JPH0552673A - 光フアイバ式温度分布測定装置 - Google Patents
光フアイバ式温度分布測定装置Info
- Publication number
- JPH0552673A JPH0552673A JP3234058A JP23405891A JPH0552673A JP H0552673 A JPH0552673 A JP H0552673A JP 3234058 A JP3234058 A JP 3234058A JP 23405891 A JP23405891 A JP 23405891A JP H0552673 A JPH0552673 A JP H0552673A
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- Japan
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- optical fiber
- temperature distribution
- fiber
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバ式温度分布測定装置において、誘
導ラマン光を効率良く取り出すことで、精度の高い温度
分布測定を可能にする。 【構成】 ＬＤ励起個体レーザ１１から発生される光パ
ルスを光ファイバ１３に入射して誘導ラマン散乱を発生
させ、この発生した誘導ラマン光より所望の波長成分を
光フィルタ４より抽出して被測定光ファイバ９に入射
し、他端から出射するラマン散乱光を検出して信号処理
を行ない、被測定光ファイバにおける温度分布を測定す
る光ファイバ式温度分布測定装置において、光ファイバ
１３として分散シフトシングルモードファイバを用い
る。
導ラマン光を効率良く取り出すことで、精度の高い温度
分布測定を可能にする。 【構成】 ＬＤ励起個体レーザ１１から発生される光パ
ルスを光ファイバ１３に入射して誘導ラマン散乱を発生
させ、この発生した誘導ラマン光より所望の波長成分を
光フィルタ４より抽出して被測定光ファイバ９に入射
し、他端から出射するラマン散乱光を検出して信号処理
を行ない、被測定光ファイバにおける温度分布を測定す
る光ファイバ式温度分布測定装置において、光ファイバ
１３として分散シフトシングルモードファイバを用い
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの一端にパ
ルス光を入射したときのラマン後方散乱光を検出してそ
の光強度の各時間ごとの値より光ファイバの長さ方向各
位置での温度を測定する光ファイバ式温度分布測定装置
に係わり、特に精度の高い温度分布測定を可能とする光
ファイバ式温度分布測定装置に関する。
ルス光を入射したときのラマン後方散乱光を検出してそ
の光強度の各時間ごとの値より光ファイバの長さ方向各
位置での温度を測定する光ファイバ式温度分布測定装置
に係わり、特に精度の高い温度分布測定を可能とする光
ファイバ式温度分布測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の光ファイバ式温度分布測定
装置の構成を示すブロック図である。光源としてＬＤ励
起個体レーザ１１と光ファイバ１２とからなるファイバ
ラマンレーザ部１が用いられ、そこから発生したパルス
光が光減衰器２、光フィルタ４及び分光デバイス３を経
て、被測定光ファイバ９に入射される。分光デバイス３
は例えば回折格子や、誘導体多層膜を使用した光学フィ
ルタ膜などからなる。被測定光ファイバ９で発生したラ
マン後方散乱光の波長成分は、この分光デバイス３で分
離される。そして、分光デバイス３により分離されたス
トークス光と反ストークス光の２つの波長成分の光は、
それぞれ受光素子５及びアンプ６を経てデジタル平均化
回路７に送られる。デジタル平均化回路７はコンピュー
タ８に接続されており、相互にデータの送受を行ってい
る。
装置の構成を示すブロック図である。光源としてＬＤ励
起個体レーザ１１と光ファイバ１２とからなるファイバ
ラマンレーザ部１が用いられ、そこから発生したパルス
光が光減衰器２、光フィルタ４及び分光デバイス３を経
て、被測定光ファイバ９に入射される。分光デバイス３
は例えば回折格子や、誘導体多層膜を使用した光学フィ
ルタ膜などからなる。被測定光ファイバ９で発生したラ
マン後方散乱光の波長成分は、この分光デバイス３で分
離される。そして、分光デバイス３により分離されたス
トークス光と反ストークス光の２つの波長成分の光は、
それぞれ受光素子５及びアンプ６を経てデジタル平均化
回路７に送られる。デジタル平均化回路７はコンピュー
タ８に接続されており、相互にデータの送受を行ってい
る。
【０００３】デジタル平均化回路７では、ＬＤ励起個体
レーザ１１に送ったパルス光発生のためのトリガ信号を
