JPS63300932A - 分布型光ファイバセンサ - Google Patents
分布型光ファイバセンサInfo
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- JPS63300932A JPS63300932A JP13644987A JP13644987A JPS63300932A JP S63300932 A JPS63300932 A JP S63300932A JP 13644987 A JP13644987 A JP 13644987A JP 13644987 A JP13644987 A JP 13644987A JP S63300932 A JPS63300932 A JP S63300932A
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- axis
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 30
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (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】
［産業上の利用弁ｇＰ１
本発明は偏波面保存光ファイバの固有偏光軸間の漏話と
光の干渉とを利用した分布型光ファイバセンサに関する
。
光の干渉とを利用した分布型光ファイバセンサに関する
。
［従来の技術］
一般に、光ファイバに対づる反射光の時間変化からファ
イバ内の状態を評価する技術として０ＴＤＲ（光パルス
試＠器）が知られている。
イバ内の状態を評価する技術として０ＴＤＲ（光パルス
試＠器）が知られている。
これは、光ファイバに入射した光の後方散乱光を時間領
域で！！測することにより、フレネル反射が存在する破
断点やコネクタ端面、さらに、フレネル反射がほとんど
存在しない障害点や融着接続点も、後方レーリー散乱レ
ベルの段差として検出し、またフレネル反射強度の傾き
から、ファイバの長さに沿う各点での伝送損失値を検出
するものである。
域で！！測することにより、フレネル反射が存在する破
断点やコネクタ端面、さらに、フレネル反射がほとんど
存在しない障害点や融着接続点も、後方レーリー散乱レ
ベルの段差として検出し、またフレネル反射強度の傾き
から、ファイバの長さに沿う各点での伝送損失値を検出
するものである。
このように、光フアイバ中の障害点の有無、ざらにはそ
の位置決定が行なえることから、従来○Ｔ Ｄ Ｒを用
いた光フアイバケーブルの故障点検出が行なわれている
。
の位置決定が行なえることから、従来○Ｔ Ｄ Ｒを用
いた光フアイバケーブルの故障点検出が行なわれている
。
しかし、上記した０ＴＤＲを用いた従来の光フアイバケ
ーブルの故障点検出器では、次のような問題があった。
ーブルの故障点検出器では、次のような問題があった。
（１） 光パワーの損失で故障点を観測するが、反射
光は通常きわめて微弱であるため、ＳＮ比の関係から、
大きな外的要因（曲げ、側圧、温度変化等）が加わらな
いと故障点を検出できない。
光は通常きわめて微弱であるため、ＳＮ比の関係から、
大きな外的要因（曲げ、側圧、温度変化等）が加わらな
いと故障点を検出できない。
また、入射光パルスのエネルギを大きくするにも限界が
ある。
ある。
（２） 光パルスの平均伝Ｗ１速度をゾ９、光パルス
の幅をΔτとすると、反射位置決定の分解能ΔＺは Δｚ ＝ ｐｇ Δ τ／２ で与えられることからもわかるように、位置分解能はパ
ルス幅で制限される。このため、現在のパルス幅では数
十ｍ程度の分解能しか１りられない。
の幅をΔτとすると、反射位置決定の分解能ΔＺは Δｚ ＝ ｐｇ Δ τ／２ で与えられることからもわかるように、位置分解能はパ
ルス幅で制限される。このため、現在のパルス幅では数
十ｍ程度の分解能しか１りられない。
［発明が解決しようとする問題点］
上記したように、光フアイバケーブルの故障点検出も含
めた従来の０ＴＤＲによるファイバ内の状態評価技術に
Ｊ：れば、ＳＮ比の向上に限界があって感度が必ずしも
充分ではなく、またそのためにパルス幅を広げると距離
分解能が劣化してしまういう問題があった。
めた従来の０ＴＤＲによるファイバ内の状態評価技術に
Ｊ：れば、ＳＮ比の向上に限界があって感度が必ずしも
充分ではなく、またそのためにパルス幅を広げると距離
分解能が劣化してしまういう問題があった。
本発明の［１的は、上記した従来及術の欠点を解消し、
感度が良く、位置分解能が高い分布型光ノアイバセンサ
を提供するにある。
感度が良く、位置分解能が高い分布型光ノアイバセンサ
を提供するにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明の分布型光ファイバセンサは第１図に示す如く、
終端に反射膜２０を施した偏波面保存光ファイバ１２の
２つの固有偏光軸であるＸ軸、Ｘ軸に各々直交する直線
漏光を入射して、Ｘ軸、Ｙ軸間の外力（圧力Ｐ、曲げＢ
