(57)【要約】【課題】ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差、使用時の波長変動幅などの影響を受けることなく、多数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能な反射スペクトラム測定システムを実現する。【解決手段】反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティングセンサの集合を一つの群として、各群が光ファイバを介して所定の距離を離した状態で複数配置されたＦＢＧ群１５１，１５２，１５３と、前記複数のＦＢＧ群に対して前記光ファイバを介してパルス状の広帯域光を与える光源部１１０，１２０と、前記複数のＦＢＧ群からの反射光について、各群毎に分光して光電変換し波長測定の演算を行う演算部１６０と、を有することを特徴とする反射スペクトラム測定システムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティングセンサの集合を一つの群として、各群が光ファイバを介して所定の距離を離した状態で複数配置されたＦＢＧ群と、
前記複数のＦＢＧ群に対して前記光ファイバを介してパルス状の広帯域光を与える光源部と、
前記複数のＦＢＧ群からの反射光について、各群毎に分光して光電変換し波長測定の演算を行う演算部と、
を有することを特徴とする反射スペクトラム測定システム。
【請求項２】
前記分光をポリクロメータ型分光器で行う、
ことを特徴とする請求項１記載の反射スペクトラム測定システム。
【請求項３】
前記演算部は、各ＦＢＧ群毎に反射光が戻るタイミングとして重なる時間に、反射光を分光して光電変換し波長測定の演算を行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射スペクトラム測定システム。
【請求項４】
各ＦＢＧ群毎に反射光を取得し演算を行うタイミングが重なることがないように、各ＦＢＧ群の全長と、各ＦＢＧ群同士の間隔とが定められている、
ことを特徴とする請求項３記載の反射スペクトラム測定システム。
【請求項５】
各ＦＢＧ群は所定の距離を離した状態で、直列あるいは並列に接続されている、
ことを特徴とする請求項４記載の反射スペクトラム測定システム。
【請求項６】
前記光電変換のために、前記分光された反射光を複数の光電変換部で受光するフォトダイオードアレイを備え、
前記光源部は、前記パルス状の広帯域光を複数回発生し、
前記演算部は、前記複数回のパルス状の広帯域光に応じて、前記複数の光電変換部で光電変換された異なる波長の反射光について、所定の単位毎に繰り返し測定を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の反射スペクトラム測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明はファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサからの反射光を測定する反射スペクトラム測定システムに関し、特に、多数のＦＢＧセンサを配置することが可能な反射スペクトラム測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、光通信分やのみならずセンシング分野でも広く利用されている。これは、光ファイバが持つ無誘導性、防爆性、耐腐食性などの実用上の利点による。近年、悪環境下での温度，歪み，圧力センサとして光ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）が注目され、さまざまな分野へ適用され、フィールドテストや実用化へと展開されてきている。
【０００３】
ＦＢＧセンサは、歪みや温度の変化をスペクトラムの変化、すなわちブラッグ波長の変化としてとらえるものである。１μストレインの歪みあるいは０．１°Ｃの温度変化によるブラッグ波長の変化は約１pmであり、これを検出するためには分解能１pmの検出器が要求される。また、波長検出手段として、これまでは光スペクトラムアナライザ、あるいは、ファブリ・ペロー型の可変波長フィルタが用いられてきた。
【０００４】
なお、ポリクロメータ型分光器を適用し、ＦＢＧセンサからのブラッグ波長を高速高分解能で測定することも提案されている。
