(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第１の波長の光を入射させる第１の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを前記一端側から前記他端側に向かう第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を受光する第１の光受信器と、
前記第１の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第１の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第２の波長の光を入射させる第２の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を受光する第２の光受信器と、
前記第２の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第２の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器との間に配置され、前記第１の光送信器から出射した前記第１の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を前記第２の光受信器で受光させる第１の分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器との間に配置され、前記第２の光送信器から出射した前記第２の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を前記第１の光受信器で受光させる第２の分離器とを含む光ファイバセンサと、
前記第１の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第１の偏波変動データと、前記第２の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第２の偏波変動データとを収集するデータ処理装置とを備える光ファイバセンサシステム。
【請求項２】
前記第１の分離器は、
前記光ファイバの一端側に接続される第１のポートと、前記第１の光送信器に接続される第２のポートと、前記第２の光受信器に接続される第３のポートをと有し、前記第１の波長の光を前記第２のポートから第１のポートへ通過させ、かつ前記第２の波長の光を前記第１のポートから前記第３のポートへ通過させる第１の波長多重分離器を含み、
前記第２の分離器は、
前記光ファイバの他端側に接続される第４のポートと、前記第２の光送信器に接続される第５のポートと、前記第１の光受信器に接続される第６のポートとを有し、前記第１の波長の光を前記第４のポートから第６のポートへ通過させ、かつ前記第２の波長の光を前記第５のポートから前記第４のポートへ通過させる第２の波長多重分離器を含む請求項１に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項３】
前記第１の光受信器は、
前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光の第１の偏波方向の光成分を検出する第１の偏波成分検出器と、
前記第１の偏波方向に直交する第２の偏波方向の光成分を検出する第２の偏波成分検出器とを含み、
前記第２の光受信器は、
前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光の第３の偏波方向の光成分を検出する第３の偏波成分検出器と、前記第３の偏波方向に直交する第４の偏波方向の光成分を検出する第４の偏波成分検出器とを含む請求項１又は２に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項４】
前記第１の偏波変動検出器は、第１の偏波成分検出器で検出された前記第１の偏波方向の光成分と、前記第２の偏波成分検出器で検出された前記第２の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第１の波長の光の偏波面の回転を検出する第１の偏波回転検出器を含み、
前記第２の偏波変動検出器は、前記第３の偏波成分検出器で検出された前記第３の偏波方向の光成分と、前記第４の偏波成分検出器で検出された前記第４の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第２の波長の光の偏波面の回転を検出する第２の偏波回転検出器を含む請求項３に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項５】
前記光ファイバが、光信号の送受信を行う光信号伝送システムで用いられる光ファイバを兼ねる請求項１から４何れか１項に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項６】
前記光ファイバの両端にそれぞれ前記光信号の送受信を行う複数の光信号送受信器を有しており、前記光ファイバの一端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器として使用され、前記光ファイバの他端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器として使用される請求項５に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項７】
前記光信号伝送システムは波長分割多重方式を用いて複数のチャンネルで前記光信号を送信するものであり、前記複数のチャンネルのうちの一部が光ファイバセンサで用いられる請求項５又は６に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項８】
データ処理装置が、
前記第１の偏波変動検出器から前記第１の偏波変動データを収集する第１のデータ処理装置と、
前記第２の偏波変動検出器から前記第２の偏波変動データを収集する第２のデータ処理装置と、
前記第１のデータ処理装置及び前記第２のデータ処理装置から、前記第１の偏波変動データ及び前記第２の偏波変動データを収集する第３のデータ処理装置とを含む請求項１から７何れか１項に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項９】
前記データ処理装置が、前記第１の偏波変動データと前記第２の偏波変動データとに基づいて、前記光ファイバにおける振動及び変移の少なくとも一方が生じた位置を特定する位置特定手段を含む請求項１から８何れか１項に記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項１０】
振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第１の波長の光を入射させる第１の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を受光する第１の光受信器と、
前記第１の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第１の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第２の波長の光を入射させる第２の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を受光する第２の光受信器と、
前記第２の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第２の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器との間に配置され、前記第１の光送信器から出射した前記第１の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を前記第２の光受信器で受光させる第１の波長多重分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器との間に配置され、前記第２の光送信器から出射した前記第２の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を前記第１の光受信器で受光させる第２の波長多重分離器とを備える光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサ及び光ファイバセンサシステムに関し、更に詳しくは、光ファイバを用いて振動及び変位の少なくとも一方を検出する光ファイバセンサ、及びそのような光ファイバセンサを含む光ファイバセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、光ファイバを用いた種々のセンサが提案されている。例えば、特許文献１は、光ファイバをセンサとして用いた侵入位置検出装置を開示する。特許文献１に記載の侵入位置検出装置は、監視対象領域に互いに隣接して配置された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを有する。第１の光ファイバ及び第２の光ファイバは、それぞれ外力に応じて伝搬する光に偏波変動を生じさせる。【０００３】
特許文献１に記載の侵入位置検出装置では、第１の光ファイバの一端側には光源が配置され、他端側には偏波変動検出器が配置される。一方、第２の光ファイバの一端側には偏波変動検出器が配置され、他端側には光源が配置される。監視対象領域において、第１の光ファイバと第２の光ファイバとは、互いに逆向きに光を伝搬する。【０００４】
監視対象領域において第１の光ファイバ及び第２の光ファイバに外力が加わると、第１の光ファイバを伝搬されている光、及び第２の光ファイバを伝搬されている光にそれぞれ偏波変動が生じる。第１の光ファイバを伝搬される光に生じた偏波は、第１の光ファイバの他端側に配置された偏波変動検出器（第１の偏波変動検出器）で検出される。一方、第２の光ファイバを伝搬される光に生じた偏波は、第２の光ファイバの一端側に配置された偏波変動検出器（第２の偏波変動検出器）で検出される。特許文献１に記載の侵入位置検出装置では、双方の偏波変動検出器において偏波変動が検出されることで、監視対象領域に外力に加わったことが検出できる。【０００５】
