JPH0291532A - ラマン温度センサ - Google Patents
ラマン温度センサInfo
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- JPH0291532A JPH0291532A JP63245173A JP24517388A JPH0291532A JP H0291532 A JPH0291532 A JP H0291532A JP 63245173 A JP63245173 A JP 63245173A JP 24517388 A JP24517388 A JP 24517388A JP H0291532 A JPH0291532 A JP H0291532A
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- Japan
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- optical fiber
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- temperature sensor
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- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 22
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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)
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】
〔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。
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（小用他、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）。
ようなものが提案されている（小用他、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（Ｉ。
Ｄ）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、
これをアバランシズホトダイオード（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１、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。
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、
これをアバランシズホトダイオード（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１、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。
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。
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。
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、ラマ
ン散乱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。
光路中に、光源光の中心ピーク波長の光を透過し、ラマ
ン散乱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の詳細な説明する。
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個ノ集光用レンズ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（
λ。）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−）の
光およびアンチストークス光の波長（λ＋）の光をほぼ
１００％反射する波長選択特性を有するもので、ＴｉＯ
，、ＺｎＳなどの高屈折率誘電材料からなるλ。／２あ
るいはえ。／４（λ。：中心ピーク波長）に近い光学的
厚さを有する薄膜と５ｉｆｔ、Ａｌｔｏｓなどの低屈折
率誘電材料からなるλ。／２あるいはλ。／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。
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個ノ集光用レンズ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（
λ。）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−）の
光およびアンチストークス光の波長（λ＋）の光をほぼ
１００％反射する波長選択特性を有するもので、ＴｉＯ
，、ＺｎＳなどの高屈折率誘電材料からなるλ。／２あ
るいはえ。／４（λ。：中心ピーク波長）に近い光学的
厚さを有する薄膜と５ｉｆｔ、Ａｌｔｏｓなどの低屈折
率誘電材料からなるλ。／２あるいはλ。／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フの入射ポート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１
０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。
、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１
０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Ｒ１からの光源光
はバンドパスフィルタ７を通過シ、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。
はバンドパスフィルタ７を通過シ、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ｌＯに取り出され、光ファイバＩ２を
経て分波器に送られる。
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ｌＯに取り出され、光ファイバＩ２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
ィルタフの光学特性が、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（なる。また、光源ｌ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、測定精度が向上スル。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。
ィルタフの光学特性が、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（なる。また、光源ｌ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、測定精度が向上スル。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９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７ｃ、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を経て入射ボ
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
ボート９からフィルタ本体７ａに導かれ、ここで測定光
によるレーレ散乱光とストークス光およびアンプストー
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７ｃ、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を経て入射ボ
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
ボート９からフィルタ本体７ａに導かれ、ここで測定光
によるレーレ散乱光とストークス光およびアンプストー
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、ラマン散
乱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岐を極めて低損失で
行うことができ、かつ後方散乱光のうち温［Ｈ−測に必
要なストークス光およびアンチスト−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−クス光の波長と同じ波長の光を
も隋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（なり、温度
計測の測定精度が向上するなどの効果を有する。
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、ラマン散
乱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岐を極めて低損失で
行うことができ、かつ後方散乱光のうち温［Ｈ−測に必
要なストークス光およびアンチスト−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−クス光の波長と同じ波長の光を
も隋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（なり、温度
計測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ｉ１．３・・・センシング用光ファイバ
７・・・バンドパスフィルタ。 第１図 ↓ 第２図
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ｉ１．３・・・センシング用光ファイバ
７・・・バンドパスフィルタ。 第１図 ↓ 第２図
Claims (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、ラマン散
乱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 true JPH0291532A (ja) | 1990-03-30 |
| JP2683255B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0588612A1 (en) * | 1992-09-16 | 1994-03-23 | Ando Electric Co., Ltd. | Discriminator for separating back scattered raman light |
| US6524001B1 (en) * | 2000-08-15 | 2003-02-25 | Systems And Processes Engineering Corp. | Method and system for sensing optical fiber temperature |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0588612A1 (en) * | 1992-09-16 | 1994-03-23 | Ando Electric Co., Ltd. | Discriminator for separating back scattered raman light |
| US6524001B1 (en) * | 2000-08-15 | 2003-02-25 | Systems And Processes Engineering Corp. | Method and system for sensing optical fiber temperature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2683255B2 (ja) | 1997-11-26 |
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