JP5424316B2 - 光ファイバ伝送系 - Google Patents

光ファイバ伝送系 Download PDF

Info

Publication number
JP5424316B2
JP5424316B2 JP2009188012A JP2009188012A JP5424316B2 JP 5424316 B2 JP5424316 B2 JP 5424316B2 JP 2009188012 A JP2009188012 A JP 2009188012A JP 2009188012 A JP2009188012 A JP 2009188012A JP 5424316 B2 JP5424316 B2 JP 5424316B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
temperature
transmission system
tube
fiber transmission
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.)
Active
Application number
JP2009188012A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011039354A (ja
Inventor
真一 猪狩
孝一 大木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OK LAB. CO. LTD.
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
OK LAB. CO. LTD.
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OK LAB. CO. LTD., National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical OK LAB. CO. LTD.
Priority to JP2009188012A priority Critical patent/JP5424316B2/ja
Publication of JP2011039354A publication Critical patent/JP2011039354A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5424316B2 publication Critical patent/JP5424316B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

本発明は、光ファイバ伝送系に係わり、ファイバ温度を制御することにより、伝送する分光の分光透過特性を安定することを可能にした光ファイバ伝送系に関する。
光ファイバは、その機械的柔軟性から、精密光学測定への使用頻度が近年増大しており、例えば、図8(a)に示すような光学系において、人工光源100の性能等級を判定するために、人工光源100からの分光を光ファイバ101からなる伝送系で伝送し、分光放射計102によって、分光放射照度を精密測定することが行われている。又、図8(b)は、図8(a)に示すような光学系における光学測定に用いられる典型的な光ファイバ伝送系を示す図であり、図8(c)は、図8(b)のE−E断面図である。図8(c)に示すよう、光ファイバ伝送系における、光ファイバ103は、複数ファイバが束になったファイババンドル構造1031又は単芯ファイバで構成されており、また、図8(b)に示すように、光ファイバ103の両端に設けられるファイバスリーブ104、105によって、光ファイバ103の両端においてファイババンドル1031の周りを被覆し保護する被覆1032を保持している。
特開2002−214459号公報 特開2003−161846号公報 特開2004−28645号公報
しかし、このような光ファイバ伝送系は、設置状態によって分光透過特性が変動する弱点があり、この変動により測定値にばらつきが生じる欠陥があった。設置状態の変化する第1の理由は、光ファイバの曲がり具合の変化によるものである。これは測定中の光ファイバを支持する状態を固定することによって回避することができる。第2の理由は、光ファイバが設置される場所の気温変化である。気温変化は、測定室内の空調の点滅や大きな発熱量を有する計測用ランプの点滅などによって1〜2℃の変動として現れることがある。従来、このような気温変化による測定結果に与える影響を排除するために、受光素子自体に対する温度制御は入念に行われてきたが、これでは測定値の大きなばらつきが生じることを回避することはできない。
