"光デバイスであって、ファイバブラッググレーティングを備え、前記ファイバブラッググレーティングは、その長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を含み、前記ファイバブラッググレーティングは、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを、波長の関数として有し、前記透過極大値は各々、透過ピーク波長で最大パワーを有し、前記ファイバブラッググレーティングは、群屈折率スペクトルを波長の関数として有し、第1の光路および第2の光路と光通信する狭帯域光源を備え、前記狭帯域光源は光を発生するように構成され、前記デバイスは光を第1の部分と第2の部分とに分割するように構成され、前記第1の部分は、前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を通って延びる前記第1の光路に沿って、群速度で透過され、光は、以下の量すなわちa前記群屈折率スペクトルと前記パワー透過スペクトルの平方根との積、b前記群屈折率スペクトルと、1-前記パワー透過スペクトルとの積の傾斜、およびc前記群屈折率スペクトルと前記パワー透過スペクトルとの積の傾斜のうち1つ以上が最大値となる波長またはその近傍の波長を有する、光デバイス。前記第1の部分、前記第2の部分、または前記第1および第2の部分双方の光パワーを受けて検出するように構成された少なくとも1つの光検出器をさらに備える、請求項1に記載の光デバイス。前記第2の部分は前記第2の光路に沿って透過され、前記第2の光路は前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を通って延びているものではない、請求項2に記載の光デバイス。前記狭帯域光源、前記第1の光路、および前記第2の光路と光通信する第1のファイバカプラと、前記少なくとも1つの光検出器、前記第1の光路、および前記第2の光路と光通信する第2のファイバカプラとをさらに備え、前記少なくとも1つの光検出器は、前記第1の部分と前記第2の部分との間の位相差の変化により生じたパワーの変化を検出するように構成される、請求項3に記載の光デバイス。前記位相差は、前記ファイバブラッググレーティングに与えられた歪みの量を示す、請求項4に記載の光デバイス。前記位相差は、前記ファイバブラッググレーティングの温度を示す、請求項4に記載の光デバイス。前記第1のファイバカプラ、第2のファイバカプラ、第1の光路、および第2の光路は、名目上平衡がとれたマッハツェンダー干渉計を形成する、請求項4に記載の光デバイス。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングに与えられた歪みの量を示す、請求項2に記載の光デバイス。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングの温度を示す、請求項2に記載の光デバイス。前記第2の部分は前記ファイバブラッググレーティングから反射される、請求項2に記載の光デバイス。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングに与えられた歪みの量を示す、請求項10に記載の光デバイス。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングの温度を示す、請求項10に記載の光デバイス。前記実質的に周期的な屈折率変調は、前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿い一定の周期を有する、請求項1に記載の光デバイス。ファイバブラッググレーティングの使用方法であって、ファイバブラッググレーティングを準備するステップを含み、前記ファイバブラッググレーティングは、その長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を含み、前記ファイバブラッググレーティングは、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを、波長の関数として有し、前記透過極大値は各々、透過ピーク波長で最大パワーを有し、前記ファイバブラッググレーティングは、群屈折率スペクトルを波長の関数として有し、狭帯域光源から光を発生するステップを含み、前記狭帯域光源は、第1の光路および第2の光路と光通信し、光は第1の部分と第2の部分とに分割され、光の前記第1の部分を、前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を通って延びる前記第1の光路に沿って、群速度で透過させるステップを含み、光は、以下の量すなわちa前記群屈折率スペクトルと前記パワー透過スペクトルの平方根との積、b前記群屈折率スペクトルと、1-前記パワー透過スペクトルとの積の傾斜、およびc前記群屈折率スペクトルと前記パワー透過スペクトルとの積の傾斜のうち1つ以上が最大値となる波長またはその近傍の波長を有する、方法。前記第1の部分、前記第2の部分、または前記第1および第2の部分双方を受けるステップと、前記第1の部分、前記第2の部分、または前記第1および第2の部分双方の光パワーを検出するステップとをさらに含む、請求項14に記載の方法。前記第2の部分を前記第2の光路に沿って透過させるステップをさらに含み、前記第2の光路は前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を通って延びているものではない、請求項15に記載の方法。前記狭帯域光源、前記第1の光路、および前記第2の光路と光通信する第1のファイバカプラを準備するステップと、前記光検出器、前記第1の光路、および前記第2の光路と光通信する第2のファイバカプラを準備するステップとをさらに含み、前記検出するステップは、前記第1の部分と前記第2の部分との間の位相差を検出するステップを含む、請求項16に記載の方法。前記位相差は、前記ファイバブラッググレーティングに与えられた歪みの量を示す、請求項17に記載の方法。前記位相差は、前記ファイバブラッググレーティングの温度を示す、請求項17に記載の方法。前記第1のファイバカプラ、第2のファイバカプラ、第1の光路、および第2の光路は、名目上平衡がとれたマッハツェンダー干渉計を形成する、請求項17に記載の方法。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングに与えられた歪みの量を示す、請求項15に記載の方法。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングの温度を示す、請求項15に記載の方法。前記第2の部分を前記ファイバブラッググレーティングから反射させるステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングに与えられた歪みの量を示す、請求項23に記載の方法。前記検出された光パワーは、前記ファイバブラッググレーティングの温度を示す、請求項23に記載の方法。前記実質的に周期的な屈折率変調は、前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿い一定の周期を有する、請求項14に記載の方法。前記実質的に周期的な屈折率変調の周期は、前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿って変化し、したがって、前記ファイバブラッググレーティングはチャープグレーティングである、請求項14に記載の方法。前記実質的に周期的な屈折率変調の振幅は、前記ファイバブラッググレーティングの長さに沿って変化し、したがって、前記ファイバブラッググレーティングはアポダイズされたグレーティングである、請求項14に記載の方法。概要ある実施の形態において、光デバイスはファイバブラッググレーティングを備え、ファイバブラッググレーティングは、その長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を含む。ファイバブラッググレーティングは、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを、波長の関数として有する。透過極大値は各々、透過ピーク波長で最大パワーを有する。ファイバブラッググレーティングは、群屈折率スペクトルを波長の関数として有する。光デバイスはさらに、第1の光路および第2の光路と光通信する狭帯域光源を備える。狭帯域光源は光を発生するように構成される。光デバイスは、光を第1の部分と第2の部分とに分割するように構成され、第1の部分は、ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を通って延びる第1の光路に沿って、群速度で透過される。この光は、以下の量すなわちa群屈折率スペクトルとパワー透過スペクトルの平方根との積、b群屈折率スペクトルと、1-パワー透過スペクトルとの積の傾斜、およびc群屈折率スペクトルとパワー透過スペクトルとの積の傾斜のうち1つ以上が最大値となる波長またはその近傍の波長を有する。ある実施の形態において、ファイバブラッググレーティングの使用方法は、ファイバブラッググレーティングを準備するステップを含み、ファイバブラッググレーティングは、その長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を含む。ファイバブラッググレーティングは、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを、波長の関数として有する。透過極大値は各々、透過ピーク波長において最大パワーを有する。ファイバブラッググレーティングは、群屈折率スペクトルを波長の関数として有する。この方法はさらに、狭帯域光源から光を発生するステップを含む。狭帯域光源は第1の光路および第2の光路と光通信し、光は第1の部分と第2の部分とに分割される。この方法はさらに、光の第1の部分を、ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を通って延びる第1の光路に沿って、群速度で透過させるステップを含む。この光は、以下の量すなわちa群屈折率スペクトルとパワー透過スペクトルの平方根との積、b群屈折率スペクトルと、1-パワー透過スペクトルとの積の傾斜、およびc群屈折率スペクトルとパワー透過スペクトルとの積の傾斜のうち1つ以上が最大値となる波長またはその近傍の波長を有する。詳細な説明ファイバブラッググレーティングFBGは詳細が異なる多くの形態を取ることができるが、FBGは一般的に、光ファイバの導波領域に沿って作られた周期Λの周期的な屈折率のグレーティングを含む。FBGの導波領域に周期的な構造が存在することによって、光バンドギャップ、すなわち、光がグレーティングを通って前に伝播できない光周波数空間内の有限帯域幅のバンドが生じる。このバンドギャップの中心波長はブラッグBragg波長λBraggとして知られている。λBraggの近傍の波長の光がFBGのコアの中に入ると、この光はFBGから実質的に反射されるが、λBraggから十分に離れている波長の光はFBGの長さに沿って実質的に透過される。この反射を物理的に説明すると、コア領域の屈折率の各リップルが、入射光のごくわずかな部分を、ファイバの後方伝搬基本モードの中に反射するということになる。この反射の物理的な原因は、屈折率が異なる2つの誘電体媒質間の界面で生じるフレネル反射である。したがって、各リップルで反射する電界という観点からの光のこの部分は、非常に小さい数であるΔnに比例する。しかしながら、FBGは一般的に、何万もの周期を有するので、これらの反射をすべて合わせると、全反射は相当に大きなものになる。ブラッグ波長でのグレーティング周期Λは、個々の反射が実質的にすべて同相となる周期である。そこで、推定的にすべての反射を合わせて後方伝搬モードにすると、結果として、入射した光のパワーの大部分を運ぶことになり得る。長さが十分に長く屈折率変調Δnが強いFBGでは、入射光の実際100を反射し得る。ファイバセンサの分野では、今までのほとんどのFBGが、本明細書においてブラッグ反射モードと呼ぶものにおいて使用されてきた。この動作モードの概略図を図1に示す。光たとえば広帯域光源からの光は、ファイバカプラを通って進みFBGの中に入る。FBGから反射した、λBraggを中心とする光スペクトルの部分は、同じカプラによって分岐させられ、たとえばλBraggを測定する光スペクトル解析器opticalspectrumanalyzerOSAである波長モニタ機器に向かって導かれる。その代わりに、FBGによって透過される光スペクトルの部分を、ここでもたとえばλBraggの測定値を提供するOSAである第2の波長モニタ機器によって測定してもよい。温度変化がFBGに与えられると、λBraggが変化し、このλBraggの変化またはλBraggの変化した値を上記波長モニタ機器のうち一方または双方によって測定し、この温度変化の絶対値を、測定したλBraggの変化またはλBraggの変化した値から算出すればよい。同じ原理を用いて、歪みまたは加速度といった、FBGに与えられλBraggを変調する他の任意の摂動の絶対的なまたは相対的な大きさを測定する。センサとしてのFBGのこの動作モードの数多くの例が文献に記載されている。これらの例はすべて、ブラッグ波長λBraggの測定値またはλBraggの変化した値に基づいて測定対象量を再確認するという点で、共通している。ブラッグ反射モードで使用されるFBGの感度を改善するには、波長のごくわずかな変化、たとえば10-13メートル未満の変化を測定する機能を改善することが重要である。これは、高分解能のOSAを利用することによって可能になる。波長分解能が十分に高いOSAが市販されている。たとえば、日本の東京都にある横河電機株式会社は分解能が0.05nmのOSAを市場に提供しており、日本の厚木市にあるアンリツ株式会社は分解能が0.07nmのOSAを提供している。従来のOSAよりも遥かに高い波長分解能、たとえば10-12mという分解能を提供する別の解決策は、不平衡なマッハツェンダーMZ干渉計を用いて波長をモニタすることである。例として、ADKerseyTABerkoffandWWMoreyHighresolutionfibregratingbasedstrainsensorwithinterferometricwavelengthshiftdetectionElectronicLettersVol28No3参照。この概念を一般的に実現したものの図を図2に示す。測定される波長λBraggを有するFBGから反射した信号は、MZ干渉計の2つのアームを通って進む。これら2つのアームの長さL1およびL2が異なっている、たとえばL1が50cmでL2が51cmであるため、相バイアスが適切である状態で、MZ干渉計の1つの出力ポートから現れた信号は、sinΔφ/2に比例し、Δφ=2πnΔL/λBraggであり、nはMZファイバにおけるモードの有効屈折率であり、ΔL=L1-L2である。FBGに摂動が与えられた結果、FBGのブラッグ波長がδλBraggだけ変化したとすると、MZ干渉計の2つのアーム間の位相差は、以下の分だけ変化するであろう。MZ干渉計の相バイアスが適切である状態において、摂動の存在下で検出されたパワーはsinΔφ/2に比例し、したがってこれはsinπnΔLδλB/λB2だけ変化し、δλBraggは、このパワーの変化を測定することによって再確認できる。摂動が小さければ、δλBraggは小さく、したがってδΔφも小さいため、パワーの変化はΔLδλBragg/λBragg2に比例する。よって、この技術は原則的に、ΔLを非常に大きな値まで増大させることによってδλBraggについて非常に高い分解能を与えることができる。これは容易である。その理由は、光ファイバの損失が一般的に非常に小さくしたがって信号損失の増加という不利益を被ることなく長い長さを使用できしたがって信号対雑音比が小さくなる、かつ安価である点にある。図2の方策には2つの主要な制限がある。第1の制限は、不平衡ΔLを無限に増すことができないことである。MZ干渉計の基本動作には、非常に高程度の時間的コヒーレンスで2つの信号がたとえばMZ干渉計の第2のカプラで再び結合され、これらが干渉できるようにすることが必要である。このことは、光路長の不一致ΔLを、MZ干渉計を通って進む信号のコヒーレンス長Lcを概ね超えないように選択することを意味する。以下の式によって、このコヒーレンス長は、FBGによって反射される信号の周波数の線幅Δνまたは波長の線幅Δλに関連付けられる。次に、グレーティングから反射する光の線幅は概ね次の式によって与えられる。式中、N=L/Λは、グレーティング内の周期の数であり、LはFBGの長さである。例として、YJRaoInfibreBragggratingsensorsMeasSciTechnolVol8355375参照。第2の条件狭い反射線幅はしたがって、FBGのの屈折率変調を減じることによっておよび/または周期の数を増す、たとえばFBGの長さを増すことによって、満たされる。反射信号の線幅が狭い場合、信号のコヒーレンス長は長く、MZ干渉計において長さの不平衡が大きいことを利用することができ、感度を高めることができる。しかしながら、反射信号の線幅を任意に狭くすることはできない。線幅は、式3によって、グレーティングにより、すなわち周期数Nおよび相対屈折率コントラストΔn/nにより、制限される。大きな経路不一致ΔLが使用できるようにするには、非常に弱いグレーティング非常に小さい相対屈折率コントラストまたは変調Δn/nおよび非常に長いグレーティングを使用すればよい。たとえば、波長1.55μmで1‐mの経路不一致を使用するためには、1mというコヒーレンス長を使用するか、または、式3にしたがってたとえば約10-5の相対屈折率コントラストおよび16cmよりも長いグレーティング長を使用する。図3は、波長1.064ミクロンの場合の3つの異なるFBG長さについて、無損失グレーティングを想定して算出された、FBGが反射する光のコヒーレンス長を、FBGの屈折率コントラストΔnの関数として、示す。所与のFBG長さについて、屈折率コントラストの減少に伴い、コヒーレンス長は、ある最大値まで増加する。この最大値は、グレーティングの長さが長いほど大きい。この最大コヒーレンス長は、グレーティングの長さにほぼ等しい図3参照。この結果は式2および式3から予測される。ごく小さいΔn/nの極限で、ΔλはλBragg/Nに近付き、したがって、Lcは以下に近付く。式中、FBGのブラッグ波長を表わすλBragg=2nΛが使用されている。シリカファイバでは、n≒1.45であるため、式4の2n/πは0.92に等しく、したがって、図3で予測されるようにLcはLに近い。所与の屈折率コントラストについて、長さが増すと、コヒーレンス長も平坦に近付き、それを超えると、FBGの長さをさらに大きくしてもコヒーレンス長はさほど大きくならない。したがって、長いコヒーレンス長を得るためには、コントラストが低く長さが大きいグレーティングを用いればよい。しかしながら、典型的なコントラスト値10-4~10-6、10-5が概ね最も一般的について、FBGの長さが一般的に妥当な値数cmよりも大きくても、コヒーレンス長は、約10cm以下でしかない。これは、Kersey他の報告と一致する。この報告によると、10mmという長さの不一致が、線幅Δλ=0.2nm式2によるコヒーレンス長約3.8に相当のFBGからの反射信号を処理したMZ干渉計で使用された。上述の事項に基づくと、図2のブラッグ反射構成の感度は、長さの不一致によって制限され、長さの不一致自体は、反射信号のコヒーレンス長によって制限され、コヒーレンス長自体は、図3のΔnおよびLによって与えられる。