特許 6350239 干渉型光ファイバセンサシステム及び干渉型光ファイバセンサヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6350239

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】干渉型光ファイバセンサシステム及び干渉型光ファイバセンサヘッド

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/353 20060101AFI20180625BHJP

   G01H 9/00 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/353 A

   G01H9/00 C

   G01H9/00 E

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-236639(P2014-236639)

(22)【出願日】2014年11月21日

(65)【公開番号】特開2016-99242(P2016-99242A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】大塚 節文

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１３５７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９６７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３００５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６２０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１１２６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９６７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３０９８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３０９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４１２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３１０７９８６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 欧州特許出願公開第００２４２８９４（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／３５３

Ｇ０１Ｈ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源と光学的に接続された第１カプラと、
前記第１カプラと光学的に接続され、前記第１カプラから分岐された測定光及び参照光の一方を入力する第１光経路と、
前記第１カプラと光学的に接続され、前記測定光及び前記参照光の他方を入力する第２光経路と、
前記第１光経路及び前記第２光経路を結合する第２カプラと、
前記第２カプラによって結合された光に基づいて、前記測定光及び前記参照光の変調を計測する計測部と、
加えられた応力によって前記測定光及び前記参照光を変調させる変調部と、を備え、
前記第１光経路における光学長と前記第２光経路における光学長とは互いに等しく、
前記変調部は、共通の芯に巻かれた前記第１光経路及び前記第２光経路を含むコイルであり、
前記コイルに加えられた応力によって前記測定光及び前記参照光の一方に与えられる変調のタイミングと、他方に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっており、
前記計測部は、前記変調部によって変調された前記測定光及び前記参照光による干渉光の強度変動を計測する、
干渉型光ファイバセンサシステム。

【請求項2】

前記第２カプラから出力した光が通る経路は、前記第２カプラから延びると共に前記第２カプラに戻るループ状となっている、
請求項１に記載の干渉型光ファイバセンサシステム。

【請求項3】

前記第１光経路及び前記第２光経路の少なくとも一方に遅延線が設けられる、
請求項１又は２に記載の干渉型光ファイバセンサシステム。

【請求項4】

光源と、
前記光源と光学的に接続されて２つの分岐端を有するカプラと、
一端が前記カプラの一方の分岐端に接続され、他端が前記カプラの他方の分岐端に接続され、前記カプラから出力された信号光を入力する光経路と、
前記カプラによって結合された光に基づいて、前記信号光の変調を計測する計測部と、
加えられた応力によって前記信号光を変調させる変調部と、を備え、
前記変調部は、前記光経路を含むコイルであり、
前記光経路は、前記コイルの芯に巻かれた第１巻き付け部と、前記第１巻き付け部とは別の箇所で前記芯に巻かれた第２巻き付け部と、を有し、
前記第１巻き付け部を通る前記信号光に与えられる変調のタイミングと、前記第２巻き付け部を通る前記信号光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている、
干渉型光ファイバセンサシステム。

【請求項5】

前記カプラにおける光の分岐比は、ａ：１である、
請求項４に記載の干渉型光ファイバセンサシステム。
ただし、ａは１ではない正の実数。

【請求項6】

前記応力は、音響波として伝搬する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の干渉型光ファイバセンサシステム。

【請求項7】

入力端、出力端及び２つの分岐端を有するカプラと、
一端が前記２つの分岐端の一方に接続され、他端が前記２つの分岐端の他方に接続された光経路と、
前記光経路が巻かれるコイルと、を備え、
前記光経路は、前記コイルの芯に巻かれた第１巻き付け部と、前記第１巻き付け部とは別の箇所で前記芯に巻かれた第２巻き付け部と、前記第１巻き付け部と前記第２巻き付け部との間に設けられるループ部と、を有し、
前記コイルに加えられた応力によって前記第１巻き付け部を通る光に与えられる変調のタイミングと、前記応力によって前記第２巻き付け部を通る光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている、
干渉型光ファイバセンサヘッド。

