JPH06123661A - Optical fiber distribution type temperature sensor and apparatus for generating two wavelength light - Google Patents

Optical fiber distribution type temperature sensor and apparatus for generating two wavelength light

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Publication number
JPH06123661A
JPH06123661A JP4274160A JP27416092A JPH06123661A JP H06123661 A JPH06123661 A JP H06123661A JP 4274160 A JP4274160 A JP 4274160A JP 27416092 A JP27416092 A JP 27416092A JP H06123661 A JPH06123661 A JP H06123661A
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JP
Japan
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light
wavelength
optical fiber
sensor
central wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP4274160A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Yamamoto
哲 山本
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06123661A publication Critical patent/JPH06123661A/en
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Abstract

PURPOSE:To correctly measure the temperature distribution along an optical fiber by holding the difference of wavelengths of two input lights lambda1, lambda2 at all times at the Raman shift wavelength, thereby eliminating the dependency on the wavelength of the transmission loss of the optical fiber under the high temperatures or radioactive environment, etc. CONSTITUTION:An exciting light of the wavelength lambda0 from a light source 1 is input to an optical fiber 2 thereby to generate an induced Raman scattering light of the wavelength lambda1. The light of the wavelength lambda1 enters an optical multiplexer/demultiplexer 30 along with the light of the wavelength lambda0. The demultiplexer 30 separaes the light of the wavelength lambda0 from the light of the wavelength lambda1 and sends them to an optical switch 4. The lights are alternately put into a sensor optical fiber 5. When the light of the wavelength lambda0 is introduced, the back scattering light including the Stokes light of the wavelength lambda1 is brought into an optical multiplexer/demultiplexer 31. The demultiplexer 31 sends the light of the wavelength lambda1 generated in the optical fiber 5 to an operating/processing system. If the light of the wavelength lambda1 is input, the back scattering light including the anti-Stokes light of the wavelength lambda0 because of the exciting light of the wavelength lambda1 is sent to the operating/ processing system. Accordingly, the temperature distribution along the optical fiber 5 is obtained according to the OTDR method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバに沿った温
度分布を、光ファイバ中で発生するラマン散乱光を検出
することにより測定する光ファイバ式分布形温度セン
サ、およびこれに使用される2波長光発生装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type distributed temperature sensor for measuring a temperature distribution along an optical fiber by detecting Raman scattered light generated in the optical fiber, and to be used for the same. The present invention relates to a two-wavelength light generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ式分布形温度センサとして
は、光ファイバ中で発生するラマン散乱光強度距離分布
をOTDR(Optical Time Domain Reflectometry )の
手法を用いて測定して、この情報から光ファイバに沿っ
た温度分布を求める方式が知られている。例えば、特開
平2−276932号公報では、波長λ0 の光源を用い
て光ファイバ中で発生するラマン散乱光のうち、波長λ
s のストークス光と波長λa のアンチ・ストークス光と
を測定し、これらの比が温度の関数となることを利用し
て光ファイバに沿った温度分布を求めている。
2. Description of the Related Art As an optical fiber type distributed temperature sensor, a Raman scattered light intensity distance distribution generated in an optical fiber is measured by a method of OTDR (Optical Time Domain Reflectometry), and this information is converted into an optical fiber. A method of obtaining a temperature distribution along the line is known. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-276932, a wavelength λ of Raman scattered light generated in an optical fiber using a light source having a wavelength λ 0 is used.
The Stokes light of s and the anti-Stokes light of wavelength λ a are measured, and the fact that the ratio of these is a function of temperature is used to determine the temperature distribution along the optical fiber.

【0003】この方法では、光ファイバの伝送損失がマ
イクロベンド等により変化しても、ストークス光の波長
λs およびアンチ・ストークス光の波長λa での光ファ
イバの伝送損失が同じように変化するため、マイクロベ
ンド等の影響を受けずに光ファイバに沿った温度分布を
測定することができる。しかし、高温や放射線環境下で
光ファイバを使用すると、光ファイバの伝送損失が増加
し、この増加度合が波長により異なることが知られてい
る。このような場合、従来方式では、温度分布を正しく
測定することが難しかった。
According to this method, even if the transmission loss of the optical fiber changes due to microbending or the like, the transmission loss of the optical fiber at the wavelength λ s of the Stokes light and the wavelength λ a of the anti-Stokes light similarly changes. Therefore, the temperature distribution along the optical fiber can be measured without being affected by the microbend or the like. However, it is known that when an optical fiber is used under high temperature or radiation environment, the transmission loss of the optical fiber increases, and the degree of increase depends on the wavelength. In such a case, it has been difficult for the conventional method to accurately measure the temperature distribution.

