JP2683255B2 - ラマン温度センサ - Google Patents
ラマン温度センサInfo
- Publication number
- JP2683255B2 JP2683255B2 JP63245173A JP24517388A JP2683255B2 JP 2683255 B2 JP2683255 B2 JP 2683255B2 JP 63245173 A JP63245173 A JP 63245173A JP 24517388 A JP24517388 A JP 24517388A JP 2683255 B2 JP2683255 B2 JP 2683255B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- temperature sensor
- light source
- raman
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/12—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光ファイバのラマン散乱光を利用して光フ
ァイバの温度を計測するラマン温度センサに関する。
ァイバの温度を計測するラマン温度センサに関する。
従来、この種のラマン温度センサとしては第６図に示
すようなものが提案されている（小川他、応用物理学
会、第５回光ファイバセンサ検討会、1987年６月25〜26
日）。
すようなものが提案されている（小川他、応用物理学
会、第５回光ファイバセンサ検討会、1987年６月25〜26
日）。
このラマン温度センサは、レーザダイオード（LD）の
光源１からの測定光を光分岐器２を介してセンシング用
光ファイバ３に入射させる。センシング用光ファイバ３
からの後方散乱光は光分岐器２で分岐されたのち、干渉
フィルタなどの分波器４に導かれ、ここでストークス光
およびアンチストークス光にそれぞれ分波し、これをア
バランシェホトダイオード（APD）などの受光器５で受
光し、この信号を測定回路６に入力して演算処理し、ス
トークス光およびアンチストークス光の強度変化からセ
ンシング用光ファイバ３の温度変化を求めるものであ
る。
光源１からの測定光を光分岐器２を介してセンシング用
光ファイバ３に入射させる。センシング用光ファイバ３
からの後方散乱光は光分岐器２で分岐されたのち、干渉
フィルタなどの分波器４に導かれ、ここでストークス光
およびアンチストークス光にそれぞれ分波し、これをア
バランシェホトダイオード（APD）などの受光器５で受
光し、この信号を測定回路６に入力して演算処理し、ス
トークス光およびアンチストークス光の強度変化からセ
ンシング用光ファイバ３の温度変化を求めるものであ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このラマン温度センサでは、測定光と
後方散乱光の分岐に光分岐器２を用いているため、挿入
損失が大きい問題がある。
後方散乱光の分岐に光分岐器２を用いているため、挿入
損失が大きい問題がある。
また、このラマン温度センサでは、光源１に半導体レ
ーザなどの単色性の良くない光源を使用した場合には、
光源光の発光スペクトルにストークス光およびアンチス
トークス光の波長と重なる波長の光が存在し、この光に
対応する後方散乱光が分離されないまま、光分岐器２か
ら分波器４を経て受光器５に入射され、温度測定の際の
測定精度を低下させる不都合がある。
ーザなどの単色性の良くない光源を使用した場合には、
光源光の発光スペクトルにストークス光およびアンチス
トークス光の波長と重なる波長の光が存在し、この光に
対応する後方散乱光が分離されないまま、光分岐器２か
ら分波器４を経て受光器５に入射され、温度測定の際の
測定精度を低下させる不都合がある。
この発明では、センシング用光ファイバと光源とを結
ぶ光路中に、光源光の中心ピーク波長の光を透過し、か
つ光源光のうち、ラマン散乱光と同一波長の光を反射す
るバンドパスフィルタを挿入することによって、上記課
題を解決するようにした。
ぶ光路中に、光源光の中心ピーク波長の光を透過し、か
つ光源光のうち、ラマン散乱光と同一波長の光を反射す
るバンドパスフィルタを挿入することによって、上記課
題を解決するようにした。
以下、図面を参照してこの発明を詳細に説明する。
第１図はこの発明のラマン温度センサの一例を示すも
のである。このラマン温度センサにあっては、光源１と
センシング用光ファイバ３とを結ぶ光路上にバンドパス
フィルタ（BPF）７が挿入されている。このバンドパス
フィルタ７は、誘電体多層膜で構成されたフィルタ本体
7aと、３個の集光用レンズ7b,7b,7bを有し、入射ポート
