JP2000234914A

JP2000234914A - 歪み検出装置

Info

Publication number: JP2000234914A
Application number: JP11036206A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Cho; 亮弘長; Keiichi Sawada; 敬一澤田
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】偏波保持光ファイバとマイケルソン型干渉計
とを含む歪み検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】歪み検出装置は偏波保持光ファイバの歪
みを偏波保持機能の劣化としてマイケルソン型干渉計に
よって検出するように構成され、マイケルソン型干渉計
を構成する２つの光路のうち、少なくとも一方の光路は
少なくとも１個の可動ミラーを含む複数のミラーを有
し、該複数のミラーの少なくとも１個を移動させること
によって、２つの光路の間の光路差の変化量は上記移動
したミラーの移動距離の４倍以上になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏波保持（複屈折）
光ファイバとマイケルソン型干渉計を含む歪み検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバのコア断面が真円であり且つ
軸が真直であれば、一端から入射された直線偏光は偏波
状態が保持され、同一偏波状態の直線偏光が他端から出
射される。しかしながら、通常、光ファイバは僅かであ
るが変形し又は歪んでいるからコア断面が真円であり且
つ軸が真直となることはない。そこでカップリングと称
する現象が発生する。基本モード、即ち、ＨＥ₁₁モード
の偏波は互いに直交する２つの偏波、即ち、ＨＥ₁₁ ^Xモ
ードとＨＥ₁₁ ^Yモードの偏波に分離する。両者は伝搬定
数や群速度が異なり、楕円偏波及び直線偏波を周期的に
繰り返す。これが偏波分散である。

【０００３】偏波保持単一モード（複屈折）光ファイバ
（以下に単に偏波保持ファイバという。）では、光ファ
イバに予め内部応力又は内部歪みが付与されており、Ｈ
Ｅ₁₁ ^XモードとＨＥ₁₁ ^Yモードの偏波の伝搬定数の差が
大きく、両者がモード結合することはない。従って、入
射端にて光ファイバ固有の偏波方向に整合した光を入射
させると出射端までその偏波状態が保存される。

【０００４】偏波保持光ファイバが外力等によって歪み
又は変形すると偏光維持性能が劣化する。この偏光維持
性能の劣化は、偏波保持光ファイバに生じた偏波分散と
して測定されることができる。逆に、偏波保持光ファイ
バに生じた偏波分散を測定することによって偏波保持光
ファイバに生じた歪み又は変形を検出することができ
る。

【０００５】特開昭６０−１７３４２９号及び特開昭６
３−２５０５４６号には、マイケルソン型干渉計によっ
て偏波保持光ファイバに生じたカップリング又は偏波分
散を測定する方法が開示されている。また、本願出願人
と同一の出願人によって平成８年１１月１日に出願され
た特願平８−２９１６６２号（特開平１０−１３２５２
６号）には、偏波保持光ファイバに生じたカップリング
又は偏波分散を測定することによって、偏波保持光ファ
イバに生じた歪み又は変形を測定するための歪み検出装
置が記載されている。

【０００６】図５を参照して従来の歪み検出装置の例を
説明する。詳細は上記の公報又は出願を参照されたい。
歪み検出装置は、光源１１と２つの偏光子１３、１５と
偏波保持光ファイバ１７とマイケルソン型干渉計４０と
を含む。マイケルソン型干渉計４０はハーフミラー４１
と固定平板ミラー４２と可動平板ミラー４３とを有し、
可動平板ミラー４３は移動ステージ４３Ａ上に装着され
ている。マイケルソン型干渉計４０は更に受光器４４と
信号処理装置４５とを有する。

【０００７】先ず、偏波保持光ファイバ１７に入射する
ＨＥ₁₁モードの偏波の偏波方向が偏波保持光ファイバ１
７の固有偏波方向に一致するように、アラインメントが
とられる。光源１１からの光は第１の偏光子１３によっ
て直線偏光化され偏波保持光ファイバ１７に導かれる。
偏波保持光ファイバに歪み又は変形が存在すると、そこ
にカップリングが起き、互いに直交する偏波方向を有す
る２つの偏波、即ち、ＨＥ₁₁ ^XモードとＨＥ₁₁ ^Yモード
の偏波が生ずる。２つの偏波は、第２の偏光子１５によ
って偏波方向が同一となるように偏光されて、合波す
る。合波した光はマイケルソン型干渉計４０に導かれ
る。

