JP2628573B2 - 光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器 - Google Patents
光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器Info
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- JP2628573B2 JP2628573B2 JP7069151A JP6915195A JP2628573B2 JP 2628573 B2 JP2628573 B2 JP 2628573B2 JP 7069151 A JP7069151 A JP 7069151A JP 6915195 A JP6915195 A JP 6915195A JP 2628573 B2 JP2628573 B2 JP 2628573B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを利用した
多チャネルセンサアレイシステムの光ファイバセンサア
レイ用時分割多重化信号の復調器に関するものである。
多チャネルセンサアレイシステムの光ファイバセンサア
レイ用時分割多重化信号の復調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献;A.D.Kersey and A.Dandridge、ELECTRONICS LETT
ERS 14th September (1989) Vol.25 No.19“MULTIPLEXE
D MACH-ZEHNDER LADDER ARRAY WITH TEN SENSOR ELEMEN
TS” 図2は、前記文献に記載された多重化信号復調器の一構
成例を示す概略の構成ブロック図である。この多重化信
号復調器は、FM変調された光信号を用いて音波等の外
部からの情報を検出する装置であり、周波数がω0 /2
πの正弦波信号S10を出力する信号発生器10を有し
ている。信号発生器10の出力側には、光源20の入力
側が接続されている。光源20は、信号発生器10から
出力される正弦波信号S10に基づき変調周波数ω0 /
2πのFM変調光S20を出力するものである。光源2
0の出力側には、光ゲート30の入力側が接続されてい
る。光ゲート30は、タイミング発生器40の制御信号
S40に基づき光源20のFM変調光S20を光パルス
S30に標本化する回路である。光ゲート30の出力側
には、センサアレイ部50の入力側が接続されている。
センサアレイ部50は光パルスS30を参照光及びセン
サ光として用い、外部から与えられた音波情報を含んだ
干渉光を時間をそれぞれずらして時系列パルスS50を
出力するものである。
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献;A.D.Kersey and A.Dandridge、ELECTRONICS LETT
ERS 14th September (1989) Vol.25 No.19“MULTIPLEXE
D MACH-ZEHNDER LADDER ARRAY WITH TEN SENSOR ELEMEN
TS” 図2は、前記文献に記載された多重化信号復調器の一構
成例を示す概略の構成ブロック図である。この多重化信
号復調器は、FM変調された光信号を用いて音波等の外
部からの情報を検出する装置であり、周波数がω0 /2
πの正弦波信号S10を出力する信号発生器10を有し
ている。信号発生器10の出力側には、光源20の入力
側が接続されている。光源20は、信号発生器10から
出力される正弦波信号S10に基づき変調周波数ω0 /
2πのFM変調光S20を出力するものである。光源2
0の出力側には、光ゲート30の入力側が接続されてい
る。光ゲート30は、タイミング発生器40の制御信号
S40に基づき光源20のFM変調光S20を光パルス
S30に標本化する回路である。光ゲート30の出力側
には、センサアレイ部50の入力側が接続されている。
センサアレイ部50は光パルスS30を参照光及びセン
サ光として用い、外部から与えられた音波情報を含んだ
干渉光を時間をそれぞれずらして時系列パルスS50を
出力するものである。
【0003】このセンサアレイ部50は、光ファイバF
1からの光パルスを第1と第2の光パルスに分岐する
(m−1)個の分岐用カプラ51−1,51−2,…,
51−m−1と、該第2の光パルスを分岐するm個のセ
ンサ入力用カプラ52−1,52−2,…,52−mと
を有している。更に、m個のセンシングファイバ53S
−1,53S−2,…,53S−mと、該センシングフ
ァイバと相俟って光干渉計を構成するm個のリファレン
スファイバ53R−1,53R−2,…,53R−m
と、各干渉計の透過光を合成するセンサ出力用カプラ5
4−1,54−2,…,54−mと、各チャネルのセン
サの透過光を光ファイバF2へ多重化して取り込む受光
用カプラ55−1,55−2,…,55−m−1と、第
1の光パルスを所定時間遅らせて次のチャネルのセンサ
に送る(m−1)個の遅延ファイバ56−1,56−
2,…,56−m−1とを備え、mチャネルのセンサが
構成されている。センサアレイ部50の出力側には、光
電変換器(以下、O/E変換器という)60の入力側が
接続されている。O/E変換器60は、センサアレイ部
50の出力信号である時系列パルスS50を電気信号I
に変換するものである。O/E変換器60の出力側は、
デマルチプレクサ70の入力側に接続されている。デマ
ルチプレクサ70は、O/E変換器60の出力信号Iを
タイミング発生器40の出力信号S40に基づきmチャ
ネルの時系列信号に変換する回路である。デマルチプレ
クサ70の出力側は、デマルチプレクサ70の各出力信
号をそれぞれ連続信号に変換し、信号発生器10から出
力される正弦波信号S10に基づき該連続信号の位相復
調を行う位相復調器80の入力側に接続されている。
1からの光パルスを第1と第2の光パルスに分岐する
