【手続補正書】
【提出日】平成20年3月25日(2008.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
請求項8に記した点型あるいは分布型歪計測システムであってリング共振器はレーストラック型の形状をしており該レーストラックの直線部はWBGの光軸と平行であることを特徴とする点型あるいは分布型歪計測システム
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本発明の背景技術としては第一の背景技術、第二の背景技術、第三の背景技術、第四の背景技術および第五の背景技術がある。まず、第一の背景技術につき説明する。図10を用いて従来技術を用いた分布型温度センサについて説明する。広帯域光源３からの光は光方向性結合器４を経てシングルモードファイバ（以下SMF）に入力され該SMFには１個または複数のFBGが描画されている。検出すべき温度はセンサのFBGの反射中心波長とリンクするため、これらの反射中心波長を測定することにより各センサの温度を測定することができる。各々のFBGの反射中心波長はそれらの帯域幅も含め互いにすべての測定範囲に亘ってオーバラップしないようにシステム設計されている。FBGからの反射光は前記SMFを逆にたどって光源側に戻っていき光源直前に設置されている前記光方向性結合器４により例えばファブリペロー干渉計から構成される波長検波器１に入力される（非特許文献１参照）。各々のFBGの反射中心波長は該ファブリペロー干渉計により測定される。ファブリペロー干渉計は狭帯域な櫛型帯域通過フィルタである。この通過帯域は例えば圧電素子などを使用し該干渉計の半透鏡の間隔を繰り返し該圧電素子に印加する電圧により変化させることができるため例えば該印加電圧を鋸波状に変化させれば前記ファブリペロー干渉計の狭帯域な櫛型帯域通過フィルタスペクトルも周期的に変化する。図11はこの従来技術を用いた分布型温度計測システムのスペクトラムの相互の関係を示す図である。使用される複数のFBGの占有する全波長帯域より広いフリースペクトルレンジ（以下FSR）になるようにファブリペロー干渉計を設計しておく。更にファブリペロー干渉計の複数存在する通過中心波長の内の１つ通過中心波長が前記圧電素子に印加する電圧の変化でFSRだけ掃引される。これにより各々のFBGの反射光の反射中心波長は該ファブリペロー干渉計からの出射光量を前記圧電素子への印加電圧とリンクして観測することにより印加電圧がいくらのとき最大になるかを計測することができる。一方あらかじめ該印加電圧と前記複数のFBGの占有する全波長帯域内に存在する単一のファブリペロー干渉計の透過スペクトル中心波長との関係は測定されており、このためファブリペロー干渉計からの出射光量を極大にする前記印加電圧を測定することにより前記複数のFBGの反射中心波長を測定することができる。そしてあらかじめ各センサの反射中心波長と温度との関係を測定しておきデータとして例えばProgramable Read Only Memory（以下PROM）に記憶しておけばこれが図10の波長温度変換部２を構成するメモリとなる。波長温度変換部２は波長検波器１に接続され入力されてきた各センサの波長に対応した各センサの温度を出力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
次に第四及び第五の背景技術につき説明する。第三の背景技術は光導波路にブラッググレーティングを描画する技術である。コアにゲルマニウムをドープしたSiO2を用いた場合が報告されている（非特許文献６参照）。また第五の背景技術はブラッググレーティングではないがTa2O5-SiO２からなるコアの屈折率を紫外線でトリミングできることが報告されている（非特許文献３参照）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
2008107141.tif 000001
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
リング共振器とFBGまたは導波路にブラッググレーティングを描画した素子（以下WBG）からセンサを構成する。このWBGは従来のFBGに相当するものでこれ以外の広帯域光源３、光方向性結合器４、ファブリペロー干渉計からなる波長検波器１、SMFなどは上記従来の分布計測システムと同様に用いられる。FBGまたはWBGはリング共振器のドロップポートに接続される。該共振器のアドポートには何も接続しない。SMFは入射ポートに接続されスルーポートは再びSMFに接続され次のセンサを構成するリング共振器の入射ポートに接続されていく。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