図５はポリクロメータ型分光器を適用した反射スペクトラム測定システムの構成を示すブロック図である。
【０００５】
この図５において、広帯域光あるいはＡＳＥ光を発生する広帯域光源１１０の出力はサーキュレータ１３０の入力ポートに接続されている。そして、サーキュレータ１３０の入出力ポートには、幹線となる光ファイバ１４０の一端が接続されている。この光ファイバ１４０の他端には、第１番目のＦＢＧセンサ１５０_1〜第ｎ番目のＦＢＧセンサ１５０_nまでが直列に接続されている。
【０００６】
また、サーキュレータ１３０の出力ポートには、ＦＢＧセンサモニタ１６０が接続されている。このＦＢＧセンサモニタ１６０には、ＦＢＧセンサからの反射光を分光するポリクロメータ型の分光器１６１と、分光された光を光電変換するフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）１６２と、ＰＤＡ１６２の出力を演算して反射スペクトラム測定を行う演算部１６３が設けられている。
【０００７】
また、ここで、ＦＢＧセンサ１５０の構造は図６のようになっている。すなわち、ＦＢＧセンサ１５０では、光ファイバのコア部１５０ａに波長オーダー（ピッチΛ）の周期的な屈折率変動を与えたファイバ型光デバイスであり、特定の波長（ブラッグ波長λB）のみを選択的に反射させるものである。ここで、ＦＢＧセンサ１５０を構成する光ファイバの屈折率をｎとすれば、ブラッグ波長λBは次の式で表せる。
【０００８】
λB＝２ｎΛ    …（１），
また、ＦＢＧセンサ１５０が歪みε、温度変化ΔＴを受けたときのブラッグ波長λBの変化分ΔλBは次の式（２）で表せる。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
また、ＦＢＧセンサ１５０では、１本の光ファイバにピッチの異なる複数のグレーティングを形成することにより、多チャンネルの複合的なセンサシステムを構築できることを特徴としている。
【００１１】
また、ポリクロメータ型の分光器は図７のような構成になっている。ここで、光ファイバから出射された光はレンズ１６１ａで平行光にされ、回折格子１６１ｂで分光され、さらにレンズ１６１ｃとミラー１６１ｄとでフォトダイオードアレイ１６２に焦点を結ぶ。ここで、フォトダイオードアレイ１６２は、たとえば、２０μmピッチ・６４０素子程度のアレイ型の光電変換素子を備えて構成されている。なお、このようにアレイ型受光素子のフォトダイオードアレイ１６２を用いることで、機械的可動部が無く、高速動作が可能になる反面、測定可能な波長範囲と各素子あたりの波長分解能はトレードオフの関係になる。
【００１２】
このような反射スペクトラム測定システムでは、広帯域光源１１０からサーキュレータ１３０を介してＦＢＧセンサ１５０_1〜１５０_nへ広帯域光を入射させ、各ＦＢＧセンサ１５０_1〜１５０_nの反射波長をＦＢＧセンサモニタ１６０により計測するようになっている。
【００１３】
なお、このように測定を行う反射スペクトラム測定システムについては、以下の特許文献１、特許文献２、非特許文献１などに関連技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２０７４１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５０７９８号公報
【非特許文献１】「ＦＢＧセンサ用モニタの開発」（小宮山誠，田中奈緒，三瓶義広）ＡＮＤＯ技報／Ｊａｎ．２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、図５のように複数のＦＢＧセンサ１５０を縦続接続して測定を行う反射スペクトラム測定システムにおいて、ＦＢＧセンサモニタ１６０の測定可能波長範囲が４０nmであるとすると、１nm毎に反射波長が異なるＦＢＧセンサ１５０を用意すれば、４０個のＦＢＧセンサ１５０を接続して測定が可能になる計算になる。
【００１５】
しかし、実際には、ＦＢＧセンサ１５０の作成時の波長誤差、使用時の波長変動幅などの影響により、反射波長は最短でも２〜３nm毎の間隔となるため、測定可能波長範囲が４０nmであるとすると設置可能なＦＢＧセンサ１５０数は十数個となる問題がある。