８、出射ポート９および反射ポート10を具備するもので
ある。フィルタ本体7aは、第２図に示すように、光源１
で発光される光源光の中心ピーク波長（λ０）の光をほ
ぼ100％透過し、センシング用ファイバ３から後方散乱
されるストークス光の波長（λ−）と同一波長の光およ
びアンチストークス光の波長（λ＋）と同一波長の光を
ほぼ100％反射する波長選択特性を有するもので、TiO2,
ZnSなどの高屈折率誘電材料からなるλ０/2あるいはλ
０/4（λ０：中心ピーク波長）に近い光学的厚さを有す
る薄膜とSiO2,Al2O3などの低屈折率誘電材料からなるλ
０/2あるいはλ０/4に近い光学的厚さを有する薄膜とを
交互に複数層積層してなるものである。
のである。このラマン温度センサにあっては、光源１と
センシング用光ファイバ３とを結ぶ光路上にバンドパス
フィルタ（BPF）７が挿入されている。このバンドパス
フィルタ７は、誘電体多層膜で構成されたフィルタ本体
7aと、３個の集光用レンズ7b,7b,7bを有し、入射ポート
８、出射ポート９および反射ポート10を具備するもので
ある。フィルタ本体7aは、第２図に示すように、光源１
で発光される光源光の中心ピーク波長（λ０）の光をほ
ぼ100％透過し、センシング用ファイバ３から後方散乱
されるストークス光の波長（λ−）と同一波長の光およ
びアンチストークス光の波長（λ＋）と同一波長の光を
ほぼ100％反射する波長選択特性を有するもので、TiO2,
ZnSなどの高屈折率誘電材料からなるλ０/2あるいはλ
０/4（λ０：中心ピーク波長）に近い光学的厚さを有す
る薄膜とSiO2,Al2O3などの低屈折率誘電材料からなるλ
０/2あるいはλ０/4に近い光学的厚さを有する薄膜とを
交互に複数層積層してなるものである。
そして、このバンドパスフィルタ７の入射ポート８に
は、光源１からの光源光を導く光ファイバ11が、出射ポ
ート９にはセンシング用光ファイバ３が、反射ポート10
にはここに導出される後方散乱光を分波器（図示せず）
に導く光ファイバ12がそれぞれ接続されている。
は、光源１からの光源光を導く光ファイバ11が、出射ポ
ート９にはセンシング用光ファイバ３が、反射ポート10
にはここに導出される後方散乱光を分波器（図示せず）
に導く光ファイバ12がそれぞれ接続されている。
このようなラマン温度センサでは、光源１からの光源
光はバンドパスフィルタ７を通過し、センシング用光フ
ァイバ３に測定光として入射するが、光源光が半導体レ
ーザなどから発光した第３図に示すような単色性の悪い
ものでは、バンドパスフィルタ７を通過することで、ス
ペクトルの裾野の部分がカットされ、第４図に示すよう
なストークス光およびアンチストークス光の波長（λ−
およびλ＋）の光が取り除かれた単色性の良い測定光と
なってセンシング用光ファイバ３に入射される。
光はバンドパスフィルタ７を通過し、センシング用光フ
ァイバ３に測定光として入射するが、光源光が半導体レ
ーザなどから発光した第３図に示すような単色性の悪い
ものでは、バンドパスフィルタ７を通過することで、ス
ペクトルの裾野の部分がカットされ、第４図に示すよう
なストークス光およびアンチストークス光の波長（λ−
およびλ＋）の光が取り除かれた単色性の良い測定光と
なってセンシング用光ファイバ３に入射される。
また、センシング用光ファイバ３からの後方散乱光の
うち、測定光と同波長のレーレ散乱光はバンドパスフィ
ルタ７を透過し、入射ポート８側に導かれ、ストークス
光およびアンチストークス光のみがフィルタ本体８で反
射され、反射ポート10に取り出され、光ファイバ12を経
て分波器に送られる。
うち、測定光と同波長のレーレ散乱光はバンドパスフィ
ルタ７を透過し、入射ポート８側に導かれ、ストークス
光およびアンチストークス光のみがフィルタ本体８で反
射され、反射ポート10に取り出され、光ファイバ12を経
て分波器に送られる。
このようなラマン温度センサにあっては、バンドパス
フィルタ７の光学特性が、測定光波長（λ０）では100
％透過であり、ストークス光およびアンチストークス光
の波長（λ＋およびλ−）では100％反射であることか
ら挿入損失が極めて低くなる。また、光源１に単色性の
低いものを用いた場合でも、バンドパスフィルタ７を透
過しセンシング用光ファイバ３に入射する測定光には、
ストークス光およびアンチストークス光の波長に相当す
る光が包まれておらず、この光によるレーレ散乱光でス
トークス光およびアンチストークス光が妨害されること
がなくなり、測定精度が向上する。さらに、バンドパス
フィルタ７は分波機能を有し、後方散乱光のうちストー
クス光およびアンチストークス光のみが分波器に導かれ
るため、後方散乱光のうち強度の大きな測定光によるレ
ーレ散乱光が分波器に入射されなくなり、分波器として