、ｂ！ｉ界Ｈなど）にもとづく漏話による干渉信号を、
反射膜２０からの反射光として分岐索子４を介して検出
するようになっている。
終端に反射膜２０を施した偏波面保存光ファイバ１２の
２つの固有偏光軸であるＸ軸、Ｘ軸に各々直交する直線
漏光を入射して、Ｘ軸、Ｙ軸間の外力（圧力Ｐ、曲げＢ
、ｂ！ｉ界Ｈなど）にもとづく漏話による干渉信号を、
反射膜２０からの反射光として分岐索子４を介して検出
するようになっている。
このような分布型光フアイバセンナにおいて、一方の入
射光路に遅延距離を移動自在となした遅延光路１７を、
他方の入射光路に周波数を一定量シフトさせる周波数シ
フタ１８をそれぞれ設ける。
射光路に遅延距離を移動自在となした遅延光路１７を、
他方の入射光路に周波数を一定量シフトさせる周波数シ
フタ１８をそれぞれ設ける。
また、光源１に透過周波数幅の異なる複数側のフィルタ
２を交換自在に設けている。
２を交換自在に設けている。
ここで、偏波面保存光ファイバの終端に施す反射膜は、
反）Ｉにより一波が移動しないような物質及び蒸着方法
を用いる。
反）Ｉにより一波が移動しないような物質及び蒸着方法
を用いる。
また、光の干渉検出法にはヘテロダイン又はホモダイン
検波を使用する。
検波を使用する。
さらに、偏波面保存光ファイバの偏波保存特性は結合長
で決定づる。即ら、センサの感度は使用する偏波面保存
光ファイバの結合長で調整可能となる。
で決定づる。即ら、センサの感度は使用する偏波面保存
光ファイバの結合長で調整可能となる。
［作 用］
光源１から出射した光は２光束に分割され、一方は遅延
光路１７を、他方は周波数シフタ１８をそれぞれ通って
、偏波面保存光ファイバ１２０２つのモードとして伝搬
する。
光路１７を、他方は周波数シフタ１８をそれぞれ通って
、偏波面保存光ファイバ１２０２つのモードとして伝搬
する。
今、偏波面保存光フフイバ１２の長手方向に沿って外力
が加えられ、Ｘ軸からＹ軸へ変換を受けたとする。この
とき、偏波面保存光ファイバ１２中で周波数の異なる２
光束が合成され干渉が起こる。
が加えられ、Ｘ軸からＹ軸へ変換を受けたとする。この
とき、偏波面保存光ファイバ１２中で周波数の異なる２
光束が合成され干渉が起こる。
ここで、一方の入射光路中に設けた遅延光路１７を調整
することにより、Ｘ軸からＹ軸へ変換を受けた光と、も
ともとＹ軸を伝搬して来た光との干渉信号が、信号検出
系１つで検知できる。この検知は、他方の入射光路中に
設けた周波数シフタによってｌ＼テロダイン検波の形で
なされる。
することにより、Ｘ軸からＹ軸へ変換を受けた光と、も
ともとＹ軸を伝搬して来た光との干渉信号が、信号検出
系１つで検知できる。この検知は、他方の入射光路中に
設けた周波数シフタによってｌ＼テロダイン検波の形で
なされる。
ところで、偏波面保存光ファイバの結合長が短い程、ま
た光源の可干渉距離が短い程、外力の加えられた位置が
絞れる。
た光源の可干渉距離が短い程、外力の加えられた位置が
絞れる。
ここで、外力の加えられた位置を検知するには、光源に
透過周波数幅の広いフィルタを設けて、遅延光路の遅延
距離を変えて、ｌ＼テロダイン検波信号を見出す。もし
、光源に設けられるフィルタが透過周波数幅の広いフィ
ルタだけであって、スペクトル幅の広い光源（干渉距離
が短い光源）のみで装置が構成されていれば、遅延光路
のｄ延距離を常に調整してやって、外力の発生を検出し
なければならない。
透過周波数幅の広いフィルタを設けて、遅延光路の遅延
距離を変えて、ｌ＼テロダイン検波信号を見出す。もし
、光源に設けられるフィルタが透過周波数幅の広いフィ
ルタだけであって、スペクトル幅の広い光源（干渉距離
が短い光源）のみで装置が構成されていれば、遅延光路
のｄ延距離を常に調整してやって、外力の発生を検出し
なければならない。
ところが、光源に段ｔフるフィルタを透過周波数幅の狭
いフィルタに交換することによって、スペクトル幅の狭
い光源（可干渉距離が長い光源）となるので、遅延光路
を調整しなくても、外力の発生で干渉信号が１９られる
。
いフィルタに交換することによって、スペクトル幅の狭
い光源（可干渉距離が長い光源）となるので、遅延光路
を調整しなくても、外力の発生で干渉信号が１９られる
。
［実施例］
本発明の実施例を第２図〜第３図に基づいて説明すれば
以下の通りである。
以下の通りである。
第２図は本発明の分布型光ファイバセンサを光フアイバ
ケーブルの故障点検出器に適用した実施例を示す、 ＬＤ（レーザダイオード）１の連続光は干渉膜フィルタ
２で一定のスペクトル幅となった上、ン／４板３で円偏
光になる。そしてビームスプリッタ４の光聞が等しい直
線偏光の２光束に分かれ、一方は可動式プリズム５を用
いた遅延光路１７を、他方は八〇Ｍ＜ｆｔ費光学素子）
８を挿入した光路を伝搬する。この八〇Ｍ８は光の周波
数を一定量シフトするもので、センシングの手段として
ヘテロゲイン検波とするために使用している。なお、９
はへ〇Ｍドライバである。
