JPS6117048A - 光導波路中の水素検出法 - Google Patents
光導波路中の水素検出法Info
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- JPS6117048A JPS6117048A JP13516884A JP13516884A JPS6117048A JP S6117048 A JPS6117048 A JP S6117048A JP 13516884 A JP13516884 A JP 13516884A JP 13516884 A JP13516884 A JP 13516884A JP S6117048 A JPS6117048 A JP S6117048A
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- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
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- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 4
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- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 abstract description 24
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 19
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
- G01M11/332—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face using discrete input signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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- G01N33/005—H2
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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】
［技術分野１
本発明は、光フアイバ設置区間内で発生し、光フアイバ
内に拡散した水素ガスの量およびその発生位置を測定す
る光導波路中の水素検出法に関するものである。
内に拡散した水素ガスの量およびその発生位置を測定す
る光導波路中の水素検出法に関するものである。
Ｌ従来技術］
近年、光ケーブル内に水素ガスが発生すると、これがケ
ーブル内の通信用光フアイバ中に拡散して徐々に水酸基
を形成し、使用波長領域において光伝送損失の著しい増
加をひき起こすことが明らかとなった。
ーブル内の通信用光フアイバ中に拡散して徐々に水酸基
を形成し、使用波長領域において光伝送損失の著しい増
加をひき起こすことが明らかとなった。
このため、光ケーブル内に水素ガスが発生した場合に、
その発生量および位置を検知して、このような光損失増
加の発生を未然に防ぐことが必要となる。
その発生量および位置を検知して、このような光損失増
加の発生を未然に防ぐことが必要となる。
しかし、現状ではこの目的を満足する光ケーブル内水素
検出法がほとんどなかった。
検出法がほとんどなかった。
１目的］
そこで本発明の目的は、光ケーブルなどの光導波路中に
発生した水素の発生量および位置を適切に検出すにとの
できる光導波路中の水素検出法を提供することにある。
発生した水素の発生量および位置を適切に検出すにとの
できる光導波路中の水素検出法を提供することにある。
［発明の構成１
上述のような目的を達成するために、本発明では、光フ
アイバ中に拡散した水素ガスをラマン散乱効果を利用し
て検出できるようにする。
アイバ中に拡散した水素ガスをラマン散乱効果を利用し
て検出できるようにする。
すなわち、本発明では光導波路の一端から単一波長の光
・々；レスを入射させ、光導波路の他端から取り出され
る光出力のうち、光パルスに対して、波数値が４０００
〜４２００ｃｍ−’だけ小さい範囲の波長領域に発、生
する光パルスの波高値、波形および光パルスに対する伝
播遅延時間差を観測することにより、光導波路中の水素
量およびその発生位置を検出することを特徴とする。
・々；レスを入射させ、光導波路の他端から取り出され
る光出力のうち、光パルスに対して、波数値が４０００
〜４２００ｃｍ−’だけ小さい範囲の波長領域に発、生
する光パルスの波高値、波形および光パルスに対する伝
播遅延時間差を観測することにより、光導波路中の水素
量およびその発生位置を検出することを特徴とする。
本発明の他の形態では、光導波路の一端から単一波長の
光パルスおよび当該光パルスに対して波数値が４０００
〜４２００ｃｍ−’だけ小さい範囲の波長を有する連続
光を同時に入射させ、光導波路の他端から取り出される
光出力のうち、光パルスに対して、波数値が４０００〜
４２００ｃｍ−’だけ小さい範囲の波長領域に発生する
光パルスの波高値、波形および光パルスに対する伝播遅
延時間差を観測することにより、光導波路中の水素量お
よびその発生位置を検出することを特徴とする ［実施例Ｊ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
