(57)【要約】【課題】多点の検出位置での振動を高い周波数帯域まで光ファイバを用いて検出できるようにすること。【解決手段】波長可変レーザ１１の光を光カップラ１３，１５，１８等を用いて分岐し、複数のセンサ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓｎに与える。各センサ部では振動に応じて反射位置を変化させる反射板２３，２６，２９を設ける。複数のセンサ部ではセンサ部毎にエタロンの干渉特性をあらかじめ変化させておく。波長可変レーザのレーザ光を一定の波長範囲で走査し、センサ部に与えることによってエタロンの特性に応じた干渉信号が重畳して得られる。これを光電変換しフーリエ変換すると共に、周波数をセンサ部のエタロンの特性に応じて分離することによって、多点のセンサ部での信号を検出する。【選択図】図１
2008157759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、
前記波長可変レーザからの光を第１，第２の分岐光に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された第１の分岐光を光ファイバを介して縦続接続された複数の光サーキュレータによって分岐し、その反射光を合成する光サーキュレータ部と、
前記光分岐部の第２の分岐光に対して更に分岐する光サーキュレータ、及び光サーキュレータから得られる光を反射する参照ミラーを有し、参照光を生成する参照ミラー部と、
前記光サーキュレータ部で分離された分岐光が夫々与えられ、互いに異なる反射基準位置を設定し、外部から加わる振動によって夫々の反射位置が変化する反射光を生成して光サーキュレータ部に戻す複数のセンサ部と、
前記光サーキュレータ部からの重畳された反射光信号と前記参照ミラー部で生成された参照光とを干渉させる光干渉部と、
前記光干渉部から得られる互いに位相の反転した２つの干渉波の差分を光電変換する受光部と、
前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換により周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、
前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有する光ファイバセンサシステム。
【請求項２】
前記各センサ部は、測定対象となる振動源に分岐光を照射し、その反射光を受光する請求項１記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項３】
一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、
前記波長可変レーザからの光が与えられる光ファイバ及びその光を分岐及び結合させる光カップラを有し、前記波長可変レーザからのレーザ光を複数に分岐すると共に、反射光を合成する光分岐合成部と、
前記光分岐合成部から分岐された光が与えられ、その光を夫々分岐し、互いに異なる反射基準位置を設定すると共に、外部から加わる振動によってその反射位置が変化する反射光と干渉させ、干渉光を前記光分岐合成部に導く複数のセンサ部と、
前記光分岐合成部より合成された干渉光を受光して電気信号に変換する受光部と、
前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換により周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、
前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有する光ファイバセンサシステム。
【請求項４】
前記各センサ部は、測定対象となる振動源に分岐光を照射し、その反射光を受光する請求項３記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項５】
前記センサ部は、光軸に対して４５°の角度で配置されたビームスプリッタと、ビームスプリッタから分岐された光を反射して前記ビームスプリッタに戻すミラーを有し、前記ビームスプリッタによって干渉光を生成する請求項３又は４記載の光ファイバセンサシステム。
【請求項６】
一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、
前記波長可変レーザからの光が与えられる光ファイバ及びその光を分岐及び結合させる光カップラを有し、前記波長可変レーザからのレーザ光を分岐すると共に、反射光を合成する光分岐合成部と、