【００１６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、ポリクロメータ型分光器を用いた場合においてＦＢＧセンサの作成時の波長誤差、使用時の波長変動幅などの影響を受けることなく、多数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能な反射スペクトラム測定システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティングセンサの集合を一つの群として、各群が光ファイバを介して所定の距離を離した状態で複数配置されたＦＢＧ群と、前記複数のＦＢＧ群に対して前記光ファイバを介してパルス状の広帯域光を与える光源部と、前記複数のＦＢＧ群からの反射光について、各群毎に分光して光電変換し波長測定の演算を行う演算部と、を有することを特徴とする反射スペクトラム測定システムである。
【００１８】
（２）請求項２記載の発明は、前記分光をポリクロメータ型分光器で行う、ことを特徴とする請求項１記載の反射スペクトラム測定システムである。
（３）請求項３記載の発明は、前記演算部は、各ＦＢＧ群毎に反射光が戻るタイミングとして重なる時間に、反射光を分光して光電変換し波長測定の演算を行う、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射スペクトラム測定システムである。
【００１９】
（４）請求項４記載の発明は、各ＦＢＧ群毎に反射光を取得し演算を行うタイミングが重なることがないように、各ＦＢＧ群の全長と、各ＦＢＧ群同士の間隔とが定められている、ことを特徴とする請求項３記載の反射スペクトラム測定システムである。
【００２０】
（５）請求項５記載の発明は、各ＦＢＧ群は所定の距離を離した状態で、直列あるいは並列に接続されている、ことを特徴とする請求項４記載の反射スペクトラム測定システムである。
【００２１】
（６）請求項６記載の発明は、前記光電変換のために、前記分光された反射光を複数の光電変換部で受光するフォトダイオードアレイを備え、前記光源部は、前記パルス状の広帯域光を複数回発生し、前記演算部は、前記複数回のパルス状の広帯域光に応じて、前記複数の光電変換部で光電変換された異なる波長の反射光について、所定の単位毎に繰り返し測定を行う、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の反射スペクトラム測定システムである。
【発明の効果】
【００２２】
以上の発明では、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明では、反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサの集合であるＦＢＧ群を各群が光ファイバを介して所定の距離を離した状態で複数群を配置しておいて、複数のＦＢＧ群に対して光ファイバを介してパルス状の広帯域光を与え、複数のＦＢＧ群からの反射光について各群毎に分光して光電変換し波長測定の演算を行う。
【００２３】
この場合、ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差や使用時の波長変動幅などが存在している場合、１つのＦＢＧ群内ではＦＢＧセンサの個数が制限されることになるが、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【００２４】
（２）請求項２記載の発明では、分光をポリクロメータ型分光器で行う場合にも、１つのＦＢＧ群内ではＦＢＧセンサの個数が制限されることになるが、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【００２５】
（３）請求項３記載の発明では、各ＦＢＧ群毎に反射光が戻るタイミングとして重なる時間に、反射光を分光して光電変換し波長測定の演算を行うようにしているため、ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差や使用時の波長変動幅などが存在している場合でも、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【００２６】