(m−1)個の分岐用カプラ51−1,51−2,…,
51−m−1と、該第2の光パルスを分岐するm個のセ
ンサ入力用カプラ52−1,52−2,…,52−mと
を有している。更に、m個のセンシングファイバ53S
−1,53S−2,…,53S−mと、該センシングフ
ァイバと相俟って光干渉計を構成するm個のリファレン
スファイバ53R−1,53R−2,…,53R−m
と、各干渉計の透過光を合成するセンサ出力用カプラ5
4−1,54−2,…,54−mと、各チャネルのセン
サの透過光を光ファイバF2へ多重化して取り込む受光
用カプラ55−1,55−2,…,55−m−1と、第
1の光パルスを所定時間遅らせて次のチャネルのセンサ
に送る(m−1)個の遅延ファイバ56−1,56−
2,…,56−m−1とを備え、mチャネルのセンサが
構成されている。センサアレイ部50の出力側には、光
電変換器(以下、O/E変換器という)60の入力側が
接続されている。O/E変換器60は、センサアレイ部
50の出力信号である時系列パルスS50を電気信号I
に変換するものである。O/E変換器60の出力側は、
デマルチプレクサ70の入力側に接続されている。デマ
ルチプレクサ70は、O/E変換器60の出力信号Iを
タイミング発生器40の出力信号S40に基づきmチャ
ネルの時系列信号に変換する回路である。デマルチプレ
クサ70の出力側は、デマルチプレクサ70の各出力信
号をそれぞれ連続信号に変換し、信号発生器10から出
力される正弦波信号S10に基づき該連続信号の位相復
調を行う位相復調器80の入力側に接続されている。
【0004】次に、図2に示す多重化信号復調器の動作
を説明する。光源20は、信号発生器10から出力され
た周波数ω0 /2πの正弦波信号により電流駆動され
て、変調周波数ω0 /2πのFM変調光S20を光ゲー
ト30に送出する。光ゲート30は、タイミング発生器
40の制御信号S40によりFM変調光S20を所要パ
ルス幅の光パルスS30に変換し、光ファイバF1を介
してセンサアレイ部50に送出する。センサアレイ部5
0では、分岐用カプラ51−1が、光ファイバF1を介
して入力した光パルスS30を第1,第2の光パルスに
分岐する。第1の光パルスは、遅延ファイバ56−1に
よりパルス幅以上の遅延時間をもって次段の分岐用カプ
ラ51−2へ送られ、第2の光パルスは、センサ入力用
カプラ52−1で2等分されてセンシングファイバ53
S−1及びリファレンスファイバ53R−1へそれぞれ
送られる。センシングファイバ53S−1及びリファレ
ンスファイバ53R−1は、次のように動作する。セン
シングファイバ53S−1に音波が印加されるとセンシ
ングファイバ53S−1の屈折率及びファイバ長が変化
し、センシングファイバ53−1に入力された光(以
下、伝搬光という)の位相が変化する。一方、リファレ
ンスファイバ53R−1に入力された光(以下、参照光
という)の位相は変化しないので、伝搬光と参照光とに
より干渉光が発生する。次段以降のセンサ部においても
同様の動作により干渉光が発生し、受光用カプラ55−
1,55−2,…,55−m−1を介して干渉光パルス
が送出され、時系列パルスが光ファイバF2を介して出
力される。
を説明する。光源20は、信号発生器10から出力され
た周波数ω0 /2πの正弦波信号により電流駆動され
て、変調周波数ω0 /2πのFM変調光S20を光ゲー
ト30に送出する。光ゲート30は、タイミング発生器
40の制御信号S40によりFM変調光S20を所要パ
ルス幅の光パルスS30に変換し、光ファイバF1を介
してセンサアレイ部50に送出する。センサアレイ部5
0では、分岐用カプラ51−1が、光ファイバF1を介
して入力した光パルスS30を第1,第2の光パルスに
分岐する。第1の光パルスは、遅延ファイバ56−1に
よりパルス幅以上の遅延時間をもって次段の分岐用カプ
ラ51−2へ送られ、第2の光パルスは、センサ入力用
カプラ52−1で2等分されてセンシングファイバ53
S−1及びリファレンスファイバ53R−1へそれぞれ
送られる。センシングファイバ53S−1及びリファレ
ンスファイバ53R−1は、次のように動作する。セン
シングファイバ53S−1に音波が印加されるとセンシ
ングファイバ53S−1の屈折率及びファイバ長が変化
し、センシングファイバ53−1に入力された光(以
下、伝搬光という)の位相が変化する。一方、リファレ
ンスファイバ53R−1に入力された光(以下、参照光
という)の位相は変化しないので、伝搬光と参照光とに
より干渉光が発生する。次段以降のセンサ部においても
同様の動作により干渉光が発生し、受光用カプラ55−
1,55−2,…,55−m−1を介して干渉光パルス
が送出され、時系列パルスが光ファイバF2を介して出
力される。
【0005】この干渉光パルスがO/E変換器60によ
り包絡線検波されて次の(1)式に示す電気信号Iに変
換される。
り包絡線検波されて次の(1)式に示す電気信号Iに変
換される。
【数1】 O/E変換器60の時分割信号出力は、タイミング発生
器40のタイミング信号S40の制御に基づきデマルチ
プレクサ70で標本化によりチャネル選択された後、時
間補間されて連続信号に変換される。従って、位相復調
器80では、(1)式に相当する入力信号から位相復調
を行い、音波信号φ(t)を復調する。
器40のタイミング信号S40の制御に基づきデマルチ
プレクサ70で標本化によりチャネル選択された後、時
間補間されて連続信号に変換される。従って、位相復調
器80では、(1)式に相当する入力信号から位相復調
を行い、音波信号φ(t)を復調する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多重化信号復調器では、次のような課題があった。即
ち、伝送距離が長くなると温度変化等による光パルスの
伝搬時間の変動が無視できなくなる。そのため、デマル
チプレクサにおける時分割信号のチャネル選択のための
タイミング信号に時間ずれが発生し、特に高速伝送の場
