(57)【要約】  二つの反射性表面（３８、４０）間のギャップ（３６）の幅を変更する可動ダイアフラム（３４）を有する光ファイバファブリペロセンサ（１〜４）へ信号を送るために二つの光波長を使用する。ギャップ（３６）に関する適切な動作点を選ぶことで、一つの波長の出力はギャップ幅が変化するにつれて大きくなり、他の波長の強度は低下する。信号源（４６、４８）とセンサ（１〜４）との間、及びセンサ（１〜４）と検出器（７３）との間のファイバ（２２）における強度と位相変動とに依存しない検出信号を発生させるために、二つの強度の差を分子とし、二つの強度の和を分母とする比を作成する。可視度と称されるこの比は、ダイアフラム（３４）を動かす音響外乱の圧力に比例して応答する。このプッシュプルセンサ（１〜４）はＴＤＭ構造とＣＷファンアウトアレイ構造（４５、４７）の両方に使用することができる。
2011527755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λＡの光信号を生成する第一コヒーレント光信号源（４６）と、前記波長λＡの光信号を受信するように配置された第一光ファイバ（５０）と、波長λＢの光信号を生成する第二コヒーレント光信号源（４８）と、前記波長λＢの光信号を受信するように配置された第二光ファイバ（５２）とを含む光ファイバセンサシステム（３７）であって、
前記第一及び第二光ファイバ（５０、５２）からそれぞれ波長λＡ、λＢの両方の光信号を受信するように配置された入力波長分割マルチプレクサ（５４）と、
前記入力波長分割マルチプレクサ（５４）から波長λＡ、λＢの両方の光信号を受信するように配置された信号伝送光ファイバ（６２）と、
前記信号伝送光ファイバ（５６）に結合され、該信号伝送光ファイバ（５６）からの波長λＡ、λＢの光信号を受信するように配置された二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイ（３９）であって、該二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイ（３９）上に入射した音圧波に応答して干渉計出力信号を生成するように配置されており、前記音圧波の圧力変動に応じてプッシュプルモードで作動する信号出力を有するように配置された二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイ（３９）と、
前記干渉計出力信号に応じて電気信号を生成するために前記信号伝送光ファイバ（６２）と結合した検出器アレイ（７３）と、
前記検出器アレイからの前記電気信号を処理して前記音圧波からの圧力を示す信号処理装置（７６）と
によって特徴付けられる光ファイバセンサシステム（３７）。
【請求項２】
前記信号伝送光ファイバ（６２）を介しての光信号の伝送を制御するように配置された光オン／オフスイッチ（５８）を更に備えた請求項１の光ファイバセンサシステム（３７）。
【請求項３】
前記二波長ファブリペロ干渉センサのアレイ（３９）は、
複数の光カップラ（Ｃ１〜Ｃ３）が対応する複数の二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）と前記信号伝送光ファイバ（６２）とを結合する、前記光スイッチ（５８）に接続された時分割多重構造（４５）と、
前記複数のファブリペロ干渉センサから出力される光信号を、波長λＡを有する第一出力信号と波長λＢを有する第二出力信号とに分割するように配置された出力波長分割マルチプレクサ（６６）と
を備えた請求項２の光ファイバセンサシステム（３７）。
【請求項４】
前記入力波長分割マルチプレクサ（５４）からの波長λＡ、λＢの光信号を受信するために、該入力波長分割マルチプレクサ（５４）に結合した複数の二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のファンアウト構造（４７）と、
該ファンアウト構造（４７）中の二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のそれぞれが、波長λＡの信号を検知するように配置された第一対応光検出器（Ａ）と、波長λＢの信号を検知するように配置された第二対応光検出器（Ｂ）とに結合した出力を有するように、前記ファンアウト構造（４７）に結合した光検出器アレイ（１００）と
を更に備えた請求項１の光ファイバセンサシステム。
