高性能 FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A の開発
Development of High-performance FBG Sensor Monitor AR4041A/AR4011A

腰原古川［要勝浩

Masaru Koshihara，中 村 賢 一

Kenichi Nakamura，山 崎 教 明

Noriaki Yamasaki，斉 藤 崇 記

Takanori Saitoh，

Hiroshi Furukawa

旨］［Summary］

モードホップフリーのまま 1.25 kHz で掃引できるシングルモード波長掃引光源を利用した Fiber BraggGrating（FBG）センサモニタ AR4041A/AR4011A を開発し，その測定精度を評価した。結果として，1510nm から 1590 nm の波長範囲 80 nm を波長精度 0.08 pm で観測できることを示す。また，本器を用いた歪み測定では，その測定精度は 0.064 μεであり，従来型の FBG センサモニタや電気式歪み測定器と比較し，一桁高精度に測定できることを明らかにする。
We developed a high-performance Fiber Brrag Grating (FBG) sensor monitor for strain and temperature measurements. The new FBG sensor monitor is composed of a novel wavelength swept
light source which can sweep wavelength with single-mode lasing in the range of 110 nm andsweep frequency of 1.25 kHz. The FBG sensor monitor can measure FBG wavelengths with a stability of 0.08 pm (which is corresponding to 0.064 με) and a measurement frequency of 1.25 kHz in
the range of between 1510 and 1590 nm.

1 まえがき化を測定する方法がある。

近年，ビルや橋梁など，構造物の健全性，安全性を診断する手BOTDR 方式や ROTDR 方式では，FBG センサを用いた測定段として，ヘルスモニタリング技術の重要性が見直されている。従技術に比べ，特殊加工を施していない市販の光ファイバ自体がセ来の電気式歪みセンサを用いた測定では，個々のセンサに給電のンサとして機能するため，比較的安価にシステムを構築できる利点必要があり，電磁ノイズや落雷の影響を受け易く，遠距離測定時にがある。しかし，センサ長が長いため測定距離分解能が悪く，また，は測定した電気信号にノイズ成分が乗じてしまい，測定精度の劣光ファイバ中を伝搬する微小な光の変化量を捉えるため，測定化に繋がる可能性があるなど，多くの問題点があった。

データの平均化やフィルタリング処理が必要となり，数十秒～数分この問題を解決する手段として，光ファイバをセンサとして利用しの測定時間を要する。そのため，リアルタイム性を必要とする測定た，光センシング技術が注目されている。光センシング技術では，には不向きである。

センサ自身に給電の必要が無く，耐食性に優れ長寿命であり［１］，他方，FBG センサを用いた測定方式では，反射スペクトラムのダ防爆性に優れているため電磁ノイズなどを気にすることなく 10 kmイナミックレンジをある程度確保すれば，比較的容易にリアルタイム以上の遠距離測定も容易に行えるなど，多くの利点を有している。

測定を実現できる。また，一般的なゲージ長 10 mm 程度の FBG

また，光ファイバの性質を生かし，線状や面状での計測が可能であセンサを 1 本の光ファイバ上に，多点に，かつ，直列に接続するこるなど，厳しい設置環境が求められる自然災害監視や構造物ヘルとで，測定距離分解能良く，広範囲の歪み量や温度変化が測定可スモニタリングには最適な技術である。

能である。これら多くの利点から FBG センサを利用した測定方式

光センシングにおけるよく知られた技術として，光ファイバ中で発は，橋梁やダム等の大規模構造物の監視 ［１，２］や，ゲリラ豪雨時の生するブリルアン後方散乱光の周波数変化を測定することにより，河川水位監視［３］，崖崩れ検知［４］，空港施設などの侵入者検知［５］，構造物の歪み量と温度変化を知ることができる Brillouin Optical

