JPS61217782A - 光フアイバ・ハイドロホン - Google Patents
光フアイバ・ハイドロホンInfo
- Publication number
- JPS61217782A JPS61217782A JP60060282A JP6028285A JPS61217782A JP S61217782 A JPS61217782 A JP S61217782A JP 60060282 A JP60060282 A JP 60060282A JP 6028285 A JP6028285 A JP 6028285A JP S61217782 A JPS61217782 A JP S61217782A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- light
- modulated
- optical fiber
- ultrasonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の目的
産業上の利用分野
本発明は、超高感度のパッシブ・ソナー等に利用される
光ファイバ・ハイドロホンに関するものである。
光ファイバ・ハイドロホンに関するものである。
従来の技術
光ファイバ・ハイドロホンは、音場内に設置された光フ
ァイバなど光弾性導光路内で音圧によって生じた屈折変
化がここを通過する光ビームを位相変調する現象を利用
して、微弱な音圧の存在を検知する超高感度の音響セン
サーとして注目されている。例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ
０ｐｔｉｃｓ ／Ｖｏ１．１Ｂ、Ｎｏ、６／１５ Ｍａ
ｒｃｈ １９７９に掲載されたＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ
ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｄｅ −ｔ
ｅｃｔｉｏｎ ”と題するＪ、八、Ｂｕｃａｒｏらの論
文を参照されたい。
ァイバなど光弾性導光路内で音圧によって生じた屈折変
化がここを通過する光ビームを位相変調する現象を利用
して、微弱な音圧の存在を検知する超高感度の音響セン
サーとして注目されている。例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ
０ｐｔｉｃｓ ／Ｖｏ１．１Ｂ、Ｎｏ、６／１５ Ｍａ
ｒｃｈ １９７９に掲載されたＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ
ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｄｅ −ｔ
ｅｃｔｉｏｎ ”と題するＪ、八、Ｂｕｃａｒｏらの論
文を参照されたい。
このような光ファイバ・ハイドロホンにおける音圧検出
方式の一つであるヘテロダイン方式は、上記論文などに
よれば、第５図に示すように、レーザ光源１．ビーム分
割器を兼ねた光周波数変調器、音圧検出用光ファイバ３
ａ、参照光用光ファイバ３ｂ、ビーム混合器４及び光電
変換とＦＭ検波器を兼ねた検出器５から構成されている
。
方式の一つであるヘテロダイン方式は、上記論文などに
よれば、第５図に示すように、レーザ光源１．ビーム分
割器を兼ねた光周波数変調器、音圧検出用光ファイバ３
ａ、参照光用光ファイバ３ｂ、ビーム混合器４及び光電
変換とＦＭ検波器を兼ねた検出器５から構成されている
。
上記ヘテロゲイン方式は、第６図に示すように、レーザ
光源１．ビーム分割器２”、音圧検出用光ファイバ３
ａ ＋参照光用光ファイバ３ｂ、ピーム混合器を兼ねた
光周波数変調器４゛及び光電変換とＦＭ検波器を兼ねた
検出器５から構成される場合もある。
光源１．ビーム分割器２”、音圧検出用光ファイバ３
ａ ＋参照光用光ファイバ３ｂ、ピーム混合器を兼ねた
光周波数変調器４゛及び光電変換とＦＭ検波器を兼ねた
検出器５から構成される場合もある。
発明が解決しようとする問題点
上記ヘテロダイン方式の光ファイバ・ハイドロホンを光
集積回路化する場合、製造の容易さ等の観点から、光周
波数変調器としてブラッグ回折を利用した超音波光周波
数変調器、特に表面弾性波光周波数変調器を使用するこ
とが望ましい。
集積回路化する場合、製造の容易さ等の観点から、光周
波数変調器としてブラッグ回折を利用した超音波光周波
数変調器、特に表面弾性波光周波数変調器を使用するこ
とが望ましい。
しかしながら、超音波光周波数変調器、特に表面弾性波
光周波数変調器では、その変調効率を高めるために、励
振（変調）周波数を１００ＭＨｚ以上の高周波に設定す
る必要があることから、ヘテロゲイン方式で得られる搬
送波周波数もそのような高周波となり、このため光電変
換器やその後段のＦＭ検波器が相当高価になるという問
題がある。
光周波数変調器では、その変調効率を高めるために、励
振（変調）周波数を１００ＭＨｚ以上の高周波に設定す
る必要があることから、ヘテロゲイン方式で得られる搬
送波周波数もそのような高周波となり、このため光電変