合には適切な標本化が行えず、信号の復調は不可能とな
る。
多重化信号復調器では、次のような課題があった。即
ち、伝送距離が長くなると温度変化等による光パルスの
伝搬時間の変動が無視できなくなる。そのため、デマル
チプレクサにおける時分割信号のチャネル選択のための
タイミング信号に時間ずれが発生し、特に高速伝送の場
合には適切な標本化が行えず、信号の復調は不可能とな
る。
【0007】光ファイバの熱膨脹及び屈折率の温度変化
による伝搬時間変動Δτは、次の(2)式で表される。
による伝搬時間変動Δτは、次の(2)式で表される。
【数2】 従って、伝搬時間変動Δτは、3.6 ×10-5ΔTL[nse
c]となる。例えば、L=20km、ΔT=20℃で14[nse
c]程度の時間変動が見込まれる。
c]となる。例えば、L=20km、ΔT=20℃で14[nse
c]程度の時間変動が見込まれる。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、前記課
題を解決するために、基準周波数信号に基づき周波数変
調された光信号を出力する光源と、前記光信号を標本化
して所定の幅の光パルスを出力する光ゲートと、前記光
パルスを参照光及びセンサ光として用いて外部から与え
られた音波情報を含んだ干渉光を出力する複数チャネル
のセンサを有し、該複数チャネルのセンサが出力する干
渉光の時間をずらして複数チャネルの時系列パルスにし
て出力するセンサアレイ部と、前記時系列パルスを電気
信号に変換するO/E変換器と、前記標本化に同期して
前記O/E変換器の出力信号を前記各チャネル毎の時系
列信号に変換するデマルチプレクサと、前記デマルチプ
レクサの各出力信号をそれぞれ連続信号に変換し、該連
続信号の位相復調を行う位相復調器とを備え、前記音波
情報を光信号の形で検出して音響信号に復調する光ファ
イバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器において、
次のような手段を設けている。
題を解決するために、基準周波数信号に基づき周波数変
調された光信号を出力する光源と、前記光信号を標本化
して所定の幅の光パルスを出力する光ゲートと、前記光
パルスを参照光及びセンサ光として用いて外部から与え
られた音波情報を含んだ干渉光を出力する複数チャネル
のセンサを有し、該複数チャネルのセンサが出力する干
渉光の時間をずらして複数チャネルの時系列パルスにし
て出力するセンサアレイ部と、前記時系列パルスを電気
信号に変換するO/E変換器と、前記標本化に同期して
前記O/E変換器の出力信号を前記各チャネル毎の時系
列信号に変換するデマルチプレクサと、前記デマルチプ
レクサの各出力信号をそれぞれ連続信号に変換し、該連
続信号の位相復調を行う位相復調器とを備え、前記音波
情報を光信号の形で検出して音響信号に復調する光ファ
イバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器において、
次のような手段を設けている。
【0009】即ち、前記センサアレイ部の手前の近傍で
前記光ゲートから出力された光パルスを該センサアレイ
部から出力される時系列パルスに与えることにより、1
つの光パルスに対応して該センサアレイ部から出力され
る時系列パルスであるフレームの先頭に該光ゲートから
出力された光パルスをフレーム同期パルスとして付加す
る分岐手段と、前記分岐手段と前記センサアレイ部との
間に設けられ、前記光パルスを所定の遅延時間だけ遅延
して前記センサアレイ部へ入力する遅延手段と、前記分
岐手段からの前記フレーム同期パルスを検出した後に前
記デマルチプレクサを起動するフレーム同期検出手段と
を、設けている。第2の発明では、第1の発明のフレー
ム同期検出手段は、光パルス発生後の所定の時間窓でフ
レーム同期パルスのレベルを検出する構成としている。
第3の発明では、第1の発明のフレーム同期検出手段
は、光パルス発生後の所定の時間窓でフレーム同期パル
スをパルス幅と同程度の時間幅で検出し、その検出結果
でフレーム同期パルスの検証を行う検証機能を有してい
る。
前記光ゲートから出力された光パルスを該センサアレイ
部から出力される時系列パルスに与えることにより、1
つの光パルスに対応して該センサアレイ部から出力され
る時系列パルスであるフレームの先頭に該光ゲートから
出力された光パルスをフレーム同期パルスとして付加す
る分岐手段と、前記分岐手段と前記センサアレイ部との
間に設けられ、前記光パルスを所定の遅延時間だけ遅延
して前記センサアレイ部へ入力する遅延手段と、前記分
岐手段からの前記フレーム同期パルスを検出した後に前
記デマルチプレクサを起動するフレーム同期検出手段と
を、設けている。第2の発明では、第1の発明のフレー
ム同期検出手段は、光パルス発生後の所定の時間窓でフ
レーム同期パルスのレベルを検出する構成としている。
第3の発明では、第1の発明のフレーム同期検出手段
は、光パルス発生後の所定の時間窓でフレーム同期パル
スをパルス幅と同程度の時間幅で検出し、その検出結果
でフレーム同期パルスの検証を行う検証機能を有してい
る。
【0010】
【作用】第1の発明によれば、以上のように光ファイバ
センサアレイ用時分割多重化信号復調器を構成したの
で、光源から基準周波数信号に基づき周波数変調された
光信号が出力される。この光信号は、光ゲートにより標
本化されて所定の幅の光パルスとなる。この光パルス
は、分岐手段によりセンサアレイ部の手前の近傍でセン
サアレイ部から出力されるフレームの先頭に付加される
ことにより、フレーム同期パルスとなる。一方、この光
パルスは、分岐手段及び遅延手段を経てセンサアレイ部
に入力されて参照光及びセンサ光として用いられ、複数
チャネルのセンサにより、音波情報を含んだ干渉光を時
間をそれぞれずらした時系列パルスになって出力され
る。次に、フレーム同期パルス及び時系列パルスは、O
/E変換器により電気信号に変換される。フレーム同期
検出手段はフレーム同期パルスを検出した後にデマルチ