津波到来検知［６］等に利用が進められている。

Time Domain Reflectometer（BOTDR）方式や，光ファイバ中で以前我々は，FBG をセンサとして用いた，歪み，温度変化測定生じるラマン散乱光の強度を測定することで温度変化を知ることが器，FBG センサモニタ SF3041A/SF3011A を開発し，2007 年よりできる Raman Optical Time Domain Reflectometer（ROTDR）販売を開始した［７－１３］。本器には，シリコンウェハから形成した小型方式，光ファイバのコア部に回折格子を形成した Fiber Bragg

ミラー（MEMS：Micro Electro Mechanical Systems スキャナー）

Grating（FBG）をセンサとして用いることで，FBG センサからの反を用いた外部共振器構造の波長掃引光源と，受光器，掃引光源の射スペクトラムの中心波長変化から，印加された歪み量や温度変制御やデータ処理を行う信号処理回路部を内蔵している。本器でアンリツテクニカル

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高性能 FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A の開発

は，波長掃引された光を光ファイバを通して FBG センサに入射し，クトル幅が狭い特徴を持つ。そこで今回，このシングルモード波長反射された光を受光器で検出することにより，反射スペクトラムと，掃引光源を用いて FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A を開発

その中心波長を測定している。

し，その特性を評価したところ，良好な結果を得たので報告する。

波長掃引光源を用いた FBG センサモニタにおいて，FBG セン

2 開発方針サの中心波長の測定精度は，内蔵された波長掃引光源の波長揺らぎと，光出力パワーの変動に依存する。FBG センサからの反射ス

FBG センサモニタは主に，自然災害監視や構造物のヘルスモペクトル幅（<0.1 nm）程度の範囲では，波長掃引光源の掃引特性ニタリングで利用されるため，設置時の利便性を図り，小型で，かつ，は波長に対しほぼ線形であり，その揺らぎ量は極めて小さい。それ軽量となるように設計した。また，微小な歪みや温度変化を高速にに対し，波長掃引光源の内部モードにより引き起こされる光出力パ測定できるよう，1 kHz 以上の高速性を保ちつつ，市販されているワーの変動は，波長測定精度に大きく影響を与える。我々が以前FBG センサモニタや，従来器より高い測定精度を目指した。FBG開発した FBG センサモニタに内蔵されている波長掃引光源は，マセンサモニタの制御プログラムに関しては，以前我々が開発したルチモードで発振しており，光出力パワーの変動は大きかった。そSF3041A/SF3011A の制御プログラムとの互換性を重視し，従来のため，歪み測定精度は 2～3 με程度であり，これは一般的な電気器と同様の制御プログラム画面を用いることで，既にお客様がお持式歪み測定器での測定精度（1 με程度）より低い値であった。また，ちの機器の置き換えをスムーズに行えるようにした。制御用パソコン

掃引中の発振スペクトル幅は市販の FBG センサの反射スペクトルの OS は，Windows XP，Windows Vista，Windows 7 を対象と幅と同程度の 0.1 nm 程度であったため，観測したスペクトル幅はして開発した。

実際のスペクトル幅より広く観測されていた。
近年我々は，シングルモード発振の状態で 100 nm 以上の波長3 シングルモード波長掃引光源域を，より高速に掃引できる新しい波長掃引光源を開発した［１４］。

3.1 発振原理
図 1 に，開発したシングルモード波長掃引光源の構成と外観写

本掃引光源は，光出力パワーの変動が小さく，掃引中の発振スペ真を示す。本掃引光源は，半導体レーザ（LD），グレーティング，受光器

電磁駆動の MEMS スキャナー等を用いて，リットマン型の外部共エタロン振器構造を形成している。
グレーティング

LD からミラー側に出力された光は，グレーティングで分光される。
光ファイバ

LD のグレーティング側の端面は無反射膜を成膜することで，LD 内レンズで生じる内部モードを低減した。グレーティングで分光された光は，MEMS スキャナーで反射され，逆光路を辿り，再び LD まで戻る。