ある長さの不一致ΔLにてついて、FBGが反射した波長の変化δλBraggの結果として生じるMZ干渉計の2つのアーム間の位相差Δφの変化は、式1によって与えられる。まず、この波長変化の主な原因が、温度に伴うファイバの屈折率の変化であるとするとたとえばFBGの長さおよびファイバの横寸法の変化の効果は無視する、図2のセンサの感度は次のように明確に表わすことができる。この感度はΔLの単純な線形関数である。シリカファイバの場合、dn/dT≒1.1×10-5°C-1である。図3で一例として用いられている10cmという最大の長さ不整合および約1.064μmというブラッグ波長に対し、式5は、温度に対する位相感度が約6.5rad/°Cであることを示す。MZ干渉計の出力で検出できる最小位相変化が1μrad一般的に良好な値である場合、検出できる最小温度変化は10-6/6.5≒1.54×10-7°Cである。上記説明では、あるアーム長不一致として10cmを想定しているこれはたとえば約10cmのグレーティング長および10-5未満のコントラストに適用できる。図3参照。実際、可能な最大の不平衡は、図3に従い、FBGの屈折率コントラストおよび長さによって求められ、10cm未満である。図4は、波長1.064ミクロンの場合の異なるグレーティング長について、無損失グレーティングを想定して算出された、温度に対する感度を、屈折率コントラストの関数として示す。所与のグレーティング長について、感度は、屈折率コントラストの減少に伴って、漸近最大値まで増加する。この漸近最大値は、グレーティング長が長いほど大きい。図4は、デバイスの長さを大きくしたとしても、高いコントラストを用いた場合は感度が非常に小さくなることを示している。図5は、波長1.064ミクロンの場合の異なる屈折率コントラストについて、無損失グレーティングを想定して算出された、温度に対する感度を、グレーティング長の関数として、示す。位相感度は、グレーティング長の増大に伴って、漸近最大値まで増加する。ブラッグ反射モードで高い感度を得るためには、FBGの屈折率コントラストとして低いものを選択しその長さとして長いものを選択すればよい。加えて、実際の最大感度はおよそ10rad/°C図5参照である、または、検出可能な最小温度はおよそ10-7°Cである。屈折率コントラストをさらに小さくし長さを大きくすれば、より小さな値が得られるが、その代償としてデバイスがより長くなる。図2の方策の第2の制限は、不平衡なMZ干渉計が温度変化の影響を非常に受けやすく、不平衡の度合いが大きいほどさらに温度変化の影響を受けやすくなることである。信号が各アームを伝搬する際、信号には、このアームの長さに比例する位相シフトが生じるたとえばアーム1の場合、φ1=2πnL1/λBragg。MZ干渉計全体が間違って温度変化ΔTに晒された場合、アーム1およびアーム2のそれぞれの信号の位相の変化量が互いに異なるため、MZ干渉計の位相バイアスが変化する。この位相バイアスの変化が大きすぎないようにすることが望ましい。そうでなければ、MZ干渉計の感度は、時間が経過する間に、最適値最適バイアスの場合とゼロとの間で変化する。したがって、MZ干渉計の温度を安定化させることが望ましい。長さの不一致ΔLが大きいほど、温度制御を厳しくすることが望ましい。これを実際に行なうことは難しい。たとえば、信号波長が1.064μmでアーム長の不一致が10cmの場合のシリカ製のファイバを考える。2つのアーム間の位相差を±0.02rad未満妥当なバイアス安定要件に保つためには、温度を約±0.003°Cに制御することが望ましいであろう。これは、複雑度、消費電力、および最終的なセンサシステムのコストを増す工学技術の重要な課題となり得る。同じ方策が他のやり方でも使用されてきた。たとえば、KPKooandADKerseyBragggratingbasedlasersensorssystemswithinterferometricinterrogationandwavelengthdivisionmultiplexingJLightwaveTechnolVol13Issue7に記載されているように、FBGをレーザキャビティの中に置くことによって、FBGに与えられる摂動に対する波長シフトの依存度を高める。しかしながら、不平衡なMZ干渉計の温度を安定化させようとすると困難が生じることは同じである。要約すると、長さの不一致を大きくすることによって、λBraggの変化の相違をより大きくすることができるが、その代償としてMZ干渉計の不安定度が増す。本明細書に記載の特定の実施の形態は、FBGセンサの新たな動作モードを有利に利用する。これら新たなモードは、ブラッグ反射モードでFBGをセンサとして用いる以前のやり方に対し、いくつかの実質的な利点をもたらし、その中でも最大の利点は、所与のFBG長について測定対象量たとえば歪みに対する感度が大幅に増大すること、および/または所与の感度についてFBG長が大幅に減少することである。特定の実施の形態において、この感度の増大および/または長さの減少は、1から数桁倍の範囲である。本明細書に記載の特定の実施の形態に従う光デバイス10の2つの例を図6Aおよび図6Bに概略的に示す。図6Aおよび図6B各々において、光デバイス10はFBG20を含み、FBG20はその長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を有する。FBG20は、複数の透過極小値を含むパワー透過スペクトルを有する。隣合う透過極小値の各対は、その間に透過極大値を有する。透過極大値は、透過ピーク波長で最大パワーを有する。光デバイス10は、第1の光路31および第2の光路32と光通信する狭帯域光源30を含む。狭帯域光源30は、隣合う2つの透過極小値の間の波長を有する光を発生するように構成される。この波長は、透過極大値にもしくはその近傍にあるか、または、パワー透過スペクトルが、透過極大値と、この透過極大値の隣りにある2つの透過極小値のうち一方との間の最大傾斜を有する波長にもしくはその近傍にある。本明細書で特定の波長に関して用いられている~にまたはもしくはその近傍にあるという表現には、最も広い妥当な解釈がなされ、その解釈には、特定の波長に、または、光デバイス10の性能がその特定の波長での光デバイス10の性能と実質的に等価となるのに十分その特定の波長に近い波長に、という解釈が含まれるが、これに限定される訳ではない。たとえば、ある波長が特定の波長にまたはその近傍にあるということは、その波長が特定の目標波長の量Δ以内にあることを意味し得る。Δは透過ピークのFWHM線幅の一部である。この一部は、用途の必要性に応じて、たとえば、1または5または10または20であってもよい。たとえば、Δ=10の場合、FWHM線幅が2pmであれば、特定の目標波長の0.2pm以内の波長はこの目標波長の近傍にあるとみなされ、この目標波長から2pm離れた波長はこの目標波長の近傍にあるとみなされない。特定の実施の形態において、光デバイス10は、光センサであり、FBG20と光通信する少なくとも1つの光検出器40をさらに含む。狭帯域光源30が発した光は、第1の部分33aと第2の部分33bに分割される。第1の部分33aは、FBG20の長さに沿いかつその中を通って延びる第1の光路31に沿って透過される。特定の実施の形態において、上記少なくとも1つの光検出器40は、第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を受けるように構成される。特定の実施の形態において、狭帯域光源30が発する光の波長は、透過極大値の透過ピーク波長にまたはその近傍にあり、したがって、FBG20は狭帯域光源30からの入射光の相当な部分を透過させる。このような実施の形態では、図6Aに概略的に示されるように、第1の部分33aは、狭帯域光源30からFBG20に入射しFBG20に沿って透過される光を含み、第2の部分33bは、FBG20と実質的に相互干渉しない光を含む。このため、第1の部分33aは、FBG20に沿って透過されている間、FBG20に与えられる摂動の影響を実質的に受けるが、第2の部分33bはFBG20に与えられる摂動の影響を実質的に受けない。他の特定の実施の形態において、狭帯域光源30が発する光の波長は、透過極大値と、この透過極大値の両側にある隣りの2つの透過極小値のうち一方との間にあり、したがって、FBG20は、狭帯域光源30からの入射光の相当な部分を透過し、狭帯域光源30からの入射光の相当な部分を反射する。このような実施の形態では、図6Bに概略的に示されるように、第1の部分33aは、狭帯域光源30からFBG20に入射しFBG20に沿って透過される光を含み、第2の部分33bは、FBG20から反射される光を含む。このため、特定の実施の形態において、第1の部分33aは、FBG20に沿って透過されている間、FBG20に与えられる摂動の影響を実質的に受け、第2の部分33bは、FBG20によって反射されている間、FBG20に与えられる摂動の影響を実質的に受ける。以下でより詳しく説明するように、狭帯域光源30が発する光として、ある波長を有する光が選択される。この波長でFBG20に沿って透過される光は、FBG20を通して伝搬される他のほとんどの波長の光よりも遅い群速度を有する。たとえば、特定の実施の形態において、狭帯域光源30が発する光の波長は、真空での光の速度約3×105km/sの、FBG20を通して透過される光の群速度に対する比率が、5よりも大きく、10よりも大きく、30よりも大きく、50よりも大きく、100よりも大きく、300よりも大きく、500よりも大きく、1,000よりも大きく、3,000よりも大きく、5,000よりも大きく、10,000よりも大きく、30,000よりも大きく、50,000よりも大きく、100,000よりも大きく、300,000よりも大きく、500,000よりも大きく、または1,000,000よりも大きくなるように、選択される。他の特定の実施の形態では、狭帯域光源30が発する光の波長を、真空での光の速度約3×105km/sの、FBG20を通して透過される光の群速度に対する比率が、5と10の間、5と30の間、10と50の間、30と100の間、50と300の間、100と500の間、300と1,000の間、500と3,000の間、1,000と5,000の間、3,000と10,000の間、5,000と30,000の間、10,000と50,000の間、30,000と100,000の間、50,000と300,000の間、100,000と500,000の間、300,000と1,000,000の間、500,000と3,000,000の間、または、1,000,000と5,000,000の間となるように選択してもよい。特定の実施の形態において、FBG20における実質的に周期的な屈折率変調は、FBG20の長さに沿って一定の周期を有する。他の特定の実施の形態において、この実質的に周期的な屈折率変調は、チャープグレーティングのように、FBG20の長さに沿って変化する周期を有する。実施の形態によっては、屈折率変調の振幅が、アポダイズされたグレーティングのように、長さに沿って変化してもよい。FBG20は、光ファイバのコアを空間変調された紫外光に晒すことによって、または他の多数の手段によって、製造することができる。屈折率変調は正弦波状であってもよく、または、任意の数の他の空間分布の形態でもよい。特定の実施の形態において、光ファイバは、ニューヨーク州コーニングのCorningIncから入手できるSMF-28登録商標光ファイバといった従来のシングルモードファイバである。しかしながら、他の実施の形態におけるファイバはマルチモードファイバである。他の特定の実施の形態において、ファイバは特殊な元素でドープされることによって実質的に感光性となりたとえば紫外線に対して実質的に反応する、そのため、空間的に変動する光に晒されると、屈折率に所望の変調が生じる。ファイバは、シリカ、水素が添加されたシリカ、リン酸塩ガラス、カルコゲニドガラス、または他の材料からなるものであってもよい。FBG20におけるグレーティングの屈折率摂動または変調は、弱くてもたとえばΔn≒10-5、非常に高くてもたとえばΔn≒0.015よい。FBG20の屈折率グレーティングは、通常はコアに限られるが、場合によってはコアを直に覆うクラッドの中に延びる。一般的にFBG20の長さは数mm~数cmであるが、長さが1メートルを超えるFBG20またはわずか1mmのFBG20も作られてきた。特定の実施の形態において、狭帯域光源30は、半導体レーザ、たとえばアリゾナ州タクソンのNPフォトニクスNPPhotonicsの波長範囲が1530nm~1565nmのEr-Ybドープファイバレーザを含む。他の実施の形態において、狭帯域光源30は、波長が1064.2nmのNd:YAGレーザを含む。特定の実施の形態において、狭帯域光源30の線幅は、10-13メートル以下である。他の波長たとえば1.3ミクロンおよび他の線幅も、本明細書に記載の実施の形態に使用できる。特定の実施の形態において、狭帯域光源30が発する光は、第1の部分33aと第2の部分33bに分割される。第1の部分33aは、FBG20の長さに沿って延びている第1の光路31に沿って透過される。第2の部分33bは、FBG20の長さに沿って延びていない第2の光路32に沿って透過される。特定の実施の形態では、図6Aに示されるように、第1の光路31は第2の光路32と異なる。たとえば図6Aに示されるように、第1の光路31は第2の光路32と重なり合わない。他の特定の実施の形態において、第1の光路31と第2の光路32は重なり合っていてもよい。たとえば、図6Bに示されるように、第1の光路31および第2の光路32はどちらも、狭帯域光源30とFBG20との間に共通部分を含む。特定の実施の形態において、第1の光路31および/または第2の光路32は、自由空間またはさまざまな光学素子を横断していてもよい。たとえば、第1の光路31および第2の光路32のうち一方または双方が、たとえば以下でより詳しく説明するファイバカプラといった光学素子を横断していてもよい。特定の実施の形態において、第1の光路31および/または第2の光路32は、屈折率が異なる領域を横断していてもよい。たとえば、図6Aにおいて、第1の光路31はFBG20を横断しており、FBG20はその長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を有する。特定の実施の形態において、光デバイス10は、FBG20と光通信する少なくとも1つの光検出器40を含む。この少なくとも1つの光検出器40は、光の第1の部分33a、光の第2の部分33b、または光の第1および第2の部分33a、33b双方を受けるように構成される。特定の実施の形態において、光検出器40は、ニューフォーカスNewFocusの汎用光検出器であるモデル1811、低雑音光検出器である。しかしながら、光検出器40は、当該技術で周知のさまざまな低雑音光検出器のうちの1つであってもよく、まだ考案されていない検出器であってもよい。特定の実施の形態において、本明細書ではスローライト透過モードと呼ぶ動作モードを使用できるたとえば図6Aおよび図7に概略的に示される構造を有するもの。これら実施の形態において、狭帯域スペクトルを有する光がFBG20の中に進むようにされ、そのときの波長は、FBG20が、ほとんどの場合に反射するのではなくほとんどの場合に透過させる波長たとえばその波長またはその波長に近い波長である。たとえば、光の波長は、FBG20のパワー透過スペクトルの透過極大値に相当する透過ピーク波長たとえばその波長またはその波長に近い波長である。本明細書ではλ1およびλ ́1と呼ぶこれら2つの波長の可能な位置について、以下でより詳細に、具体的には図9A~図9Hを参照しながら説明する。これらの波長では、光に大きな群遅延が生じる、すなわち、光は、FBG20のバンドギャップから遠く離れた波長の光の群速度よりもはるかに遅い群速度で進む。たとえば、スローライトの群速度はわずか300km/sであってもよく、それに対し非スローライトの群速度は一般的に、シリカの中を進む光の場合およそ207,999km/sである。FBG20のバンドギャップのエッジ近くにあるこのより遅い群速度を有する光を本明細書ではスローライトと呼ぶ。スローライトは以前、他の文脈において、特に、たとえば光通信システムにおける分散補償のためにFBGを使用できるか否か評価するために調査された。例として、FOuellettePAKrugTStephensGDhosiandBEggletonBroadbandandWDMdispersioncompensationusingchirpedsamplefibreBragggratingsElectronicLettersVol31No11参照。特定の実施の形態において、スローライト透過という動作モードの利点は、スローライト波長、たとえばλ1またはλ ́1の近傍において、パワー透過が極大値を有するたとえばこれは1に近いかまたは等しくなり得る点である。結果として、信号がFBG20に沿ってまたはFBG20の中を伝搬する際の信号損失は小さい。特定の実施の形態において、もう1つの利点は、スローライト波長λ1およびλ ́1のうちいずれか一方のまたはその近傍において、光が通過するFBG20に与えられた摂動たとえば歪みが、FBG20を通過する光の振幅ではなく位相を変調する点である。より正確には、特定の実施の形態において、この摂動は、第1に光の位相を変調し、第2に光の振幅を変調する。これは、FBGに対する摂動が最大に反射される光の周波数を変調するFBGのブラッグ反射モードとは、異なる。結果として、スローライト透過モードを使用する特定の実施の形態たとえば図6Aおよび図7において、FBG20は、位相センサの役割を果たすことができ、たとえば、任意の数の干渉計のうち1つに直接配置されて、摂動測定対象量によって生じた位相変調をパワー変化ユーザが測定する量に変換してもよい。図7は、名目上平衡がとれたMZ干渉器を含む構成例を概略的に示す。図7の構成は、図6Aに概略的に示される一般的な構成の一例である。図7において、光デバイスまたはセンサ10は第1のファイバカプラ51を含み、このカプラは、狭帯域光源30、第1の光路31、および、FBG20に沿いその中を通って延びているのではない第2の光路32と光通信する。狭帯域光源30が発した光は、第1のファイバカプラ51によって、たとえば3dBのパワー分割比で、第1の部分33aと第2の部分33bに分割される。この実施の形態において、第1の部分33aは第1の光路31に沿って透過され、第2の部分33bは第2の光路32に沿って透過される。第1の部分33aはFBG20に沿って伝搬するが、第2の部分33bは実質的にFBG20と相互干渉しない。この実施の形態において、第1の部分33aはFBG20の摂動に関する情報を含み、第2の部分33bはこのような摂動の影響を受けないままである。図7において、光センサ10はさらに、第1の光路31および第2の光路32と光通信する、たとえばパワー分割比が3dBの第2のファイバカプラ52を含む。第1の部分33aおよび第2の部分33bは、第2のファイバカプラ52によって再結合され、少なくとも1つの光検出器40に送られる。この再結合によって、第1の部分33aおよび第2の部分33bは相互干渉し、第1の部分33aと第2の部分33bの位相差に関する情報を含む複合信号を生成する。特定の実施の形態において、上記少なくとも1つの光検出器40は、第2のファイバカプラ52の出力ポートのうち一方において1つの光検出器を含む。他の特定の実施の形態では、図7に概略的に示されるように、上記少なくとも1つの光検出器40は、第2のファイバカプラ52の一方の出力ポートにおいて第1の光検出器40aを含み、第2のファイバカプラ52の他方の出力ポートにおいて第2の光検出器40bを含む。これら2つの光検出器40a、40bが検出した信号は、互いに逆方向に変化したとえば、第2のファイバカプラ52の一方の出力ポートで検出されるパワーが増すと、第2のファイバカプラ52の他方の出力ポートで検出されるパワーは減少する、これら2つの光検出器40a、40bからの出力間の差をセンサ信号として用いることができる。