(57)【要約】【課題】ノイズ振動の影響を低減して振動検出精度を向上させる。【解決手段】光ファイバリング干渉型センサ１は、ファイバリング部６に接続されており、第１の光信号を分岐してリング状光路内へ互いに反対の方向に伝播するように案内し、リング状光路内を反対方向に伝播してきた第１の光信号を結合する第１の光分岐結合部材７と、ファイバリング部６に接続されており、第２の光信号を分岐してリング状光路内へ互いに反対の方向に伝播するように案内し、リング状光路内を反対方向に伝播してきた第２の光信号を結合する第２の光分岐結合部材８と、ファイバリング部６における第１および第２の光分岐結合部材７および８の接続部位の近傍に介挿された防振構造を有する光遅延部材２０ａ１〜２０ａ４と、を備えている。【選択図】      図１
2004219139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを用いて形成されたリング状光路を含むファイバリング部を用いて互いに異なる波長を有する第１および第２の光信号それぞれの干渉光の位相差を求める光ファイバリング干渉型センサであって、
前記ファイバリング部に接続されており、前記第１の光信号を分岐して前記リング状光路内へ互いに反対の方向に伝播するように案内し、前記リング状光路内を反対方向に伝播してきた第１の光信号を結合する第１の光分岐結合部材と、
前記ファイバリング部に接続されており、前記第２の光信号を分岐して前記リング状光路内へ互いに反対の方向に伝播するように案内し、前記リング状光路内を反対方向に伝播してきた第２の光信号を結合する第２の光分岐結合部材と、
前記ファイバリング部における前記第１および第２の光分岐結合部材の内の少なくとも一方の接続部位の近傍に介挿された防振構造を有する光遅延部材と、
を備えたことを特徴とする光ファイバリング干渉型センサ。
【請求項２】
前記光ファイバは第１および第２の光ファイバであり、
前記光遅延部材は、防振処置が施された第１〜第４の光遅延素子を含み、前記第１の光分岐結合素子は、前記第１の光信号を２つに分岐して出力する第１および第２の入出力ポートを有し、前記第２の光分岐結合素子は、前記第２の光信号を２つに分岐して出力する第１および第２の入出力ポートを有しており、
前記ファイバリング部は、第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第１の光分岐結合素子の第１の入出力ポートに接続された第１の波長分割分岐素子と、
第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第１の光分岐結合素子の第２の入出力ポートに接続された第２の波長分割分岐素子と、
第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第２の光分岐結合素子の第１の入出力ポートに接続された第３の波長分割分岐素子と、
第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第２の光分岐結合素子の第２の入出力ポートに接続された第４の波長分割分岐素子と、
前記第１の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートおよび前記第２の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートを接続する第１の接続用光ファイバと、
前記第３の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートおよび前記第４の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートを接続する第２の接続用光ファイバとを備え、
前記第１の光遅延素子が前記第１の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第１の光ファイバの一端部間に介挿され、
前記第２の光遅延素子が前記第２の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第２の光ファイバの一端部間に介挿され、
前記第３の光遅延素子が前記第３の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第２の光ファイバの他端部間に介挿され、
前記第４の光遅延素子が前記第４の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第１の光ファイバの他端部間に介挿されたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバリング干渉型センサ。
【請求項３】
前記各光遅延素子は、所定長の光ファイバと、振動を吸収できる部材から成り、前記所定長の光ファイバを覆う振動吸収部材とを備え、
前記所定長の光ファイバの両端部を前記振動吸収部材から引き出して構成したことを特徴とする請求項２記載の光ファイバリング干渉型センサ。
【請求項４】
前記第１の光分岐結合素子は、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートを有し、その第３の入出力ポートを介して前記第１の光信号を入力し、前記結合した第１の光信号を前記第３の入出力ポートを介して出力するようになっており、
前記第２の光分岐結合素子は、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートを有し、その第３の入出力ポートを介して前記第２の光信号を入力し、前記結合した第２の光信号を前記第３の入出力ポートを介して出力するようになっており、
前記第１の光分岐結合素子の第３の入出力ポートに接続された第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートおよび前記第２の入出力ポートに対向する第４の入出力ポートを有し、前記第１の光分岐結合素子の第３の入出力ポートから入力された前記結合した第１の光信号を前記第４の入出力ポートから出力する第３の光分岐結合素子と、
前記第２の光分岐結合素子の第３の入出力ポートに接続された第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートおよび前記第２の入出力ポートに対向する第４の入出力ポートを有し、前記第２の光分岐結合素子の第３の入出力ポートから入力された前記結合した第２の光信号を前記第４の入出力ポートから出力する第４の光分岐結合素子と、
を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の光ファイバリング干渉型センサ。
【請求項５】
前記第１の光分岐結合素子は、第３の入出力ポートと、前記第１〜第３の入出力ポートそれぞれに対向する第４〜第６の入出力ポートとをそれぞれ有し、その第６の入出力ポートを介して前記第１の光信号を入力し、前記結合した第１の光信号を前記第４〜第６の入出力ポートそれぞれを介して出力するようになっており、
前記第２の光分岐結合素子は、第３の入出力ポートと、前記第１〜第３の入出力ポートそれぞれに対向する第４〜第６の入出力ポートとをそれぞれ有し、その第６の入出力ポートを介して前記第２の光信号を入力し、前記結合した第２の光信号を前記第４〜第６の入出力ポートそれぞれを介して出力するようになっており、
前記第１の光信号が入力される第１の入出力ポート、第２の入出力ポートおよび前記第１の光分岐結合素子の第６の入出力ポートに接続された第３の入出力ポートを有し、前記第３の入出力ポートを介して入力された前記結合した第１の光信号を前記第２の入出力ポートを介して出力する第３の光分岐結合素子と、
前記第２の光信号が入力される第１の入出力ポート、第２の入出力ポートおよび前記第２の光分岐結合素子の第６の入出力ポートに接続された第３の入出力ポートを有し、前記第３の入出力ポートを介して入力された前記結合した第２の光信号を前記第２の入出力ポートを介して出力する第４の光分岐結合素子と、
を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の光ファイバリング干渉型センサ。
【請求項６】
前記ファイバリング部のリング状光路の途中に介挿された無偏光素子を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の内の何れか１項記載の光ファイバリング干渉型センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを用いた光ファイバリング干渉型センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを用いた干渉型センサが種々報告されており、例えば、本願出願人が出願した光ファイバリング干渉型センサに関する特許文献１がある。
【０００３】
この特許文献１に開示された光ファイバリング干渉型センサによれば、発光素子（光源）から出力され光分岐結合素子を介して分岐された２つの光信号は、ループ状に構成された光ファイバの両端にそれぞれ入射される。
【０００４】
光ファイバの両端にそれぞれ入射された２つの光信号は、光ファイバ（同一光路）内を時計回りおよび反時計回りにそれぞれ伝搬し、時計回り伝播光および反時計回り伝播光として再度光分岐結合素子に入射され、この光分岐結合素子において結合して互いに干渉する。
【０００５】
この結合光、すなわち、互いに干渉された状態の結合光（以下、干渉光とも呼ぶ）は受光素子に入射される。
【０００６】
このとき、光ファイバが加振（振動が加えられることを意味する）されると、時計回り伝播光および反時計回り伝播光間に位相差が生じ、この位相差は、受光素子により干渉光の強度（干渉光の強度を表す電気信号）として検出される。
【０００７】
この干渉光強度信号に基づいて干渉光の位相差を算出することができる。
【０００８】
すなわち、受光素子で受光される干渉光成分の大きさをＰｃ、非干渉光成分の大きさをＰｉとすると、受光素子で検出される干渉光強度Ｐｐｄは、下式（１）で表される。
【０００９】
【数１】
Ｐｐｄ＝Ｐｉ＋｛Ｐｃ（１＋ｃｏｓθ）｝／２                ・・・（１）
従って、受光素子により検出された干渉光強度に基づいて光ファイバの振動量を検出することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−０４６５６４
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、干渉強度信号の変動は、上記加振される加振点（位置）ｐ、およびその加振点ｐでの位相変動量に依存することが知られている。
【００１２】
ここで、加振点（加振位置）ｐおよび／またはその加振点ｐでの位相変動量を算出するために、図８に示す光ファイバリング干渉型センサがある。
【００１３】