加えて、特許文献１に記載の侵入位置検出装置では、第１の光ファイバと第２の光ファイバとで光の伝搬方向が逆方向になっており、第１の光ファイバと第２の光ファイバとでは、偏波変動検出器が配置された端部から外力が加えられた部分までの距離が異なる。この距離の差に起因して、第１の偏波変動検出器で偏波変動が検出されるタイミングと、第２の偏波変動検出器で偏波変動が検出されるタイミングとに、タイミング差が生じる。特許文献１に記載の侵入位置検出装置は、このタイミング差を用いることで、監視対象領域において外力が加わった場所（位置）を特定することができる。【０００６】
ここで、特許文献１に記載の侵入位置検出装置では、第１の光ファイバと第２の光ファイバの２つの光ファイバが用いられている。光ファイバに振動や衝撃などの外力が加わったときに光ファイバを伝搬されている光に生じる偏波変動は、第１の光ファイバと第２の光ファイバとで異なる場合がある。その場合、第１の偏波変動検出器と第２の偏波変動検出器とで、検出される偏波の時間的な変動（波形）が異なる波形となる。第１の偏波変動検出器と第２の偏波変動検出器とで検出された偏波変動を示す波形が異なる場合、上記のタイミング差を正確に求めることが困難となり、位置の特定が困難になる。【０００７】
上記問題に対して、特許文献２は、単一の光ファイバに双方向に光を伝搬させた光ファイバセンサを開示する。特許文献２に記載の光ファイバでは、偏波光源から出射した偏波光は光分配器で２つに分配される。分配された２つの偏波光は、それぞれ光ファイバの両端へ導かれ、光ファイバの両端からに互いに逆方向に入射される。特許文献２に記載の光ファイバは、光ファイバの両端にそれぞれ分岐器を有しており、光ファイバ内を互いに逆方向に伝搬された光は、分岐器を経て光ファイバの一端側と他端側とに配置された光検出器でそれぞれ検出される。【０００８】
特許文献２に記載の光ファイバセンサでは、光ファイバの一端側に配置された光検出器の検出信号の特異点と、他端側に配置された光検出器の検出信号の特異点とがそれぞれ検出され、両者の時間差（タイミング差）が計測される。特許文献２に記載の光ファイバセンサでは、特許文献１とは異なり、２つの方向の光が単一の光ファイバ内を伝搬されるため、双方の光に対して同じ偏波変動を生じさせることができる。特許文献２に記載の光ファイバセンサでは、双方の光検出器の検出信号に同様な特異点が現れるため、上記のタイミング差を正確に求めることができ、正確な位置特定が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−４８２６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２では、１つの偏波光源の偏波光を２つに分配し、分配された偏波光を、光ファイバの両端から逆向きに入射している。従って、特許文献２では、同一波長の２つの偏波光が、光ファイバ内を互いに逆向きに伝搬する。同一波長の光が光ファイバ内を逆方向に伝搬される場合、双方の光に、制御できないコヒーレントビート雑音が発生する。このコヒーレントビート雑音の影響で偏波変動が正しく検出できず、位置特定の精度が落ちることが考えられる。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、ノイズの影響を受けにくくしつつ、１つの光ファイバに互いに逆向きに２つの光を伝搬させることが可能な光ファイバセンサ、及びそのような光ファイバセンサを含む光ファイバセンサシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第１の波長の光を入射させる第１の光送信器と、前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを前記一端側から前記他端側に向かう第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を受光する第１の光受信器と、前記第１の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第１の偏波変動検出器と、前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第２の波長の光を入射させる第２の光送信器と、前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を受光する第２の光受信器と、前記第２の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第２の偏波変動検出器と、前記光ファイバの一端側と前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器との間に配置され、前記第１の光送信器から出射した前記第１の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を前記第２の光受信器で受光させる第１の分離器と、前記光ファイバの他端側と前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器との間に配置され、前記第２の光送信器から出射した前記第２の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を前記第１の光受信器で受光させる第２の分離器とを含む光ファイバセンサと、前記第１の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第１の偏波変動データと、前記第２の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第２の偏波変動データとを収集するデータ処理装置とを備える光ファイバセンサシステムを提供する。【００１３】
本発明は、また、振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第１の波長の光を入射させる第１の光送信器と、前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を受光する第１の光受信器と、前記第１の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第１の偏波変動検出器と、前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第２の波長の光を入射させる第２の光送信器と、前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を受光する第２の光受信器と、前記第２の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第２の偏波変動検出器と、前記光ファイバの一端側と前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器との間に配置され、前記第１の光送信器から出射した前記第１の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を前記第２の光受信器で受光させる第１の波長多重分離器と、前記光ファイバの他端側と前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器との間に配置され、前記第２の光送信器から出射した前記第２の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を前記第１の光受信器で受光させる第１の波長多重分離器とを備える光ファイバセンサを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光ファイバセンサ及び光ファイバシステムは、ノイズの影響を受けにくくしつつ、１つの光ファイバに互いに逆向きに２つの光を伝搬させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の光ファイバセンサシステムを示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光ファイバセンサシステムを示すブロック図。
【図３】第１の光送受信器の詳細構成を示すブロック図。
【図４】サーバの構成を示すブロック図。
【図５】互いの直交する２つの偏波成分の検出信号を示す波形図。
【図６】光ファイバと外力が加わる位置との関係を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光ファイバセンサを示すブロック図。
【図８】デジタルコヒーレント光受信器として構成される光信号受信器の構成例を示すブロック図。
【図９】デジタル信号処理部の構成を示すブロック図。
【図１０】偏波分離部と偏波角度検出器とを示すブロック図。
【図１１】光ファイバセンサシステムの第１の使用例を示す図。
【図１２】光ファイバセンサシステムの第２の使用例を示す図。
【図１３】光ファイバセンサシステムの第３の使用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の概要について説明する。図１は、本発明の光ファイバセンサシステムを示す。光ファイバセンサシステム１０は、光ファイバセンサ２１と、データ処理装置２２とを有する。光ファイバセンサ２１は、光送信器１１及び１２と、光受信器１３及び１４と、偏波変動検出器１５及び１６と、分離器１７及び１８と、光ファイバ１９とを有する。
【００１７】
光ファイバ１９は、光を伝搬（導光）させるための光ファイバであり、振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバである。光ファイバセンサ２１において、光送信器１１、光受信器１３、偏波変動検出器１５、及び分離器１７は光ファイバ１９の一端側に配置され、光送信器１２、光受信器１４、偏波変動検出器１６、及び分離器１８は光ファイバ１９の他端側に配置される。
【００１８】