このような検出方法にはさまざまな利点があり、これら利点には、共通モード阻止およびより高い信号が含まれる。特定の実施の形態において、位相差はFBG20に与えられた歪みの量を示す。他の特定の実施の形態では、位相差はFBG20の温度を示す。特定の実施の形態において、図7に概略的に示されるように平衡がとれたMZ干渉計の構成をスローライトとともに使用すると、第1の部分33aと第2の部分33bの位相差を検出し測定することによって、FBGに与えられた摂動を正確に検出し測定することができる。これに対し、ブラッグ反射モードでは、たとえば図1に示される波長もしくは周波数変化の検出、または波長もしくは周波数変化のパワー変化への変換は、高精度のために、たとえば図2に示される不平衡な干渉計を安定化させることによって、行なうことができる。また、特定の実施の形態において、平衡がとれたMZ干渉計をスローライト透過モードで使用することにより、有利に、不平衡なMZ干渉計の温度に対する感度が高くなることを回避することになり、結果として、MZ干渉計の温度安定性したがってその位相バイアスが大幅に改善される。このことはまた、使用する温度制御量を減じることによって、工学技術を大幅に簡略化する。光が媒体中を進み群速度が低い場合、物質‐場の相互干渉が増す。光が媒体を通過するのに要する時間が長いため、局所エネルギ密度の圧縮は、位相シフトを含め、物理的効果の向上につながる。dkシフトに対する誘起位相の依存度は、群速度νg=dω/dkが小さい場合大幅に高まる。MSoljacicSGJohnsonSFanMIbanescuEIppenandJDJoannopoulosPhotoniccrystalslowlightenhancementofnonlinearphasesensitivityJOSABVol19Issue9に示されるように、この効果を、位相シフトを群速度に関連付けることによって定量化できる。この関係は、位相シフトが群速度νg=dω/dkに反比例すること、または群屈折率ng=c/νgに比例することを示しており、cは真空での光の速度である。本明細書に記載の特定の実施の形態に従ってスローライト透過モードで動作することの主な利点は、証拠を示さずに先に述べたように、他のものがすべて同じであるとすると、所与の摂動が、より大きな位相の摂動を、光の群速度が速い装置よりも、光の群速度が遅い装置に、生じさせる点にある。数値によるシミュレーションを用いて以下で証明するように、本明細書に記載の特定の実施の形態に従ってスローライト透過モードで動作するFBG20を含む光センサ10はしたがって、グレーティングを通る信号の位相を変化させる何らかの測定対象量に対して著しく高い感度を示すことができる。図7の構成におけるマッハツェンダーMZ干渉計は、FBG20に沿って進む光に対する摂動によって生じた位相シフトを強度変化に変換するために使用できる数多くの干渉計のうちの1つにすぎない。位相変調を振幅変調に変換する任意の干渉計をMZ干渉計の代わりに使用することができる。たとえば、この干渉計は、マイケルソン干渉計、ファブリペロー干渉計、または摂動が時間に依存するのであればサニャック干渉計であってもよい。たとえば、特定の実施の形態において、光センサ10は、非対称に位置するファイバブラッググレーティングを含むファイバループたとえばサニャック干渉ループを備える。第1の光路はこのファイバループに沿って第1の方向に延び、第2の光路はこのファイバループに沿って第2の方向に延び、この第2の方向は第1の方向に対向する。このような実施の形態では、光センサ10はさらに、狭帯域光源およびファイバループに光学的に結合された少なくとも1つのファイバカプラを含み、狭帯域光源が発した光は、この少なくとも1つのファイバカプラによって第1の部分と第2の部分に分割され、第1の部分は第1の光路に沿って伝搬し第2の部分は第2の光路に沿って伝搬する。第1の部分および第2の部分は、ファイバブラッググレーティングの長さに沿いその中を伝搬した後、上記少なくとも1つのファイバカプラによって再結合される。少なくとも1つの光検出器は、再結合された第1および第2の部分を受けかつ第1の部分と第2の部分の位相差を検出するように構成された光位相検出器を含む。このようなサニャック構成を用いてFBG20に対する、時間で変動する摂動を検出できる。特定の実施の形態において、上記少なくとも1つのファイバカプラは、逆の出力ポートでのパワーを検出できるように構成される。図6Bおよび図8は、本明細書において開示されスローライト反射モードと呼ばれる第2の動作モードを概略的に示す。図8の構成は、図6Bに概略的に示される一般的な構成の一例である。光デバイス10はFBG20を含む。FBG20は、FBG20の長さに沿って実質的に周期的な屈折率変調を有する。FBG20は、複数の透過極小値を含むパワー透過スペクトルを有する。隣合う透過極小値の各対は、その間に透過極大値を有する。透過極大値は、透過ピーク波長で最大パワーを有する。光センサ10は、第1の光路31および第2の光路32と光通信する狭帯域光源30を含む。狭帯域光源30は、隣合う2つの透過極小値の間たとえば、ある透過極大値とこの透過極大値の隣りの透過極小値との間の波長を有する光を発生するように構成される。特定の実施の形態において、光デバイス10は、FBG20と光通信する少なくとも1つの光検出器40a、40bをさらに含む光センサである。狭帯域光源30が発した光は、FBG20によって第1の部分33aと第2の部分33bに分割される。第1の部分33aは、FBG20の長さに沿って延びる第1の光路31に沿って透過される。図8に概略的に示されるように、第2の部分33bは、第2の光路32に沿って透過されFBG20から反射されるので、FBG20の長さに沿って進んでいない。特定の実施の形態において、少なくとも1つの光検出器40a、40bは、第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を受けるように構成される。図8に示される実施の形態において、狭帯域光源30が発した光はファイバカプラ51を横断する。しかしながら、図7に示される実施の形態と異なり、第1の光路31および第2の光路32は重なり合っている。図8の第1の光路31は、狭帯域光源30から、ファイバカプラ51を通り、FBG20の長さに沿ってかつその中を通って延びている。図8の第2の光路32は、狭帯域光源30から、ファイバカプラ51を通り、光をファイバカプラ51に向かって戻すように反射するFBG20まで延びている。透過される第1の部分33aは、FBG20に対し第1の方向に入射する光によって形成され、FBG20と相互干渉すると、この入射光の一部が構造的に前方に第1の方向に干渉する。反射した第2の部分33bは、FBG20に対し第1の方向に入射する光によって形成され、FBG20と相互干渉すると、この入射光の一部が構造的に後方に第1の方向と反対の第2の方向に干渉する。この実施の形態において、第2の部分33bは、FBG20から反射されるので、FBG20に沿って伝搬しない。光検出器40bは第1の部分33aを受けるように構成され、光検出器40aは、ファイバカプラ51を横断して戻った後の第2の部分33bを受けるように構成される。特定の実施の形態において、FBG20は狭帯域レーザ30からインテロゲートされinterrogated、第1の部分33aはFBG20に沿って透過され第2の部分33bはFBG20から反射される。FBG20にインテロゲートする光の波長は、パワー透過スペクトルの透過極大値たとえばλ1、λ2、λ3、λ ́1、λ ́2、λ ́3、またはλiもしくはλ ́ii≧1、以下でより詳しく説明する図9Aおよび図9E参照と、この透過極大値の隣りの透過極小値との間となるように選択される。このような実施の形態において、FBG20に入射する光は、FBG20の反射ピークの最も急峻な部分のまたはその近傍の波長λAおよびλ ́Aを有するたとえば、λa、λb、λc、λd、λe、λf、λ ́a、λ ́b、λ ́c、λ ́d、λ ́e、λ ́f、または波長λ ́iの間の波長i≧1、以下でより詳しく説明する図9Aおよび図9E参照。たとえば、特定の実施の形態において、FBG20は、第1のエッジ波長たとえば以下でより詳しく説明する第1の透過極大値の透過ピーク波長λ1から第2のエッジ波長たとえば以下でより詳しく説明する第2の透過極大値の透過ピーク波長λ ́1までのブラッグ波長を含む波長の範囲の光を反射する。反射した光は、バンドギャップたとえば第1のエッジ波長と第2のエッジ波長の間内の反射ピーク波長たとえばブラッグ波長で最大強度を有する。この2つの透過ピーク波長λ1とλ ́1の間の領域は、FBG20のパワー透過スペクトルの透過極小値とみなすことができる。このような実施の形態において、波長として、共鳴のエッジにまたはスローライトのピークにあるものを選択できる。このエッジまたはピークにおいて、パワー透過は、第1または第2の透過極大値の透過ピーク波長λ1およびλ ́1でのパワー透過の最大値の選択された部分たとえば約2分の1、または1/5と4/5の間の範囲である。外部から摂動がFBG20に与えられると、反射ピークの波長がシフトする。λBraggのこのシフトの結果、FBG20によって透過される第1の部分33aおよびFBG20によって反射される第2の部分33bが変化する。たとえば、FBG20に入射する光の波長の反射光のパワーが変化する。特定の実施の形態において、上記少なくとも1つの光検出器40は、第2の部分33bの光パワーを受けて検出するように構成されたフォトダイオード40aを含む。図8に示されるように、FBG20によって反射されたレーザ信号の第2の部分33bは、ファイバカプラ51たとえば約3dBのパワー分割比のファイバカプラによってFBGの入力ポートから分離され、第2の部分33bの光パワーは光検出器40aによって測定される。特定の実施の形態において、上記少なくとも1つの光検出器40は、第1の部分33aの光パワーを受けて検出するように構成されたフォトダイオード40bを含む。図8において、パワーの変化は、FBG20の出力で、FBG20の出力と光通信する光検出器40bを用いて検出できる。特定の実施の形態において、検出された光パワーは、FBG20に与えられた歪みの量を示す。他の特定の実施の形態において、検出された光パワーは、FBG20の温度を示す。スローライト反射モードで動作する特定の実施の形態において、信号は、FBG20の中を、遅い群速度で進むが、その速度は、図7のスローライト透過モードにおける実施の形態ほど遅くはない。したがって、このような実施の形態は、ブラッグ反射モードで動作するFBGと比較して、大幅に高められた感度も有利に提供する。加えて、スローライト反射モードは、ブラッグ反射モードたとえば図2とは異なり、波長シフトの測定を含まないので、不平衡MZ干渉計を利用せず、したがって、MZ干渉計の熱的安定性の問題を解消し、設計を大幅に簡略化する。本明細書に記載の特定の実施の形態に従う、スローライト反射動作モードでは、FBG20のパワー透過は、スローライト透過モードの実施の形態ほど高くはない。しかしながら、この透過はそれでもなお高い約70、設計の詳細によっては損失を除くので、信号がFBG20を通って伝搬する際の損失は小さいままである。したがって、特定の実施の形態では、FBG20によって透過される光パワーをたとえばフォトダイオード40bによって検出し測定することにより、FBG20に与えられた摂動を測定できる。本明細書に記載の新たな反射モードおよび透過モードのうち一方で動作する光センサ10の特定の実施の形態の感度は、FBG20において光の群速度をどの程度遅くできるかに、直接かかっている。以下で述べる多数のコンピュータシミュレーションは、この原理を示し、かつ、これらの新たな動作モードの実施の形態によってもたらされた感度向上の大きさを定量化する。比較のために、これらのシミュレーションは、上記概略を示したブラッグ反射モードにおけるFBGの、特定の測定対象量、すなわち温度に対する感度のモデル化も行なっている。その結果は、歪みといったもう1つの測定対象量の効果をモデル化するシミュレーションと実質的に同一であった。これらシミュレーションは、既知のパラメータのグレーティングを通って進む信号の位相に対する周知の表現を利用した例として、AYarivandPYehOpticalwavesincrystalspropagationandcontroloflaserradiationpp155214参照、すなわち、周期Λおよび振幅Δnの正弦波状の屈折率変調、グレーティング長L,および均一的で小さな温度変化ΔTを利用した。図9A~図9Dは、無損失グレーティングを想定して算出された、パラメータ値がΔn=1.5×10-4、L=1cm、およびΛ=0.37μmこれはおよそ1.064μmのブラッグ波長λBraggをもたらすである正弦波FBGを用いる温度センサの算出特性を示す。図9E~図9Hは、無損失グレーティングを想定して算出された、Δn=2.0×10-4、L=2cm、損失=1m-1、およびΛ=0.53μmこれはおよそ1.55μmのブラッグ波長λBraggをもたらすである正弦波FBGを用いる温度センサの算出特性を示す。図9Aおよび図9Eは、2つの温度すなわち室温300K図9A~図9Cおよび図9E~図9Gでは非加熱と表示で算出された、λBragg近傍のこのグレーティングのパワー透過を示す。図9A~図9Cに示されるブラッグ波長1.064ミクロンの場合、加熱曲線は室温プラスΔT=0.01°Cに相当する。図9A~図9Cに示されるブラッグ波長1.55ミクロンの場合、加熱曲線は室温プラスΔT=0.01°Cに相当する。温度変化が非常に小さいので、図9A~図9Cおよび図9E~図9Gの加熱曲線および非加熱曲線は互いに非常に似ており、グラフでは区別できない。図9A~図9Cおよび図9E~図9Gは、ブラッグ波長が1.064ミクロンの場合および1.55ミクロンの場合それぞれについて、FBGパワー透過、位相、および群屈折率の波長依存性を示している。λBraggの近傍では、FBGは反射器として作用し、図9Aおよび図9Eに示されるように、その透過はゼロに近いと予測される。反射率が高い、この低透過領域は、FBGのバンドギャップを概ね構成する。λBragg=1.064μmの場合のこのグレーティングのバンドギャップの半値全幅fullwidthathalfmaximumFWHMは、図9Aに示されるように概ね126pmであり、λBragg=1.55μmの場合のFWHMは、図9Eに示されるように概ね202pmである。このバンドギャップの外側では、透過は第1の共鳴ピークに達してから振動し、振幅が徐々に減少し、λBraggからさらに遠ざかる。λBraggから十分に遠い場所では図に示される範囲の外側、透過は漸近的に単位元近くになる。先に述べたように、透過が共鳴ピークに達する第1の波長を本明細書ではλ1λBraggの短波長側およびλ ́1λBraggの長波長側と呼ぶ。透過が共鳴ピークに達するより高次の波長をλiλBraggの短波長側およびλ ́iλBraggの長波長側と呼び、i≧2である。特定の実施の形態において、狭帯域光源は、透過極大値たとえば、本明細書では共鳴ピークまたはスローライトピークとも呼び、λ1、λ2、λ3、λ4等およびλ ́1、λ ́2、λ ́3、λ ́4等で示すことができるのうちの1つにおける波長またはその近傍における波長を有する光を発生する。特定の実施の形態において、狭帯域光源は、透過極大値たとえば、本明細書では共鳴ピークまたはスローライトピークとも呼び、λ1、λ2、λ3、λ4等およびλ ́1、λ ́2、λ ́3、λ ́4等で示すことができるのうちの1つと、その隣りの透過極小値との間の波長を有する光を発生する。たとえば、パワー透過スペクトルが、ブラッグ波長を含む第1の透過極小値とブラッグ波長の短波長側の第2の透過極小値との間の第1の透過極大値λ1と、第2の透過極小値とブラッグ波長の短波長側の第3の透過極小値との間の第2の透過極大値λ2とを有する実施の形態において、狭帯域光源が発する光の波長として、第1の透過極小値と第2の透過極小値との間の波長、第1の透過極大値の波長、第1の透過極大値λ1と、第1の透過極小値または第2の透過極小値との間の波長、第2の透過極小値と第3の透過極小値との間の波長、第2の透過極大値の波長、または、第2の透過極大値と、第2の透過極小値または第3の透過極小値との間の波長を、選択することができる。同様に、波長として、第3の透過極大値にある、第4の透過極大値にある、または、第3もしくは第4の透過極大値と隣りの透過極小値との間にある、ブラッグ波長の短波長側の波長を、選択することができる。別の例として、パワー透過スペクトルが、ブラッグ波長を含む第1の透過極小値とブラッグ波長の長波長側の第2の透過極小値との間の第1の透過極大値λ ́1と、第2の透過極小値とブラッグ波長の長波長側の第3の透過極小値との間の第2の透過極大値λ ́2とを有する実施の形態において、狭帯域光源が発する光の波長として、第1の透過極小値と第2の透過極小値との間の波長、第1の透過極大値の波長、第1の透過極大値と、第1の透過極小値または第2の透過極小値との間の波長、第2の透過極小値と第3の透過極小値との間の波長、第2の透過極大値の波長、または、第2の透過極大値と、第2の透過極小値または第3の透過極小値との間の波長を、選択することができる。同様に、波長として、第3の透過極大値にある、第4の透過極大値にある、または、第3もしくは第4の透過極大値と隣りの透過極小値との間にある、ブラッグ波長の長波長側の波長を、選択することができる。図9Bおよび図9Fは、波長の関数として、このグレーティングを通過した後の狭帯域信号の位相を算出したものを示す。この算出も図9Aおよび図9Eで用いた温度について行なった。特定の波長λ1およびλ ́1ならびにλ2およびλ ́2のあたりで、位相は、波長に対し、曲線の中心のあたりFBGが強く反射するλBraggのあたりよりも速く変動する。このように、エッジ波長の波長またはエッジ波長の近くの波長に対する位相の依存度の増大は、信号がグレーティングを通過する際に信号に大きな群遅延があるためである。言い換えると、これら2つの波長の近傍、たとえば±5pmで、グレーティングはスローライトをサポートする。図9Cおよび図9Gは、図9Bおよび図9Fの波長に対する位相の依存度に対して式6を適用することによって、波長の関数として算出された、このFBGを通って進む光の群屈折率を示す。図9Cおよび図9Gは、λ1およびλ ́1の近傍において群屈折率ngが際立って増加することを示している。同じことが、これら図面に示されているλ2およびλ ́2のような他の透過共鳴の近傍でも見られ、図面に示されている波長範囲の外側の他の共鳴λiおよびλ ́iでも見られる。具体的には、λBragg=1.064μmのグレーティングの例において、ngは、エッジ波長でまたはその近くで、約4.2という値に達する。ファイバの中および波長がλBraggから遠く離れている場合のFBGの中では、光の群屈折率は概ねc/nまたは約207,000km/sこの値の光の波長に対する依存度は低いである。これに対し、2つのエッジ波長周辺における群屈折率は、自由空間における光の速度の約1/4.2または約71,400km/sでしかない。λBragg=1.55μmの別のグレーティングの例において、ngは、エッジ波長でもしくはその近くで、または群速度約34,500km/sで、約8.7という値に達する。図9A~図9Cに概要が示される一般的な挙動を示す、正弦波状の屈折率摂動があるFBGのパワー透過スペクトル、透過位相、および群屈折率は、過去に異なる分脈で報告されている。MLeeetalImprovedslowlightdelayperformanceofabroadbandstimulatedBrillouinscatteringsystemusingfiberBragggratingsAppliedOpticsVol47No34pp64046415December12008参照。