ミラー

LD

MEMS スキャナー

LD のアイソレータ側の端面には，低反射膜が成膜されており，アイソレータMEMS スキャナーとの間に光共振器を形成している。MEMS ス

ピボット

キャナーは，電磁石で発生された交流磁界により，図中のピボットを中心に往復回転する。この往復回転により，外部共振器長が変化するため，波長が正弦波状に往復掃引される（図 2 参照）。
MEMS スキャナーは，機械的な共振を利用して回転しているため，その回転角は正弦波状に変化する。これにより，発振波長も同じ周波数で正弦波状に掃引される。ここで，MEMS スキャナーの共振周波数，すなわち，掃引周波数を 1.25 kHz となるように設計
32×40×27 mm
図1した。LD の低反射膜が成膜されている端面から出射された光は，レンズ，アイソレータを透過後，出力用光ファイバに結合される。

シングルモード波長掃引光源の構成と外観写真
Schematic diagram and overview of single-mode wavelength
swept light source (WSLS).

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光学系全体は，32 mm×40 mm×27 mm の金属筐体に密閉発振波長され，ペルチェ素子により，温度安定化されている。図 3 に，従来
λm ax型マルチモード波長掃引光源の外観写真を示す。従来型掃引光
順方向掃引源の大きさは 122 mm×228 mm×61 mm であり，今回開発した

逆方向掃引シングルモード波長掃引光源は，従来型掃引光源に比べ，体積比にしておよそ 1/50 の小型化を達成した。

3.2 掃引中の発振スペクトラムの評価
前述したように，本掃引光源を FBG センサモニタに利用する場合，λmin

出力パワー変動の大きさや，掃引中の発振スペクトル幅の狭さが重要時間

図2である。そこで，本掃引光源の特性を評価した。ここでは，試作した掃シングルモード波長掃引光源の発振波長の模式図

引周波数 1.45 kHz のシングルモード波長掃引光源で評価を行った

Lasing wavelength change of single-mode WSLS duringが，掃引周波数以外の特性は掃引周波数 1.25 kHz の本掃引光源とwavelength sweeping.

同様であるため，以降の測定にもこの光源を使用する。

グレーティングを利用した外部共振器構造のレーザにおいて，シ

まず，本掃引光源の掃引中における発振スペクトラムを光スペクングルモード発振を実現する場合，グレーティングの波長選択幅にトラムアナライザで測定した結果を図 4 に示す。横軸は波長，縦軸対して，外部共振器のモード間隔が広くなければならない。外部共は光出力パワーである。この測定において，本掃引光源の掃引速振器のモード間隔は，LD から MEMS スキャナーまでの光共振器度は，光スペクトラムアナライザの測定掃引速度より速いため，得ら長に反比例する。そのため本掃引光源では，光源全体を小さく設れるスペクトラムは台形状となる。ここでは，安定した測定を行うため，計して光共振器長を短くし，外部共振器のモード間隔を広くするこ

ビデオ帯域幅 10 Hz，測定分解能 0.07 nm の非同期測定とした。とにより，シングルモード発振を実現している。また，MEMS スキャ

結果より，波長掃引範囲は 1492 nm から 1602 nm の 110 nm

ナーの回転角に対するグレーティングの選択波長の変化率と，LDであった。また，掃引波長の中心 1550 nm 付近よりも，端部のほうから MEMS スキャナーまでの光学長で決定される外部モード共振が光出力パワーが強く観測されているが，これは，本掃引光源の発波長の変化率を一致させることにより，全発振波長域においてモー振波長が正弦波状に変化するために，掃引の折り返し付近では掃ドホップが発生しない構造を実現している。なお，本掃引光源の掃引速度が 0 になり，その近傍の波長では，光スペクトラムアナライザ

引波長帯域は，FBG センサモニタに最適な 1550 nm 帯とした。

での受光時間が長く，光出力パワーが強く観測されるためである。

本掃引光源内部には，波長モニタリング機構が設けられている。

また，掃引範囲内で光出力パワーが 2～3 dB 程度揺らいでいるの波長モニタリング機構では，グレーティングからの 0 次光をフリースが確認できるが，これは，本掃引光源と光スペクトラムアナライザのペクトラムレンジ 5 nm のエタロンに入射し，このエタロンからの透過掃引間に同期が取れていないためであり，後述する実際のパワープロファイルを受光器で検出することにより，掃引中の発振波長を揺らぎ（0.1 dB 程度）ではない。

算出することができる。

122×228×61 mm
図4
図3

掃引中のシングルモード波長掃引光源のスペクトラム
Spectrum of single-mode WSLS.

