JPH01129127A - 温度センサ内蔵少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法 - Google Patents
温度センサ内蔵少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法Info
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- JPH01129127A JPH01129127A JP62288845A JP28884587A JPH01129127A JP H01129127 A JPH01129127 A JP H01129127A JP 62288845 A JP62288845 A JP 62288845A JP 28884587 A JP28884587 A JP 28884587A JP H01129127 A JPH01129127 A JP H01129127A
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- optical fiber
- temperature
- optical
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
Landscapes
- 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）
本発明は、温度変化を精度良く検知できる温度センサを
内蔵した少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法に
関するものである。
内蔵した少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法に
関するものである。
（従来の技術とその問題点）
光ファイバの破断はガラス表面に存在する微小な傷の成
長により生じることが知られている。雰囲気の温度が上
昇するとファイバ表面傷の成長が促進される（Ｈ，Ｃ，
Ｃｈａｎｄａｎ、ａｎｄ Ｄ、Ｋａｌｌｓｈ。
長により生じることが知られている。雰囲気の温度が上
昇するとファイバ表面傷の成長が促進される（Ｈ，Ｃ，
Ｃｈａｎｄａｎ、ａｎｄ Ｄ、Ｋａｌｌｓｈ。
“’ｒｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ
ｏｆ ５ｔａｔｔｃ ｆａｔｉｇｕｅｏｒ ｏｐｔｌｃ
ａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ Ｕ
Ｖ−ｃｕｒａｂｌｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｅｒ
ｙｌａｔｅ ’ 、 Ｊ、Ａｍｅｒ、 Ｃｅｒｍ、 Ｓ
ｏｃ。
ｏｆ ５ｔａｔｔｃ ｆａｔｉｇｕｅｏｒ ｏｐｔｌｃ
ａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ Ｕ
Ｖ−ｃｕｒａｂｌｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｅｒ
ｙｌａｔｅ ’ 、 Ｊ、Ａｍｅｒ、 Ｃｅｒｍ、 Ｓ
ｏｃ。
６５、ｐ、ｌ？１．１９８２ ）。通常の設計では平均
温度１０〜２０℃程度であるが、不測の外的要因によっ
て４０〜６０℃などの高温に長期間さらされれば、ファ
イバが早期に破断する恐れがある。これを防ぐためには
、ケーブルの温度をモニタしておくことが必要である。
温度１０〜２０℃程度であるが、不測の外的要因によっ
て４０〜６０℃などの高温に長期間さらされれば、ファ
イバが早期に破断する恐れがある。これを防ぐためには
、ケーブルの温度をモニタしておくことが必要である。
一般的な温度センサには、ゼーベック効果（熱起電力）
を利用した熱電対、金属抵抗の温度依存性を利用した抵
抗温度計、酸化物半導体・非酸化物半導体の抵抗の温度
依存性を利用した抵抗温度計、半導体−金属相転移を利
用したクリテジスタ（ＣＴＲ） 、強誘電体圧電定数の
温度依存性を利用した水晶温度計、液晶における反射光
の波長分布の温度依存性を利用した温度計、気体・液体