起点にして入力信号のサンプリング及びＡ／Ｄ変換を行
い、後方散乱光の強度についてデータを、被測定光ファ
イバ９にパルス光を入射した時点からの各単位時間ごと
に得ており、さらにパルス光入射を繰り返したときのデ
ータを加算して加算平均化処理を行ってＳ／Ｎ比を上げ
るようにしている。こうして得られたデータはコンピュ
ータ８に送られ、例えば横軸をデータサンプリング時
間、縦軸をデータの大きさとして表示することにより、
被測定光ファイバ９の長さ方向位置の測定温度が表わさ
れることになる。
レーザ１１に送ったパルス光発生のためのトリガ信号を
起点にして入力信号のサンプリング及びＡ／Ｄ変換を行
い、後方散乱光の強度についてデータを、被測定光ファ
イバ９にパルス光を入射した時点からの各単位時間ごと
に得ており、さらにパルス光入射を繰り返したときのデ
ータを加算して加算平均化処理を行ってＳ／Ｎ比を上げ
るようにしている。こうして得られたデータはコンピュ
ータ８に送られ、例えば横軸をデータサンプリング時
間、縦軸をデータの大きさとして表示することにより、
被測定光ファイバ９の長さ方向位置の測定温度が表わさ
れることになる。
【０００４】ファイバラマンレーザ部１の光ファイバ１
２には誘導ラマン散乱が発生するしきい値以上の大きさ
の高出力パルス光が入力されている。そのため数Ｗ以上
の高出力のパルス光が必要であるので、ＬＤ励起個体レ
ーザ１１を使用し、波長１．３２１μｍのパルス光を得
ている。一般に光ファイバ中に光を入射させると入射波
長と同じ波長のレーリ散乱光と波長のシフトしたラマン
散乱光とが発生し、これらの散乱光強度は入射光強度に
比例して増加するが、あるしきい値を越えたときから非
線形効果が発生し、急激にラマン散乱光強度が増大す
る。そして線形領域では観測できないほど微弱であった
高次のストークス光も大きくなる。逆にレーリ光と反ス
トークス光は、ストークス光にエネルギーを奪われて強
度が大幅に低下する。
２には誘導ラマン散乱が発生するしきい値以上の大きさ
の高出力パルス光が入力されている。そのため数Ｗ以上
の高出力のパルス光が必要であるので、ＬＤ励起個体レ
ーザ１１を使用し、波長１．３２１μｍのパルス光を得
ている。一般に光ファイバ中に光を入射させると入射波
長と同じ波長のレーリ散乱光と波長のシフトしたラマン
散乱光とが発生し、これらの散乱光強度は入射光強度に
比例して増加するが、あるしきい値を越えたときから非
線形効果が発生し、急激にラマン散乱光強度が増大す
る。そして線形領域では観測できないほど微弱であった
高次のストークス光も大きくなる。逆にレーリ光と反ス
トークス光は、ストークス光にエネルギーを奪われて強
度が大幅に低下する。
【０００５】この誘導ラマン散乱光は、入射光波長より
長波長側に１次、２次、３次、…、高次ストークス光と
して発生する。入射光の波長は上記のように１．３２１
μｍであり、１次、２次、３次、４次のストークス光の
波長はそれぞれ１．４０３μｍ、１．４９５μｍ、１．
６００μｍ、１．７２１μｍとなる。この誘導ラマン散
乱光は強度が大きく、ラマン後方散乱光を観測するのに
必要な数百ｍＷ以上の強度の光が幅広い波長域で得られ
る。
長波長側に１次、２次、３次、…、高次ストークス光と
して発生する。入射光の波長は上記のように１．３２１
μｍであり、１次、２次、３次、４次のストークス光の
波長はそれぞれ１．４０３μｍ、１．４９５μｍ、１．
６００μｍ、１．７２１μｍとなる。この誘導ラマン散
乱光は強度が大きく、ラマン後方散乱光を観測するのに
必要な数百ｍＷ以上の強度の光が幅広い波長域で得られ
る。
【０００６】こうして光ファイバ１２から出射されるパ
ルス光は、光フィルタ４により１次ストークス光の波長
（１．４０３μｍ）成分のみが取り出され、ＬＤ励起個
体レーザ１１の発光波長成分、誘導ラマン散乱によって
光ファイバ１２で発生したレーリ散乱光、２次、３次、
４次、…、高次のストークス光の波長成分はカットされ
る。また、光減衰器２によってその強度を調整され、被
測定光ファイバ９中で誘導ラマン散乱を生じるしきい値
以下の大きさにされる。
ルス光は、光フィルタ４により１次ストークス光の波長
（１．４０３μｍ）成分のみが取り出され、ＬＤ励起個
体レーザ１１の発光波長成分、誘導ラマン散乱によって
光ファイバ１２で発生したレーリ散乱光、２次、３次、
４次、…、高次のストークス光の波長成分はカットされ
る。また、光減衰器２によってその強度を調整され、被
測定光ファイバ９中で誘導ラマン散乱を生じるしきい値
以下の大きさにされる。
【０００７】被測定光ファイバ９では、波長１．４０３
μｍのパルス光が入射させられることによりラマン散乱
が生じ、波長１．４９５μｍのストークス光と波長１．
３２１μｍの反ストークス光とが後方散乱光として入射
端側に戻ってきて、これらの波長成分の光が分光デバイ