この文献において、著者は、数々のシミュレーションを通して、図9A~図9Cで用いたのと同様のパラメータ、すなわち、長さL=2.67cm、屈折率コントラストΔnが10-4、グレーティング周期Λ=533nmブラッグ波長1550nmのFBGをモデル化している。その結論は次の通りであった。FBGを通って進む光は、光の周波数の中心がブラッグ波長反射ピークの側方にある第1の透過ピークの近傍にあるとき、通常よりも大きい群遅延を示す。上記文献ではこの特性を利用し、1つまたは2つのFBGをSBS遅延ラインに追加することによって、消費電力を増加させることなく、SBSに基づく光学遅延ラインの群遅延を増加させている。しかしながら、この文献は、群遅延が長さに対して非線形的に増加することを認識または教示していない。実際、この文献は、群遅延が、本明細書に記載の特定の実施の形態の局面とは異なり、1つではなく2つのグレーティングを用いたときに2倍になることを開示している。特に、以下でより詳しく述べるように、群遅延は、グレーティング長の乗数が大きくなるに従って増加する。加えて、この文献は、本明細書に記載のさまざまな側面に言及していない。このさまざまな側面には、1群遅延を増すために屈折率コントラストを増すことが望ましいこと、2この波長で位相が速く累積すること、3他の共鳴波長グレーティングの透過が極大値を示すの存在およびこれらの波長で動作する可能性、および4FBGをスローライトモードでセンサとして使用することおよびその利点ならびにその性能特性を最適化する手段が含まれるが、これらに限定されない。本明細書に記載の特定の実施の形態において、FBGは、極めて大きな群遅延、または同じく極めて大きな群屈折率を発生させるように設計または構成されており、その結果、FBGを本明細書に記載のスローライト動作モードのうちいずれかでセンサとして用いたときに極めて高い感度が得られる。これと比較して、FBGに関する過去の研究で得られた群屈折率は比較的小さかった。たとえば、先に引用したMLee他は、その文献の図2aから算出された最大群屈折率が約3.3であることを示している。別の例として、JoeTMoketalDispersionlessslowlightusinggapsolitonsNaturePhysicsVol21pp775780November2006では、長さが10cmで屈折率コントラストΔn=1.53×10-4のアポダイズされたFBGにおける群屈折率が約5であることが報告されている。これに対し、本明細書に記載の特定の実施の形態は、以下でより詳しく述べるように、数百よりも遥かに大きくはないにしても数百という範囲の群屈折率を有するFBGを製造できるようにする革命的な概念を利用する。本明細書に記載の特定の実施の形態は、10s~100s以上の範囲の相当に大きな群屈折率を有するFBGを有利に提供する。このようなグレーティングを用いて、以下で説明するように、ほとんどの測定対象量について、既存のFBGに基づくセンサと比較して何十から何百またはそれ以上の改良がなされて感度が大幅に増したファイバセンサを製造することができる。これらは、ソリトン、群遅延ライン、分散補償、および光フィルタを含むがこれらに限定されない、大きな群屈折率または大きな群遅延を利用するまたはその恩恵を受ける任意の用途にも、使用できる。式6に基づき、かつ、図9A~図9CのFBGを用いて得られる約4.2という群屈折率の値または図9E~図9GのFBGを用いて得られる約8.7という群屈折率の値に照らすと、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライトFBGセンサの温度に対する感度は、同じFBGをブラッグ透過モードで使用した場合よりも大幅に高い。図9A~図9Cは各々、λBragg=1.064μmの場合の2つの曲線を示しており、これら曲線は各々、ΔT=0.01°Cだけ離れた2つの温度で算出されたものである。図9E~図9Gは各々、λBragg=1.55μmの場合の2つの曲線を示しており、これら曲線は各々、ΔT=0.01°Cだけ離れた2つの温度で算出されたものである。図9Bの2つの位相曲線の相違を取出しΔTで割ると、ΔTは小さいため、図9Dに示されるようにλBragg=1.064μmの場合の温度に対する位相の導関数dφ/dTに非常に近似したものが得られる。同様に、図9Fの2つの位相曲線間の相違をΔTで割ると、図9Hに示されるようにλBragg=1.55μmの場合の温度に対する位相の導関数dφ/dTに非常に近似したものが得られる。最高感度はλ1およびλ ́1の近傍で生じる。これらの波長のいずれにおいても、λBragg=1.064μmの場合の群屈折率は4.2であり感度dφ/dTは2.9rad/°Cであり、λBragg=1.55μmの場合の群屈折率は8.7であり感度dφ/dTは8.1rad/°Cである。これらのスローライト波長では、温度に対する感度が非常に高い。図10Aおよび図10Bは、無損失グレーティングを想定して算出された、λB=1.064μmの場合およびλB=1.55μmの場合それぞれについての位相感度と透過との関係をより詳細に示す。正確にパワー透過が1に等しいλ1およびλ ́1ではなくその近傍で、感度が最大となることが示されている。定義では透過はこれら2つの波長で最大であるかつ単位元に等しいので、図10Aおよび図10Bは、少なくともこれらの例において信号がグレーティングを通って進む際の損失を最小にすることが望ましい透過および感度を最大にすることが望ましい群屈折率双方を最大化するのは、1つの波長ではないことを示している。しかしながら、透過および群屈折率が最大になる波長は互いに近接しているので、なすべき譲歩も比較的小さい。たとえば、λBragg=1.064μmの場合、最初の透過共鳴ピークにおいて、透過は単位元であり、群屈折率は4.0であり、感度dφ/dTは2.6rad/°Cである。群屈折率が最大であるかつ4.2に等しい波長では、感度は2.85rad/°Cであり透過は94に等しい。別の例として、λBragg=1.55μmの場合、最初の共鳴ピーク透過≒89において、群屈折率は8.38であり感度dφ/dTは7.84rad/°Cである。群屈折率が最大であるかつ8.7に等しい波長では、感度は8.1rad/°Cであり透過は85に等しい。損失を考慮した場合、共鳴ピークは100パワー透過に達しない。これらの値とそれぞれの最大値との相違は、10未満であるため、特定の実施の形態では、波長を、目的とする特定の用途によって課される基準に応じて、透過および群屈折率のうちいずれかを最大にするように選択すればよい。正確な動作点にかかわらず、透過および群屈折率およびしたがって感度はいずれも、比較的広い波長範囲にわたって、それぞれの最大値に近い。これは、特定の実施の形態においてどちらにとっても有用な特徴である。この定性的な結論は、この特定の数値例で使用されるものよりも相当に高い群屈折率たとえば105をもたらす値にとっても、非常に広い範囲のFBGパラメータ値にとって、有効である。上記図面は、FBGを、所与の屈折率コントラストλBragg=1.064μmの場合Δn=1.5×10-4でありλBragg=1.55μmの場合Δn=2.0×10-4であるを用いてモデル化することによって作成された。屈折率コントラストが増すと、群遅延はさらに大きくなり、式6に従うと、測定対象値に対する感度も増す。FBGのΔnはこのモデル化された値よりも相当高くすることができるので、たとえば、FBGを水素が充填されたファイバに作る場合たとえばΔnは0.015である、例としてPJLemaireRMAtkinsVMizrahiandWAReedHighpressureH2loadingasatechniqueforachievingultrahighUVphotosensitivityandthermalsensitivityinGe02dopedopticalfibresElectronicLettersVol29No13参照、群遅延および感度の実質的な増加は、Δnを増大させることによって得られる。この改良を定量化するために、感度を、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト透過構成で使用されるグレーティングについて、屈折率コントラストの関数として算出した。グレーティングはどちらの波長でも損失がゼロであると想定することにより、群屈折率および感度の、屈折率変調および長さのみに対する依存度を示している。図11AλBragg=1.064μmの場合および図11BλBragg=1.55μmの場合は、無損失グレーティングを想定して算出された、iλ1または同じくλ ́1でのスローライト透過構成のこの感度とともに、ii本明細書に記載の特定の実施の形態に従うλaまたは同じくλ ́aでのスローライト反射構成で使用されるグレーティングの感度、およびiiiブラッグ反射構成で使用されるグレーティングの感度を示している。図11Aおよび図11B各々のこれら3つの曲線はすべて、代表的なグレーティング長L=2cmについて算出された。この比較を行なうために、以下のように位相感度をスローライト透過方式のパワー感度に変換した。MZ干渉計が最大感度に対して位相バイアスされている場合、この干渉計の出力パワーのうち1つの出力パワーは、P=P0sinΔφ/2として与えられ、P0は全出力パワー両ポートを含むでありΔφは2つのアーム間の位相差である。MZ干渉計の2つのアームのうち一方に配置されたFBGに小さな摂動δΔφを与えた場合、出力パワーはδP≒P0δΔφ/2だけ変動する。したがって、このセンサのパワー感度を定義すると次のようになる。言い換えれば、これは先の説明で感度の測定値として用いた位相感度の2分の1に等しい。スローライト透過構成では、グレーティング長が所与のグレーティング長であり、屈折率コントラストが特定のコントラストよりも低いと、感度は一定である。屈折率コントラストが十分に大きい典型的には約10-4を上回る場合、感度はΔnの乗数が大きいほど高くなる。たとえば、1.064μmで動作する長さ2cmのグレーティングの場合、温度に対するパワー感度は、Δn1.95に従って高くなる。もう1つの例として、1.55μmで動作する長さ2cmのグレーティングの場合、温度に対するパワー感度は、Δn1.99に従って高くなる。比較として、スローライト反射構成では、屈折率コントラストが増すと感度は単調に増加する図11Aおよび図11B参照。この例で10-4を超える屈折率コントラストの場合、上記2つのスローライト方式の感度は互いに極めて近い。これに対し、図11A1.064μmおよび図11B1.55μmは、ブラッグ反射モードにおいて、ある屈折率コントラストこの特定のグレーティング長の場合約10-5よりも低いとき、感度は、スローライト透過方式の場合と全く同じく一定であることも示している。この屈折率コントラストを超えると、感度は低下する。この低下の理由は先に述べた通りである。これらシミュレーションにおいて、ブラッグ反射構成の感度は、MZ干渉計の長さの不一致ΔLを最大化することによってたとえば、この長さの不一致をFBGが反射する光のコヒーレンス長と等しくなるようにすることによって、最大化された。このこのコヒーレンス長はFBGの屈折率コントラストに依存するので式2および式3参照、この値を、シミュレーションで使用されたΔnの各値について調節した。屈折率コントラストが増すと、反射光のコヒーレンス長が減少し、長さの不一致ΔLが減少するため、感度は低下する式5参照。図11Aは、これも実際に可能である1.5×10-2というΔnの場合たとえばLemaireetal参照、スローライト透過方式およびスローライト反射方式においてλBragg=1.064μmの場合のパワー感度が、約6.5×104°C-1にもなる曲線の上端ことを示す。これは位相感度1.3×105rad/°Cに相当する。これは、ブラッグ反射モードで動作するグレーティングL=2cm、Δn=10-5について予測される最高の値1.18rad/°Cのほぼ110,000倍である。図11Bは、1.5×10-2というΔnの場合、スローライト透過方式およびスローライト反射方式においてλBragg=1.55μmの場合のパワー感度が、約1.9×104°C-1であることを示す。これは位相感度3.8×104rad/°Cに相当する。これは、ブラッグ反射モードで動作するグレーティングL=2cm、Δn=10-5について予測される最高の値0.82rad/°Cのほぼ46,000倍である。これら2つのスローライト構成が大きなΔnについて示す感度がほぼ同じである図11Aおよび図11B参照理由は、スローライト透過構成において波長λ1またはλ ́1で使用される光の群屈折率と、スローライト反射構成において波長λ2またはλ ́2で使用される光の群屈折率とが、ほぼ同じであるためである。これは、無損失グレーティングを想定して算出され、長さL=2cmのFBGのΔnの関数として算出された群屈折率を示す図12A1.064μmおよび図12B1.55μmからわかる。これらの図も、透過モードについてはλ1または同じくλ ́1で、反射モードについてはλ2または同じくλ ́2で算出された。スローライト反射構成およびスローライト透過構成はほぼ同じ群屈折率を生じさせるが、これは反射構成については少しだけ小さい。いずれの方式でも、群屈折率は、概ねΔn1.95であるΔnに従って増加する。スローライト反射方式の場合、スローライト透過方式の場合と比較して、信号波長はスローライトを生じさせる波長からより強く離調される。図12Aは、λBragg=1.064μmの光ファイバグレーティングにおいて、極めてスローな光を得ることができることも、示している。この例において、Δnが0.015のFBG水素充填FBGについて生じる実際の最大のngは、およそ105である。これは、わずか3,000m/sの群速度に相当する。これは、実験またはシミュレーションによって、FBGについて以前に示されたものの、約20,000分の1の速度である。FBGの長さを2cmこのシミュレーションで使用された値から10cmに伸ばすことにより、この群屈折率の数値は、およそ51.99≒25だけ、250万-群速度120m/sまで、増加する。λBragg=1.55μmの場合の図12Bに示される例でも、両方式の群屈折率は、概ねΔn1.99であるΔnに従って増加する。Δnが0.015のFBG水素充填FBGについて生じる実際の最大のngは、およそ4.2×104である。これは、わずか7,100m/sの群速度に相当する。これは、実験またはシミュレーションによって、FBGについて以前に示されたものの、約8,000分の1の速度である。FBGのの長さを2cmから10cmに伸ばすことにより、この数値は、およそ100万-群速度300m/sまで、増加する。この特性は、上記用途すべてを含むたとえば、光データ記憶、光バッファ、光データまたはパルスの遅延を含むがこれらに限定されない、数多くの用途について、非常に大きな意味がある。したがって、特定の実施の形態において、光デバイス10は、光データ記憶装置、光バッファ、または光遅延装置である。FBGの長さの、感度に対する効果を判断するために、図13A1.064μmおよび図13B1.55μmを作成した。これらの図面は、無損失グレーティングを想定して算出された、本明細書に記載の特定の実施の形態に従う、固定されたΔnが1.5×10-4である場合の、パワー感度対グレーティング長を示す。スローライト透過方式ここでもλ1でまたは同じくλ ́1で評価されたの場合、1.064μmでの動作についての位相感度は、概ねL2.75に従って増加する。この依存性は正確には普遍的ではないがそれに近い。たとえば、同じシミュレーションたとえば、YarivおよびYehの算出方式を使用をΔn=7.5×10-4として実施したとき、感度はL2.98に従って変化した。Δnをさらに1.5×10-3まで増加させると、感度はL2.97に従って増加する。これらの数値も、屈折率変調の正確な空間プロファイル正弦波、正方形などに依存する。結論はそれでもはやり、感度は直ちに長さに依存するということになる。1.55μmでのスローライト透過方式の動作の場合、位相感度は概ねL2.89に従って増加する。1.064μmでのスローライト反射方式ここでもλaでまたは同じくλ ́aで評価されたの場合も、感度はL2.91に従って増加する。これは、スローライト透過方式において見られる関係と同様である。1.55μmでのスローライト反射方式の場合も、感度はL2.85に従って増加する。λBragg=1.064μmで、Δnが1.5×10-4で、長さが2cmのFBGの上記例において、スローライト透過モードでのパワー感度は、約8°C-1であった。図13Aは、このグレーティングの長さを2cmから10cm反射グレーティングに使用するのに妥当と思われる大きな値の例、図4参照に伸ばしたとき、このパワー感度は877°C-1まで増加することを示している。これらの数値は、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト透過モードで動作するFBGの長さおよび/または屈折率コントラストを増大させることで得ることができる、感度の著しい改善を示す。Δnが1.5×10-4で長さが2cmのFBGに関する、図13Bに示される1.550μmでの他の例について、スローライト透過モードでのパワー感度は約2.7°C-1であった。図13Bは、このグレーティングの長さを2cmから10cmに伸ばしたとき、このパワー感度が243°C-1まで増すことを示している。特定の実施の形態において、長さLおよび屈折率コントラストΔnを選択することにより、10よりも大きい、20よりも大きい、30よりも大きい、40よりも大きい、50よりも大きい、100よりも大きい、500よりも大きい、1,000よりも大きい、5,000よりも大きい、または10,000よりも大きい群屈折率ngを与えることができる。ある実施の形態において、FBGを、図7に示されるように、たとえば光ファイバで作られたMZ干渉計の一方のアームに配置する。特定の実施の形態のMZ干渉計は、2つのアームをバイアスしたとえばπ/2感度を小さな位相変化まで最大化するという目的を除いて、実質的に平衡にされている。小さな温度変化がFBGに与えられると、FBGを通って進む信号の位相が変化するが、基準アームを通って進む信号の位相は変化しない。これら2つの信号がMZ干渉計の第2のカプラで再結合されたとき、これらの信号は、π/2δφである相対的な位相シフトに依存して、互いに干渉する。ここで、δφ=dφ/dTΔTであり、dφ/dTはたとえば図10Aおよび図10Bで先に説明し算出した感度である。この相対的な位相シフトの結果、MZ干渉計の両ポートにおける信号出力パワーは、δφに比例する量だけ変化する。ファイバMZ干渉計は一般的に、約0.1~1μradという検出可能な最小位相minimumdetectablephaseMDPを有する。一例として、MDPが1μrad、屈折率コントラストが0.015、グレーティング長が10cmで、1.55ミクロンで動作するMZ干渉計の場合、位相感度は4.8×106rad/°Cである。MPDが1μradであるため、このMZスローライトセンサ構成は、わずか2.1×10-13°Cの温度変化を検出できる。これも、同じ長さの最適化された反射FBGのほぼ5百万倍である。この原理のさらなる例が図14Aおよび図14Bに示されている。これらの図面はそれぞれ、λBragg=1.064μmの場合およびλBragg=1.55μmの場合について、無損失グレーティングを想定して算出された、ブラッグ反射モードで使用されるFBGのFBG屈折率コントラストの関数として、算出された検出可能な最低温度を示している。このシミュレーションにおいて、グレーティング長は、λB=1.064μmの場合については1cm、λBragg=1.55μmの場合については2cmであり、MDPが1μradであるMZ干渉計を採用した。