【請求項8】

入力端、出力端及び２つの分岐端を有する第１カプラと、
入力端、出力端及び２つの分岐端を有する第２カプラと、
一端が前記第１カプラの一方の前記分岐端に接続され、他端が前記第２カプラの前記入力端に接続された第３光経路と、
一端が前記第１カプラの他方の前記分岐端に接続され、他端が前記第２カプラの前記出力端に接続された第４光経路と、
前記第２カプラの一方の前記分岐端から他方の前記分岐端にまで延びるループ状の第５光経路と、
前記第３光経路及び前記第４光経路が巻かれたコイルと、を備え、
前記コイルに加えられた応力によって前記第３光経路を通る光に与えられる変調のタイミングと、前記応力によって前記第４光経路を通る光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている、
干渉型光ファイバセンサヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、干渉型光ファイバセンサシステム及び干渉型光ファイバセンサヘッドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、センシングアームとリファレンスアームとを備えた干渉型光ファイバセンサが記載されている。センシングアーム及びリファレンスアームには、温度ドリフトを抑制するための温度補償用ファイバが設けられている。特許文献２には、第１の光ファイバコイルと第２の光ファイバコイルとを備えた干渉型光ファイバセンサが記載されている。この干渉型光ファイバセンサでは、第１の光ファイバコイルと第２の光ファイバコイルとが共通のコイルに巻かれている。このコイルは、永久磁石を挟み込むことが可能な形状となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２４１２９８号公報

【特許文献2】特許第３１０７９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された干渉型光ファイバセンサでは、温度補償用ファイバとして特殊なファイバを用いているため、製造等のコストの増加が懸念される。特許文献２に記載された干渉型光ファイバセンサでは、特殊な形状のコイルに第１及び第２の光ファイバコイルを巻き付けたものと、永久磁石と、を用意する必要がある。よって、部品点数が多く構成が複雑であるという問題がある。また、上述したような干渉型光ファイバセンサでは、測定光及び参照光の変調を確実に計測できるようにするため、環境による影響を可及的抑制することが望まれている。

【0005】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で環境による影響を低減させることができる干渉型光ファイバセンサシステム及び干渉型光ファイバセンサヘッドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明の一側面に係る干渉型光ファイバセンサシステムは、光源と、光源と光学的に接続された第１カプラと、第１カプラと光学的に接続され、第１カプラから分岐された測定光及び参照光の一方を入力する第１光経路と、第１カプラと光学的に接続され、測定光及び参照光の他方を入力する第２光経路と、第１光経路及び第２光経路を結合する第２カプラと、第２カプラによって結合された光に基づいて、測定光及び参照光の変調を計測する計測部と、加えられた応力によって測定光及び参照光を変調させる変調部と、を備え、第１光経路における光学長と第２光経路における光学長とは互いに等しく、変調部は、共通の芯に巻かれた第１光経路及び第２光経路を含むコイルであり、コイルに加えられた応力によって測定光及び参照光の一方に与えられる変調のタイミングと、他方に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっており、計測部は、変調部によって変調された測定光及び参照光による干渉光の強度変動を計測する。

【0007】

本発明の他の側面に係る干渉型光ファイバセンサシステムは、光源と、光源と光学的に接続されて２つの分岐端を有するカプラと、一端がカプラの一方の分岐端に接続され、他端がカプラの他方の分岐端に接続され、カプラから出力された信号光を入力する光経路と、カプラによって結合された光に基づいて、信号光の変調を計測する計測部と、加えられた応力によって信号光を変調させる変調部と、を備え、変調部は、光経路を含むコイルであり、光経路は、コイルの芯に巻かれた第１巻き付け部と、第１巻き付け部とは別の箇所で芯に巻かれた第２巻き付け部と、を有し、第１巻き付け部を通る信号光に与えられる変調のタイミングと、第２巻き付け部を通る信号光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている。

【0008】

また、本発明の一側面に係る干渉型光ファイバセンサヘッドは、入力端、出力端及び２つの分岐端を有するカプラと、一端が２つの分岐端の一方に接続され、他端が２つの分岐端の他方に接続された光経路と、光経路が巻かれるコイルと、を備え、光経路は、コイルの芯に巻かれた第１巻き付け部と、第１巻き付け部とは別の箇所で芯に巻かれた第２巻き付け部と、第１巻き付け部と第２巻き付け部との間に設けられるループ部と、を有し、コイルに加えられた応力によって第１巻き付け部を通る光に与えられる変調のタイミングと、応力によって第２巻き付け部を通る光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている。