【0004】そこで、このような問題を解決するために
英国特許GB2181830Aでは、その波長差がラマ
ンシフト波長に相当する波長λ0 および波長λ1 の2種
類の光源を用いている。この方式では波長λ0 の光源に
より発生する波長λ1 のストークス光と波長λ1 の光源
により発生する波長λ0 のアンチ・ストークス光とを測
定することにより光ファイバに沿った温度分布を求めて
いる。このようにすることにより、ストークス光の測定
とアンチ・ストークス光の測定に影響する光ファイバの
伝送損失は、いずれの場合も、波長λ0 と波長λ1 の伝
送損失の和となる。したがって、これらの波長での伝送
損失がどのように変わっても、ストークス光とアンチ・
ストークス光への影響は同じであり、伝送損失変化に波
長依存性があっても、温度分布測定への影響は回避でき
る。
Therefore, in order to solve such a problem, British Patent GB2181830A uses two kinds of light sources of a wavelength λ 0 and a wavelength λ 1 whose wavelength difference corresponds to the Raman shift wavelength. Seeking the temperature distribution along the optical fiber by measuring the wavelength lambda 0 of the anti-Stokes light generated by the wavelength lambda 1 of the Stokes light and the wavelength lambda 1 of the light source generated by the wavelength lambda 0 of the light source in this manner There is. By doing so, the transmission loss of the optical fiber that influences the Stokes light measurement and the anti-Stokes light measurement is the sum of the transmission losses of the wavelength λ 0 and the wavelength λ 1 in both cases. Therefore, no matter how the transmission loss at these wavelengths changes, Stokes light and anti-
The influence on the Stokes light is the same, and even if the transmission loss change has wavelength dependency, the influence on the temperature distribution measurement can be avoided.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した英国
特許によれば、波長差がラマンシフト波長にぴったり一
致する波長λ1 と波長2 の異なる光源を準備できれば問
題ないのであるが、現実にはそのような2個の光源を準
備することは難しい。また光源の波長は温度によっても
変化するため、周囲温度が変化した場合に、2つの光源
の波長差を常に同じに保つため、光源の波長選別や波長
安定のための正確な温度コントロールを精密に行わなく
てはならず、これも非常に困難である。したがって高温
や放射線環境下等で、光ファイバの伝送損失が波長依存
性を持って変化する場合には、依然として、光ファイバ
に沿った温度分布を正確に測定することは難しかった。
However, according to the above-mentioned British patent, there is no problem if light sources having different wavelengths λ 1 and 2 whose wavelength difference exactly matches the Raman shift wavelength can be prepared. It is difficult to prepare such two light sources. Also, since the wavelength of the light source changes depending on the temperature, when the ambient temperature changes, the wavelength difference between the two light sources is always kept the same. Therefore, precise temperature control for wavelength selection of the light source and wavelength stabilization is required. This has to be done, which is also very difficult. Therefore, when the transmission loss of the optical fiber changes with wavelength dependence under high temperature or radiation environment, it is still difficult to accurately measure the temperature distribution along the optical fiber.