先のシミュレーションで、具体的には図11Aおよび図11Bから予測されたように、屈折率コントラストが増すと、感度が低下し、したがって、検出可能な最低温度は高くなる。同じ依存性が、無損失グレーティングを想定して算出された、本明細書に記載の特定の実施の形態に従う、スローライト透過モードで動作する、長さおよびMDPが同じであるFBGについて、図15Aおよび図15Bに示されている。ブラッグ反射モードとはっきりと異なる点は、検出可能な最低温度が、屈折率コントラストの増大に伴って単調に低下し最終的には極めて小さな値に達する点である。この例は、以前のブラッグ反射動作モードに対する、本明細書に記載の特定の実施の形態が提供する利点を、明確に示している。第1に、本明細書に記載の特定の実施の形態に従う両スローライト構成は、感度が非常に大きい。第2に、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト透過構成の場合、MZ干渉計を不平衡にする必要はないので、そのアーム双方の長さを極めて短くすることができ、したがって、温度変化に対する安定性が非常に高い。第3に、本明細書に記載の特定の実施の形態に従う両スローライト構成の場合、センサは、光源として市販のレーザを利用することができる。これは、1つのケースとして広帯域光源を必要としたとえばKersey他参照、第2のケースとして自身のレーザを必要とするたとえばKooおよびKersey参照従来技術の反射モード構成と異なる。市販のレーザとして、特定の実施の形態では、極めて狭い線幅およびショット雑音によって制限される低雑音のものを選択できる。これに対し、ブラッグ反射構成の第1のケースたとえば図1では、広帯域光源の雑音はさらに大きく、そのために、位相および強度雑音が、検出で出力信号に加わり、MDPしたがって検出可能な最低温度がさらに増す。ブラッグ反射構成の第2のケースたとえば図2では、光源は本質的に、レーザ光線の拡張を減じ雑音を低く保つために正確な波長安定化を必要とするFBGを含む特殊用途向けレーザである。これは、可能であるが、これにも相当量の工学技術が必要であり、大量に生産および販売されスケールメリットの恩恵を受ける市販の狭線幅レーザよりもコストが高い。著しく低い温度を検出するこの機能は、ほとんどの用途において過剰である。しかしながら、実際の用途では、この高い感度を犠牲にしてより短い長さを得ることができる。λBragg=1.064μmの上記スローライト透過モードの例において、長さが10cmの場合のセンサの感度は、2.2×107rad/°Cである。このFBGの長さを、L2.88依存性に従って800μm、または約125分の1まで短くすると、感度は約1.77×106のファクタだけ、12.4rad/°Cまで低下するであろう。1.55μmで動作する第2のスローライト透過モードの例では、長さが10cmの場合、センサの位相感度は4.8×106rad/°Cである。このFBGの長さを800μmまで短くすると、感度は、約1×106分の1、4.8rad/°Cまで低下するであろう。それでもなお、これらのセンサは、ブラッグ反射モードで使用される最適化されたFBGの感度図4参照と同じ感度を有するが、10cmではなくわずか800μmであるため、非常にコンパクトである。上記解析は、温度が測定対象量である場合について行なわれた。測定対象量が別の量たとえばFBGに直接与えられる縦歪みであっても、結論は同じである。スローライトを用いることにより、歪み感度および温度感度双方が増す。したがって、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライトセンサの1つの効果は、このセンサがより感度が高い歪みセンサである一方で、温度変化に対する感度もより高いことである。特定の実施の形態では温度変化に対してセンサを安定化することができるが、このような安定化が望ましくない場合がある。しかしながら、常に、感度と長さは、一方を犠牲にして他方を得ることができる関係にある。よって、歪み感度および温度感度は、本明細書に記載の特定の実施の形態のスローライトセンサにおいてほぼ同じ比率で高めることができるので、グレーティングの物理的な長さLを短くすることによって、歪み感度および温度感度を、最高の状態のブラッグ反射FBGと同じレベルにすることができる。上記スローライト構成の相違および利点は、同じ感度を得ようとする場合に、スローライトFBGが非常に短いことであり、これは、コンパクトさが不可欠である多くの用途では重要なこととなり得る。長さおよび感度について何らかの譲歩をすることも可能である。そうすることによって、スローライトセンサは従来の反射グレーティングよりも幾分短くより高感度になるように設計される。加えて、グレーティングに与えられた歪みの変化と温度の変化とを区別するために適用されてきた数多くの工学技術解決策を、このスローライトセンサの構成に適用できる。特に、たとえば、2つのグレーティングを、歪みおよび温度が変化している領域に、互いに平行に配置してもよい。これらグレーティングのうち一方は歪みを受けるが他方は受けない。しかしながら、いずれも同じ温度変化に晒される。2つのセンサの測定値を比較することにより、共通する温度変化と、グレーティングのうちの一方に与えられた歪み変化とを得ることができる。シミュレーションは、本明細書に記載の特定の実施の形態のスローライトモードのうちいずれかで動作するFBGに対してインテロゲートするのに使用される光源の線幅が極めて妥当であることも、示している。図16は、この点を、無損失グレーティングを想定して算出された、長さがL=2cmでΔn=1.5×10-4でλBragg=1.064ミクロンで動作するグレーティングのためのレーザの線幅に対する、パワー感度の依存性の図を用いて示している。レーザの線幅の増加に対し、感度は、線幅約10-13mまでは一定である。この値を超えると、感度は低下し始める。なぜなら、レーザ信号は、群屈折率スペクトルのピークだけよりも広いスペクトル領域を探索しているからである。言い換えると、フォトンの一部は群屈折率が高く群屈折率スペクトルのピークおよびその周辺の周波数のもの、それ以外のフォトンは群屈折率が低いこのピークから離調した周波数のものである。この曲線は、最大感度を得るためには、レーザ線幅として約10-13以下のものを選択するか、または周波数線幅として26MHzを選択することが有利であることを、示している。これは、多数の市販の半導体レーザ、たとえば、アリゾナ州タクソンTucsonのNPPhotonics社から入手可能なEr-Ybドープのファイバレーザから、容易に得られる線幅である。長さは同じであるが屈折率コントラストが大きいΔn=1.5×10-3のFBGについて、同様のシミュレーションを行なったところ、レーザの線幅の最大値は約2×10-15m530kHzであった。このようなレーザ線幅も、市販のものから容易に得られる。したがって、レーザ線幅を、グレーティングの屈折率コントラストの増大またはその長さの増大に伴って減少させることができる。すべてのシミュレーションは、ブラッグ波長が1064nmNd:YAGレーザの主波長または1.55μmのFBGについて行なわれた。これらの波長が選択された理由は、これらが一般的に使用されているからである。しかしながら、波長は、本明細書に記載の特定の実施の形態において概要が説明された一般的な傾向とは無関係である。異なる波長、たとえば1.3μmを中心とする同様のFBGの特性は、本明細書に示される特性と実質的には変わらない。これらを、本明細書に示し引用するのと同じ式を用いてモデル化することができる。本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト方式の、本明細書に記載のブラッグ反射に対する、相対的な利点は、実質的に変わらないままである。最適化プロセス均一的なグレーティングの透過および群屈折率スペクトルの特徴は、3つのパラメータすなわち屈折率変調、長さ、および損失によって、一意的に求めることができる。上述のケースである無損失グレーティングでは、群屈折率を、屈折率コントラストおよび長さを無限に増すことによって、高めることができる。実際、光がグレーティングを通って進むとき、光には、散乱によって損失が生じ、このために、放射モードへの結合が生じる。損失があると、グレーティングの長さの増大に伴って、光はグレーティングの中でより長い距離を進むことになるのでこれに応じてより大きな損失が生じる。この効果は、FBGの群屈折率が大きいときに大きくなる。その理由は、光がグレーティングの中で前後に移動する回数が多いほど光の損失は大きくなるからである。このため、所与の損失について、グレーティングの長さを長くすると、上述のようにまず群屈折率が増す。群屈折率がさらに増すと、損失は、ファブリペロー干渉計とまさに同じように、最大往復回数を制限し始め、長さがさらに増すと、群屈折率は低下し始める。所与の損失係数について、結果として共鳴で群屈折率を最大化するグレーティング長がある。同様に、長さが増すと、損失もこれら共鳴におけるグレーティングの透過を制限する。スローライト用途のためにFBGを設計するときは、たとえば上記モデルを使用して最適化の研究を行なうことにより、ある種類のプロファイル、屈折率変調および損失を有するグレーティングの最適な長さを決定することが望ましいであろう。FBGの損失係数を、当業者には周知の任意の数の標準的な技術を用いて測定できる。測定されたFBGのパワー損失係数の範囲は、GeドープのグレーティングYLiuLWeiandJLitTransmissionlossofphaseshiftedfiberBragggratingsinlossymaterialsatheoreticalandexperimentalinvestigationAppliedOptics2007の、1m-1から、水素充填グレーティングDJohlenFKnappeHRennerandEBrinkmeyerUVinducedabsorptionscatteringandtransitionlossesinUVsidewrittenfibersinOpticalFiberCommunicationConferenceandtheInternationalConferenceonIntegratedOpticsandOpticalFiberCommunication1999OSATechnicalDigestSeriespaperThDlpp5052の、2m-1よりも大きい値までである。この挙動を、1.55μmで動作する均一的なグレーティングの例について図17に示す。この図は、損失係数αが1m-1と2m-1の間で変動する場合の、強くGeドープされたグレーティング、たとえば屈折率コントラストが大きいこの例ではΔn=1.0×10-3グレーティングの長さに対する、第1の共鳴λ1での群屈折率および透過の依存性を示している。所与の損失係数について、グレーティングの長さが短いとき、このグレーティングには十分な周期がなく群屈折率は低い。この長さが長いとき、光には、グレーティングを通過するときにより大きな損失が生じ群屈折率は低下する。これら2つの限度の間のどこかで群屈折率は最大である。図17の例に示されるように、グレーティングの損失が1m-1のとき、最大群屈折率は、グレーティング長2.25cm、透過約10で、84である。損失が2m-1に増加すると、最大群屈折率は、より短い最適長さ1.8cmで53まで減少し、この長さでの透過はほぼ同じ11である。また、上記のように、長さが増すと透過は着実に低下する。最大群屈折率が望ましく透過はそれほど重要でない用途では、最適な長さでまたはその近くで動作することが好ましい。透過がより重要である用途では、透過を不必要に低下させることなく可能な最大群屈折率を得るためには、譲歩すればよい。スローライトFBGの設計者は、この例でモデル化した第1の共鳴波長以外の他の共鳴波長を選択することもできる。図18は、水素充填ファイバに作られたさらに強いFBGの例について算出した、同じ依存性を示す。このシミュレーションで使用したΔnの値は0.01であり、これは、水素充填ファイバについて記載されたグレーティングに関して報告された値である。損失係数は2m-1である。PJLemaireRMAtkinsVMizrahiandWAReedHighpressureH2loadingasatechniqueforachievingultrahighUVphotosensitivityandthermalsensitivityinGeO2dopedopticalfibersElectronLett1993参照。この算出では、FBGは均一であると想定した。この例の最大群屈折率は、長さ0.37で生じ、243に等しい。この群屈折率でのグレーティングの透過は12である。アポダイゼーションも、群屈折率と透過と長さとの関係に影響を与える。2種類のアポダイゼーションの例がある。本明細書では、図19Aに示されるように、ゼロdc屈折率変化zeroDCindexchangeとする高くされたガウスアポダイズをタイプAと呼び、ガウスアポダイズをタイプBと呼ぶ。TErdoganFibergratingspectraJofLightwaveTechnologyVol15pp127712941997参照。図19Aに示されるように、タイプAの場合、屈折率プロファイルは、ある屈折率平均値の上下で変調されている。タイプBの場合、屈折率プロファイルは、ある平均値の上だけで変調されている。どちらのタイプの場合も、屈折率変調のエンベロープは、たとえばコサインまたはガウス状のように、任意のプロファイルを有することができる。以下のシミュレーションにおいて、タイプAおよびタイプBのFBG双方について、エンベロープは、Wで示される半値全幅FWHMを有するガウス状であると想定する。図19Bに示される群屈折率スペクトルは、Δn=1.0×10-3、L=2cm、損失係数1.3m-1、およびW=2Lの、タイプAのアポダイズされたFBGについて、算出されたものである。最高群屈折率ピークは、第2の共鳴で生じるが、その値は、屈折率変調、長さ、および損失が同一の、均一的なグレーティングの値よりも小さい。このようなアポダイズされたグレーティングのスローライト挙動を制御する、関連のパラメータは4つある、すなわち、最大屈折率変調、長さ、損失係数、および屈折率プロファイルエンベロープの半値全幅FWHMWである。タイプBのグレーティングは、Δn=1.0×10-3、L=2cm、損失=1.3m-1、およびW=2Lの場合、図19Cおよび図19Dに示される非対称な透過および群屈折率スペクトルを生じさせる。最高群屈折率は、短い波長側の第1の共鳴ピークで生じる。適切なアポダイゼーションを用いると、その値を、屈折率変調および長さが同じである均一的なグレーティングの値よりも大きくすることができる。これは、以下で説明する最適化プロセスにより、特定の実施の形態において達成できる。所与の最大屈折率コントラストΔnおよび所与の損失係数の場合に、群屈折率を最大化するために最適化できる2つのパラメータは、長さおよびFWHMWである。最適化プロセスで周知の最も一般的な方策では、簡単な2次元パラメータ研究を行なうことができる。一例として、図20は、FWHMが長さの2倍に等しくΔnが1.0×10-3であり損失係数が1m-1である、タイプBのアポダイズされたFBGの群屈折率と透過と長さとの関係を示す。最大群屈折率にとって最適な長さは1.43cmである。この長さでは、群屈折率が178という高い屈折率になる。透過は1.4である。損失を1.5m-1まで大きくすると、群屈折率が低下し、予測通り最適な長さが減少する。しかしながら、透過はわずかに、約1.7に増大する。同じ屈折率コントラストを有する均一的なFBGをモデル化している図17と比較すると、長さおよび屈折率変調が同じであれば、均一的なグレーティングと同じ長さおよび屈折率変調を有するタイプBのアポダイズされたグレーティングが、均一的なグレーティングよりも高い群屈折率および低い透過をもたらすことが、示されている。したがって、FBGの屈折率プロファイルの調整は、スローライト装置として使用されるFBGの本明細書に記載の特定の実施の形態の設計に対し、大きな影響を有し得る。アポダイゼーションエンベロープの幅も、群屈折率および透過に対して重要な役割を果たし得る。FWHMが小さいとき、グレーティングの有効長は短くなり、したがって群屈折率は低くなる。FWHMが大きいとき、グレーティングプロファイルは、均一的なグレーティングと同様になる。よって、この制限の中で、群屈折率および透過は、対応する均一的なグレーティングにおけるそれぞれの依存性に対する長さの有効範囲に、依存する。図21は、損失係数が1m-1、最大屈折率コントラストがΔn=1.0×10-3、長さが1.43cmの場合の例における、エンベロープのFWHMWに対する群屈折率および透過を示す。最大群屈折率に対して最適なFWHMは1.4cmである。このFWHMにおいて、群屈折率は200であり、これは図20の群屈折率より高いものの、パワー透過は非常に低い。ここでも、譲歩することによって、どの最適長さを選択するかを、用途の必要性に応じて決定できるが、図20および図21のような曲線は明らかに、この選択を行なえるようにする情報を提供する。同じ最適化プロセスを、図22に示されるように、タイプBのアポダイズされた水素充填FBGに適用することができる。ガウス状エンベロープのFWHMが長さの2倍に等しいとき、Δnが1.0×10-2で損失係数が2m-1の場合、最適な長さは0.17cmである。この例の群屈折率は744に達し、この群屈折率でのパワー透過は5である。図22においてモデル化されている水素充填FBGについて、その長さとして0.17cmを選択したと想定し、図23は、最適なFWHMが0.17cmであることを示している。このFWHMの場合、群屈折率は868に達するが、このポイントでのパワー透過は非常に低い。最大の群屈折率を生じさせるFWHMは、この場合グレーティングの長さにほぼ等しい。この特定のFWHMの利点は、群屈折率が非常に高いことであり、その欠点はパワー透過が低いことである。ここで、先に述べた他のすべての例と同じく、パワー透過と群屈折率の兼合いは、各用途に特有のものである。均一的なグレーティングおよびアポダイズされたグレーティングに加えて、πシフトされたグレーティングは、スローライトを生じさせることができる別の種類の一般的なグレーティングプロファイルである。πシフトされたグレーティングは、グレーティングプロファイルの中心に位置するπ位相シフトを有する。この種のグレーティングは、ブラッグ波長で狭い透過共鳴を開き、また、透過スペクトルを広げる。この種のグレーティングの最も低い群速度は、もはやバンドギャップエッジにはなく、バンドギャップλπの中心にある。このことは、Δn=2.0×10-4、L=2cmおよびゼロ損失である、均一的なπシフトされたグレーティングについて算出された透過および群屈折率スペクトルを示す、図29Aおよび図29Bに示されている。これらの予測は、1550nmに近いブラッグ波長を有するさまざまなFBGを通って進む光の群遅延を測定することによって実験的に実証された。大きな群屈折率が生じる波長で進む光には、この群屈折率に比例する大きな群遅延が生じる。群遅延は、どちらも同一の波長可変レーザによって与えられた、波長が異なる2つの信号の、到着時間の時間差を測定することによって、求めた。第1の波長は、FBGのバンドギャップエッジから遠く離れて約2nmいたので、光は、通常の群速度でFBGを通って進む。この第1の波長で、群屈折率は、位相屈折率に非常に近く、この位相屈折率自体、たとえば約1.45である材料の屈折率n0に非常に近い。第2の波長は、群屈折率、したがって群遅延がより大きいバンドギャップエッジに近くなる200pm以内よう同調させた。第1の波長の信号と第2の波長の信号とは、両方とも、FBGに入る前に同じ周波数で振幅が変調された。