従来型マルチモード波長掃引光源の外観
Overview of conventional multi-mode WSLS.

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掃引幅 110 nm で掃引された出射光を測定分解能 0.07 nm に従来型のマルチモード波長掃引光源と，今回開発した本掃引光設定された光スペクトラムアナライザで観測した場合，その光出力源の，経過時間に対する光出力パワーの変動を図 6（a），（b）にそパワーは，およそ 32 dB（=10×log10（0.07/110 nm））小さく測定されぞれ示す。測定波長は，それぞれの波長掃引光源における掃引れる。本測定結果では，波長 1550 nm 付近の光出力パワーがお波長範囲の中心値とし，マルチモード波長掃引光源での観測波長よそ－23 dBm 程度であることから，掃引中の実際の光出力パワーは 1570 nm，今回開発した本掃引光源での観測波長は 1550 nmは，およそ 10 dBm 程度となることが推測できる。とした。横軸は経過時間，縦軸は光出力パワーである。測定時間は本掃引光源を FBG センサモニタに応用する場合，図 2 に示す

1 分とした。マルチモード波長掃引光源の光出力パワー変動の標ように掃引波長が正弦波的に変化しているため，掃引範囲の両端準偏差は 0.1 dB であるのに対し，本掃引光源の標準偏差は 0.03では波長が時間に対して直線的に変化していない。そのため，波dB であり，安定性が向上しているのが分かる。

長直線性が劣化し，FBG センサからの反射波長を求める精度が落ちる。そこで，本掃引光源を FBG センサモニタに応用する場合には，1492 nm と 1602 nm 付近の掃引が折り返されている波長領域の光は使用せず，1510 nm から 1590 nm の，波長が時間に対してほぼ直線的に掃引されている掃引幅 80 nm の出射光のみを利用する。

3.3 光出力パワーの評価
次に，この 1510 nm から 1590 nm までの波長範囲での光出力パワーの波長依存性を測定した。この測定では，本掃引光源を，後述する FBG センサモニタに組込んだ状態で測定し，本掃引光図 6（a） マルチモード波長掃引光源の 1570 nm での光出力パワー変動
Output power fluctuation for multi-mode WSLS at 1570

源からの出射光を FBG センサモニタの内部モニタで観測した。測nm.

定した結果を図 5 に示す。横軸は波長，縦軸は光出力パワーである。光出力パワーは，波長全域で 10 dBm 以上あり，最大値と最小値の差は 1.5 dB 程度であった。また，観測された掃引中の光出力パワーに不連続性が無いことから，掃引中の波長にモードホップが生じていないことが確認できる。光出力パワーに細かい揺らぎが見られるが，その振幅は 0.1 dB 程度であるため，本掃引光源は FBGセンサモニタに十分応用可能であると判断できる。

図 6（b） シングルモード波長掃引光源の 1550 nm での光出力パワー変動
Output power fluctuation for single-mode WSLS at 1550 nm.

3.4 掃引中における発振スペクトル幅の評価
次に，本掃引光源の掃引中における発振スペクトル幅を測定した。測定系を図 7 に示す。本掃引光源からの出射光をファブリ・ペ
図5

シングルモード波長掃引光源の光出力パワーの波長依存性

ロー干渉計に入射し，受光器で電気信号に変換された透過プロ

Wavelength dependence of optical output power for sin-

ファイルをオシロスコープで観測することにより，掃引中の発振スペ

gle-mode WSLS.