リング共振器と帯域反射フィルタ特性を持つFBGまたはWBGを組み合わせる。これによりリング共振器７の櫛型繰り返し透過特性は取り除かれ櫛型フィルタスペクトルのうちの１つの狭帯域スペクトルだけがFBGまたはWBGで反射された後リング共振器の入射ポート10、光方向性結合器４を経由して例えばファブリペロー干渉計からなる波長検波器１に入力される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
温度あるいは歪などの物理量の変化により発生するFBGあるいはWBGの反射中心波長の波長シフト量と、該FBGあるいはWBGの反射帯域内のリング共振器７の入射ポート/ドロップポート間の透過スペクトルの中心波長の波長シフト量が同一になるように両者は同一の材料で構成する。これにより確実にFBGあるいはWBGの反射波長領域内にリング共振器７の線スペクトル1個だけが存在することとなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
2008107141.tif 000002
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
2008107141.tif 000003
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
2008107141.tif 000004
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
2008107141.tif 000005
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図６は本発明の技術を用いた分布型温度計測システムのスペクトラムの相関を示す図である。各々のセンサからの反射中心波長はセンサを構成するWBGの帯域幅も含め互いにすべての測定範囲に亘ってオーバラップしないようにシステム設計されている。使用される複数のWBGの占有する全波長帯域より広いFSRになるようにファブリペロー干渉計を設計しておく。更にファブリペロー干渉計の複数存在する通過中心波長の内の１つ通過中心波長が圧電素子に印加する電圧の変化でFSRだけ掃引される。これにより各々のセンサの反射光の反射中心波長は該ファブリペロー干渉計からの出射光量を前記圧電素子への印加電圧とリンクして観測することにより印加電圧がいくらのとき極大になるかを計測することができる。一方あらかじめ該印加電圧と前記複数のWBGの占有する全波長帯域内に存在する単一のファブリペロー干渉計の透過スペクトル中心波長との関係は測定されており、このためファブリペロー干渉計からの出射光量を極大にする前記印加電圧を測定することにより前記複数のＷＢＧの反射中心波長を測定することができる。更にあらかじめ各センサの反射中心波長と温度との関係を測定しておきデータとして例えばPＲOＭに記憶しておく。波長温度変換部２は該PROMとそれを制御するマイクロコンピュータで構成する。波長温度変換部２は波長検波器１に接続され入力されてきた各センサの波長に対応した各センサの温度を出力する。なお上述においてリング共振器のドロップポートに接続されるWBGの代わりにFBGを用いても良いことは明らかである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
次に第二の発明の実施形態の分布型歪計測システムの全体構成を図７に示す。歪印加部となるセンサ構造を図８に示す。図７は広帯域光源３からの光を光方向性結合器４（サーキュレータでもよい）に入射させ該光方向性結合器４あるいはサーキュレータからの出射光をシングルモード光ファイバ５あるいは光導波路から成る光信号伝送ライン経由、複数のセンサを光信号伝送ラインを用いて直列に接続した直列回路に導きこれらの複数のセンサからの反射光は逆の経路をたどって光方向性結合器４あるいはサーキュレータ経由波長検波器１に導かれ該検波器において計測されたこれらセンサからの反射スペクトルを、あらかじめ測定された各センサを構成するための歪検出のためのセンサ要素からの反射波長と歪との関係及び、該歪検出用センサの温度補正をするためのセンサ要素からの温度と反射波長との関係を記憶した記憶装置である波長歪変換部21に入力させることにより各センサが検出すべき歪の変化あるいは歪を測定する歪計測システムである。ただし前記各センサは外力により発生する歪を検知するための第一のセンサ要素と該第一のセンサ要素の近傍に配置され該センサ要素と同一の温度とみなされ該温度を検知ししかし外力は印加されない第一のセンサ要素の温度特性を補正するための第二のセンサ要素とから構成されている。