【0006】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、高温や放射線環境下等の光ファイバの伝送損
失が波長依存性を持って変化するような場合でも、光フ
ァイバに沿った温度分布を精度良く測定することのでき
る新規な光ファイバ式分布形温度センサを提供すること
にある。また、本発明の目的は、波長差が常にラマンシ
フト波長を保持する波長の異なる2つの光を単一光源か
ら作ることが可能な2波長光発生装置を提供することに
ある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to meet the optical fiber even when the transmission loss of the optical fiber changes with wavelength dependence under high temperature or radiation environment. It is an object of the present invention to provide a novel optical fiber type distributed temperature sensor capable of measuring a temperature distribution with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a two-wavelength light generation device capable of producing two lights having different wavelengths, which always have Raman shift wavelengths and different wavelengths, from a single light source.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ式分
布形温度センサは、光源から出力される中心波長λ0
励起光を誘導ラマン散乱光発生用光ファイバに入射さ
せ、光ファイバ内で発生した中心波長λ1 の誘導ラマン
散乱光と、中心波長λ0 の励起光との2種類の波長の光
をセンサ用光ファイバに入射させ、中心波長λ0 の励起
光によりセンサ用光ファイバ中で発生した中心波長λ1
のストークス光と、中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光に
よりセンサ用光ファイバで発生した中心波長λ0 のアン
チ・ストークス光とを用いて、センサ用光ファイバに沿
った温度分布を測定するようにしたものである。なお、
誘導ラマン散乱光発生用光ファイバは、光源の出力を大
出力とすることで、光ファイバ中に誘導ラマン散乱光を
容易に発生することができるので、特殊な光ファイバで
ある必要はなく、普通の光ファイバで構成することがで
きる。
The optical fiber type distributed temperature sensor of the present invention is configured such that excitation light having a central wavelength λ 0 output from a light source is incident on an optical fiber for generating stimulated Raman scattered light and and the center wavelength lambda 1 of the stimulated Raman scattering light generated, two types of light having a wavelength of the center wavelength lambda 0 of the excitation light is incident on the optical fiber sensor, the sensor optical fiber in the excitation light having a center wavelength lambda 0 Center wavelength λ 1 generated at
Of the Stokes light, using a center wavelength lambda 0 of the anti-Stokes light generated in the optical fiber for the sensor by stimulated Raman scattering light having a center wavelength lambda 1, to measure the temperature distribution along the optical fiber sensor It was done. In addition,
The optical fiber for generating stimulated Raman scattered light can easily generate stimulated Raman scattered light in the optical fiber by increasing the output of the light source, so it does not need to be a special optical fiber. It can be composed of an optical fiber.

【0008】また、本発明の光ファイバ式分布形温度セ
ンサは、中心波長λ0 の励起光を出力する光源と、光源
からの中心波長λ0 の励起光の入射により中心波長λ1
の誘導ラマン散乱光を発生する誘導ラマン散乱光発生用
光ファイバと、この光ファイバから出射される中心波長
λ1 の誘導ラマン散乱光と中心波長λ0 の励起光とを分
波する第1の光合分波器と、分波された中心波長λ0
励起光と中心波長λ1の誘導ラマン散乱光とを切換えて
交互にセンサ用光ファイバに入射させる光スイッチと、
センサ用光ファイバに中心波長λ0 の励起光が入射され
たとき、センサ用光ファイバに発生する中心波長λ1
ストークス光を含む後方散乱光を波長λ0 の励起光と波
長λ1 のストークス光とに分波し、センサ用光ファイバ
に中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光が入射されたとき、
センサ用光ファイバに発生する中心波長λ0 のアンチ・
ストークス光を含む後方散乱光を波長λ1 の誘導ラマン
散乱光と波長λ0 のアンチ・ストークス光とに分波する
第2の光合分波器と、第2の光合分波器で分波された中
心波長λ1 のストークス光と中心波長λ0 のアンチ・ス
トークス光とに基づいてOTDR手法によりセンサ用光
ファイバに沿った温度分布を求める演算処理回路とを備
えたものである。この場合において、構成簡素化のため
に、上記第1の光合分波器、第2の光合分波器および光
スイッチを一体化した導波路で構成することが好まし
い。
Further, the optical fiber type distribution type temperature sensor of the present invention, the center wavelength lambda 1 and the light source for outputting pumping light having a center wavelength lambda 0, the incidence of the central wavelength lambda 0 of the excitation light from the light source
Induction and stimulated Raman scattered light generation optical fiber for generating the Raman scattering light, the first of demultiplexing an excitation light of the induced Raman scattering light and the central wavelength lambda 0 of the center wavelength lambda 1 emitted from the optical fiber An optical multiplexer / demultiplexer, an optical switch for switching the demultiplexed pumping light having a central wavelength λ 0 and stimulated Raman scattered light having a central wavelength λ 1 to alternately enter the sensor optical fiber,
When the excitation light with the center wavelength λ 0 is incident on the sensor optical fiber, the backscattered light including the Stokes light with the center wavelength λ 1 generated in the sensor optical fiber is used as the excitation light with the wavelength λ 0 and the Stokes with the wavelength λ 1 . When the stimulated Raman scattered light of center wavelength λ 1 is incident on the optical fiber for sensor,
The anti-center wavelength λ 0 generated in the optical fiber for sensor
A second optical coupler to anti-Stokes light and demultiplexes the stimulated Raman scattering light and the wavelength lambda 0 of the wavelength lambda 1 backscattered light including Stokes light is demultiplexed by the second demultiplexer center wavelength lambda based first on the Stokes beam and the center wavelength lambda 0 of the anti-Stokes light is obtained and an arithmetic processing circuit for determining the temperature distribution along the optical fiber for the sensor by OTDR technique. In this case, in order to simplify the configuration, it is preferable that the first optical multiplexer / demultiplexer, the second optical multiplexer / demultiplexer, and the optical switch are integrated into a waveguide.