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No. 87

クトル幅を見積もる方法を取った。実際の測定では，本掃引光源モ

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ジュールからのトリガ信号をオシロスコープに入力し同期を取ることで，電気信号に変換されたファブリ・ペロー干渉計からの透過プロ

4 FBG センサモニタの開発ファイルを観測した。ファブリ・ペロー干渉計は，反射率 90%の平面

4.1 FBG センサモニタの概要
本掃引光源を利用した FBG センサモニタを開発した。外観写真

ミラーを 2 枚用いて，フリースペクトラムレンジ 250 pm，フィネス 15を図 9 に示す。図は，4 つの接続ポートに個別に FBG センサを接となるように構成した。受光器の帯域は 50 MHz とした。

続し，それぞれのポート毎に独立した測定が可能な 4 ポートタイプの装置 AR4041A であるが，1 つの接続ポートのみを備えた 1 ポートタイプの装置 AR4011A も同時に開発した。

図7

シングルモード波長掃引光源の発振スペクトル幅の測定系
Measurement setup for spectrum width.

図 8 に，オシロスコープで観測した透過プロファイルを示す。横図9

開発した FBG センサモニタ AR4041A の外観写真
Overview of FBG sensor monitor AR4041A.

軸は時間，縦軸はファブリ・ペロー干渉計からの透過光パワーである。ファブリ・ペロー干渉計の本来の透過スペクトル幅は，そのフ本器は，以前に我々が開発した SF3041A/SF3011A と比較し，リースペクトラムレンジとフィネスから，約 16.7 pm（=250 pm/15）と前述したように内蔵されている波長掃引光源モジュールの大きさが算出されるが，図 8 に示す通り，フリースペクトラムレンジとの比率1/50 に小型化している。また，波長掃引光源の制御や測定データから算出した透過スペクトル幅は，23.4 pm として観測された。観測の処理を行う信号処理回路部も大幅に小型化しており，結果的にされたスペクトル幅は，ファブリ・ペロー干渉計の本来の透過スペク本体体積比，質量比ともに，およそ 40%の小型化，軽量化を達成

トル幅と，本掃引光源の発振スペクトル幅の和として観測される。

している。本器は，従来器同様，制御用パソコンを USB ケーブル

従って，本掃引光源の掃引中の発振スペクトル幅は，約 6.7 pmで接続し，FBG センサを光出力ポートに接続することで，FBG セン（=23.4 pm－16.7 pm）と見積もることができる。

サモニタシステムを構築できる。

以上の結果より，本掃引光源は光出力パワーの安定性に優れ，本器の制御プログラム AR4042A も同時に開発した。本制御プロ

狭スペクトル幅であるため，FBG センサモニタへの応用にも適してグラムでは，反射スペクトラムや中心波長の観測とデータ保存，本いると判断できる。

器出射口から FBG センサまでのファイバ長の測定などを，制御用パソコンから容易に行うことができる。またサンプルとして，反射スペクトラムや中心波長データを表示，解析するプログラムや，掃引毎に取得した中心波長データを Fast Fourier Transform（FFT）解析し表示するプログラム，制御用パソコンのマッピングファイル領域にコマンドを送ることで AR4042A を操作するプログラムなども同時に開発した。これらサンプルプログラムは，プログラムソースを公開することで，FBG センサモニタをお客様既存のシステムへ組み込み易くすることを意図している。

4.2 FBG センサモニタの内部構成と測定原理
図8

図 10 に，AR4041A の内部構成を示す。本器は，シングルモー

ファブリ・ペロー干渉計の透過プロファイル
Transmission profile of fabry-perot interferometer.