【請求項５】
単一モード光ファイバ（２２）を含んで構成されたファブリペロ干渉センサ（１０３）と、
前記単一モード光ファイバ（２２）の端部（２８）に、該端部（２８）を超えて距離Ｗｇａｐを延長させるために取り付けられたフェルール（２８）と、
密閉空洞（３２）を形成するために前記フェルール（２８）に取り付けられた、音圧波を受信するように配置されたダイアフラム（３４）であって、前記音圧波の圧力変動に応じて、該ダイアフラム（３４）と前記単一モード光ファイバ（２２）の端部（３８）との距離を調節するために、前記単一モード光ファイバ（２２）の前記端部に対して可動であるダイアフラム（３４）と、
前記密閉空洞（３２）内の流体と、
多重モードコア（１０５）の端部（１０７）を有する多重モード光ファイバ（１０４）であって、前記単一モード光ファイバ（２２）内を伝播する波長λＡ、λＢの光信号が、前記空洞（３２）内で多重反射を受けるとともに、該波長λＡ、λＢの光信号が前記ダイアフラム（３４）を伝播し、前記多重モードコア（１０５）の端部（１０７）へ注入される波長λＡ、λＢの干渉信号から成る発散光ビームを生成するように前記多重モードコア（１０５）が配置された多重モード光ファイバ（１０４）と
を備えた請求項１の光ファイバセンサシステム。
【請求項６】
波長λＡの光信号を生成する第一コヒーレント光信号源（４６）を準備し、前記波長λＡの光信号を受信するように第一光ファイバ（５０）を配置し、波長λＢの光信号を生成する第二コヒーレント光信号源（４８）を準備し、前記波長λＢの光信号を受信するように第二光ファイバ（５２）を配置するステップを含む、光ファイバセンサシステム（３７）の形成方法であって、
前記第一及び第二光ファイバ（４６、４８）からそれぞれ波長λＡ、λＢの両方の光信号を受信するように入力波長分割マルチプレクサ（５４）を配置し、
前記入力波長分割マルチプレクサ（５４）から波長λＡ、λＢの両方の光信号を受信するように信号伝送光ファイバ（６２）を配置し、
二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイ（３９）を、前記信号伝送光ファイバ（６２）からの波長λＡ、λＢの光信号を受信するように該信号伝送光ファイバ（６２）に結合させ、
前記音圧波の音圧変動が前記波長λＡ、λＢのうちの一つの波長の強度を増加させるともに他の波長の強度を減少させるように形成されている該二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイ（３９）上に入射した音圧波に応答して干渉計出力信号を生成するように二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイ（３９）を配置し、
前記干渉計出力信号に応じて電気信号を生成するために検出器アレイ（７３）を前記信号伝送光ファイバ（６２）に結合させ、
前記検出器アレイ（７３）からの電気信号を処理して前記音圧波から圧力を示す
ことによって特徴付けられる光ファイバセンサシステム（３７）の形成方法。
【請求項７】
前記信号伝送光ファイバ（６２）を介しての光信号の伝送を制御するように光オン／オフスイッチ（５８）を配置する
ステップを更に備えた請求項６の方法。
【請求項８】
時分割多重構造（４５）を光スイッチ（５８）と接続し、
複数の光カップラ（Ｃ１〜Ｃ３）を、対応する複数の二波長ファブリペロ干渉センサを前記信号伝送光ファイバと結合させるように配置し、
前記複数のファブリペロ干渉センサ（１〜４）から出力される光信号を、波長λＡを有する第一出力信号と波長λＢを有する第二出力信号とに分割するように出力波長分割マルチプレクサ（６６）を配置する
ステップを更に含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のアレイの形成は、
前記入力波長分割マルチプレクサ（５６）からの波長λＡ、λＢの光信号を受信するために、複数の二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のファンアウト構造（４７）と前記入力波長分割マルチプレクサ（５６）とを結合させ、
該ファンアウト構造（４７）中の二波長ファブリペロ干渉センサ（１〜４）のそれぞれが、波長λＡの信号を検知するように配置された第一対応光検出器（Ａ）と、波長λＢの信号を検知するように配置された第二対応光検出器（Ｂ）とに結合した出力を有するように、前記ファンアウト構造（４７）に光検出器アレイ（１００）を結合させる