【0009】また、本発明の2波長光発生装置は、中心
波長λ0 の励起光を出力する光源と、光源からの中心波
長λ0 の励起光の入射により中心波長λ1 の誘導ラマン
散乱光を発生し、中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光と中
心波長λ0 の励起光とを出射する誘導ラマン散乱光発生
用光ファイバとを備えたものである。
[0009] 2-wavelength light generating apparatus of the present invention, the center wavelength lambda 0 of the light source for outputting pumping light, the center wavelength lambda 1 of the induced Raman scattering light upon incidence of the central wavelength lambda 0 of the excitation light from the light source the generated, in which a stimulated Raman scattered light generation optical fiber for emitting the excitation light of the induced Raman scattering light and the central wavelength lambda 0 of the center wavelength lambda 1.

【0010】[0010]

【作用】本発明は、光源から高出力の波長λ0 の光を光
ファイバに入射させたときに誘導ラマン散乱現象で発生
する波長λ1 のストークス光と元の光源の波長λ0 の光
の波長差がラマンシフト波長と正確に一致することに着
目し、同一ないし単一の光源を用いて得られる波長λ0
と波長λ1 の光を用いてそれぞれストークス光、アンチ
・ストークス光を測定し、それらの測定結果から光ファ
イバに沿った温度分布を求めるものである。
According to the present invention, the Stokes light of the wavelength λ 1 generated by the stimulated Raman scattering phenomenon when the light of the wavelength λ 0 of high output from the light source is incident on the optical fiber and the light of the wavelength λ 0 of the original light source. Focusing on the fact that the wavelength difference exactly matches the Raman shift wavelength, the wavelength λ 0 obtained by using the same or a single light source
And Stokes light and anti-Stokes light are measured using the light having the wavelength of λ 1 and the temperature distribution along the optical fiber from the measurement results.

【0011】すなわち、誘導ラマン散乱光が発生するの
に充分な大きさの中心波長λ0 の励起光を光源から誘導
ラマン散乱光発生用光ファイバに入射すると、この光フ
ァイバ中に中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光が発生し、
この光ファイバ中で発生した中心波長λ1 の誘導ラマン
散乱光は、中心波長λ0 の励起光と共に光ファイバ中を
進行する。第1の光合分波器は光ファイバから出射する
この光を中心波長λ0の光と中心波長λ1 の光とに分波
し、これらの光は光スイッチを介して、センサ用光ファ
イバに交互に入射される。
That is, when pumping light having a central wavelength λ 0 large enough to generate stimulated Raman scattered light is made incident on the optical fiber for generating stimulated Raman scattered light from the light source, the central wavelength λ 1 is introduced into this optical fiber. Stimulated Raman scattered light of
The stimulated Raman scattered light having the central wavelength λ 1 generated in this optical fiber travels in the optical fiber together with the excitation light having the central wavelength λ 0 . The first optical multiplexer / demultiplexer demultiplexes this light emitted from the optical fiber into light having a central wavelength λ 0 and light having a central wavelength λ 1 , and these lights are transmitted to an optical fiber for sensor via an optical switch. It is incident alternately.