この光ファイバリング干渉型センサは、図８に示すように、２つの異なる波長λ１およびλ２の光信号に基づいて、上記特許文献１で開示された位相差検出処理を用いて振動量を検出する第１および第２の検出部（センサ部）９５ａ１および９５ａ２を備えており、この第１および第２のセンサ部９５ａ１および９５ａ２は、１つのファイバリング９６を共有する構成となっている。
【００１４】
図８に示す光ファイバリング干渉型センサは、第１および第２のセンサ部９５ａ１および９５ａ２により同時に２つの干渉光強度を検出し、検出された２つの干渉光強度に基づいて加振位置ｐの特定、および／または加振位置ｐでの位相変化量を算出するようになっている。
【００１５】
図８に示すように、第１の発光素子９７ａ１から発光された波長λ１を有する光信号λ１は、第１の光分岐結合素子９８ａ１によって分岐される。
【００１６】
分岐された一方の光信号λ１は、共有ファイバリング９６を反時計回りに伝播する。
【００１７】
すなわち、光信号λ１は、光路長Ｌｃを有する第１の接続用光ファイバ１００、第１の波長分割分岐素子１０１、光路長Ｌａを有する第１のループ状光ファイバ１０２、第４の波長分割分岐素子１０３、光路長Ｌｇを有する第２の接続用光ファイバ１０４、第３の波長分割分岐素子１０５、光路長Ｌｂを有する第２のループ状光ファイバ１０６、第２の波長分割分岐素子１０７および光路長Ｌｅを有する第３の接続用光ファイバ１０８をそれぞれ伝播して第１の光分岐結合素子９８ａ１に入力される。
【００１８】
一方、第１の光分岐結合素子９８ａ１により分岐された他方の第１の光信号λ１は、共有ファイバリング９６を時計回りに伝播する。
【００１９】
すなわち、分岐された他方の第１の光信号λ１は、第３の接続用光ファイバ１０８、第２の波長分割分岐素子１０７、第２のループ状光ファイバ１０６、第３の波長分割分岐素子１０５、第２の接続用光ファイバ１０４、第４の波長分割分岐素子１０３、第１のループ状光ファイバ１０２、第１の波長分割分岐素子１０１、および第１の接続用光ファイバ１００をそれぞれ伝播して第１の光分岐結合素子９８ａ１に入力される。
【００２０】
この結果、第１の光分岐結合素子９８ａ１を介して分岐された２つの光信号は、共有ファイバリング９６（光路長Ｌｃ＋Ｌａ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ）を時計回りと反時計回りにそれぞれ伝播した後、第１の光分岐結合素子９８ａ１によって結合（合波）されて第１の受光素子１１０ａ１に入力され、干渉光の強度（干渉光の強度を表す電気信号）として検出される。
【００２１】
同様に、第２の発光素子９７ａ２から発光された波長λ２を有する光信号λ２は、第２の光分岐結合素子９８ａ２によって分岐され、分岐された一方の光信号λ２は、共有ファイバリング９６を反時計回りに伝播（光路長Ｌｆ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌａ＋Ｌｈ）して、第２の光分岐結合素子９８ａ２に入力され、分岐された他方の光信号λ２は、共有ファイバリング９６を時計回りに伝播（光路長Ｌｈ＋Ｌａ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｆ）して、第２の光分岐結合素子９８ａ２に入力される。
【００２２】
そして、この反時計回り伝播光および時計回り伝播光は、第２の光分岐結合素子９８ａ２によって結合（合波）されて第２の受光素子１１０ａ２に入力され、干渉光の強度（干渉光の強度を表す電気信号）として検出される。
【００２３】
このとき、第１の受光素子１１０ａ１で観測される干渉光λ１（時計回り伝播光と反時計回り伝播光）の位相差θ１は、下式（２）で表される。
【００２４】
【数２】
θ１（ｔ）＝φ１｛ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｃ＋Ｌｊ  ）・ｎ／ｃ｝
−φ１｛ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ＋Ｌｊ  ）・ｎ／ｃ｝
＋θ１０                                          ・・・（２）
また、第２の受光素子１１０ａ２で観測される干渉光λ２（時計回り伝播光と反時計回り伝播光）の位相差θ２も、下式（３）で表される。
【００２５】
【数３】
θ２（ｔ）＝φ２｛ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｆ＋Ｌｍ  ）・ｎ／ｃ｝
−φ２｛ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｈ＋Ｌｍ  ）・ｎ／ｃ｝
＋θ２０                                          ・・・（３）
ここで、φ１およびφ２は、それぞれ加振点ｐにおける光信号λ１および光信号λ２それぞれの位相変動量であり、θ１０およびθ２０は、それぞれ位相差θ１およびθ２の静的状態の初期位相差である。また、Ｌｊは、第１の光分岐結合素子９８ａ１と第１の受光素子１１０ａ１との間の光路長であり、Ｌｍは、第２の光分岐結合素子９８ａ２と第２の受光素子１１０ａ２との間の光路長である。
【００２６】
さらに、φ１とφ２は同一の光路長変動によって起こるため、
【数４】
λ１φ１＝λ２φ２                                        ・・・（４）
となる。
【００２７】
光ファイバリング干渉型センサの構成（測定系）が決定すれば、上式（２）〜（４）おける未知数は、第１の波長分割分岐素子１０１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、位相変動量φ１およびφ２のみ、すなわち、３未知数であるため、上記（２）〜（４）の３つの連立方程式を解くことにより、第１の波長分割分岐素子１０１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、光信号λ１および光信号λ２の位相変動量φ１およびφ２をそれぞれ求めることができる。
【００２８】
ここで、光信号が光ファイバリング干渉型センサ内を通過する時間内において、位相変動量φ１およびφ２の時間微分値がほとんど変化しないとすると、上記（２）式および（３）式から、干渉光λ１の位相差θ１および干渉光λ２の位相差θ２は、それぞれ
【数５】
2004219139.tif 000003
【数６】
2004219139.tif 000004
として表すことができる。
【００２９】
このとき、光ファイバリングに与えられる振動などの外乱による位相変動量φ１、φ２の時間変化の値を固定すると、上式（５）および（６）より、
［１］第１の受光素子１１０ａ１で観測される位相差θ１は、加振点ｐの距離Ｌｐの一次関数で減少する
［２］第２の受光素子１１０ａ２で観測される位相差θ２は、加振点ｐの距離Ｌｐの一次関数で増加する
［３］加振点ｐの距離Ｌｐが０の時、位相差θ１は最大になり、加振点ｐの距離Ｌｐが第１のループ状光ファイバ１０２の長さ（光路長）Ｌａに一致する時、位相差θ２が最大になる
ことがそれぞれ分かる。
【００３０】
ここで、加振点ｐの距離Ｌｐは、第１の波長分割分岐素子１０１からの距離（光路長）であるから、加振点ｐが第１および第２の受光素子１１０ａ１および１１０ａ２に近付けば近付くほど、位相変動量φ１およびφ２の時間変化に対する位相差θ１およびθ２の感度は上昇する。
【００３１】
したがって、光ファイバリング干渉型センサが、そのセンサにより検出したい振動（検出対象振動）の他にノイズ振動が加わるような環境下に置かれている場合、そのノイズ振動がファイバリング９６の第１のループ状光ファイバ１０２および第２のループ状光ファイバ１０６の何れかの端部付近、すなわち、第１のループ状光ファイバ１０２および第２のループ状光ファイバ１０６において、第１および第２の受光素子１１０ａ１および１１０ａ２の何れかに近接する部位がノイズ振動により加振されると、その部位における感度が高いため、そのノイズ振動が大きな位相差として検出されることになる。
【００３２】
この結果、ノイズ成分を、実際に加振された際に得られた信号成分と誤って判断してしまう可能性があり、加振点ｐおよび／またはその加振点ｐでの位相変動量の算出結果に、ノイズ成分に起因した大きな誤差が生じる恐れがあった。
【００３３】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、ノイズ振動の影響を低減して振動検出精度を向上させることができる光ファイバリング干渉型センサを提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる光ファイバ干渉型センサによれば、請求項１に記載したように、光ファイバを用いて形成されたリング状光路を含むファイバリング部を用いて互いに異なる波長を有する第１および第２の光信号それぞれの干渉光の位相差を求める光ファイバリング干渉型センサであって、前記ファイバリング部に接続されており、前記第１の光信号を分岐して前記リング状光路内へ互いに反対の方向に伝播するように案内し、前記リング状光路内を反対方向に伝播してきた第１の光信号を結合する第１の光分岐結合部材と、前記ファイバリング部に接続されており、前記第２の光信号を分岐して前記リング状光路内へ互いに反対の方向に伝播するように案内し、前記リング状光路内を反対方向に伝播してきた第２の光信号を結合する第２の光分岐結合部材と、前記ファイバリング部における前記第１および第２の光分岐結合部材の内の少なくとも一方の接続部位の近傍に介挿された防振構造を有する光遅延部材と、を備えたことを要旨とする。
【００３５】