ステップを備えた請求項７の方法。
【請求項１０】
単一モード光ファイバ（２２）を含むようにファブリペロ干渉センサ（１０３）を構成し、
前記単一モード光ファイバ（２２）の端部（３８）に、該端部（３８）を超えて距離Ｗｇａｐを延長させるためにフェルール（２８）を取り付け、
密閉領域（４０）を形成するために前記フェルール（２８）にダイアフラム（３４）を取り付け、
音圧波を受信するダイアフラム（３４）であり、前記音圧波の圧力変動に応じて、該ダイアフラム（３４）と前記単一モード光ファイバ（２２）の端部（３８）との距離を調節するために、前記単一モード光ファイバ（２２）の前記端部（３８）に対して可動であるダイアフラム（３４）を配置し、
前記密閉領域（４０）内に流体を配置し、
多重モードコア（１０５）の端部（１０７）を有する多重モード光ファイバ（１０４）であって、前記単一モード光ファイバ（２２）内を伝播する波長λＡ、λＢの光信号が、前記空洞（３２）内で多重反射を受けるとともに、該波長λＡ、λＢの光信号が前記ダイアフラム（３４）を伝播し、前記多重モードコア（１０５）の端部（１０７）へ注入される波長λＡ、λＢの干渉信号から成る発散光ビームを生成するように前記多重モードコアコア（１０５）が配置された多重モード光ファイバ（１０４）を配置する
ステップを備えた請求項９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
出願人は２００８年７月１０日に出願された米国仮出願６１／１３４，５０９号を基礎として、本出願の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は一般に、音圧の変化を検知するための光ファイバセンサアレイに用いられるファブリペロ干渉計に関する。本発明は特に、音圧を検知する二波長ファブリペロセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバ音響センサアレイにおいてファブリペロセンサを用いることが何度も提案されてきた。しかし、そのようなセンサアレイをファブリペロ干渉計に実装するには困難があった。光ファイバセンサシステムには、光源レーザに関連した出力変動、ファイバの時間依存偏光効果、そして、光源レーザとセンサとの間、及びセンサと光ダイオード検出器との間でその他の障害がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の干渉音響センサシステムにおける光強度の変動によって生じる問題を克服する二波長ファブリペロ干渉センサシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光ファイバセンサシステムは、波長λＡの光信号を生成する第一コヒーレント光信号源と、前記波長λＡの光信号を受信するように配置された第一光ファイバと、波長λＢの光信号を生成する第二コヒーレント光信号源と、前記波長λＢの光信号を受信するように配置された第二光ファイバと、前記第一及び第二光ファイバからそれぞれ波長λＡ、λＢの両方の光信号を受信するように配置された入力波長分割マルチプレクサと、前記入力波長分割マルチプレクサから波長λＡ、λＢの両方の光信号を受信するように配置された信号伝送光ファイバと、前記信号伝送光ファイバに結合され、該信号伝送光ファイバからの波長λＡ、λＢの光信号を受信するように配置された二波長ファブリペロ干渉センサのアレイであって、該二波長ファブリペロ干渉センサのアレイ上に入射した音圧波に応答して干渉計出力信号を生成するようにプッシュプルモードで作動するように配置された二波長ファブリペロ干渉センサのアレイと、前記干渉計出力信号に応じて電気信号を生成するために前記信号伝送光ファイバと結合した検出器アレイと、前記検出器アレイからの前記電気信号を処理して前記音圧波からの圧力を示す信号処理装置とを備えている。
【０００６】
本発明に係る光ファイバセンサアレイは更に、信号伝送光ファイバを介した光信号の伝送を制御するように配置された光オン／オフスイッチを備えることもできる。
【０００７】