光送信器（第１の光送信器）１１は、第１の波長の光を出射し、光ファイバ１９の一端側から、光ファイバ１９に第１の波長の光を入射させる。第１の光送信器１１から出射した第１の波長の光は、光ファイバ１９内を、一端側から他端側に向かう方向（第１の方向）に伝搬される。光受信器（第１の光受信器）１４は、光ファイバ１９の他端側において、光ファイバ１９内を第１の方向に伝搬された光を受光する。偏波変動検出器（第１の偏波変動検出器）１６は、第１の光受信器１４が受光した光の偏波の変動を検出する。
【００１９】
光送信器（第２の光送信器）１２は、第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射し、光ファイバ１９の他端側から、光ファイバ１９に第２の波長の光を入射させる。第２の光送信器１２から出射した第２の波長の光は、光ファイバ１９内を、他端側から一端側に向かう方向（第２の方向）に伝搬される。光受信器（第２の光受信器）１３は、光ファイバ１９の一端側において、光ファイバ１９内を第２の方向に伝搬された光を受光する。偏波変動検出器（第２の偏波変動検出器）１５は、第２の光受信器１３が受光した光の偏波の変動を検出する。
【００２０】
分離器（第１の分離器）１７は、光ファイバ１９の一端側と第１の光送信器１１及び第２の光受信器１３との間に配置される。第１の分離器１７は、第１の光送信器１１から出射した第１の波長の光を光ファイバ１９に入射させ、かつ光ファイバ１９を第２の方向に伝搬された第２の波長の光を第２の光受信器１３で受光させる。分離器（第２の分離器）１８は、光ファイバ１９の他端側と第２の光送信器１２及び第１の光受信器１４との間に配置される。第２の分離器１８は、第２の光送信器１２から出射した第２の波長の光を光ファイバ１９に入射させ、かつ光ファイバ１９を第１の方向に伝搬された第１の波長の光を第１の光受信器１４で受光させる。
【００２１】
データ処理装置２２は、第１の偏波変動検出器１６及び第２の偏波変動検出器１５から、それら検出器で検出された偏波の変動を示すデータ（偏波変動データ）を収集する。データ処理装置２２は、第１の偏波変動検出器１６から第１の偏波変動データを収集し、第２の偏波変動検出器１５から第２の偏波変動データを収集する。データ処理装置２２は、第１の偏波変動データと第２の偏波変動データとに基づいて、光ファイバ１９に振動及び変位の少なくとも一方が生じた位置を特定してもよい。
【００２２】
本発明において、光ファイバセンサ２１は、光ファイバ１９の一端側に第１の波長の光を出射する第１の光送信器１１を有し、他端側に第２の波長の光を出射する第２の光送信器１２を有する。光ファイバセンサ２１において、第１の波長の光と第２の波長の光とは、光ファイバ１９内を互いに逆向きに伝搬される。光ファイバ１９内を第１の方向に伝搬された第１の波長の光は第１の光受信器１４で受光され、第２の方向に伝搬された第２の波長の光は第２の光受信器で受光される。
【００２３】
光ファイバ１９に外力などが加わり、光ファイバ１９に振動及び変位の少なくとも一方が生じると、光ファイバ１９内を伝搬する第１の波長の光及び第２の波長の光の偏波状態にそれぞれ変動が生じ、第１の光受信器１４及び第２の光受信器１３で受光される光の偏波状態が変化する。この偏波状態の変化を、第１の偏波変動検出器１６及び第２の偏波変動検出器１５を用いて検出することで、光ファイバ１９が敷設された部分に、振動及び変位の少なくとも一方が生じたことを検出できる。また、第１の方向に伝搬された光に生じた偏波変動と、第２の方向に伝搬された光に生じた偏波変動との時間差を求めることで、振動及び変位の少なくとも一方が生じた位置を特定することも可能である。
【００２４】
本発明の光ファイバセンサ２１において、光ファイバ１９内を第１の方向に伝搬される光と第２の方向に伝搬される光とでは、波長が相互に異なる。このため、コヒーレントビートノイズなどのノイズが光ファイバ内を伝搬される光に重畳されることを抑制することができる。従って、光ファイバセンサ２１において、１つの光ファイバに互いに逆向きに２つの光を伝搬させる場合に、偏波変動検出器で検出される偏波の変動に対するノイズの影響を抑制することが可能である。
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバセンサシステムを示す。光ファイバセンサシステム１００は、ｎを２以上の整数として、複数の光送受信器（第１の光送受信器）１０１−１〜１０１−ｎと、複数の光送受信器（第２の光送受信器）１０２−１〜１０２−ｎと、複数の光ファイバ１０３−１〜１０３−ｎとを有する。
【００２６】
光ファイバセンサシステム１００において、第１の光送受信器１０１−１〜１０１−ｎと、第２の光送受信器１０２−１〜１０２−ｎと、光ファイバ１０３−１〜１０３−ｎの各組は、光ファイバセンサを構成する。なお、以下では、複数の第１の光送受信器１０１−１〜１０１−ｎ、第２の光送受信器１０２−１〜１０２−ｎ、及び光ファイバ１０３−１〜１０３−ｎについて、特に区別する必要がない場合は、これらをまとめて第１の光送受信器１０１、第２の光送受信器１０２、及び光ファイバ１０３とも呼ぶ。
【００２７】
光ファイバ１０３は、光を伝搬（導光）させるための光ファイバであり、振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバである。光ファイバ１０３には、例えばシングルモード光ファイバが用いられる。
【００２８】
第１の光送受信器１０１及び第２の光送受信器１０２は、光の送信（光出射）と光の受信（受光）とを実施可能なデバイスとして構成される。第１の光送受信器１０１は、光送信器１１１と、光受信器１１２と、偏波角度検出器１１３と、波長多重分離器１１４とを有する。第２の光送受信器１０２は、光送信器１２１と、光受信器１２２と、偏波角度検出器１２３と、波長多重分離器１２４とを有する。第１の光送受信器１０１は光ファイバ１０３の一端側に配置され、第２の光送受信器１０２は光ファイバ１０３の他端側に配置される。
【００２９】
第１の光送受信器１０１に含まれる光送信器（第１の光送信器）１１１は、光ファイバ１０３の一端側から、光ファイバ１０３に第１の波長の光を入射させる。第１の光送信器１１１は、第１の波長の光を出射する光源を含む。第１の光送信器１１１は、例えば波長が第１の波長で、かつ直線偏波のレーザ光を出射する半導体レーザを含む。この半導体レーザは、例えば一定出力のレーザ光を出射するＣＷ（Continuous Wave）レーザとして構成される。第１の光送信器１１１から出射した第１の波長の光は、光ファイバ１０３内を、一端側から他端側に向かう方向（第１の方向）に伝搬される。
【００３０】
第２の光送受信器１０２に含まれる光送信器（第２の光送信器）１２１は、光ファイバ１０３の他端側から、光ファイバ１０３に第２の波長の光を入射させる。第２の波長は、第１の波長とは異なる。第２の光送信器１２１は、第２の波長の光を出射する光源を含む。第２の光送信器１２１は、例えば波長が第２の波長で、かつ直線偏波のレーザ光を出射する半導体レーザを含む。この半導体レーザは、例えば一定出力のレーザ光を出射するＣＷレーザとして構成される。第２の光送信器１２１から出射した第２の波長の光は、光ファイバ１０３内を、他端側から一端側に向かう方向（第２の方向）に伝搬される。
【００３１】
第２の光送受信器１０２に含まれる光受信器（第１の光受信器）１２２は、光ファイバ１０３の他端側において、光ファイバ１０３内を第１の方向に伝搬された光を受光する。第１の光受信器１２２は、例えば、受光した第１の波長の光に含まれる、互いに直交する２つの偏波成分を検出するための２つの光検出器を含む。第１の光受信器１２２は、例えば、例えば互いに直交する偏波成分の一方（第１の偏波成分）を検出する光検出器（第１の偏波成分検出器）と、偏波成分の他方（第２の偏波成分）を検出する光検出器（第２の偏波成分検出器）とを含む。各光検出器は、検出した偏波成分の量に応じた電気信号を出力する。
【００３２】
偏波角度検出器（第１の偏波角度検出器）１２３は、第１の光受信器１２２が受光した光の偏波面の角度（偏波角度）を、第１の波長の光に生じた偏波変動として検出する。第１の偏波角度検出器１２３は、例えば第１の光受信器１２２が出力する、第１の偏波成分の量に応じた電気信号と、第２の偏波成分の量に応じた電気信号とに基づいて、偏波角度を検出する。第１の偏波角度検出器１２３は、例えばＤＳＰ（digital signal processor）やＬＳＩ（large-scale integrated circuit）で構成されていてもよい。
【００３３】
第１の光送受信器１０１に含まれる光受信器（第２の光受信器）１１２は、光ファイバ１０３の一端側において、光ファイバ１０３内を第２の方向に伝搬された光を受光する。第２の光受信器１１２は、例えば、受光した第２の波長の光に含まれる、互いに直交する２つの偏波成分を検出するための２つの光検出器を含む。第１の光受信器１２２は、例えば、互いに直交する偏波成分の一方（第３の偏波成分）を検出する光検出器（第３の偏波成分検出器）と、偏波成分の他方（第４の偏波成分）を検出する光検出器（第４の偏波成分検出器）とを含む。各光検出器は、検出した偏波成分の量に応じた電気信号を出力する。
【００３４】
偏波角度検出器（第２の偏波角度検出器）１１３は、第２の光受信器１１２が受光した光の偏波面の角度（偏波角度）を、第２の波長の光に生じた偏波変動として検出する。第２の偏波角度検出器１１３は、例えば第２の光受信器１１２が出力する、第３の偏波成分の量に応じた電気信号と、第４の偏波成分の量に応じた電気信号とに基づいて、偏波角度を検出する。第１の偏波角度検出器１２３は、例えばＤＳＰやＬＳＩで構成されていてもよい。
【００３５】
第１の光送受信器１０１に含まれる波長多重分離器（第１の波長多重分離器）１１４は、光ファイバ１０３の一端側と第１の光送信器１１１及び第２の光受信器１１２との間に配置される。第１の波長多重分離器１１４は、第１の光送信器１１１から出射した第１の波長の光を光ファイバ１０３に入射させ、かつ光ファイバ１０３を第２の方向に伝搬された第２の波長の光を第２の光受信器１１２で受光させる。第１の波長多重分離器１１４には、例えば波長分割多重カプラ（ＷＤＭ（wavelength division multiplex）カプラ）が用いられる。
【００３６】