【０００８】マイケルソン型干渉計４０に導かれた光
は、ハーフミラー４１によって２つに分岐され、一方は
固定平板ミラー４２を反射し他方は可動平板ミラー４３
を反射する。これらの反射光はハーフミラー４１によっ
て合成され、干渉光は受光器４４によって受光される。
受光器４４からの信号は信号処理装置４５によって処理
される。

【０００９】このような歪み検出装置によって歪み又は
変形を検出する方法を説明する。センサ部である偏波保
持光ファイバを、例えば、検査対象である部材に巻き付
ける。この部材が変形又は歪むと、それに巻き付けられ
た偏波保持光ファイバが変形し又は歪む。これは、マイ
ケルソン型干渉計によって偏波分散として検出されるこ
とができる。偏波分散を検出することによって、検査対
象に生じた変形又は歪みの大きさと位置が測定される。

【００１０】検査対象に生じた変形又は歪みの大きさは
受光器によって検出された干渉光の強度信号を分析する
ことによって求められる。

【００１１】検査対象に生じた変形又は歪みの位置はカ
ップリングが発生した位置を検出することによって求め
られる。

【００１２】カップリングによって生じた偏波分散、即
ち、群速度の遅延は、２つの偏波が偏波保持光ファイバ
１７の出口端まで伝播する間に、増加する。単位距離当
たりの偏波分散が一定であるとすれば、偏波保持光ファ
イバの出口端における偏波分散は、カップリングが発生
した位置から偏波保持光ファイバの出口端までの距離ｘ
₁に比例する。従って、偏波分散を求めることによっ
て、カップリングの発生位置が得られる。

【００１３】受光器の出力信号を監視しながら、可動平
板ミラーを光軸方向に沿って移動させる。それによっ
て、固定平板ミラーを反射する第１の偏光の光路長と可
動平板ミラーを反射する第２の偏光の光路長の間の光路
差が変化する。この光路差を以下に単にマイケルソン干
渉計の光路差と称する。

【００１４】この光路差が偏波分散に対応したとき、干
渉光の強度のピーク値が得られる。偏波分散は、受光器
４４の出力の２つのピーク値の間の距離を求めることに
よって得られる。このときの、光路差Ｐは偏波分散に相
当し、カップリングの発生位置ｘ₁を指示する。

【００１５】

【数１】ｘ₁＝Ｐ／Ｂ

【００１６】ｘ₁はカップリングの発生位置から偏波保
持光ファイバの出口端までの距離、Ｐはマイケルソン型
干渉計の２つの伝播光の光路差である。また、Ｂは偏波
保持光ファイバのモード複屈折率である。

【００１７】偏波保持光ファイバの全長Ｌが歪み検出装
置のセンサ部として機能する場合、カップリングは偏波
保持光ファイバの入口端から出口端までの何処でも生ず
る。従って、カップリングの位置ｘ₁の最小値はゼロ、
最大値は偏波保持光ファイバの全長Ｌである。光路差Ｐ
の最大値Ｐ_MAXは、カップリングが偏波保持光ファイバ
の入口端にて生じた場合に生じ、数１の式にてｘ₁＝Ｌ
を代入することによって求められる。

【００１８】

【数２】Ｐ_MAX＝Ｂ×Ｌ

【００１９】数２の式から明らかなように、偏波保持光
ファイバをセンサ部とする歪み検出装置において、マイ
ケルソン干渉計の光路差Ｐの最大値はセンサ部の全長に
比例する。逆にセンサ部の長さを大きくすると、光路差
Ｐを大きくしなければならない。

【００２０】図６を参照して従来の歪み検出装置の他の
例を説明する。この例を図５に示した例と比較すると、
平板ミラーの代わりにコーナーキューブプリズムミラー
が使用されている。即ち、固定平板ミラー４２の代わり
に固定コーナーキューブプリズムミラー４６が使用さ
れ、可動平板ミラー４３の代わりに可動コーナーキュー
ブプリズムミラー４７が使用されている。それ以外の構
成は図５の例と同様である。

