(57)【要約】【課題】外部からの力や振動が加わった場合であっても、出力が安定した高精度な測定を実現するサニャック干渉型電流センサを提供する。【解決手段】光源の出射光の偏波面を調整し、その光の位相調整を行う出射光調整部１と、電流の磁界により光ファイバを進行する左右の円偏光に位相差が生じるセンサ部３と、出射光調整部１とセンサ部３とを接続する伝送ファイバ２と、検波を行って電流を算出する検出部４とを有する光電流センサにおいて、伝送ファイバ２として、形状複屈折により複屈折を発生させた光ファイバを用いる。【選択図】図１
2013253922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の出射光の偏波面を調整し、その光の位相調整を行う出射光調整部と、電流の磁界により光ファイバを進行する左右の円偏光に位相差が生じるセンサ部と、前記出射光調整部と前記センサ部とを接続する伝送ファイバと、検波を行って電流を算出する検出部とを有する光電流センサにおいて、
前記伝送ファイバとして、形状複屈折により複屈折を発生させた光ファイバが用いられたことを特徴とする光電流センサ。
【請求項２】
前記伝送ファイバが、楕円コアファイバであることを特徴とする請求項１記載の光電流センサ。
【請求項３】
前記伝送ファイバのビート長が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の光電流センサ。
【請求項４】
前記伝送ファイバの端部に、応力複屈折を用いた光ファイバが接合されたことを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の光電流センサ。
【請求項５】
光源の出射光の偏波面を調整し、その光の位相調整を行う出射光調整部と、電流の磁界により光ファイバを進行する左右の円偏光に位相差が生じるセンサ部と、前記出射光調整部と前記センサ部とを接続する伝送ファイバと、検波を行って電流を算出する検出部とを有する光電流センサにおいて、
前記伝送ファイバとして、ビート長が５ｍｍ以上の応力複屈折により複屈折を発生させたファイバが用いられたことを特徴とする光電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位相変調法を光検波手段として用いたサニャック干渉型の光電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバのファラデー効果を利用して電流を測定するサニャック干渉型光電流センサとしては、様々なタイプが提案されている。これらの光電流センサは、光源の出射光の偏波面を調整し、その光の位相調整を行う出射光調整部と、電流の磁界により光ファイバを進行する左右の円偏光に位相差が生じるセンサ部と、前記出射光調整部と前記センサ部とを接続する伝送ファイバと、検波を行って電流を算出する検出部とを有する。
【０００３】
このような光電流センサは、出射光調整部の位相変調器と、センサ部の１／４波長板が伝送ファイバにより結ばれたものであり、出射光調整部で調整された光は、伝送ファイバを伝って、センサ部の１／４波長板へと導入される。
【０００４】
ここで、センサ部のセンサファイバは測定対象である電流路に配置される。ただし、電流が流れる機器が高電圧である場合は、絶縁や機器配置上の制限のため、出射光調整部とセンサ部は１ｋｍ程度離れて配置されることになる。また、出射光調整部とセンサ部を近傍に設置できる場合であっても、位相変調深度を十分に得るためには１００ｍ程度の光路長が必要となる。伝送ファイバは、このように離れて配置された出射光調整部とセンサ部との間を結ぶものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】保立和夫他「鉛ガラスファイバを用いた干渉方式比会ファイバ電流センサ」光波センシング技術研究会講演会論文集LST-21-13(1998)
【非特許文献２】D. M. Shupe,"Thermally induced nonreciprocity in the fiber-optic interferometer",Appl. Opt, vol. 19, no. 5, pp. 654 - 655, March 1980
【非特許文献３】Feng Zhangand John W. Y. Lit"Temperature and strain sensitivity measurements of high-birefringent polarization-maintainingfibers" Applied Optics, Vol. 32. No.13 (1993)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような伝送ファイバには、人や車などが伝送ファイバの上部を通過するときの力や、付近の機器の振動が加わる。これらの外部環境の変化は、伝送ファイバの複屈折に影響を与えるため、測定データにドリフトが生じる。この現象は、光電流センサの精度を制限する要因となっていた。