第２の光送受信器１０２に含まれる波長多重分離器（第２の波長多重分離器）１２４は、光ファイバ１０３の他端側と第２の光送信器１２１及び第１の光受信器１２２との間に配置される。第２の波長多重分離器１２４は、第２の光送信器１２１から出射した第２の波長の光を光ファイバ１０３に入射させ、かつ光ファイバ１０３を第１の方向に伝搬された第１の波長の光を第１の光受信器１２２で受光させる。第１の波長多重分離器１１４には、例えばＷＤＭカプラが用いられる。
【００３７】
サーバ１０６は、第１の偏波角度検出器１２３から、第１の波長の光に生じた偏波変動を示すデータとして、第１の偏波角度検出器１２３で検出された偏波面の角度を示すデータ（第１の偏波角度データ）を収集する。サーバ１０６は、複数の第２の光送受信器１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれに含まれている第１の偏波角度検出器１２３から第１の偏波角度データを収集する。サーバ１０６は、第２の光送受信器１０２のそれぞれに含まれる第１の偏波角度検出器１２３と有線ネットワーク又は無線ネットワークを介して接続されており、それらネットワークを通じて第１の偏波角度データを収集する。
【００３８】
サーバ１０５は、第２の偏波角度検出器１１３から、第２の波長の光に生じた偏波変動を示すデータとして、第２の偏波角度検出器１１３で検出された偏波角度を示すデータ（第２の偏波角度データ）を収集する。サーバ１０５は、複数の第１の光送受信器１０１−１〜１０１−ｎのそれぞれに含まれている第２の偏波角度検出器１１３から第２の偏波角度データを収集する。サーバ１０４は、サーバ１０５及びサーバ１０６を介して、第１の偏波角度データと第２の偏波角度データとを収集する。サーバ１０５は、第１の光送受信器１０１のそれぞれに含まれる第２の偏波角度検出器１１３と有線ネットワーク又は無線ネットワークを介して接続されており、それらネットワークを通じて第１の偏波角度データを収集する。
【００３９】
ここで、第１の光送受信器１０１に含まれる光送信器１１１、光受信器１１２、偏波角度検出器１１３、及び波長多重分離器１１４は、図１の第１の光送信器１１、第２の光受信器１３、偏波変動検出器１５、及び分離器１７にそれぞれ対応する。第２の光送受信器１０２に含まれる光送信器１２１、光受信器１２２、偏波角度検出器１２３、及び波長多重分離器１２４は、図１の第２の光送信器１２、第１の光受信器１４、偏波変動検出器１６、及び分離器１８にそれぞれ対応する。
【００４０】
図３は、第１の光送受信器１０１の詳細構成を示す。図３に示す構成例において、第１の波長多重分離器１１４は、ＷＤＭカプラで構成されている。第１の波長多重分離器（ＷＤＭカプラ）１１４は、光ファイバ１０３の一端側に接続される第１のポートと、第１の光送信器１１１に接続される第２のポートと、第２の光受信器１１２に接続される第３のポートを有する。ＷＤＭカプラ１１４は、第１の波長の光を第２のポートから第１のポートへ通過させ、第２の波長の光を第１のポートから第３のポートへ通過させる。
【００４１】
第２の光受信器１１２は、偏波分離器１１５と、光検出器１１６及び１１７とを有する。偏波分離器１１５は、入射した光を、互いに直交する２つの偏波方向の成分に分離する。偏波分離器１１５は、光ファイバ１０３を伝搬された第２の波長の光のうち一方の偏波方向（第３の偏波方向）の光成分を光検出器１１６に分岐し、他方の偏波方向（第４の偏波方向）の光成分を光検出器１１７に分岐する。偏波分離器１１５は、例えば、第３の偏波方向の光及び第４の偏波方向の光の一方を透過し、他方を反射する偏光ビームスプリッタを含む。
【００４２】
光検出器１１６（第３の偏波成分検出器）は、偏波分離器１１５を介して入射される、第２の波長の光の第３の偏波方向の光成分を検出する。光検出器１１７（第４の偏波成分検出器）は、偏波分離器１１５を介して入射される、第２の波長の光の第４の偏波方向の光成分を検出する。光検出器１１６及び１１７は、例えばＰＤ（photo detector）素子などの光電変換素子を含む。
【００４３】
第２の偏波角度検出器１１３は、光検出器１１６で検出された第３の偏波方向の光成分と、光検出器１１７で検出された第４の偏波方向の光成分とに基づいて、光ファイバ１０３を伝搬された第２の波長の光の偏波面の回転を検出する。第２の偏波角度検出器１１３は、例えば光検出器１１６で検出された第３の偏波方向の光成分と光検出器１１７で検出された第４の偏波方向の光成分との比に基づいて偏波面の回転を検出する。
【００４４】
第２の光送受信器１０２の構成は、図３に示される第１の光送受信器１０１の構成と同様である。第２の光送受信器１０２に含まれるＷＤＭカプラ（図２の波長多重分離器１２４に対応）は、光ファイバ１０３の他端側に接続されるポート（第４のポート）と、第２の光送信器１２１に接続されるポート（第５のポート）と、第１の光受信器１２２に接続されるポート（第６のポート）を有する。このＷＤＭカプラは、第１の波長の光を第４のポートから第６のポートへ通過させ、第２の波長の光を第５のポートから第４のポートへ通過させる。
【００４５】
第２の光送受信器１０２に含まれる第１の光受信器１２２も、図３に示す第２の光受信器１１２と同様に、偏波分離器と、２つの光検出器とを有する。第２の光受信器１１２に含まれる偏波分離器は、光ファイバ１０３を伝搬された第１の波長の光を、互いに直交する２つの偏波方向に分離する。この偏波分離器は、一方の偏波方向（第１の偏波方向）の光成分を２つの光検出器の一方に分岐し、他方の偏波方向（第２の偏波方向）の光成分を２つの光検出器の他方に分岐する。偏波分離器は、例えば、第１の偏波方向の光及び第２の偏波方向の光の一方を透過し、他方を反射する偏光ビームスプリッタを含む。
【００４６】
第１の光受信器１２２に含まれる２つの光検出器の一方（第１の偏波成分検出器）は、上記偏波分離器を介して入射される、第１の波長の光の第１の偏波方向の光成分を検出する。光検出器の他方（第２の偏波成分検出器）は、上記偏波分離器を介して入射される、第１の波長の光の第２の偏波方向の光成分を検出する。これら光検出器は、例えばＰＤ素子などの光電変換素子を含む。
【００４７】
第１の偏波角度検出器１２３は、光検出器１１６で検出された第１の偏波方向の光成分と、光検出器１１７で検出された第２の偏波方向の光成分とに基づいて、光ファイバ１０３を伝搬された第１の波長の光の偏波面の回転を検出する。第１の偏波角度検出器１２３は、例えば上記第１の偏波成分検出器で検出された第１の偏波方向の光成分と上記第２の偏波成分検出器で検出された第２の偏波方向の光成分との比に基づいて偏波面の回転を検出する。
【００４８】
図４は、サーバの構成を示す。サーバ１０４〜１０６は、典型的には、ＣＰＵ（central processing unit）とメモリと補助記憶装置と有するコンピュータ装置として構成される。サーバ１０４〜１０６の機能の少なくとも一部は、ＣＰＵが所定のプログラムに従って動作することで実現されてもよい。サーバ１０４とサーバ１０５及びサーバ１０６とは、例えば有線ネットワーク又は無線ネットワークを介して相互に接続されており、サーバ１０４とサーバ１０５との間、及びサーバ１０４とサーバ１０６との間で通信が可能である。
【００４９】
サーバ１０４〜１０６は、図１のデータ処理装置２２に対応する。なお、図２及び図４では、データ処理装置が、３つのサーバで構成される例を説明しているが、これには限定されない。本実施形態の光ファイバセンサシステム１００において、１つのサーバが、サーバ１０４〜１０６の機能を備える構成としてもよい。
【００５０】
第１のデータ処理装置であるサーバ１０６は、データ収集部１６１と、タイムスタンプ付与部１６２と、データ送信部１６３とを有する。データ収集部（データ収集手段）１６１は、第２の光送受信器１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれに含まれる第１の偏波角度検出器１２３から、第１の偏波角度データを収集する。タイムスタンプ付与部（タイムスタンプ付与手段）１６２は、データ収集部１６１が収集した第１の偏波角度データにタイプスタンプを付与する。
【００５１】
データ送信部（データ送信手段）１６３は、サーバ１０４に、第１の偏波角度データを送信する。サーバ１０４とサーバ１０６とは、例えば有線ネットワーク又は無線ネットワークを介して接続されており、データ送信部１６３は、そのようなネットワークを介してサーバ１０４に第１の偏波角度データを送信する。
【００５２】
データ送信部１６３は、例えば時々刻々と変化する第１の偏波角度データをリアルタイムでサーバ１０４に送信する。あるいは、データ収集部１６１が収集した第１の偏波角度データが図示しない記憶装置に記憶される場合、データ送信部１６３は、記憶装置からある期間分の第１の偏波角度データを読み出して、サーバ１０４に送信してもよい。さらには、データ送信部１６３は、第１の偏波角度データの変化がしきい値以上であるか否かを判断し、第１の偏波角度データの変化がしきい値以上に、その前後を含めた所定期間の第１の変化角度データを、サーバ１０４に送信することとしてもよい。
【００５３】
第２のデータ処理装置であるサーバ１０５は、データ収集部１５１、タイムスタンプ付与部１５２、及びデータ送信部１５３を有する。データ収集部１５１、タイムスタンプ付与部１５２、及びデータ送信部１５３の機能は、データが第１の偏角度データから第２の偏波角度データに変更になる点を除けば、サーバ１０６におけるデータ収集部１６１、タイムスタンプ付与部１６２、及びデータ送信部１６３の機能と同様である。すなわち、データ収集部１５１は、第１の光送受信器１０１−１〜１０１−ｎのそれぞれに含まれる第２の偏波角度検出器１１３から、第２の偏波角度データを収集する。タイムスタンプ付与部１５２は、データ収集部１５１が収集した第２の偏波角度データにタイプスタンプを付与する。データ送信部１５３は、サーバ１０４に、第２の偏波角度データを送信する。
【００５４】
第３のデータ処理装置であるサーバ１０４は、データ受信部１４１、振動／変位検出部１４２、及び位置特定部１４３を有する。データ受信部（データ受信手段）１４１は、サーバ１０６から第１の偏波角度データを受信し、サーバ１０５から第２の偏波角度データを受信する。振動／変位検出部（振動／変位検出手段）１４２は、データ受信部１４１が受信した第１の偏波角度データ及び第２の偏波角度データの少なくとも一方に基づいて、光ファイバ１０３に振動及び変位の少なくとも一方が生じたことを検出する。