【００２１】コーナーキューブプリズムミラーは、平板
ミラーと比較すると、設置方法が簡単である特徴を有す
る。平板ミラーは、光軸に対して正確に垂直に設置しな
くてはならない。もし、光軸に対して垂直でないと、入
射光と反射光が平行とならない。コーナーキューブプリ
ズムミラーは光軸に対して正確に対称的に設置されなく
ても、入射光と反射光は常に平行となる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の歪み検出装置で
は、マイケルソン型干渉計の光路差Ｐの増加量は、可動
ミラーの移動量ｘの２倍であった。以下に簡単化のため
に、可動ミラーが初期位置にあるときに、マイケルソン
型干渉計の光路差Ｐはゼロであると仮定する。可動ミラ
ーの移動量をｘとすると、光路差Ｐは次のようになる。

【００２３】

【数３】Ｐ＝２ｘ

【００２４】従って、可動ミラーの移動量ｘの最大値ｘ
_MAXは、同様に、偏波保持光ファイバの全長Ｌに比例す
る。

【００２５】

【数４】ｘ_MAX＝Ｂ×Ｌ／２

【００２６】従って、従来の歪み検出装置では、歪みを
検出するためのセンサ部の長さを大きくすると、可動ミ
ラーの移動量ｘの最大値ｘ_MAXが大きくなり、マイケル
ソン型干渉計の部分の寸法が大きくなる欠点があった。

【００２７】本発明は、センサ部の長さを大きくして
も、マイケルソン型干渉計の部分の寸法を大きくする必
要がない歪み検出装置を提供することを目的とする。

【００２８】本発明は、センサ部の長さを大きくして
も、マイケルソン型干渉計を構成する可動ミラーの移動
距離を大きくする必要がない歪み検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２９】本発明は、マイケルソン干渉計の部分の可
動ミラーの移動距離を大きくすることなく、２つの偏光
の間の光路差を大きくすることができる歪み検出装置を
提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明によると、光源と
偏波保持光ファイバとマイケルソン型干渉計とを含み、
偏波保持光ファイバの歪みを偏波保持機能の劣化として
マイケルソン型干渉計によって検出するように構成され
た歪み検出装置において、マイケルソン型干渉計を構成
する２つの光路のうち、少なくとも一方の光路は少なく
とも１個の可動ミラーを含む複数のミラーを有し、該複
数のミラーの少なくとも１個を移動させることによっ
て、２つの光路の間の光路差の変化量は移動したミラー
の移動距離の４倍以上になるように構成されている。

【００３１】従って、可動ミラーの移動距離が小さくて
も大きな光路差を得ることができるから、センサ部であ
る偏波保持光ファイバの全長が大きくても、マイケルソ
ン干渉計の部分の寸法を小さくすることができる。

【００３２】本発明の歪み検出装置の例によると、一方
の光路は１個の可動ミラーと１個の固定ミラーとを含
み、１個の可動ミラーを移動させることによって２つの
光路の間の光路差の変化量は移動したミラーの移動距離
の４倍となる。又、他の例によると、一方の光路は２個
の可動ミラーと１個の固定ミラーとを含み、２個の可動
ミラーを移動させることによって２つの光路の間の光路
差の変化量は移動したミラーの移動距離の４倍となる。

【００３３】本発明の更に他の例によると、一方の光路
はｎ個（ｎは自然数）の固定ミラーと（ｎ＋１）個の可
動ミラーとを含み、該（ｎ＋１）個の可動ミラーを移動
させることによって２つの光路の間の光路差の変化量は
移動したミラーの移動距離の２（ｎ＋１）倍となる。更
に、（ｎ＋１）個の可動ミラーは互いに異なる移動距離
だけ移動させるように構成されている。

【００３４】本発明の他の例によると、マイケルソン型
干渉計を構成する２つの光路のうちの他方の光路は、少
なくとも１つの可動ミラーを含む。第１の光路の可動ミ
ラーを第２の光路の可動ミラーの移動方向と反対方向に
移動させることによって２つの光路の光路差は大きくな
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１を参照して本発明の歪み検出
装置の第１の例について説明する。本例の歪み検出装置
は、光源１１と第１及び第２の偏光子１３、１５と偏波
保持光ファイバ１７とマイケルソン型干渉計５０とを有
する。