上記のごとく、光ファイバ伝送系を用いて人工光源100の分光放射照度を測定し、その性能等級を判定する場合、光ファイバ101のファイバ温度が外気に影響されて変化すると、その分光透過率が変わる。その結果、人工光源100の性能等級判定の際、分光放射計102において、光ファイバ101のファイバ温度が変化するごとに異なる結果が得られるという問題があった。
光ファイバ101における温度変化が、分光透過率に影響を及ぼす理由は、光ファイバ101を構成する種類の異なるガラス素材の屈折率が、温度変化によりそれぞれ異なった変化をすることにある。また屈折率は波長にも依存するため、測定中に光ファイバ101に温度変化があると光ファイバ101の分光透過率や入射部の開口数(NA)の値に変化が生じ、結果的として、分光放射計102において測定値のばらつきを生じる。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、測定値のばらつきを抑制するために、光ファイバのファイバ温度を確実に安定化することを可能にした光ファイバ伝送系を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、分光を光ファイバによって伝送する光ファイバ伝送系において、該光ファイバ伝送系の一端側のみに温度調整器を備え、該温度調整器で温度調整された流体を、前記光ファイバの外側面に伝送方向に沿って配置された往路チューブの一端側から該光ファイバの他端側及び前記光ファイバの外側面に伝送方向に沿って配置された復路チューブを径由して前記一端側に循環させるチューブを備えることを特徴とする光ファイバ伝送系である。
請求項2記載の発明は、前記光ファイバの外側の適当な位置に複数の測温体を設け、該測温体で測定された測定データに基づいて、前記チューブ内に循環する流体の温度を調整したことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ伝送系である。
請求項3記載の発明は、前記チューブの外側を前記光ファイバを内包するように断熱材で被覆したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光ファイバ伝送系である。
本発明によれば、光ファイバのファイバ温度を一定に保持できるため、測定中の光ファイバの分光透過率の変動を抑え、ファイバ先端から入力された分光の情報を気温の変動で損なうことなく、ファイバ後端に伝送させることができ、光ファイバを伝送路として用いる分光測定結果のばらつきを抑えることができる。具体的には、人工光源から温度制御された光ファイバで分光を伝送して分光放射照度を測定する際に、性能等級を誤り無く判定することができる。
第1の実施形態に係る光ファイバ伝送系の構成を示す断面図である。 第2の実施形態に係る光ファイバ伝送系の構成を示す断面図である。 第3の実施形態に係る光ファイバ伝送系の構成を示す断面図である。 第4の実施形態に係る光ファイバ伝送系の構成を示す断面図である。 第5の実施形態に係る光ファイバ伝送系の構成を示す断面図である。 光ファイバに対して、温度調整した場合としない場合を比較した分光波長に対する分光放射照度変動のグラフである。 温度調整した場合としない場合を比較した全波長帯で計算した校正値を示すグラフである。 人工光源の性能等級を判定するために、分光を光ファイバで伝送し、分光放射計で測定する光学系、及び該光学系において典型的に用いられる光ファイバ伝送系を示す図である。
本発明の第1の実施形態を図1を参照して説明する。
図1(a)は、本実施形態に係る伝送方向に平行な切断面から見た光ファイバ伝送系の構成を示す断面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。
これらの図に示すように、この光ファイバ伝送系は、ファイババンドル1a及びファイバ被覆1bからなる光ファイバ1を、内側チューブ2と外側チューブ3で包み、温度調節器6で温度調節された水等からなる流体5を、内側チューブ2と外側チューブ3の間に、それらの一端側から他端側に流入させ、他端側から流出させて再び温度調節器6に循環させることによって、光ファイバ1を所定の温度に制御するものである。