【0012】このように波長差がラマンシフト波長とな
る波長λ0 および波長λ1 の2種類の光を得るのに、波
長λ0 の励起光と、これを光ファイバに入射することで
発生する誘導ラマン散乱光とから得ている。したがっ
て、波長差がラマンシフト波長にぴったり一致する波長
λ0 と波長λ1 とを得ることが容易となる。また1つの
光源から波長差がラマンシフト波長にぴったり一致する
波長λ0 と波長λ1 とを得ているので、光源の波長が周
囲温度によって変化しても、波長差は常に同じに保たれ
るため、2つの光源を用いた場合のように温度コントロ
ールを精密に行う必要もなくなる。したがって高温や放
射線環境下等で、光ファイバの伝送損失が波長依存性を
持って変化する場合でも、光ファイバに沿った温度分布
を正確に測定することが可能となる。
As described above, in order to obtain two kinds of light having the wavelength λ 0 and the wavelength λ 1 where the wavelength difference is the Raman shift wavelength, the pumping light having the wavelength λ 0 and the incident light are incident on the optical fiber. It is obtained from stimulated Raman scattered light. Therefore, it becomes easy to obtain the wavelength λ 0 and the wavelength λ 1 whose wavelength difference exactly matches the Raman shift wavelength. Moreover, since the wavelength λ 0 and the wavelength λ 1 in which the wavelength difference exactly matches the Raman shift wavelength are obtained from one light source, the wavelength difference is always kept the same even if the wavelength of the light source changes depending on the ambient temperature. Therefore, it is not necessary to precisely control the temperature as in the case of using two light sources. Therefore, even when the transmission loss of the optical fiber changes with wavelength dependence under high temperature or radiation environment, the temperature distribution along the optical fiber can be accurately measured.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の実施例を図1に基づき説明する。中
心波長λ0 の光源1は誘導ラマン散乱光発生用光ファイ
バ2に接続されている。光源1の出力は光ファイバ2中
で中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光が発生するのに充分
な出力を有しており、例えば、パルス発振の半導体励起
固体レーザ等が用いられる。光ファイバ2中で発生した
中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光は、中心波長λ0 の励
起光と共に光ファイバ2中を進行し、光合分波器30に
入る。
EXAMPLE An example of the present invention will be described with reference to FIG. A light source 1 having a central wavelength λ 0 is connected to an optical fiber 2 for generating stimulated Raman scattered light. The output of the light source 1 is sufficient to generate stimulated Raman scattered light having a central wavelength λ 1 in the optical fiber 2, and, for example, a pulsed semiconductor pumped solid-state laser or the like is used. The stimulated Raman scattered light having the central wavelength λ 1 generated in the optical fiber 2 travels in the optical fiber 2 together with the excitation light having the central wavelength λ 0 , and enters the optical multiplexer / demultiplexer 30.

【0014】光合分波器30は波長λ0 の光と波長λ1
の光を分波してそれぞれ光ファイバ61、および光ファ
イバ62に出力する機能を有する。光ファイバ61に入
射した中心波長λ0 の光は光合分波器31を透過し光フ
ァイバ64を経て、光スイッチ4に入射する。一方、光
ファイバ62に入射した中心波長λ1 の光は、光合分波
器32を透過し、光ファイバ65を経て光スイッチ4に
入射する。光スイッチ4は光ファイバ64と光ファイバ
65を交互にセンサ用光ファイバ5に接続することによ
り、センサ用光ファイバ5には、中心波長λ0 の光と中
心波長λ1 の光が交互に入射することになる。
The optical multiplexer / demultiplexer 30 has a wavelength λ 0 and a wavelength λ 1
Has a function of demultiplexing the light and outputting it to the optical fiber 61 and the optical fiber 62, respectively. The light having the central wavelength λ 0 that has entered the optical fiber 61 passes through the optical multiplexer / demultiplexer 31, passes through the optical fiber 64, and enters the optical switch 4. On the other hand, the light of the central wavelength λ 1 that has entered the optical fiber 62 passes through the optical multiplexer / demultiplexer 32 and enters the optical switch 4 through the optical fiber 65. The optical switch 4 alternately connects the optical fibers 64 and 65 to the sensor optical fiber 5, so that the sensor optical fiber 5 receives the light of the central wavelength λ 0 and the light of the central wavelength λ 1 alternately. Will be done.

【0015】光スイッチ4により光ファイバ64とセン
サ用光ファイバ5が接続されているときは、センサ用光
ファイバ5中を中心波長λ0 の光が進行し、これにより
光ファイバ5中では、図2(A)に示すように、中心波
長λ1 のストークス光と中心波長λ0aのアンチ・ストー
クス光が発生する。
When the optical fiber 64 and the sensor optical fiber 5 are connected by the optical switch 4, the light of the central wavelength λ 0 travels in the sensor optical fiber 5, and as a result, in the optical fiber 5, As shown in FIG. 2 (A), Stokes light having a center wavelength λ 1 and anti-Stokes light having a center wavelength λ 0a are generated.