前記光分岐合成部からの分岐された光が夫々与えられ、互いに異なる反射基準位置を設定すると共に、外部から加わる振動によってその反射位置を変化させた反射光を前記光分岐合成部に導く複数のセンサ部と、
前記光分岐合成部に接続され、前記波長可変レーザからの分岐光を基準の反射位置で変化させて参照光を前記分岐合成部の光ファイバに導く参照反射部と、
前記光分岐合成部より得られる反射光と前記参照反射部より得られる参照光とを干渉させる光干渉部と、
前記光干渉部より得られる干渉光を受光して電気信号に変換する受光部と、
前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、
前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有する光ファイバセンサシステム。
【請求項７】
前記各センサ部は、測定対象となる振動源にその分岐光を照射し、その反射光を受光する請求項６記載の光ファイバセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバを用いて振動や音響を検出するための光ファイバセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバをセンサとして用いる光ファイバセンサは、電気的なセンサに比べて電磁ノイズの影響を受けないため、信頼性に優れている。光ファイバセンシングシステムとしては、例えば光ファイバの屈曲により通過光量が減衰することを利用して曲がり量を測定する光マイクロベンディング法や、光ファイバの伸びによりブリルアン散乱光の周波数が変位することを利用したＢＯＴＤＲ法などがある。又光ファイバブラッググレーティングにより反射波長や透過波長が変位することを利用してセンシングするものがある。又広帯域の光源を用いて多点の音響信号を検出する多点光マイクロフォンシステムも提案されている（非特許文献１）。
【非特許文献１】渡邊利成他、「ＦＢＧを用いた多地点光マイクロフォンシステムの検討」信学技報、Pn2005-78、OFT2005-65、OPE2005-126、LQE2005-141、P43〜48
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるにＢＯＴＤＲ法では、発生パルス毎に位置を測定するためリアルタイムの計測ができず、信号を計測するのに適していないという欠点があった。又測定箇所が局所的であるため、多点の計測や広範囲な計測及び災害など緊急を要する計測に適していないという欠点があった。更に多点ＦＢＧ法においても従来の方式では波長の変動を感度よく測定するため、測定時間がかかるという欠点があった。又従来の方式は検出可能な周波数は１０ｋＨｚ程度の測定が上限であり、音のように２０ｋＨｚまでの振動を測定するのが困難であるという欠点があった。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、波長可変光源を用いることによって信号や音響を高速で検出するための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】
【０００５】
この課題を解決するために、本発明の光ファイバセンサシステムは、一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、前記波長可変レーザからの光を第１，第２の分岐光に分岐する光分岐部と、前記光分岐部で分岐された第１の分岐光を光ファイバを介して縦続接続された複数の光サーキュレータによって分岐し、その反射光を合成する光サーキュレータ部と、前記光分岐部の第２の分岐光に対して更に分岐する光サーキュレータ、及び光サーキュレータから得られる光を反射する参照ミラーを有し、参照光を生成する参照ミラー部と、前記光サーキュレータ部で分離された分岐光が夫々与えられ、互いに異なる反射基準位置を設定し、外部から加わる振動によって夫々の反射位置が変化する反射光を生成して光サーキュレータ部に戻す複数のセンサ部と、前記光サーキュレータ部からの重畳された反射光信号と前記参照ミラー部で生成された参照光とを干渉させる光干渉部と、前記光干渉部から得られる互いに位相の反転した２つの干渉波の差分を光電変換する受光部と、前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換により周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有するものである。
【０００６】
ここで前記各センサ部は、測定対象となる振動源に分岐光を照射し、その反射光を受光するようにしてもよい。
【０００７】