の熱膨張を利用した気体温度計・水銀温度計などがあっ
たが、これらはケーブル本体とは離れて設置され、正確
にケーブル内の温度が検知できないという欠点があった
。また、ケーブル内に挿入するには大きすぎたり、形状
が適していないため困難であった。さらに遠隔モニタす
るためには、温度センサの制御、検知用信号を常に流。
を利用した熱電対、金属抵抗の温度依存性を利用した抵
抗温度計、酸化物半導体・非酸化物半導体の抵抗の温度
依存性を利用した抵抗温度計、半導体−金属相転移を利
用したクリテジスタ（ＣＴＲ） 、強誘電体圧電定数の
温度依存性を利用した水晶温度計、液晶における反射光
の波長分布の温度依存性を利用した温度計、気体・液体
の熱膨張を利用した気体温度計・水銀温度計などがあっ
たが、これらはケーブル本体とは離れて設置され、正確
にケーブル内の温度が検知できないという欠点があった
。また、ケーブル内に挿入するには大きすぎたり、形状
が適していないため困難であった。さらに遠隔モニタす
るためには、温度センサの制御、検知用信号を常に流。
すための専用回線の建設、保守が別に必要となり、経済
的な線路構成ができないという欠点があった。
的な線路構成ができないという欠点があった。
他方、従来誘導ラマン散乱効果を用いた光ファイバによ
る温度センサ（Ｊ、Ｐ、ＤＡＫＩＮ、Ｄ、Ｊ、ＰＲＡＴ
Ｔ：’Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ０ｐｔｉｃａｌ ＰＨ
＋ｅｒ ＲａｍａｎＴｅＩｌｐｅｒａｔｕｒｅ ５ｅｎ
ｓｏｒ Ｕｓｌｎｇ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒＬｉｇｈｔ ５ｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ ’ 、 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ８，
Ｖｏｌ、２１． Ｎｏ、１１（Ｊｕｎｅ １９８５））
があった。
る温度センサ（Ｊ、Ｐ、ＤＡＫＩＮ、Ｄ、Ｊ、ＰＲＡＴ
Ｔ：’Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ０ｐｔｉｃａｌ ＰＨ
＋ｅｒ ＲａｍａｎＴｅＩｌｐｅｒａｔｕｒｅ ５ｅｎ
ｓｏｒ Ｕｓｌｎｇ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒＬｉｇｈｔ ５ｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ ’ 、 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ８，
Ｖｏｌ、２１． Ｎｏ、１１（Ｊｕｎｅ １９８５））
があった。
この技術は、センサがファイバ形状であるため、ケーブ
ル内に挿入可能で、かつ、ケーブルの長さ方向の温度変
化が生じた位置をモニタできるため、優れた方法である
反面、モニタする誘導ラマンＯＴ Ｄ Ｒ（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｔｌｌ１ｅ Ｄｏｍａｊｎ Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｏｍｅｔｒｙ ）には、通常の０ＴＤＲより大出力の
レーザや低損失・高分離度の光方向性結合器が必要など
測定装置が高価になり、温度センシングによる保守シス
テムのコスト低減化が図れないという欠点があった。ま
た、光信号伝送用のファイバ以外に温度センサ用のファ
イバが必要である。このファイバは、大コア径、高ＮＡ
にするなどの測定精度を向上させる対策が必要で通信用
ファイバと共用させることは困難であった。従って、通
信用ファイバが１心しか必要のない加入者端末への引き
込み線では、センサ用と合わせて２心となり、引き込み
線のコスト上昇は避けられない大きな欠点があった。環
境変化により、ケーブルが高温にさらされた時、ケーブ
ル内ファイバの温度上昇が大きいのは少心ケーブルの場
合である。このため、従来技術では、特に必要な少心ケ
ーブルでコスト上昇する欠点があった。
ル内に挿入可能で、かつ、ケーブルの長さ方向の温度変