【００５５】
位置特定部（位置特定手段）１４３は、第１の偏波角度データに基づいて検出された振動及び変位の少なくとも一方の検出タイミングと、第２の偏波角度データに基づいて検出された振動及び変位の少なくとも一方の検出タイミングとの差に基づいて、光ファイバ１０３において振動及び変位の少なくとも一方が生じた位置を特定する。検出タイミングの差は、第１の偏波角度データに付与されたタイムスタンプと、第２の偏波角度データに付与されたタイムスタンプとから求めることができる。
【００５６】
図５は、互いの直交する２つの偏波方向の一方の偏波成分及び他方の偏波成分の信号波形の具体例を示す。図５には、床に敷設された光ファイバ１０３に対して外力が加えられた場合における、光検出器１１６及び光検出器１１７（図３を参照）が出力する信号の信号波形が示される。例えば、光ファイバ１０３を揺らし、或いは捻ると、光ファイバ１０３を伝搬される光の偏波状態が変化する。また、人間若しくは車が光ファイバ１０３上を横切り、或いは光ファイバ１０３に衝撃が加えられると、光ファイバ１０３を伝搬される光の偏波状態が変化する。
【００５７】
光ファイバ１０３を伝搬される光の偏波状態が変化すると、光送信器から光ファイバ１０３に入射した直線偏光のうち、光検出器１１６で検出される一方の偏波成分（Ｘ偏波成分）と、光検出器１１７で検出される他方の偏波成分（Ｙ偏波成分）との比率が変化する。例えば、図５に示されるように、Ｘ偏波成分が減少すると、Ｙ偏波成分が増加する。サーバ１０４において、Ｘ偏波成分とＹ偏波成分との比率を調べることで、偏波角度の変動を検出することができ、上記の事象の検出が可能である。
【００５８】
図６は、光ファイバ１０３と外力が加わる位置との関係を示す。光ファイバ１０３の一方の端部から他方の端部までの距離（全長）をＬとする。光ファイバ１０３において、一方の端部から距離Ｌ１の位置に外力が加わり、振動や変位などが生じたとする。光ファイバ１０３において外力が加わった位置と、光ファイバ１０３の他方の端部との間の距離Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌ−Ｌ１で表される。
【００５９】
光ファイバを伝搬される光の速度は有限値を持っており、光ファイバ１０３の一端側に配置された第２の偏波角度検出器１１３（図２を参照）は、外力が加わったタイミングから光が距離Ｌ１を進むのに要する時間だけ遅れたタイミングで、偏波角度の変動を検出する。一方、光ファイバ１０３の他端側に配置された第１の偏波角度検出器１２３は、外力が加わったタイミングから光が距離Ｌ２を進むのに要する時間だけ遅れたタイミングで、偏波角度の変動を検出する。位置特定部１４３（図４を参照）は、光ファイバ１０３の全長と、２つの偏波角度検出器で偏波角度の変動が検出されたタイミング差とに基づいて、光ファイバ１０３に外力が加わった位置を特定することが可能である。
【００６０】
本実施形態では、光ファイバ１０３の一端側に第１の波長の光を出射する第１の光送信器１１１が配置され、他端側に第２の波長の光を出射する第２の光送信器１２１が配置される。第１の波長の光と第２の波長の光とは、互いに逆向きに光ファイバ１０３を伝搬される。第１の波長の光は光ファイバ１０３の他端側に配置された第１の光受信器１２２で受光され、第２の波長の光は光ファイバ１０３の一端側に配置された第２の光受信器１１２で受光される。光ファイバ１０３は、振動及び変位の少なくとも一方が生じると、伝搬する光の偏波状態を変化させる。この偏波状態の変化を、第１の偏波角度検出器１２３及び第２の偏波角度検出器１１３で検出することで、光ファイバ１０３に振動及び変位の少なくとも一方が生じたことを検出できる。また、第１の偏波角度検出器１２３と第２の偏波角度検出器１１３との間の検出のタイミング差に基づいて、振動及び変位の少なくとも一方が生じた位置の特定が可能である。
【００６１】
本実施形態では、特に、光ファイバ１０３内を一端側から他端側に向かう第１の方向に伝搬される光の波長と、他端側から一端側に向かう第２の方向に伝搬される光の波長とが相互に異なる。従って、本実施形態に係る光ファイバセンサでは、特許文献２の構成とした場合に問題となるコヒーレントビート雑音は発生しない。このため、本実施形態に係る光ファイバセンサは、特許文献２に記載の光ファイバセンサに比べて、ノイズの影響を抑えることができる。本実施形態に係る光ファイバセンサでは、ノイズの影響を抑えられることで、特許文献２に記載の光ファイバセンサに比べて、偏波変動をより正確に検出することができ、また、第１の偏波角度検出器１２３における検出タイミングと第２の偏波角度検出器１１３における検出タイミングとの差をより精度よく求めることができる。
【００６２】
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバセンサを示す。本実施形態に係る光ファイバセンサ２００は、光信号送受信器２０１及び２０２と、偏波角度検出器２０３及び２０４と、光ファイバ２０５とを有する。図７に示される光ファイバセンサ２００は、図２に示される光ファイバセンサシステム１００に含まれる複数の光ファイバセンサのうちの少なくとも一部として用いることができる。なお、図７においては、図２に示される波長多重分離器１１４及び１２４に相当する分離器は図示を省略している。
【００６３】
本実施形態では、光ファイバセンサ２００で用いられる光ファイバ２０５は、光信号の送受信を行う光信号伝送システムで用いられる光ファイバを兼ねてもよい。換言すれば、光信号伝送システムにおいて光信号の送受信に用いられている光ファイバを、光ファイバセンサ２００で用いてもよい。光信号伝送システムは、例えばデジタルコヒーレント光通信方式を用いて偏波多重光信号の送受信を行うものであってもよい。
【００６４】
本実施形態に係る光ファイバセンサ２００において、光ファイバ２０５の一端側に配置された光信号送受信器（第１の光信号送受信器）２０１は、光信号送信器２１１と光信号受信器２１２とを有する。光ファイバ２０５の他端側に配置された光信号送受信器２０２は、光信号送信器２２１と光信号受信器２２２とを有する。
【００６５】
第１の光信号送受信器２０１に含まれる光信号送信器（第１の光信号送信器）２１１は、送信データに応じて第１の波長の光を所定の変調方式で変調して光信号（第１の光信号）を生成し、第１の光信号を光ファイバ２０５の一端側に入射させる。第１の光信号送信器２１１から出射した第１の光信号は、光ファイバ２０５を一端側から他端側に向けて伝搬され、光ファイバ２０５の他端側に配置された第２の光信号送受信器２０２で受信される。第２の光信号受信器２０２に含まれる光信号受信器（第１の光信号受信器）２２２は、第１の光信号を受信し、送信側の変調方式に対応した復調方式を用いて送信データを復調する。
【００６６】
第２の光信号送受信器２０２に含まれる光信号送信器（第２の光信号送信器）２２１は、送信データに応じて第２の波長の光を所定の変調方式で変調して光信号（第２の光信号）を生成し、第２の光信号を光ファイバ２０５の他端側に入射させる。第２の光信号送信器２２１から出射した第２の光信号は、光ファイバ２０５を他端側から一端側に向けて伝搬され、光ファイバ２０５の一端側に配置された第１の光信号送受信器２０１で受信される。第１の光信号受信器２０１に含まれる光信号受信器（第２の光信号受信器）２１２は、第２の光信号を受信し、送信側の変調方式に対応した復調方式を用いて送信データを復調する。
【００６７】
本実施形態において、第１の光信号送受信器２０１（それに含まれる第１の光信号送信器２１１及び第２の光信号受信器２１２）は、第１の光送信器１１１及び第２の光受信器１１２（図２を参照）として使用され得る。また、第２の光信号送受信器２０２（それに含まれる第２の光信号送信器２２１及び第１の光信号受信器２２２）は、第２の光送信器１２１及び第１の光受信器１２２として使用され得る。第１の光信号送信器２１１及び第２の光信号送信器２２１は、送信データに応じた変調を実施せずに、直線偏波の連続波を光ファイバ２０５に入射させることができる。また、第１の光信号受信器２２２及び第２の光信号受信器２１２は、復調を実施せずに、第１の光信号及び第２の光信号の互いに直交する偏波方向の光成分の強度をそれぞれ検出することができる。
【００６８】
偏波角度検出器（第１の偏波角度検出器）２０４は、第１の光信号受信器２２２で検出された第１の光信号の互いに直交する偏波方向の光成分に基づいて、第１の光信号の偏波面の角度を検出する。偏波角度検出器（第２の偏波角度検出器）２０３は、第２の光信号受信器２１２で検出された第２の光信号の互いに直交する偏波方向の光成分に基づいて、第２の光信号の偏波面の角度を検出する。第１の偏波角度検出器２０４及び第２の偏波角度検出器２０３は、それぞれ図２の第１の偏波角度検出器１２３及び第２の偏波角度検出器１１３に対応する。
【００６９】
なお、図７では、第１の光信号送受信器２０１と第２の光信号送受信器２０２とが１つずつ図示されているが、光ファイバセンサ２００は、光ファイバ２０５の両端に、複数の第１の光信号送受信器２０１及び第２の光信号送受信器２０２を有していてもよい。その場合において、複数の第１の光信号送受信器２０１の一部が光ファイバセンサ用の第１の光送信器１１１及び第２の光受信器１１２として使用され、複数の第２の光信号送受信器２０２の一部が光ファイバセンサ用の第２の光送信器１２１及び第１の光受信器１２２として使用されてもよい。残りの第１の光信号送受信器２０１及び第２の光信号送受信器２０２は、光信号伝送システムにおいて光信号を送受信するために用いられ得る。例えば、光信号伝送システムは、波長分割多重方式を用いて複数のチャンネルで光信号を送信するシステムとして構成されていてもよく、複数のチャンネルのうちの一部が光ファイバセンサ２００で用いられることとしてもよい。
【００７０】