請求項２に記載した光ファイバリング干渉型センサによれば、前記光ファイバは第１および第２の光ファイバであり、前記光遅延部材は、防振処置が施された第１〜第４の光遅延素子を含み、前記第１の光分岐結合素子は、前記第１の光信号を２つに分岐して出力する第１および第２の入出力ポートを有し、前記第２の光分岐結合素子は、前記第２の光信号を２つに分岐して出力する第１および第２の入出力ポートを有しており、前記ファイバリング部は、第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第１の光分岐結合素子の第１の入出力ポートに接続された第１の波長分割分岐素子と、第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第１の光分岐結合素子の第２の入出力ポートに接続された第２の波長分割分岐素子と、第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第２の光分岐結合素子の第１の入出力ポートに接続された第３の波長分割分岐素子と、第１、第２の分岐ポートおよび結合ポートをそれぞれ有し、その第１の分岐ポートが前記第２の光分岐結合素子の第２の入出力ポートに接続された第４の波長分割分岐素子と、前記第１の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートおよび前記第２の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートを接続する第１の接続用光ファイバと、前記第３の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートおよび前記第４の波長分割分岐素子の第２の分岐ポートを接続する第２の接続用光ファイバとを備え、前記第１の光遅延素子が前記第１の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第１の光ファイバの一端部間に介挿され、前記第２の光遅延素子が前記第２の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第２の光ファイバの一端部間に介挿され、前記第３の光遅延素子が前記第３の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第２の光ファイバの他端部間に介挿され、前記第４の光遅延素子が前記第４の波長分割分岐素子の結合ポートおよび前記第１の光ファイバの他端部間に介挿されたことを要旨とする。
【００３６】
請求項３に記載した光ファイバリング干渉型センサによれば、前記各光遅延素子は、所定長の光ファイバと、振動を吸収できる部材から成り、前記所定長の光ファイバを覆う振動吸収部材とを備え、前記所定長の光ファイバの両端部を前記振動吸収部材から引き出して構成したことを要旨とする。
【００３７】
請求項４に記載した光ファイバリング干渉型センサによれば、前記第１の光分岐結合素子は、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートを有し、その第３の入出力ポートを介して前記第１の光信号を入力し、前記結合した第１の光信号を前記第３の入出力ポートを介して出力するようになっており、前記第２の光分岐結合素子は、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートを有し、その第３の入出力ポートを介して前記第２の光信号を入力し、前記結合した第２の光信号を前記第３の入出力ポートを介して出力するようになっており、
前記第１の光分岐結合素子の第３の入出力ポートに接続された第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートおよび前記第２の入出力ポートに対向する第４の入出力ポートを有し、前記第１の光分岐結合素子の第３の入出力ポートから入力された前記結合した第１の光信号を前記第４の入出力ポートから出力する第３の光分岐結合素子と、前記第２の光分岐結合素子の第３の入出力ポートに接続された第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、前記第１の入出力ポートに対向する第３の入出力ポートおよび前記第２の入出力ポートに対向する第４の入出力ポートを有し、前記第２の光分岐結合素子の第３の入出力ポートから入力された前記結合した第２の光信号を前記第４の入出力ポートから出力する第４の光分岐結合素子と、を備えたことを要旨とする。
【００３８】
請求項５に記載した光ファイバリング干渉型センサによれば、前記第１の光分岐結合素子は、第３の入出力ポートと、前記第１〜第３の入出力ポートそれぞれに対向する第４〜第６の入出力ポートとをそれぞれ有し、その第６の入出力ポートを介して前記第１の光信号を入力し、前記結合した第１の光信号を前記第４〜第６の入出力ポートそれぞれを介して出力するようになっており、前記第２の光分岐結合素子は、第３の入出力ポートと、前記第１〜第３の入出力ポートそれぞれに対向する第４〜第６の入出力ポートとをそれぞれ有し、その第６の入出力ポートを介して前記第２の光信号を入力し、前記結合した第２の光信号を前記第４〜第６の入出力ポートそれぞれを介して出力するようになっており、前記第１の光信号が入力される第１の入出力ポート、第２の入出力ポートおよび前記第１の光分岐結合素子の第６の入出力ポートに接続された第３の入出力ポートを有し、前記第３の入出力ポートを介して入力された前記結合した第１の光信号を前記第２の入出力ポートを介して出力する第３の光分岐結合素子と、前記第２の光信号が入力される第１の入出力ポート、第２の入出力ポートおよび前記第２の光分岐結合素子の第６の入出力ポートに接続された第３の入出力ポートを有し、前記第３の入出力ポートを介して入力された前記結合した第２の光信号を前記第２の入出力ポートを介して出力する第４の光分岐結合素子と、を備えたことを要旨とする。
【００３９】
請求項６に記載した光ファイバリング干渉型センサによれば、前記ファイバリング部のリング状光路の途中に介挿された無偏光素子を備えたことを要旨とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる光ファイバリング干渉型センサ１の概略構成を示すブロック図である。
【００４２】
図１に示すように、光ファイバリング干渉型センサ１は、波長λ１の第１の光信号Ｓ（λ１）および波長λ２の第２の光信号Ｓ（λ２）をそれぞれ出力するレーザダイオード等の発光素子２ａ１および２ａ２と、干渉光強度検出用のフォトダイオード等の第１および第２の受光素子３ａ１および３ａ２とを備えている。
【００４３】
また、光ファイバリング干渉型センサ１は、光路長ＬａおよびＬｂをそれぞれ有する第１および第２のループ状光ファイバ５ａ１および５ａ２を含み、全体でリンク状の光路を構成するファイバリング部６と、２つの入出力ポート（端子）７ａ１、７ａ２および２つの入出力ポート（端子）７ａ３、７ａ４が互いに対向して設けられており、第１の光信号Ｓ（λ１）を分岐／結合するための第１の２×２光分岐結合素子７と、２つの入出力ポート（端子）８ａ１、８ａ２および２つの入出力ポート８ａ３、８ａ４が互いに対向して設けられており、第２の光信号Ｓ（λ２）を分岐／結合するための第２の２×２光分岐結合素子８とを備えている。
【００４４】
第１の発光素子２ａ１および第１の受光素子３ａ１は、それぞれ第１の光分岐結合素子７の入出力ポート７ａ３および７ａ４にそれぞれ接続されている。また、第２の発光素子２ａ２および第２の受光素子３ａ２は、それぞれ第２の光分岐結合素子８の入出力ポート８ａ３および８ａ４にそれぞれ接続されている。
【００４５】
ファイバリング部６は、図１に示すように、第１、第２の分岐ポート１０ａ１、１０ａ２および結合ポート１０ａ３を有する第１の波長分割分岐素子１０と、この第１の波長分割分岐素子１０の第１の分岐ポート１０ａ１および第１の光分岐結合素子７の第１の入出力ポート７ａ１に接続された光路長Ｌｃを有する第１の接続用光ファイバ１１と、第１、第２の分岐ポート１２ａ１、１２ａ２および結合ポート１２ａ３を有する第２の波長分割分岐素子１２と、この第２の波長分割分岐素子１２の第１の分岐ポート１２ａ１および第１の光分岐結合素子７の第２の入出力ポート７ａ２に接続された光路長Ｌｅを有する第２の接続用光ファイバ１３と、第１の波長分割分岐素子１０の第２の分岐ポート１０ａ２および第２の波長分割分岐素子１２の第２の分岐ポート１２ａ２を接続する第３の接続用光ファイバ１２とを備えている。
【００４６】
また、ファイバリング部６は、図１に示すように、第１、第２の分岐ポート１５ａ１、１５ａ２および結合ポート１５ａ３を有する第３の波長分割分岐素子１５と、この第３の波長分割分岐素子１５の第１の分岐ポート１５ａ１および第２の光分岐結合素子８の第１の入出力ポート８ａ１に接続された光路長Ｌｆを有する第４の接続用光ファイバ１６と、第１、第２の分岐ポート１７ａ１、１７ａ２および結合ポート１７ａ３を有する第４の波長分割分岐素子１７と、この第２の波長分割分岐素子１７の第１の分岐ポート１７ａ１および第２の光分岐結合素子８の第２の入出力ポート８ａ２に接続された光路長Ｌｈを有する第５の接続用光ファイバ１８と、第３の波長分割分岐素子１５の第２の分岐ポート１５ａ２および第２の波長分割分岐素子１７の第２の分岐ポート１７ａ２を接続する第６の接続用光ファイバ１９とを備えている。
【００４７】
第１の波長分割分岐素子１０は、第１の分岐ポート１０ａ１および第２の分岐ポート１０ａ２から入力された異なる波長の第１および第２の光信号Ｓ（λ１）およびＳ（λ２）を結合して結合ポートから出力する機能、および結合ポート１０ａ３から入力された第１および第２の光信号Ｓ（λ１）およびＳ（λ２）を分岐し、第１の光信号Ｓ（λ１）を第１の分岐ポート１０ａ１に、第２の光信号Ｓ（λ２）を第２の分岐ポート１０ａ２に、それぞれ出力する機能を有している。なお、他の第２〜第４の波長分割分岐素子も同様の機能を有している。
【００４８】
そして、光ファイバリング干渉型センサ１のファイバリング部６は、第１の波長分割分岐素子１０の結合ポート１０ａ３および第１のループ状光ファイバ５ａ１の一端部Ｅ１間に介挿されており、防振構造を有する第１の防振光遅延素子２０ａ１と、第２の波長分割分岐素子１１の結合ポート１１ａ３および第２のループ状光ファイバ５ａ２の一端部Ｅ２間に介挿されており、防振構造を有する第２の防振光遅延素子２０ａ２と、第３の波長分割分岐素子１５の結合ポート１５ａ３および第２のループ状光ファイバ５ａ１の他端部Ｅ３間に介挿されており、防振構造を有する第３の防振光遅延素子２０ａ３と、第４の波長分割分岐素子１６の結合ポート１６ａ３および第１のループ状光ファイバ５ａ１の他端部Ｅ４間に介挿されており、防振構造を有する第４の防振光遅延素子２０ａ４とを備えている。
【００４９】
図２は、防振構造を有する第１の防振光遅延素子２０ａ１の概略構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示す第１の防振光遅延素子２０ａ１の分解斜視図である。
【００５０】
すなわち、図２および図３に示すように、第１の防振光遅延素子２０ａ１は、円筒状側壁およびこの円筒状側壁の両端に取り付けられた鍔部から構成されたボビン２１と、このボビン２１の円筒状側壁外周に巻回された所定長Ｌｎを有する光ファイバ２２と、この光ファイバ２２が巻回されたボビン２１を覆う防振部材２３とを備えている。
【００５１】
防振部材２３は、図２および図３に示すように、例えばゴム等の樹脂材料から成る略円筒状の一対のボビン防振支持部２５ａ、２５ｂを備えており、その一端面Ｓａ、Ｓｂが接着された構造を有している。
【００５２】
このボビン防振支持部２５ａ、２５ｂには、その一端面Ｓａ、Ｓｂの中央部から軸方向に沿って円筒状溝部２６ａ、２６ｂが形成されている。この円筒状溝部２６ａ、２６ｂは、ボビン２１の鍔部と略同一の大きさを有する内底部およびボビン２１の軸方向に沿った長さの約半分の高さを有しており、上記ボビン防振支持部２５ａ、２５ｂが接着された状態において、光ファイバ２２が巻回されたボビン２１を収容して保持できるようになっている。