【００３６】本例の歪み検出装置では、マイケルソン型
干渉計５０はビームスプリッタ、即ち、ハーフミラー５
１と２つの固定平板ミラー５３、５４と可動コーナーキ
ューブプリズムミラー６１とを有し、可動コーナーキュ
ーブプリズムミラー６１は移動ステージ７０に装着され
ている。本例のマイケルソン型干渉計５０は、従来のマ
イケルソン型干渉計４０と同様に、更に受光器４４及び
信号処理装置４５とを有する。

【００３７】光源１１からの光は第１の偏光子１３によ
って直線偏光化されて偏波保持光ファイバ１７に導かれ
る。偏波保持光ファイバ１７を伝播した光は第２の偏光
子１５を経由してマイケルソン型干渉計５０に導かれ
る。第２の偏光子１５によって、カップリングによって
発生した２つの偏光の偏波方向は同一となる。

【００３８】マイケルソン型干渉計５０に導かれた直線
偏光はビームスプリッタ、即ち、ハーフミラー５１によ
って２つに分岐される。第１の偏光は第１の固定平板ミ
ラー５３を反射して、ハーフミラー５１に導かれる。第
２の偏光は可動コーナーキューブプリズムミラー６１を
経由して、第２の固定平板ミラー５４を反射する。この
反射光は再び可動コーナーキューブプリズムミラー６１
を経由してハーフミラー５１に導かれる。

【００３９】第１の固定平板ミラー５３からの反射光と
第２の固定平板ミラー５４からの反射光は、ハーフミラ
ー５１によって合成され、干渉光は受光器４４によって
受光される。受光器４４からの信号は信号処理装置４５
によって処理される。

【００４０】第１の固定平板ミラー５３を反射する第１
の偏光と第２の固定平板ミラー５４を反射する第２の偏
光の間の光路差、即ち、マイケルソン干渉計の光路差を
考察する。第１の偏光の光路長は変化しないが、第２の
偏光の光路長は、可動コーナーキューブプリズムミラー
６１を移動させることによって変化する。従って、２つ
の偏光の光路差は、第２の偏光の光路長の増加量だけ増
加する。

【００４１】可動コーナーキューブプリズムミラー６１
を支持する移動ステージ７０の移動距離をｘとする。第
２の偏光の光路長は、可動コーナーキューブプリズムミ
ラー６１の反射前と反射後にてそれぞれ距離２ｘだけ増
加する。従って、第２の偏光の光路長は距離４ｘだけ増
加する。従って、光路差の増加量は４ｘである。上述の
ように、簡単化のために、移動ステージ７０が初期位置
にあるときに、２つの偏光の間の光路差Ｐはゼロである
と仮定すると、光路差Ｐは次のようになる。

【００４２】

【数５】Ｐ＝４ｘ

【００４３】尚、上述の説明で、第２の固定平板ミラー
５４は移動しないように構成されているが、この第２の
固定平板ミラー５４を移動ステージに装着して移動可能
に構成してもよい。この第２の固定平板ミラー５４を可
動コーナーキューブプリズムミラー６１より遠ざかる方
向に移動させることによって、２つの偏光の間の光路差
Ｐは更に増加する。

【００４４】図２を参照して説明する。本例の歪み検出
装置によると、マイケルソン型干渉計５０は２つのハー
フミラー５１、５２と２つの固定コーナーキューブプリ
ズムミラー５５、５６と２つの可動コーナーキューブプ
リズムミラー６１、６２とを有し、可動コーナーキュー
ブプリズムミラー６１、６２は移動ステージ７０に装着
されている。

【００４５】マイケルソン型干渉計５０に導かれた直線
偏光はビームスプリッタ、即ち、第１のハーフミラー５
１によって２つに分岐される。第１の偏光は第１の固定
コーナーキューブプリズムミラー５５を反射して、ビー
ムスプリッタ、即ち、第２のハーフミラー５２に導かれ
る。第２の偏光は第１の可動コーナーキューブプリズム
ミラー６１、第２の固定コーナーキューブプリズムミラ
ー５６及び第２の可動コーナーキューブプリズムミラー
６２を経由して、第２のハーフミラー５２に導かれる。