【0009】

更に、本発明の他の側面に係る干渉型光ファイバセンサヘッドは、入力端、出力端及び２つの分岐端を有する第１カプラと、入力端、出力端及び２つの分岐端を有する第２カプラと、一端が第１カプラの一方の分岐端に接続され、他端が第２カプラの入力端に接続された第３光経路と、一端が第１カプラの他方の分岐端に接続され、他端が第２カプラの出力端に接続された第４光経路と、第２カプラの一方の分岐端から他方の分岐端にまで延びるループ状の第５光経路と、第３光経路及び第４光経路が巻かれたコイルと、を備え、コイルに加えられた応力によって第３光経路を通る光に与えられる変調のタイミングと、応力によって第４光経路を通る光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡易な構成で環境による影響を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステムを示す図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステムを示す図である。

【図3】図３は、第３実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステムを示す図である。

【図4】図４は、第４実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。（１）本発明の一側面に係る干渉型光ファイバセンサシステムは、光源と、光源と光学的に接続された第１カプラと、第１カプラと光学的に接続され、第１カプラから分岐された測定光及び参照光の一方を入力する第１光経路と、第１カプラと光学的に接続され、測定光及び参照光の他方を入力する第２光経路と、第１光経路及び第２光経路を結合する第２カプラと、第２カプラによって結合された光に基づいて、測定光及び参照光の変調を計測する計測部と、加えられた応力によって測定光及び参照光を変調させる変調部と、を備え、第１光経路における光学長と第２光経路における光学長とは互いに等しく、変調部は、共通の芯に巻かれた第１光経路及び第２光経路を含むコイルであり、コイルに加えられた応力によって測定光及び参照光の一方に与えられる変調のタイミングと、他方に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっており、計測部は、変調部によって変調された測定光及び参照光による干渉光の強度変動を計測する。

【0013】

本発明の一側面に係る干渉型光ファイバセンサシステムでは、コイルに応力が加えられると測定光及び参照光が変調される。そして、測定光及び参照光の一方に与えられる変調のタイミングと他方に与えられる変調のタイミングとは互いに異なっており、変調された測定光及び参照光の一方は他方よりも遅延される。従って、計測部は、測定光と参照光とを選択的に抽出することができる。よって、簡易な構成で環境による影響を低減させることができ、計測部は測定光及び参照光の変調を確実に計測することができる。

【0014】

（２）上記の干渉型光ファイバセンサシステムでは、第２カプラから出力した光が通る経路は、第２カプラから延びると共に第２カプラに戻るループ状となっていてもよい。これにより、第２カプラから出力される光が通る光経路の本数を減らすことができ部品点数の低減に寄与する。

【0015】

（３）上記の干渉型光ファイバセンサシステムでは、第１光経路及び第２光経路の少なくとも一方に遅延線が設けられてもよい。これにより、計測部は測定光及び参照光の変調をより確実に計測することができる。

【0016】

（４）本発明の他の側面に係る干渉型光ファイバセンサシステムは、光源と、光源と光学的に接続されて２つの分岐端を有するカプラと、一端がカプラの一方の分岐端に接続され、他端がカプラの他方の分岐端に接続され、カプラから出力された信号光を入力する光経路と、カプラによって結合された光に基づいて、信号光の変調を計測する計測部と、加えられた応力によって信号光を変調させる変調部と、を備え、変調部は、光経路を含むコイルであり、光経路は、コイルの芯に巻かれた第１巻き付け部と、第１巻き付け部とは別の箇所で芯に巻かれた第２巻き付け部と、を有し、第１巻き付け部を通る信号光に与えられる変調のタイミングと、第２巻き付け部を通る信号光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている。

【0017】

本発明の他の側面に係る干渉型光ファイバセンサシステムでは、コイルに応力が加えられると信号光が変調される。そして、第１巻き付け部を通る信号光に与えられる変調のタイミングと第２巻き付け部を通る信号光に与えられる変調のタイミングとは互いに異なっており、第１巻き付け部及び第２巻き付け部の一方を通る信号光は他方を通る信号光よりも遅延される。従って、上述した干渉型光ファイバセンサシステムと同様、簡易な構成で環境による影響を低減させることができる。更に、この干渉型光ファイバセンサシステムでは、光経路を一本の経路で構成することができるので、部品点数を減らすことができる。