ケーブルの故障点検出器に適用した実施例を示す、 ＬＤ（レーザダイオード）１の連続光は干渉膜フィルタ
２で一定のスペクトル幅となった上、ン／４板３で円偏
光になる。そしてビームスプリッタ４の光聞が等しい直
線偏光の２光束に分かれ、一方は可動式プリズム５を用
いた遅延光路１７を、他方は八〇Ｍ＜ｆｔ費光学素子）
８を挿入した光路を伝搬する。この八〇Ｍ８は光の周波
数を一定量シフトするもので、センシングの手段として
ヘテロゲイン検波とするために使用している。なお、９
はへ〇Ｍドライバである。
上記各々の光路に挿入した偏光板７．７で偏波面保存光
ファイバ１２の固有偏光軸であるＸ軸、Ｙ軸に光を入射
する。これら入射光の偏波は直交している。また、この
偏波面保存光ファイバ１２は故障点を検出するために光
フアイバケーブル内に挿通されている。
ファイバ１２の固有偏光軸であるＸ軸、Ｙ軸に光を入射
する。これら入射光の偏波は直交している。また、この
偏波面保存光ファイバ１２は故障点を検出するために光
フアイバケーブル内に挿通されている。
偏波面保存光ファイバ１２の遠端に設けた反射膜２０で
反射した光は、ビームスプリッタ４で信号検出系１９に
導かれ、一方の軸の方位にセットした偏波ノイズ除去の
ための偏光板７を介して光電変換器１３に入射する。こ
の出力信号を増幅器１４で増幅し、バンドパスフィルタ
１５でノイズを除去して、セレクティブレベルメータ１
６上で故障を検知する。
反射した光は、ビームスプリッタ４で信号検出系１９に
導かれ、一方の軸の方位にセットした偏波ノイズ除去の
ための偏光板７を介して光電変換器１３に入射する。こ
の出力信号を増幅器１４で増幅し、バンドパスフィルタ
１５でノイズを除去して、セレクティブレベルメータ１
６上で故障を検知する。
光フアイバケーブルに故障が起きると、偏波面保存光フ
ァイバ１２中で、周波数の異なる２光束が合成されるた
め、２光束間の差周波数の信号がレベルメータ１６で検
出される。この検出をヘテロダイン検波とするために、
信号検出系１９のフィルタ１５はＡＯＭ８で周波数シフ
トする周波数を中心に設定しである。
ァイバ１２中で、周波数の異なる２光束が合成されるた
め、２光束間の差周波数の信号がレベルメータ１６で検
出される。この検出をヘテロダイン検波とするために、
信号検出系１９のフィルタ１５はＡＯＭ８で周波数シフ
トする周波数を中心に設定しである。
故障点でヘテロダイン検波された信号Ａは、プリズム５
の移動量（遅延長）に対し、ビート振幅として第３図に
示すように検出される。
の移動量（遅延長）に対し、ビート振幅として第３図に
示すように検出される。
ここで、光源１に設ける干渉膜フィルタ２に光源スペク
トルを狭くするフィルタを使用すると、プリズム５を移
動しなくても、故障の検出ができる。この場合、その検
出は故障の有無だけの情報だけで、その位置は分解でき
ない。
トルを狭くするフィルタを使用すると、プリズム５を移
動しなくても、故障の検出ができる。この場合、その検
出は故障の有無だけの情報だけで、その位置は分解でき
ない。
しかし、光源１に設けるフィルタ２を光源スペクトルを
広くするフィルタに交換すると、プリズム５の移動量か
ら故障の位置が確認できる。故障点の（ｆｆ 首は、こ
れまでの実験によれば、１＋程度まで分解可能であるこ
とを確認している。
広くするフィルタに交換すると、プリズム５の移動量か
ら故障の位置が確認できる。故障点の（ｆｆ 首は、こ
れまでの実験によれば、１＋程度まで分解可能であるこ
とを確認している。
一方、検出感度は、偏波面保存光ファイバの結合長の調
整によって光出力−７７ｄＢｍの漏話まで検出可能であ
ることを確認している。
整によって光出力−７７ｄＢｍの漏話まで検出可能であ
ることを確認している。
上述したように本実施例によれば、偏波面保存光ファイ
バをセンサとし、固有偏光軸間の漏話と、光の干渉を故
障点検出法に採用して、偏波面保存光ファイバの結合長
の調整によって感度を上げられるようにしたので、小さ
な外力によっても充分検出できるようになり、大きな外
的要因が加わらないと故障が検出できないといった感度
上の問題が無い。
バをセンサとし、固有偏光軸間の漏話と、光の干渉を故
障点検出法に採用して、偏波面保存光ファイバの結合長
の調整によって感度を上げられるようにしたので、小さ
な外力によっても充分検出できるようになり、大きな外
的要因が加わらないと故障が検出できないといった感度
上の問題が無い。
また、位置分解能は、連続光を発する光源のスペクトル
幅で決定するので、ケーブル全長の管理や故障位置の検
出が干渉膜フィルタの交換だけで可能であり、故障点位
置の分解能も上述したように１１１１程度まで得られる
こととなり、従来のように位置分解能がパルス幅で制限
されて低い分解能しか得られないということも無い。
幅で決定するので、ケーブル全長の管理や故障位置の検
出が干渉膜フィルタの交換だけで可能であり、故障点位
置の分解能も上述したように１１１１程度まで得られる
こととなり、従来のように位置分解能がパルス幅で制限
されて低い分解能しか得られないということも無い。