プレクサを起動し、デマルチプレクサが前記標本化に同
期してO/E変換器の出力信号を前記各チャネル毎の時
系列信号に変換する。位相復調器は、デマルチプレクサ
の各出力信号をそれぞれ連続信号に変換し、該連続信号
の位相復調を行い、音響信号に復調する。第2の発明に
よれば、フレーム同期パルスのレベルは、フレーム同期
検出手段、により光パルス発生後の所定の時間窓で検出
される。第3の発明によれば、フレーム同期パルスのパ
ルス幅は、フレーム同期検出手段により光パルス発生後
の所定の時間窓で検出され、その検出結果に基づき検証
機能によりフレーム同期パルスの検証が行われる。従っ
て、前記課題を解決できるのである。
センサアレイ用時分割多重化信号復調器を構成したの
で、光源から基準周波数信号に基づき周波数変調された
光信号が出力される。この光信号は、光ゲートにより標
本化されて所定の幅の光パルスとなる。この光パルス
は、分岐手段によりセンサアレイ部の手前の近傍でセン
サアレイ部から出力されるフレームの先頭に付加される
ことにより、フレーム同期パルスとなる。一方、この光
パルスは、分岐手段及び遅延手段を経てセンサアレイ部
に入力されて参照光及びセンサ光として用いられ、複数
チャネルのセンサにより、音波情報を含んだ干渉光を時
間をそれぞれずらした時系列パルスになって出力され
る。次に、フレーム同期パルス及び時系列パルスは、O
/E変換器により電気信号に変換される。フレーム同期
検出手段はフレーム同期パルスを検出した後にデマルチ
プレクサを起動し、デマルチプレクサが前記標本化に同
期してO/E変換器の出力信号を前記各チャネル毎の時
系列信号に変換する。位相復調器は、デマルチプレクサ
の各出力信号をそれぞれ連続信号に変換し、該連続信号
の位相復調を行い、音響信号に復調する。第2の発明に
よれば、フレーム同期パルスのレベルは、フレーム同期
検出手段、により光パルス発生後の所定の時間窓で検出
される。第3の発明によれば、フレーム同期パルスのパ
ルス幅は、フレーム同期検出手段により光パルス発生後
の所定の時間窓で検出され、その検出結果に基づき検証
機能によりフレーム同期パルスの検証が行われる。従っ
て、前記課題を解決できるのである。
【0011】
【実施例】第1の実施例 図1は、本発明の第1の実施例を示す多重化信号復調器
の概略の構成ブロック図であり、図2中の要素と共通の
要素には共通の符号が付されている。この多重化信号復
調器は、図2に示す従来の多重化信号復調器のセンサア
レイ部50の手前の近傍に、光ゲート30から出力され
た光パルスS30を分岐してセンサアレイ部50から出
力される時系列パルスにフレーム同期パルスとして加え
る分岐手段である同期信号用カプラ91,92が追加さ
れている。即ち、光ゲート30の出力側は同期信号用カ
プラ91の入力側に接続され、同期信号用カプラ91の
第1の出力側は同期信号用カプラ92の第1の入力側に
接続されている。又、同期信号用カプラ91の第2の出
力側は、光パルスS30を所定の遅延時間だけ遅延する
遅延手段である遅延ファイバ93を介してセンサアレイ
部50の入力側に接続されている。尚、フレームとは、
光ゲート30から出力された1つの光パルスS30に対
応してセンサアレイ部50から出力される時系列パルス
群を指す。一方、センサアレイ部50の出力側は、同期
信号用カプラ92の第2の入力側に接続されている。同
期信号用カプラ92の出力側は、O/E変換器60の入
力側に接続されている。O/E変換器60の出力側は、
フレーム同期検出器100の入力側に接続されている。
フレーム同期検出器100は、フレーム同期パルスを検
出した後にデマルチプレクサ70を起動するための信号
をタイミング発生器40に発生させる回路である。フレ
ーム同期検出器100の出力側は、タイミング発生器4
0に接続されている。他は図2と同様の構成である。
の概略の構成ブロック図であり、図2中の要素と共通の
要素には共通の符号が付されている。この多重化信号復
調器は、図2に示す従来の多重化信号復調器のセンサア
レイ部50の手前の近傍に、光ゲート30から出力され
た光パルスS30を分岐してセンサアレイ部50から出
力される時系列パルスにフレーム同期パルスとして加え
る分岐手段である同期信号用カプラ91,92が追加さ
れている。即ち、光ゲート30の出力側は同期信号用カ
プラ91の入力側に接続され、同期信号用カプラ91の
第1の出力側は同期信号用カプラ92の第1の入力側に
接続されている。又、同期信号用カプラ91の第2の出
力側は、光パルスS30を所定の遅延時間だけ遅延する
遅延手段である遅延ファイバ93を介してセンサアレイ
部50の入力側に接続されている。尚、フレームとは、
光ゲート30から出力された1つの光パルスS30に対
応してセンサアレイ部50から出力される時系列パルス
群を指す。一方、センサアレイ部50の出力側は、同期
信号用カプラ92の第2の入力側に接続されている。同
期信号用カプラ92の出力側は、O/E変換器60の入
力側に接続されている。O/E変換器60の出力側は、
フレーム同期検出器100の入力側に接続されている。
フレーム同期検出器100は、フレーム同期パルスを検
出した後にデマルチプレクサ70を起動するための信号
をタイミング発生器40に発生させる回路である。フレ
ーム同期検出器100の出力側は、タイミング発生器4
0に接続されている。他は図2と同様の構成である。
【0012】次に、図1に示す多重化信号復調器の動作
を説明する。光源20は、信号発生器10から出力され
た周波数ω0 /2πの正弦波信号により電流駆動され
て、変調周波数ω0 /2πのFM変調光S20を光ゲー
ト30に送出する。光ゲート30は、タイミング発生器
40の制御信号S40によりFM変調光S20を所要パ
ルス幅の光パルスS30に変換する。光ゲート30から
送出される光パルスS30の1部の光パワーは、同期信
号用カプラ91,92を介してO/E変換器60に直接
送り返される。この送り返されたパルスは、フレーム同
期用として使われるものであり、フレーム同期検出器1