【０００７】
本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。その目的は、外部からの力や振動が加わった場合であっても、出力が安定した高精度な測定を実現する光電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するための実施形態の光電流センサは、光源の出射光の偏波面を調整し、その光の位相調整を行う出射光調整部と、電流の磁界により光ファイバを進行する左右の円偏光に位相差が生じるセンサ部と、前記出射光調整部と前記センサ部とを接続する伝送ファイバと、検波を行って電流を算出する検出部とを有する光電流センサにおいて、前記伝送ファイバとして、形状複屈折により複屈折を発生させた光ファイバが用いられたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の光電流センサの一例を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態の応力付与型の偏波面保存ファイバの一例を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態の形状複屈折型の伝送ファイバの一例を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の伝送ファイバの接続構成を示す側面図である。
【図５】第１の実施形態の偏波面保存ファイバの側圧による複屈折の変化を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態の偏波面保存ファイバの張力による複屈折の変化を示すグラフである。
【図７】第１の実施形態の偏波面保存ファイバの振動による電流誤差の変化を示すグラフである。
【図８】第２の実施形態の光電流センサの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
［１．構成］
［１．１  全体構成］
本発明の第１の実施形態の全体構成を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態である光電流センサの構成図である。本実施形態は、図１に示す通り、光源の出射光の偏波面を調整し、その光の位相調整を行う出射光調整部１と、電流の磁界により光ファイバを進行する左右の円偏光に位相差が生じるセンサ部３と、出射光調整部とセンサ部３とを接続する伝送ファイバ２と、検波を行って電流を算出する検出部４とを有する。以下では主に構成のみを説明し、具体的な機能については［１．３  作用］の項目にて説明する。
【００１１】
［（１）出射光調整部１］
出射光調整部１は、光源１１、光分岐器１２、偏光子１３、および位相変調器１４を有する。
【００１２】
光源１１は、電流の測定に用いる光を出射するものである。この光源１１としては、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）などを用いることができる。光源１１は、光分岐器１２に接続される。
【００１３】
光分岐器１２は，入射光を２路に分岐して、その分岐路の一方に繋がれている偏光子１３に導入するものである。また光分岐器１２は，後述するセンサ部３から戻ってきた光を２路に分岐して一方を検出部４１に導入するものでもある。
【００１４】
偏光子１３は、導入された光を特定方向に偏波した光に変換することで、導出側の光を直線偏光とするものである。この偏光子１３としては、偏波面保持ファイバを利用したファイバ型偏光子や、結晶素子と偏波面保持ファイバを組み合わせて構成されたバルク素子型ファイバ偏光子などを使用することができる。偏光子１３の導出側の偏波面保存ファイバは、光軸を４５°傾けて融着接続される。
【００１５】
偏光子１３の導出側の偏波面保存ファイバは、２つの直交する偏波成分の偏光状態を保持するものであり、応力付与型の偏波面保存ファイバが用いられる。この偏波面保存ファイバとしては、ＰＡＮＤＡファイバやＢｏｗ−Ｔｉｅファイバなどを用いることができる。図２は、偏波面保存ファイバの一例であるＰＡＮＤＡファイバの断面図である。ＰＡＮＤＡファイバは、所定の屈折率を有するコア１０１、コアに非軸対象な応力を与える応力付与部１０２、およびその外周を被覆するクラッド１０３により構成されている。
【００１６】
位相変調器１４は、その内部を伝播する光の成分に対して所定の位相差分だけ位相変調を与えるものである。この位相変調器１４としては、ピエゾ管（ＰＺＴ）に偏波面保存ファイバを巻きつけて構成されるＰＺＴ型位相変調子やポッケルス素子を利用したポッケルス素子型位相変調子等を使用することができる。位相変調器１４は、後述する位相変調駆動回路４０により制御される。また、位相変調器１４の導出側の偏波面保存ファイバには、後述する伝送ファイバ２が接続される。