ス３によって分離される。
μｍのパルス光が入射させられることによりラマン散乱
が生じ、波長１．４９５μｍのストークス光と波長１．
３２１μｍの反ストークス光とが後方散乱光として入射
端側に戻ってきて、これらの波長成分の光が分光デバイ
ス３によって分離される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光ファイバ式温度分布測定装置にあっては、１．４
０３μｍの誘導ラマン光を効率よく取り出すことができ
なかったので、温度分布測定の精度に極限があった。す
なわち、図３に示す誘導ラマン散乱光スペクトルからわ
かるように、従来のファイバ・ラマンレーザ部１に使用
されるシングルモードファイバ１２は広い波長域である
程度の出力を取り出すことができるが、特別に波長１．
４０３μｍの光強度を大きくとることはできないからで
ある。
来の光ファイバ式温度分布測定装置にあっては、１．４
０３μｍの誘導ラマン光を効率よく取り出すことができ
なかったので、温度分布測定の精度に極限があった。す
なわち、図３に示す誘導ラマン散乱光スペクトルからわ
かるように、従来のファイバ・ラマンレーザ部１に使用
されるシングルモードファイバ１２は広い波長域である
程度の出力を取り出すことができるが、特別に波長１．
４０３μｍの光強度を大きくとることはできないからで
ある。
【０００９】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、温度センサに使用する光源としての誘導ラマン光
を効率良く取り出すことができ、これによって高い精度
の温度分布測定ができる光ファイバ式温度分布測定装置
を提供することを目的としている。
ので、温度センサに使用する光源としての誘導ラマン光
を効率良く取り出すことができ、これによって高い精度
の温度分布測定ができる光ファイバ式温度分布測定装置
を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、高出力のパルス光を発生するＬＤ励起個体
レーザと、該パルス光が一端に入射されて誘導ラマン散
乱を生じる光ファイバと、上記の光ファイバの他端から
出射する誘導ラマン散乱光より所望の波長成分を取り出
す光フィルタと、この光フィルタの出力光を被測定光フ
ァイバの一端に入射するとともにその一端から出射する
被測定光ファイバのラマン後方散乱光を取り出す光学手
段と、この取り出されたラマン後方散乱光を電気信号に
変換する受光素子と、該電気信号をＡ／Ｄ変換して平均
化処理するデジタル平均化回路とを具備する光ファイバ
式温度分布測定装置において、前記光ファイバとして分
散シフトシングルモードファイバを用いたことを特徴と
する。
に本発明は、高出力のパルス光を発生するＬＤ励起個体
レーザと、該パルス光が一端に入射されて誘導ラマン散
乱を生じる光ファイバと、上記の光ファイバの他端から
出射する誘導ラマン散乱光より所望の波長成分を取り出
す光フィルタと、この光フィルタの出力光を被測定光フ
ァイバの一端に入射するとともにその一端から出射する
被測定光ファイバのラマン後方散乱光を取り出す光学手
段と、この取り出されたラマン後方散乱光を電気信号に
変換する受光素子と、該電気信号をＡ／Ｄ変換して平均
化処理するデジタル平均化回路とを具備する光ファイバ
式温度分布測定装置において、前記光ファイバとして分
散シフトシングルモードファイバを用いたことを特徴と
する。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、光ファイバとして分散シフ
トシングルモードファイバを用いることにより、波長
１．３２μｍのパルス光を入射した場合に、高い光強度
の波長１．４０μｍの誘導ラマン光を効率良く取り出す
ことができる。したがって、この高い光強度の誘導ラマ
ン光を光源とすることにより、高い精度の温度分布測定
が可能になる。
トシングルモードファイバを用いることにより、波長
１．３２μｍのパルス光を入射した場合に、高い光強度
の波長１．４０μｍの誘導ラマン光を効率良く取り出す
ことができる。したがって、この高い光強度の誘導ラマ
ン光を光源とすることにより、高い精度の温度分布測定
が可能になる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例である光ファイバ
式温度分布測定装置の構成を示すブロック図である。こ
の実施例が前述した図４に示す従来回路と異なる点は、
シングルモードファイバ１２を用いたファイバ・ラマン
レーザ部１に代えて、分散シフトシングルモードファイ
バ１３を用いたファイバ・ラマンレーザ部１Ａを設けて
いる点である。
て説明する。図１は本発明の一実施例である光ファイバ
式温度分布測定装置の構成を示すブロック図である。こ