【００５３】
また、ボビン防振支持部２５ａ、２５ｂには、ボビン外部および中空部２５ａ、２５ｂ内部を連通するファイバ引出し用溝３０ａ、３０ｂがそれぞれ形成されている。ファイバ引き出し用溝３０ａ、３０ｂからそれぞれ引き出された光ファイバ２２の先端には、コネクタ（例えば、ＳＣコネクタ等）３１ａ、３１ｂがそれぞれ取り付けらており、このコネクタ３１ａ、３１ｂの内の一方が第１の波長分割分岐素子１０の結合ポート１０ａ３に接続され、他方が第１のループ状光ファイバ５ａ１の一端部Ｅ１に接続されている。
【００５４】
すなわち、第１の防振光遅延素子２０ａ１は、所定長Ｌｎの光ファイバ２２をボビン２１の円筒状側壁外周に巻回し、光ファイバ２２が巻回されたボビン２１を、ボビン防振支持部２５ａおよび２５ｂの内の一方の円筒状溝部に嵌合し、他方の円筒状溝部をボビン２１の残りの部分に嵌合し、光ファイバ２２の両端をファイバ引き出し用溝３０ａおよび３０ｂからそれぞれ引き出して先端にコネクタ３１ａおよび３１ｂを装着し、ボビン防振支持部２５ａおよび２５ｂの一端面ＳａおよびＳＢを接着することにより組み立てられている。
【００５５】
なお、第２〜第４の防振光遅延素子２０ａ２〜２０ａ４は、第１の防振光遅延素子２０ａ１と略同一の構成を有しており、図１において、第２の防振光遅延素子２０ａ２、第３の防振光遅延素子２０ａ３および第４の防振光遅延素子２０ａ４の光路長は、それぞれＬｏ、ＬｑおよびＬｒとして表されている。
【００５６】
次に、本実施形態に係わる光ファイバリング干渉型センサ１の作用について説明する。
【００５７】
図１に示す光ファイバリング干渉型センサ１によれば、第１の発光素子２ａ１から出力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、第３の入出力ポート７ａ３を介して第１の光分岐結合素子７に入力され、対向する第１の入出力ポート７ａ１およびクロスする第２の入出力ポート７ａ２の２方向にそれぞれ分岐される。
【００５８】
第１の入出力ポート７ａ１から出力された第１の光信号Ｓ（λ１）の内の一方は、光路長Ｌｃの第１の接続用光ファイバ１１を介して伝播して第１の波長分割分岐素子１０に入力される。
【００５９】
第１の波長分割分岐素子１０に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その結合ポート１０ａ３から出力され、第１の防振光遅延素子２０ａ１（光ファイバ２２、光路長Ｌｎ）を介して伝播して第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力される。
【００６０】
第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第１のループ状光ファイバ５ａ１（光路長Ｌａ）を介して伝播し、第４の防振光遅延素子２０ａ４（光ファイバ２２、光路長Ｌｒ）を介してさらに伝播して第４の波長分割分岐素子１７に入力される。
【００６１】
第４の波長分割分岐素子１７に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第２の分岐ポート１７ａ２から出力され、第６の接続用光ファイバ１９（光路長Ｌｇ）を介して伝播して第３の波長分割分岐素子１５に入力される。
【００６２】
第３の波長分割分岐素子１５に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その結合ポート１５ａ３から出力され、第３の防振光遅延素子２０ａ３（光ファイバ２２、光路長Ｌｑ）を介して伝播して第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力される。
【００６３】
第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第２のループ状光ファイバ５ａ２（光路長Ｌｂ）を介して伝播し、第２の防振光遅延素子２０ａ２（光ファイバ２２、光路長Ｌｏ）を介してさらに伝播して第２の波長分割分岐素子１２に入力される。
【００６４】
第２の波長分割分岐素子１２に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第１の分岐ポート１２ａ１から出力され、第２の接続用光ファイバ１３（光路長Ｌｅ）を介して伝播し、第２の入出力ポート７ａ２を介して第１の光分岐結合素子７に入力される。
【００６５】
すなわち、第１の光分岐結合素子７に分岐された一方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ１（＝Ｌｃ＋Ｌｎ＋Ｌａ＋Ｌｒ＋Ｌｇ＋Ｌｑ＋Ｌｂ＋Ｌｏ＋Ｌｅ）だけ反時計回りに伝播し（以下、この反時計回りで伝播する第１の光信号Ｓ（λ１）を反時計回り光信号ＣＣＷＳ（λ１）とする）、第１の光分岐結合素子７に入力される。
【００６６】
一方、第２の入出力ポート７ａ２から出力された他方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、光路長Ｌｅの第２の接続用光ファイバ１３および第２の波長分割分岐素子１２を介して伝播し、第２の防振光遅延素子２０ａ２（光ファイバ２２、光路長Ｌｏ）を介して伝播して第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力される。
【００６７】
第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第２のループ状光ファイバ５ａ２（光路長Ｌｂ）、第３の防振光遅延素子２０ａ３（光ファイバ２２、光路長Ｌｑ）および第３の波長分割分岐素子１５を介して伝播する。
【００６８】
第３の波長分割分岐素子１５を介して伝播する第１の光信号Ｓ（λ１）は、第６の接続用光ファイバ１９（光路長Ｌｇ）および第４の波長分割分岐素子１７を介して伝播し、第４の防振光遅延素子２０ａ４（光ファイバ２２、光路長Ｌｒ）を介してさらに伝播して第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力される。
【００６９】
第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第１のループ状光ファイバ５ａ１（光路長Ｌａ）および第１の防振光遅延素子２０ａ１（光ファイバ２２、光路長Ｌｎ）を介してさらに伝播して第１の波長分割分岐素子１０に入力される。
【００７０】
第１の波長分割分岐素子１０に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第１の分岐ポート１０ａ１から出力され、第１の接続用光ファイバ１１（光路長Ｌｃ）を介して伝播し、第１の入出力ポート７ａ１を介して第１の光分岐結合素子７に入力される。
【００７１】
すなわち、第１の光分岐結合素子７に分岐された他方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ１（＝Ｌｅ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｇ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｃ）だけ時計回りに伝播し（以下、この時計回りで伝播する第１の光信号Ｓ（λ１）を時計回り光信号ＣＷＳ（λ１）とする）、第１の光分岐結合素子７に入力される。
【００７２】
そして、第１の光分岐結合素子７に入力された反時計回り光信号ＣＣＷＳ（λ１）および時計回り光信号ＣＷＳ（λ１）は、その第１の光分岐結合素子７により結合され、互いに干渉した干渉光として、第４の入出力ポート７ａ４を介して第１の受光素子３ａ１に入力され、その干渉光強度に対応する電気信号が検出される。
【００７３】
このとき、第３の入出力ポート７ａ３を介して第１の光分岐結合素子７に入力された一方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、第１の光分岐結合素子７においてストレート側の第１の入出力ポート７ａ１を介して出力され、ファイバリング部６を反時計回りに伝播した後、第２の入出力ポート７ａ２から第１の光分岐結合素子７に入力され、その光分岐結合素子７においてストレート側の第４の入出力ポート７ａ４を介して第１の受光素子３ａ１に入力されている。
【００７４】
これに対して、第３の入出力ポート７ａ３を介して第１の光分岐結合素子７に入力された他方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、第１の光分岐結合素子７においてクロス側の第２の入出力ポート７ａ２を介して出力され、ファイバリング部６を時計回りに伝播した後、第１の入出力ポート７ａ１から第１の光分岐結合素子７に入力され、その光分岐結合素子７においてクロス側の第４の入出力ポート７ａ４を介して第１の受光素子３ａ１に入力されている。
【００７５】
ここで、第１の光分岐結合素子７においてクロス側に光が分岐する際に、ストレート側に分岐する光に対してπ／２の位相差が生じるようになっている。
【００７６】
したがって、２回クロスポートに分岐される時計回り伝播光信号ＣＷＳ（λ１）と反時計回り伝播信号ＣＣＷＳ（λ１）との間には、位相差πが生じている。
【００７７】
この位相差πが生じた時計回り伝播光信号ＣＷＳ（λ１）および反時計回り伝播信号ＣＣＷＳ（λ１）の結合光である干渉光の強度は、第１の受光素子３ａ１により、その干渉光の強度を表す電気信号、例えば電圧信号として検出される。
【００７８】
一方、第２の発光素子２ａ２から出力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、第３の入出力ポート８ａ３を介して第２の光分岐結合素子８に入力され、対向する第１の入出力ポート８ａ１およびクロスする第２の入出力ポート８ａ２の２方向にそれぞれ分岐される。
【００７９】
第１の入出力ポート８ａ１から出力された第２の光信号Ｓ（λ２）の内の一方は、光路長Ｌｆの第４の接続用光ファイバ１６を介して伝播して第３の波長分割分岐素子１５に入力される。
【００８０】
そして、第２の光信号Ｓ（λ２）は、第３の波長分割分岐素子１５および第３の防振光遅延素子２０ａ３（光ファイバ２２、光路長Ｌｑ）を介して伝播して第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力される。
【００８１】
第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、その第２のループ状光ファイバ５ａ２（光路長Ｌｂ）を介して伝播し、第２の防振光遅延素子２０ａ２（光ファイバ２２、光路長Ｌｒ）、第２の波長分割分岐素子１２、第３の接続用光ファイバ１４（光路長Ｌｄ）を介して伝播して第１の波長分割分岐素子１０に入力される。
【００８２】
