JP2010019605A - 光ファイバセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試験光を出力する光源と、石英系ガラスからなり、コア部と該コア部の外周に形成された外径が90μm以下のクラッド部とを有し、前記試験光を少なくとも一方の端部において受け付け、前記試験光によって発生する導波音響波型ブリユアン散乱光を他方の端部から出力する少なくとも1つの測定用光ファイバと、前記測定用光ファイバから出力する前記導波音響波型ブリユアン散乱光を受け付け、該導波音響波型ブリユアン散乱光の周波数スペクトル上のピーク周波数を測定し、該測定したピーク周波数に基づいて前記測定用光ファイバの周囲温度または該測定用光ファイバにかかる応力を検出する検出手段と、を備える。
【選択図】 図1
Description
・後方散乱光を検出するため、OTDR装置(Optical Time Domain Reflectometer)を用いる構成が必要となる。その結果、装置構成が複雑である。
・通常の石英系ガラスからなる光ファイバの場合、後方ブリユアン散乱光の周波数シフト量は、10GHz前後である。したがって、この周波数シフト量を測定するためには、測定可能周波数帯域が10GHz以上の受光素子を必要とし、さらに対応する電気回路も同様の高周波回路が求められるため、測定装置が高価になってしまう。
・前方散乱光を検出するため、OTDR装置が不要である。その結果、装置構成が簡易になる。
・散乱光の変調周波数には、複数のピークが存在する。ピーク周波数は20〜800MHz付近に発生するため、受光素子の周波数帯域特性としては1GHz程度で十分である。したがって、測定装置がより安価になる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る光ファイバセンサの構成を示したブロック図である。図1に示すように、この光ファイバセンサ100は、光源装置1と、光源装置1に接続した測定用光ファイバ2と、測定用光ファイバ2に接続した検出装置3とを備える。なお、測定用光ファイバ2は、温度を測定したい場所に置かれたり、温度または歪みを測定したい被測定物に取り付けられたりする。
はじめに、光波HE11モードとTR2mモードとから発生するデポラライズドGAWBSの共振周波数を考える。TR2mモードによる共振周波数fTmは、非特許文献2によれば、音響波の横波速度をVS、固有値をym、光ファイバのクラッド径をdとして、以下の式(1)で表される。
つぎに、光波HE11モードとR0mモードとから発生するポラライズドGAWBSの共振周波数を考える。R0mモードによる共振周波数fRmは、非特許文献3によれば、固有値をμmとして、以下の式(3)で表される。
VS=3749(1−6.4×10−3wg) ・・・ (6)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る光ファイバセンサは、複数の測定用光ファイバを備えるものである。
また、全長50mのΔ1が2.8%、カットオフ波長が1400nmの光ファイバを半径R=15mmのファイバシートに布線した場合(約500ターン)の波長1550nmにおける伝送損失の増加は0.08dBであった。これは前述した規格ITU−T G.657.Bと比較しても更に曲げ損失が小さく、コンパクトな収納が可能であることを示している。なお、上記では、光ファイバを所定の半径で1周巻回した状態を1ターンとしている。また、ファイバシートとは、光ファイバを所定のターンだけ巻回して厚さの薄いシート状にしたものである。
つぎに、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る光ファイバセンサは、実施の形態1に係る光ファイバセンサ100と略同様の構成を備えるが、測定用光ファイバを巻回した状態で表面に保持する板状部材をさらに備えている。
ε=d/(R+D) ・・・ (7)
つぎに、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4に係る光ファイバセンサは、実施の形態2に係る光ファイバセンサ200と略同様の構成を備えるが、各測定用光ファイバを巻回した状態で表面に保持する板状部材をさらに備えている。
つぎに、本発明の実施の形態5について説明する。上記実施の形態1〜4に係る光ファイバセンサ100〜400は、デポラライズドGAWBS光を用いたものであったが、本実施の形態5に係る光ファイバセンサは、ポラライズドGAWBS光を用いたものである。
2、2a〜2c 測定用光ファイバ
3、3a、3b 検出装置
4a〜4e 接続用光ファイバ
5a〜5f 接続部
6、6a、6b 板状部材
7 光カプラ
21、21c ガラス部
22 樹脂被覆部
31、31a、31b 偏光子
32、32a、32b PD
33 電気信号増幅器
34 スペクトラムアナライザ
35 制御表示器
36a、36b 半波長板
37 偏波ビームスプリッタ
38 合波器
71〜74 入出力ポート
100〜500 光ファイバセンサ
211 中心コア部
212 外側コア部
213、214 クラッド部
215 応力付与部材
D1 最大巻き付け径
D2 最小巻き付け径
L1、L2 線
P プロファイル
P1〜P4 ピーク
Claims (8)
- 試験光を出力する光源と、
石英系ガラスからなり、コア部と該コア部の外周に形成された外径が90μm以下のクラッド部とを有し、前記試験光を少なくとも一方の端部において受け付け、前記試験光によって発生する導波音響波型ブリユアン散乱光を他方の端部から出力する少なくとも1つの測定用光ファイバと、
前記測定用光ファイバから出力する前記導波音響波型ブリユアン散乱光を受け付け、該導波音響波型ブリユアン散乱光の周波数スペクトル上のピーク周波数を測定し、該測定したピーク周波数に基づいて前記測定用光ファイバの周囲温度または該測定用光ファイバにかかる応力を検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする光ファイバセンサ。 - 前記測定用光ファイバは、前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差の最大値が1.0%以上であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバセンサ。
- 複数の測定用光ファイバを備え、該複数の測定用光ファイバは、互いに異なるピーク周波数を有する導波音響波型ブリユアン散乱光を発生するとともに、該複数の測定用光ファイバよりもクラッド径の大きい接続用光ファイバを介して接続していることを特徴とする請求項1または2記載の光ファイバセンサ。
- 前記複数の測定用光ファイバは、前記クラッド部の外径が互いに異なることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバセンサ。
- 前記複数の測定用光ファイバは、前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差の最大値が互いに異なることを特徴とする請求項3または4に記載の光ファイバセンサ。
- 前記測定用光ファイバを巻回した状態で表面に保持する板状部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の光ファイバセンサ。
- 前記板状部材は可撓性を有することを特徴とする請求項6に記載の光ファイバセンサ。
- 前記測定用光ファイバは、偏波保持型光ファイバであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の光ファイバセンサ。
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