この二波長ファブリペロ干渉センサのアレイは、更に、複数の光カップラが対応する複数の二波長ファブリペロ干渉センサと前記信号伝送光ファイバとを結合する、前記光スイッチに接続された時分割多重構造と、前記複数のファブリペロ干渉センサから出力される光信号を、波長λＡを有する第一出力信号と波長λＢを有する第二出力信号とに分割するように配置された出力波長分割マルチプレクサとを備えることができる。
【０００８】
この二波長ファブリペロ干渉センサのアレイは、別の構成として、更に、前記入力波長分割マルチプレクサからの波長λＡ、λＢの光信号を受信するために、該入力波長分割マルチプレクサに結合した複数の二波長ファブリペロ干渉センサのファンアウト構造と、該ファンアウト構造中の二波長ファブリペロ干渉センサのそれぞれが、波長λＡの信号を検知するように配置された第一対応光検出器と、波長λＢの信号を検知するように配置された第二対応光検出器とに結合した出力を有するように、前記ファンアウト構造に結合した光検出器アレイとを備えることができる。
【０００９】
この光センサアレイは、単一モード光ファイバを含んで構成されたファブリペロ干渉センサと、前記単一モード光ファイバの端部に、該端部を超えて距離Ｗｇａｐを延長させるために取り付けられたフェルールと、密閉空洞を形成するために前記フェルールに取り付けられた、音圧波を受信するように配置されたダイアフラムであって、前記音圧波の圧力変動に応じて、該ダイアフラムと前記単一モード光ファイバの端部との距離を調節するために、前記単一モード光ファイバの前記端部に対して可動であるダイアフラムと、前記密閉空洞内の流体と、多重モードコアの端部を有する多重モード光ファイバであって、前記単一モード光ファイバ内を伝播する波長λＡ、λＢの光信号が多重反射を受けるとともに、該波長λＡ、λＢの光信号が前記ダイアフラムを伝播し、前記多重モードコアの端部へ注入される波長λＡ、λＢの干渉信号から成る発散光ビームを生成するように前記多重モードコアが配置された多重モード光ファイバとを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光ファイバを用いて形成された反射モードのファブリペロ干渉計である。
【図２】１５５０ｎｍの波長について、図１の反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率を図示したものである。
【図３】１５５０ｎｍの第一波長および１４８０ｎｍの第二波長について、図１の反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率を図示したものである。
【図４】１５５０ｎｍの第一波長および１４７５．５ｎｍの第二波長について、図１の反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率を図示したものである。
【図５】１５５０ｎｍの第一波長および１４８０ｎｍの第二波長について、図１の反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する可視度を図示したものである。
【図６】１５５０ｎｍの第一波長および１４８０ｎｍの第二波長について、図１の反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する可視度傾きを図示したものである。
【図７】プッシュオンリーモードで作動する二波長について、反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率を図示したものである。
【図８】プッシュオンリーモードで作動する二波長について、反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率比を図示したものである。
【図９】プッシュオンリーモードで作動する二波長について、反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率傾きを図示したものである。
【図１０】本発明に係る時分割多重化（ＴＤＭ）二波長反射モードファブリペロセンサアレイの模式図である。
【図１１】本発明に係る連続波（ＣＷ）二波長反射モードファンアウトファブリペロセンサアレイの模式図である。
【図１２】伝送モードファブリペロ干渉計である。
【図１３】図１２に係る複数の伝送モードファブリペロ干渉計を含む、本発明に係る連続波（ＣＷ）二波長伝送モードファブリペロセンサアレイの模式図である。