【００４６】第１の偏光と第２の偏光は、第２のハーフ
ミラー５２によって合成され、干渉光は受光器４４によ
って受光される。受光器４４からの信号は信号処理装置
４５によって処理される。

【００４７】同様に、第１の偏光と第２の偏光の光路差
を考察する。第１の偏光の光路長は変化しないが、第２
の偏光の光路長は、可動コーナーキューブプリズムミラ
ー６１、６２を移動させることによって変化する。従っ
て、２つの偏光の光路差の増加量は、第２の偏光の光路
長の増加量に等しい。

【００４８】可動コーナーキューブプリズムミラー６
１、６２を支持する移動ステージ７０の移動距離をｘと
する。第２の偏光の光路長は、可動コーナーキューブプ
リズムミラー６１、６２の反射前と反射後にてそれぞれ
距離ｘだけ増加する。従って、第２の偏光の光路長は距
離４ｘだけ増加する。従って、光路差の増加量は４ｘで
ある。上述のように、簡単化のために、移動ステージ７
０ーが初期位置にあるときに、２つの偏光の間の光路差
Ｐはゼロであると仮定すると、光路差Ｐは次のようにな
る。

【００４９】

【数６】Ｐ＝４ｘ

【００５０】尚、上述の説明で、第２の固定コーナーキ
ューブプリズムミラー５６は移動しないように構成され
ているが、この第２の固定コーナーキューブプリズムミ
ラー５６を移動ステージに装着して移動可能に構成して
もよい。この第２の固定コーナーキューブプリズムミラ
ー５６を可動コーナーキューブプリズムミラー６１、６
２より遠ざかる方向に移動させることによって、２つの
偏光の間の光路差Ｐは更に増加する。

【００５１】図３を参照して説明する。本例の歪み検出
装置によると、マイケルソン型干渉計５０は２つのハー
フミラー５１、５２と３つの固定コーナーキューブプリ
ズムミラー５５、５６、５７と３つの可動コーナーキュ
ーブプリズムミラー６１、６２、６３とを有する。第１
及び第２の可動コーナーキューブプリズムミラー６１、
６２は第１の移動ステージ７０に装着され、第３の可動
コーナーキューブプリズムミラー６３は第２の移動ステ
ージ７１に装着されている。

【００５２】マイケルソン型干渉計５０に導かれた直線
偏光は第１のハーフミラー５１によって２つに分岐され
る。第１の偏光は第１の固定コーナーキューブプリズム
ミラー５５を反射して、第２のハーフミラー５２に導か
れる。第２の偏光は第３の可動コーナーキューブプリズ
ムミラー６３、第２の固定コーナーキューブプリズムミ
ラー５６、第１の可動コーナーキューブプリズムミラー
６１、第３の固定コーナーキューブプリズムミラー５７
及び第２の可動コーナーキューブプリズムミラー６２を
経由して、第２のハーフミラー５２に導かれる。

【００５３】第１の偏光と第２の偏光は、第２のハーフ
ミラー５２によって合成され、干渉光は受光器４４によ
って受光される。受光器４４からの信号は信号処理装置
４５によって処理される。

【００５４】同様に、第１の偏光と第２の偏光の光路差
を考察する。第１の偏光の光路長は変化しないが、第２
の偏光の光路長は、可動コーナーキューブプリズムミラ
ー６１、６２、６３を移動させることによって変化す
る。従って、２つの偏光の光路差の増加量は、第２の偏
光の光路長の増加量に等しい。

【００５５】第１及び第２の可動コーナーキューブプリ
ズムミラー６１、６２を支持する第１の移動ステージ７
０の移動距離をｘ₁とし、第３の可動コーナーキューブ
プリズムミラー６３を支持する第２の移動ステージ７１
の移動距離をｘ₂とする。第２の偏光の光路長は、第１
及び第２の可動コーナーキューブプリズムミラー６１、
６２の反射前と反射後にてそれぞれ距離ｘ₁だけ増加
し、第３の可動コーナーキューブプリズムミラー６３の
反射前と反射後にてそれぞれ距離ｘ₂だけ増加する。従
って、光路長は距離４ｘ₁＋２ｘ₂増加する。光路差の
増加量も４ｘ₁＋２ｘ₂である。上述のように、簡単化
のために、移動ステージ７０、７１が初期位置にあると
きに、２つの偏光の間の光路差Ｐはゼロであると仮定す
ると、光路差Ｐは次のようになる。