本実施形態において、光信号伝送システムは、デジタルコヒーレント光通信方式を用いて偏波多重光信号の送受信を行うものであってもよい。その場合、第１の光信号受信器２２２及び第２の光信号受信器２１２は、デジタルコヒーレント光受信器として構成されてもよい。デジタルコヒーレント光受信器は、典型的には、偏波多重光信号を互いに直交する２つの偏波成分に分離する偏波分離部（偏波分離手段）と、分離された各偏波成分を電気信号に変換する光電変換部（光電変換手段）と、変換された各偏波成分の電気信号をデジタル信号に変換する信号変換部（信号変換手段）と、デジタル信号に対して偏波分離信号処理を含む所定の信号処理を実施するデジタル信号処理部（デジタル信号処理手段）とを含む。デジタルコヒーレント光受信器において、特に偏波分離部及び光電変換部の部分が、光ファイバセンサ用の第１の光受信器１２２及び第２の光受信器１１２（図２を参照）として使用され得る。
【００７１】
図８は、デジタルコヒーレント光受信器として構成される第１の光信号受信器２２２の構成例を示す。ここでは、光信号伝送システムにおいて、光信号の変調方式として、２重偏波４位相偏移変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）が用いられる場合を考える。光信号受信器２２２は、偏光ビームスプリッタ２５１と、１／４波長板２５２と、光ミキサ２５３及び２５４と、光電変換器２５６〜２５９と、ＡＤ（analog to digital）変換器２６０〜２６３と、デジタル信号処理部２６４とを有する。
【００７２】
偏光ビームスプリッタ２５１は、偏波分離部に相当し、光ファイバ２０５（図７を参照）を通じて受信した第１の波長の偏波多重光信号を、互いの直交する２つの偏波成分に分離する。つまり、偏光ビームスプリッタ２５１は、偏波多重光信号をＸ偏波成分とＹ偏波成分とに分離する。光ミキサ２５３は、偏光ビームスプリッタ２５１で分離されたＸ偏波成分の光（Ｘ偏波の変調信号光）と、局部発振光とを混合する。光ミキサ２５４は、１／４波長板２５２を介して入力されたＹ偏波成分の光（Ｙ偏波の変調信号光）と、局部発振光とを混合する。光ミキサ２５３は、Ｘ偏波の変調信号光のＩ成分及びＱ成分の検波光を出力する。光ミキサ２５４は、Ｙ偏波の変調信号光のＩ成分及びＱ成分の検波光を出力する。
【００７３】
光電変換器（Ｏ／Ｅ：Optical/Electrical converter）２５６〜２５９は、光電変換部であり、光を電気信号に変換する。光電変換器２５６及び２５７は、Ｘ偏波成分に対応した光電変換器であり、光電変換器２５８及び２５９は、Ｙ偏波成分に対応した光電変換器である。光電変換器２５６は、Ｘ偏波のＩ成分の検波光を電気信号に変換し、光電変換器２５７は、Ｘ偏波のＱ成分の検波光を電気信号に変換する。光電変換器２５８は、Ｙ偏波のＩ成分の検波光を電気信号に変換し、光電変換器２５９は、Ｙ偏波のＱ成分の検波光を電気信号に変換する。
【００７４】
加算器２６５は、光電変換器２５６が出力するＸ偏波のＩ成分の検波光に対応する電気信号と、光電変換器２５７が出力するＸ偏波のＱ成分の検波光に対応する電気信号とを加算する。加算器２６６は、光電変換器２５８が出力するＹ偏波のＩ成分の検波光に対応する電気信号と、光電変換器２５９が出力するＹ偏波のＱ成分の検波光に対応する電気信号とを加算する。
【００７５】
加算器２６５は、偏波多重光信号に含まれるＸ偏波成分に対応する電気信号を、偏波角度検出器２０４に出力する。加算器２６５が出力する電気信号は、図３において光検出器１１６が出力する電気信号に対応する。また、加算器２６６は、偏波多重光信号に含まれるＹ偏波成分に対応する電気信号を、偏波角度検出器２０４に出力する。加算器２６６が出力する電気信号は、図３において光検出器１１７が出力する電気信号に対応する。偏波角度検出器２０４は、加算器２６５から入力されるＸ偏波成分に対応する電気信号と、加算器２６６から入力されるＹ偏波成分に対応する電気信号とに基づいて、光ファイバ２０５を伝搬された第１の波長の偏波多重光信号の偏波面の回転を検出する。
【００７６】
ＡＤ変換器２６０〜２６３は、信号変換部に相当し、アナログ電気信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２６０及び２６１は、Ｘ偏波成分に対応したＡＤ変換器であり、ＡＤ変換器２６２及び２６３は、Ｙ偏波成分に対応したＡＤ変換器である。ＡＤ変換器２６０は、光電変換器２５６が出力するＸ偏波のＩ成分の検波光に対応する電気信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２６１は、光電変換器２５７が出力するＸ偏波のＱ成分の検波光に対応する電気信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２６２は、光電変換器２５８が出力するＹ偏波のＩ成分の検波光に対応する電気信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２６３は、光電変換器２５９が出力するＹ偏波のＱ成分の検波光に対応する電気信号をデジタル信号に変換する。
【００７７】
デジタル信号処理部２６４は、ＡＤ変換器２６０〜２６３から入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を施す。デジタル信号処理部２６４で実施されるデジタル信号処理には、偏波分離信号処理が含まれる。また、デジタル信号処理部２６４で実施されるデジタル信号処理には、入力されるデジタル信号に基づいて、偏波多重光信号の送信元において変調された送信データを、受信データとして再生する処理が含まれる。デジタル信号処理部２６４は、例えばＤＳＰやＬＳＩなどを用いて構成される。
【００７８】
なお、第２の光信号受信器２１２（図７を参照）の構成も、図８に示される第１の光信号受信器２２２の構成と同様である。第２の光信号受信器２１２に接続される第２の偏波角度検出器２０３は、第２の光信号受信器２１２において生成される、偏波多重光信号に含まれるＸ偏波成分に対応する電気信号とＹ偏波成分に対応する電気信号とに基づいて、光ファイバ２０５を伝搬された第２の波長の偏波多重光信号の偏波面の回転を検出する。
【００７９】
上記では、偏波角度検出器２０３及び２０４が、光電変換された各偏波成分の電気信号に基づいて偏波角度の回転を検出する例を説明したが、これには限定されない。偏波角度検出部２０３及び２０４は、光電変換された電気信号を用いるのに代えて、デジタル信号処理部２６４で実施される偏波分離信号処理で計算された偏波角度に基づいて偏波角度の回転を検出してもよい。
【００８０】
図９は、デジタル信号処理部２６４の構成を示す。デジタル信号処理部２６４は、波長分散補正部２７１と、偏波分離部２７２と、光周波数同期部２７３及び２７４と、位相同期部２７５及び２７６とを含む。波長分散補正部２７１は、波長分散を補正する。偏波分離部２７２は、偏波分離信号処理を実施する。偏波分離部２７２は、例えばＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）などの偏波分離デジタル信号処理アルゴリズムを用いて、直交した二つの信号（偏波）を分離する。偏波分離部２７２が実施する処理は、偏波角度の計算を含む。偏波角度検出器２０４は、偏波分離部２７２で計算された偏波角度に基づいて、光ファイバ２０５を伝搬された偏波多重光信号の偏波面の回転を検出する。
【００８１】
図１０は、偏波分離部２７２と偏波角度検出器２０４とを示す。偏波分離部２７２（デジタル信号処理部２６４）は、例えば外部から参照可能なレジスタ２７７を有する。偏波分離部２７２は、レジスタ２７７に、偏波分離信号処理で計算された偏波角度を書き込む。偏波角度検出器２０４は、レジスタ２７７を参照し、偏波分離信号処理で計算された偏波角度を取得する。このような構成を採用した場合、既存のデジタル信号処理部に外部参照可能なレジスタを追加することで、そのデジタル信号処理部を光ファイバセンサに用いることが可能である。
【００８２】
図９に戻り、光周波数同期部２７３は、Ｘ偏波成分について光周波数を同期させる。位相同期部２７５は、Ｘ偏波成分について位相を同期させる。光周波数同期部２７４は、Ｙ偏波成分について光周波数を同期させる。位相同期部２７５は、Ｙ偏波成分について位相を同期させる。図８では図示を省略しているが、デジタル信号処理部２６４は、位相同期されたＸ偏波成分、及びＹ偏波成分に基づいて、送信側で変調されたデータの復調も実施する。
【００８３】
本実施形態では、光ファイバ２０５は、光信号伝送システムにも使用される。本実施形態では、例えば、光信号伝送システムにおける複数のチャンネルのうちの一部を光ファイバセンサ２００で用いることができる。その場合、光ファイバセンサ２００に専用の光ファイバを敷設する必要がない。また、本実施形態では、光信号の送受信に用いられる光信号送受信器２０１及び２０２が光ファイバセンサ２００に用いられる。本実施形態では、例えば、光信号伝送システムにおける複数のチャンネルのうちの空きチャンネルを用いて、光ファイバに生じた振動及び変位の少なくとも一方を検出することが可能である。その場合、光信号の送受信を行いながら、それに用いられている光ファイバに生じた振動及び変位の少なくとも一方を検出することができる。
【００８４】
以下、光ファイバセンサシステムの使用例を説明する。まず、第１の使用例を説明する。図１１は、光ファイバセンサシステムの第１の使用例を示す。第１の使用例は、光ファイバセンサを橋に適用した例である。第１の使用例では、３本の光ファイバ１０３−１〜１０３−３が道路に沿って橋に敷設される。より詳細には、光ファイバ１０３−１は橋を通り抜ける道路の一方の端部に敷設され、光ファイバ１０３−２は道路の中央部に敷設され、光ファイバ１０３−３は道路の他方の端部に敷設される。光ファイバ１０３−１〜１０３−３の一方の端部には第１の光送受信器１０１−１〜１０１−３が配置され、他方の端部には第２の光送受信器１０２−１〜１０２−３が配置される。
【００８５】
なお、図１１では、図示は省略するが、第１の光送受信器１０１−１〜１０１−３はネットワークなどを介してサーバ１０５（図２などを参照）に接続されており、第２の光送受信器１０２−１〜１０２−３は、ネットワークなどを介してサーバ１０６に接続されている。また、図示を省略するサーバ１０４において、光ファイバ１０３−１〜１０３−３に生じた振動及び変位の少なくとも一方が検出される。
【００８６】
第１の使用例においては、例えば道路を自動車などが通過する際に光ファイバ１０３に伝達される振動などを検出することが可能である。また、図１１に示されるように、３本の光ファイバ１０３−１〜１０３−３が橋（道路）の異なる部分に配置される場合は、振動や変位が道路のどちらかの端のみで発生しているのか、或いは道路の全体で発生しているのかなどを解析することも可能である。
【００８７】
次いで、第２の使用例を説明する。図１２は、光ファイバセンサシステムの第２の使用例を示す。第２の使用例は、収容局（中継局）と各家庭との間の光ファイバを光ファイバセンサに用いた例である。各家庭には第１の光送受信器１０１−１〜１０１−３が配置され、収容局には第２の光送受信器１０２が配置される。光ファイバ１０３の一端側は、各家庭に分岐されている。光ファイバ１０３の分岐された一端側のそれぞれには第１の光送受信器１０１が配置され、他端側には第２の光送受信器１０２が配置される。サーバ１０４〜１０６の図示が省略されている点は第１の使用例と同様である。
【００８８】
第２の使用例においては、例えば光ファイバ１０３などを含む架空線に生じた振動や変位を検出することができる。また、地震が発生した場合に、その揺れを光ファイバ１０３を用いて検出することができる。第２の使用例では、複数の家庭に分岐された光ファイバのそれぞれで振動や変位を検出することで、地震などが発生した場合に、場所の違いに応じた揺れの違いなど解析することも可能である。
【００８９】
続いて、第３の使用例を説明する。図１３は、光ファイバセンサシステムの第３の使用例を示す。第３の使用例は、光信号伝送システムに光ファイバセンサシステムを適用した例である。光信号伝送システムは、光ファイバ２０５で相互に接続された複数のネットワークノードを有する。ネットワークノードＮ１とネットワークノードＮ２とは光ファイバ２０５−１を通じて相互に光信号の送受信を行う。ネットワークノードＮ１とネットワークノードＮ３とは光ファイバ２０５−２を通じて相互に光信号の送受信を行い、ネットワークノードＮ１とネットワークノードＮ４とは光ファイバ２０５−３を通じて相互に光信号の送受信を行う。また、ネットワークノードＮ２とネットワークノードＮ５とは光ファイバ２０５−４を通じて相互に光信号の送受信を行う。ノード間距離（ノード間の光ファイバ長）は例えば数百ｋｍを越える。
【００９０】
光信号伝送システムは、例えばデジタルコヒーレント光通信方式を用いて偏波多重光信号の送受信を行うシステムとして構成される。ネットワークノードＮ１〜Ｎ５のそれぞれは、光ファイバ２０５を介して対向する他のノートとの間で、偏波多重光信号の送受信を行う。図１３では図示を省略するが、光ファイバ２０５−１〜２０５−４のそれぞれの一端側には第１の光信号送受信器２０１及び偏波角度検出器２０３（図７を参照）が配置され、他端側には第２の光信号送受信器２０２及び偏波角度検出器２０４が配置される。サーバ１０４〜１０６の図示が省略されている点は第１及び第２の使用例と同様である。
【００９１】
第３の使用例においても、ノード間を接続する光ファイバ２０５に生じた振動や変位を検出することができる。また、振動や変位が検出された場合、特定の地域において振動や変位が検出されているか、或いは全体的に振動や変位が検出されているかなどを解析することも可能である。
【００９２】
なお、上記各実施形態においては、光送信器（光信号送信器）が、光ファイバセンサを構成する光ファイバに連続光を入射する例について説明したが、これには限定されない。光送信器が出射する光は一定の強度のものには限定されず、光送信器は、時間変化に伴って強度が変化する光を、光ファイバに入射してもよい。例えば受信側において互いに直交する２つの偏波方向の成分の比に基づいて偏波面の変動を検出する場合、送信側において光強度が一定でなくても、偏波角度の回転を検出することができる。
【００９３】
上述の実施形態において、「手段（部）」などとして説明された要素のいくつかは、ハードウェアとして実現されていてもよいし、任意の処理をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させることで実現されてもよい。各種プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記憶媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、又はハードディスクなどの磁気記録媒体、例えば光磁気ディスクなどの光磁気記録媒体、ＣＤ（compact disc）、又はＤＶＤ（digital versatile disk）などの光ディスク媒体、及び、マスクＲＯＭ（read only memory）、ＰＲＯＭ（programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、又はＲＡＭ（random access memory）などの半導体メモリを含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）を用いてコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバなどの有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００９４】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００９５】
例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００９６】
［付記１］
振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第１の波長の光を入射させる第１の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを前記一端側から前記他端側に向かう第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を受光する第１の光受信器と、
前記第１の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第１の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第２の波長の光を入射させる第２の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を受光する第２の光受信器と、
前記第２の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第２の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器との間に配置され、前記第１の光送信器から出射した前記第１の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を前記第２の光受信器で受光させる第１の分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器との間に配置され、前記第２の光送信器から出射した前記第２の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を前記第１の光受信器で受光させる第２の分離器とを含む光ファイバセンサと、
前記第１の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第１の偏波変動データと、前記第２の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第２の偏波変動データとを収集するデータ処理装置とを備える光ファイバセンサシステム。
【００９７】
［付記２］
前記第１の分離器は、前記光ファイバの一端側に接続される第１のポートと、前記第１の光送信器に接続される第２のポートと、前記第２の光受信器に接続される第３のポートを有し、前記第１の波長の光を前記第２のポートから第１のポートへ通過させ、前記第２の波長の光を前記第１のポートから前記第３のポートへ通過させる第１の波長多重分離器を含み、前記第２の分離器は、前記光ファイバの他端側に接続される第４のポートと、前記第２の光送信器に接続される第５のポートと、前記第１の光受信器に接続される第６のポートを有し、前記第１の波長の光を前記第４のポートから第６のポートへ通過させ、前記第２の波長の光を前記第５のポートから前記第４のポートへ通過させる第２の波長多重分離器を含む付記１に記載の光ファイバセンサシステム。
【００９８】
［付記３］
前記第１の光受信器は、前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光の第１の偏波方向の光成分を検出する第１の偏波成分検出器と、前記第１の偏波方向に直交する第２の偏波方向の光成分を検出する第２の偏波成分検出器とを含み、前記第２の光受信器は、前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光の第３の偏波方向の光成分を検出する第３の偏波成分検出器と、前記第３の偏波方向に直交する第４の偏波方向の光成分を検出する第４の偏波成分検出器とを含む付記１又は２に記載の光ファイバセンサシステム。
【００９９】
［付記４］
前記第１の光受信器は、前記光ファイバを伝搬された前記第１の波長の光のうち前記第１の偏波方向の光成分を前記第１の偏波成分検出器に分岐し、前記第２の偏波方向の光成分を前記第２の偏波成分検出器に分岐する第１の偏波分離器を更に含み、前記第２の光受信器は、前記光ファイバを伝搬された前記第２の波長の光のうち前記第３の偏波方向の光成分を前記第３の偏波成分検出器に分岐し、第４の偏波方向の光成分を前記第４の偏波成分検出器に分岐する第２の偏波分離器を更に含む付記３に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１００】
［付記５］
前記第１の偏波分離器は、前記第１の偏波方向の光及び前記第２の偏波方向の光の一方を透過し、他方を反射する第１の偏光ビームスプリッタを更に有し、前記第２の偏波分離器は、前記第３の偏波方向の光及び前記第４の偏波方向の光の一方を透過し、他方を反射する第２の偏光ビームスプリッタを更に有する付記４に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０１】
［付記６］
前記第１の偏波変動検出器は、第１の偏波成分検出器で検出された前記第１の偏波方向の光成分と、前記第２の偏波成分検出器で検出された前記第２の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第１の波長の光の偏波面の回転を検出する第１の偏波回転検出器を含み、前記第２の偏波変動検出器は、前記第３の偏波成分検出器で検出された前記第３の偏波方向の光成分と、前記第４の偏波成分検出器で検出された前記第４の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第２の波長の光の偏波面の回転を検出する第２の偏波回転検出器を含む付記３から５何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０２】
［付記７］
前記第１の偏波回転検出器は、前記検出された第１の偏波方向の光成分と前記第２の偏波方向の光成分との比に基づいて前記偏波面の回転を検出し、前記第２の偏波回転検出器は、前記検出された第３の偏波方向の光成分と前記第４の偏波方向の光成分との比に基づいて前記偏波面の回転を検出する付記６に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０３】
［付記８］
前記第１の光送信器は直線偏光の光を出射する第１の光源を含み、前記第２の光送信器は直線偏光の光を出射する第２の光源を含む付記１から７何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０４】
［付記９］
前記光ファイバセンサを複数有する付記１から８何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０５】
［付記１０］
前記光ファイバが、光信号の送受信を行う光信号伝送システムで用いられる光ファイバを兼ねる付記１から９何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０６】
［付記１１］
前記光ファイバの両端にそれぞれ前記光信号の送受信を行う複数の光信号送受信器を有しており、前記光ファイバの一端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器として使用され、前記光ファイバの他端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器として使用される付記１０に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０７】
［付記１２］
前記光信号伝送システムがデジタルコヒーレント光通信方式を用いて偏波多重光信号の送受信を行うものであり、前記光信号送受信器はデジタルコヒーレント光受信器を含む付記１１に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０８】
［付記１３］
前記光ファイバの一端側に配置された前記デジタルコヒーレント光受信器が前記第２の光受信器として使用され、前記光ファイバの他端側に配置された前記デジタルコヒーレント光受信器が前記第１の光受信器として使用される付記１２に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１０９】
［付記１４］
前記デジタルコヒーレント光受信器が、前記偏波多重光信号を互いに直交する２つの偏波成分に分離する偏波分離手段と、前記分離された各偏波成分を電気信号に変換する光電変換手段と、前記変換された各偏波成分の電気信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、前記デジタル信号に対して所定の信号処理を実施するデジタル信号処理手段とを含む付記１３に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１０】
［付記１５］
前記偏波分離手段と前記光電変換手段とが、前記第１の光受信器及び前記第２の光受信器として使用される付記１４に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１１】
［付記１６］
前記第１の偏波変動検出器及び前記第２の偏波変動検出器は、前記変換された各偏波成分の電気信号に基づいて偏波の変動を検出する付記１５に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１２】
［付記１７］
前記デジタル信号処理手段が実施する信号処理が偏波分離信号処理を含み、
前記第１の偏波変動検出器及び前記第２の偏波変動検出器は、前記偏波分離信号処理で計算された偏波角度に基づいて偏波の変動を検出する付記１５に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１３】
［付記１８］
前記デジタル信号処理手段は、外部から参照が可能なレジスタを含み、該レジスタに、前記偏波分離信号処理で計算された偏波角度を書き込む付記１７に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１４】
［付記１９］
前記光信号伝送システムは波長分割多重方式を用いて複数のチャンネルで前記光信号を送信するものであり、前記複数のチャンネルのうちの一部が光ファイバセンサで用いられる付記１０から１８何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１５】
［付記２０］
データ処理装置が、前記第１の偏波変動検出器から前記第１の偏波変動データを収集する第１のデータ処理装置と、前記第２の偏波変動検出器から前記第２の偏波変動データを収集する第２のデータ処理装置と、前記第１のデータ処理装置及び前記第２のデータ処理装置から、前記第１の偏波変動データ及び前記第２の偏波変動データを収集する第３のデータ処理装置とを含む付記１から１９何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１６】
［付記２１］
前記第１のデータ処理装置は、前記第１の偏波変動データにタイムスタンプを付与し、前記第２のデータ処理装置は前記第２の偏波変動データにタイムスタンプを付与する付記２０に記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１７】
［付記２２］
前記データ処理装置が、前記第１の偏波変動データと前記第２の偏波変動データとに基づいて、前記光ファイバにおける振動及び変移の少なくとも一方が生じた位置を特定する位置特定手段を含む付記１から２１何れか１つに記載の光ファイバセンサシステム。
【０１１８】
［付記２３］
振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第１の波長の光を入射させる第１の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を受光する第１の光受信器と、
前記第１の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第１の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第２の波長の光を入射させる第２の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を受光する第２の光受信器と、
前記第２の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第２の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第１の光送信器及び前記第２の光受信器との間に配置され、前記第１の光送信器から出射した前記第１の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第２の方向に伝搬された前記第２の波長の光を前記第２の光受信器で受光させる第１の波長多重分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第２の光送信器及び前記第１の光受信器との間に配置され、前記第２の光送信器から出射した前記第２の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第１の方向に伝搬された前記第１の波長の光を前記第１の光受信器で受光させる第１の波長多重分離器とを備える光ファイバセンサ。
【０１１９】
この出願は、２０１６年４月１４日に出願された日本出願特願２０１６−０８０７６８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１２０】
１０：光ファイバセンサシステム
２１：光ファイバセンサ
１１、１２：光送信器
１３、１４：光受信器
１５、１６：偏波変動検出器
１９：光ファイバ
２１：光ファイバセンサ
２２：データ処理装置
１００：光ファイバセンサシステム
１０１：第１の光送受信器
１０２：第２の光送受信器
１０３：光ファイバ
１０４〜１０６：サーバ
１１１：光送信器
１１２：光受信器
１１３：偏波角度検出器
１１４：波長多重分離器
１１６、１１７：光検出器
１２１：光送信器
１２２：光受信器
１２３：偏波角度検出器
１２４：波長多重分離器
１４１：データ受信部
１４２：振動／変位検出部
１４３：位置特定部
１５１、１６１：データ収集部
１５２、１６２：タイムスタンプ付与部
１５３、１６３：データ送信部
２００：光ファイバセンサ
２０１、２０２：光信号送受信器
２０３、２０４：偏波角度検出器
２０５：光ファイバ
２１１、２２１：光信号送信器
２１２、２２２：光信号受信器
２５１：偏光ビームスプリッタ
２５２：波長板
２５３、２５４：光ミキサ
２５６〜２５９：光電変換器
２６０〜２６３：ＡＤ変換器
２６４：デジタル信号処理部
２６５、２６６：加算器
２７１：波長分散補正部
２７２：偏波分離部
２７３、２７４：光周波数同期部
２７５、２７６：位相同期部
２７７：レジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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