比較的簡易なものを採用することが可能となる。
フィルタ７の光学特性が、測定光波長（λ０）では100
％透過であり、ストークス光およびアンチストークス光
の波長（λ＋およびλ−）では100％反射であることか
ら挿入損失が極めて低くなる。また、光源１に単色性の
低いものを用いた場合でも、バンドパスフィルタ７を透
過しセンシング用光ファイバ３に入射する測定光には、
ストークス光およびアンチストークス光の波長に相当す
る光が包まれておらず、この光によるレーレ散乱光でス
トークス光およびアンチストークス光が妨害されること
がなくなり、測定精度が向上する。さらに、バンドパス
フィルタ７は分波機能を有し、後方散乱光のうちストー
クス光およびアンチストークス光のみが分波器に導かれ
るため、後方散乱光のうち強度の大きな測定光によるレ
ーレ散乱光が分波器に入射されなくなり、分波器として
比較的簡易なものを採用することが可能となる。
第５図は、この発明のラマン温度センサの他の例を示
すものである。この例においては、バンドパスフィルタ
７として、２個の1/4ピッチ分布屈折率型ロッドレンズ7
c,7cで誘電体多層膜のフィルタ本体7aを挟んだ構造のも
のを用いているところが、先の例と異なるところであ
る。このバンドパスフィルタ７は、小型化が可能であ
り、構造が簡単である特長があるとともに先の例でのバ
ンドパスフィルタと同様の機能を果たす。すなわち、光
源１からの光源光は光ファイバ11を経て入射ポート８に
入り、単色性が改善されて出射ポート９からセンシング
用光ファイバ３に測定光として入射される。また、セン
シング用光ファイバ３からの後方散乱光は出射ポート９
からフィルタ本体7aに導かれ、ここに測定光によるレー
レ散乱光とストークス光およびアンチストークス光とに
分波され、ストークス光およびアンチストークス光は反
射ポート10から光ファイバ12を経て分波器に送られる。
すものである。この例においては、バンドパスフィルタ
７として、２個の1/4ピッチ分布屈折率型ロッドレンズ7
c,7cで誘電体多層膜のフィルタ本体7aを挟んだ構造のも
のを用いているところが、先の例と異なるところであ
る。このバンドパスフィルタ７は、小型化が可能であ
り、構造が簡単である特長があるとともに先の例でのバ
ンドパスフィルタと同様の機能を果たす。すなわち、光
源１からの光源光は光ファイバ11を経て入射ポート８に
入り、単色性が改善されて出射ポート９からセンシング
用光ファイバ３に測定光として入射される。また、セン
シング用光ファイバ３からの後方散乱光は出射ポート９
からフィルタ本体7aに導かれ、ここに測定光によるレー
レ散乱光とストークス光およびアンチストークス光とに
分波され、ストークス光およびアンチストークス光は反
射ポート10から光ファイバ12を経て分波器に送られる。
以上説明したように、この発明のラマン温度センサ
は、センシング用光ファイバに光源からの光を入射し、
センシング用光ファイバからのラマン散乱光を受光して
センシング用光ファイバの温度を測定するラマン温度セ
ンサにおいて、センシング用光ファイバと光源とを結ぶ
光路中に、光源光の中心ピーク波長の光を透過し、かつ
光源光のうち、ラマン散乱光と同一波長の光を反射する
バンドパスフィルタを挿入したものであるので、測定光
と後方散乱光との分離を極めて低損失で行うことがで
き、かつ後方散乱光のうち温度計測に必要なストークス
光およびアンチストークス光のみが分波器に送られる。
さらに、光源に単色性が悪く、ストークス光およびアン
チストークス光の波長と同じ波長の光をも惰伴するもの
を用いても、これがバンドパスフィルタで除去され、測
定光には含まれず、ストークス光およびアンチストーク
ス光が妨害されることがなくなり、温度測定の測定精度
が向上するなどの効果を有する。
は、センシング用光ファイバに光源からの光を入射し、
センシング用光ファイバからのラマン散乱光を受光して
センシング用光ファイバの温度を測定するラマン温度セ
ンサにおいて、センシング用光ファイバと光源とを結ぶ
光路中に、光源光の中心ピーク波長の光を透過し、かつ
光源光のうち、ラマン散乱光と同一波長の光を反射する
バンドパスフィルタを挿入したものであるので、測定光
と後方散乱光との分離を極めて低損失で行うことがで
き、かつ後方散乱光のうち温度計測に必要なストークス
光およびアンチストークス光のみが分波器に送られる。
さらに、光源に単色性が悪く、ストークス光およびアン
チストークス光の波長と同じ波長の光をも惰伴するもの
を用いても、これがバンドパスフィルタで除去され、測
定光には含まれず、ストークス光およびアンチストーク
ス光が妨害されることがなくなり、温度測定の測定精度
が向上するなどの効果を有する。