第１の波長分割分岐素子１０に入力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、その第１の波長分割分岐素子１０および第１の防振光遅延素子２０ａ１（光ファイバ２２、光路長Ｌｎ）を介して伝播して第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力される。
【００８３】
第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、その第１のループ状光ファイバ５ａ１（光路長Ｌａ）、第４の防振光遅延素子２０ａ４（光ファイバ２２、光路長Ｌｒ）および第４の波長分割分岐素子１７を介して伝播し、第５の接続用光ファイバ１８（光路長Ｌｈ）を介してさらに伝播し、第２の入出力ポート８ａ２を介して第２の光分岐結合素子８に入力される。
【００８４】
すなわち、第２の光分岐結合素子７に分岐された一方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ２（＝Ｌｆ＋Ｌｑ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌｎ＋Ｌａ＋Ｌｒ＋Ｌｈ）だけ反時計回りに伝播し（以下、この反時計回りで伝播する第２の光信号Ｓ（λ２）を反時計回り光信号ＣＣＷＳ（λ２）とする）、第２の光分岐結合素子８に入力される。
【００８５】
一方、第２の入出力ポート８ａ２から出力された他方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、光路長Ｌｈの第５の接続用光ファイバ１８および第４の波長分割分岐素子１７を介して伝播し、第４の防振光遅延素子２０ａ４（光ファイバ２２、光路長Ｌｒ）を介してさらに伝播して第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力される。
【００８６】
第１のループ状光ファイバ５ａ１に入力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、その第１のループ状光ファイバ５ａ１（光路長Ｌａ）、第１の防振光遅延素子２０ａ１（光ファイバ２２、光路長Ｌｎ）および第１の波長分割分岐素子１０を介して伝播する。
【００８７】
第１の波長分割分岐素子１０を介して伝播する第２の光信号Ｓ（λ２）は、第３の接続用光ファイバ１４（光路長Ｌｄ）および第２の波長分割分岐素子１２を介して伝播し、第２の防振光遅延素子２０ａ２（光ファイバ２２、光路長Ｌｏ）を介してさらに伝播して第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力される。
【００８８】
第２のループ状光ファイバ５ａ２に入力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、その第２のループ状光ファイバ５ａ２（光路長Ｌｂ）および第３の防振光遅延素子２０ａ３（光ファイバ２２、光路長Ｌｑ）を介してさらに伝播して第３の波長分割分岐素子１５に入力される。
【００８９】
第３の波長分割分岐素子１５に入力された第３の光信号Ｓ（λ２）は、その第１の分岐ポート１５ａ１から出力され、第３の接続用光ファイバ１６（光路長Ｌｆ）を介して伝播し、第１の入出力ポート８ａ１を介して第２の光分岐結合素子８に入力される。
【００９０】
すなわち、第２の光分岐結合素子８に分岐された他方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ２（＝Ｌｈ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｄ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｆ）だけ時計回りに伝播し（以下、この時計回りで伝播する第２の光信号Ｓ（λ２）を時計回り光信号ＣＷＳ（λ２）とする）、第２の光分岐結合素子８に入力される。
【００９１】
そして、第２の光分岐結合素子８にそれぞれ入力された反時計回り光信号ＣＣＷＳ（λ２）および時計回り光信号ＣＷＳ（λ２）は、第２の光分岐結合素子８により結合され、互いに干渉した干渉光として、第４の入出力ポート８ａ４を介して第２の受光素子３ａ２に入力される。
【００９２】
このとき、第１の光分岐結合素子７の場合と同様に、第２の光分岐結合素子８において２回クロスポートに分岐される時計回り伝播光信号ＣＷＳ（λ２）と反時計回り伝播信号ＣＣＷＳ（λ２）との間には、位相差πが生じている。
【００９３】
このため、時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）および反時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、位相差πが生じた状態で結合され、互いに干渉した干渉光として第２の受光素子３ａ２に入力される。
【００９４】
この干渉光の強度は、第２の受光素子３ａ２により、その干渉光の強度を表す電気信号として検出される。
【００９５】
このとき、第１のループ状光ファイバＬａにおける第１の防振遅延素子２０ａ１に対する接続点から所定の距離（Ｌｐ）の点（加振点）において加振された際に、第１の受光素子３ａ１で観測される干渉光Ｓ（λ１）の時間ｔにおける位相差θ１（ｔ）は、下式（７）で表される。
【００９６】
【数７】
θ１（ｔ）＝φ１｛ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｎ＋Ｌｃ＋Ｌｊ）・ｎ／ｃ｝−φ１｛ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ＋Ｌｊ）・ｎ／ｃ｝＋θ１０        ・・・（７）
また、第２の受光素子３ａ２で観測される干渉光Ｓ（λ２）の時間ｔにおける位相差θ２（ｔ）も、下式（８）で表される。
【００９７】
【数８】
θ２（ｔ）＝φ２｛ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｎ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｆ＋Ｌｒ）・ｎ／ｃ｝−φ２｛ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｈ＋Ｌｍ）・ｎ／ｃ｝＋θ２０      ・・・（８）
ここで、φ１およびφ２は、それぞれ加振点ｐにおける第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）それぞれの位相変動量である。また、θ１０およびθ２０は、それぞれ位相差θ１およびθ２の静的状態の初期位相差であり、本実施形態においては、それぞれπとなっている。
【００９８】
そして、Ｌｊは、第１の光分岐結合素子７と第１の受光素子３ａ１との間の光路長であり、Ｌｍは、第２の光分岐結合素子８と第２の受光素子３ａ２との間の光路長である。さらに、φ１とφ２は同一の光路長変動によって起こるため、下式（９）となる。
【００９９】
【数９】
λ１φ１＝λ２φ２                                        ・・・（９）
ここで、図１に示す光ファイバリング干渉型センサ１の構成（測定系）が決定すれば、上式（７）〜（９）おける未知数は、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、位相変動量φ１およびφ２のみ、すなわち、３未知数であるため、上記（７）〜（９）の３つの連立方程式を解くことにより、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２をそれぞれ求めることができる。
【０１００】
すなわち、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２は、それぞれ次式（１０）〜（１２）により表される。
【０１０１】
【数１０】
2004219139.tif 000005
【数１１】
2004219139.tif 000006
【数１２】
2004219139.tif 000007
ここで、本実施形態においても、従来技術の説明で述べたように、第１および第２の受光素子３ａ１および３ａ２に近接する部分、すなわち、第１のループ状光ファイバ５ａ１および第２のループ状光ファイバ５ａ２それぞれの一端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４と第１、第２、第３および第４の波長分割分岐素子１０、１２、１５および１７との間の区間においては、位相変動量φ１およびφ２の時間変化に対する位相差θ１およびθ２の感度が高くなっている。
【０１０２】
したがって、従来技術で説明したように、仮に第１〜第４の防振光遅延素子２０ａ１〜２０ａ４が非設置の光ファイバリング干渉型センサにおいて、上記区間に対応する第１のループ状光ファイバの第１の波長分割素子側端部にノイズ振動が加わった場合、図４（ａ）に示すように、このノイズ振動の波形Ｎ１の振幅（強度）は、実際の加振点ｐでの加振に基づく信号波形Ｓ１の振幅（強度）よりも十分小さいにもかかわらず、上述した感度の差から、実際に受光素子で検出されるノイズ振動の波形Ｎ２の振幅は、実際の加振点ｐでの加振に基づく信号波形Ｓ２の振幅よりも大きくなってしまう。このため、実際に得られた合成信号の合成波形ＮＳにおいては、実際の加振点ｐでの加振に基づく信号成分Ｓｃではなく、あたかもノイズ成分Ｎｃが加振点ｐでの加振に基づく成分であると誤判断する恐れが生じている。
【０１０３】
しかしながら、本実施形態によれば、第１のループ状光ファイバ５ａ１および第２のループ状光ファイバ５ａ２それぞれの一端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４と第１、第２、第３および第４の波長分割分岐素子１０、１２、１５および１７との間の区間それぞれに、図２および図３に示すように、予め防振処置が施された構造（防振構造）を有する第１、第２、第３および第４の防振光遅延素子２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３および２０ａ４をそれぞれ介挿している。
【０１０４】
このため、仮に第１〜第４の防振光遅延素子２０ａ１〜２０ａ４の何れかにノイズ振動が加わっても、このノイズ振動は、防振部材２３に吸収されるため、光ファイバ２１にはほとんど影響を与えることがない。
【０１０５】
したがって、図４（ｂ）に示すように、ノイズ振動の波形Ｎ１０の振幅は、実際の加振点ｐでの加振に基づく信号波形Ｓ１０の振幅よりも十分小さいままである。
【０１０６】
したがって、実際に得られた合成信号の合成波形ＮＳ１０において、ノイズ成分Ｎｃ１０を実際の加振点ｐでの加振に基づく信号成分Ｓｃ１０と判断する恐れがなくなり、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２をそれぞれ正確に求めることができる。