換器やその後段のＦＭ検波器が相当高価になるという問
題がある。
発明の構成
問題点を解決するための手段
上記従来技術の問題点を解決する本発明の光ファイバ・
ハイドロホンは、レーザ光源からの出射ビームを周波数
変調しつつ分割する第１の超音波光周波数変調器と、分
割されたレーザビームの一方を導く音圧検出用光ファイ
バと、この光ファイバからの出射ビーム及び第１の超音
波光周波数変調器から出射された光ビームの他方を周波
数変調しつつ混合する第２の超音波光周波数変調器を備
えている。
ハイドロホンは、レーザ光源からの出射ビームを周波数
変調しつつ分割する第１の超音波光周波数変調器と、分
割されたレーザビームの一方を導く音圧検出用光ファイ
バと、この光ファイバからの出射ビーム及び第１の超音
波光周波数変調器から出射された光ビームの他方を周波
数変調しつつ混合する第２の超音波光周波数変調器を備
えている。
そして、上記第１．第２の超音波光周波数変調器の励振
周波数は所定値異なるように設定され、両者の差周波数
に等しい低周波を搬送数とする周波数変調波を検波する
ことにより、低周波数帯域の安価な光電変換器とＦＭ検
波器を使用できるように構成されている。
周波数は所定値異なるように設定され、両者の差周波数
に等しい低周波を搬送数とする周波数変調波を検波する
ことにより、低周波数帯域の安価な光電変換器とＦＭ検
波器を使用できるように構成されている。
以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。
実施例
第１図、第２図は、それぞれ本発明の一実施例の光ファ
イバ・ハイドロホンの機能ブロック図と構成図である。
イバ・ハイドロホンの機能ブロック図と構成図である。
この光ファイバ・ハイドロホンは、半導体レーザ１１．
ビーム分割器を兼ねた表面弾性波光周波数変調器１２．
音圧検出用光ファイバ１３ａ、参照用光ファイバ１３ｂ
、ビーム混合器を兼ねた表面弾性波光周波数変調器１４
及び光電変換器１５と、光電変換器１５の後段に配置さ
れるＦＭ検波器（図示せず）を備えている。
ビーム分割器を兼ねた表面弾性波光周波数変調器１２．
音圧検出用光ファイバ１３ａ、参照用光ファイバ１３ｂ
、ビーム混合器を兼ねた表面弾性波光周波数変調器１４
及び光電変換器１５と、光電変換器１５の後段に配置さ
れるＦＭ検波器（図示せず）を備えている。
光ビームの分割／混合機能を備えた表面弾性波周波数変
調器１２．１４の基板は、Ｌｔ Ｎｂ ＯｘやＴ、Ｏ，
などの適宜な音響光学材料で構成される。
調器１２．１４の基板は、Ｌｔ Ｎｂ ＯｘやＴ、Ｏ，
などの適宜な音響光学材料で構成される。
半導体レーザ１１から出射さた光ビームは、ビーム分割
機能も備えた表面弾性波光周波数変調器１２の表面部分
に形成された平面導光路に入射する。この入射光は、第
２図に示すように、ジオデシック・レンズ１２ｂで平行
光束化され、励振型１１２ａで励振される１００ＭＨｚ
程度の超音波の表面弾性波により、周波数変調されたブ
ラッグ反射光と、周波数変調されない０次透過光とに分
割される。再分割ビームは、ジオデシック・レンズ１２
Ｃにより収束され、それぞれ、はぼ等しい長さを有する
音圧検出用光ファイバ１３ａと参照用光ファイバ１３ｂ
に入射する。周波数変調されたブラッグ反射光側を音圧
検出用光ファイバに入射させても、その逆であってもよ
い。
機能も備えた表面弾性波光周波数変調器１２の表面部分
に形成された平面導光路に入射する。この入射光は、第
２図に示すように、ジオデシック・レンズ１２ｂで平行
光束化され、励振型１１２ａで励振される１００ＭＨｚ
程度の超音波の表面弾性波により、周波数変調されたブ
ラッグ反射光と、周波数変調されない０次透過光とに分
割される。再分割ビームは、ジオデシック・レンズ１２
Ｃにより収束され、それぞれ、はぼ等しい長さを有する
音圧検出用光ファイバ１３ａと参照用光ファイバ１３ｂ
に入射する。周波数変調されたブラッグ反射光側を音圧
検出用光ファイバに入射させても、その逆であってもよ
い。
音圧検出用光ファイバ１３ａと参照用光ファイバ１３ｂ
から出射された光ビームは、第２図に示すように、ビー
ム混合機能も備えた表面弾性波光周波数変調器１４の表
面部分に形成された平面導光路に入射する。両光ビーム
は、ジオデシック・レンズ１４ｃで収束され、励振電極
１４ａで励振される１００Ｍｈｚ程度の超音波の表面弾
性波により、周波数変調されたブラッグ反射光と、周波
数変調されない０次透過光とに分割され、ジオデシック
・レンズ１４ｂにより平行光束化されて光電変換δ１５
に入射する。
から出射された光ビームは、第２図に示すように、ビー
ム混合機能も備えた表面弾性波光周波数変調器１４の表
面部分に形成された平面導光路に入射する。両光ビーム
は、ジオデシック・レンズ１４ｃで収束され、励振電極
１４ａで励振される１００Ｍｈｚ程度の超音波の表面弾
性波により、周波数変調されたブラッグ反射光と、周波
数変調されない０次透過光とに分割され、ジオデシック
・レンズ１４ｂにより平行光束化されて光電変換δ１５
に入射する。
表面弾性波光周波数変調器１４における周波数変調の方
式としては、表面弾性波光周波数変調器１２で周波数変
調された側とされなかった側のいずれを、周波数変調す
る方式としてもよい。
式としては、表面弾性波光周波数変調器１２で周波数変
調された側とされなかった側のいずれを、周波数変調す
る方式としてもよい。
上記いずれの方式でも、表面弾性波光周波数変調器１２
と１４の励振周波数を適宜な値だけずらしておくことに
より、混合され光電変換される光ビームには再励振周波
数の差周波に等しい搬送波が音圧検出用光ファイバに感
応した音波の周波数によって周波数変調された成分が含
まれることになり、この周波数成分が濾波回路によって
抽出される。この差周波は、検出音波帯域に応じた最適
の変調指数を得ることなど種々の条件を考慮した適宜な
値、例えば数ＭＨ２程度の範囲等に設定される。
と１４の励振周波数を適宜な値だけずらしておくことに
より、混合され光電変換される光ビームには再励振周波
数の差周波に等しい搬送波が音圧検出用光ファイバに感
応した音波の周波数によって周波数変調された成分が含
まれることになり、この周波数成分が濾波回路によって
抽出される。この差周波は、検出音波帯域に応じた最適
の変調指数を得ることなど種々の条件を考慮した適宜な
値、例えば数ＭＨ２程度の範囲等に設定される。
第３図は、本発明の他の実施例の光ファイバ・ハイドロ
ホンの構成を示している。
ホンの構成を示している。
この光ファイバ・ハイドロホンは、光集積回路の基板２
０上に半導体レーザ２１．ジオデシック・レンズ２２
ｂ、 ２２ ｃ、 ２４ ｂ、励振電極２２ａ、２
４ａ、光電変換器２５を配置することにより、第１図の
実施例における２個の表面弾性波光周波数変調器を共通
化し、基板とジオデシック・レンズを１個ずつ節減して
いる。
０上に半導体レーザ２１．ジオデシック・レンズ２２
ｂ、 ２２ ｃ、 ２４ ｂ、励振電極２２ａ、２
４ａ、光電変換器２５を配置することにより、第１図の
実施例における２個の表面弾性波光周波数変調器を共通
化し、基板とジオデシック・レンズを１個ずつ節減して
いる。
第４図は、本半導体の更に他の実施例の光ファイバ・ハ
イドロホンの構成を示している。
イドロホンの構成を示している。
この光ファイバ・ハイドロホンは、光集積回路の基板３
０上に半導体レーザ３１．ジオデシック・レンズ３２ｃ
、励振電極３２ａ、３４ａ及び光電変換器３５を配置す
ることにより、第１図の実施例における２個の表面弾性
波光周波数変調器を共通化したものであり、これによっ
て基板を１個節減すると共に、ジオデシック・レンズを
３個節減している。なお、表面弾性波による光ビームの
周波数変調１分割及び混合は、ジオデシック・レンズ３
２ｃの内部で行われ、このジオデシック・レンズは第１
図の実施例における４個のジオデシック・レンズの機能
を果たしている。
０上に半導体レーザ３１．ジオデシック・レンズ３２ｃ
、励振電極３２ａ、３４ａ及び光電変換器３５を配置す
ることにより、第１図の実施例における２個の表面弾性
波光周波数変調器を共通化したものであり、これによっ
て基板を１個節減すると共に、ジオデシック・レンズを
３個節減している。なお、表面弾性波による光ビームの
周波数変調１分割及び混合は、ジオデシック・レンズ３
２ｃの内部で行われ、このジオデシック・レンズは第１
図の実施例における４個のジオデシック・レンズの機能
を果たしている。
本発明の原理上、ビームの分割／混合を兼ねた超音波光
周波数変調を音響光学材料の内部（バルク）で行っても
よいが、上述のように表面弾性波を利用する構成とすれ
ば、光集積回路化が容易に、なるという利点がある。
周波数変調を音響光学材料の内部（バルク）で行っても
よいが、上述のように表面弾性波を利用する構成とすれ
ば、光集積回路化が容易に、なるという利点がある。
また、本発明の原理上、レーザ光源としてＨｅ−Ｎｅ等
のガスレーザを使用してもよいが、半導体レーザを利用
する構成とすれば、光集積回路化が容易になるという利
点がある。
のガスレーザを使用してもよいが、半導体レーザを利用
する構成とすれば、光集積回路化が容易になるという利
点がある。
また、参照用光ファイバを使用する構成を例示したが、
音圧用検出用光ファイバの長さと使用するレーザ光源の
コーヒーレンシイとの兼ね合いいかんによっては、これ
を省略することもできる。
音圧用検出用光ファイバの長さと使用するレーザ光源の
コーヒーレンシイとの兼ね合いいかんによっては、これ
を省略することもできる。
発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明の光ファイバ・ハイ
ドロホンは、送光側と受光側の双方においてそれぞれ光
ビームの分割／混合を兼ねた超音波による光周波数変調
を行うとともに、再起音波の励振周波数差に等しい低周
波を搬送数とする周波数変調波を検波する構成であるか
ら、低周波帯域の安価な光電変換器とＦＭ検波器を使用
できるという効果が奏される。
ドロホンは、送光側と受光側の双方においてそれぞれ光
ビームの分割／混合を兼ねた超音波による光周波数変調
を行うとともに、再起音波の励振周波数差に等しい低周
波を搬送数とする周波数変調波を検波する構成であるか
ら、低周波帯域の安価な光電変換器とＦＭ検波器を使用
できるという効果が奏される。
第１図、第２図は、それぞれ本発明の一実施例の光ファ
イバ・ハイドロホンの機能ブロック図と構成図、第３図
は本発明の他の実施例の構成図、第４図は本発明の更に
他の実施例の構成図、第５図、第６図は従来装置の機能
ブロック図である。 １１．２１．３１・・半導体レーザ、１２・・ビーム分
割器を兼ねた表面弾性波光周波数変調器。 １３ａ・・音圧検出用光ファイバ、１３ｂ・・参照用光
ファイバ、１４・・ビーム混合器を兼ねた表面弾性波光
周波数変調器、１５・・光電変換器。
イバ・ハイドロホンの機能ブロック図と構成図、第３図
は本発明の他の実施例の構成図、第４図は本発明の更に
他の実施例の構成図、第５図、第６図は従来装置の機能
ブロック図である。 １１．２１．３１・・半導体レーザ、１２・・ビーム分
割器を兼ねた表面弾性波光周波数変調器。 １３ａ・・音圧検出用光ファイバ、１３ｂ・・参照用光
ファイバ、１４・・ビーム混合器を兼ねた表面弾性波光
周波数変調器、１５・・光電変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 レーザ光源と、 このレーザ光源からの出射ビームを周波数変調しつつ分
割する第１の超音波光周波数変調器と、この第１の超音
波光周波数変調器から出射された光ビームの一方を通過
させる音圧検出用光ファイバと、 この音圧検出用光ファイバからの出射ビーム及び前記第
１の超音波光周波数変調器から出射された光ビームの他
方を周波数変調しつつ混合する第２の超音波光周波数変
調器であって励振周波数が前記第１の超音波光周波数変
調器のそれと所定値異なるものと、 前記第１、第２の超音波光周波数変調器の励振周波数の
差周波を搬送周波数とする周波数変調波を検波する検波
回路とを備えたことを特徴とする光ファイバ・ハイドロ
ホン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060282A JPS61217782A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 光フアイバ・ハイドロホン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60060282A JPS61217782A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 光フアイバ・ハイドロホン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217782A true JPS61217782A (ja) | 1986-09-27 |
Family
ID=13137633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60060282A Pending JPS61217782A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 光フアイバ・ハイドロホン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61217782A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010506496A (ja) * | 2006-10-05 | 2010-02-25 | デラウェア ステイト ユニバーシティ ファウンデーション，インコーポレイティド | 光ファイバ音響検出器 |
| KR20200085502A (ko) * | 2019-01-07 | 2020-07-15 | 경상대학교산학협력단 | 음향센서를 이용한 섬유의 계면평가장치 및 계면평가방법 |
| CN112903156A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于非接触传播的大型高速回转装备轴向应力测量方法 |
-
1985
- 1985-03-23 JP JP60060282A patent/JPS61217782A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010506496A (ja) * | 2006-10-05 | 2010-02-25 | デラウェア ステイト ユニバーシティ ファウンデーション，インコーポレイティド | 光ファイバ音響検出器 |
| KR20200085502A (ko) * | 2019-01-07 | 2020-07-15 | 경상대학교산학협력단 | 음향센서를 이용한 섬유의 계면평가장치 및 계면평가방법 |
| CN112903156A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于非接触传播的大型高速回转装备轴向应力测量方法 |
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