【0018】

（５）上記の干渉型光ファイバセンサシステムでは、カプラにおける光の分岐比は、ａ：１であってもよい（ただし、ａは１ではない正の実数）。これにより、カプラに光を透過させる態様で干渉型光ファイバセンサシステムを構成し、変調部の縦列接続を容易に行うことができる。

【0019】

（６）上記の干渉型光ファイバセンサシステムでは、応力は、音響波として伝搬してもよい。

【0020】

（７）本発明の一側面に係る干渉型光ファイバセンサヘッドは、入力端、出力端及び２つの分岐端を有するカプラと、一端が２つの分岐端の一方に接続され、他端が２つの分岐端の他方に接続された光経路と、光経路が巻かれるコイルと、を備え、光経路は、コイルの芯に巻かれた第１巻き付け部と、第１巻き付け部とは別の箇所で芯に巻かれた第２巻き付け部と、第１巻き付け部と第２巻き付け部との間に設けられるループ部と、を有し、コイルに加えられた応力によって第１巻き付け部を通る光に与えられる変調のタイミングと、応力によって第２巻き付け部を通る光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている。この干渉型光ファイバセンサヘッドでは、変調部における光経路を一本とすることができ、部品点数を減らすことができる。

【0021】

（８）本発明の他の側面に係る干渉型光ファイバセンサヘッドは、入力端、出力端及び２つの分岐端を有する第１カプラと、入力端、出力端及び２つの分岐端を有する第２カプラと、一端が第１カプラの一方の分岐端に接続され、他端が第２カプラの入力端に接続された第３光経路と、一端が第１カプラの他方の分岐端に接続され、他端が第２カプラの出力端に接続された第４光経路と、第２カプラの一方の分岐端から他方の分岐端にまで延びるループ状の第５光経路と、第３光経路及び第４光経路が巻かれたコイルと、を備え、コイルに加えられた応力によって第３光経路を通る光に与えられる変調のタイミングと、応力によって第４光経路を通る光に与えられる変調のタイミングと、は互いに異なっている。この干渉型光ファイバセンサヘッドでは、第２カプラから延びる第５光経路がループ状となっている。よって、第２カプラから出力される光が通る光経路の本数を減らすことができ部品点数の低減に寄与する。

【0022】

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステム及び干渉型光ファイバセンサヘッドの具体例を図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0023】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステム１の構成を示す図である。図１に示されるように、干渉型光ファイバセンサシステム１は、光源１１と、第１カプラ１２と、第１光経路１３と、第２光経路１４と、第２カプラ１８と、光検出器１９と、コイル（変調部）２０とを備えている。干渉型光ファイバセンサシステム１は、マッハツェンダ型の干渉計を構成している。

【0024】

光源１１は、パルス光である信号光Ｌ１を出力する。光源１１は、第１カプラ１２と光学的に接続されている。第１カプラ１２は例えば３ｄＢカプラである。第１カプラ１２は、入力端１２ａ、出力端１２ｂ及び２つの分岐端１２ｃ，１２ｄを有する。光源１１から出力された信号光Ｌ１は、第１カプラ１２の入力端１２ａに入力される。第１カプラ１２における分岐比は、例えば１：１である。第１カプラ１２は、光源１１からの信号光Ｌ１を、パルス光である測定光Ｌ２とパルス光である参照光Ｌ３とに分岐する。第１カプラ１２は、分岐端１２ｃから測定光Ｌ２を出力すると共に、分岐端１２ｄから参照光Ｌ３を出力する。

【0025】

第１光経路１３は、第１カプラ１２の分岐端１２ｃと光学的に接続されている。第１光経路１３は、第１カプラ１２から分岐された測定光Ｌ２を入力する。第１光経路１３の一端は第１カプラ１２に接続され、第１光経路１３の他端は第２カプラ１８に接続されている。第１光経路１３は、第１カプラ１２から出力された測定光Ｌ２を第１光経路１３の一端に入力して導波させる。第１光経路１３の途中にはコイル２０が配置されている。