【０１０７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係わる光ファイバリング干渉型センサ１Ａの概略構成を示すブロック図である。
【０１０８】
図５に示す光ファイバリング干渉型１Ａは、２つの入出力ポート（端子）３０ａ１、３０ａ２および２つの入出力ポート３０ａ３、３０ａ４が互いに対向して設けられており、第１の光信号Ｓ（λ１）を分岐／結合するための第１の２×２光分岐結合素子３０と、２つの入出力ポート３１ａ１、３１ａ２および２つの入出力ポート３１ａ３、３１ａ４が互いに対向して設けられており、第２の光信号Ｓ（λ２）を分岐／結合するための第２の２×２光分岐結合素子３１と、２つの入出力ポート（端子）３２ａ１、３２ａ２および２つの入出力ポート３２ａ３、３２ａ４が互いに対向して設けられており、第１の光信号Ｓ（λ１）を分岐／結合するための第２の２×２光分岐結合素子３２と、２つの入出力ポート３３ａ１、３３ａ２および２つの入出力ポート３３ａ３、３３ａ４が互いに対向して設けられており、第２の光信号Ｓ（λ２）を分岐／結合するための第４の２×２光分岐結合素子３３とを備えている。
【０１０９】
第１の発光素子２ａ１および第１の受光素子３ａ１は、それぞれ第３の光分岐結合素子３２の入出力ポート３２ａ３および３２ａ４にそれぞれ接続されている。
【０１１０】
第３の光分岐結合素子３２の第１の入出力ポート３２ａ１は、第１の光分岐結合素子３０の入出力ポート３０ａ１に接続されており、第３の光分岐結合素子３２の入出力ポート３２ａ２には、所定長を有し、その終端面が反射による光分岐結合素子３０側への戻り光防止用の無反射加工（例えば、終端面を光軸に対して斜めに研磨する斜め研磨加工、終端面を凹凸状にする凹凸加工、終端面を曇りガラス状にする曇りガラス加工等）が施された無反射終端素子３５が接続されている。
【０１１１】
第１の光分岐結合素子３０の第１の入出力ポート３０ａ１には、第１の接続用光ファイバ１１が接続されており、第２の入出力ポート３０ａ２には、第２の接続用光ファイバ１３が接続されている。また、第１の光分岐結合素子３０の第４の入出力ポート３０ａ４には、ポート３２ａ２と同様の無反射終端素子３６が接続されている。
【０１１２】
同様に、第２の発光素子２ａ２および第２の受光素子３ａ２は、それぞれ第４の光分岐結合素子３３の第３の入出力ポート３３ａ３および第４の入出力ポート３３ａ４にそれぞれ接続されている。
【０１１３】
第４の光分岐結合素子３３の第１の入出力ポート３３ａ１は、第２の光分岐結合素子３１の入出力ポート３１ａ１に接続されており、第４の光分岐結合素子３３の第２の入出力ポート３３ａ２には、ポート３０ａ２等と同様の無反射終端素子３７が接続されている。
【０１１４】
第２の光分岐結合素子３１の第１の入出力ポート３１ａ１には、第４の接続用光ファイバ１６が接続されており、第２の入出力ポート３１ａ２には、第５の接続用光ファイバ１８が接続されている。また、第２の光分岐結合素子３１の第４の入出力ポート３１ａ４には、ポート３０ａ２等と同様の無反射終端素子３８が接続されている。
【０１１５】
その他の構成については、図１に示した第１実施形態に係わる光ファイバリング干渉型センサ１の構成と略同等であるため、その説明は省略する。
【０１１６】
本実施形態においては、第１の発光素子２ａ１から出力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、第３の入出力ポート３２ａ３を介して第３の光分岐結合素子３２に入力され、対向する第１の入出力ポート３２ａ１およびクロスする第２の入出力ポート３２ａ２の２方向にそれぞれ分岐される。
【０１１７】
このとき、第１の入出力ポート３２ａ１を介して出力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、第３の入出力ポート３２ａ３を介して第１の光分岐結合素子３０に入力される。なお、第１の発光素子２ａ１から第１の光分岐結合素子３０までの光路の長さをＬｉとする。
【０１１８】
一方、第２の入出力ポート３２ａ２から出力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、無反射終端素子３５により反射することなく散乱し、戻り光として第３の光分岐結合素子３２側に戻ることはない。
【０１１９】
第１の光分岐結合素子３０に入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、その第１の光分岐結合素子３０において、対向する第１の入出力ポート３０ａ１およびクロスする第２の入出力ポート３０ａ２の２方向にそれぞれ分岐される。
【０１２０】
分岐された２つの第１の光信号Ｓ（λ１）の内、第１の入出力ポート３０ａ１を介して出力された一方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、第１の実施の形態と同様に、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ１（＝Ｌｃ＋Ｌｎ＋Ｌａ＋Ｌｒ＋Ｌｇ＋Ｌｑ＋Ｌｂ＋Ｌｏ＋Ｌｅ）だけ反時計回りに伝播し、この反時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、第２の入出力ポート３０ａ２を介して再度第１の光分岐結合素子３０に入力される。
【０１２１】
同様に、分岐された２つの第１の光信号Ｓ（λ１）の内、第２の入出力ポート３０ａ２を介して出力された他方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ１（＝Ｌｅ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｇ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｃ）だけ時計回りに伝播し、この時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、第１の入出力ポート３０ａ１を介して再度第１の光分岐結合素子３０に入力される。
【０１２２】
第１の光分岐結合素子３０に入力された反時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、第１の光分岐結合素子３０においてクロスして第３の入出力ポート３０ａ３から出力され、時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、第１の光分岐結合素子３０においてストレートに第３の入出力ポート３０ａ３から出力され、互いに干渉した干渉光として伝播して第３の光分岐結合素子３２に入力される。
【０１２３】
第３の光分岐結合素子３２に入力された干渉光は第１の受光素子３ａ１に入力され、その強度に対応する電気信号が検出される。
【０１２４】
このとき、時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、最初に第１の光分岐結合素子３０においてクロスポート側に分岐され、反時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、共有ファイバリング部６を伝播後、第１の光分岐結合素子３０においてクロスポート側に分岐されているため、時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）および反時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）間の位相差は相殺されている。
【０１２５】
そして、本実施形態において、第１の光分岐結合素子３０に入力された光の一部が第４の入出力ポート３０ａ４を介して出力された場合でも、無反射終端素子３６により反射することなく散乱するため、戻り光として第１の光分岐結合素子３０側に戻ることはない。
【０１２６】
一方、第２の発光素子２ａ２から出力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、第３の入出力ポート３３ａ３を介して第４の光分岐結合素子３３に入力され、対向する第１の入出力ポート３３ａ１およびクロスする第２の入出力ポート３３ａ２の２方向にそれぞれ分岐される。
【０１２７】
このとき、第１の入出力ポート３３ａ１を介して出力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、第３の入出力ポート３３ａ３を介して第２の光分岐結合素子３１に入力される。なお、第２の発光素子２ａ２から第２の光分岐結合素子３１までの光路の長さをＬｋとする。
【０１２８】
一方、第２の入出力ポート３３ａ２から出力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、無反射終端素子３７により反射することなく散乱し、戻り光として第４の光分岐結合素子３３側に戻ることはない。
【０１２９】
第１の入出力ポート３３ａ１を介して出力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、第２の光分岐結合素子３１に入力し、その第２の光分岐結合素子３１において、対向する第１の入出力ポート３１ａ１およびクロスする第２の入出力ポート３１ａ２の２方向にそれぞれ分岐される。
【０１３０】
分岐された２つの第２の光信号Ｓ（λ２）の内、第１の入出力ポート３１ａ１を介して出力された一方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、第１の実施の形態と同様に、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ２（＝Ｌｆ＋Ｌｑ＋Ｌｂ＋Ｌｏ＋Ｌｄ＋Ｌｎ＋Ｌａ＋Ｌｒ＋Ｌｈ）だけ反時計回りに伝播し、この反時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、第２の入出力ポート３１ａ２を介して再度第２の光分岐結合素子３１に入力される。
【０１３１】
同様に、第２の光分岐結合素子３１により分岐された他方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ２（＝Ｌｈ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｄ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｆだけ時計回りに伝播し、この時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、再度第２の光分岐結合素子３１に入力される。
【０１３２】