【0016】これらのうち、光スイッチ4側に進行する
後方散乱光は、光スイッチ4、光ファイバ64を経て光
合分波器31に入射する。光合分波器31は波長λ0
光は光ファイバ61に、波長λ1 の光は光ファイバ60
に分波する機能を有しており、したがってセンサ用光フ
ァイバ5中で発生した中心波長λ1 のストークス光は光
ファイバ60を介してO/E変換器70に入射し、電気
信号に変換された後、サンプリング、A/D変換、及び
平均化処理回路8でセンサ用光ファイバ5のストークス
光のOTDR波形が得られる。
Of these, the backscattered light traveling to the side of the optical switch 4 enters the optical multiplexer / demultiplexer 31 via the optical switch 4 and the optical fiber 64. The optical multiplexer / demultiplexer 31 transmits light of wavelength λ 0 to the optical fiber 61 and light of wavelength λ 1 to the optical fiber 60.
The Stokes light having the center wavelength λ 1 generated in the sensor optical fiber 5 enters the O / E converter 70 through the optical fiber 60 and is converted into an electric signal. After that, the OTDR waveform of the Stokes light of the sensor optical fiber 5 is obtained by the sampling, A / D conversion, and averaging processing circuit 8.

【0017】同様に、光スイッチ4によりセンサ用光フ
ァイバ65とセンサ用光ファイバ5が接続されていると
きは、図2(B)に示すように、中心波長λ1 の励起光
によりセンサ用光ファイバ5内で中心波長λ1sのストー
クス光と中心波長λ0 のアンチ・ストークス光が発生
し、光合分波器32が、波長λ0 の光を光ファイバ63
に、波長λ1 の光を光ファイバ62に分波する機能を持
つため、中心波長λ0 のアンチ・ストークス光が、O/
E変換器71を経て、平均化処理回路8でセンサ用光フ
ァイバ5のアンチ・ストークス光のOTDR波形として
測定される。なお、平均化処理回路8から光源1に加え
られている信号は同期信号81である。
Similarly, when the sensor optical fiber 65 and the sensor optical fiber 5 are connected by the optical switch 4, as shown in FIG. 2B, the sensor light is excited by the excitation light having the central wavelength λ 1. Stokes light having a center wavelength λ 1s and anti-Stokes light having a center wavelength λ 0 are generated in the fiber 5, and the optical multiplexer / demultiplexer 32 outputs the light having the wavelength λ 0 to the optical fiber 63.
In addition, since it has a function of demultiplexing the light of wavelength λ 1 into the optical fiber 62, the anti-Stokes light of center wavelength λ 0 is
After passing through the E converter 71, the averaging processing circuit 8 measures the OTDR waveform of the anti-Stokes light of the sensor optical fiber 5. The signal applied from the averaging circuit 8 to the light source 1 is the synchronization signal 81.

【0018】このようにして測定されたセンサ用光ファ
イバのストークス光及びアンチ・ストークス光のOTD
R波形は、温度分布演算回路9内で処理されてセンサ用
光ファイバ5に沿った温度分布を求めることができる。
OTD of the Stokes light and the anti-Stokes light of the optical fiber for the sensor thus measured
The R waveform can be processed in the temperature distribution calculation circuit 9 to obtain the temperature distribution along the sensor optical fiber 5.

【0019】以上述べたように上記実施例によれば、1
個の光源と誘導ラマン散乱光発生用光ファイバとを用い
て、常に波長差がラマンシフト波長に保持されるλ1
散乱光とλ0 の励起光とを得るようにしたので、高温や
放射線環境下等で、光ファイバの伝送損失が波長依存性
を持って変化する場合でも、光ファイバに沿った温度分
布を正確に測定することができる。
As described above, according to the above embodiment, 1
By using the number of light sources and stimulated Raman scattered light generation optical fiber, is always the wavelength difference is to obtain the excitation light of the scattered light and lambda 0 of lambda 1 to be held in the Raman shift wavelength, high temperature and radiation Even when the transmission loss of the optical fiber changes depending on the wavelength under the environment, the temperature distribution along the optical fiber can be accurately measured.

【0020】なお、上記実施例では、光合分波器30、
31、32は、それぞれ独立したものであったが、これ
らの機能をまとめて一体型にすることも可能であり、こ
の場合接続用の光ファイバ61、62は不要になる。ま
た、センサ用光ファイバ5、光源に接続する誘導ラマン
散乱光発生用光ファイバ2及びO/E変換器に接続する
光ファイバ60、63をシングルモード光ファイバとす
る場合には、光合分波器30、31および32と光スイ
ッチ4を導波路上に構成することができるため、これら
の部品は一体化した導波路部品とすることができる。
In the above embodiment, the optical multiplexer / demultiplexer 30,
Although 31 and 32 are independent of each other, it is also possible to integrate these functions into an integrated type, and in this case, the optical fibers 61 and 62 for connection become unnecessary. When the sensor optical fiber 5, the stimulated Raman scattered light generating optical fiber 2 connected to the light source, and the optical fibers 60 and 63 connected to the O / E converter are single mode optical fibers, an optical multiplexer / demultiplexer is used. Since 30, 31, and 32 and the optical switch 4 can be formed on the waveguide, these components can be integrated waveguide components.