【００５６】

【数７】Ｐ＝４ｘ₁＋２ｘ₂

【００５７】以上の例から容易に理解されるように、一
般に、第２の偏光の光路に、多数の固定コーナーキュー
ブプリズムミラー及び可動コーナーキューブプリズムミ
ラーを設けることによって光路差を増加させることがで
きる。例えば、ｎ個（ｎは自然数）の固定コーナーキュ
ーブプリズムミラーと（ｎ＋１）個の可動コーナーキュ
ーブプリズムミラーを、互いに向き合うように、それぞ
れ１列に並べる。（ｎ＋１）個の可動コーナーキューブ
プリズムミラーは移動ステージに装着する。

【００５８】移動ステージの移動距離をｘとすると、第
２の偏光の光路長は、各可動コーナーキューブプリズム
ミラーの反射前と反射後にてそれぞれ距離ｘだけ増加す
る。従って、第２の偏光の光路長は距離２ｘ×（ｎ＋
１）増加する。従って、光路差の増加量も２ｘ×（ｎ＋
１）である。上述のように、簡単化のために、移動ステ
ージが初期位置にあるときに、２つの偏光の間の光路差
Ｐはゼロであると仮定すると、光路差Ｐは次のようにな
る。

【００５９】

【数８】Ｐ＝２ｘ×（ｎ＋１）

【００６０】数８の式は、（ｎ＋１）個の可動コーナー
キューブプリズムミラーは１つの移動ステージに装着さ
れている場合である。しかしながら、これらの（ｎ＋
１）個の可動コーナーキューブプリズムミラーをｍ個の
移動ステージに装着してもよい。（ｎ＋１）個の可動コ
ーナーキューブプリズムミラーをｍ個のグループに分割
し、このｍ個のグループを順にｍ個の移動ステージに装
着する。

【００６１】例えば、第１の移動ステージにＭ₁個の可
動コーナーキューブプリズムミラーを装着し、第２の移
動ステージにＭ₂個の可動コーナーキューブプリズムミ
ラーを装着し、第３の移動ステージにＭ₃個の可動コー
ナーキューブプリズムミラーを装着し、第ｍの移動ステ
ージにＭ_m個の可動コーナーキューブプリズムミラーを
装着する。

【００６２】ｍ個の移動ステージはそれぞれ別個に移動
することができるように構成される。第１の移動ステー
ジの移動距離をｘ₁、第２の移動ステージの移動距離を
ｘ₂、第３の移動ステージの移動距離をｘ₃、第ｍの移
動ステージの移動距離をｘ_mとする。上述のように、簡
単化のために、ｍ個の移動ステージが初期位置にあると
きに、２つの偏光の間の光路差Ｐはゼロであると仮定す
ると、光路差Ｐは次のようになる。

【００６３】

【数９】Ｐ＝２ｘ₁×Ｍ₁＋２ｘ₂×Ｍ₂＋２ｘ₃×Ｍ
₃＋・・・・＋２ｘ_m×Ｍ_m

【００６４】但し、Ｍ₁＋Ｍ₂＋Ｍ₃＋・・・・＋Ｍ_m
＝ｎ＋１である。

【００６５】数８の式及び数９の式の例では、ｎ個の固
定コーナーキューブプリズムミラーは固定されていると
仮定している。しかしながら、これらのｎ個の固定コー
ナーキューブプリズムミラーを１個又は複数の移動ステ
ージに装着して移動可能に構成してもよい。この場合、
ｎ個の固定コーナーキューブプリズムミラーが装着され
た移動ステージの移動方向を、（ｎ＋１）個の可動コー
ナーキューブプリズムミラーが装着された移動ステージ
の移動方向と反対にすることによって、光路差をより大
きくすることができる。