（４）請求項４記載の発明では、各ＦＢＧ群毎に反射光が戻るタイミングとして重なる時間に、反射光を分光して光電変換し波長測定の演算を行うようにしており、各ＦＢＧ群毎に反射光を取得し演算を行うタイミングが重なることがないように、各ＦＢＧ群の全長と、各ＦＢＧ群同士の間隔とが定められているため、ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差や使用時の波長変動幅などが存在している場合でも、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【００２７】
（５）請求項５記載の発明は、各ＦＢＧ群は所定の距離を離した状態で、直列あるいは並列に接続されており、各ＦＢＧ群毎に反射光が戻るタイミングとして重なる時間に、反射光を分光して光電変換し波長測定の演算を行うようにしており、各ＦＢＧ群毎に反射光を取得し演算を行うタイミングが重なることがないように、各ＦＢＧ群の全長と、各ＦＢＧ群同士の間隔とが定められているため、ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差や使用時の波長変動幅などが存在している場合でも、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【００２８】
（６）請求項６記載の発明では、上記（１）〜（５）において、光源部からの複数回のパルス状の広帯域光に応じて、フォトダイオードアレイの複数の光電変換部で光電変換された異なる波長の反射光について、演算部が所定の単位毎に繰り返し測定を行うことで、ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差や使用時の波長変動幅などが存在している場合、１つのＦＢＧ群内ではＦＢＧセンサの個数が制限されることになるが、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）を詳細に説明する。
〈第１実施形態〉
図１は本発明の第１実施形態として、ポリクロメータ型分光器を適用した反射スペクトラム測定システムの構成を示すブロック図である。
【００３０】
この図１において、各部を制御する制御部としてのコントローラ１０１の制御ポートは、広帯域光源１１０と光スイッチ１２０とＦＢＧセンサモニタ１６０の制御入力端子に接続されている。
【００３１】
広帯域光を発生する広帯域光源１１０の出力は、光スイッチ１２０の入力に接続されている。コントローラ１０１の制御によってオン／オフが制御される光スイッチ１２０は、広帯域光源１１０からの広帯域光を入力に受けて、コントローラ１０１の制御に基づいたパルス状の広帯域光を生成し、このパルス状の広帯域光を出力する出力はサーキュレータ１３０の入力ポートに接続されている。
【００３２】
そして、サーキュレータ１３０の入出力ポートには、幹線となる光ファイバ１４１の一端が接続されている。所定の長さの光ファイバ１４１の他端には、第１番目のＦＢＧ群としてのＦＢＧ群１５１の一端が接続されている。
【００３３】
ここで、ＦＢＧ群１５１は、反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサ群、すなわち、第１番目のＦＢＧセンサ１５１_1〜第ｎ番目のＦＢＧセンサ１５１_nの直列接続の集合であるＦＢＧ群である。また、光スイッチ１２０からサーキュレータ１３０と光ファイバ１４１を経由してＦＢＧ群１５１の入力端までの距離をｅ１、ＦＢＧ群１５１の全長をｄとする。
【００３４】
また、ＦＢＧ群１５１の他端には、幹線となる光ファイバ１４２の一端が接続されている。所定の長さの光ファイバ１４２の他端には、第２番目のＦＢＧ群としてのＦＢＧ群１５２の一端が接続されている。
【００３５】
ここで、ＦＢＧ群１５２は、反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサ群、すなわち、第１番目のＦＢＧセンサ１５２_1〜第ｎ番目のＦＢＧセンサ１５２_nの直列接続の集合であるＦＢＧ群である。また、光スイッチ１２０から光ファイバ１４１とＦＢＧ群１５１と光ファイバ１４２を経由してＦＢＧ群１５１の入力端までの距離をｅ２、ＦＢＧ群１５２の全長をｄとする。
【００３６】
また、ＦＢＧ群１５２の他端には、幹線となる光ファイバ１４３の一端が接続されている。所定の長さの光ファイバ１４３の他端には、第３番目のＦＢＧ群としてのＦＢＧ群１５３の一端が接続されている。