2つの波長で測定された群遅延の差は、FBGによって生じる群屈折率の増加の基準を与えた。この測定に用いられた実験機構が図24に示されている。波長可変レーザHewlettePackard社のHP81689Aからのビームは、光アイソレータおよび偏波コントローラを通して送られ、次に振幅変調器を通して送られた。偏波コントローラを用いて、変調器に入る光の偏波状態stateofpolarizationSOPを調節し、したがって、変調器が通すパワーを最大化したこの変調器の動作は偶然偏波依存であった。関数発生器からの25MHz~100MHzの周波数fmを有する正弦波信号が変調器に送られ、この変調器は、レーザ信号のパワーを変調した。この正弦波状に変調されたレーザ光は、試験対象のFBGを通して送られた。FBGを励起させる信号は、50/50ファイバカプラを用いて2つに分割された。出力信号のうち一方はパワーメータに送られ、そのパワー、したがってレーザ波長を変化させる際にFBGの透過スペクトルが測定された。他方のビームは、光検出器に送られ、次にロックイン増幅器に送られ、このロックイン増幅器がその位相を測定した。第1の測定は、バンドギャップエッジ2nmから十分に遠く離れているのでスローライトが起こらない波長1548.000nmで行なわれ、よって基準信号として用いられた。次にレーザを、バンドギャップエッジに近いスローライト波長に同調させ、位相測定を繰返した。第1の波長と第2の波長との間の群遅延差を、これら2つの波長の測定された位相変化Δφから、次式を用いて算出した。第2の波長での群屈折率は、差動群遅延から、次式を用いて算出できる。表1には、試験された市販のファイバブラッググレーティングが示されている。これらは、すべてカナダにあるOELand社によって製造されたものである。表には、製造業者による、それらの長さ、それらが温度無依存性グレーティングであったか、およびそのグレーティングの屈折率プロファイルが均一的であったかが、示されている。この表には、各グレーティングの屈折率コントラストΔnも示されている不均一なFBGの場合のピーク値。図25Aは、一例として、1番のグレーティングの測定された透過スペクトルを示しており、このグレーティングの長さは3cm、名目上均一な屈折率コントラストは販売業者によって特定された値、約1×10-4である。透過スペクトルは、均一的なグレーティングに対して予測された形状を有する、すなわち、ブラッグ波長この場合λBragg≒1549.948nmを中心とする狭い反射ピークの両側を、このピークから離れて振幅が減少する振動が取囲んでいる。図25Aの実線で示す曲線は、均一的なFBGに対して理論から算出された透過スペクトルである。屈折率コントラストは、理論上の曲線を実験に合わせるために調節された唯一のパラメータである。この適合は、製造業者によって特定された屈折率コントラストの値が十分正確でなかったために用いられた。図25Aを作製するために用いられた適合された値、Δn=1.10×10-4は、販売業者の値に近い。これらのシミュレーションは、損失がゼロであると想定した。これらの曲線は、ブラッグ反射ピークの両側に、透過が100に非常に近い透過ピークがあることを、示している。図25Bは、図25A中の実線で示された曲線と同じΔnおよび長さについて算出された理論上のスペクトルのみならず、同じグレーティング1番について測定された群屈折率スペクトルを示している。光は、波長λ1≒1549.881nmおよびλ′1≒1550.012nmで最も遅く、これらの波長は、λBraggに対して対称に位置しており、FBGのバンドギャップの両側にある最初の高い透過ピークと一致する。これらの2つの波長での群屈折率の最も高い測定値は、約3.7であり、この値は、予測値と極めて一致している。図25Aにおけるように、理論と実験とは非常に良好に合致している。屈折率コントラストがさらに高いFBGを試験した。予測通り、これらのFBGは、より高い最大群屈折率を提供した。一例として、図26A~図26Cは、3番のグレーティングについて、対応する曲線を示し、このグレーティングの長さは2cm、Δnは約1.0×10-3であった。図26Aは、測定された透過スペクトル全体が、ブラッグ波長を中心とした対称形ではないことを示しており、これは、上記アポダイズされたグレーティングを示すものである。図26Bは、測定された同じ透過スペクトルの短波長部分を、便宜上拡大して示している。この測定されたスペクトルに重ね合わされているのは、モデルによって予測された適合透過スペクトルであり、4つのパラメータ、すなわち屈折率コントラストΔn=1.042×10-3、長さL=20mm、ガウスアポダイゼーションのFWHMW=42mm、および損失係数γ=1.6m-1を適合させることにより、測定されたスペクトルに対して名目上最も適合するものを得ている。ここでもまた、測定値と理論が最適に一致している。適合させた群屈折率Δnは、製造業者によって特定された値に近く、損失係数は、FBGについて報告された値の範囲内である。図26Cは、このグレーティングの測定群屈折率スペクトル、および、図26Bにおいて用いられたのと同じ適合パラメータ値について算出された予測スペクトルを、示している。最大測定群屈折率は、第2のスローライトピーク波長λ2で生じ、69であり、これは、ファイバブラッググレーティングに関して今までに報告されたものの中でも最高値でありJTMokCMartijndeSterkeICMLittlerandBJEggletonDispersionlessslowlightusinggapsolitonsNaturePhysics2775780で報告されているように、以前の記録は、約5であった、かつ光ファイバに関して報告された最高値であったCJMisasPPetropoulosandDJRichardsonSlowingofPulsestoc10WithSubwattPowerLevelsandLowLatencyUsingBrillouinAmplificationinaBismuthOxideOpticalFiberJofLightwaveTechnologyVol25No1January2007で報告されているように、以前の記録は、約10であった。これは、約4,350km/秒の群速度に相当し、今のところ、光ファイバに関して今までに報告されたものの中で最も低い値である。実験スペクトルと理論スペクトルとは極めてよく一致している。このng=69という値は、ブラッグ波長から2番目のスローライトピーク波長λ2で観察された。第1のスローライトピークは測定できなかった。なぜなら、図26Bに示されるように、第1のピーク波長λ1=1549.692nm周辺が弱すぎて測定できなかったからである。第2のピークでのFBG透過は、約0.5であった。第3のピーク波長λ3で測定された群屈折率は、ごくわずかに低かった約68が、FBG透過は、著しく高く、約8であった。第4のピーク波長λ4での、対応する値は、ng≒43および透過32であった。図26Cは、スローライトピークの帯域幅が、スローライトピークの次数iの増加に伴って増加することも示している。これも、意図される用途の所望の性能に基づいてユーザが選択できる、広範囲の群屈折率/群屈折率帯域幅/透過の組合せを、所与のFBGが提供できることを、示している。表1の最後の列には、試験された5つのグレーティングにおいて測定された最大のng値がまとめられている。4番のグレーティングを除いたすべてのケースにおいて、予測値と測定値とは極めてよく一致した。4番のグレーティングのケースにおいて、長さが非常に長かったので算出が収束せず、信頼性のある値を提供することができなかった。スローライトピークの線幅は、群屈折率の増加に伴って、たとえば、グレーティングの屈折率コントラストまたは長さの増加に伴って、減少する傾向がある。スローライトFBGセンサからまたは他の目的のために用いられるスローライトFBGから最大の利益を得るためには、用いられているスローライトピークの線幅よりも小さい線幅を有するレーザを選択すればよい。レーザの線幅がスローライトピークの線幅よりも大きい場合、ピーク最大値のレーザフォトンにおいては最大感度となるが、ピークから離調されたフォトンにおいてはより低い感度となる。このため平均感度は低下する。このことは、測定で用いられるレーザ線幅で説明することができる。あまり大きくない最大群屈折率を有する1番のグレーティングについて、このスローライトピークλ1の群屈折率線幅は比較的広く、その透過および群屈折率スペクトル図25Aおよび図25Bを、約1pmに等しい線幅のレーザで調べることができた。それよりもはるかに高い最大群屈折率を有する3番のグレーティングについては、スローライトピークλ2、λ3およびλ4の群屈折率線幅は著しく狭く、その透過および群屈折率スペクトル図26Bおよび図26Cは、約0.8fm周波数で100kHzに等しい線幅のレーザで調べられた。スローライトピークの線幅は、図25および図26を用いて説明されたように、上述の理論モデルを用いて容易に算出することができる。この線幅予測から、センサの感度をレーザ線幅の関数として算出することは簡単である。これに代えて、センサをより広い線幅で動作させることもでき、欠点は感度が低くなること図16のとおりであるが、利点は、温度変化に対する安定性が高くなることである。温度は、スローライトスペクトルに影響を与える。FBGの温度が変化するとき、その周期Λ、有効モード屈折率、および長さはすべて、ファイバ材料の熱膨張および/または屈折率依存性の温度依存性の組合せにより変動する。これらの影響は周知であり、十分に確立された数学的モデルを用いて容易に予測することができる。一例として、これらの基本的な影響を、L=2cm、Δn≒1.5×10-4、およびλBragg=1.55μmのFBGに適用すると、1°C当たりおよそΔλ1/λ1=10pmという、第1の透過ピーク波長λ1およびλ′1の相対温度感度が予測される。FBGをたとえば歪みセンサとして用いる場合、グレーティングの温度が変化するにつれて、歪みに対する感度は、透過ピーク波長が温度とともに変動するため、一般的に変動する。これは、FBGの温度を、動作の波長での群屈折率に依存する程度に、制御することによって、実際回避することができる群屈折率が高いほど、一般的に温度制御は厳密になる。これに代えて、温度無依存性FBGを用いてもよい。これは、グレーティングを適切にパッケージングすることによってFBGスペクトルの固有の温度依存性が部分的に補償されている市販の装置である。そのような装置は、たとえばカナダにあるOEland社またはTeraxion社から市販されている。ファイバブラッググレーティングには、位相または振幅の不規則性、すなわちグレーティングの長手方向軸zに沿った、グレーティングの周期またはグレーティングの屈折率いずれかのランダムな変動が生じ得る。そのような不規則性の存在がFBGの特性を変えることは周知である。特に、そのような不規則性は一般的に、反射ピークの広がりおよびそのパワー反射係数の減少をもたらす。同様に、位相または振幅の不規則性は、FBGのスローライトスペクトルの変更をもたらし、特に、一般的にはスローライトピークの透過および群屈折率を減少させる傾向にある。これらの影響が検討されている用途に対して有害であると思われる場合、位相または振幅の不規則性を最小にするための措置を、スローライトFBGの製造中に講じてもよい。図27は、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うファイバブラッググレーティングの使用方法例1000のフローチャートである。方法1000は、動作ブロック1010に示されるように、FBG20を準備するステップを含み、このFBGは、実質的に周期的な屈折率摂動をFBG20の長さに沿って含む。FBG20は、複数の透過極小値を含むパワー透過スペクトルを有する。隣合う透過極小値の各対は、その間に透過極大値を有する。透過極大値は、透過ピーク波長で最大パワーを有する。方法1000はまた、図28の動作ブロック1020に示されるように、隣合う2つの透過極小値の間の波長を有する光を狭帯域光源から発生するステップを含む。特定の実施の形態において、発生した光は、透過ピークの線幅よりも狭い線幅を有する。方法1000はさらに、動作ブロック1030において、光の第1の部分33aを、FBG20の長さに沿いかつその中を通って延びる第1の光路31に沿って透過させるステップと、動作ブロック1040において、光の第2の部分33bを第2の光路32に沿って透過させるステップとを含む。FBGが光センサに用いられる特定の実施の形態において、方法1000はさらに、動作ブロック1050において、第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を光検出器30で検出するステップを含む。方法1000の特定の実施の形態において、実質的に周期的な屈折率摂動の周期は、FBG20の長さに沿って一定である。他の特定の実施の形態において、実質的に周期的な屈折率摂動の周期は、FBG20の長さに沿って変動し、したがってFBG20はチャープグレーティングである。実施の形態によっては、実質的に周期的な屈折率摂動の振幅は、FBG20の長さに沿って変動し、したがってFBG20は、アポダイズグレーティングである。方法1000の特定の実施の形態において、方法1000はさらに、第1および第2の部分33a、33bを再結合し、光検出器40まで透過させるステップを含む。たとえば、特定の実施の形態において、方法1000は、狭帯域光源30、第1の光路31、および第2の光路32と光通信する第1のファイバカプラ51を準備するステップと、第1の光路31および第2の光路32と光通信する第2のファイバカプラ52を準備するステップとを含む。これらの実施の形態において、方法1000は、狭帯域光源30が発生した光を、第1のファイバカプラ51で、第1の部分33aと第2の部分33bとに分割するステップを含む。よって、これらの実施の形態において、再結合するステップおよび透過させるステップは、第2のファイバカプラ52によって実現される。また、これらの実施の形態において、検出するステップ1050は、第1の部分33aと第2の部分33bとの間の位相差を検出するステップを含む。特定の実施の形態において、第1の光路31と第2の光路32とは、名目上平衡がとれたマッハツェンダー干渉計を形成する。特定の実施の形態において、位相差は、FBG20に与えられた歪みの量を示す。実施の形態によっては、この位相差はFBGの温度を示す。方法1000の特定の実施の形態において、光の第2の部分33bを第2の光路32に沿って透過させるステップ1040は、第2の部分33bをFBG20から反射させるステップを含む。これらの実施の形態において、検出するステップ1050は、第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方の光パワーを検出するステップを含み得る。実施の形態によっては、検出された光パワーは、FBG20に与えられた歪みの量を示す。実施の形態によっては、検出された光パワーは、FBG20の温度を示す。方法1000の特定の実施の形態において、FBG20に沿って透過される第1の部分33aは、FBG20に沿って透過される波長の反射される範囲外にある波長を有する光の第2の群速度よりも遅い第1の群速度を有する。これらの実施の形態の中には、第1の群速度の第2の群速度に対する比率が、1/3以下のものもある。実施の形態によっては、第1の群速度の第2の群速度に対する比率は、1/10以下である。図28は、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うファイバブラッググレーティングの使用方法2000の別の実施の形態のフローチャートである。方法2000は、動作ブロック2010に示されるように、FBG20を準備するステップを含み、このFBGは、実質的に周期的な屈折率摂動をFBG20の長さに沿って含む。方法2000の特定の実施の形態において、方法2000は、動作ブロック2020に示されるように、ある波長を有する光を狭帯域光源30から発生するステップを含む。特定の実施の形態では、この波長はFBG20のスローライトピークの近傍にある。方法2000はさらに、動作ブロック2030において、真空での光の速度の群速度に対する比率が5を上回るように、光の第1の部分33aを、FBG20の長さに沿いその中を通って延びる第1の光路31に沿って、その群速度で透過させるステップと、動作ブロック2040において、光の第2の部分33bを第2の光路32に沿って透過させるステップとを含む。FBG20が光検知に用いられる特定の実施の形態において、方法2000は、動作ブロック2050において、さらに、第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を光検出器40で検出するステップを含む。性能指数を用いた最適化検知素子としてファイバブラッググレーティングFBGを利用する新種のファイバセンサの特定の実施の形態の動作が、本明細書に、および、本明細書にその全体を引用により援用する2010年6月2日に出願された米国特許出願第12/792,631号に記載されている。今までに文献で報告されている他のFBGセンサとの違いは、本明細書に記載の特定の実施の形態ではスローライトを用いて検知する点にある。スローライトは、特定の波長の光をFBGの中に送ることによって、FBGの中で励起させることができる。この概念を実現する特定の実施の形態において、この波長として、FBGのバンドギャップのエッジにある特定のFBGのために存在する高い透過ピークのうち1つの近傍にあるものを、選択できる。図9Aおよび図9Eに示されるバンドギャップの短波長側にあるこれらの波長をλjで示すことができる。jは1以上の整数であり、ピークj=1がバンドギャップに最も近いピークである。バンドギャップの長波長側にあるこれらの波長をλ ́jで示すことができる。jは1以上の整数であり、ピークj=1がバンドギャップに最も近いピークである。これらの波長で、FBGはスローライトをサポートできる。スローライトを特徴付ける群速度は、通常光ファイバの中を進む光の群速度より実質的に低くてよい。この低い群速度νgは、高い群屈折率ng=c/νgによって特徴付けることができ、cは真空での光の速度である。検知する対象である摂動たとえば歪みが特定の実施の形態に従う位相センサに与えられたとき、結果として、このセンサを通って進む光の位相の摂動は、群速度の逆数に比例する。その結果、これらの実施の形態では、FBGをこれらの透過ピークのうち1つの近傍で動作させることにより、測定対象量に対する感度を高めることができる。これは特に温度、歪み、変位、および相対的な回転に当てはまるが、これらに限定される訳ではない。したがって、スローライトを利用するFBGセンサの特定の実施の形態では、測定対象量に対する感度は、群屈折率と同様に増大し得る。このため、特定の実施の形態では、他のものがすべて同じであるとすると、群屈折率が高いほどまたは群速度が遅いほど、感度は高い。本明細書に記載の特定の実施の形態および米国特許出願第12/792,631号に開示されているように、一般的に光は第1のj=1ピークで最低の群速度を有し得る。たとえば、均一的なFBGの特定の実施の形態の場合、バンドギャップの両側、すなわちλ1およびλ ́1双方で、最低の群速度を有し得る。別の例として、本明細書および米国特許出願第12/792,631号に記載のアポダイズされたFBGの特定の実施の形態の場合、バンドギャップの短波長側、すなわちλ1で、最低の群速度を有し得る。これら特定のアポダイズされたグレーティングのスペクトル応答が非対称であるおかげで、特定の実施の形態では、バンドギャップの長波長側には高い透過ピークがほとんどまたは実質的にない。図30は、アノダイズされたグレーティングの一例について算出された透過スペクトルの例を示す。