00によりタイミング検出されてタイミング発生器40
に送られ、時系列信号の標本化タイミングを発生させ
る。このフレーム同期検出器100では、タイミング発
生器40から光ゲート30のゲートがオンされたタイミ
ングから所定の時間間隔、例えばフレーム同期パルスの
想定される最小到達時間に相当する時間タイミングでト
リガを受け、所定の時間窓でレベル検出等によりフレー
ム同期検出を行う。又、フレーム同期パルスのパルス幅
を算定して検出率を向上させる。同期信号用カプラ91
を介してセンサアレイ部50へ送られる光パルスS30
は、フレーム同期用のパルスと時間分離するために所定
の遅延時間を有する遅延ファイバ93を通過する。セン
サアレイ部50の動作は、従来と同様である。更に、光
パルスS30は、同期信号用カプラ92を介してO/E
変換器60に送られる。同様にして、センサアレイ部5
0の各段を通過した光パルスは、時分割信号系列とな
り、デマルチプレクサ70で標本化によりチャネル選択
された後、時間補間され連続信号に変換される。更に、
位相復調器80で位相復調されて音響信号が復調され
る。
を説明する。光源20は、信号発生器10から出力され
た周波数ω0 /2πの正弦波信号により電流駆動され
て、変調周波数ω0 /2πのFM変調光S20を光ゲー
ト30に送出する。光ゲート30は、タイミング発生器
40の制御信号S40によりFM変調光S20を所要パ
ルス幅の光パルスS30に変換する。光ゲート30から
送出される光パルスS30の1部の光パワーは、同期信
号用カプラ91,92を介してO/E変換器60に直接
送り返される。この送り返されたパルスは、フレーム同
期用として使われるものであり、フレーム同期検出器1
00によりタイミング検出されてタイミング発生器40
に送られ、時系列信号の標本化タイミングを発生させ
る。このフレーム同期検出器100では、タイミング発
生器40から光ゲート30のゲートがオンされたタイミ
ングから所定の時間間隔、例えばフレーム同期パルスの
想定される最小到達時間に相当する時間タイミングでト
リガを受け、所定の時間窓でレベル検出等によりフレー
ム同期検出を行う。又、フレーム同期パルスのパルス幅
を算定して検出率を向上させる。同期信号用カプラ91
を介してセンサアレイ部50へ送られる光パルスS30
は、フレーム同期用のパルスと時間分離するために所定
の遅延時間を有する遅延ファイバ93を通過する。セン
サアレイ部50の動作は、従来と同様である。更に、光
パルスS30は、同期信号用カプラ92を介してO/E
変換器60に送られる。同様にして、センサアレイ部5
0の各段を通過した光パルスは、時分割信号系列とな
り、デマルチプレクサ70で標本化によりチャネル選択
された後、時間補間され連続信号に変換される。更に、
位相復調器80で位相復調されて音響信号が復調され
る。
【0013】以上のように、この第1の実施例では、次
のような利点を有している。 (1) センサアレイ部50からの時分割信号系列の先
頭で、かつ直前にフレーム同期用パルスを挿入したの
で、温度変化等による光パルスの伝搬時間の変動による
時分割信号に対するチャネル選択のタイミングのずれが
無視できるようになる。そのため、伝送距離の制約はな
くなり、高速伝送のセンサアレイシステムにおいて信頼
性の高い復調器を実現できる。 (2) フレーム同期検出器100では、予め想定され
るフレーム同期パルスの最小到達時間からフレーム同期
検出の処理を開始することにより検出時間帯を制約し、
又、パルス幅検出等を行うことにより、雑音等によるフ
レーム同期検出の誤動作を防止できる。 (3) 一般に、フレーム同期用パルスの所要レベル
は、センサアレイ部50の時分割信号パルスの所要レベ
ルよりもかなり小さくなるので、同期信号用カプラ91
及び92の光分岐比は、両者の所要レベル差の分だけ概
略小さくできるので、同期信号用カプラ91及び92の
挿入による光分割損は無視できる程小さくなる。
のような利点を有している。 (1) センサアレイ部50からの時分割信号系列の先
頭で、かつ直前にフレーム同期用パルスを挿入したの
で、温度変化等による光パルスの伝搬時間の変動による
時分割信号に対するチャネル選択のタイミングのずれが
無視できるようになる。そのため、伝送距離の制約はな
くなり、高速伝送のセンサアレイシステムにおいて信頼
性の高い復調器を実現できる。 (2) フレーム同期検出器100では、予め想定され
るフレーム同期パルスの最小到達時間からフレーム同期
検出の処理を開始することにより検出時間帯を制約し、
又、パルス幅検出等を行うことにより、雑音等によるフ
レーム同期検出の誤動作を防止できる。 (3) 一般に、フレーム同期用パルスの所要レベル
は、センサアレイ部50の時分割信号パルスの所要レベ
ルよりもかなり小さくなるので、同期信号用カプラ91
及び92の光分岐比は、両者の所要レベル差の分だけ概
略小さくできるので、同期信号用カプラ91及び92の
挿入による光分割損は無視できる程小さくなる。
【0014】第2の実施例 図3は、本発明の第2の実施例を示す多重化信号復調器
の概略の構成ブロック図であり、図1中の要素と共通の
要素には共通の符号が付されている。この多重化信号復
調器は、図2に示す従来の多重化信号復調器のセンサア
レイ部50を反射方式のセンサアレイ部50Aとし、1
本の伝送線で往復伝送を行うものである。即ち、光ゲー
ト30から出力された光パルスS30は、センサアレイ
部50Aの手前の近傍に設けられた反射器110で反射
されるようになっている。反射器110は、遅延ファイ
バ93を介してセンサアレイ部50Aの入出力側に接続
されている。又、反射器110で反射された光パルスS
30は、光ゲート30の近傍に設けられた受信用カプラ
120で分岐されてO/E変換器60に入力するように
なっている。他は図2と同様の構成である。図4は、図
3中のセンサアレイ部50Aの構成図であり、図2中の
センサアレイ部50の要素と共通の要素には共通の符号
が付されている。センサアレイ部50Aは、センサアレ