【0021】[0021]

【発明の効果】【The invention's effect】

(1)請求項1ないし2に記載の光ファイバ式分布形温
度センサによれば、センサ用光ファイバ中で発生するス
トークス光とアンチ・ストークス光を測定する際に影響
を及ぼす光ファイバの伝送損失をストークス光の測定と
アンチ・ストークス光の測定で、全く同じにすることが
でき、光ファイバの伝送損失の変化が温度分布測定精度
に与える影響をなくすことができる。
(1) According to the optical fiber type distributed temperature sensor according to any one of claims 1 and 2, the transmission loss of the optical fiber which affects the measurement of Stokes light and anti-Stokes light generated in the sensor optical fiber. Can be made to be exactly the same for the measurement of Stokes light and the measurement of anti-Stokes light, and the influence of the change in the transmission loss of the optical fiber on the temperature distribution measurement accuracy can be eliminated.

【0022】また、使用する光源は1つであるため、2
つの光源を用いる方式と比べ、使用する光源の波長選別
や波長安定のための正確な温度コントロールが不要とな
り、従来に比べ容易に光ファイバの伝送損失悪化の影響
を受けない光ファイバ式分布形温度センサを構成するこ
とができる。
Since only one light source is used, 2
Compared to the method using two light sources, the wavelength selection of the light source used and the precise temperature control for wavelength stabilization are not required, and the optical fiber type distributed temperature that is not easily affected by the deterioration of the transmission loss of the optical fiber compared to the conventional method. The sensor can be configured.

【0023】(2)請求項3に記載の光ファイバ式分布
形温度センサによれば、小型化が容易になる。
(2) According to the optical fiber type distributed temperature sensor of the third aspect, miniaturization is facilitated.