光パルスおよび当該光パルスに対して波数値が４０００
〜４２００ｃｍ−’だけ小さい範囲の波長を有する連続
光を同時に入射させ、光導波路の他端から取り出される
光出力のうち、光パルスに対して、波数値が４０００〜
４２００ｃｍ−’だけ小さい範囲の波長領域に発生する
光パルスの波高値、波形および光パルスに対する伝播遅
延時間差を観測することにより、光導波路中の水素量お
よびその発生位置を検出することを特徴とする ［実施例Ｊ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は水素ガスが拡散した光導波路のラマン散乱スペ
クトルを示す。一般に、単体物質に単一波長の光を照射
し、物質を透過した光を分光すると、照射光に対して物
質に固有の波数シフトを経た光が観測される。この現象
をラマン散乱と呼ぶ。かかる波数のシフト量は照射光の
波長によらず一定である。
クトルを示す。一般に、単体物質に単一波長の光を照射
し、物質を透過した光を分光すると、照射光に対して物
質に固有の波数シフトを経た光が観測される。この現象
をラマン散乱と呼ぶ。かかる波数のシフト量は照射光の
波長によらず一定である。
水素ガスの場合には、第１図かられかるように、この波
数シフト量はほぼ４０００〜４２００ ｃ ｍ”の範囲
に存在する。また、ラマン散乱は照射光が連続光であっ
てもパルス光であっても起こるので、単一波長パルス光
を水素ガスに照射すれば、上記の波数シフトを受けたラ
マン散乱光パルスが発生する。また、このラマン散乱光
強度は水素の量に比例する。
数シフト量はほぼ４０００〜４２００ ｃ ｍ”の範囲
に存在する。また、ラマン散乱は照射光が連続光であっ
てもパルス光であっても起こるので、単一波長パルス光
を水素ガスに照射すれば、上記の波数シフトを受けたラ
マン散乱光パルスが発生する。また、このラマン散乱光
強度は水素の量に比例する。
本発明では以上あラマン散乱効果を利用して水素ガスの
検出を行うが、その一実施例を第２図に示す。ここで１
は単一波長パルス光源であり、例えば波長Ｂ１１４．３
ｎ＋ｍで発、振するＱスイッチモードロツタルビーレー
ザを用いることができる。２は被測定光ファイバであり
、単一波長パルス光源１からの単一波長パルス光を受光
す条。３は光ファイバ２からの出射光を受光し、光源１
の単一波長を有する光を全反射し、これに対して４００
０〜４２０００１１−１だけ波数シフトした光を高効率
に透過する分波用波長フィルタである。例えば光源ｌか
らの単一波長パルス光の波長が８９４．３ｎ＋ｉの場合
、この波長の光を全反射し、波長８６０〜９８０ｒｖの
波長範囲の光を透過するものであればよい。４および５
はフィルタ３からの透過光お、よび反射光をそれぞれ受
光する速度応答の受光素子であり、例えばシリコンアバ
ランシェフォトダイオードを用いることができる。６は
受光器４および５からの出力を供給され、再出力間の遅
延時間差を測定する装置である。７は受光器４からの出
力の波形を測定する装置である。
検出を行うが、その一実施例を第２図に示す。ここで１
は単一波長パルス光源であり、例えば波長Ｂ１１４．３
ｎ＋ｍで発、振するＱスイッチモードロツタルビーレー
ザを用いることができる。２は被測定光ファイバであり
、単一波長パルス光源１からの単一波長パルス光を受光
す条。３は光ファイバ２からの出射光を受光し、光源１
の単一波長を有する光を全反射し、これに対して４００
０〜４２０００１１−１だけ波数シフトした光を高効率
に透過する分波用波長フィルタである。例えば光源ｌか
らの単一波長パルス光の波長が８９４．３ｎ＋ｉの場合
、この波長の光を全反射し、波長８６０〜９８０ｒｖの
波長範囲の光を透過するものであればよい。４および５
はフィルタ３からの透過光お、よび反射光をそれぞれ受
光する速度応答の受光素子であり、例えばシリコンアバ
ランシェフォトダイオードを用いることができる。６は
受光器４および５からの出力を供給され、再出力間の遅
延時間差を測定する装置である。７は受光器４からの出
力の波形を測定する装置である。
パルス光源ｌから発生した単一波長パルス光は適当な入
射手段を用いて光ファイバ２に結合される。この光パル
スは光フアイバ２内を伝播するが、この光フアイバ２中
に水素ガスが拡散している部分を伝播すると、ラマン散
乱によって、このパルス光に対して波数シフトしたラマ
ン光パルスが発生する。このラマン光パルスも同時に光
フアイバ２中を伝播していく。
射手段を用いて光ファイバ２に結合される。この光パル
スは光フアイバ２内を伝播するが、この光フアイバ２中
に水素ガスが拡散している部分を伝播すると、ラマン散
乱によって、このパルス光に対して波数シフトしたラマ
ン光パルスが発生する。このラマン光パルスも同時に光
フアイバ２中を伝播していく。
この際、入射光パルスとラマン光パルスはその波長が異
なるため、光フアイバ２中の伝播速度が異なる。例えば
、入射光パルス波長をＨ４，３ｎｍとした場合、入射光
パルスとラマン光、＜ルスとの遅延時間差は約３０ｎｓ
／に＋ｓにも達する。このため、両者の光パルスが光フ
アイバ出射端に達した時点では、両者の光パルスの間に
は、ラマン光パルスが発生した位置から出射端までの距
離に比例した遅延時間差が生じている。
なるため、光フアイバ２中の伝播速度が異なる。例えば
、入射光パルス波長をＨ４，３ｎｍとした場合、入射光
パルスとラマン光、＜ルスとの遅延時間差は約３０ｎｓ
／に＋ｓにも達する。このため、両者の光パルスが光フ
アイバ出射端に達した時点では、両者の光パルスの間に
は、ラマン光パルスが発生した位置から出射端までの距
離に比例した遅延時間差が生じている。