そして第一及び第二のセンサ要素はいずれも1個のリング共振器17、19と該リング共振器のドロップポート端部の光導波路にWBG16、18が構成されている。更に第一及び第二のセンサ要素のリング共振器17、19は第一のセンサ要素のリング共振器17のスルーポート11と第二のセンサ要素のリング共振器19の入射ポート10が接続されセンサとしての光入力ポートは第一のセンサ要素のリング共振器17の入射ポート10であり光出力ポートは第二のセンサ要素のリング共振器19のスルーポート11である。また第一のセンサ要素であるリング共振器の入射ポート10とドロップポート15間の櫛型透過スペクトルのうちの特定の一つのスペクトルの変動の範囲はセンシング対象である歪の測定範囲に対応しておりかつ該スペクトルの変動の範囲は該リング共振器に接続されるWBGの反射波長帯域内にあり更に第二のセンサ要素であるリング共振器の入射ポート10とドロップポート15間の櫛型透過スペクトルのうちの特定の一つのスペクトルの変動範囲はセンサが使用される温度変動範囲に対応しており同時に該スペクトルの変動範囲は該リング共振器に接続されるWBGの反射波長帯域内にあるよう構成されている。そしてこれらのWBGいずれの反射波長帯域も互いに重なり合わないようにシステム設計されている。なお上記のWBGの代わりにFBGを用いても良いことは明らかである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
2008107141.tif 000006
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
歪センサに用いるリング共振器の形状は図２に示すような円形でも良いし、図8に示すようなレーストラック型でも良い。いずれの場合もWBGの光軸に平行に外力は印加されそれに対応してリング共振器は歪む。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態のシステム全体を示す図である。
【図２】本発明のセンサの構成の第一の例を示す図
【図３】本発明のセンサを構成するリング共振器とWBG（導波路ブラッググレーティング）のそれぞれの透過率と反射率の一例を示す図
【図４】本発明のセンサの反射スペクトルの一例を示す図
【図５】図4に示す本発明のセンサの反射スペクトルの一例を拡大して示した図
【図６】本発明の第一の実施形態において複数のセンサが使用された際のセンサ、  WBG、及びリング共振器のスペクトルの一例を示す図
【図７】本発明の第二の実施形態のシステム全体を示す図である。
【図８】本発明のセンサの構成の第二の例を示す図
【図９】各センサからの波長データを各センサの歪データにするための波長歪変換部の一例を示す図
【図１０】従来のFBGを用いた分布型光ファイバ温度センサシステムの構成を示す図
【図１１】従来のFBGを用いた分布型光ファイバ温度センサシステムの各個所のスペクトルを示す図
【図１２】従来のFBGを用いた分布型光ファイバ歪みセンサシステムの構成を示す図
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
１・・・波長検波器
２・・・波長温度変部
３・・・広帯域光源
４・・・光方向性結合器
５・・・シングルモード光ファイバ
７・・・リング共振器
８・・・シリコンサブストレート
９・・・クラッド
１０・・・入射ポート
１１・・・スルーポート
１２・・・直線導波路
１３・・・リング導波路
１４・・・WBG（導波路ブラッググレーティング）
１５・・・ドロップポート
１５a・・アドポート
１６・・・WBG
１７・・・リング共振器（歪検出用）
１８・・・WBG
１９・・・リング共振器（補正用温度検出用）
２０・・・レーストラック型リング導波路
２１・・・波長歪変換部
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008107141.tif 000007
【図２】
2008107141.tif 000008
【図３】
2008107141.tif 000009
【図４】
2008107141.tif 000010
【図５】
2008107141.tif 000011
【図６】
2008107141.tif 000012
【図７】
2008107141.tif 000013
【図８】
2008107141.tif 000014
【図９】
2008107141.tif 000015
【図１０】
2008107141.tif 000016
【図１１】
2008107141.tif 000017
【図１２】
2008107141.tif 000018