【００３７】
ここで、ＦＢＧ群１５３は、反射波長が異なる複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサ群、すなわち、第１番目のＦＢＧセンサ１５３_1〜第ｎ番目のＦＢＧセンサ１５３_nの直列接続の集合であるＦＢＧ群である。また、光スイッチ１２０から光ファイバ１４１とＦＢＧ群１５１と光ファイバ１４２とＦＢＧ群１５２と光ファイバ１４３を経由してＦＢＧ群１５３の入力端までの距離をｅ３、ＦＢＧ群１５３の全長をｄとする。
【００３８】
また、サーキュレータ１３０の出力ポートには、ＦＢＧセンサモニタ１６０が接続されている。このＦＢＧセンサモニタ１６０には、各ＦＢＧセンサ群からの反射光を分光するポリクロメータ型の分光器１６１と、分光された光を光電変換するフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）１６２と、ＰＤＡ１６２の出力を演算して反射スペクトラム測定を行う演算部１６３が設けられている。
【００３９】
また、ここで、ＦＢＧセンサ１５０の構造はすでに図６で示したようになっている。すなわち、ＦＢＧセンサ１５０では、光ファイバのコア部１５０ａに波長オーダー（ピッチΛ）の周期的な屈折率変動を与えたファイバ型光デバイスであり、特定の波長（ブラッグ波長λB）のみを選択的に反射させるものである。
【００４０】
また、ポリクロメータ型の分光器はすでに図７で示したような構成になっている。ここで、光ファイバから出射された光はレンズ１６１ａで平行光にされ、回折格子１６１ｂで分光され、さらにレンズ１６１ｃとミラー１６１ｄとでフォトダイオードアレイ１６２に焦点を結ぶ。
【００４１】
また、この実施形態では、フォトダイオードアレイ１６２として、２５６素子のものを用いた場合に、１５２５nm〜１５６５nmの４０nmを、２００素子にてほぼリニアに検出するものを具体例として用いる。この場合、フォトダイオードアレイ１６２の各素子の出力は、マルチプレクサによって順次切り替えられて読み出される。
【００４２】
以下、本実施形態の反射スペクトラム測定システムの動作を、図２のタイムチャートを参照して説明する。
このような反射スペクトラム測定システムでは、広帯域光源１１０からの広帯域光をコントローラ１０１からの制御によって光スイッチ１２０でパルス状の広帯域光として、サーキュレータ１３０を経由して各ＦＢＧ群に送る。
【００４３】
ここで、時刻ｔ０にて、光スイッチ１２０を一定時間Ｔｐ［sec］だけオンすることにより、パルス幅Ｔｐ［sec］のパルス状の広帯域光がサーキュレータ１３０経由で各ＦＢＧ群に送られる。
【００４４】
一番手前に存在するＦＢＧ群１５１による反射光は、ファイバー内の光の速度をｖとした場合、光スイッチ１２０からＦＢＧ群１５１までの距離ｅ１による時間２ｅ１／ｖと、光スイッチ１２０〜サーキュレータ１３０と、サーキュレータ１３０〜フォトダイオードアレイ１６２の光路長等による時間Ｔ0との合計であるＴ１後に、分光器１６１に到達する。ここで、Ｔ１は以下のように表すことができる。
Ｔ１＝Ｔ0＋２ｅ１／ｖ，
そして、その反射光のパルス幅Ｐ１の最大値Ｐ１maxは、送り出されたパルス幅Ｔｐと、ＦＢＧ群１５１内の全長ｄにより、次のように定まる。
Ｐ１max＝Ｔｐ＋２ｄ／ｖ，
また、Ｐ１の最小値Ｐ１minは、ｄ＝０の時であり、以下のように定まる。
Ｐ１min＝Ｔｐ，
ここで、ＦＢＧ群１５１内の反射波長毎に考えると、反射光のパルスは各波長毎にはＰ１minとなっており、かつ、そのタイミングが反射位置によりずれている。すなわち、図３（ｂ）〜（ｆ）に示すように、光源から遠い反射位置からの反射光のパルスが徐々に遅れて到達する。
【００４５】
したがって、図３に示すように、Ｐ１max内（図３（ａ））のいずれかの位置に、各波長毎の反射光のパルスＰ１minが存在しており（図３（ｂ）〜（ｆ））、条件を選ぶことにより、ＦＢＧ群１５１による全ての反射波長による反射光のパルスが重なる時間Ｐ１ａが存在する。このＰ１ａは以下のように定まる。
Ｐ１ａ＝２×Ｔｐ−（Ｔｐ＋２ｄ／ｖ）＝Ｔｐ−２ｄ／ｖ，
同様にして、ＦＢＧ群１５２からの反射光のパルスが戻るまでの時間Ｔ２、ＦＢＧ群１５３からの反射光のパルスが戻るまでの時間Ｔ３についても、以下のように表すことができる。
Ｔ２＝Ｔ0＋２ｅ２／ｖ，