【図１４】プッシュプルモードで作動する図９の伝送モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する信号伝送度を図示したものである。
【図１５】プッシュプルモードで作動する図９の伝送モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する伝送可視度比を図示したものである。
【図１６】プッシュプルモードで作動する図９の伝送モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する伝送可視度傾きを図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は光ファイバセンサアレイに組み込むために設計されたファブリペロ干渉計２０を示す。このファブリペロ干渉計２０は、コア２４と、該コア２４を囲むクラッド２６とを有する光ファイバ２２を含む。通常、光ファイバは保護外被（非図示）を有している。図１に示された光ファイバ２２の部分では、外被は取り去られて、好適には中空のガラスロッドから成るフェルール２８と置き換えられている。フェルール２８の端部３０はコア２４とクラッド２６とを超えて少しの長さだけ延長し、小空洞３２を形成する。ダイアフラム３４は、このダイアフラム３４と光ファイバの端部３８との間に小さなギャップ３６が存在するように、フェルール２８の外側端部３０に接着される。ダイアフラム３４はシリカで形成することができる。ギャップ３６は、たとえば油、又は水との良好なインピーダンス整合を有する他の物質といった流体で満たされる。
【００１２】
光ファイバ２２内の光波は光ファイバの端部３８を出射し、流体で満たされたギャップ３６に入射する。ギャップ３６の反対側では、水環境内での音圧波の入射に応答してダイアフラム３４が動く。光は光ファイバコア２４の端部３８とダイアフラム３４の内表面４０との両方から、ファイバ２２へと反射される。ファイバ端部３８とダイアフラムの表面４０のそれぞれの反射率Ｒ１とＲ２、及びギャップ幅Ｗｇａｐによって、どの程度の光が光ファイバ２２へ戻るかが決定される。この反射率は、光ファイバコア２４とダイアフラム表面４０の特性である。このギャップ幅はダイアフラム３４に入射する音波の圧力の一関数である。
【００１３】
ファイバ端３８と、このファイバ先端３８に向かい合うダイアフラム３４の表面４０とには、反射率を上げるためにその表面にコーティング４２、４４を設けることができる。このコーティングは誘電体又は金属材料のいずれかを含むことができる。ファイバ先端３８とダイアフラム３４とのギャップ幅Ｗｇａｐは、通常は５０ミクロンより小さい。このギャップ幅が大きすぎると、ファイバ先端３８から出射された光が、ギャップ３６を二重に通過した後でごく僅かな部分の光がファイバ２２内へ戻って結合し得る程度に回折により広がる。１５ミクロン以下のギャップ幅の場合、回折広がり因子は、１５５０ｎｍの単一モードファイバ伝播光については無視することができる。
【００１４】
図２は、１５５０ｎｍの波長について、図１の反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率を図示したものである。
【００１５】
ファブリペロ干渉計１０において、光ファイバ１２に戻る反射強度Ｒｆｐは次式で与えられる。
【００１６】
【数１】
2011527755.tif 000003
【００１７】
ギャップ内の流体の屈折率はｎｆｌｕｉｄによって与えられる。ギャップ幅と鏡面反射率を関数とする、ファイバへ戻る反射強度が図２に示されている。この図によれば、λが１５５０ｎｍであって、流体が屈折率ｎ＝１．３３を有する水であるとき、λ／２＝５８３ｎｍの倍数において反射強度は極小となることがわかる。対応する鏡面反射率０．３０、０．６０及び０．８２は、反射率が上がるにつれて、共鳴ディップが顕著に狭くなることを示している。共鳴ディップは、この対応する反射率の場合にのみゼロとなる。最大反射率に関するフィネスは１６である。
【００１８】
共鳴ディップの両側において、ギャップ幅が変化する際の反射率の傾き又は変化は、約３０％の反射率において極大となる。これがセンサの動作点である。この点で、ダイアフラムの小さな変位がギャップ幅に小さな変化をもたらし、ファイバ２２に戻る強度に最大の変化を生じさせる。
【００１９】
二波長プッシュプル方法
【００２０】