【００６６】図４を参照して説明する。本例の歪み検出
装置によると、マイケルソン型干渉計５０はビームスプ
リッタ、即ち、ハーフミラー５１と２つの可動コーナー
キューブプリズムミラー６１、６４とを有し、ｘ軸方向
の可動コーナーキューブプリズムミラー６１はｘ軸移動
ステージ７０に装着され、ｙ軸方向の可動コーナーキュ
ーブプリズムミラー６４はｙ軸移動ステージ７２に装着
されている。

【００６７】マイケルソン型干渉計５０に導かれた直線
偏光はハーフミラー５１によって２つに分岐される。第
１の偏光はｘ軸方向の可動コーナーキューブプリズムミ
ラー６１を反射して、ハーフミラー５１に導かれ、第２
の偏光はｙ軸方向の可動コーナーキューブプリズムミラ
ー６４を反射してハーフミラー５１に導かれる。

【００６８】第１の偏光と第２の偏光は、ハーフミラー
５１によって合成され、干渉光は受光器４４によって受
光される。受光器４４からの信号は信号処理装置４５に
よって処理される。

【００６９】同様に、第１の偏光と第２の偏光の光路差
を考察する。第１及び第２の偏光の光路長は、可動コー
ナーキューブプリズムミラー６１、６４を移動させるこ
とによって変化する。従って、２つの偏光の光路差の変
化量は、２つの偏光の光路長の変化量の差に等しい。２
つの偏光の光路差を増加させるためには、一方の偏光の
光路長を増加し、他方の偏光の光路長を減少させればよ
い。

【００７０】例えば、ｘ軸方向の可動コーナーキューブ
プリズムミラー６１を支持するｘ軸移動ステージ７０の
移動距離を＋ｘとし、ｙ軸方向の可動コーナーキューブ
プリズムミラー６４を支持するｙ軸移動ステージ７２の
移動距離を−ｙとする。第１の偏光の光路長は、ｙ軸可
動コーナーキューブプリズムミラー６４の反射前と反射
後にてそれぞれ距離２ｙだけ減少し、第２の偏光の光路
長は、ｘ軸方向可動コーナーキューブプリズムミラー６
１の反射前と反射後にてそれぞれ距離２ｘだけ増加す
る。従って、光路差の増加量は２ｘ＋２ｙである。上述
のように、簡単化のために、移動ステージ７０、７２が
初期位置にあるときに、２つの偏光の間の光路差Ｐはゼ
ロであると仮定すると、光路差Ｐは次のようになる。

【００７１】

【数１０】Ｐ＝２ｘ＋２ｙ

【００７２】こうして本発明の第１及び第２の例による
と、移動ステージ７０の移動距離ｘに対して光路差は４
ｘだけ増加するから、従来の歪み検出装置と比べて、２
倍の光路差を得ることができる。逆に、従来の装置のよ
うに光路差を２ｘだけ増加させるためには、移動ステー
ジ７０の移動距離はｘ／２でよい。第３及び第４の例も
同様に、光路差をｘ増加するためには、移動ステージ７
０の移動距離は従来例の場合より少ない。

【００７３】従って、センサ部である偏波保持光ファイ
バの長さが同じなら、移動ステージ７０の移動距離が小
さくなり、マイケルソン型干渉計の部分の長さが短くな
る。また、センサ部である偏波保持光ファイバの長さを
大きくしても、移動ステージ７０の移動距離は増加しな
いから、マイケルソン型干渉計の部分の長さは増加しな
い。

【００７４】本例の歪み検出装置では、偏波保持光ファ
イバ１７がセンサ部である。偏波保持光ファイバ１７
は、偏波保持光ファイバ１７に歪みを生じさせる原因又
は異変が起きる可能性のある場所に配置される。例えば
柱状部材に偏波保持光ファイバ１７を巻き付けてよい。
柱状部材が変形し又は歪むと、偏波保持光ファイバ１７
が歪みそれはマイケルソン型干渉計５０によって検出さ
れる。柱状部材が加熱されて変形した場合でも、偏波保
持光ファイバ１７が歪むから、マイケルソン型干渉計５
０によって検出される。こうして、本例の歪み検出装置
によって、被検出対象である柱状部材に異変が生じたと
きそれが検出される。