イ部50と同様に、分岐用カプラ51−1,51−2,
…,51−m−1と、m個のセンサ入力用カプラ52−
1,52−2,…,52−mとを有し、更に、m個のセ
ンシングファイバ53S−1,53S−2,…,53S
−mと、m個のリファレンスファイバ53R−1,53
R−2,…,53R−mとを備え、センシングファイバ
53S−1,53S−2,…,53S−m及びリファレ
ンスファイバ53R−1,53R−2,…,53R−m
は、それぞれ反射器57S−1,57S−2,…,57
S−m及び反射器57R−1,57R−2,…,57R
−mで終端されている。
の概略の構成ブロック図であり、図1中の要素と共通の
要素には共通の符号が付されている。この多重化信号復
調器は、図2に示す従来の多重化信号復調器のセンサア
レイ部50を反射方式のセンサアレイ部50Aとし、1
本の伝送線で往復伝送を行うものである。即ち、光ゲー
ト30から出力された光パルスS30は、センサアレイ
部50Aの手前の近傍に設けられた反射器110で反射
されるようになっている。反射器110は、遅延ファイ
バ93を介してセンサアレイ部50Aの入出力側に接続
されている。又、反射器110で反射された光パルスS
30は、光ゲート30の近傍に設けられた受信用カプラ
120で分岐されてO/E変換器60に入力するように
なっている。他は図2と同様の構成である。図4は、図
3中のセンサアレイ部50Aの構成図であり、図2中の
センサアレイ部50の要素と共通の要素には共通の符号
が付されている。センサアレイ部50Aは、センサアレ
イ部50と同様に、分岐用カプラ51−1,51−2,
…,51−m−1と、m個のセンサ入力用カプラ52−
1,52−2,…,52−mとを有し、更に、m個のセ
ンシングファイバ53S−1,53S−2,…,53S
−mと、m個のリファレンスファイバ53R−1,53
R−2,…,53R−mとを備え、センシングファイバ
53S−1,53S−2,…,53S−m及びリファレ
ンスファイバ53R−1,53R−2,…,53R−m
は、それぞれ反射器57S−1,57S−2,…,57
S−m及び反射器57R−1,57R−2,…,57R
−mで終端されている。
【0015】次に、図3に示す多重化信号復調器の動作
を説明する。光ゲート30から送出される光パルスの1
部の光パワーを反射器110で反射させ、受信用カプラ
120で分岐してO/E変換器60に直接送り返す。こ
のパルスは、フレーム同期用として使用されるものであ
り、第1の実施例と同様に処理され使用される。反射器
110を透過してセンサアレイ部50Aへ送られる光パ
ルスS30は、第1の実施例と同様にフレーム同期用の
パルスと時間分離するために、所定の遅延時間を有する
遅延ファイバ93を通過する。センサアレイ部50Aに
入力された光パルスS30は、分岐用カプラ51−1で
分岐され、センサ用カプラ52−1を介してセンシング
ファイバ53S−1及びリファレンスファイバ53R−
1に送られる。各々の経路には、反射器57S−1及び
57R−1が終端され、光パルスはここで反射し、同一
経路を辿ってセンサアレイ部50Aから出力され、O/
E変換器60に送られる。センサアレイ部50Aの各段
を通過した光パルスは、時分割信号系列となり、第1の
実施例と同様に処理され、音響信号が復調される。
を説明する。光ゲート30から送出される光パルスの1
部の光パワーを反射器110で反射させ、受信用カプラ
120で分岐してO/E変換器60に直接送り返す。こ
のパルスは、フレーム同期用として使用されるものであ
り、第1の実施例と同様に処理され使用される。反射器
110を透過してセンサアレイ部50Aへ送られる光パ
ルスS30は、第1の実施例と同様にフレーム同期用の
パルスと時間分離するために、所定の遅延時間を有する
遅延ファイバ93を通過する。センサアレイ部50Aに
入力された光パルスS30は、分岐用カプラ51−1で
分岐され、センサ用カプラ52−1を介してセンシング
ファイバ53S−1及びリファレンスファイバ53R−
1に送られる。各々の経路には、反射器57S−1及び
57R−1が終端され、光パルスはここで反射し、同一
経路を辿ってセンサアレイ部50Aから出力され、O/
E変換器60に送られる。センサアレイ部50Aの各段
を通過した光パルスは、時分割信号系列となり、第1の
実施例と同様に処理され、音響信号が復調される。
【0016】以上のように、この第2の実施例では、次
のような利点を有している。 (1) センサアレイ部50Aからの時分割信号系列の
先頭で、かつ直前にフレーム同期用パルスを挿入したの
で、温度変化等による光パルスの伝搬時間の変動による
時分割信号に対するチャネル選択のタイミングのずれが
無視できるようになる。そのため、伝送距離の制約はな
くなり、高速伝送のセンサアレイシステムにおいて信頼
性の高い復調器を実現できる。 (2) フレーム同期検出器100では、予め想定され
る最小到達時間からフレーム同期検出の処理を開始する
ことにより検出時間帯を制約し、又、パルス幅検出等を
行うことにより、雑音等によるフレーム同期検出の誤動
作を防止できる。 (3) 一般に、フレーム同期用パルスの所要レベル
は、センサアレイ部50Aの時分割信号パルスの所要レ
ベルよりもかなり小さくなるので、反射器110の光分
岐比は、両者の所要レベル差の分だけ概略小さくできる
ので、反射器110の挿入による光分割損は無視される
程小さくなると想定される。
のような利点を有している。 (1) センサアレイ部50Aからの時分割信号系列の
先頭で、かつ直前にフレーム同期用パルスを挿入したの
で、温度変化等による光パルスの伝搬時間の変動による
時分割信号に対するチャネル選択のタイミングのずれが
無視できるようになる。そのため、伝送距離の制約はな
くなり、高速伝送のセンサアレイシステムにおいて信頼
性の高い復調器を実現できる。 (2) フレーム同期検出器100では、予め想定され
る最小到達時間からフレーム同期検出の処理を開始する
ことにより検出時間帯を制約し、又、パルス幅検出等を