【0024】(3)請求項4に記載の2波長光発生装置
によれば、簡単な構成でありながら、常に波長差がラマ
ンシフト波長を保持する波長の異なる2つの光を得るこ
とができる。
(3) According to the two-wavelength light generating device of the fourth aspect, it is possible to obtain two lights of different wavelengths which always have Raman shift wavelengths, although the wavelength difference is a simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例による光ファイバ式分布形温度
センサの構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber type distributed temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】ラマン散乱光のスペクトル図。FIG. 2 is a spectrum diagram of Raman scattered light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 誘導ラマン散乱光発生用光ファイバ 30、31、32 光合分波器 4 光スイッチ 5 センサ用光ファイバ 60、61、62、63、64、65 光ファイバ 70、71 O/E変換器 8 A/D、サンプリングおよび平均化処理回路 9 温度分布演算回路 81 同期信号 1 light source 2 optical fiber for generating stimulated Raman scattered light 30, 31, 32 optical multiplexer / demultiplexer 4 optical switch 5 optical fiber for sensor 60, 61, 62, 63, 64, 65 optical fiber 70, 71 O / E converter 8 A / D, sampling and averaging processing circuit 9 temperature distribution calculation circuit 81 synchronization signal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源から出力される中心波長λ0 の励起光
を誘導ラマン散乱光発生用光ファイバに入射させ、該光
ファイバ内で発生した中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光
と中心波長λ0 の励起光との2種類の波長の光をセンサ
用光ファイバに入射させ、中心波長λ0 の励起光により
センサ用光ファイバ中で発生した中心波長λ1 のストー
クス光と、中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光によりセン
サ用光ファイバで発生した中心波長λ0 のアンチ・スト
ークス光とを用いて、センサ用光ファイバに沿った温度
分布を測定することを特徴とする光ファイバ式分布形温
度センサ。
1. A pumping light having a central wavelength λ 0 output from a light source is incident on an optical fiber for generating stimulated Raman scattered light, and the stimulated Raman scattering light having a central wavelength λ 1 and the central wavelength λ generated in the optical fiber. 0 2 kinds of light of a wavelength of the excitation light is incident on the optical fiber sensor, and the center wavelength lambda 1 of the Stokes light generated in the optical fiber for the sensor by the excitation light having a center wavelength lambda 0, the central wavelength lambda 1 The temperature distribution along the optical fiber for sensor is measured by using the anti-Stokes light with the center wavelength λ 0 generated by the stimulated Raman scattered light of Sensor.
【請求項2】中心波長λ0 の励起光を出力する光源と、
光源からの中心波長λ0 の励起光の入射により中心波長
λ1 の誘導ラマン散乱光を発生する誘導ラマン散乱光発
生用光ファイバと、該光ファイバから出射される中心波
長λ1 の誘導ラマン散乱光と中心波長λ0 の励起光とを
分波する第1の光合分波器と、分波された中心波長λ0
の励起光と中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光とを切換え
て交互にセンサ用光ファイバに入射させる光スイッチ
と、センサ用光ファイバに中心波長λ0 の励起光が入射
されたとき、センサ用光ファイバに発生する中心波長λ
1 のストークス光を含む後方散乱光を波長λ0 の励起光
と波長λ1 のストークス光とに分波し、センサ用光ファ
イバに中心波長λ1 の誘導ラマン散乱光が入射されたと
き、センサ用光ファイバに発生する中心波長λ0 のアン
チ・ストークス光を含む後方散乱光を波長λ1 の誘導ラ
マン散乱光と波長λ0 のアンチ・ストークス光とに分波
する第2の光合分波器と、第2の光合分波器で分波され
た中心波長λ1 のストークス光と中心波長λ0 のアンチ
・ストークス光とに基づいてOTDR手法によりセンサ
用光ファイバに沿った温度分布を求める演算処理回路と
を備えたことを特徴とする光ファイバ式分布形温度セン
サ。
2. A light source for outputting pumping light having a central wavelength λ 0 ,
An optical fiber for generating stimulated Raman scattered light that generates stimulated Raman scattered light with a central wavelength λ 1 by the incidence of excitation light with a central wavelength λ 0 from a light source, and stimulated Raman scattering with a central wavelength λ 1 emitted from the optical fiber A first optical multiplexer / demultiplexer that demultiplexes the light and the excitation light having the central wavelength λ 0 , and the demultiplexed central wavelength λ 0
Of the excitation light of the center wavelength λ 1 and the stimulated Raman scattered light of the center wavelength λ 1 are alternately incident on the sensor optical fiber, and when the excitation light of the center wavelength λ 0 is incident on the sensor optical fiber, Center wavelength λ generated in optical fiber
The backscattered light including the Stokes light of 1 is demultiplexed into the excitation light of wavelength λ 0 and the Stokes light of wavelength λ 1 , and when the stimulated Raman scattered light of center wavelength λ 1 is incident on the sensor optical fiber, the second optical coupler to the central wavelength lambda 0 anti-Stokes light and the half wave of stimulated Raman scattering light and the wavelength lambda 0 of the wavelength lambda 1 of the backscattered light that includes anti-Stokes light generated in use optical fiber If, calculation for obtaining the temperature distribution along the optical fiber for the sensor by OTDR technique based on the second optical coupler in demultiplexed central wavelength lambda 1 of the Stokes beam and the center wavelength lambda 0 of the anti-Stokes light An optical fiber type distributed temperature sensor comprising a processing circuit.
【請求項3】上記第1の光合分波器、第2の光合分波器
および光スイッチを一体化した導波路で構成した請求項
2に記載の光ファイバ式分布形温度センサ。
3. The optical fiber type distributed temperature sensor according to claim 2, wherein the first optical multiplexer / demultiplexer, the second optical multiplexer / demultiplexer, and the optical switch are formed by a waveguide.
【請求項4】中心波長λ0 の励起光を出力する光源と、
光源からの中心波長λ0 の励起光の入射により中心波長
λ1 の誘導ラマン散乱光を発生し、中心波長λ1 の誘導
ラマン散乱光と中心波長λ0 の励起光とを出射する誘導
ラマン散乱光発生用光ファイバとを備えた2波長光発生
装置。
4. A light source which outputs excitation light having a central wavelength λ 0 ,
Stimulated Raman scattering that generates stimulated Raman scattered light with a central wavelength λ 1 by incidence of excitation light with a central wavelength λ 0 from a light source and emits stimulated Raman scattered light with a central wavelength λ 1 and excitation light with a central wavelength λ 0 A two-wavelength light generation device including a light generation optical fiber.
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Cited By (3)

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