の実施例が前述した図４に示す従来回路と異なる点は、
シングルモードファイバ１２を用いたファイバ・ラマン
レーザ部１に代えて、分散シフトシングルモードファイ
バ１３を用いたファイバ・ラマンレーザ部１Ａを設けて
いる点である。
【００１３】シングルモードファイバ１２でも分散シフ
トシングルモードファイバ１３でも強い光を入射した場
合、誘導ラマンに移行するが、シングルモードファイバ
１２では一次ストークス光は図３に示すように観測され
ない。これに対し分散シフトシングルモードファイバ１
３では、波長１．３２μｍのパルス光を入射した場合
に、図２に示すように波長１．４０μｍを中心とする高
い光強度の一次ストークス光が観測される。この高い光
強度の一次ストークス光を波長フィルタ４により取り出
し、この光を光源とすることによって高い精度で温度分
布測定が可能になる。
トシングルモードファイバ１３でも強い光を入射した場
合、誘導ラマンに移行するが、シングルモードファイバ
１２では一次ストークス光は図３に示すように観測され
ない。これに対し分散シフトシングルモードファイバ１
３では、波長１．３２μｍのパルス光を入射した場合
に、図２に示すように波長１．４０μｍを中心とする高
い光強度の一次ストークス光が観測される。この高い光
強度の一次ストークス光を波長フィルタ４により取り出
し、この光を光源とすることによって高い精度で温度分
布測定が可能になる。
【００１４】なお、本実施例においては、分散シフトシ
ングルモードファイバ１３の零分散波長が光源光の波長
と一致しないものを選び、その全長を５０ｍとした。こ
の理由について以下に述べる。ある一定の強度の光を分
散シフトシングルモードファイバ１３中に入射したとき
に、このファイバの長さによって一次ストークス光の強
度が変化してしまう。この場合、全長を１０ｍ，２０
ｍ，…，５０ｍと変えていくと、一次ストークス光の強
度が徐々に増加していき、さらに長くしていくと高次の
ストークス光が発生して誘導ラマン光源として使用し難
くくなる。したがって、５０ｍが最適な長さになる。
ングルモードファイバ１３の零分散波長が光源光の波長
と一致しないものを選び、その全長を５０ｍとした。こ
の理由について以下に述べる。ある一定の強度の光を分
散シフトシングルモードファイバ１３中に入射したとき
に、このファイバの長さによって一次ストークス光の強
度が変化してしまう。この場合、全長を１０ｍ，２０
ｍ，…，５０ｍと変えていくと、一次ストークス光の強
度が徐々に増加していき、さらに長くしていくと高次の
ストークス光が発生して誘導ラマン光源として使用し難
くくなる。したがって、５０ｍが最適な長さになる。
【００１５】なお、分散シフトシングルモードファイバ
１２の長さを固定し、ファイバ中に入射する光の強度を
増していく場合も、それに応じて一次ストークス光の強
度が増加するので、適当な光出力の光源及びそれに応じ
た適当な長さを持つ分散シフトシングルモードファイバ
を組合せる必要がある。この場合、コンパクト化するに
は、光源に出力の高いものを使用し、短い分散シフトシ
ングルモードファイバを使用すれば良い。
１２の長さを固定し、ファイバ中に入射する光の強度を
増していく場合も、それに応じて一次ストークス光の強
度が増加するので、適当な光出力の光源及びそれに応じ
た適当な長さを持つ分散シフトシングルモードファイバ
を組合せる必要がある。この場合、コンパクト化するに
は、光源に出力の高いものを使用し、短い分散シフトシ
ングルモードファイバを使用すれば良い。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光ファイバ
式温度分布測定装置によれば、高出力のパルス光を入射
して誘導ラマン散乱を生じさせる光ファイバとして分散
シフトシングルモードファイバを用いたので、波長１．
３２μｍのパルス光を入射した場合に、高い光強度の波
長１．４０μｍの誘導ラマン光を効率良く取り出すこと
ができ、これによって高い精度の温度分布測定ができる
という効果が得られる。
式温度分布測定装置によれば、高出力のパルス光を入射
して誘導ラマン散乱を生じさせる光ファイバとして分散
シフトシングルモードファイバを用いたので、波長１．
３２μｍのパルス光を入射した場合に、高い光強度の波
長１．４０μｍの誘導ラマン光を効率良く取り出すこと
ができ、これによって高い精度の温度分布測定ができる
という効果が得られる。
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による光ファイバ式温度分布
測定装置の構成を示すブロック図である。
測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に用いられる分散シフトシン
グルモードファイバの誘導ラマン散乱光スペクトルを示