この課題を解決するために、本発明の光ファイバセンサシステムは、一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、前記波長可変レーザからの光が与えられる光ファイバ及びその光を分岐及び結合させる光カップラを有し、前記波長可変レーザからのレーザ光を複数に分岐すると共に、反射光を合成する光分岐合成部と、前記光分岐合成部から分岐された光が与えられ、その光を夫々分岐し、互いに異なる反射基準位置を設定すると共に、外部から加わる振動によってその反射位置が変化する反射光と干渉させ、干渉光を前記光分岐合成部に導く複数のセンサ部と、前記光分岐合成部より合成された干渉光を受光して電気信号に変換する受光部と、前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換により周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有するものである。
【０００８】
ここで前記各センサ部は、測定対象となる振動源に分岐光を照射し、その反射光を受光するようにしてもよい。
【０００９】
ここで前記センサ部は、光軸に対して４５°の角度で配置されたビームスプリッタと、ビームスプリッタから分岐された光を反射して前記ビームスプリッタに戻すミラーを有し、前記ビームスプリッタによって干渉光を生成するようにしてもよい。
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の光ファイバセンサシステムは、一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、前記波長可変レーザからの光が与えられる光ファイバ及びその光を分岐及び結合させる光カップラを有し、前記波長可変レーザからのレーザ光を分岐すると共に、反射光を合成する光分岐合成部と、前記光分岐合成部からの分岐された光が夫々与えられ、互いに異なる反射基準位置を設定すると共に、外部から加わる振動によってその反射位置を変化させた反射光を前記光分岐合成部に導く複数のセンサ部と、前記光分岐合成部に接続され、前記波長可変レーザからの分岐光を基準の反射位置で変化させて参照光を前記分岐合成部の光ファイバに導く参照反射部と、前記光分岐合成部より得られる反射光と前記参照反射部より得られる参照光とを干渉させる光干渉部と、前記光干渉部より得られる干渉光を受光して電気信号に変換する受光部と、前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有するものである。
【００１１】
ここで前記各センサ部は、測定対象となる振動源にその分岐光を照射し、その反射光を受光するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
このような特徴を有する本発明によれば、シングルモードの光源を用いてその走査速度を十分高速にすることによって、広帯域の振動や音声信号を再現することができ、又複数の振動源の信号を解析することができるという効果が得られる。又請求項１，２の発明によれば、光サーキュレータを用いるため、光の利用効率を向上させることができ、多数のセンサ部を有する検出システムにおいても各センサ部の振動を高感度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１による光ファイバセンサシステムの全体構成を示す図である。本実施の形態では波長可変レーザ１１を光源として用いる。波長可変レーザ１１は例えば１．５μｍ帯のシングルモードの光を発生し、その波長を変化させるレーザ光源とする。その波長の範囲は例えば１００ｎｍとし、周期的に高速で波長を走査するものとする。この光源の光は光ファイバ１２を介して光カップラ１３に入力される。光カップラ１３は波長可変レーザ１１からの光と反射光とを分離するものであり、波長可変レーザ１１からの光は光ファイバ１４を介して光カップラ１５に導かれる。光カップラ１５には光ファイバ１６，１７が接続されている。光ファイバ１７には更に光カップラ１８が接続され、光カップラ１８に更に光ファイバ１９，２０が接続される。このように次々と連続して光カップラが接続され、波長可変レーザ１１からの光が分岐されていく。ここで光ファイバ１２，１４，１６，１７，１９，２０及び光ファイバカップラ１３，１５，１８は波長可変レーザからのレーザ光を分岐して複数のセンサ部に導き、各センサ部からの反射光を合成する光分岐合成部を構成している。
【００１４】
そして最後の各光ファイバの端部にはセンサ部Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎが設けられる。例えば光ファイバ１６の端部のセンサ部Ｓ１では、コリメートレンズ２１が設けられ、その出射光の光軸に垂直にハーフミラー２２と反射板２３が設けられる。ハーフミラー２２は入射光の一部を反射する。反射板２３は外部からの振動によって光軸方向に変位し、ハーフミラー２２を透過した光を全反射するものであって、その面に垂直な振動を検出する素子である。振動源、例えば音源からの音や振動によって反射板２３が振動した場合には、その反射の位置が異なる。これによりハーフミラー２２との間で干渉波が変動する。センサ部Ｓ２についても同様に、光ファイバ１９の他端にはコリメートレンズ２４、ハーフミラー２５、反射板２６が設けられる。又光ファイバ２０の端部に設けられるセンサ部Ｓｎにもコリメートレンズ２７、ハーフミラー２８及び振動板２９が設けられる。その他の図示しないセンサ部も同様とする。ここで各ハーフミラー２２，２５，２８とそれに対応する反射板２３，２６及び２９の距離Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎは夫々異なるように、反射板を配置しておくものとし、その位置を各反射板の基準位置とする。この実施の形態では各センサ部で光を干渉させる。
【００１５】
さて光カップラ１３に得られる反射光の一部は、光ファイバ３１に導かれる。光ファイバ３１の端部にはコリメートレンズ３２が設けられ、その光軸には受光素子であるフォトダイオード３３が設けられる。フォトダイオード３３は反射光の干渉波を電気信号に変換するものであり、その出力はアンプ３４を介して信号処理部３５に与えられる。
【００１６】
次に信号処理部３５内の構成について説明する。信号処理部３５は図２に示すように、フォトダイオード３３からの出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部４１、Ａ／Ｄ変換部４１の出力を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部４２を有している。更にフーリエ変換された周波数領域の信号のうち、周波数帯域によって信号を分離する周波数分離部４３及びその出力をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換部４４を有している。又この逆変換された出力を更にフーリエ変換するフーリエ変換部４５を含んで構成されている。
【００１７】
次に本実施の形態の動作について説明する。波長可変レーザ１１は例えば１．５μｍ帯で１００ｎｍの波長帯域を有する波長走査信号を出力する。この走査周波数を例えば５０ｋＨｚとする。この光は光ファイバ１２、光カップラ１３，１５を介して各光ファイバ１６，１９，２０よりセンサ部Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎに与えられる。各センサ部ではその端部よりコリメートレンズ２２，２４，２７を介し光が空間に平行光として出射され、ハーフミラー２２，２５及び２８でその一部が反射される。又光の一部はハーフミラーを透過し、反射板２３，２６又は２９で反射される。そしてハーフミラー２２と反射板２３によって１つのエタロンが構成される。センサ部Ｓ１のエタロンの特性は例えば図３Ａに示すものとなる。同様にしてハーフミラー２５と反射板２６とによってエタロンが構成され、その波長λに対する強度変化は図３Ｂに示すものとなる。又ハーフミラー２２と反射板２９によって構成されるエタロンの特性は図３Ｃに示すものとなる。ここで夫々のハーフミラーと反射板との距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌｎが徐々に広くなっているため、図３Ａ〜図３Ｃに示すようにその強度変化の間隔は距離Ｌ１〜Ｌｎが広いほど短いものとなる。
【００１８】
周期的に波長掃引されたシングルモードの光がこのような特性のエタロンに入射するため、図３Ａ〜図３Ｃの特性がそのまま時間軸領域で強度が変化する信号に変換される。この反射光は光カップラ１８，１５を介して重畳されて光カップラ１３に加わる。ここで反射板２２，２６，２９は振動源によってその面に垂直に微小間隔移動するものとすると、各エタロンは外部から加わる振動によって図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃに示す特性からわずかにその周期が変化し、重畳された光のレベルもそれに応じたものとなる。その反射光は光ファイバ３１よりコリメートレンズ３２を介して出射され、フォトダイオード３３により電気信号に変換される。そしてＡ／Ｄ変換部４１でデジタル値に変換され、更にフーリエ変換部４２で周波数領域の信号に変換される。
【００１９】
図４はこのフーリエ変換部４２の出力を示す図である。ここで反射板２３，２６及び２９が夫々のハーフミラー２２，２５，２８に対して夫々一定の位置にあれば、フーリエ変換後の周波数は夫々ｆ１，ｆ２，ｆｎのように一定となる。ここでスパイクノイズ等が加わったとしても周波数領域の信号に変換されるため、このようなノイズはレベルが低く、高いＳ／Ｎ比で周波数を検出することができる。そして各反射板２３，２６，２９が夫々ΔＬ１，ΔＬ２・・・ΔＬｎの範囲で光軸方向に振動することによって、図４に示すように周波数ｆ１，ｆ２・・・ｆｎも夫々Δｆ１，Δｆ２・・・Δｆｎの範囲で変動する。従って例えば周波数ｆ１について、その変化範囲Δｆ１のみの信号の周波数帯域を周波数分離部４３で検出して、フーリエ逆変換部４４で逆変換することにより、図５Ａに示すような時間領域の信号に変換することができる。この場合に縦軸は距離Ｌ１を中心とする反射板２３の振動を示す信号となる。この信号を例えばＤ／Ａ変換して増幅しスピーカ等から出力すれば、反射板２３に得られる音を再現することができる。又図５Ａに示す時間領域の信号を更にフーリエ変換部４５によってフーリエ変換することによって、図６に示すように周波数領域の信号に変換することができ、そのときのスペクトルを検出できる。
【００２０】
同じく図４に示す周波数領域の信号から周波数ｆ２を中心とする変化範囲Δｆ２の信号を周波数分離部４３で抽出してフーリエ逆変換することによって図５Ｂに示す時間軸領域の信号が得られる。これを更にフーリエ変換部４５でフーリエ変換すれば、図６Ｂに示す周波数領域の信号となる。同様に周波数ｆｎを中心とする変化範囲Δｆｎの周波数領域の信号を抽出してフーリエ逆変換することによって、図５Ｃに示す時間軸領域の信号が得られる。これをフーリエ変換することによって図６Ｃに示す周波数領域の信号が得られる。
【００２１】
このようにこの実施の形態１では多数のセンサ部Ｓ１〜Ｓｎの多点の振動を検出し、振動源のモニタ及び振動の解析が可能となる。ここで波長可変レーザ１１の走査速度を４０ｋＨｚとすれば、その１／２までの帯域、即ち２０ｋＨｚまでの帯域の可聴域の音響信号を再現することができる。又複数の振動源の振動をリアルタイムで解析することが可能となる。更に光源としてコヒーレント長が無限大のシングルモードの光源を用いることによって、センサ数をほぼ無限に拡大することができる。又エタロンの干渉に関して微小な光の干渉も検出できるため、センサ部が簡略化されるという効果も得られる。
【００２２】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態ではセンサ部のみが前述した実施の形態１と異なっており、その他の構成については同じであるので、センサ部Ｓ１について図７に示す。図示のようにコリメートレンズ２１の背後にハーフミラー２２を設け、反射板２３を用いることなく直接振動源５１に向けて光を照射するようにしたものである。ここでハーフミラー２２と振動源との距離をあらかじめ所定の距離、例えばセンサ部Ｓ１ではＬ１、前述したセンサ部Ｓ２ではＬ２となるように設定しておく。その他のセンサ部についても実施の形態１と同じとする。こうすれば反射板を用いることなく、直接振動源からの反射光によって光を干渉させて、多点の振動源の振動状態を検出し、分析することができる。
【００２３】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態でもセンサ部のみが前述した実施の形態１と異なっており、その他の構成は同じであるので、センサ部Ｓ１について図８に示す。図示のようにハーフミラー２２に代えてビームスプリッタ５２を光軸に対して４５°の角度に配置する。ビームスプリッタ５２は信号光の光の一部、例えば１／２を反射し、他の１／２を透過するものである。ビームスプリッタ５２で反射された光は図示のようにミラー５３に導かれ、そのまま正反射して元のビームスプリッタ５２に加わる。従ってこの場合にもハーフミラーと同様に、ビームスプリッタ５２で反射された光と反射部２３からの反射光とを干渉させることができる。この場合にもビームスプリッタ５２の位置から見てミラー５３までの距離と反射板２３までの距離の差を所定値Ｌ１に保っておく必要がある。その他のセンサ部Ｓ２，Ｓ３・・・についてもこの差をＬ２，Ｌ３・・・としておく。こうすれば実施の形態１と同様に、各センサ部からの反射部の振動状態を分離して検出し、分析することができる。
【００２４】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態においてもセンサ部のみが前述した実施の形態１と異なっており、その他の構成は同一であるので詳細な説明を省略する。センサ部Ｓ１は図９に示すようにビームスプリッタ５２とミラー５３を用いて参照光を形成すると共に、反射部２３を除いて光を振動源５１に直接照射して振動源５１からの反射光を受光するようにしたものである。この場合にもセンサ部Ｓ１ではビームスプリッタの位置から見てミラー５３までの距離と振動源５１との間隔との差を距離Ｌ１とする。その他のセンサ部Ｓ２，Ｓ３・・・についてもこの差をＬ２，Ｌ３・・・としておく。こうすれば実施の形態１と同様に各センサ部の振動源の振動状態を分離して検出し、分析することができる。
【００２５】
（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５について図１０を用いて説明する。この実施の形態では波長可変レーザ１１からの光を光ファイバ１２を介して光カップラ６１に導く。光カップラ６１は光ファイバ１２，１４，３１に加えて光ファイバ６２を結合させており、波長可変レーザ１１の光を分岐すると共に、後述するように反射光と参照光とを干渉させる光干渉部として機能する。光ファイバ１４以降の分岐部である光カップラ１５，１８や光ファイバ１６，１７，２０については実施の形態１と同様である。各センサ部Ｓ１〜Ｓｎではハーフミラー２２，２５，２８を除き、コリメートレンズ２１，２４，２７からの平行光を直接反射板２３，２６，２９に与えている。各反射板は振動によって夫々微小距離ΔＬ１，ΔＬ２，ΔＬｎだけ光軸方向に振動するものとする。
【００２６】
そしてこの実施の形態５では、光ファイバ６２の先端にコリメートレンズ６３及び参照ミラー６４を設ける。ここで光カップラ６１から参照ミラー６４までの光学距離をＬ０とする。そして光カップラ６１から反射板２３までの距離は光学距離Ｌ０に実施の形態１のＬ１の距離分を加算した値、即ちＬ０＋Ｌ１に設定しておく。同様にして光カップラ６１から反射板２６までの光学距離も実施の形態１と同様とするために、Ｌ０＋Ｌ２と設定しておく。更に光カップラ６１から反射板２９までの光学距離についてはＬ０＋Ｌｎと設定する。こうすればセンサ部Ｓ１では参照ミラー６４までの距離と反射板２３までの光学距離の差はＬ１となる。同様にしてセンサ部Ｓ２，Ｓｎではその差はＬ２及びＬｎとなる。こうすれば実施の形態１の複数のハーフミラー２２，２５，２８を１つの参照ミラー６４で置き換えることができ、光カップラ６１で参照ミラー６４からの反射光と各センサ部からの反射光とを干渉させることができる。実施の形態５ではハーフミラーの数を少なくすることができるため、センサ数が多くなった場合にこの実施の形態が有効となる。
【００２７】
尚この実施の形態では、光カップラ６１から各センサ部の反射板までの距離をＬ０＋Ｌ１・・・と設定しているが、Ｌ０−Ｌ１，Ｌ０−Ｌ２・・・のように差が夫々Ｌ１，Ｌ２，Ｌｎとなるように設定してもよい。
【００２８】
（実施の形態６）
次に本発明の実施の形態６について図１１を用いて説明する。この実施の形態では波長可変レーザ１１からの光を光カップラ７１に導く。そして光カップラ７１は光を分岐する光分岐部であり、第１，第２の分岐光は光ファイバ７２，７３に与えられる。光ファイバ７２にはサーキュレータ７４が設けられる。サーキュレータ７４は光ファイバ７２から入射した光を光ファイバ７５に導き、光ファイバ７５からサーキュレータ７４に入射する光を光ファイバ７６に与えるものである。光ファイバ７６の他端にはサーキュレータ７７が設けられる。サーキュレータ７７は光ファイバ７６からの入射光を光ファイバ７８に導き、光ファイバ７８からサーキュレータ７７への入射光を光ファイバ７９に導くものである。このようにしてサーキュレータを従属接続することによって光を分岐していく。最終段の光ファイバ８０にもサーキュレータ８１を設ける。サーキュレータ８１も同様にして光ファイバ８０からの入射光を光ファイバ８２に導き、光ファイバ８２からサーキュレータ８１に入射する光を光ファイバ８３に導くものである。ここでサーキュレータ７４，７７，８１とこれらに連結される光ファイバは、光分岐部で分岐された第１の分岐光を分岐して反射光を合成する光サーキュレータ部を構成している。そして光ファイバ７５，７８及び８２の他端には実施の形態５と同様のセンサ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓｎが設けられる。
【００２９】