化が生じた位置をモニタできるため、優れた方法である
反面、モニタする誘導ラマンＯＴ Ｄ Ｒ（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｔｌｌ１ｅ Ｄｏｍａｊｎ Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｏｍｅｔｒｙ ）には、通常の０ＴＤＲより大出力の
レーザや低損失・高分離度の光方向性結合器が必要など
測定装置が高価になり、温度センシングによる保守シス
テムのコスト低減化が図れないという欠点があった。ま
た、光信号伝送用のファイバ以外に温度センサ用のファ
イバが必要である。このファイバは、大コア径、高ＮＡ
にするなどの測定精度を向上させる対策が必要で通信用
ファイバと共用させることは困難であった。従って、通
信用ファイバが１心しか必要のない加入者端末への引き
込み線では、センサ用と合わせて２心となり、引き込み
線のコスト上昇は避けられない大きな欠点があった。環
境変化により、ケーブルが高温にさらされた時、ケーブ
ル内ファイバの温度上昇が大きいのは少心ケーブルの場
合である。このため、従来技術では、特に必要な少心ケ
ーブルでコスト上昇する欠点があった。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、光ファイバケ
ーブルの温度を検出することが可能であリ、センシング
精度の良い低価格に構成できる温度センサ内蔵少心光フ
ァイバケーブル及びこの少心光ファイバケーブルを使用
した温度モニタ方法を提供することにある。
ーブルの温度を検出することが可能であリ、センシング
精度の良い低価格に構成できる温度センサ内蔵少心光フ
ァイバケーブル及びこの少心光ファイバケーブルを使用
した温度モニタ方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するため、第１の発明では光信号を伝送
するコアが複数心存在し、そのクラッドは該複数心コア
を共通に囲む形状であるマルチコア光ファイバから成る
マルチコア光ファイバ心−を少なくとも１本収容してい
る少心光ファイバケーブルにおいて、該マルチコア光フ
ァイバ心線にはその長手方向の任意場所の微小長部分に
光結合部を設け、かつ温度に依存しその屈折率が変化す
る材料で該光結合部の周囲を覆った部分を設けたことを
特徴とし、第２の発明では光信号を伝送するコアが複数
心存在し、そのクラッドは該複数心コアを共通に囲む形
状であるマルチコア光ファイバから成るマルチコア光フ
ァイバ心線を少なくとも１本収容している少心光ファイ
バケーブルの長手方向の任意場所で該マルチコア光ファ
イバ心線に光結合部を設け、かつ、温度に依存しその屈
折率が変化する材料で該結合部の周囲を被覆した部分が
存在する光ファイバケーブルにおいて、該ケーブルの一
端でマルチコア光ファイバのコア１心に通信用光信号を
入射し、前記光結合部で他の複数心コアに該光信号を結
合させて出射光を分離して取り出し可能とし、該出射光
のうち通信用光信号を入射したコアと同一のコアからの
出射光の強度変化から温度変化を検知することを特徴と
し、第３の発明では光信号を伝送するコアが複数心存在
し、そのクラッドは該複数心コアを共通に囲む形状であ
るマルチコア光ファイバから成るマルチコア光ファイバ
心線を少なくとも１本収容している゛少心光ファイバケ
ーブルの長手方向の任意場所で該マルチコア光ファイバ
心線に光結合部を設け、かつ、温度に依存しその屈折率
が変化する材料で該結合部の周囲を被覆した部分が存在
する光ファイバケーブルにおいて、該ケーブルの一端で
、マルチコア光ファイバのコア１心には通信用光信号を
入射しておき、同地の該光信号を入射したコアとは異な
るコアには温度検知用光パルスを入射し、該コアから戻
る後方散乱光の強度を検出し、温度変化にともなう該被
覆材料の屈折率変化により変化する、前記光結合部から
戻る後方散乱光の強度変化から温度変化を検知すること
を特徴とする。
するコアが複数心存在し、そのクラッドは該複数心コア
を共通に囲む形状であるマルチコア光ファイバから成る
マルチコア光ファイバ心−を少なくとも１本収容してい
る少心光ファイバケーブルにおいて、該マルチコア光フ