【００１７】
［（２）伝送ファイバ２］
位相変調器１４の導出側の偏波面保存ファイバに接続される伝送ファイバ２は、２つの直交する偏波成分の偏光状態を保持するものである。ただし、本実施形態では、伝送ファイバ２として形状複屈折型の偏波面保存ファイバが用いられている。形状複屈折型の偏波面保存ファイバの一例としては、楕円コアファイバが挙げられる。図３は、伝送ファイバ２の一例である楕円コアファイバの断面図である。楕円コアファイバは、所定の屈折率を有する楕円形状のコア２０１と、その外周を被覆するクラッド２０２により構成されている。
【００１８】
この伝送ファイバ２としては、２つの直交する偏波成分の各偏波の位相差が２πになり、ファイバ内に入射した状態の直線偏光になるまでの距離、すなわちビート長が１〜２ｍｍ程度のものが一般的である。本実施形態では、一般的なビート長の伝送ファイバを用いることができる。さらにビート長が５ｍｍ以上のものを用いても良い。ただし、偏波面の保存を充分に行うため、ビート長は最大でも２０ｍｍとする。
【００１９】
また、図４に示すように、伝送ファイバ２は、形状複屈折型の偏波面保存ファイバ２ａの端部に予め接続用の偏波面保存ファイバ２ｂが融着接続されたものを用いても良い。接続用の偏波面保存ファイバ２ｂとしては、位相変調器１４の導出側の偏波面保存ファイバと同一のものを用いる。形状複屈折型の偏波面保存ファイバ２ａと接続用の偏波面保存ファイバ２ｂは、形状複屈折型の偏波面保存ファイバ２ｂに光を通し、偏光状態を確認しながら、接続用の偏波面保存ファイバ２ｂと軸合わせを行って融着接続しておく。
【００２０】
このようにして接続された伝送ファイバ２は、位相変調器１４の導出側の偏波面保存ファイバに接続される。接続の際は、接続用の偏波面保存ファイバ２ｂと位相変調器１４の導出側の偏波面保存ファイバを融着接続する。このとき使用される偏波面保存ファイバがＰＡＮＤＡファイバであれば、接続される両ファイバの２つの応力付与部１０２によって位置合わせを行って接続しておく。
【００２１】
［（３）センサ部３］
図１に示すように、センサ部３は、１／４波長板３０、センサファイバ３１、および鏡３２によって構成される。
【００２２】
伝送ファイバ２が光軸を４５°傾けて接続される１／４波長板３０は、入射する光に対して、１／４波長分の位相差を生じさせるものである。１／４波長板３０の導出側には、センサファイバ３１が接続される。
【００２３】
センサファイバ３１は、ファラデー位相差を生じさせるものである。このセンサファイバ３１は、測定する電流を取り囲むように周回配置される。センサファイバ３１の端部には、センサファイバ３１からの光を反射させる鏡３２が設けられている。
【００２４】
［（４）検出部４］
検出部４は、位相変調駆動回路４０、検出器４１、および同期検波回路４２を有する。
位相変調器駆動回路４０は位相変調信号を発生させて、出射光調整部１の位相変調器１４を制御する。
【００２５】
検出器４１は、センサ部３において反射され、光分岐器１２により分岐された一方の光量を検出する。この検出器４１としては、フォトダイオードや光電子倍増管のような光／電気交換素子（Ｏ／Ｅ変換素子）を用いることができる。
【００２６】
同期検波回路４２は、検出器４１により検出された光量を、位相変調角周波数で同期検波するものである。この同期検波回路４２としては、ロックインアンプを用いることができる。
【００２７】
［１．２  形状複屈折型の偏波面保存ファイバの耐振動性］
光電流センサに用いる伝送ファイバとしては種々のものが提案されているが、一般的に用いられているものは、応力複屈折型の偏波面保存ファイバである。これは、応力複屈折型の偏波面保存ファイバがコア径よりも断面積の大きな応力付与部を有することから、応力付与部の位置合わせを行うことで、ファイバの接続が容易となるからである。
【００２８】
しかし、前述のように、伝送ファイバについては、外部からの力や振動によって影響を受けることが、光電流センサの精度を制限する要因となっていた。そこで、光電流センサの精度を向上させるために、外部からの力や振動の影響による複屈折の変動がより少ない偏波面保存ファイバを模索すべく、実験を行った。以下に、本発明の第１の実施形態に係る形状複屈折型の偏波面保存ファイバである伝送ファイバ２の耐振動性を、図５乃至図７に基づいて立証する。
【００２９】
［（１）側圧の影響］
外部からの振動等がファイバの複屈折に影響を与えることによる位相差の誤差の原因としては、ファイバの側圧の変化が考えられた。そこで、ファイバの側面より力を加え、ファイバの複屈折がどの程度変化するかを波長１５５０ｎｍの光を用いて測定した。測定対象ファイバは以下の通りである。