第２の光分岐結合素子３１に入力された反時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、第２の光分岐結合素子３１においてクロスして第３の入出力ポート３１ａ３から出力され、時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、第２の光分岐結合素子３１においてストレートに第３の入出力ポート３１ａ３から出力され、互いに干渉した干渉光として伝播して第４の光分岐結合素子３３に入力される。
【０１３３】
この第４の光分岐結合素子３３に入力された干渉光は第２の受光素子３ａ２に入力され、その干渉光の強度を表す電気信号として検出される。
【０１３４】
このとき、第１の光信号と同様に、時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、最初に第２の光分岐結合素子３１においてクロスポート側に分岐され、反時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、共有ファイバリング部６を伝播後、第２の光分岐結合素子３１においてクロスポート側に分岐されているため、時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）および反時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）間の位相差は相殺されている。
【０１３５】
そして、第２の光分岐結合素子３１に入力された光の一部が第４の入出力ポート３１ａ４を介して出力された場合でも、無反射終端素子３８により反射することなく散乱するため、戻り光として第２の光分岐結合素子３１側に戻ることはない。
【０１３６】
以上述べたように、本実施形態においても、第１の受光素子３ａ１で観測される干渉光Ｓ（λ１）の位相差θ１（ｔ）および第２の受光素子３ａ２で観測される干渉光Ｓ（λ２）の位相差θ２（ｔ）も、上式（７）および（８）を用いることにより、求めることができる（なお、θ１０およびθ２０は、本実施形態においては、０となる）。同様に、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２についても、それぞれ上式（１０）〜（１２）を用いて求めることができる。
【０１３７】
そして、本実施形態においても、第１のループ状光ファイバ５ａ１および第２のループ状光ファイバ５ａ２それぞれの一端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４と第１、第２、第３および第４の波長分割分岐素子１０、１２、１５および１７との間の区間それぞれに、予め防振処置が施された第１、第２、第３および第４の防振光遅延素子２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３および２０ａ４をそれぞれ介挿しているため、第１実施形態と同様に、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２をそれぞれ正確に求めることができる。
【０１３８】
特に、本実施形態では、各観測対象となる光信号に対して２つの光分岐結合素子を用いて位相差が０となる干渉光を観測できる光ファイバリング干渉型センサを、その光分岐結合素子における未使用ポートからの戻り光を発生させることなく構成することができるため、信頼性がより向上した光ファイバリング干渉型センサを提供することができる。
【０１３９】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係わる光ファイバリング干渉型センサの概略構成を示すブロック図である。
【０１４０】
図６に示すように、光ファイバリング干渉型センサ１Ｂは、干渉光強度検出用のフォトダイオード等の第１〜第６の受光素子４５ａ１〜４５ａ６と、第１〜第３の入出力ポート（端子）５０ａ１〜５０ａ３が設けられており、第１の光信号Ｓ（λ１）を分岐／結合するための第１の光分岐結合素子５０と、第１〜第３の入出力ポート６０ａ１〜６０ａ３および第４〜第６の入出力ポート６０ａ４〜６０ａ６が互いに対向して設けられた第１の３×３光分岐結合素子６０とを備えている。
【０１４１】
さらに、光ファイバリング干渉型センサ１Ｂは、第１〜第３の入出力ポート７０ａ１〜７０ａ３が設けられており、第２の光信号Ｓ（λ２）を分岐／結合するための第２の光分岐結合素子７０と、第１〜第３の入出力ポート８０ａ１〜８０ａ３および第１〜第３の入出力ポート８０ａ４〜８０ａ６が互いに対向して設けられた第２の３×３光分岐結合素子８０とを備えている。
【０１４２】
第１の発光素子２ａ１および第１の受光素子４５ａ１は、それぞれ光分岐結合素子５０の第１および第２の入出力ポート５０ａ１および５０ａ２にそれぞれ接続されている。
【０１４３】
第１の３×３の光分岐結合素子６０の第４、第５、第６の入出力ポート６０ａ４、６０ａ５、６０ａ６には、第２の受光素子４５ａ２、第３の受光素子４５ａ３、第１の光分岐結合素子５０の入出力ポート５０ａ３がそれぞれ接続されている。なお、第１の３×３の光分岐結合素子６０の第４および第５の入出力ポート６０ａ４および６０ａ５と第２の受光素子４５ａ２および第３の受光素子４５ａ３との間の光路長をそれぞれＬｊとする。
【０１４４】
第１の３×３の光分岐結合素子６０の第１の入出力ポート６０ａ１には、第１の接続用光ファイバ１１が接続されており、第２の入出力ポート６０ａ２には、第２の接続用光ファイバ１３が接続されている。なお、第３の入出力ポート６０ａ３は未使用ポートとなっている。
【０１４５】
一方、第２の発光素子２ａ２および第４の受光素子４５ａ４は、それぞれ光分岐結合素子７０の第１および第２の入出力ポート７０ａ１および７０ａ２にそれぞれ接続されている。
【０１４６】
第２の３×３の光分岐結合素子８０の第４、第５、第６の入出力ポート８０ａ４、８０ａ５、８０ａ６には、第５の受光素子４５ａ５、第６の受光素子４５ａ６、第２の光分岐結合素子７０の入出力ポート７０ａ３がそれぞれ接続されている。なお、第２の３×３の光分岐結合素子８０の第４および第５の入出力ポート８０ａ４および８０ａ５と第５の受光素子４５ａ５および第６の受光素子４５ａ６との間の光路長をそれぞれＬｍとする。
【０１４７】
第２の３×３の光分岐結合素子８０の第１の入出力ポート８０ａ１には、第４の接続用光ファイバ１６が接続されており、第２の入出力ポート８０ａ２には、第５の接続用光ファイバ１８が接続されている。なお、第３の入出力ポート８０ａ３は未使用ポートとなっている。
【０１４８】
その他の構成については、図１に示した第１実施形態に係わる光ファイバリング干渉型センサ１の構成と略同等であるため、その説明は省略する。
【０１４９】
本実施形態において、第１の発光素子２ａ１から出力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、第１の光分岐結合素子５０を介して伝播され、第６の入出力ポート６０ａ６を介して第１の３×３光分岐結合素子６０に入力される。
【０１５０】
第６の入出力ポート６０ａ６を介して入力された第１の光信号Ｓ（λ１）は、第１の３×３光分岐結合素子６０により２方向に分岐され、第１および第２の入出力ポート６０ａ１および６０ａ２から出力される。
【０１５１】
第１の入出力ポート６０ａ１から出力された一方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、第１の実施の形態と同様に、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ１（＝Ｌｃ＋Ｌｎ＋Ｌａ＋Ｌｒ＋Ｌｇ＋Ｌｑ＋Ｌｂ＋Ｌｏ＋Ｌｅ）だけ反時計回りに伝播し、第２の入出力ポート６０ａ２を介して再度第１の光分岐結合素子６０に入力される。
【０１５２】
同様に、分岐された２つの第１の光信号Ｓ（λ１）の内、第２の入出力ポート６０ａ２を介して出力された他方の第１の光信号Ｓ（λ１）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ１（＝Ｌｅ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｇ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｃ）だけ時計回りに伝播し、第１の入出力ポート６０ａ１を介して再度第１の３×３光分岐結合素子６０に入力される。
【０１５３】
このとき、時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）および反時計回り伝播光信号Ｓ（λ１）は、第１の３×３光分岐結合素子６０において結合して互いに干渉する。
【０１５４】
そして、この干渉光は、第１の３×３光分岐素子６０の非相反位相バイアス機能により、入出力ポート６０ａ４、６０ａ５、６０ａ６から、互いに位相が２π／３［ｒａｄ］ずつシフトして、第２の受光素子４５ａ２、第３の受光素子４５ａ３、第１の光分岐結合素子５０にそれぞれ出力され、第１の光分岐結合素子５０に入力された干渉光は、その光分岐結合素子５０を介して第１の受光素子４５ａ１に入力される。
【０１５５】
第１〜第３の受光素子４５ａ１〜４５ａ３では、入力された干渉光の強度に対応する信号が電気信号としてそれぞれ検出される。
【０１５６】
同様に、第２の発光素子２ａ２から出力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、第２の光分岐結合素子７０を介して伝播され、第６の入出力ポート８０ａ６を介して第２の３×３光分岐結合素子８０に入力される。
【０１５７】
入出力ポート８０ａ３を介して入力された第２の光信号Ｓ（λ２）は、第２の３×３光分岐結合素子８０により２方向に分岐され、第１および第２の入出力ポート８０ａ１および８０ａ２から出力される。
【０１５８】
第１の入出力ポート８０ａ１から出力された一方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ２（＝Ｌｈ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｄ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｆ）だけ反時計回りに伝播し、第２の入出力ポート８０ａ２を介して再度第２の３×３光分岐結合素子８０に入力される。
【０１５９】
同様に、分岐された２つの第２の光信号Ｓ（λ２）の内、第２の入出力ポート８０ａ２を介して出力された他方の第２の光信号Ｓ（λ２）は、ファイバリング部６を、総光路長ＬＡＬＬ２（＝Ｌｈ＋Ｌｒ＋Ｌａ＋Ｌｎ＋Ｌｄ＋Ｌｏ＋Ｌｂ＋Ｌｑ＋Ｌｆ）だけ時計回りに伝播し、第１の入出力ポート８０ａ１を介して再度第２の３×３光分岐結合素子８０に入力される。
【０１６０】