より詳細には、光ファイバ1の両端のファイバスリーブ7a、7bは、それぞれチューブ受け金具8a、8bに収納され、一方のチューブ受け金具8aは、内外チューブ2、3を介して他方のチューブ受金具8bに繋がっている。温度調節器6から流出した流体5は、一方のホース9aに流入し、一方のチューブ受金具8a内の通路を通り、内側チューブ2と外側チューブ3の間を流れ、他方のチューブ受金具8bを通って他方のホース9bに流出し、温度調節器6に帰還する。ここで、ファイバ温度は、光ファイバ1の適当な位置に取り付けられた不図示の複数の測温体(例えば、光ファイバ1からは測温されるが、流体5とは断熱される測温体)で測定され、測定データは温度調整器6に送られ、温度調節器6で温度調整された流体が一方のホース9aに流出され、循環される。通常、流体としては水が用いられる。なお、内外チューブ2、3が長く、チューブ中心位置で光ファイバ1を保持することが難しい場合は、不図示のファイバ支持体を適当な間隔で光ファイバ1の外側に取り付ける。また、外側チューブ3の外側面は内外チューブ2、3間を流れる流体の温度を一定に維持するために断熱材4で被覆される。
本実施形態の発明によれば、外部の気温変化の影響により分光透過特性が変化する光ファイバ1の外側を温度調整された流体5を循環させることによって、光ファイバ1の分光透過特性の変動を抑える。また、外側チューブ3の外側を断熱材4で覆うことによって温度調整機能を向上させ、より一層光ファイバ1の分光透過特性の変動を抑えることができる。
次に、本発明の第2の実施形態を図2を参照して説明する。
図2(a)は、本実施形態に係る伝送方向に平行な切断面から見た光ファイバ伝送系の構成を示す断面図、図2(b)は、図2(a)のB−B断面図である。
本実施形態に係る光ファイバ伝送系は、第1の実施形態に係る光ファイバ伝送系における内側チューブ2を省略したものであり、温度調節器6で温度調節された水等からなる流体5を、ファイバ被覆1bと外側チューブ3の間を、それらの一端側から他端側に流入させ、他端側から流出させて再び温度調節器6に循環させる。なお、その他の構成は、図1に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。
本実施形態の発明においても、外部の気温変化の影響により分光透過特性が変化する光ファイバ1の外側に温度調整された流体5を循環させることによって、光ファイバ1の分光透過特性の変動を抑える。
次に、本発明の第3の実施形態を図3を参照して説明する。
図3(a)は、本実施形態に係る伝送方向に平行な切断面から見た光ファイバ伝送系の構成を示す断面図、図3(b)は、図3(a)のC−C断面図である。
これらの図に示すように、この光ファイバ伝送系では、一方のチューブ受け金具8aは、光ファイバ1の外側に設けられた、往路チューブ10a、10c、10eと復路チューブ10b、10d、10fを介して他方のチューブ受金具8bに繋がっている。温度調節器6から温度調節された流体5は、一方のホース9aに流入し、一方のチューブ受金具8a内の通路を通り、往路チューブ10a、10c、10eを介して分散して他方のチューブ受金具8bに流入し、流入した流体5は他方のチューブ受金具8bの通路を通り、復路チューブ10b、10d、10fを介して分散して一方のチューブ受金具8aに流入し、流入した流体5は一方のチューブ受金具8aの通路を通り、他方のホース9bに流出し、流出した流体5は再び温度調節器6に循環される。なお、その他の構成は、図1に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。
本実施形態の発明においても、外部の気温変化の影響により分光透過特性が変化する光ファイバ1の外側に設けられた往路チューブ10a、10c、10e、及び復路チューブ10b、10d、10fに温度調節された流体5を循環させることによって、光ファイバ1の分光透過特性の変動を抑える。なお、往路チューブ10a、10c、10eと復路チューブ10b、10d、10fの外側全体は、断熱材4で被覆されている。
次に、本発明の第4の実施形態を図4を参照して説明する。
図4(a)は、本実施形態に係る伝送方向に平行な切断面から見た光ファイバ伝送系の構成を示す断面図、図4(b)は、図4(a)のD−D断面図である。
本実施形態に係る光ファイバ伝送系は、第1の実施形態に係る光ファイバ伝送系と比べて、光ファイバ1と内側チューブ2との間に、加熱手段としてのヒータ11が設けられている点で相違する。その他の構成は、図1に示した同符号の構成に対応するので、詳細な説明は省略する。