さて光カップラ７１で分岐した光ファイバ７３の他端にもサーキュレータ８４が設けられる。サーキュレータ８４は光ファイバ７３からの光を光ファイバ８５に導き、光ファイバ８５からの反射光を光ファイバ８６に導くものである。光ファイバ８５の他端にはコリメートレンズ８７及び参照ミラー８８が設けられる。ここで光ファイバ８３，８６の他端には、光カップラ８９が設けられる。光カップラ８９は光ファイバ８３からの反射光と光ファイバ８６からの参照光とを干渉させることによって、位相の反転した２つの干渉波を取り出す光干渉部である。２つの干渉波はバランスドフォトダイオード９０に導かれる。バランスドフォトダイオード９０は２つの入力の差分値を電気信号に変換する受光素子である。このフォトダイオード９０の出力は増幅器３４を介して前述した信号処理部３５に与えられる。信号処理部３５の構成は前述した実施の形態１と同一である。
【００３０】
この実施の形態ではマイケルソン干渉計でなく、マッハツェンダ干渉計を用いており、又光サーキュレータを用いるため前述した光カップラに比べて光信号の減衰を少なくすることができる。又この実施の形態では、光カップラ８９から位相の反転した２つの干渉波を取り出すことができ、その差分をバランスドフォトダイオード９０によって検出しているため、信号レベルを２倍にすることができる。従って波長可変レーザ１１の出力レベルが低くても多数のセンサ部を有する多点型の検出システムに用いることができ、各センサ部の振動を高感度で検出することができるという優れた効果が得られる。
【００３１】
尚この実施の形態では、各センサ部はコリメートレンズからの出力を外部からの振動によってその光軸上の位置が振動する反射板２３，２６，２９に与えているが、実施の形態２と同様に分岐した光を直接振動源に照射してその反射光を受光するようにしてもよい。又この実施の形態では、参照ミラー部で生成された参照光と光サーキュレータ部からの重畳された反射光とを光カップラを用いて干渉させているが、光カップラに代えてビームスプリッタ等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１による光ファイバセンサシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の信号処理部の構成を示す図である。
【図３Ａ】センサ部Ｓ１におけるエタロンの波長と信号強度を示す図である。
【図３Ｂ】センサ部Ｓ２におけるエタロンの波長と信号強度を示す図である。
【図３Ｃ】センサ部Ｓｎにおけるエタロンの波長と信号強度を示す図である。
【図４】光ファイバに重畳される反射光の信号を示す図である。
【図５Ａ】周波数分離部で分離されフーリエ逆変換して得られるセンサ部Ｓ１の振動を示す図である。
【図５Ｂ】周波数分離部で分離されフーリエ逆変換して得られるセンサ部Ｓ２の振動を示す図である。
【図５Ｃ】周波数分離部で分離されフーリエ逆変換して得られるセンサ部Ｓｎの振動を示す図である。
【図６Ａ】センサ部Ｓ１の時間軸方向の信号を周波数軸に変換した図である。
【図６Ｂ】センサ部Ｓ２の時間軸方向の信号を周波数軸に変換した図である。
【図６Ｃ】センサ部Ｓｎの時間軸方向の信号を周波数軸に変換した図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるセンサ部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるセンサ部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態４によるセンサ部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による光ファイバセンサシステムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態６による光ファイバセンサシステムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  波長可変レーザ
１２，１４，１６，１７，１９，２０，６２，７２，７３，７５，７６，７８，７９，８０，８２，８３  光ファイバ
１３，１５，１８，７１，８９  光カップラ
２１，２４，２７，６３，８７  コリメートレンズ
２２，２５，２８  ハーフミラー
２３，２６，２９  反射板
Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ  センサ部
３３  フォトダイオード
３４  アンプ
３５  信号処理部
４１  Ａ／Ｄ変換部
４２  フーリエ変換部
４３  周波数分離部
４４  フーリエ逆変換部
４５  フーリエ変換部
５１  振動源
５２  ビームスプリッタ
５３  ミラー
６４  参照ミラー
７４，７７，８１，８４  光サーキュレータ
９０  バランスドフォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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