このとき、時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）および反時計回り伝播光信号Ｓ（λ２）は、第２の３×３光分岐結合素子８０において結合して互いに干渉する。
【０１６１】
そして、この干渉光は、第２の３×３光分岐素子８０の非相反位相バイアス機能により、入出力ポート８０ａ４、８０ａ５、８０ａ６から、互いに位相が２π／３［ｒａｄ］ずつシフトして、第５の受光素子４５ａ５、第６の受光素子４５ａ６、第２の光分岐結合素子７０にそれぞれ出力され、第２の光分岐結合素子７０に入力された干渉光は、その光分岐結合素子７０を介して第４の受光素子４５ａ４に入力される。
【０１６２】
第４〜第６の受光素子４５ａ４〜４５ａ６では、入力された干渉光の強度に対応する信号が電気信号としてそれぞれ検出される。
【０１６３】
以上述べたように、本実施形態においても、第１〜第３の受光素子４５ａ１〜４５ａ３で観測される干渉光Ｓ（λ１）の位相差θ１（ｔ）および第４〜第６の受光素子４５ａ４〜４５ａ６で観測される干渉光Ｓ（λ２）の位相差θ２（ｔ）も、上式（７）および（８）を用いることにより、求めることができる（なお、初期位相差θ１０およびθ２０は、本実施形態においては、±２π／３となる）。
【０１６４】
特に、本実施形態においては、干渉光Ｓ（λ１）および干渉光Ｓ（λ２）の初期位相差θ１０およびθ２０を±２π／３にそれぞれ設定することができるため、検出光強度と時計回り光および反時計回り光の位相差との相関が直線に近くなる条件において光ファイバリング干渉型センサ１Ｂを用いることが可能になり、受光素子の検出感度を向上させることができる。
【０１６５】
同様に、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２についても、それぞれ上式（１０）〜（１２）を用いて求めることができる。
【０１６６】
そして、本実施形態においても、第１のループ状光ファイバ５ａ１および第２のループ状光ファイバ５ａ２それぞれの一端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４と第１、第２、第３および第４の波長分割分岐素子１０、１２、１５および１７との間の区間それぞれに、予め防振処置が施された第１、第２、第３および第４の防振光遅延素子２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３および２０ａ４をそれぞれ介挿しているため、第１実施形態と同様に、第１の防振光遅延素子２０ａ１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、第１の光信号Ｓ（λ１）および第２の光信号Ｓ（λ２）の位相変動量φ１およびφ２をそれぞれ正確に求めることができる。
【０１６７】
なお、本発明は、上述した第１〜第３の実施の形態に示された構成に限定されるものではなく、その発明の要旨に基づく範囲内において、適宜追加修正可能である。
【０１６８】
特に、図２および３に示した防振光遅延素子の構成はあくまでその一例であり、ファイバリングの途中に介挿できる構成を有する防振光遅延素子であれば、如何なる構成の防振光遅延素子も含む。
【０１６９】
また、防振光遅延素子における防振部材も樹脂材料に限定されるものではなく、ノイズ振動を吸収できる素材であれば、如何なる素材を用いることも可能である。
【０１７０】
さらに、本実施形態においては、２×２光分岐結合素子および／または３×３光分岐結合素子を用いた光ファイバリング干渉型センサについて説明したが、本発明は、Ｎ×Ｎ光分岐結合素子を用いて位相差算出を行う場合についても適用することが可能である。
【０１７１】
また、各実施形態において、光ファイバリング部６を構成するループ状光ファイバ５ａ１、５ａ２の途中に遅延素子（光ファイバ）を挿入することも可能である。
【０１７２】
さらに、各実施形態において、光ファイバリング部６を構成するループ状光ファイバ５ａ１、５ａ２の途中に、図７に示すように、無偏光素子（デポラライザ）である少なくとも１つのＰＡＮＤＡファイバ（図７においては、２つのＰＡＮＤＡファイバ）９０を挿入することも可能である。このＰＡＮＤＡファイバ９０により、ループ状光ファイバ５ａ１、５ａ２を伝播する光信号を無偏光化することができ、偏波変動に起因した検出振動のドリフトや感度変動を抑制することができる。なお、図７においては、図１に示す光ファイバリング干渉型センサにおいてＰＡＮＤＡファイバ９０を挿入した光ファイバリング干渉型センサ１Ｃを示したが、図５および図６に示す光ファイバリング干渉型センサ１Ａ、１ＢにおいてＰＡＮＤＡファイバを挿入することも当然可能である。
【０１７３】
そして、各実施形態では、光分岐結合素子に対して発光素子から第１／第２の光信号が入力され、光分岐結合素子から受光素子に対して干渉光を出力するように構成したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、発光素子以外の他の構成要素から第１／第２の光信号が光分岐結合素子に入力されるようにしてもよく、また、受光素子以外の他の構成要素に対して干渉光を出力するように構成してもよい。
【０１７４】
また、各実施形態では、各波長分割分岐素子の結合ポートと各ループ状光ファイバの端部との間に防振光遅延素子を介挿したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの波長分割分岐素子の結合ポートと対応するループ状光ファイバの端部との間に防振光遅延素子を介挿してもよい。
【０１７５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１乃至６に記載の光ファイバリング干渉型センサによれば、ファイバリング部における第１および第２の光分岐結合部材の内の少なくとも一方の接続部位の近傍、すなわち、ファイバリング部内の位相差の感度が高い部分に防振構造を有する光遅延素子が介挿されているため、その感度が高い部分にノイズ振動が加わった場合でも、そのノイズ振動の位相差算出結果に対する影響を低減することができる。
【０１７６】
特に、請求項２に記載の光ファイバリング干渉型センサによれば、第１〜第４の波長分割分岐素子と第１の光ファイバおよび第２の光ファイバとの間に第１〜第４の光遅延素子がそれぞれ介挿されているため、ノイズ振動の位相差算出結果に対する影響をさらに低減することができる。
【０１７７】
特に、請求項３に記載の光ファイバリング干渉型センサによれば、光遅延素子に加わったノイズ振動を、その光遅延素子を構成する振動吸収部材により吸収することができるため、ノイズ振動の光遅延素子における光ファイバに対する影響を低減することができる。
【０１７８】
また、特に請求項４に記載の光ファイバリング干渉型センサによれば、第１の光信号に基づく干渉光および第２の光信号に基づく干渉光の初期位相差をそれぞれ０とした構成においても、ノイズ振動の位相差算出結果に対する影響を低減することができる。
【０１７９】
さらに、請求項５に記載の光ファイバリング干渉型センサによれば、第１の光信号に基づく干渉光および第２の光信号に基づく干渉光の初期位相差をそれぞれ±２π／３として干渉光の検出感度を向上させた構成においても、ノイズ振動の位相差算出結果に対する影響を低減することができる。
【０１８０】
そして、請求項６に記載の光ファイバリング干渉型センサによれば、ファイバリング部内に介挿された無偏光素子により、偏波変動に起因した検出振動のドリフトや感度変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる光ファイバリング干渉型センサの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す防振構造を有する第１の防振光遅延素子の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す第１の防振光遅延素子の分解斜視図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における作用を説明するための図（ａ）および図（ｂ）である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる光ファイバリング干渉型センサの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる光ファイバリング干渉型センサの概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の変形例に係わる光ファイバリング干渉型センサの概略構成を示す図である。
【図８】加振点および／またはその加振点での位相変動量を算出可能な光ファイバリング干渉型センサの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…光ファイバリング干渉型センサ
２ａ１…第１の発光素子
２ａ２…第２の発光素子
３ａ１…第１の受光素子
３ａ２…第２の受光素子
５ａ１…第１のループ状光ファイバ
５ａ２…第２のループ状光ファイバ
６…ファイバリング部
７、３０、５０…第１の光分岐結合素子
７ａ１、８ａ１、３０ａ１〜３３ａ１、６０ａ１、８０ａ１…第１の入出力ポート
７ａ２、８ａ２、３０ａ２〜３３ａ２、６０ａ２、８０ａ２…第２の入出力ポート
７ａ３、８ａ３、３０ａ３〜３３ａ３、６０ａ３、８０ａ３…第３の入出力ポート
７ａ４、８ａ４、３０ａ４〜３３ａ４、６０ａ４、８０ａ４…第４の入出力ポート
８、３１、７０…第２の光分岐結合素子
１０…第１の波長分割分岐素子
１０ａ１、１２ａ１、１５ａ１、１７ａ１…第１の分岐ポート
１０ａ２、１２ａ２、１５ａ２、１７ａ２…第２の分岐ポート
１０ａ３、１２ａ３、１５ａ３、１７ａ３…結合ポート
１１…第１の接続用光ファイバ
１２…第２の波長分割分岐素子
１３…第２の接続用光ファイバ
１４…第３の接続用光ファイバ
１５…第３の波長分割分岐素子
１６…第３の接続用光ファイバ
１６…第４の接続用光ファイバ
１７…第２の波長分割分岐素子
１８…第５の接続用光ファイバ
１９…第６の接続用光ファイバ
２０ａ１〜２０ａ４…第１〜第４の防振遅延素子
２１…ボビン
２２…光ファイバ
２３…防振部材
３２…第３の光分岐結合素子
３３…第４の光分岐結合素子
４５ａ１〜４５ａ６…第１〜第６の受光素子
５０…光分岐結合素子
５０…第１の光分岐結合素子
５０ａ１…第２の入出力ポート
５０ａ３…入出力ポート
６０…光分岐素子
６０…光分岐結合素子
６０…第１の３×３光分岐結合素子
７０…第２の光分岐結合素子
８０…第２の３×３光分岐結合素子
８０ａ１…第３の入出力ポート
９０…ＰＡＮＤＡファイバ
【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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