ａ：楕円ジャケットファイバ（応力複屈折型）
ｂ：Ｂｏｗ−Ｔｉｅファイバ（応力複屈折型）
ｃ：ＰＡＮＤＡファイバ（応力複屈折型）
ｄ：楕円コアファイバ（形状複屈折型）
【００３０】
ファイバａからｄの側圧による複屈折の変化の測定結果を図５に示す。図５のグラフからも分かる通り、加えた側圧による複屈折の変化は、ファイバの種類には余り関係が無い。その差は大きく見積もっても４０〜５０％程度であった。
【００３１】
［（２）張力の影響］
そこで、光ファイバに張力が加わった時に生じる複屈折の変化について着目した。張力に対する複屈折の変化については、図６に示すようなデータがある（非特許文献３）。図６のグラフは光ファイバに張力を与えた際に生じる複屈折の変化を波長６３３ｎｍの光を用いて測定したものである。このグラフを見ると、応力複屈折型のＰＡＮＤＡファイバとＢｏｗ−Ｔｉｅファイバの特性と、形状複屈折型の楕円コアファイバの特性との間には大きな違いが見られる。
【００３２】
すなわち、応力複屈折型のファイバの複屈折は、張力によって直線的に変化しており、グラフの傾きは約１００ｒａｄ／ｍｍとなっている。一方、形状複屈折型のファイバのグラフの傾きは、３．８ｒａｄ／ｍｍであり、応力複屈折型の１／２５程度の複屈折の変化であることが分かる。
【００３３】
［（３）振動の電流誤差への影響］
次に、応力複屈折型のＰＡＮＤＡファイバと形状複屈折型の楕円コアファイバを光電流センサの伝送ファイバとし、実装された伝送ファイバに実際に振動を与えて測定電流の誤差を実測した。その結果を図７に示す。
【００３４】
図７のグラフにおいて、応力複屈折型のファイバのグラフの傾きは、４８．８９となっている。一方形状複屈折型のファイバのグラフの傾きは、２．２４８９であり、同じ振動加速度でも、応力複屈折型の１／２０程度の電流誤差であることが分かる。この電流誤差の低減の割合は、図６のグラフにおける複屈折の変化の低減の割合とほぼ一致している。
【００３５】
［（４）結論］
従って、振動による電流の誤差は、主にファイバの長手方向に加わる力、すなわち張力によって生じていると考えられる。ここで、応力複屈折型のファイバに振動が生じた場合は、その構造上、応力付与部の伸縮による応力変化も生じてしまうため、張力分以上の複屈折が生じると考えられる。一方、形状型複屈折のファイバであれば、ファイバに伸縮が生じても、その複屈折の変化は、ファイバ長の伸縮×複屈折分しか生じない。
【００３６】
上記の実験結果から、光電流センサの伝送ファイバに振動が加わった際の電流誤差は、形状複屈折型のファイバを用いることにより、応力複屈折型のファイバを用いた場合の電流誤差の１／２０に低減できることが明らかになった。
【００３７】
［１．３  作用］
本発明の実施形態における光電流センサについて、図１を参照しながら、実際の光の流れに沿って作用を説明する。
【００３８】
まず、出射光調整部１の光源駆動回路（図示せず）により、光源１１の駆動を制御して光を出射させる。光源１１の出射光は、光分岐手段である光分岐器１２に導入される。出射光は、光分岐器１２によって、２つの光に分岐され、その一方の光が偏光子１３に導入される。なお、もう一方の光は電流センサ外部へと導出される。
【００３９】
偏光子１３に導入される前の光は複数方向に偏波した光を含むものであるが、偏光子１３を通過した後は、特定方向に偏波した光、すなわち直線偏光となる。この直線偏光は、偏光子１３に対して光軸を４５°傾けて融着接続されている偏光子１３の導出側の偏波面保存ファイバに導入される。
【００４０】
偏光子１３の導出側の偏波面保存ファイバの光軸が４５°傾いているため、直線偏光は２つの直交する軸、すなわちｘ軸とｙ軸に対してそれぞれ４５°傾いた状態で、偏波面保存ファイバに導入される。この偏波面保存ファイバに導入された直線偏光は、その一部がｘ軸成分の直線偏光となり、残りの一部がｙ軸成分の直線偏光となる。すると、この２つの軸成分の直線偏光は、偏波面保存ファイバのそれぞれの光軸に拘束されて伝播することとなる。
【００４１】
偏光子１３の導出側の偏波面保存ファイバを伝播したｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、位相変調器１４に導入される。ここでは説明の単純化のために、位相変調駆動回路４０により制御される位相変調器１４は、ｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光のどちらか一方の光に一定の角周波数で一定の振幅の位相変調を与えることとする。例えば、位相変調器１４がｘ軸の直線偏光にのみ位相変調を印加する場合を想定する。
【００４２】