【００７５】本例の歪み検出装置は、人間が入り込むこ
とができない場所、例えば高所、地中深部、極めて狭い
通路、危険な場所等にて異変を検出することができる。
そのような場所に、偏波保持光ファイバ１７を配置す
る。異変が生じたとき偏波保持光ファイバ１７に歪みが
生ずるように、偏波保持光ファイバ１７を配置又は装着
する。例えば、異変が生じたとき変形又は変位する可能
性のある部材に偏波保持光ファイバ１７を巻き付け又は
装着してよい。

【００７６】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００７７】

【発明の効果】本発明によると、歪み検出装置におい
て、センサ部の長さを大きくしても、マイケルソン型干
渉計の部分の寸法を大きくする必要がない利点を有す
る。

【００７８】本発明によると、歪み検出装置において、
センサ部の長さを大きくしても、マイケルソン型干渉計
の部分の可動ミラーの移動距離を大きくする必要がない
利点を有する。

【００７９】本発明によると、歪み検出装置において、
マイケルソン干渉計の部分の可動ミラーの移動距離を大
きくすることなく、２つの偏光の間の光路差を大きくす
ることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歪み検出装置の第１の例を示す図であ
る。

【図２】本発明の歪み検出装置の第２の例を示す図であ
る。

【図３】本発明の歪み検出装置の第３の例を示す図であ
る。

【図４】本発明の歪み検出装置の第４の例を示す図であ
る。

【図５】従来の歪み検出装置の例を示す図である。

【図６】従来の歪み検出装置の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１１…光源１３、１５…偏光子１７…偏波保持光フ
ァイバ４０…マイケルソン型干渉計４１…ハーフミ
ラー４２…固定ミラー４３…可動ミラー４４…受
光器４５…信号処理装置５０…マイケルソン型干渉
計５１，５２…ハーフミラー５３，５４…固定平板
ミラー５５，５６，５７…固定コーナーキューブプリ
ズムミラー６１，６２，６３，６４…可動コーナーキ
ューブプリズムミラー７０，７１，７２…移動ステー
ジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F064 AA11 CC06 EE01 FF01 GG04 GG12 GG16 GG22 GG33 GG52 2F065 AA65 DD02 FF52 LL02 LL12 LL17 LL33 UU07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と偏波保持光ファイバとマイケルソ
ン型干渉計とを含み、上記偏波保持光ファイバの歪みを
偏波保持機能の劣化として上記マイケルソン型干渉計に
よって検出するように構成された歪み検出装置におい
て、上記マイケルソン型干渉計を構成する２つの光路のう
ち、少なくとも一方の光路は少なくとも１個の可動ミラ
ーを含む複数のミラーを有し、該複数のミラーの少なく
とも１個を移動させることによって、上記２つの光路の
間の光路差の変化量は上記移動したミラーの移動距離の
４倍以上になることを特徴とする歪み検出装置。
【請求項２】請求項１記載の歪み検出装置において、
上記一方の光路は１個の可動ミラーと１個の固定ミラー
とを含み、上記１個の可動ミラーを移動させることによ
って上記２つの光路の間の光路差の変化量は上記移動し
たミラーの移動距離の４倍となることを特徴とする歪み
検出装置。
【請求項３】請求項１記載の歪み検出装置において、
上記一方の光路は２個の可動ミラーと１個の固定ミラー
とを含み、上記２個の可動ミラーを移動させることによ
って上記２つの光路の間の光路差の変化量は上記移動し
たミラーの移動距離の４倍となることを特徴とする歪み
検出装置。
【請求項４】請求項１記載の歪み検出装置において、
上記一方の光路はｎ個（ｎは自然数）の固定ミラーと
（ｎ＋１）個の可動ミラーとを含み、該（ｎ＋１）個の
可動ミラーを移動させることによって上記２つの光路の
間の光路差の変化量は上記移動したミラーの移動距離の
２（ｎ＋１）倍となることを特徴とする歪み検出装置。
【請求項５】請求項４記載の歪み検出装置において、
上記（ｎ＋１）個の可動ミラーは互いに異なる移動距離
だけ移動させるように構成されていることを特徴とする
歪み検出装置。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の歪み
検出装置において、上記マイケルソン型干渉計を構成す
る２つの光路のうちの他方の光路は、少なくとも１つの
可動ミラーを含むことを特徴とする歪み検出装置。