図３及び図４は、二つの波長λＡ、λＢについて、これら両波長のギャップに関する、光ファイバ１２に戻る反射強度のグラフである。いずれのグラフでも、約３０％の反射強度において互いに線が交わっている。図３及び図４を比較すると、波長における僅かな変化が所望のギャップ幅においてかなりの変化をもたらすことがわかる。約１４８０ｎｍと１５５０ｎｍの二波長が選択された。これらは小型の、安価な波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）によって容易に互いに分割することができる、一般的な波長である。
【００２１】
この交点に関し、ギャップでは、ギャップ幅が少し変化すると、一つの波長に関する反射強度が増加し、他の波長に関する反射強度が等しい量だけ減少する。このプッシュプル挙動は音響センサを形成する上で利点をもたらすように用いることができる。ギャップ幅がわずかに変化した際、この二つの反射強度の差は、いずれか一つのみの場合と比べて二倍になる。
【００２２】
この構成を光ファイバセンサアレイに適用するためには、更にいくつかの要素を考慮しなければならない。
【００２３】
この二つの波長において受信した強度の比を考慮した方法により、この問題を解決し得る。二つの波長における反射強度の可視度関数は、次式によって与えられる。
【００２４】
【数２】
2011527755.tif 000004
【００２５】
ここにおいて、αは二波長において入力される光強度の比である。αが１に等しいとき、この二波長での等しい量の光強度がファブリペロセンサ２０へ送られる。
【００２６】
図５は、ギャップ幅を関数とした可視度のグラフである。可視度の範囲は−１から＋１の範囲であり、可視度が約０となる動作点において傾きが最も急になっている。このグラフからわかるように、これら二つの波長における二つの強度がほとんど揃っていなくても、可視度にはほとんど影響がない。例えば、二波長の入射強度に２０％の差があったとしても、可視度関数には非常に小さな影響しか生じない。
【００２７】
図６は、デルタギャップ幅に亘る、可視度関数、すなわちデルタ可視度の傾きのグラフである。５ｎｍの可動域において、α＝１．０の場合、傾きはフラットから約３％までである。傾きがフラットであることは、線形応答を意味する。言い換えると、音圧が変化すると、可視度関数が比例して変化するということである。可動域が大きくなると、非常に広い音響トーンに関して高調波ひずみをさらに生じさせる傾きの変動が大きくなる。これは、ひどい不具合が存在するＰＧＣ（Phase Generated Carrier）の場合とは異なっている。
【００２８】
図７は、プッシュオンリーモードで作動する二波長について、反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率を図示したものである。図８は、プッシュオンリーモードで作動する二波長について、反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率比を図示したものである。図９は、プッシュオンリーモードで作動する二波長について、反射モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する反射率傾きを図示したものである。
【００２９】
図１０、１１は、プッシュプルファブリペロセンサ用の二つの異なるアレイ構造の例を示す。図１０は時分割多重化（ＴＤＭ）構造４５、図１１はファンアウト連続波（ＣＷ）構造４７を示す。
【００３０】
図１０を参照すると、一組のレーザ４６、４８がそれぞれ波長λＡ、λＢで光信号を、それぞれ対応する光ファイバ５０、５２へ供給している。光ファイバ５０、５２はレーザ４６、４８から出力される信号を入力波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）５４へと誘導する。この入力ＷＤＭ５４はレーザ４６と４８からの信号を、波長λＡ、λＢのレーザ信号を光オン／オフスイッチ５８へ誘導するように配置された光ファイバ５６へ入力する。スイッチ５８から出力された信号は光ファイバカップラ（又はサーキュレータ）６０へ入力される。これら二つの波長λＡ、λＢはカップラ６０から信号伝送光ファイバ６２を通り、図１を参照して上述されたように形成された二波長ファブリペロセンサ１〜４を含む、ファブリペロセンサアレイ３９へと伝送する。光カップラＣ１〜Ｃ３は光信号を、二波長ファブリペロセンサ１〜３へ結合する。信号伝送光ファイバ６２はファブリペロセンサ４で終了する。
【００３１】
ファブリペロセンサ１〜４から出力される信号は、信号伝送光ファイバ６２を戻って光カップラ６０へと伝播し、そこで光ファイバ６４に結合される。光ファイバ６４は、波長λＡのセンサ出力信号を光ファイバ６８へ入力し、波長λＢのセンサ出力信号を光ファイバ７０へ入力するように配置された出力ＷＤＭ６６へとセンサ出力信号を誘導する。光ファイバ６８は波長λＡのセンサ出力信号を、光検出器７２、７４を含む光検出器アレイ７３へと誘導する。光検出器７２は光検出器Ａとも呼ばれ、光検出器７４は光検出器Ｂとも呼ばれるものとする。光ファイバ７０は波長λＢのセンサ出力信号を光検出器７４に誘導する。光検出器７２、７４は、それぞれ波長λＡ、λＢの信号の強度を示す電気信号を生成する。それらの電気信号は信号処理装置７６によって、入射した音波の圧力を決定すべく処理される。
【００３２】
図示されているような外付けのオン／オフスイッチ５８によって、又は電流変調によってレーザ４６、４８をオン／オフすることによって、パルスのゲーティングが生成される。光スイッチ５８は半導体光増幅器（ＳＯＡ）ゲート又は電気光学ゲートとすることができる。電気通信において使用されているような、安価な配分フィードバック（ＤＦＢ）レーザが、多くの応用において適切であろう。各タップカップラのカップラ比は、検出器への戻り信号を最大化させるように設計される。Ｎ個のセンサの場合、１／Ｎ２の因子が、各センサから検出器に入射する光の量を決定する。
【００３３】
図１１のファンアウト構造には光ゲーティングがなく、それによってずっと低いバンド幅での動作が可能となる。これにはより多くの検出器が必要という代償が伴うが、フットプリントが小さく、特に低バンド幅での動作用の検出器アレイが入手可能である。Ｎ個のセンサの場合、１／Ｎという因数によって、検出器に入射する各センサからの光の量が決定される。
【００３４】
図１１を参照すると、ファンアウト構造４７は、図１０を参照して上述したようなレーザ４６、４８を含む。光ファイバ７８、８０はそれぞれ波長λＡ、λＢの信号を、入力信号を光ファイバ８２、８３の間で均等に分割する２×２光カップラ８１へと誘導する。光ファイバ８２の信号は、光ファイバ８２からの光を二つの光ファイバ８５、８６へと結合する１×２光カップラ８４へと伝播する。光ファイバ８３の信号は、光ファイバ８３からの信号を二つの光ファイバ８９、９０へと結合する１×２カップラ８８へと伝播する。
【００３５】
光ファイバ８５、８６、８９及び９０は、波長λＡ、λＢの両方の信号を、対応する二波長ファブリペロセンサ１〜４へと供給する。ファブリペロセンサ１〜４から出力される信号はそれぞれＷＤＭ９２〜９５へ結合される。ＷＤＭ９２〜９５は波長λＡ、λＢのセンサ出力信号を、各ファブリペロセンサ１〜４より出力された波長Ａ、Ｂの信号用の別個の光検出器Ａ、Ｂを有する光検出器アレイ１００へと出力するように配置されている。光検出器アレイ１００には信号処理装置１０２が接続されており、光検出器アレイ１００から電気信号を受信する。
【００３６】
図１２は伝送モードで動作するファブリペロ干渉計１０３の第二の実施形態を示す。このファブリペロ干渉計１０３は、図１の、光ファイバ２２、フェルール２８、及び流体が充填されたギャップ３６を含む。しかし、ファブリペロ干渉計１０３は、入射光の一部を発散光として多重モード光ファイバ１０４の端部１０７へ送信するダイアフラム３５を含んでいる。多重モード光ファイバは、図１２に示されるように、多重モードコア１０５とクラッド１０６とを有する。光検出器アレイ１００へ伝送されるために、干渉信号が多重モードコア１０５へ注入される。伝送モードファブリペロ干渉計１０３は次式で表される可視度を有している。
【００３７】
【数３】
2011527755.tif 000005
【００３８】
ここにおいて、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ波長λＡ、λＢにおけるファブリペロ干渉計１０３の透過率である。
【００３９】
図１４はプッシュプルモードで作動する図９の伝送モードファブリペロ干渉計におけるギャップ幅に対する信号の伝送度を示す。図１５はプッシュプルモードで作動する図９の伝送モードファブリペロ干渉計におけるギャップ幅に対する伝送可視度比を図示したものである。図１６は、プッシュプルモードで作動する図９の伝送モードファブリペロ干渉計に関するギャップ幅に対する伝送可視度傾きを図示したものである。