位相変調器１４では、位相変調器１４を伝播するｘ軸の直線偏光に対して、位相差θだけ位相変調を与えると、ｘ軸の直線偏光は時刻ｔに位相変調を受ける。従って、位相変調器１４を通過した後のｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光には、位相差が生ずることとなる。また、位相変調器１４は、同期検波回路４２に使用した位相変調角周波数を出力する。
【００４３】
位相変調器１４を通過したｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、位相変調器１４の導出側の偏波面保存ファイバの２つの光軸それぞれに拘束されて伝播し、伝送ファイバ２に導入される。ｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、伝送ファイバ２においても、２つの光軸それぞれに拘束されて伝播する。
【００４４】
このとき、例えば伝送ファイバ２のビート長を５ｍｍとした場合には、ｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光が導入されてから５ｍｍの距離で、これら２つの直線偏光の位相差が２πになり、ファイバ内に入射した状態の直線偏光となる。
【００４５】
伝送ファイバ２を通過したｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、続いてセンサ部３の１／４波長板３０に導入される。１／４波長板は、導入された２つの直線偏光に１／４波長分の位相差を生じさせて、２つの逆周りの円偏光である右円偏光および左円偏光に変換する。この右円偏光および左円偏光が、ファラデー素子であるセンサファイバ３１に導入される。
【００４６】
センサファイバ３１において、右円偏光および左円偏光は、進行方向が同一であっても、磁界からのファラデー効果を逆向きに受ける。これにより、右円偏光および左円偏光にファラデー位相差が生じることとなる。そして、センサファイバ３１の端部に設けられた鏡３２によって、右円偏光および左円偏光は、反射されてセンサファイバ３１を逆戻りする。
【００４７】
鏡３２によって折り返された右円偏光および左円偏光は、再びセンサファイバ３１においてファラデー効果を受けるため、右円偏光および左円偏光が受けるファラデー効果による位相差は、倍になる。このセンサファイバ３１を通過した右円偏光および左円偏光は、１／４波長板３０に導入される。右円偏光および左円偏光は、１／４波長板３０において１／４波長分の位相差を与えられ、再び２つの軸成分の直線偏光となる。
【００４８】
このとき、センサ部３導入前にｘ軸成分の直線偏光として伝播してきた光は、ｙ軸成分の直線偏光に変換される。また、センサ部３導入前にｙ軸成分の直線偏光として伝播してきた光は、ｘ軸成分の直線偏光となる。すなわち、行きはｘ軸成分であった直線偏光は、帰りはｙ軸成分として伝播し、行きはｙ軸成分であった直線偏光は、帰りはｘ軸成分として伝播することとなる。従って、２つの直線偏光は、行きと帰りを合わせると同じ光路を進むため、光路差による位相差は生じない。
【００４９】
このｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光が、伝送ファイバ２に再び導入されて伝播し、位相変調器１４に導入される。ここでは、例えば、位相変調器１４がｘ軸の直線偏光にのみ位相変調を印加する。位相変調器１４では、位相変調器１４を伝播するｘ軸の直線偏光に対して、位相差θ’だけ位相変調を与えるとｘ軸の直線偏光は時刻ｔ’に位相変調を受ける。従って、位相変調器１４を通過した後のｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光には、位相差が生ずることとなる。また、位相変調器１４は、同期検波回路４２に使用した位相変調角周波数を出力する。
【００５０】
位相変調器１４から導出されたｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、偏波面保存ファイバを伝って偏光子１３に導入される。このとき偏波面保存ファイバは、偏光子１３に対して４５°傾けて接続されているため、偏光子１３と偏波面保存ファイバの光軸が４５°傾けて接続された点を通過した後、ｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、合波されて干渉する。
【００５１】
偏光子１３を通過した光は、再度光分岐器１２に導入されて分岐され、その一方が検出器４１に導入さて検出される。そして、検出器４１により検出された光量を、同期検波回路４２において、位相変調器駆動回路４０から入力された位相変調角周波数で同期検波する。このように位相変調器１４で位相変調を加え、同期検波回路４２で復調することにより、電流の正負が判別できない、ゼロ点のドリフトなどの問題を回避し、図示しない演算回路によって電流を算出する。
【００５２】
［１．４  効果］