Ｔ３＝Ｔ0＋２ｅ３／ｖ，
そして、このＴ２においても、図３に示したのと同様に、条件を選ぶことにより、ＦＢＧ群１５２による全ての反射波長による反射光のパルスが重なる時間Ｐ２ａが存在する。また、このＴ３においても、図３に示したのと同様に、条件を選ぶことにより、ＦＢＧ群１５３による全ての反射波長による反射光のパルスが重なる時間Ｐ３ａが存在する。なお、各ＦＢＧ群の長さｄが同じであれば、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３となる。
【００４６】
そこで、分光器１６１で分光された反射光のパルスを受けたＰＤＡ１６２は、このＰ１ａの期間に、１個あるいは複数個分の光電変換素子の出力を読み込んで、演算部１６３で演算処理を実行する。また、Ｐ２ａの期間、Ｐ３ａの期間でも同様に、１個あるいは複数個分の光電変換素子の出力を読み込んで、演算部１６３で演算処理を実行する。
【００４７】
そして、各ＦＢＧ群に対してＰＤＡ１６２での全素子分を読み込むまで、以上のパルス状の広帯域光の送出とＰＤＡ１６２での読み込みと演算部１６３で演算処理とを複数回繰り返す。たとえば、以上の重なり期間において、２５６素子のＰＤＡ１６２で光電変換素子の２素子分ずつの読み込みを行うのであれば、１２８回繰り返せばよい。
【００４８】
ここで、各光電変換素子の読み込み時間が０．５μ秒（２Ｍサンプル／秒）であり、パルス幅Ｔｐ＝２μ秒、各ＦＢＧ群の長さｄ＝１００ｍ、光スイッチ１２０からＦＢＧ群１５１までの距離＝３００ｍ、Ｔ１＝３μ秒、ファイバ中の光速ｖ＝２×１０^8ｍ／秒、とする。
【００４９】
時刻ｔ＝０にて光スイッチ１２０をオンして、Ｔｐ＝２μ秒の広帯域光のパルスを送出すると、ＦＢＧ群１５１からの反射光が分光器１６１に到達する時刻は、３μ秒〜６（＝３＋１＋２）μ秒の間となる。この間の４〜５μ秒の期間が上述したＰ１ａに相当し、ＦＢＧ群１５１内の全てのＦＢＧセンサからの反射光が存在している。このため、この４〜５μ秒の１μ秒の間にＰＤＡ１６２の光電変換素子２素子分の読み込みと演算部１６３で演算処理とを行う。このようなパルス送出〜光電変換素子での読み込み〜演算処理を１２８回繰り返すことで、２５６素子分のデータを取得することができる。
【００５０】
同様にして、時刻ｔ＝０にて光スイッチ１２０をオンして、Ｔｐ＝２μ秒の広帯域光のパルスを送出すると、ＦＢＧ群１５２からの反射光が分光器１６１に到達する時刻は、７μ秒〜１０μ秒の間となる。この間の８〜９μ秒の期間が上述したＰ２ａに相当し、ＦＢＧ群１５２内の全てのＦＢＧセンサからの反射光が存在している。このため、この８〜９μ秒の１μ秒の間にＰＤＡ１６２の光電変換素子２素子分の読み込みと演算部１６３で演算処理とを行う。このようなパルス送出〜光電変換素子での読み込み〜演算処理を１２８回繰り返すことで、２５６素子分のデータを取得することができる。
【００５１】
同様にして、時刻ｔ＝０にて光スイッチ１２０をオンして、Ｔｐ＝２μ秒の広帯域光のパルスを送出すると、ＦＢＧ群１５３からの反射光が分光器１６１に到達する時刻は、１１μ秒〜１４μ秒の間となる。この間の１２〜１３μ秒の期間が上述したＰ３ａに相当し、ＦＢＧ群１５３内の全てのＦＢＧセンサからの反射光が存在している。このため、この１２〜１３μ秒の１μ秒の間にＰＤＡ１６２の光電変換素子２素子分の読み込みと演算部１６３で演算処理とを行う。このようなパルス送出〜光電変換素子での読み込み〜演算処理を１２８回繰り返すことで、２５６素子分のデータを取得することができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、ＦＢＧセンサの作成時の波長誤差や使用時の波長変動幅などが存在している場合、１つのＦＢＧ群内ではＦＢＧセンサの個数が制限されることになるが、所定の距離を離した状態の複数のＦＢＧ群の全体としては所望の個数のＦＢＧセンサを設置して測定することが可能になる。
【００５３】
たとえば、ＦＢＧセンサモニタ１６０の測定可能波長範囲が４０nmである場合に、１nm毎に反射波長が異なるＦＢＧセンサ１５０を４０個接続したいものの、実際には、ＦＢＧセンサ１５０の作成時の波長誤差、使用時の波長変動幅などの影響により、反射波長は最短でも２〜３nm毎の間隔となるため、測定可能波長範囲が４０nmであるとすると設置可能なＦＢＧセンサ１５０数は十数個となる不具合に関しては、１５個のＦＢＧ群を合計３群設置することで、合計４５個のＦＢＧセンサを接続したことになり、十分な効果を得ることができる。すなわち、所望の個数のＦＢＧセンサを接続できないという不具合は、本実施形態のように複数のＦＢＧ群を設置することにより解消される。