これらの図に示すように、ヒータ11は、光ファイバ1の経路が長く、途中の温度変化が無視できない場合に設けられる。更に、光ファイバ1の経路が長い場合は、外側チューブ3の表面から熱が出入りし、光ファイバ1のファイバ温度が不安定になってしまうので外側チューブ3の外側に断熱材4で被覆する。ファイバ温度は、光ファイバ1のヒータ11の巻数によって調整すると共に、ヒータ11に流す電流を、光ファイバ1に取り付けられた複数の測温体14の測定値に基づき、不図示のヒータ電源によって調整する。長い光ファイバ1の強度維持のために、流体5を流している外側チューブ3の外表面を補強テープ12で巻き、その外側に断熱材4で被覆し、更に、その外側を外側被覆13で覆う。
本実施形態の発明によれば、外部の気温変化の影響により分光透過特性が変化する光ファイバ1の外側に温度調整された流体5を循環させると共に、光ファイバ1の外側を加熱することによって、光ファイバ1の分光透過特性の変動を抑える。また、外側チューブ3の外側を断熱材4で覆うことにより温度調整機能を向上させ、より一層、光ファイバ1の分光透過特性の変動を抑えることができる。
次に、本発明の第5の実施形態を図5を参照して説明する。
図5は、本実施形態に係る伝送方向に平行な切断面から見た光ファイバ伝送系の構成を示す断面図である。
同図に示すように、この光ファイバ伝送系では、光ファイバ1にヒータ11を巻いてファイバ温度を調節すると共に、スリーブホルダー18や光ファイバ1の適切な箇所に設けられた1個又は複数個のペルチェ素子16による冷却又は加熱作用を利用してファイバ温度を制御する。ヒータ11及びペルチェ素子16に流す電流は、光ファイバ1やスリーブホルダー18に取り付けられた複数の測温体14の測定値に基づいて、不図示のヒータ電源やペルチェ素子用電源によって調整する。なお、各ペルチェ素子16には、光ファイバ1やヒータ11やファイバホルダ18a、18bから伝熱される熱伝導体15と、空気中に放熱するための放熱器17が設けられる。
本実施形態に係る発明によれば、光ファイバ1の外側に設けたヒータ11と共に冷却又は加熱機能を持つペルチェ素子16を用いてファイバ温度の両方向調整を行うことにより温度調整機能を向上させることができ、光ファイバ1の分光透過特性の変動をより一層確実に抑えることができる。
図6は、光ファイバに対して、温度調整した場合としない場合を比較した分光波長に対する分光放射照度変動を示すグラフである。
同図において、横軸は分光波長を、縦軸は分光透過特性を6回測定したときのデータを、比較的温度が安定していた2回目のデータで規格化したばらつきであり、温度調整が有る場合(実線)と無い場合(1点鎖線)について示したものである。
ここで使用した光ファイバは、人工光源の分光放射照度を測定し、その性能等級を判定するために使われたものである。ただし、波長帯域ごとに取り替える光ファイバの内で、温度調整を施したのは、図中に分光応答度を記したようにシリコン太陽電池のピーク感度帯となるためその効果が顕著な700nm〜950nmの波長帯域用光ファイバ1本のみである。
問題の700nm〜950nmの波長帯域について放射照度の変動を見ると、温度調整が有る場合のデータの変動は、無い場合の1桁下程度までに、小さくなっている。つまり、問題の波長帯域においては光ファイバに温度調整を施すことによって放射照度の測定結果に現れる変動が、大きく改善されていることが解る。
図7は、問題の700nm〜950nmの波長帯域用波長帯域光ファイバ1本のみについて温度調整が有る場合(実線)と無い場合(1点鎖線)の2つについて、全波長帯に渡って計算した校正値の変動に与える影響をエラーバー比較したグラフで示したものである。すなわち、図7は、図6の測定結果を用いて、全波長帯において6回に渡って実測したデータから計算したシリコン太陽電池校正値の変動に対するファイバ温度調整の有無の効果をエラーバー比較したグラフである。このグラフから解るように、光ファイバに温度調整を全く施さない場合に存在していた1.7%以上の校正値誤差が、700nm〜950nmの波長帯域用光ファイバ1本に温度調整を施すだけで、3分の1以下に改善される。
1 光ファイバ
1a、1b ファイババンドル
2 内側チューブ
3 外側チューブ
4 断熱材
5 流体
6 温度調節器
7a、7b ファイバスリーブ
8a、8b チューブ受け金具
9a、9b ホース
10a、10c、10e 往路チューブ
10b、10d、10f 復路チューブ
11 ヒータ
12 補強テープ
13 外側被覆
14 測温体
15 熱伝導体
16 ペルチェ素子
17 放熱器
18 スリーブホルダー