【００４０】
図１３は図１２に従って形成された、複数のファブリペロ干渉計５〜８を含む伝送モードセンサアレイ１０９を示す。このアレイ１０９は波長λＡ、λＢのレーザ光をそれぞれ提供するレーザ４６、４８を含む。レーザ４６、４８から出力される光信号はそれぞれ、２×２光カップラ１１４に接続される光ファイバ１１０、１１２に入力される。ＷＭＤ１１４は両方の波長λＡ、λＢの信号を光ファイバ１１６、１１８に結合する。ファイバ１１６はその中の光信号を、ファブリペロ干渉計５、６にそれぞれ光を出力する光ファイバ１１６と光ファイバ１２２の二方へ光信号を分割する１×２光カップラ１２０へ誘導する。光ファイバ１１８はその中の光信号を、ファブリペロ干渉計７、８にそれぞれ光を出力する光ファイバ１１８と光ファイバ１２６の二方へ光信号を分割する１×２光カップラ１２４へ誘導する。
【００４１】
ファブリペロ干渉計５〜８は、対応するＷＤＭ１２８〜１３１へそれぞれ干渉信号を供給する。ＷＤＭはファブリペロ干渉計５〜８のそれぞれからの信号を、波長に応じて別個の信号に分割し、各ファブリペロ干渉計５〜８用に波長λＡ、λＢの別個の信号を供給する。ＷＤＭから出力される信号は、各波長λＡ、λＢ用の光検出器Ａ、Ｂに入射する。
【００４２】
伝送モードファブリペロ干渉計５〜８のアレイ１０３は、反射モードファブリペロ干渉計構造アレイ４５、４７に必要なカップラよりも少ないカップラで済み、より高い検出強度を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１〜４  二波長ファブリペロセンサ
５〜８、２０  ファブリペロ干渉計
２２    光ファイバ
２４    コア
２６    クラッド
２８    フェルール
３０    フェルールの端部
３２    小空洞
３４    ダイアフラム
３６    ギャップ
３８    光ファイバの端部
３９    二波長ファブリペロ干渉センサのアレイ
４０    ダイアフラムの内表面
４２、４４    コーティング
４６、４８    レーザ
５０、５２    光ファイバ
５４    入力波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）
５６    光ファイバ
５８    光オン／オフスイッチ
６０    カップラ
６２    信号伝送光ファイバ
６４    光ファイバ
６６    出力ＷＤＭ
６８、７０    光ファイバ
７２、７４    光検出器
７６    信号処理装置
７８、８０、８２、８３    光ファイバ
８４    １×２光カップラ
８５、８６    光ファイバ
８８    １×２カップラ
８９、９０    光ファイバ
９２〜９５    ＷＤＭ
１００    光検出器アレイ
１０３    ファブリペロ干渉計
１０４    多重モード光ファイバ
１０５    多重モードコア
１０６    多重モードクラッド
１０９    伝送モードセンサアレイ
１１０、１１２    光ファイバ
１１４    ２×２カップラ
１１６、１１８、１２２    光ファイバ
１２４    １×２光カップラ
１２８〜１３１    ＷＤＭ
【図１】
2011527755.tif 000006
【図２】
2011527755.tif 000007
【図３】
2011527755.tif 000008
【図４】
2011527755.tif 000009
【図５】
2011527755.tif 000010
【図６】
2011527755.tif 000011
【図７】
2011527755.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011527755.tif 000016
【図１２】
2011527755.tif 000017
【図１３】
2011527755.tif 000018
【図１４】
2011527755.tif 000019
【図１５】
2011527755.tif 000020
【図１６】
2011527755.tif 000021
【国際調査報告】
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2011527755.tif 000023