行うことにより、雑音等によるフレーム同期検出の誤動
作を防止できる。 (3) 一般に、フレーム同期用パルスの所要レベル
は、センサアレイ部50Aの時分割信号パルスの所要レ
ベルよりもかなり小さくなるので、反射器110の光分
岐比は、両者の所要レベル差の分だけ概略小さくできる
ので、反射器110の挿入による光分割損は無視される
程小さくなると想定される。
【0017】第3の実施例 図5は、本発明の第3の実施例を示す多重化信号復調器
の概略の構成ブロック図であり、図1及び図3中の要素
と共通の要素には共通の符号が付されている。この多重
化信号復調器は、受信用カプラ120をセンサアレイ部
50A寄りに配置してセンサアレイ部50Aの出力信号
を復路専用の伝送線で伝送するものである。即ち、受信
用カプラ120は、同期信号用カプラ91と遅延ファイ
バ93間に設けられ、光パルスS30が受信用カプラ1
20で分岐されて同期信号用カプラ92へ入力するよう
になっている。
の概略の構成ブロック図であり、図1及び図3中の要素
と共通の要素には共通の符号が付されている。この多重
化信号復調器は、受信用カプラ120をセンサアレイ部
50A寄りに配置してセンサアレイ部50Aの出力信号
を復路専用の伝送線で伝送するものである。即ち、受信
用カプラ120は、同期信号用カプラ91と遅延ファイ
バ93間に設けられ、光パルスS30が受信用カプラ1
20で分岐されて同期信号用カプラ92へ入力するよう
になっている。
【0018】次に、図5に示す多重化信号復調器の動作
を説明する。光ゲート30から送出される光パルスS3
0の一部の光パワーを同期信号用カプラ91,92を介
してO/E変換器60に直接送り返す。このパルスは、
前記第1及び第2の実施例と同様に、フレーム同期用と
して使用される。尚、受信用カプラ120の往路側から
復路側への結合度が所要の同期信号用カプラ91,92
の光分岐比の積と同等程度あれば、同期信号用カプラ9
1,92を取り除いても、フレーム同期パルスとなりう
る戻りパルスが形成される。以上のように、この第3の
実施例では、第1及び第2の実施例とほぼ同様の利点を
有している。尚、本発明は、遠隔計測で伝送用光ファイ
バが温度変動の大きい環境に設置されても、伝送される
信号の安定した復調が得られ、音響、電流、磁気等種々
の物理量を計測する光ファイバセンサアレイ等で長距離
で高速の多重化伝送システムの構成に応用される。
を説明する。光ゲート30から送出される光パルスS3
0の一部の光パワーを同期信号用カプラ91,92を介
してO/E変換器60に直接送り返す。このパルスは、
前記第1及び第2の実施例と同様に、フレーム同期用と
して使用される。尚、受信用カプラ120の往路側から
復路側への結合度が所要の同期信号用カプラ91,92
の光分岐比の積と同等程度あれば、同期信号用カプラ9
1,92を取り除いても、フレーム同期パルスとなりう
る戻りパルスが形成される。以上のように、この第3の
実施例では、第1及び第2の実施例とほぼ同様の利点を
有している。尚、本発明は、遠隔計測で伝送用光ファイ
バが温度変動の大きい環境に設置されても、伝送される
信号の安定した復調が得られ、音響、電流、磁気等種々
の物理量を計測する光ファイバセンサアレイ等で長距離
で高速の多重化伝送システムの構成に応用される。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1、第
2、及び第3の発明によれば、センサアレイ部からの時
分割信号系列の先頭で、かつ直前にフレーム同期用パル
スを挿入したので、温度変化等による光パルスの伝搬時
間の変動による時分割信号に対するデマルチプレクサの
チャネル選択のタイミングのずれが無視できるようにな
る。そのため、伝送距離の制約はなくなり、高速伝送の
センサアレイシステムにおいて信頼性の高い多重化信号
復調器を実現できる。フレーム同期検出手段では、予め
想定されるフレーム同期パルスの最小到達時間から所定
の時間窓でフレーム同期検出の処理を開始することによ
り検出時間帯を制約し、又、パルス幅検出等を行うこと
により、雑音等によるフレーム同期検出の誤動作を防止
できる。一般に、フレーム同期用パルスの所要レベル
は、センサアレイ部の時分割信号パルスの所要レベルよ
りもかなり小さくなるので、同期信号用カプラ91及び
92の光分岐比は、両者の所要レベル差の分だけ概略小
さくできるので、同期信号用カプラ91及び92の挿入
による光分割損は無視できる程小さくなる。
2、及び第3の発明によれば、センサアレイ部からの時
分割信号系列の先頭で、かつ直前にフレーム同期用パル
スを挿入したので、温度変化等による光パルスの伝搬時
間の変動による時分割信号に対するデマルチプレクサの
チャネル選択のタイミングのずれが無視できるようにな
る。そのため、伝送距離の制約はなくなり、高速伝送の
センサアレイシステムにおいて信頼性の高い多重化信号
復調器を実現できる。フレーム同期検出手段では、予め
想定されるフレーム同期パルスの最小到達時間から所定
の時間窓でフレーム同期検出の処理を開始することによ
り検出時間帯を制約し、又、パルス幅検出等を行うこと
により、雑音等によるフレーム同期検出の誤動作を防止
できる。一般に、フレーム同期用パルスの所要レベル
は、センサアレイ部の時分割信号パルスの所要レベルよ
りもかなり小さくなるので、同期信号用カプラ91及び
92の光分岐比は、両者の所要レベル差の分だけ概略小
さくできるので、同期信号用カプラ91及び92の挿入
による光分割損は無視できる程小さくなる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す多重化信号復調器
の概略の構成ブロック図である。
の概略の構成ブロック図である。
【図2】従来の多重化信号復調器の概略の構成ブロック
図である。
図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す多重化信号復調器
の概略の構成ブロック図である。
の概略の構成ブロック図である。
【図4】図3中のセンサアレイ部の構成図である。
【図5】本発明の第3の実施例を示す多重化信号復調器
の概略の構成ブロック図である。
の概略の構成ブロック図である。
20 光源 30 光ゲー
ト 50 センサ
アレイ部 60 O/E
変換器 70 デマル
チプレクサ 80 位相復
調器 91,92,120, カプラ
(分岐手段) 93 遅延手
段 100 フレー
ム同期検出器 110 反射器
(分岐手段)
ト 50 センサ
アレイ部 60 O/E
変換器 70 デマル
チプレクサ 80 位相復
調器 91,92,120, カプラ
(分岐手段) 93 遅延手
段 100 フレー
ム同期検出器 110 反射器
(分岐手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/152 10/18 (72)発明者 新藤 雄吾 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 加藤 洋一 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−301502(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】 基準周波数信号に基づき周波数変調され
た光信号を出力する光源と、 前記光信号を標本化して所定の幅の光パルスを出力する
光ゲートと、 前記光パルスを参照光及びセンサ光として用いて外部か
ら与えられた音波情報を含んだ干渉光を出力する複数チ
ャネルのセンサを有し、該複数チャネルのセンサが出力
する干渉光の時間をずらして複数チャネルの時系列パル
スにして出力するセンサアレイ部と、 前記時系列パルスを電気信号に変換する光電変換器と、 前記標本化に同期して前記光電変換器の出力信号を前記
各チャネル毎の時系列信号に変換するデマルチプレクサ
と、 前記デマルチプレクサの各出力信号をそれぞれ連続信号
に変換し、該連続信号の位相復調を行う位相復調器とを
備え、 前記音波情報を光信号の形で検出して音響信号に復調す
る光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器に
おいて、 前記センサアレイ部の手前の近傍で前記光ゲートから出
力された光パルスを該センサアレイ部から出力される時
系列パルスに加えることにより、1つの光パルスに対応
して該センサアレイ部から出力される時系列パルスであ
るフレームの先頭に該光ゲートから出力された光パルス
をフレーム同期パルスとして付加する分岐手段と、 前記分岐手段と前記センサアレイ部との間に設けられ、
前記光ゲートから出力された光パルスを所定の遅延時間
だけ遅延して前記センサアレイ部へ入力する遅延手段
と、 前記分岐手段からの前記フレーム同期パルスを検出した
後に前記デマルチプレクサを起動するフレーム同期検出
手段とを、 設けたことを特徴とする光ファイバセンサアレイ用時分
割多重化信号復調器。 - 【請求項2】 前記フレーム同期検出手段は、前記光パ
ルス発生後の所定の時間窓で前記フレーム同期パルスの
レベルを検出する構成としたことを、特徴とする請求項
1記載の光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復
調器。 - 【請求項3】 前記フレーム同期検出手段は、前記光パ
ルス発生後の所定の時間窓で前記フレーム同期パルスを
パルス幅と同程度の時間幅で検出することを、特徴とす
る請求項1又は2記載の光ファイバセンサアレイ用時分
割多重化信号復調器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7069151A JP2628573B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7069151A JP2628573B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08265301A JPH08265301A (ja) | 1996-10-11 |
JP2628573B2 true JP2628573B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=13394387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7069151A Expired - Lifetime JP2628573B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 光ファイバセンサアレイ用時分割多重化信号復調器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2628573B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008301289A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Sharp Corp | 光空間伝送受信回路、光空間伝送装置、光空間伝送システム、および電子機器 |
CN114777898B (zh) * | 2022-03-28 | 2024-03-26 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种对称时分复用结构及高可靠光纤水听器阵列*** |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP7069151A patent/JP2628573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08265301A (ja) | 1996-10-11 |
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