以上のような本実施形態の効果は以下の通りである。
（１）サニャック干渉型の光電流センサでは、外部環境の変化によって複屈折が変化すると、伝送ファイバを伝播するｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は異なる時間に振動等の影響を受けることになり、測定データにドリフトが生じていた。
【００５３】
しかし、伝送ファイバ２として、楕円コアファイバのような形状複屈折型の偏波面保存ファイバを用いることで、伝送ファイバ２に外部から振動等の力が加わってファイバに伸縮が生じたとしても、その複屈折の変化は、ファイバ長の伸縮×複屈折分しか生じない。このため、従来の偏波面保存ファイバに比べて、振動による測定電流の誤差を１／２０程度に低減して、外部からの力や振動が加わった場合であっても、出力が安定した高精度な測定を実現することができる。
【００５４】
（２）また、伝送ファイバ２のビート長を５ｍｍ以上とした場合には、振動による誤差の影響をさらに低減し、外部からの力や振動が加わった場合であっても、出力が安定した高精度な測定を実現することができる。
【００５５】
（３）形状複屈折型の伝送ファイバ２のコアは、その直径が１μｍ〜５μｍと非常に小さなものであり、目視ではもちろん、顕微鏡下においてもコアを確認することはできないため、接続することが困難であった。しかし、伝送ファイバ２として、予め形状複屈折型の偏波面保存ファイバ２ａの端部に接続用偏波面保存ファイバ２ｂを設けておくことで、接続用偏波面保存ファイバ２ｂの応力付与部１０２により位置合わせを行うことが可能になる。このため、光電流センサの設置現場で容易に接続することができ、外部からの力や振動による影響を低減させることができる伝送ファイバ２を光電流センサに用いることが可能となる。
【００５６】
［第２の実施形態］
［１．構成］
本発明の第２の実施形態の光電流センサの構成図を図８に示す。本実施形態は、基本的には第１の実施形態と同様である。従って、第１の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００５７】
本実施形態における伝送ファイバ５は、２つの直交する偏波成分の偏光状態を保持するものであり、ビート長５ｍｍ以上の応力付与型の偏波面保存ファイバが用いられる。この伝送ファイバ５としては、ＰＡＮＤＡファイバやＢｏｗ−Ｔｉｅファイバを用いることができる。
【００５８】
この伝送ファイバ５は、２つの直交する偏波成分の各偏波の位相差が２πになり、ファイバ内に入射した状態の直線偏光になるまでの距離、すなわちビート長が５ｍｍ以上のものを用いる。なお、偏波面の保存を充分に行うため、ビート長は最大でも２０ｍｍとする。
【００５９】
［２．作用］
以上のような本実施形態の伝送ファイバ５を光電流センサに用いた場合、位相変調器１４を通過したｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光は、伝送ファイバ５に導出され、２つの光軸それぞれに拘束されて伝播する。このとき、伝送ファイバ５のビート長を５ｍｍとした場合には、ｘ軸およびｙ軸の２つの直線偏光が導入されてから５ｍｍの距離で、これら２つの直線偏光の位相差が２πになり、ファイバ内に入射した状態の直線偏光となる。
【００６０】
［３．効果］
通常の偏波面保存ファイバは、ビート長が１〜２ｍｍ程度のものが一般的であるが、ビート長が短い場合には、振動による複屈折の変化が生じやすい。しかし、以上のような本実施形態によれば、振動による影響を受け易い従来の応力複屈折型の偏波面保存ファイバであっても、伝送ファイバ５のビート長を５ｍｍ以上とすることで、一般的なビート長１〜２ｍｍの偏波面保存ファイバに比べて振動による誤差の影響を半分以下にして、外部からの力や振動が加わった場合であっても、出力が安定した高精度な測定を実現することができる。
【００６１】
［他の実施形態］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１…出射光調整部
２、５…伝送ファイバ
３…センサ部
４…検出部
１１…光源
１２…光分岐器
１３…偏光子
１４…位相変調器
３０…１／４波長板
３１…センサファイバ
３２…鏡
４０…位相変調器駆動回路
４１…検出器
４２…同期検波回路
【図１】
2013253922.tif 000003
【図２】
2013253922.tif 000004
【図３】
2013253922.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013253922.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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