この透過スペクトルの例は、長さがL=1.2cm、損失が1m-1であり、ピーク屈折率変調がΔn=1.04×10-3で半値全幅FWHMがW=0.98cmであるガウス屈折率プロファイルエンベロープを有する、アポダイズされたグレーティングについて算出された。そのピーク屈折率変調は、0.6cmにあるグレーティングの中心位置から0.06cm離れている。アポダイゼーションシフトにより、図30の1番のピークのngは、218.6、2番のピークのngは、126.8である。シフトがなければ、1番のピークのngは225.2であり2番のピークのngは148.4である。ピーク屈折率変調がグレーティングの中心位置からシフトすると、ngは減少するであろうが、この場合、群屈折率の変化は重要ではない。なぜなら、このシフトはグレーティングの長さと比べて小さいからである。明確にするために、スペクトルの短波長側のみを示している。特定の実施の形態について先に述べたように、透過スペクトルは、バンドギャップのエッジにおいて鋭いピークを示す。図30において、λBは、この例では波長1550.176nmにある数値の外側にある、FBGのブラッグ波長の位置を示している。この例において、透過ピークのピーク透過値は、ピーク番号jとともに増加する。この例では、透過ピークはまた、ピーク番号が大きいほど広くなる。図30はまた、アポダイズされたグレーティングの例について算出された群屈折率スペクトルを示す。ここでも、明確にするために、短波長側のみを示す。本明細書および米国特許出願第12/792,631号に記載の特定の実施の形態について説明されているように、このスペクトルも、透過ピークの波長λjおよびλ ́jに非常に近い波長を中心とする鋭い共鳴を示すことができる。特定の実施の形態において、第1のピークj=1は最大のng、たとえば最も低い群速度を示す。これらの実施の形態において、次のスローライトピークの群屈折率の最大値は、ピークjの番号の増大に伴って減少する。これらの概念に基づいて、特定の実施の形態に従う一般的な2種類のセンサが、本明細書および米国特許出願第12/792,631号に開示されている。透過モードと呼ばれる1つ目の種類の特定の実施の形態において、FBGは、名目上平衡がとれているマッハツェンダーMZ干渉計のアームのうち一方に配置され、この干渉計は、FBGのスローライトピークの近傍にある波長で調べることができる。この方策の図面の例は先に述べ図7に示した通りである。2番目の種類のセンサの特定の実施の形態において、波長として、スローライトピークのいずれかの側において、群屈折率スペクトルの傾斜が最大となる波長またはその近傍の波長を選択できる。その後、上記のように、また図8に示されているように、これらのセンサを反射モードで使用できる。群屈折率のみに対して感度が比例することに基づくと、可能な最大の感度を得るためには第1のスローライトピークの最大値の近傍の波長でセンサを調べればよいと結論付けたくなるかもしれない。しかしながら、特定の実施の形態では必ずしもそうではない。このことについて以下で説明する。a.透過構成図31は、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト透過モードで使用されるFBGを利用する装置の実現例の図を示す。図31に示されるように、光デバイス110はFBG120を含み得る。FBG120は、FBG120の長さに沿い実質的に周期的な屈折率変調を含む。FBG120は、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを有し得る。この透過極大値は各々、透過ピーク波長で最大パワーを有する。FBG120は、群屈折率スペクトルを波長の関数として有する。光デバイス110は、第1の光路131および第2の光路132と光通信する狭帯域光源130を含み得る。狭帯域光源130は、第1の部分133aと第2の部分133bとに分割されるように構成できる光を発生するように構成することができる。第1の部分133aは、FBG120の長さに沿いその中を通って延びる第1の光路131に沿って、群速度で透過させることができる。この光は、群屈折率スペクトルと、パワー透過スペクトルの平方根との積が最大値たとえばFBG120のバンドギャップのエッジの近傍にある他の波長よりも高いになる波長またはその近傍の波長を有し得る。特定の実施の形態において、FBG120は、本明細書に記載のFBG20と同様であってもよい。たとえば、FBG120を、光ファイバのコアを空間変調された紫外光に晒すことによって作ることができる。屈折率変調の空間分布は任意の数でよい。光ファイバは従来のシングルモードファイバであってもマルチモードファイバであってもよい。光ファイバを特別な元素でドープすることにより、空間的に変化する光に晒されたときに屈折率に所望の変調を生じさせることができる。FBG120における、空間的に周期的な屈折率変調は、均一的なグレーティングと同様、FBG120の長さに沿い一定の周期を有することができる、または、チャープグレーティングと同様、FBG120の長さに沿って変化する周期を有することができる、または、アポダイズされたグレーティングと同様、FBG120の長さに沿って変化する屈折率変調の振幅を有することができる。図9Aおよび図9Eに示されるように、FBG120は、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを有することができ、この透過極大値は各々、透過ピーク波長で最大パワーを有する。特定の実施の形態において、狭帯域光源130は、本明細書に記載の狭帯域光源30と同様であってもよい。たとえば、狭帯域光源130は、半導体レーザ、または、たとえば約1530nmと1565nmの間の波長範囲を有するErドープファイバレーザを、含み得る。別の例として、狭帯域光源130は、波長が1064.2nmのNd:YAGレーザを含み得る。実施の形態によっては、狭帯域光源130は、たとえば10-13m以下の、狭い線幅を有し得る。狭帯域光源130は、第1の光路131および第2の光路132と光通信することができる。狭帯域光源130が発生した光は、第1の部分133aと第2の部分133bに分割することができる。特定の実施の形態において、第1の部分133aは、FBG120の長さに沿いその中を通って延びる第1の光路131に沿って、群速度で透過させることができる。特定の実施の形態において、第2の部分133bは、FBG120の長さに沿って延びていない第2の光路132に沿って透過させることができる。特定の実施の形態において、第1の光路131は、図31に示されているように第2の光路132と異なっていてもよい。他の実施の形態では、第1の光路131および第2の光路132が少なくとも部分的に重なり合っていてもよい。第1の光路131および第2の光路132は、自由空間またはさまざまな光学素子を横断していてもよい。たとえば、第1の光路131および/または第2の光路132は、以下で述べるように、たとえばファイバカプラといった光学素子を横断していてもよい。特定の実施の形態において、狭帯域光源130が発生した光の波長は、群屈折率とパワー透過の平方根との積が最大となる波長またはその近傍の波長であってもよい。これについて以下でより詳細に説明する。特定の実施の形態において、光デバイス110は少なくとも1つの光検出器140を含み得る。光検出器140は、FBG120と光通信するように構成できる。光検出器140は、光の第1の部分133a、光の第2の部分133b、または光の第1の部分133aおよび第2の部分133b双方の、光パワーを受けて検出するように構成できる。図31において、光検出器140は、光の第1の部分133aおよび第2の部分133b双方を受けて検出できる。特定の実施の形態において、光検出器140は本明細書に記載の光検出器40と同様であってもよい。たとえば、光検出器140は汎用低雑音光検出器であってもよい。特定の実施の形態において、光デバイス110は、狭帯域光源130と第1の光路131と第2の光路132と光通信する第1のファイバカプラ151を含み得る。図31に示されるように、狭帯域光源130が発生した光は、第1のファイバカプラ151たとえば3‐dBファイバカプラによって、第1の部分133aと第2の部分133bとに分割できる。第1の部分133aは第1の光路131に沿って透過させることができる。第2の部分133bは第2の光路132に沿って透過させることができる。第1の部分133aはFBG120に沿って伝搬することができるが、第2の部分133bは実質的にはFBG120と相互干渉しなくてもよい。この実施の形態における第1の部分133aはFBG120の摂動に関する情報を含み得るのに対し、この実施の形態における第2の部分133bは摂動の影響を受けない状態を保つことができる。光センサ110はさらに、第1の光路131と第2の光路132と光通信する第2のファイバカプラ152、たとえば3-dBファイバカプラを含み得る。第1の部分133aおよび第2の部分133bを、第2のファイバカプラ152によって再結合し少なくとも1つの光検出器140に送ることができる。上記のようにこの再結合により、第1の部分133aと第2の部分133bを相互干渉させることによって、第1の部分133aと第2の部分133bの間の位相差に関する情報を含み得る複合信号を生成することができる。図31に示されるように、光検出器140は、第2のファイバカプラ152の出力ポートのうちの一方において1つの光検出器を含み得る。他の特定の実施の形態では、図7に概略的に示されるように、光検出器140は、第2のファイバカプラ52の一方の出力ポートに第1の光検出器40a、第2のファイバカプラ52の他方の出力ポートに第2の光検出器40bを含み得る。特定の実施の形態において、この位相差はFBG120に与えられた歪みの量を示し得る。他の特定の実施の形態において、この位相差はFBG120の温度を示し得る。上記のように、狭帯域光源130が発した光の波長は、群屈折率とパワー透過の平方根との積が最も大きくなる波長またはその近傍の波長であってもよい。たとえば、図31に示されるように、光デバイス110は、透過動作モードの光センサ、たとえば本明細書に記載のMZ干渉計であってもよい。光デバイス、たとえばMZ干渉計の出力の信号は、第1の光路131によってポート152aに送られた電界E1と、第2の光路132によってポート152bに送られた電界E2との、コヒーレントな和であってもよい。これらの電界は次のように表わすことができる。式中、E0は、狭帯域光源130によって生成され第1のファイバカプラ151に入射する電界であり、√ηは、第1の光カプラ151の電界結合係数、または、同じくηは、第1の光カプラ151のパワー結合係数であり、φ1およびφ2はそれぞれ、第1の光路131および第2の光路132を通る光の伝播により蓄積する位相であり、t1およびt2はそれぞれ、第1の光路131および第2の光路132の電界透過である。expiπ/2位相項は、カプラを通して結合されたときに光がピックアップする周知のπ/2位相シフトを説明している。光デバイス110の上側の出力ポート152aで、電界は、E1およびE2のコヒーレントな和として与えられ、次の式に示されるように、出力パワーPoutはこの総電界のモジュラスの2乗に比例する。式中、P0は光デバイス110の第1のファイバカプラ151に入射するパワーであり、Δφ=φ2-φ1は、2つの光路131、132の2つの信号に生じる位相の差である。式11の最後の等式の2乗を展開すると次のようになる。式12の右側の最初の項は、位相とは無関係でありかつFBG120に与えられた位相の摂動とは無関係のDC項である。2番目の項は、2つの波の間の干渉項を含むため、重要な位相情報を含み得るものである。特定の実施の形態に従うと、摂動δψが図31の光デバイス110のFBG120に与えられたとき、この摂動は、FBG120を通って伝搬する信号の位相の変化を生じさせ得る。この位相摂動は、摂動十分に小さい摂動の場合に比例し得るものであり、上記のようにFBG120における光の群屈折率に比例し得る。したがってこれは次のように表わすことができる。式12の位相差Δφは、2つの光路131、132の間の固有の位相差である一定の項と、この位相摂動δφとの和である。この固有の位相差としてπ/2モジュロπを選択したとき、出力パワーPoutは、小さな摂動δψに最大に依存する。そこで、出力パワーの位相依存部分式12の右側の2番目の項を、次のように表わすことができる。特定の実施の形態において、FBG120に与えられた極めて小さな摂動を測定しようとするときのように位相摂動が小さく、sinδφ≒δφの場合、式14は、式13を用いて式14の最も右側のδφと置換えると、次のようになる。このように、特定の実施の形態では、FBG120に与えられた摂動の結果、光デバイス110、たとえばMZ干渉計によって与えられる信号である出力パワーは、η1-ηt1t2ngに比例する。この信号を、したがって本明細書に記載の特定の実施の形態に従う光デバイス110の感度を最大化するためには、第1に、積η1-ηを最大化すればよい。この最大化はη=0.5のときに可能である。光デバイス110、たとえばMZ干渉計の感度は、第1のファイバカプラ151および第2のファイバカプラ152のパワー結合係数が50のときに、最大である。出力パワーを最大化するために最大化できる第2の項は、積t1t2ngである。これは、まず第2の光路132、たとえばMZ干渉計の基準アームの透過t2を最大化することによって、可能である。第2のステップは、積t1ngを最大化することである。第1の光路131の電界透過t1は、√T1と表わすとより便利である。T1は第1の光路131のパワー透過である。特定の実施の形態に従う図31の光デバイスの感度はしたがって、単純にngが最大のときではなく、積ng√T1が最大のときに、最大化できる。よって、光デバイス110の感度を最大化するために最大化される、関連する性能指数は、F1=ng√T1である。図32は、性能指数の例を示しており、これは、図30の透過スペクトルの平方根と図30の群屈折率スペクトルとの積である。上記のように、T1図30に示されるおよびng図30に示されるはどちらも波長に対して強く依存する。このため、性能指数F1も、図32に示されるように、波長に強く依存する。図32は、アポダイズされたFBGのこの特定の例において、性能指数または感度が、第1のスローライトピークの波長で最大ではないことを示している。図30に示されるように、最初のスローライトピークで、ngは最大であるがT1はこの例では非常に弱い。一方、第2のピークでは、ngはわずかに小さいだけであるがT1は非常に高く、したがって、F1はこの例の第1のピークよりも第2のピークのほうが高い。この例において、続くスローライトピークについて、ngの減少の程度はT1の増加の程度よりも大きいので、これら他のピークにおける性能指数は第2のピークの性能指数よりも低い。最終結果として、第2のピーク波長λ2での動作は、この特定の例において最高の性能指数をもたらし、よって、最も感度の高い光デバイス110をもたらす。図30および図32のように図面を作成することは、特定のFBG120について最大感度を得るための最適動作波長を求めるのに役立ち得る。図30および図32のような図面を作成することは、特定の実施の形態では不要な場合がある。たとえば、均一的なグレーティングを使用する特定の実施の形態において、透過スペクトルのピークはすべて最大値1を有する。最大感度の波長は、群屈折率スペクトルによって決まり、これらの波長は概ね波長λ1およびλ ́1と一致する。これらの実施の形態で最大の感度をもたらす波長はしたがって、群屈折率を最大にするものであり、λ1およびλ ́1である。しかしながら、スローライトセンサの特定の実施の形態の帯域幅を求めるためには、または同じく検出できる最大摂動を求めるためには、性能指数Fのスペクトルを描くことが有利となり得る。なぜなら、これにはスペクトルが含まれるので、検出された信号の帯域幅情報も含まれるからである。b.反射構成本明細書に記載の特定の実施の形態は、たとえば図8に示されるように、スローライト反射モードで使用されるFBGを利用する。光デバイス10は、第1の光路31および第2の光路32と光通信する狭帯域光源30を含み得る。狭帯域光源30は、FBG20によって第1の部分33aと第2の部分33bとに分割されるように構成される光を発生するように構成できる。光は、波長の関数としての群屈折率スペクトルと1-パワー透過スペクトルとの積の傾斜が最大値になるたとえばFBG20のバンドギャップのエッジの近傍の他の任意の波長よりも高い波長またはその近傍の波長を有し得る。特定の実施の形態において、光は、波長の関数としての群屈折率スペクトルとパワー透過スペクトルとの積の傾斜が最大値になるたとえばFBG20のバンドギャップのエッジの近傍の他の任意の波長よりも高い波長またはその近傍の波長を有し得る。加えて、上記のように、図8に示される光デバイス10の特定の実施の形態はさらに、少なくとも1つの光検出器40aおよび/または40bを含み得る。図8の光デバイス10も、少なくとも1つのファイバカプラ51を含み得る。特定の実施の形態において、狭帯域光源30が発生した光は、FBG20によって第1の部分33aと第2の部分33bとに分割することができる。特定の実施の形態において、少なくとも1つの光検出器40aおよび/または40bを、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を受けるように構成できる。特定の実施の形態において、FBG20は狭帯域光源30からインテロゲートされることができ、狭帯域光源30が発した光はFBG20によって第1の部分33aと第2の部分33bとに分割できる。以下でより詳しく説明するように、FBG20にインテロゲートする光の波長は、波長の関数としての群屈折率と1-パワー透過との積の傾斜が最大になる波長またはその近傍の波長であってもよい。以下でより詳しく説明するように、特定の実施の形態において、FBG20にインテロゲートする光の波長は、波長の関数としての群屈折率とパワー透過との積の傾斜が最大になる波長またはその近傍の波長であってもよい。上記のように、外部摂動がFBG20に与えられると、反射ピークの波長がシフトし得る。λBraggのこのシフトは、結果として、FBG20が透過する光の第1の部分33aおよびFBG20が反射する光の第2の部分33bの変化、たとえばFBG20に入射する光の波長の反射光のパワーの変化を、生じさせる可能性がある。反射動作モードの場合たとえば図8、特定の実施の形態に従う光デバイス10の出力パワーは、たとえば図31の透過モードの場合のように、ng×FBG20のパワー反射係数に、比例する。これは、出力パワーがFBG20によって反射されたパワーであるときのR1=1-T1である、関連する性能指数はしたがって、Fr=1-T1ngである。出力パワーが、FBG20が透過するパワーである場合、関連する性能指数はF ́r=T1ngである。図32と同様の図を描くことにより、FrまたはF ́rいずれかのスペクトルを得ることができ、これに基づいて、出力を光デバイス10の出力として測定する。次に、感度を最大化する動作波長が、性能指数の傾斜が最大になる波長によって与えられる。c.実施の形態のさらに他の例図33Aは、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うファイバブラッググレーティングを用いる方法例3000のフローチャートである。この方法3000は、動作ブロック3010に示されるように、FBG20を準備するステップを含み、このFBGは、実質的に周期的な屈折率摂動をFBG20の長さに沿って含む。FBG20は、複数の透過極大値を含むパワー透過スペクトルを有し得る。透過極大値は各々、透過ピーク波長で最大パワーを有する。方法3000はまた、図33Aの動作ブロック3020に示されるように、光を発生するステップを含む。この光は狭帯域光源30によって発生することができる。