【0026】

第２光経路１４は、第１カプラ１２の分岐端１２ｄと光学的に接続されている。第２光経路１４は、第１カプラ１２から分岐された参照光Ｌ３を入力する。第２光経路１４の一端は第１カプラ１２に接続され、第２光経路１４の他端は第２カプラ１８に接続されている。第２光経路１４は、第１カプラ１２から出力された参照光Ｌ３を第２光経路１４の一端に入力して導波させる。第２光経路１４の途中にはコイル２０が配置されている。第２光経路１４における光学長は第１光経路１３における光学長と等しい。また、第１光経路１３及び第２光経路１４の材料は、例えば互いに同一である。

【0027】

コイル２０は、第１光経路１３及び第２光経路１４が巻き付けられる芯１７を有する。コイル２０の芯１７に巻き付けられる第１光経路１３の長さ及び巻き数は、例えば、芯１７に巻き付けられる第２光経路１４の長さ及び巻き数と同一である。第１光経路１３及び第２光経路１４は、互いに所定の間隔Ｈを有して巻かれている。また、コイル２０には、外部から振動等を受けることによって応力が加えられる。コイル２０における応力は、例えば音響波として伝搬する。

【0028】

コイル２０上における第１光経路１３と第２光経路１４との距離を間隔Ｈ、伝搬する応力の速度をｖ_ｓとした場合、応力が第２光経路１４から第１光経路１３に伝搬する時間ｔはＨ／ｖ_ｓとなる。ここで、コイル２０に加えられた応力によって測定光Ｌ２に与えられる変調のタイミングと、参照光Ｌ３に与えられる変調のタイミングとは異なっている。すなわち、例えば第２光経路１４側から応力がコイル２０に加えられた場合、第１光経路１３には、第２光経路１４よりも時間ｔだけ遅れて応力が伝搬される。よって、第１光経路１３に応力が伝搬される時間と、第２光経路１４に応力が伝搬される時間との差である時間ｔを遅延時間として利用することができる。

【0029】

第２カプラ１８は、第１光経路１３及び第２光経路１４を結合する。第２カプラ１８は、第１光経路１３を通った測定光Ｌ２と第２光経路１４を通った参照光Ｌ３とを結合させる。第２カプラ１８は、光検出器１９と光学的に接続されている。第２カプラ１８によって結合された光は、光検出器１９に出力される。

【0030】

光検出器１９は、第２カプラ１８によって結合された光に基づいて、測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３の変調を検出する。光検出器１９には測定光Ｌ２と参照光Ｌ３との干渉光が入力される。光検出器１９は、上記干渉光を検出するホモダイン検波を行う。コイル２０に応力が生じていない状態では、測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３が第２カプラ１８に同時に入力される。よって、光検出器１９は、遅延が付与されていない測定光Ｌ２、及び遅延が付与されていない参照光Ｌ３の干渉光を計測する。

【0031】

一方、コイル２０に応力が生じると、この応力によって、コイル２０における測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３に位相変調が生じる。具体的には、例えば第２光経路１４側からコイル２０に応力が加えられた場合、第１光経路１３には、第２光経路１４よりも時間ｔだけ遅れて応力が伝搬される。よって、第１光経路１３を通る測定光Ｌ２と、第２光経路１４を通る参照光Ｌ３と、の間で位相差が生じ、この位相差に基づいて第２カプラ１８の分岐比が変化する。光検出器１９は、第２カプラ１８における分岐比の変化を検出する。光検出器１９は、測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３による干渉光の強度変動を計測する。そして、干渉型光ファイバセンサシステム１は、コイル２０に応力が加えられたことを検出する。

【0032】

以上の構成を備える干渉型光ファイバセンサシステム１によって得られる効果について説明する。

【0033】

干渉型光ファイバセンサシステム１では、コイル２０に応力が加えられると測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３が変調される。そして、測定光Ｌ２に与えられる変調のタイミングと参照光Ｌ３に与えられる変調のタイミングとは互いに異なっており、例えば変調された測定光Ｌ２は変調された参照光Ｌ３よりも遅延される。従って、光検出器１９は、測定光Ｌ２と参照光Ｌ３とを選択的に抽出することができる。よって、簡易な構成で環境による影響を低減させることができ、光検出器１９は測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３の変調を確実に計測することができる。