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ド波長掃引光源，光カプラ，光サーキュレータ，受光器，信号処理64

高性能 FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A の開発

回路等から構成される。波長掃引光源モジュールから出射されたまず，FBG センサからの反射スペクトラムを本器で観測した。測光は光カプラで 4 分岐され，光サーキュレータを通過した後，本器定系を図 11 に示す。測定では 10 本の FBG センサを直列に接続し外部に設置された FBG センサに入射される。FBG センサからの反ており，その反射波長は 5 nm 置きにそれぞれ，1525 nm，1530 nm，射光は，再び光サーキュレータを通過し，受光器で電気信号に変1535 nm，1540 nm，1545 nm，1550 nm，1555 nm，1560 nm，換される。この電気信号は，ダイナミックレンジを向上させるために，1565 nm，1570 nm とした。全ての FBG センサを透過した光が光対数アンプで増幅された後，アナログ-デジタル変換器（ADC）でサファイバ端面で反射され，本器内部へ戻ることによるダイナミックレンンプリングされてデジタル信号に変換され，信号処理回路に入力さジの劣化を防ぐため，光ファイバ端には光終端器を設けている。

れる。信号処理回路では，この電気信号に変換された反射スペクトラムから波長微分を算出し，その値が 0 となる波長を中心波長として求めている。この中心波長の決定方法は，反射スペクトラムのピーク位置を演算により検出するため高精度であり，Field- Programmable Gate Array（FPGA）によるデジタル処理も容易に行うことができる。本器は，毎秒 1250 回の波長掃引が可能であり，各掃引毎に FBG センサからの反射スペクトラムのピーク位置と，波長掃引光源モジュール内部からの波長モニタリング信号を用いて中心波長を演算することにより，高速なセンシングを実現している。

図 11 FBG センサからの反射スペクトラムの測定系
Measurement setup for reflection spectrum of FBG sensors.

図 12 に，本器 AR4011A で測定した，FBG センサからの反射スペクトラムを示す。10 本の FBG センサからのメインの反射スペクトラム以外にも，多数のサイドローブが観測されている。

図 10 FBG センサモニタの内部構成
Configuration diagram of FBG sensor monitor AR4041A.

AR4011A では波長掃引光源モジュールからの出射光を光カプラで分岐せずに光サーキュレータに入射するため，AR4041A と比図 12 FBG センサからの反射スペクトラム
Reflection spectrum of FBG sensors.

較し，光出力パワーが大きいことが特徴である。AR4011A の光出

図 13 に，波長 1525 nm の FBG センサからの反射スペクトラム

力 パ ワ ー は ， 本 体 仕 様 で +9 dBm ± 4 dB で あ る の に 対 し ，AR4041A では+2 dBm±4 dB である。の拡大図を示す。図 13（a）は，マルチモード波長掃引光源を使用4.3 FBG センサの反射スペクトラムの評価した従来器 SF3011A で測定した結果であり，図 13（b）は，シング次に，本器の性能を評価した。本器は，内蔵したシングルモード

ルモード波長掃引光源を使用した本器 AR4011A で測定した結果波長掃引光源の発振スペクトル幅が狭いため，マルチモード波長である。図 13（a）に示すように，従来器では，スペクトル幅は 280

掃引光源を内蔵した従来器に比べ，FBG センサからの反射スペクpm と観測された。また，1525.5 nm 付近のサイドローブと共に，トラムを高分解能に測定することが可能である。

ピーク左右の中腹－20 dBm 付近に，肩のような盛り上がりも観測

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高性能 FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A の開発されている。これに対し，図 13（b）に示す本器による測定結果では，0.08 pm であった。従って，本器の波長測定精度（波長再現性）はスペクトル幅は 220 pm と観測されており，従来器での観測結果よ0.08 pm となる。これを一般的な FBG センサ（波長と歪みの換算係り狭く観測されている。また，図 13（a）に見られる－20 dBm 付近

数 0.8 με/pm）を使用した場合の歪み測定精度に換算すると，の肩のような盛り上がりが，ピークに近接したサイドローブであること0.064 μεとなる。従来器の歪み測定精度は 2～3 μεであったため，が図 13（b）の結果から分かる。

一桁以上の精度向上を達成している。また，一般的な電気式の歪前述したように，観測された FBG センサからの反射スペクトル幅みセンサでも，その測定精度は 1 με程度であることから，電気式歪は，FBG センサが持つ本来のスペクトル幅と，波長掃引光源の発みセンサよりも一桁高精度に測定が可能である。

振スペクトル幅の和として観測される。本稿 3.4 章で述べたように，本器に内蔵されている波長掃引光源の掃引中の発振スペクトル幅は 6.7 pm であることから，図 13（b）は，ほぼ本来の FBG センサからの反射スペクトラムの形状を表していると言える。更に，FBG セン
サの本来の反射スペクトル幅は 213 pm（=220－6.7 pm）であると言える。また，従来器に内蔵されているマルチモード波長掃引光源の掃引中の発振スペクトル幅は，約 67 pm（=280－213 pm）と見積もることができる。

図 14 経過時間に対する FBG センサのピーク波長変動
Wavelength fluctuation of center wavelength for FBG sensor
at 1555 nm.

図 15 は，共振周波数 64 Hz の音叉の側面に反射波長 1545 nmの FBG センサを張り付け，その振動を観測した結果である。横軸は経過時間，縦軸は波長である。振動が減衰する様子を精細に観測できている。図には，経過時間 38 秒から 38.1 秒までの拡大図も併記している。振幅 0.5 pm 程度の微細な振動も観測できている。
（a）

（b）

図 13 FBG センサからの反射スペクトラム
Reflection spectrum of FBG sensor at 1525nm.

（a） 従来器での測定結果
conventional FBG sensor monitor,（b） 本器での測定結果
new FBG sensor monitor.

4.4 波長測定精度の評価
次に，本器の波長測定精度を評価した。一例として，FBG セン
サを断熱材で被い，外気温の影響を受けない状態で，かつ，外力
図 15 振動観測結果の掛からない状態に置き，本器で反射スペクトラムの中心波長を観Result of vibration measurement at 1545 nm.

測した。AR4011A を用いて反射波長 1550 nm の FBG センサを5 まとめ測定した結果を図 14 に示す。横軸は経過時間，縦軸は波長である。測定時間は 1 分とした。この状態で観測される中心波長の変動

掃引周波数 1.25 kHz，波長掃引範囲 110 nm のシングルモーは，本器に原因のある変動であり，言い換えれば，本器の波長観ド波長掃引光源を利用した FBG センサモニタを開発し，その特性測精度である。1 分間の中心波長変動の標準偏差はこの場合，を評価した。

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高性能 FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A の開発

まず，本掃引光源の特性を評価し，光出力パワーの波長依存性

9） T. Saitoh, "Optical spectrum analyzer and wavelength sweptが小さく，掃引中の発振スペクトル幅が狭いことを確認した後で，本

light source utilizing MEMS scanning mirrors," 7th Chitose In-

掃引光源を利用した FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A を開

ternational Forum on Photonics Science & Technology, 2006.
10） T. Saitoh, K. Nakamura, Y. Takahashi, H. Iida, Y. Iki, and K.

発した。本器は，1510 nm から 1590 nm の 80 nm を 1.25 kHz

Miyagi, “Ultra-Long-Distance Fiber Bragg Grating Sensorの高速性を保ちながら，高精度に測定することが可能であることを

System,” IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 19, No. 20,

示した。一例として，FBG センサからの反射スペクトラムを観測し，pp. 1616-1618, Oct. 2007.

その測定精度が 0.08 pm で観測できることを示した。本結果を，一11） 高橋，中村，斉藤，飯田：「高速 FBG センサモニタの開発」，アンリツテ

般的な FBG センサを用いた場合の歪み測定精度に換算すると，クニカル 84 号，pp.28－33 （2007.3）

その測定精度は 0.064μεであり，従来器や，電気式の歪み測定器

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執筆者

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アンリツデバイス㈱
センサ機器開発部

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アンリツデバイス㈱
センサ機器開発部

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古川 浩

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アンリツデバイス㈱
センサ機器開発部

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公知

アンリツテクニカル

No. 87Mar. 201267

高性能 FBG センサモニタ AR4041A/AR4011A の開発