そこで、本発明では、光フアイバ２内を伝播し、この光
ファイバ２から出射した光パルスを、波長フィルタ３に
よってラマン光パルスおよび入射光パルスに分離してか
ら受光器４および５に導き、以て遅延時間差を検出する
。すなわち、これら受光器４および５からの各パルス信
号の時間差を時間差測定器６によって測定する。
ファイバ２から出射した光パルスを、波長フィルタ３に
よってラマン光パルスおよび入射光パルスに分離してか
ら受光器４および５に導き、以て遅延時間差を検出する
。すなわち、これら受光器４および５からの各パルス信
号の時間差を時間差測定器６によって測定する。
ここで両者のパルスの遅延時間差をｄ ｎｓ／ｋｍ、測
定された時間差をｔ ｎｓとすれば、光ファイバ２にお
いて、その出射端から水素発生位置までの距＃Ｌは、 Ｌ ＝ ｄ Ｘ ｔ （ｋｍ） （１）により求
まる。
定された時間差をｔ ｎｓとすれば、光ファイバ２にお
いて、その出射端から水素発生位置までの距＃Ｌは、 Ｌ ＝ ｄ Ｘ ｔ （ｋｍ） （１）により求
まる。
また、水素の量はラマン光パルスの波高を時間で積分し
たものに比例するから、波形を波形観測装置７によって
観測することにより求めることができる。
たものに比例するから、波形を波形観測装置７によって
観測することにより求めることができる。
第３図に本発明の他の実施例を示す。第３図において、
部分１〜７は第２図に示した対応個所と同様である。８
はパルス光源１の波長に対して波数が４０００〜４２０
０ｃｍ”シフトした連続光を発生する連続光源であり、
例えば単一波長パルス光源ｌの波長が６８４ 、３ｎｍ
の場合には、波長９７０ｎａ＋付近で発光する発光ダイ
オードあるいは半導体レーザーを用いることができる。
部分１〜７は第２図に示した対応個所と同様である。８
はパルス光源１の波長に対して波数が４０００〜４２０
０ｃｍ”シフトした連続光を発生する連続光源であり、
例えば単一波長パルス光源ｌの波長が６８４ 、３ｎｍ
の場合には、波長９７０ｎａ＋付近で発光する発光ダイ
オードあるいは半導体レーザーを用いることができる。
９は波長フィルタ３と同等な透過および反射特性を有す
る合波用波長フィルタである。
る合波用波長フィルタである。
単一波長パルス光源ｌおよび連続光源８から発生した光
は、波長フィルタ９によって合波され、その合波出力を
被測定ファイバ２に入射させる。
は、波長フィルタ９によって合波され、その合波出力を
被測定ファイバ２に入射させる。
単一波長パルス光源ｌからの光パルスが、ファイバ２中
の水素が拡散している部分に達すると、ラマン散乱によ
ってラマン光パルスが発生する。ここで、入射光パルス
からラマン光パルスへの変換効率は、入射光パワーとラ
マン光のパワーとの積に比例するので、あらかじめラマ
ン光パルスの波長と等しい波長を有する連続光を伝播さ
せておくことによって、その変換効率を向上させること
ができる・従って、第３図示の実施例によれば、第２図
に示した実施例に比較して一層微量な水素の検出を行う
ことができる。
の水素が拡散している部分に達すると、ラマン散乱によ
ってラマン光パルスが発生する。ここで、入射光パルス
からラマン光パルスへの変換効率は、入射光パワーとラ
マン光のパワーとの積に比例するので、あらかじめラマ
ン光パルスの波長と等しい波長を有する連続光を伝播さ
せておくことによって、その変換効率を向上させること
ができる・従って、第３図示の実施例によれば、第２図
に示した実施例に比較して一層微量な水素の検出を行う
ことができる。
光フアイバ出射端より出射したラマン光パルスおよび入
射光パルスは第２図の場合と同様の処理を経て遅延時間
差が測定され、前述の式（１）によって水素発生位置の
検出が行われる。さらにまた、水素の量もラマン光パル
スの波高および波形から求めることができる。
射光パルスは第２図の場合と同様の処理を経て遅延時間
差が測定され、前述の式（１）によって水素発生位置の
検出が行われる。さらにまた、水素の量もラマン光パル
スの波高および波形から求めることができる。
［効果］
以上説明したように、本発明を用いることによって、光
ケーブルなどの光導波路内で局部的に発生した水素ガス
を光ケーブルを解体することなく検出することがてき、
水素ガスに起因する光損失増加の発生を未然に探知でき
る。
ケーブルなどの光導波路内で局部的に発生した水素ガス
を光ケーブルを解体することなく検出することがてき、
水素ガスに起因する光損失増加の発生を未然に探知でき
る。
なお、単一波長のパルス光に加えて、連続光をも同時に
光導波路に入射させる場合には、その連続光のパワーに
応じて検出感度をさらに向上させることができる利点も
ある。
光導波路に入射させる場合には、その連続光のパワーに
応じて検出感度をさらに向上させることができる利点も
ある。
第１図は光ファイバに拡散した水素のラマン散乱スペク
トル図、 第２図および第３図は本発明の２実施例を示す線図であ
る。 １・・・単一波長パルス光源、 ２・・・被測定光ファイバ、 ３・・・分波用波長フィルタ、 ４．５・・・受光器、 ６・・・遅延時間差測定装置、 ７・・・波形観測装置、 ８・・・連続光源、 ９・・・合波用波長フィルタ。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士 谷 義 −第１
図 渓数シフト量 （ｃｍ−１）
トル図、 第２図および第３図は本発明の２実施例を示す線図であ