【0034】

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステム１Ａの構成を示す図である。第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明を省略する。後述する第３及び第４実施形態においても重複する説明を省略する。図２に示されるように、干渉型光ファイバセンサシステム１Ａは、装置本体２と、２個の干渉型光ファイバセンサヘッド３とを備えている。なお、干渉型光ファイバセンサヘッド３の数は、２個に限定されず、１個又は３個以上であってもよい。装置本体２は、光源１１及び光検出器１９を備えている。干渉型光ファイバセンサヘッド３は、カプラ２２と、光経路２３と、コイル２０とを備えている。

【0035】

カプラ２２は、信号光Ｌ４を入力する入力端２２ａと、信号光Ｌ４を出力する出力端２２ｂと、分岐した信号光Ｌ４を出力させる２つの分岐端２２ｃ，２２ｄとを備えている。一方の分岐端２２ｃには光経路２３の一端が接続されており、他方の分岐端２２ｄには光経路２３の他端が接続されている。光経路２３は、コイル２０の芯１７に巻かれた第１巻き付け部２３ａと、第１巻き付け部２３ａとは別の箇所で芯１７に巻かれた第２巻き付け部２３ｂと、第１巻き付け部２３ａと第２巻き付け部２３ｂとの間に設けられるループ部２３ｃとを有する。

【0036】

ここで、カプラ２２における分岐比をａ：１（ａは正の実数）とすると、ａの値は、１以外であり、好ましくは１００以上である。すなわち、カプラ２２における信号光Ｌ４の分岐比は１：１以外の分岐比であり、分岐端２２ｃからの信号光Ｌ４の量と分岐端２２ｄからの信号光Ｌ４の量とは異なっている。例えば、分岐端２２ｃからの信号光Ｌ４と、分岐端２２ｄからの信号光Ｌ４と、の比を１００：１とすると、分岐端２２ｄから出力される信号光Ｌ４よりも、分岐端２２ｃから出力される信号光Ｌ４の量が１００倍大きくなる。このとき、分岐端２２ｃからの信号光Ｌ４は、第１巻き付け部２３ａ、ループ部２３ｃ及び第２巻き付け部２３ｂをこの順で通って分岐端２２ｄに入力される。この信号光Ｌ４は、出力端２２ｂから別のカプラ２２の入力端２２ａに出力される。このようにして干渉型光ファイバセンサシステム１Ａは、カプラ２２が信号光Ｌ４を透過させるので、いわゆる透過型で構成することが可能となっている。

【0037】

以上、干渉型光ファイバセンサシステム１Ａでは、第１実施形態と同様、コイル２０に応力が加えられると信号光Ｌ４が変調される。そして、第１巻き付け部２３ａを通る信号光Ｌ４に与えられる変調のタイミングと第２巻き付け部２３ｂを通る信号光Ｌ４に与えられる変調のタイミングとは互いに異なっている。すなわち、第１巻き付け部２３ａ及び第２巻き付け部２３ｂの一方を通る信号光Ｌ４は他方を通る信号光Ｌ４よりも遅延される。従って、第１実施形態の干渉型光ファイバセンサシステム１と同様、簡易な構成で環境による影響を低減させることができる。更に、干渉型光ファイバセンサシステム１Ａでは、光経路２３が一本の経路となっているので、干渉型光ファイバセンサシステム１よりも部品点数を減らすことができる。

【0038】

また、干渉型光ファイバセンサシステム１Ａにおいて、カプラ２２における光の分岐比はａ：１である（ただし、ａは１ではない正の実数）。従って、カプラ２２に光を透過させる態様で干渉型光ファイバセンサシステム１Ａを構成し、干渉型光ファイバセンサヘッド３（コイル２０）の縦列接続を容易に行うことができる。

【0039】

（第３実施形態）

【0040】

図３は、第３実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステム１Ｂの構成を示す図である。図３に示されるように、干渉型光ファイバセンサシステム１Ｂは、装置本体２と、干渉型光ファイバセンサヘッド３Ａとを備えている。なお、図３では、１個の干渉型光ファイバセンサヘッド３Ａのみを図示しているが、例えば第１カプラ３２の出力端３２ｂを別の第１カプラ３２の入力端３２ａに接続させることによって、複数の干渉型光ファイバセンサヘッド３Ａを縦列接続させることも可能である。

【0041】

干渉型光ファイバセンサヘッド３Ａは、第１カプラ３２、第３光経路３３、第４光経路３４、第５光経路３５及び第２カプラ３８を備えている。第３光経路３３の一端は第１カプラ３２に接続されており、第３光経路３３の他端は第２カプラ３８に接続されている。第３光経路３３は、第３光経路３３の途中でコイル２０の芯１７に巻かれた第１巻き付け部３６を有する。第４光経路３４は、第４光経路３４の途中で芯１７に巻かれた第２巻き付け部３７を有する。また、第５光経路３５は、第２カプラ３８からループ状に延びている。

【0042】

第１カプラ３２は、信号光Ｌ５を入力する入力端３２ａと、信号光Ｌ５を出力する出力端３２ｂと、分岐した信号光Ｌ５を出力させる２つの分岐端３２ｃ，３２ｄとを有する。第１カプラ３２の分岐比は例えば１：１である。第２カプラ３８は、第１カプラ３２と同様、入力端３８ａと、出力端３８ｂと、２つの分岐端３８ｃ，３８ｄとを有する。一方の分岐端３８ｃには第５光経路３５の一端が接続されており、他方の分岐端３８ｄには第５光経路３５の他端が接続されている。

【0043】

以上、干渉型光ファイバセンサシステム１Ｂでは、第１巻き付け部３６を通る信号光Ｌ５に与えられる変調のタイミングと第２巻き付け部３７を通る信号光Ｌ５に与えられる変調のタイミングとが互いに異なっている。従って、干渉型光ファイバセンサシステム１Ｂでは、干渉型光ファイバセンサシステム１，１Ａと同様の効果が得られる。

【0044】

また、干渉型光ファイバセンサシステム１Ｂにおいて、第５光経路３５は、第２カプラ３８から延びると共に第２カプラ３８に戻るループ状となっている。従って、第２カプラ３８から出力される信号光Ｌ５が通る光経路の本数を減らすことができ部品点数の低減に寄与する。

【0045】

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る干渉型光ファイバセンサシステム１Ｃの構成を示す図である。干渉型光ファイバセンサシステム１Ｃは、マイケルソン型の干渉計を構成している。干渉型光ファイバセンサシステム１Ｃは、第１光経路１３の出力端に設けられたミラー２６と、第２光経路１４の出力端に設けられたミラー２７とを備えている。また、第１光経路１３における光学長と第２光経路１４における光学長との差は例えば（４ｎ±１）λ／４である（ただしｎは整数、λは信号光Ｌ１の波長）。この干渉型光ファイバセンサシステム１Ｃでは、干渉型光ファイバセンサシステム１，１Ａ，１Ｂと同様の効果が得られる。

【0046】

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、干渉型光ファイバセンサシステム１又は干渉型光ファイバセンサシステム１Ｃにおいて、第１光経路１３及び第２光経路１４の少なくとも一方に遅延線が設けられていてもよい。このように遅延線を設けることにより、光検出器１９は測定光Ｌ２及び参照光Ｌ３の変調をより確実に計測することができる。また、干渉型光ファイバセンサシステム１Ａの光経路２３、又は干渉型光ファイバセンサシステム１Ｂの第３光経路３３若しくは第４光経路３４、に遅延線を設けた場合にも同様の効果が得られる。

【0047】

また、上述した実施形態において、第１光経路１３は、第１カプラ１２から分岐された測定光Ｌ２を入力するものとして説明したが、これに限定されるものではない。第１光経路１３に参照光が入力され、第２光経路１４に測定光が入力されてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…干渉型光ファイバセンサシステム、２…装置本体、３，３Ａ…干渉型光ファイバセンサヘッド、１１…光源、１２，３２…第１カプラ、１３…第１光経路、１４…第２光経路、１７…芯、１８，３８…第２カプラ、１９…光検出器（計測部）、２０…コイル（変調部）、２２…カプラ、２３…光経路、２３ａ…第１巻き付け部、２３ｂ…第２巻き付け部、２３ｃ…ループ部、３３…第３光経路、３４…第４光経路、３５…第５光経路、３６…第１巻き付け部、３７…第２巻き付け部、Ｈ…間隔、Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５…信号光、Ｌ２…測定光、Ｌ３…参照光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】