特定の実施の形態において、狭帯域光源30は、第1の光路31および第2の光路32と光通信する。また、光は、光の第1の部分33aと光の第2の部分33bとに分割される。方法3000はさらに、動作ブロック3030で、FBG20の長さに沿いその中を通って延びる第1の光路31に沿って光の第1の部分33aを群速度で透過させるステップを含む。特定の実施の形態において、この光は、群屈折率とパワー透過の平方根との積が最大値になるたとえばFBG20のバンドギャップのエッジの近傍の他の波長よりも高い波長またはその近傍の波長を有し得る。方法3000の特定の実施の形態はさらに、光検出器40で、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1の部分33aおよび第2の部分33b双方を、受けるステップと、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1の部分33aおよび第2の部分33b双方の光パワーを検出するステップとを含む。この方法3000はさらに、光の第2の部分33bを第2の光路32に沿って透過させるステップを含み得る。第2の光路32は、FBG20に沿いその中を通って延びるものでなくてもよい。さまざまな実施の形態において、方法3000はさらに、狭帯域光源30、第1の光路31、および第2の光路32と光通信する第1のファイバカプラ51を準備するステップを含み得る。加えて、方法3000は、光検出器40、第1の光路31、および第2の光路32と光通信する第2のファイバカプラ52を準備するステップを含み得る。方法3000の特定の実施の形態において、方法3000はさらに、光の第1および第2の部分33a、33bを再結合し光検出器40まで透過させるステップを含み得る。これらの実施の形態において、方法3000は、狭帯域光源30が発生した光を、第1のファイバカプラ51によって、第1の部分33aと第2の部分33bとに分割するステップを含み得る。したがって、これらの実施の形態では、第2のファイバカプラ52によって、上記再結合および透過を行なうことができる。また、これらの実施の形態において、検出するステップは、第1の部分33aと第2の部分33bとの間の位相差を検出するステップを含み得る。特定の実施の形態において、第1の光路31および第2の光路32は、名目上平衡がとれたマッハツェンダー干渉計を形成し得る。特定の実施の形態において、位相差は、FBG20に与えられた歪みの量を示し得る。他の実施の形態では、位相差は、FBG20の温度を示し得る。方法3000の特定の実施の形態において、実質的に周期的な屈折率摂動は、FBG20の長さに沿って一定の周期を有し得る。他の特定の実施の形態において、実質的に周期的な屈折率摂動は、FBG20の長さに沿って変化する周期を有ししたがってFBG20がチャープグレーティングであってもよい。実施の形態によっては、実質的に周期的な屈折率摂動の振幅がFBG20の長さに沿って変化ししたがってFBG20がアポダイズされたグレーティングであってもよい。図33Bは、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うファイバブラッググレーティングの使用方法4000の別の実施の形態のフローチャートである。この方法4000は、動作ブロック4010に示されるように、FBG20を準備するステップを含み、このFBGは、実質的に周期的な屈折率摂動をFBG20の長さに沿って含む。方法4000の特定の実施の形態において、方法4000は、動作ブロック4020に示されるように、ある波長を有する光を発生するステップを含み得る。この光は狭帯域光源30から発生することができる。特定の実施の形態において、狭帯域光源30は、第1の光路31および第2の光路32と光通信することができる。光は、光の第1の部分33aと光の第2の部分33bとに分割することもできる。方法4000はさらに、動作ブロック4030で、FBG20の長さに沿いその中を通って延びる第1の光路31に沿って光の第1の部分33aを群速度で透過させるステップを含み得る。特定の実施の形態において、この光は、波長の関数としての群屈折率と1-パワー透過との積の傾斜が最大になるたとえばFBG20のバンドギャップのエッジの近傍の他の任意の波長についてのこの量の値との比較で最大値波長またはその近傍の波長を有する。方法4000の特定の実施の形態はさらに、光検出器40で、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を受けるステップと、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方の光パワーを検出するステップとを含み得る。方法4000はさらに、第2の光路32に沿って光の第2の部分33bを反射するステップを含み得る。方法4000の特定の実施の形態において、実質的に周期的な屈折率摂動は、FBG20の長さに沿って一定の周期を有する。他の特定の実施の形態では、実質的に周期的な屈折率摂動は、FBG20の長さに沿って変化する周期を有し、したがってFBG20はチャープグレーティングである。実施の形態によっては、実質的に周期的な屈折率摂動の振幅は、FBG20の長さに沿って変化し、したがってFBG20はアポダイズされたグレーティングである。図33Cは、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うファイバブラッググレーティングの使用方法5000の別の実施の形態のフローチャートである。この方法5000は、動作ブロック5010に示されるように、FBG20を準備するステップを含み、このFBGは、実質的に周期的な屈折率摂動をFBG20の長さに沿って含む。方法5000の特定の実施の形態において、方法5000は、動作ブロック5020に示されるように、ある波長を有する光を発生するステップを含み得る。この光は狭帯域光源30から発生することができる。特定の実施の形態において、狭帯域光源30は、第1の光路31および第2の光路32と光通信することができる。光は、光の第1の部分33aと光の第2の部分33bとに分割することもできる。方法5000はさらに、動作ブロック5030で、FBG20の長さに沿いその中を通って延びる第1の光路31に沿って光の第1の部分33aを群速度で透過させるステップを含み得る。特定の実施の形態において、この光は、波長の関数としての群屈折率とパワー透過との積の傾斜が最大になるたとえばFBG20のバンドギャップのエッジの近傍の他の任意の波長についてのこの量の値との比較で最大値波長またはその近傍の波長を有する。方法5000の特定の実施の形態はさらに、光検出器40で、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方を受けるステップと、光の第1の部分33a、第2の部分33b、または第1および第2の部分33a、33b双方の光パワーを検出するステップとをさらに含み得る。方法5000はさらに、第2の光路32に沿って光の第2の部分33bを反射するステップを含み得る。方法5000の特定の実施の形態において、実質的に周期的な屈折率摂動は、FBG20の長さに沿って一定の周期を有する。他の特定の実施の形態では、実質的に周期的な屈折率摂動は、FBG20の長さに沿って変化する周期を有し、したがってFBG20はチャープグレーティングである。実施の形態によっては、実質的に周期的な屈折率摂動の振幅は、FBG20の長さに沿って変化し、したがってFBG20はアポダイズされたグレーティングである。実施例図24は、FBGの透過および群屈折率スペクトルの測定に使用される実験構成例を示す。性能指数を用いるこの最適化は、公称Δnとして1.035×10-3、長さとしてL=1.2cm、推測される損失係数として1.16m-1、およびFWHMがW=0.9cmのガウスアポダイズ屈折率プロファイルを有する、FBGを試験することにより、実行された。群遅延および群屈折率は、図24ならびに式8および式9との関連で先に説明したように測定された。図34Aは測定された透過スペクトルを示し図34BはFBGが透過する信号の測定された群屈折率スペクトルを示す。対応する、実線で示された曲線は、Δn、Wおよびαを実験スペクトルに最も適合するように調整した後、モデルを用いて算出した理論上の予測である。適合させた値は、Δn=1.035×10-3、W=0.9cm、α=1.16m-1である。前者は製造業者が見積もった値と十分に一致している。測定されたスペクトルはいずれも、理論と十分に一致する複数のリップルを示している。測定された最大群屈折率は、第2の透過ピークλ≒1549.6976nmの近傍で生じ、127に等しい。この波長での透過は0.8である。今までは、これは、FBGまたは光ファイバいずれかで報告された最も遅い群速度2,362km/sの1つである。バンドエッジλ≒1.54974μmに最も近いピークはさらに高い群屈折率約217を有するはずであるが、この例では、測定できなかった。なぜなら、このピークで透過されるパワーが小さすぎて検出できなかったためである。このFBGに制御され較正された歪みを与えるために、これを圧電PZTリング上に載せ、AC電圧をこのリングに印加すると、これは、正弦波状の伸びをFBGに与えた。次に、図35に示されるように、PBFをMZ干渉計に置き、スローライトセンサとしての性能を試験した。MZ干渉計の2つのアームの長さを同一にすることで、MZ干渉計によるレーザ位相雑音の強度雑音への変換が確実に最小になるよう注意した。上記変換は、検出可能な最小歪みを大きくするかもしれないものである。独立した干渉計測定値から推測したアーム長の差は、1~3mmであった。関数発生器は、PZTに対し、周波数ω=25kHzでの既知の振幅の電圧を印加した。出力検出器はMZ干渉計の出力を測定した。この出力は、温度変化を原因とする、2つのアーム間のゆっくりと変化する位相差によって生じる、ゆっくりと変化する成分を含む。この可変信号は、比例積分微分PIDコントローラに送られた。コントローラは、正しい電圧のみを、下側のアームに配置された第2のPZTに与えることにより、このスローなドリフトを相殺した。この閉ループの目的は、上記のように、干渉計を安定化させ、その位相バイアスFBG/検知アームに与えられる変調がない場合の2つのアーム間の位相差が、最大感度のためのπ/2に等しい状態を保つことである。検出器出力の別の部分は、ロックイン増幅器に送られた、これは、そこから、ωで変調された出力の成分を抽出した。この出力成分はセンサ信号であった。この例のように、波長可変レーザの波長を変化させることにより、波長の関数として、FBGに与えられた同じ摂動歪み振幅および周波数に対する、センサの反応を測定できる。その上にFBGが装着されているPZTは、一般的な技術を用いてすでに較正されていたものである。既知の長さのファイバをその周りに巻いた。このファイバはMZ干渉計の中に設けられ、このファイバの中で生じた位相シフトの量を、この干渉計を用いて、PZTに印加された電圧の関数として測定した。上記説明に基づくと、図35のセンサの例の感度は、F1λ=ngλ√T1λに比例するスペクトルを有する。式中、ngλは測定された群屈折率スペクトルたとえば図34BでありT1λはFBGの透過スペクトルたとえば図34Aである。これら測定された2つのスペクトルから算出されたスペクトルF1λを、たとえば図36に示されるように図で表わすことができる。図32に関して先に示したように、感度は、ピークj=3最初のピークj=1は示されていないがその理由は先に指摘した通り弱すぎて測定できなかったためであるの近傍で最大になると予測できる。歪みに対するセンサの感度は次のように定義できる。式中、dPoutは、歪みdεが変化したために生じたMZ干渉計の出力のパワーの変化である。Sは逆歪みの単位で示される。式15を用いると、感度は次の式に比例することがわかる。式中、T2は基準アームのパワー透過である。式17に示されていない比例定数は、周知の技術を用いて信号のω成分を出力信号から抽出するのに使用される信号処理に、依存する。図35の構成を利用した歪み検知実験の結果も、図36において、観察された4つのスローライトピークで測定された感度の形で、示している。測定された感度は、スペクトルによって示される値と妥当によく一致している。このことも、グレーティングの測定された群屈折率および透過スペクトルから予測された。したがって、特定の実施の形態において、透過モードの特定の実施の形態に従うスローライトセンサの感度は、理論によって予測される性能指数F1λ=ngλ√T1λと同様に増大する。加えて、スローライトは、特定の実施の形態において歪みに対するセンサの感度を高めるのに非常に重要な役割を果たし得る。図36に示される、測定された最大値、すなわちおよそ3.14×105歪みstrain-1は、歪みセンサに関して今まで報告されてきたものの中でもおそらくは最大である。特定の実施の形態に従う図35のセンサを用いて測定できる最小歪みは、感度から算出できる。我々の測定で使用されたパワー検出された平均パワーP0=36μWの場合、センサの出力の総雑音歪みが与えられていない状態で測定の範囲は、3kHzでの約1.0μV/√Hzから30kHzでの約0.45μV/√Hzである。または、較正後、雑音パワーの範囲は、Pnoise≒25pWから約11pWである。この出力パワーレベルにおいて、この雑音は、レーザの相対強度雑音relativeintensitynoiseRINおよびより高い周波数での光検出器雑音、ならびにより低い周波数での優勢なロックイン増幅器雑音で構成されていた。レーザ位相雑音は無視できる成分であった。なぜなら、先に述べたように、MZ干渉計は平衡状態にほとんど近く結果として位相雑音は大きな強度雑音にはに変換されなかったからである。検出可能な最小歪みは、雑音に丁度等しい出力パワーPoutの変動をもたらす歪みである。感度の定義式18から、検出可能な最小歪みminimumdetectablestrainMDSは次のように表わすことができる。測定された雑音パワー25pW、入力パワー36μW、および最も感度が高いピークj=3、図36参照で測定された最大感度3.14×105歪み-1から、MDSは、3kHzで約2.2ピコ歪みpicostrainpεであり、30kHzで約1ピコ歪みである。比較として、100kHzを超える周波数で5pεというMDSが、反射モードで動作するπシフトされたFBGで報告されているDGattiGGalzeranoDJannerSLonghiandPLaportaFiberstrainsensorbasedonaπphaseshiftedBragggratingandthePoundDreverHalltechniqueOpticsExpressVol16No3194550。これらのデバイスはいずれも受動デバイスであった。これら2つの値はおそらく、FBGに基づく受動センサに関して本願よりも前に報告された中で、最も小さい検出可能な歪みである。Gatti他の文献はスローライトには全く言及しておらず、これがスローライトを利用したか否かは憶測でしかない。KPKooandADKerseyBragggratingbasedlasersensorssystemswithinterferometricinterrogationandwavelengthdivisionmultiplexingJLightwaveTechnolVol13No7124349において、FGBを反射器として用いるファイバレーザに関してMDSが56フェムト歪みfemtostrainまたは0.056pεであることが報告されている。このセンサは、ポンプパワー約70mWおよび強い不平衡状態のMZ干渉計アーム長さの差が約100mを要する能動デバイスであった。このことは、測定値読取りに使用されたMZ干渉計を外部の温度変化に対して安定化させることが非常に困難であることを意味した。これに対し、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うデバイスは、使用したパワーが極めて少なくわずか36μW、MZ干渉計は名目上平衡がとれている。このことは、熱的により安定していることを示唆する。図37は、長さがL=2cmであり実質的に無損失の均一的なグレーティングにおける、屈折率コントラストの関数として、モデルから予測された第1のスローライトピークの半値全幅を示す。この図は、帯域幅の範囲が、この例では、弱いグレーティング屈折率コントラスト10-4の約20pmから、強いグレーティング屈折率コントラスト1.5×10-2の約1fmまでであることを示している。特定の実施の形態における、このFBGの例のブラッグ波長1.55μmで、センサを調べるのに使用されるレーザの線幅は、この帯域幅の値よりも小さくなければならず、グレーティングの屈折率コントラストに応じて、およそ1fm以下から10pm以上である。このようなレーザは、いずれもカリフォルニア州サンタクララに本社があるRedfernIntegratedOpticsRIO社およびAgilentTechnologies社といった多数の製造業者から容易に入手できる。この帯域幅は、多数のパラメータに依存し、センサの特定の実施の形態に使用されるレーザの線幅を求めるために算出されるかまたは実験で測定されることが有利であろう。このプロセスを説明するものとして示されている図37を用いて線幅を求めることができる。図38は、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト透過モード上側の実線、および、MZ処理を用いる従来の反射モード下側の実線で利用される、長さL=2cmで無損失のFBGについて、屈折率コントラストの関数としての、歪みに対する感度の関係を示す。図38に示されるように、従来のFBGセンサの場合、屈折率コントラストの増大に伴って、反射ピークが広くなり解像度が悪化する。一方、いずれのスローライトセンサでも、感度は、屈折率コントラストおよび群屈折率の増大に伴って、たとえば30,000倍まで増大し得る。増大は、ほどほどのLたとえば数センチメートルおよびほどほどの屈折率コントラストたとえば10-3であっても、数桁倍になり得る。図38は、図11Bとは異なる数値例を示しており、図11Bの温度感度ではなく、歪み感度をモデル化している。図38はまた、本明細書に記載の特定の実施の形態に従うスローライト透過モード点線および破線で利用される、長さL=2cmで損失があるFBGについて、屈折率コントラストの関数としての、歪みに対する感度の関係を示す。図38に示されるように、損失、たとえば0.02m-1~2m-1の範囲の損失があったとしても、本明細書に記載のセンサの特定の実施の形態は14-1000の感度改善を期待できる。特定の実施の形態は、非常にスローな光をFBGでサポートできることを示してきた。群屈折率は、FBGの長さ、たとえばL2.9、および、屈折率コントラスト、たとえばΔn1.8とともに、著しく増加し得る。特定のアポダイズされたFBGは、よりスローな光を提供できる。加えて、低損失のFBGについて、10,000以上の値が予測されてきた。本明細書に記載のように、たとえば、シリカファイバの約5およびブラッグファイバの約10と比較して、報告された光ファイバ内の1.2cmのFBGの最大群屈折率は、たとえば127である。この群屈折率の値は、わずか2,360km/sの群速度に相当する。したがって、スローライトを利用する本明細書に記載のFBGセンサの特定の実施の形態は、たとえば受動FBGセンサにおいて検出可能な最小歪みが約1pεである、向上した感度を有する。本発明のさまざまな実施の形態について説明してきた。この発明はこれら特定の実施の形態に関して説明してきたが、この説明は、本発明を例示することを意図しており制限することは意図していない。当業者は、本明細書で定める発明の真の精神および範囲から逸脱しないさまざまな変形および用途に想到するであろう。"