【００５４】
なお、以上の説明において、測定を行うためにはＰ１ａ＞０とする必要があるため、
Ｔｐ＞２ｄ／ｖ，
とする必要がある。
【００５５】
また、複数のＦＢＧ群からの反射光のパルスが重ならないようにするため、
各ＦＢＧ群の間の距離をＬとした場合、
Ｌ＞Ｔｐ・ｖ／２−ｄ，
とする必要がある。
【００５６】
なお、以上の実施形態で広帯域光源１１０と光スイッチ１２０との組み合わせの具体例を示したが、パルス状の広帯域光を発生可能な光源を用いてもよい。
〈その他の実施形態（１）〉
各種条件に基づいて、コントローラ１０１からの制御により光スイッチ１２０でのオン期間（パルス状の広帯域光のパルス幅）を可変とする。たとえば、各ＦＢＧ群の間の距離が離れている場合には、広帯域光のパルスの幅を大きくする。これにより、一度のパルスで読み出せるＰＤＡ１６２の光電変換素子数を増やすことができる。
【００５７】
逆に、たとえば、各ＦＢＧ群の間の距離が近い場合には、広帯域光のパルスの幅を小さくする。これにより、一度のパルスで読み出せるＰＤＡ１６２の光電変換素子数は減るものの、近距離のＦＢＧ群からの反射光のパルスが重ならない状態を保つことができる。
【００５８】
〈その他の実施形態（２）〉
図１に示した構成では、複数のＦＢＧセンサからなるＦＢＧ群を複数群直列に配置していた。このため、後段のＦＢＧ群への透過光を多くするため、反射率の低いＦＢＧセンサを用いなければならなかった。そこで、図４に示すように、カプラ１７１〜１７３を各ＦＢＧ群の分岐部に配置することで、後段のＦＢＧ群への配慮をすることなく、所望の反射率のＦＢＧセンサによるＦＢＧ群とすることが可能になる。
【００５９】
なお、このような並列接続の複数のＦＢＧ群の場合には、反射光のパルスが重ならないようにするため、
各ＦＢＧ群の間の距離の差をＬとした場合、
Ｌ＞Ｔｐ・ｖ／２−ｄ，
とする必要がある。
【００６０】
〈その他の実施形態（３）〉
各ＦＢＧ群内のＦＢＧセンサの波長範囲と測定すべき波長範囲が予め判明している場合には、コントローラ１０１の制御により、ＰＤＡ１６２に含まれる全ての光電変換素子での読み込みをせずに、該当する光電変換素子についてだけデータの読み込みと演算とを行うことで、処理時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態の反射スペクトラム測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の反射スペクトラム測定システムの動作状態を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態の反射スペクトラム測定システムの動作状態を示すタイムチャートである。
【図４】本発明のその他の実施形態の反射スペクトラム測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図５】従来の反射スペクトラム測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図６】反射スペクトラム測定システムの主要部の構成を示す構成図である。
【図７】反射スペクトラム測定システムの主要部の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０１  コントローラ
１１０  広帯域光源
１２０  光スイッチ
１３０  サーキュレータ
１４０（１４１〜１４３）  光ファイバ
１５０（１５１〜１５３）  ＦＢＧ群
１６０  ＦＢＧセンサモニタ
１６１  分光器
１６２  ＰＤＡ
１６３  演算部
【図１】
2007205783.tif 000004
【図２】
2007205783.tif 000005
【図３】
2007205783.tif 000006
【図４】
2007205783.tif 000007
【図５】
2007205783.tif 000008
【図６】
2007205783.tif 000009
【図７】
2007205783.tif 000010