第１図はこの発明のラマン温度センサの第１の例の要部
を示す概略構成図、第２図はこの発明のラマン温度セン
サに用いられるバンドパスフィルタの透過特性を示すグ
ラフ、第３図は単色性の悪い光源光のスペクトルを示す
グラフ、第４図は単色性の悪い光源光をバンドパスフィ
ルタに透過させて得られた測定光のスペクトルを示すグ
ラフ、第５図はこの発明のラマン温度センサの他の例の
要部を示す概略構成図、第６図は従来のラマン温度セン
サを示す概略構成図である。 11……光源、３……センシング用光ファイバ、７……バ
ンドパスフィルタ。
を示す概略構成図、第２図はこの発明のラマン温度セン
サに用いられるバンドパスフィルタの透過特性を示すグ
ラフ、第３図は単色性の悪い光源光のスペクトルを示す
グラフ、第４図は単色性の悪い光源光をバンドパスフィ
ルタに透過させて得られた測定光のスペクトルを示すグ
ラフ、第５図はこの発明のラマン温度センサの他の例の
要部を示す概略構成図、第６図は従来のラマン温度セン
サを示す概略構成図である。 11……光源、３……センシング用光ファイバ、７……バ
ンドパスフィルタ。
Claims (1)
- 【請求項１】センシング用光ファイバに光源からの光を
入射し、センシング用光ファイバからのラマン散乱光を
受光してセンシング用光ファイバの温度を測定するラマ
ン温度センサにおいて、 センシング用光ファイバと光源とを結ぶ光路中に、光源
光の中心ピーク波長の光を透過し、かつ光源光のうち、
ラマン散乱光と同一波長の光を反射するバンドパスフィ
ルタを挿入したことを特徴とするラマン温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245173A JP2683255B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | ラマン温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245173A JP2683255B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | ラマン温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0291532A JPH0291532A (ja) | 1990-03-30 |
| JP2683255B2 true JP2683255B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=17129693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63245173A Expired - Lifetime JP2683255B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | ラマン温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2683255B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0695183A (ja) * | 1992-09-16 | 1994-04-08 | Ando Electric Co Ltd | 光ファイバの後方散乱光からのラマン散乱光選別器 |
| US6524001B1 (en) * | 2000-08-15 | 2003-02-25 | Systems And Processes Engineering Corp. | Method and system for sensing optical fiber temperature |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61167535U (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-17 | ||
| JPS6370131A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Hitachi Cable Ltd | 光フアイバ形温度分布計測装置 |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP63245173A patent/JP2683255B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0291532A (ja) | 1990-03-30 |
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