す波形図である。
グルモードファイバの誘導ラマン散乱光スペクトルを示
す波形図である。
【図３】従来の光ファイバ式温度分布測定装置に用いら
れているシングルモードファイバの誘導ラマン散乱光ス
ペクトルを示す波形図である。
れているシングルモードファイバの誘導ラマン散乱光ス
ペクトルを示す波形図である。
【図４】従来の光ファイバ式温度分布測定装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１ ファイバラマンレーザ部 ３ 分光デバイス（光学手段） ４ 光フィルタ ５ 受光素子（受光素子） ７ 平均化処理部（デジタル平均化回路） １１ ＬＤ励起固体レーザ １３ 分散シフトシングルモードファイバ（光ファイ
バ）
バ）
Claims (1)
- 【請求項１】 高出力のパルス光を発生するＬＤ励起個
体レーザと、該パルス光が一端に入射されて誘導ラマン
散乱を生じる光ファイバと、上記の光ファイバの他端か
ら出射する誘導ラマン散乱光より所望の波長成分を取り
出す光フィルタと、この光フィルタの出力光を被測定光
ファイバの一端に入射するとともにその一端から出射す
る被測定光ファイバのラマン後方散乱光を取り出す光学
手段と、この取り出されたラマン後方散乱光を電気信号
に変換する受光素子と、該電気信号をＡ／Ｄ変換して平
均化処理するデジタル平均化回路とを具備する光ファイ
バ式温度分布測定装置において、前記光ファイバとして
分散シフトシングルモードファイバを用いたことを特徴
とする光ファイバ式温度分布測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234058A JPH0552673A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 光フアイバ式温度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234058A JPH0552673A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 光フアイバ式温度分布測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552673A true JPH0552673A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16964928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3234058A Withdrawn JPH0552673A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 光フアイバ式温度分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0552673A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014105838A1 (en) | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Oxen , Inc. | Ice maker |
| CN112833928A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 桂林电子科技大学 | 级联宏弯曲和交替单模-多模光纤结构温度折射率传感器 |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP3234058A patent/JPH0552673A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014105838A1 (en) | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Oxen , Inc. | Ice maker |
| US9733003B2 (en) | 2012-12-27 | 2017-08-15 | OXEN, Inc. | Ice maker |
| US10837688B2 (en) | 2012-12-27 | 2020-11-17 | OXEN, Inc. | Ice maker with exposed refrigerant tube |
| CN112833928A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 桂林电子科技大学 | 级联宏弯曲和交替单模-多模光纤结构温度折射率传感器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |