(Fachgebiet der Erfindung)
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fühlersystem, das
optische Fasern verwendet, um die Verteilung einiger Meßgrößen,
z.B. Temperatur, Druck etc. zu messen, die in Längsrichtung der
optischen Faser verteilt sind.
(Stand der Technik)
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Zur Messung der Meßgrößen wie Temperatur, Druck etc.,
die in Längsrichtung der optischen Faser verteilt sind, ist
allgemein eine Technik verwendet worden, die als optische
Zeitbasis-Reflektometrie (OTDR) bezeichnet wird. Diese Technik nutzt die
Eigenschaft einer optischen Faser aus, daß ein eingeführtes
gepulstes Licht mit einer gegebenen Wellenlänge, das an einem Ende
der optischen Faser eintritt, eventuell zu diesem Ende mit einem
Teil des Lichtes zurückkommt, das an einem gegebenen Punkt in
Längsrichtung der Faser ein gewisses Maß an Rückstreuung
aufweist, um den Ort des Punktes als Funktion der Zeit zu bestimmen,
die zum Messen der Rückkehr benötigt wird, und um den
Lichtverlust an dem gegebenen Punkt der optischen Faser zu messen,
nämlich die Differenz zwischen der Intensität des auftreffenden
Lichtes und der Intensität des reflektierten Lichtes. Wenn sich
umgekehrt der Verlust eines eingeführten Lichtes an einem Punkt
einer optischen Faser als Funktion der Umgebungstemperatur, des
Druckes und anderer veränderbarer Faktoren ändert, können die
physikalischen Quantitäten, z.B. Temperatur und Druck, die für
den Punkt spezifisch sind, durch Beobachtung der Änderung des
Lichtverlustes an dem Punkt bestimmt werden.
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Dem oben beschriebenen Verfahren haften jedoch
bestimmte Nachteile an. Das Verhältnis der zurückgestreuten
Lichtintensität relativ zu dem in die optische Faser eingeführten Licht ist
bei einem Instrument, das diese Technik verwendet, normalerweise
zu klein. So ist das Signal/Ratisch-Verhältnis durch die Tatsache
bedingt, daß das eingeführte Licht ein gepulstes Licht ist und
daher ist die Lichtmenge, die pro Zeiteinheit festgestellt werden
kann, begrenzt. Der Dynamikbereich der Messung ist bei einem
solchen Instrument sehr klein. Demzufolge sind mehr als einige
Sekunden oder manchmal sogar mehr als einige Minuten für eine
Messung erforderlich, da sie Zehntausende von durchschnittsbildenden
Operationen erfordert, wenn eine hohe Meßgenauigkeit wesentlich
ist. Da ein im Handel erhältliches Wellenlängeninstrument einen
Dynamikbereich von 17 dB bis 20 dB hat, sind für einen höheren
Dynamikbereich Meßsysteme mit optischen Fasern vorgeschlagen
worden, die eine Hochleistungs-Halbleiter-Laservorrichtung
verwenden, die ein Licht mit etwa 1W erzeugen können, oder eine Nd:YAG
Laservorrichtung, die einen Ausgang von einigen Watt hat. Ein
solches System erfordert jedoch unvermeidlich hohe Kosten für die
Lichtquelle, und es besteht die Gefahr, daß in der optischen
Faser nicht-lineare optische Effekte erzeugt werden, die ihrerseits
Rauschen in dem System verursachen können.
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Ein weiteres bekanntes Beispiel ist in dem Aufsatz
"Multiplexed and distributed optical Fibre Sensor Systems",
Journal of Physics E/Scientific Instruments 20 (1987) August
Nr. 8, Bristol, GB, beschrieben.
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Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
ein Fühlersystem mit optischen Fasern vorzusehen, das eine
verhältnismäßig große Lichtmenge pro Zeiteinheit verwendet und ein
verbessertes Signal/Rauschverhältnis und einen verbreiterten
Dynamikbereich der Messung bietet.
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Gemäß der Erfindung ist ein Fühlersystem vorgesehen,
mit einer optischen Faser, einer ersten Quelle zur Einleitung
einer Signallichtwelle in ein Ende der optischen Faser und einer
zweiten Quelle zur Einleitung einer Pumplichtwelle in das andere
Ende der optischen Faser, wobei die Wellenlänge der
Signallichtwelle unterschiedlich gegenüber der Wellenlänge der
Pumplichtwelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Faser eine
solche Verlustcharakteristik hat, daß die Schwächung der
Signallichtwelle durch die Pumplichtwelle und auch als Funktion einer
externen Meßgröße, die der optischen Faser zugeführt wird,
verändert wird, und daß Mittel an dem anderen Ende der optischen Faser
vorgesehen sind, um Intensitätsänderungen mit der
Signalwellenlänge in der Signallichtwelle festzustellen, wenn diese am
anderen Ende der optischen Faser ankommt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend nur
beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung der
Konfiguration eines erfindungsgemäßen Fühlersystems,
bei dem optische Fasern verwendet werden;
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Fig. 2 eine begriffliche Darstellung zur
Veranschaulichung verschiedener Energiepegel eines
Dotiermaterials;
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Fig. 3 (a) eine grafische Darstellung der
Verlusteigenschaften eines Dotiermaterials im
Grundzustand;
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Fig. 3 (b) eine grafische Darstellung der
Verlusteigenschaften eines Dotiermaterials auf einem
erregten Energiepegel unter einem erregten
Zustand;
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Fig. 4 eine grafische Darstellung des Ansprechens auf
die Intensität einer aus der Faser (B)
austretenden Signallichtwelle nach optischem
Pumpen mit einer Pumplichtwelle in einem
erfindungsgemäßen Fühlersystem mit optischer
Faser;
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Fig. 5 eine grafische Darstellung der Intensität
einer aus der Faser (B) austretenden
Signallichtwelle nach optischem Pumpen mit der
Pumplichtwelle, wenn die Umgebungstemperatur an
einer Stelle der optischen Faser verändert
wird, die eine Entfernung l vom Faserende (B)
hat;
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Fig. 6 eine grafische Darstellung des
Verlustspektrums einer Er-dotierten optischen Faser;
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Fig. 7 eine Prinzipdarstellung, die verschiedene
Energiepegel von Er³&spplus; zeigt;
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Fig. 8 (a) eine grafische Darstellung des
Verlustspektrums von Er in einem nicht erregten Zustand;
und
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Fig. 8 (b) eine grafische Darstellung des
Verlustspektrums von Er in einem erregten Zustand.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In Fig. 1, die schematisch den Aufbau eines
erfindungsgemäßen Fühlersystems mit optischen Fasern zeigt, ist eine
optische Faser 4 vorgesehen, die Verlusteigenschaften hat, die
Änderungen mit der Wellenlänge einer Lichtsignalwelle unterworfen
werden, wenn die Pumplichtwelle in die optische Faser eingeführt
wird, wobei das Maß der Änderungen ferner als Funktion von extern
zugeführten physikalischen Mengen (Meßgrößen) verändert wird, und
wobei die optische Faser mit einem Material dotiert ist, das zwei
oder mehr verschiedene Energiepegel hat. Eine Impulslichtquelle 9
sendet eine Pumplichtwelle mit einer Frequenz ωa (oder ωb) aus,
die der Menge der Übergangsenergie entspricht, die das
Dotiermaterial benötigt, um vom Grundzustand auf einen gegebenen
erregten Pegel Ωa oder auf einen noch höheren Pegel Ωb überzugehen.
Ein von einem Impulsgenerator 11 und einer Speiseschaltung 10
erzeugtes gepulstes Licht wird nach Verlauf durch eine Linse 6,
einen Strahlspalter 8 und eine weitere Linse 5 in die optische
Faser am Ende (B) eingeleitet. Ein Lichtdetektor 13 dient zur
überwachung der Intensitätsstabilität des austretenden gepulsten
Lichtes der Pumplichtwelle und zur Errichtung eines gewünschten
Pegels des austretenden gepulsten Lichtes und bildet daher keinen
wesentlichen Bestandteil des Systems. Eine Lichtquelle 1 dient
zur Einleitung von Licht in die Faser am Ende (A) über ein Filter
2 und eine Linse 3, und die Lichtquelle sendet eine
Signallichtwelle mit der Frequenz Ωa-b, die der Menge der für das
Dotiermaterial benötigten Energie entspricht, um von dem gegebenen
erregten Energiepegel Ωa auf einen anderen erregten Energiepegel Ωb
überzugehen, der höher als der Pegel Ωa ist, in das eine Ende der
optischen Faser 4. Die Signallichtwelle kann entweder in Form von
kontinuierlichem Licht oder gepulstem Licht sein. Ein
Lichtdetektor 12 dient zur Messung der Intensität der aus dem Ende (B)
der Faser 4 über die Linse 5, den Strahlspalter 8 und die Linse 7
austretenden Signallichtwelle. Das Filter 2 läßt die
Signallichtwelle
durch, während es die Pumplichtwelle blockiert oder
beträchtlich schwächt, und der Strahlspalter 8 reflektiert
wahlweise die von der Lichtquelle 1 kommende Signallichtwelle,
während er nahezu die gesamte von der Lichtquelle 9 kommende
Pumplichtwelle durchläßt.
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Wenn das der optischen Faser zugeführte Dotiermaterial
drei verschiedene Energiepegel hat, nämlich den Grundzustand ΩO
und die beiden verschieden erregten Pegel Ωa und Ωb, wie in
Fig. 2 dargestellt, zeigen die Verlusteigenschaften des Materials
normalerweise einen großen Verlustkoeffizienten für die Frequenz
ωa, die der Menge der für das Material benötigten
übergangsenergie entspricht, um vom Grundzustand ΩO in den erregten Pegel Ωa
überzugehen, und einen weiteren großen Verlustkoeffizienten für
die Frequenz ωb, die der Menge der übergangsenergie entspricht,
die für den übergang vom Grundzustand auf den erregten Pegel
Ωb benötigt wird, was in Fig. 3(a) dargestellt ist.
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Während sich ein solches Material normalerweise auf dem
Grundzustand ΩO befindet, geht ein gegebener Teil des in die
optische faser dotierten Materials in den erregten Pegel Ωa über,
wenn er einem intensiven Licht mit der Frequenz Wa ausgesetzt
wird, obwohl er in den Grundzustand ΩO zurückkehrt, wenn eine
bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die Bestrahlung mit
dem intensiven Licht beendet worden ist. Die Zeitperiode, die das
Material benötigt, um von dem erregten Pegel Ωa in den
Grundzustand ΩO überzugehen, wird als die Lebensdauer des erregten
Pegels Ωa definiert.
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Das Material zeigt die in Fig. 3(b) dargestellten
Verlusteigenschaften, wenn der Pegel Ωa erregt ist und ein
ankommendes Licht mit der Frequenz Ωa-b das Material während der
Lebensdauer des erregten Pegels Ωa erreicht. In anderen Worten hat
das Material bei der Erregung einen großen Verlustkoeffizienten
für die Frequenz ωa-b, der der Menge an übergangsenergie
entspricht, die das Material benötigt, um von dem erregten Pegel Ωa
in den höher erregten Pegel Ωb überzugehen.
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Wenn man nun annimmt, daß die Signallichtwelle, die
eine Frequenz ωa-b und eine Lichtintensität Iso hat, in das Ende
(A) einer Faser mit der Länge L und einem Verlustkoeffizienten Ωg
eingeleitet wird, wird die Intensität Is der Signallichtwelle,
die aus dem Ende (B) der Faser austritt, durch Is = Iso exp
(-αgL) ausgedrückt. Wenn jedoch ein gepulstes Licht der
Pumplichtwelle mit der Frequenz ωa in das Ende (B) der optischen
Faser eingeleitet wird, wird die Intensität der aus dem Faserende
(B) austretenden Signallichtwelle als Funktion der Zeit (T)
verändert, weil die Signallichtwelle einer weiteren Absorption
durch die Erregung der spezifischen Lichtwelle unterworfen wird.
Es sollte dafür gesorgt werden, daß der Impulszyklus der
Pumplichtwelle so eingerichtet wird, daß die Zyklusintervalle
ausreichend größer als die Zeit sind, die ein Impuls benötigt, um von
einem Ende der optischen Faser zum anderen Ende und zurück zu
gelangen, und es muß ferner die Lebensdauer des erregten Pegels
Ωa in Betracht gezogen. werden.
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Es sei nun angenommen, daß T die Zeit darstellt, die
von dem Augenblick zählt, wenn der erste Impuls der
Pumplichtwelle in die optische Faser geleitet wird; daß l die Entfernung
zwischen dem Faserende (B) und einem Punkt ist, an dem das
Signallicht das Pumplicht in der optischen Faser trifft, wobei l die
Länge ist, wo das am Faserende (B) festzustellende Licht einer
erhöhten, durch die Pumplichtwelle verursachten Absorption
unterworfen wird; daß αe(X) = αO(x) Ip(X) der Verlustkoeffizient des
erregten Bereiches in der optischen Faser als Folge davon ist,
daß die Pumplichtwelle der Signallichtwellenlänge ausgesetzt
wird, worin x eine Position entlang der optischen Faser darstellt
(wobei Ip(X) die Intensität der Pumplichtwelle an der Position
(X) in der optischen Faser darstellt und vom Ort in der optischen
Faser abhängt), und es wird hier ferner angenommen, daß der
Verlustkoeffizient αe proportional zur Intensität Ip der
Pumplichtwelle ist, und daß der Proportionalkoeffizient αO ist, und es
wurden weitere Parameter definiert wie: die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit Va-b der Signallichtwelle in der optischen Faser,
der Verlustkoeffizient αp bei der Wellenlänge der Pumplichtwelle,
die Fortpflanzungsgeschwindigkeit Va der Pumplichtwelle in der
optischen Faser und die Lebensdauer T des erregten Pegels Ωa. Die
Lebensdauer ist als die Zeit definiert, die die erregte
Population benötigt, um auf 1/e ihres ursprünglichen Wertes abzunehmen.
Wenn V = 1/Va + 1/Va-b definiert wird, ist T = l x V.
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Wenn der Pegel des Dotiermaterials in der optischen
Faser und die Meßgröße entlang der optischen Faser homogen sind,
und αO(l) an jeder Stelle der optischen Faser konstant ist, dann
wird die Intensität Is(T) der Signallichtwelle zur Zeit T, die
von dem Augenblick verstrichen ist, seit der erste Impuls der
Pumplichtwelle in die optische Faser eingeleitet wurde,
ausgedrückt durch die folgende Gleichung
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Is(T)=Iso . exp (-αgL) . exp (αO.IpO.τ) / (V-αp τ) X
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(-lT/τ . l-αpl) - exp (-αL) ... (1),
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worin 1so, αg und L in der oben beschriebenen Weise definiert
sind und Ipo die Intensität der Pumplichtwelle am Faserende (B)
darstellt. Wenn in ausreichendem Maße angenommen werden kann, daß
die Beziehung τ » T = l Vx vorhanden ist, kann die Gleichung (1)
wie folgt ausgedrückt werden:
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Is(T)=Iso . exp (-αg.L).exp αO(l).Ipo / αp X e-αpl-l ...(2)
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Fig. 4 ist eine grafische Darstellung von Gleichung
(2). Diese Darstellung zeigt die Eigenschaften für den Fall, daß
αO(l) konstant zur Länge l ist. Wenn jedoch αO(l) in Abhängigkeit
von Änderungen von Meßgrößen (physikalische Mengen) entlang der
optischen faser verändert wird und die Meßgrößen entlang der
optischen Faser verteilt sind, ist αO(l) nicht konstant. Wenn die
Meßgrößen entlang der optischen Faser nicht homogen, sondern am
Ort von l verschieden sind, was der Zeit T entspricht, ist der
Wert von αO(l) ebenfalls von dem an anderen Orten in der
optischen Faser verschieden, und so beobachtet man den Verlauf der
Ausgangssignallichtwelle, wie in Fig. 5 dargestellt ist, wo eine
kleine Änderung des Signalausgangs angezeigt ist.
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Daher kann man die Änderung der Meßgröße an diesem
Punkt durch Messung der Größe der Veränderung der
Signalverlaufsänderung erhalten, und der Ort kann durch die Zeit T
identifiziert werden. Wenn der Wert von αO(l) nicht konstant ist, sondern
durch die physikalischen Größen (Meßgröße) geändert wird, kann
der Signalverlauf nicht unmittelbar durch Verwendung eines
analytischen Verfahrens bestimmt werden, obwohl der Wert von
durch Verwendung einer Gleichung (3) berechnet werden kann. Die
Änderung des Meßwertes kann aus der Änderung von αO(l) durch
Verwendung der Meßergebnisse von Iso und Is bestimmt werden.
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αO(l)=(1/Ipo).e-αp.T/V -(V/τ) log(Is/Iso)+αg.L)
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-V(d/dt)(log Is/Iso) ... (3),
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worin (d/dt) die Differenzierung nach der Zeit darstellt.
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Die vorliegende Erfindung wird nun näher anhand einer
Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine optische Faser,
die für die Verwendung der vorliegenden Erfindung geeignet ist,
kann dadurch hergestellt werden, daß in den Kern einer optischen
Faser aus Silikatglas ein Seltenerdelement dotiert wird. Fig. 6
zeigt die Verlusteigenschaften einer optischen Faser, die durch
Dotierung mit Er³&spplus; in einer Konzentration von 790 (wt)ppm in die
optische Silikatglasfaser hergestellt wurde.
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Er³&spplus; hat eine Energiekonfiguration wie in Fig. 7
dargestellt, und eine bemerkenswerte Energieabsorption, die man bei
und um 1,5 µm in Fig. 6 findet, entspricht der übergangsenergie
vom Grundzustand &sup4;I 15/2 auf den erregten Energiepegel &sup4;I13/2.
Fig. 6 zeigt ferner zwei bemerkenswerte Absorptionen bei und um
0,8 µm und 0,8 5 µm, die jeweils durch den übergang vom
Grundzustand &sup4;I15/2 auf den erregten Energiepegel &sup4;I9/2 bzw. vom
Grundzustand &sup4;I15/2 auf den erregten Energiepegel &sup4;F9/2 verursacht
werden.
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Wenn ein intensives Licht (Halbleiterlaserstrahl) mit
einer Wellenlänge von etwa 1,5 µm als Erregung in die Faser
eingeleitet wird, zeigt das Spektrum zwischen 0,6 µm und o,8 µm
- wie in Fig. 8(b) dargestellt - einen erhöhten Absorptionspegel
bei oder um 0,7 µm und ferner bei 0,8 µm, was bei dem vorherigen
Verlustspektrum (bei nicht erregtem Zustand) nicht stattfindet,
wenn der Halbleiterlaserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 1,5
µm nicht in die optische Faser eingeleitet wird, was in Fig. 8(a)
dargestellt ist. Diese erhöhten Absorptionen beruhen jeweils auf
den übergängen von dem erregten Pegel &sup4;I13/2 auf den Pegel &sup4;F7/2
bzw. vom Pegel &sup4;I13/2 auf den Pegel &sup4;H11/2 und entsprechen ωa-b
in Fig. 2 und 3. Wenn ein Signallicht (oder die Signallichtwelle)
mit einer Wellenlänge von 0,72 µm, das man durch spektroskopische
Verarbeitung eines Lichtstrahls von einer weißen Lichtquelle
mittels eines Monochrometers gewinnt, in die optische Faser 4 am
Faserende (A) eingeleitet wird, zeigt die Intensität des
austretenden Lichtes eine Änderung gemäß Fig. 4, die durch einen am
anderen Ende angeordneten Lichtdetektor 12 gemessen wird. Statt
dessen kann als Signallicht auch von einer LED oder einem
Haltleisendetes
Licht mit derselben Wellenlänge verwendet werden. Die
Lebensdauer des erregten Energiepegels &sup4;I13/2 hat sich bei
Messung in einem Experiment als 14 m lang erwiesen, und diese
Tatsache zeigt, daß die Gleichung (2) gut verwendbar ist, wenn das
Licht einer optischen Faser kleiner als mehrere huntert Kilometer
ist.
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Da die Konzentration von Er³&spplus; bei dieser Messung hoch
ist, sollte der Verlustkoeffizient (der in Gleichung (2) αp
entspricht) des gepulsten Lichtes (der Pumplichtwelle), das von
einer Halbleiterlaservorrichtung erzeugt wird, sehr groß bei oder
1,5 µm liegen, und daher wird die optische Faser unwirksam, wenn
die Intensität des von einer Halbleiterlaservorrichtung kommenden
Impulslichtes zur Erregung der Faser bei oder um 1,5 µm schwach
werden sollte, wenn die optische Faser zu lang ist. Im Hinblick
auf diese Tatsache wird für dieses Ausführungsbeispiel eine
optische Faser mit einer Länge von 30 m verwendet, obwohl eine
längere optische Faser verwendet werden könnte, wenn die Er
-Konzentration zu klein ist. Aus praktischen Gründen kann eine 5 km
lange Faser verwendet werden, wobei die Er³&spplus;-Konzentration nur
einige ppm oder weniger beträgt. Abgesehen davon ist es bekannt,
daß die Absorptionsrate von Ionen eines Seltenerdelements
aufgrund des Übergangs zwischen den erregten Energiepegeln durch
eine Änderung der Umgebungstemperatur geändert wird. (Siehe "The
Temperature Dependency of Electron Transition in Rare Earth
Ions": M.C. Farries et al., Electron Lett. Vol. 22, Nr. 8, Seite
418, 1989). Wenn die Temperatur an einem Punkt mit einem Abstand
l vom anderen Ende der optischen Faser bei einem Experiment
Änderungen unterworfen wurde, erhielt man als Ergebnis ähnliche
Verlusteigenschaften wie in Fig. 5 dargestellt. Daher kann die
Temperatur an diesem Punkt durch die Änderung bekannt sein, die im
Zuge der Verlusteigenschaften in Fig. 5 stattfand. Bei dem
Experiment wurde ein Hochgeschwindigkeitsdetektor mit Si als
Lichtdetektor 12 benutzt. Eine Farblaservorrichtung, die Licht
mit einer Wellenlänge von 0,73 µm und einer Lichtintensität
aussendet, die größer ist als die einer weißen Lichtquelle, wird für
die Lichtquelle 1 verwendet, um einen Dynamikbereich von etwa
30 dB oder mehr zu erzeugen. Der Verlustkoeffizient αO(l) . Ip
eines Signallichtes mit einer Wellenlänge von 0,7 µm als Folge
der Einleitung der Pumplichtwelle kann durch Vermehrung der
Intensität des von der optischen Faser kommenden gepulsten Lichtes
mit der Wellenlänge von 1,5 µm vergrößert werden, obwohl die
maximal ausführbare Länge der optischen Faser unvermeidlich als
Folge einer solchen Manipulation abnimmt. Wenn daher eine lange
optische Faser verwendet wird, sollte die Intensität der in die
optische Faser einzuführenden Pumplichtwelle vermindert werden.
Lanthanide, wie z.B. Ho, Tm und Sm sowie Aktinide, wie z.B. U
sowie Alkalimetallionen und Erdalkalimetallionen, die ähnliche
Effekte haben wie die bei Seltenerdelementen beobachtete
wechselnde Änderung durch das optische Pumpen können anstelle von Er
zur Dotierung einer optischen Faser verwendet werden. (Nur der
umhüllte Bereich der optischen Faser kann für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung dotiert werden).
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Zur Dotierung können organische Verbindungen, wie z.B.
Farben, verwendet werden, wenn die optische Faser 4 einen Kern
aus flüssigem Material hat. Fotochromes Glas und andere Stoffe
mit fototropischem Effekt können ebenfalls zur Dotierung
verwendet werden.
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Die Absorption infolge von Defekten der Glasstruktur
einer optischen Faser kann ebenfalls für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung genutzt werden. Es sei bemerkt, daß die
Annäherung von τ » T in dem oben beschriebenen analytischen
Prozeß nicht wesentlich ist und ein Fühlersystem mit Verwendung der
Gleichung (1) ebenfalls ausführbar ist. Zwar ist der
Verlustkoeffizient, der auf der Basis der ankommenden Signallichtwelle
bestimmt wird, in dem oben beschriebenen analytischen Prozeß eine
lineare Funktion der Intensität der Pumplichtwelle αO(l) . Ip,
jedoch muß dies nicht notwendigerweise so sein, und wenn dies der
Fall ist, können Meßvorgänge durchgeführt werden, indem die
Situation, bei der die zu bestimmenden physikalischen Umgebungsgrößen
konstant sind und die Situation, bei der sie teilweise verändert
werden verglichen wird, obwohl die in Fig. 4 und 5 gezeigte
Beziehung in einem solchen Fall nicht anwendbar ist.
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Es ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, daß ein
Fühlersystem mit optischen Fasern gemäß der vorliegenden
Erfindung im Gegensatz zu üblichen OTDRs, die die Rückstreuung einer
Signallichtwelle in einer optischen Faser ausnutzen, die durch
eine optische Faser laufende Lichtwelle als Signal benutzen, um
die Leistungsfähigkeit und Wirksamkeit des Systems zu verbessern,
und daher hat es ein beträchtlich verbessertes
Signal/Rauschverhältnis und einen verbesserten Dynamikbereich der Messung
gegenüber den üblichen OTDRs. Ferner kann für die Signallichtwelle
kontinuierliches Licht verwendet werden, um die Rate der
Lichtemission für die Feststellung zu erhöhen und die Zeit für die
Messung zu vermindern, wodurch sich bemerkenswerte Vorteile des
Systems bei der Verwendung in industriellen Anwendungen ergeben.