なお、上記実施例では、本発明を光フアイバケーブルの
故障点検出器に適用した場合について述べたが、本発明
は次のようなセンサ及び測定器としても使用できる。
故障点検出器に適用した場合について述べたが、本発明
は次のようなセンサ及び測定器としても使用できる。
■ 圧力センサ
■ 磁界センサ
■ 歪センサ
■ 偏波面保存光ファイバの結合長、長手方向に分布す
る結合係数、消光比測定器 ［発明の効果］ 本発明によれば、フィルタを交換するだ【プで、偏波面
保存光ファイバに外力が加えられたか否か、′又はその
外力が加えられた位置を高感度で、しかも高い位は分解
能で検出することができ・る。
る結合係数、消光比測定器 ［発明の効果］ 本発明によれば、フィルタを交換するだ【プで、偏波面
保存光ファイバに外力が加えられたか否か、′又はその
外力が加えられた位置を高感度で、しかも高い位は分解
能で検出することができ・る。
第゛１図は本発明の原理を示す光学系モデル図、第２図
は本発明の分布型光ファイバセンサを光フアイバケーブ
ルの故障点検出器に適用した一実施例を示す構成図、第
３図は第２図に示す検出器により得られる特性図である
。 図中、１は光源、２はフィルタ、４は合成分岐素子、１
２は偏波面保存光ファイバ、１７は遅延光路、１８は周
波数シフタ、１９は信号検出系、２０は反射膜、Ｘ、Ｙ
は固有偏光軸としてのＸ軸、Ｙ軸である。 特許出願人 日立電線株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄 ｌ婬表 第３図
は本発明の分布型光ファイバセンサを光フアイバケーブ
ルの故障点検出器に適用した一実施例を示す構成図、第
３図は第２図に示す検出器により得られる特性図である
。 図中、１は光源、２はフィルタ、４は合成分岐素子、１
２は偏波面保存光ファイバ、１７は遅延光路、１８は周
波数シフタ、１９は信号検出系、２０は反射膜、Ｘ、Ｙ
は固有偏光軸としてのＸ軸、Ｙ軸である。 特許出願人 日立電線株式会社 代理人弁理士 絹 谷 信 雄 ｌ婬表 第３図
Claims (1)
- 終端に反射膜を施した偏波面保存光ファイバの２つの固
有偏光軸に、各々直交する直線偏光を入射して、固有偏
光軸間の漏話による干渉信号を、上記反射膜からの反射
光として分岐素子を介して検出する分布型光ファイバセ
ンサにおいて、一方の入射光路に遅延距離を移動自在と
なした遅延光路を、他方の入射光路に周波数を一定量シ
フトさせる周波数シフタをそれぞれ設けると共に、光源
に透過周波数幅の異なる複数個のフィルタを交換自在に
設けたことを特徴とする分布型光ファイバセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13644987A JPS63300932A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 分布型光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13644987A JPS63300932A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 分布型光ファイバセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63300932A true JPS63300932A (ja) | 1988-12-08 |
Family
ID=15175369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13644987A Pending JPS63300932A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 分布型光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63300932A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9002149B2 (en) | 2008-11-12 | 2015-04-07 | Fotech Solutions Limited | Distributed fibre optic sensing for event detection |
-
1987
- 1987-05-30 JP JP13644987A patent/JPS63300932A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9002149B2 (en) | 2008-11-12 | 2015-04-07 | Fotech Solutions Limited | Distributed fibre optic sensing for event detection |
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