る。 １・・・単一波長パルス光源、 ２・・・被測定光ファイバ、 ３・・・分波用波長フィルタ、 ４．５・・・受光器、 ６・・・遅延時間差測定装置、 ７・・・波形観測装置、 ８・・・連続光源、 ９・・・合波用波長フィルタ。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理 人 弁理士 谷 義 −第１
図 渓数シフト量 （ｃｍ−１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）光導波路の一端から単一波長の光パルスを入射させ
、前記光導波路の他端から取り出される光出力のうち、
前記光パルスに対して、波数値が４０００〜４２００ｃ
ｍ＾−＾１だけ小さい範囲の波長領域に発生する光パル
スの波高値、波形および前記光パルスに対する伝播遅延
時間差を観測することにより、前記光導波路中の水素量
およびその発生位置を検出することを特徴とする光導波
路中の水素検出法。 ２）光導波路の一端から単一波長の光パルスおよび当該
光パルスに対して波数値が４０００〜４２００ｃｍ＾−
＾１だけ小さい範囲の波長を有する連続光を同時に入射
させ、前記光導波路の他端から取り出される光出力のう
ち、前記光パルスに対して、波数値が４０００〜４２０
０ｃｍ＾−＾１だけ小さい範囲の波長領域に発生する光
パルスの波高値、波形および前記光パルスに対する伝播
遅延時間差を観測することにより、前記光導波路中の水
素量およびその発生位置を検出することを特徴とする光
導波路中の水素検出法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13516884A JPS6117048A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 光導波路中の水素検出法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13516884A JPS6117048A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 光導波路中の水素検出法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117048A true JPS6117048A (ja) | 1986-01-25 |
Family
ID=15145419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13516884A Pending JPS6117048A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 光導波路中の水素検出法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117048A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013098289A1 (fr) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Agence Nationale Pour La Gestion Des Dechets Radioactifs | Dispositif de detection et/ou de dosage d'hydrogene et procede de detection et/ou de dosage d'hydrogene |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP13516884A patent/JPS6117048A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013098289A1 (fr) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Agence Nationale Pour La Gestion Des Dechets Radioactifs | Dispositif de detection et/ou de dosage d'hydrogene et procede de detection et/ou de dosage d'hydrogene |
| FR2985315A1 (fr) * | 2011-12-30 | 2013-07-05 | Andra | Dispositif de detection et/ou de dosage d'hydrogene et procede de detection et/ou de dosage d'hydrogene |
| US9500632B2 (en) | 2011-12-30 | 2016-11-22 | Agence Nationale Pour La Gestion Des Dechets Radioactifs | Device for detecting and/or dosing hydrogen and method of detecting and/or dosing hydrogen |
| RU2614675C2 (ru) * | 2011-12-30 | 2017-03-28 | Ажанс Насьональ Пур Ля Жестьон Де Деше Радиоактиф | Устройство для обнаружения и/или дозирования водорода и способ обнаружения и/или дозирования водорода |
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