Claims (3)

  1. 分光を光ファイバによって伝送する光ファイバ伝送系において、
    該光ファイバ伝送系の一端側のみに温度調整器を備え、該温度調整器で温度調整された流体を、前記光ファイバの外側面に伝送方向に沿って配置された往路チューブの一端側から該光ファイバの他端側及び前記光ファイバの外側面に伝送方向に沿って配置された復路チューブを径由して前記一端側に循環させるチューブを備えることを特徴とする光ファイバ伝送系。
  2. 前記光ファイバの外側の適当な位置に複数の測温体を設け、該測温体で測定された測定データに基づいて、前記チューブ内に循環する流体の温度を調整したことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ伝送系。
  3. 前記チューブの外側を前記光ファイバを内包するように断熱材で被覆したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光ファイバ伝送系。
JP2009188012A 2009-08-14 2009-08-14 光ファイバ伝送系 Active JP5424316B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009188012A JP5424316B2 (ja) 2009-08-14 2009-08-14 光ファイバ伝送系

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009188012A JP5424316B2 (ja) 2009-08-14 2009-08-14 光ファイバ伝送系

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011039354A JP2011039354A (ja) 2011-02-24
JP5424316B2 true JP5424316B2 (ja) 2014-02-26

Family

ID=43767180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009188012A Active JP5424316B2 (ja) 2009-08-14 2009-08-14 光ファイバ伝送系

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5424316B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564328A (zh) * 2016-09-29 2019-04-02 古河电气工业株式会社 光连接结构、光模块

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0713052A (ja) * 1993-06-21 1995-01-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 温度制御型ケーブル
JP3719776B2 (ja) * 1996-05-23 2005-11-24 ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 紫外線伝送用光ファイバー、その製造方法及びそれを用いた伝送線
JP2002147660A (ja) * 2000-11-09 2002-05-22 Daicel Chem Ind Ltd 複層保護管
JP2002267536A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Ando Electric Co Ltd 波長測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011039354A (ja) 2011-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2824463A1 (en) Optical fiber for sensor and power device monitoring system
CN102147297B (zh) 一种分布式光纤温度传感测量装置和方法
CN103674863B (zh) 分光光度计
EP3018837B1 (en) Method and apparatus for providing a differential latency
CN104185779A (zh) 温度传感器用光纤以及电力装置监视系统
RU2698484C1 (ru) Устройство для измерения мощности излучения волоконных лазеров
JP5424316B2 (ja) 光ファイバ伝送系
JP2009063390A (ja) 光ファイバ湿度センサ及びそれを用いた湿度検知システム
Yamaguchi et al. Supercontinuum-source-based facility for absolute calibration of radiation thermometers
US20170211993A1 (en) Body core temperature measurement
CN213180064U (zh) 一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具
US5949935A (en) Infrared optical fiber coupler
CN110888245A (zh) 可调谐激光器的波长选择方法及波长选择装置
JP2008294262A (ja) 光素子モジュール及びその製造方法
Zur et al. Fiber optic distributed thermal sensor
US6122041A (en) Liquid cooled light pipe assembly for pyrometric temperature measurement
JPS6266130A (ja) 微小空洞放射体装置
JPH06267642A (ja) 光ファイバ内蔵加熱体
Guerin et al. Optical fibres for astronomical applications
US8254789B2 (en) Device and method for adjusting chromatic dispersion
Pandya et al. Improved signal to noise ratio and sensitivity of an infrared imaging video bolometer on large helical device by using an infrared periscope
US6545259B2 (en) Optical wavelength monitor for a passive optical component
US7190889B2 (en) Non-contact heater and method for non-contact heating of a substrate for material deposition
JP2012177556A (ja) 放射温度計センサ素子の均熱構造
Salim et al. Calibration of a photodiode array spectrometer against the copper point

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120615

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130806

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5424316

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250