ァイバ心線にはその長手方向の任意場所の微小長部分に
光結合部を設け、かつ温度に依存しその屈折率が変化す
る材料で該光結合部の周囲を覆った部分を設けたことを
特徴とし、第２の発明では光信号を伝送するコアが複数
心存在し、そのクラッドは該複数心コアを共通に囲む形
状であるマルチコア光ファイバから成るマルチコア光フ
ァイバ心線を少なくとも１本収容している少心光ファイ
バケーブルの長手方向の任意場所で該マルチコア光ファ
イバ心線に光結合部を設け、かつ、温度に依存しその屈
折率が変化する材料で該結合部の周囲を被覆した部分が
存在する光ファイバケーブルにおいて、該ケーブルの一
端でマルチコア光ファイバのコア１心に通信用光信号を
入射し、前記光結合部で他の複数心コアに該光信号を結
合させて出射光を分離して取り出し可能とし、該出射光
のうち通信用光信号を入射したコアと同一のコアからの
出射光の強度変化から温度変化を検知することを特徴と
し、第３の発明では光信号を伝送するコアが複数心存在
し、そのクラッドは該複数心コアを共通に囲む形状であ
るマルチコア光ファイバから成るマルチコア光ファイバ
心線を少なくとも１本収容している゛少心光ファイバケ
ーブルの長手方向の任意場所で該マルチコア光ファイバ
心線に光結合部を設け、かつ、温度に依存しその屈折率
が変化する材料で該結合部の周囲を被覆した部分が存在
する光ファイバケーブルにおいて、該ケーブルの一端で
、マルチコア光ファイバのコア１心には通信用光信号を
入射しておき、同地の該光信号を入射したコアとは異な
るコアには温度検知用光パルスを入射し、該コアから戻
る後方散乱光の強度を検出し、温度変化にともなう該被
覆材料の屈折率変化により変化する、前記光結合部から
戻る後方散乱光の強度変化から温度変化を検知すること
を特徴とする。
（作用）
第１の発明によれば、光結合部の周囲において温度が変
化すると、この温度変化に伴って該光結合部の周囲を覆
った部分の屈折率が変化するため、該光結合部における
結合光のパワーに変化が生ずる。従ってこのパワー変化
から温度変化を検知できる。
化すると、この温度変化に伴って該光結合部の周囲を覆
った部分の屈折率が変化するため、該光結合部における
結合光のパワーに変化が生ずる。従ってこのパワー変化
から温度変化を検知できる。
第２の発明によれば、光ファイバケーブルの一端でマル
チコア光ファイバのコア１心に通信用光信号を入射し、
前記光結合部で他の複数心コアに該光信号を結合させて
出射光を分離して取り出し可能としておくことにより、
該光結合部の周囲に温度変化が生ずると、該周囲の材料
の屈折率変化に基づいて、該出射光のうち通信用光信号
を入射したコアと同一のコアからの出射光の強度変化が
生じ、これにより温度変化を検知することができる。
チコア光ファイバのコア１心に通信用光信号を入射し、
前記光結合部で他の複数心コアに該光信号を結合させて
出射光を分離して取り出し可能としておくことにより、
該光結合部の周囲に温度変化が生ずると、該周囲の材料
の屈折率変化に基づいて、該出射光のうち通信用光信号
を入射したコアと同一のコアからの出射光の強度変化が
生じ、これにより温度変化を検知することができる。
第３の発明によれば、光ファイバケーブルの一端で、マ
ルチコア光ファイバのコア１心には通信用光信号を入射
しておき、同地の該光信号を入射したコアとは異なるコ
アには温度検知用光パルスを入射し、該コアから戻る後
方散乱光の強度を検出するようにしておくと、温度変化
にともなう該被覆材料の屈折率変化に基づいて前記光結
合部から戻る後方散乱光の強度変化が生じ、これにより
温度変化を検知することができる。
ルチコア光ファイバのコア１心には通信用光信号を入射
しておき、同地の該光信号を入射したコアとは異なるコ
アには温度検知用光パルスを入射し、該コアから戻る後
方散乱光の強度を検出するようにしておくと、温度変化
にともなう該被覆材料の屈折率変化に基づいて前記光結
合部から戻る後方散乱光の強度変化が生じ、これにより
温度変化を検知することができる。
（実施例）
以下、本発明による温度センサ内蔵光ファイバケーブル
の実施例を示す。
の実施例を示す。
第１図は本発明による温度センシング可能なマルチコア
光ファイバを収容した光ファイバケーブルの実施例を示
すものでありて、同図の１ａは第１のコア、１ｂは第２
のコア、２はコア１ａ、 １ｂを共通に囲むクラッ
ド、３はコア２心を含むマルチコア光ファイバ、４はマ
ルチコア光ファイバ３を囲むプラスチック被覆部、５は
外被である。
光ファイバを収容した光ファイバケーブルの実施例を示
すものでありて、同図の１ａは第１のコア、１ｂは第２
のコア、２はコア１ａ、 １ｂを共通に囲むクラッ
ド、３はコア２心を含むマルチコア光ファイバ、４はマ
ルチコア光ファイバ３を囲むプラスチック被覆部、５は
外被である。
第２図は、第１図に示した２心マルチコア光ファイバ形
ケーブルに光結合部を作成し温度センサ部とした部分の
断面図であって、図中第１図と同一符号は同一構成部分
を示す。図中６は延伸後のパイコニカルテーバ領域で、
光結合部を構成する。
ケーブルに光結合部を作成し温度センサ部とした部分の
断面図であって、図中第１図と同一符号は同一構成部分
を示す。図中６は延伸後のパイコニカルテーバ領域で、
光結合部を構成する。
７は屈折率の温度依存性のある材料で、テーバ領域（光
結合部）６の外周に設けられる。
結合部）６の外周に設けられる。
このような構成において、第１のコア１ａを伝搬してい
る光は、テーバ領域６でコアｌａ外に漏れ、外側のクラ
ッド層２と屈折率温度依存性材料７との界面で反射し第
２のコア１ｂに入射するか、あるいは内側のクラッドを
通して直接箱２のコア１ｂに入射する。実際には、後述
するように前者の場合が支配的であり、クラッド２の外
側の屈折率の変化が透過光あるいは結合光に大きな影響
を与えることになる。また光結合部６のテーバを設計す
ることにより、種々の結合比を得ることができる。本方
法では加熱延伸によりテーバ部を作製しているが、この
時ファイバをねじる必要がない。
る光は、テーバ領域６でコアｌａ外に漏れ、外側のクラ
ッド層２と屈折率温度依存性材料７との界面で反射し第
２のコア１ｂに入射するか、あるいは内側のクラッドを
通して直接箱２のコア１ｂに入射する。実際には、後述
するように前者の場合が支配的であり、クラッド２の外
側の屈折率の変化が透過光あるいは結合光に大きな影響
を与えることになる。また光結合部６のテーバを設計す
ることにより、種々の結合比を得ることができる。本方
法では加熱延伸によりテーバ部を作製しているが、この
時ファイバをねじる必要がない。
これは、対称とするファイバが第１図に示すようにマル
チコア光ファイバであり、予めクラッドの一部が融着さ
れているためである。即ち、共通りラッド２があるため
、単にマルチコアの一部を加熱延伸するのみでテーバ部
が形成される。また、マルチコア光ファイバは、第１図
に示すように、単心コア光ファイバを複数心平行に束ね
、その外接接触線が相互に融着され、非接触面はほぼも
との形状の曲線であるような断面形状が望ましい。
チコア光ファイバであり、予めクラッドの一部が融着さ
れているためである。即ち、共通りラッド２があるため
、単にマルチコアの一部を加熱延伸するのみでテーバ部
が形成される。また、マルチコア光ファイバは、第１図
に示すように、単心コア光ファイバを複数心平行に束ね
、その外接接触線が相互に融着され、非接触面はほぼも
との形状の曲線であるような断面形状が望ましい。
即ち、外周面の長さ方向に溝状部を有している。
このようなマルチコア光ファイバを加熱延伸すれば、溶
融したガラス部は、表面張力により円形に近付こうとす
るため、内部のコアを中心に集めようとする力が作用す
る。即ちテーバ部が効果的に作製できる。従来方法では
、多数の単心光ファイバを複数回ねじり合わせ加熱延伸
することにより形成している。この時、複数の光ファイ
バを溶融延伸するには、ファイバ相互が適切に接着する
必要がある。単に加熱延伸するだけでは、各々の光ファ
イバが軟化し、細くなるだけで、相互に溶融することは
困難である。このためにねじりを加えるが、この結果、
最適な光結合の条件を得るのが容易でない。即ち、溶融
部でコアは複雑な曲線を描くため、光結合を定める製造
条件を正確に設定することが困難になる。この様に、製
造条件として、加熱温度、延伸距離の他にねじりという
パラメータがひとつ増え、安定した再現性が得にくい。
融したガラス部は、表面張力により円形に近付こうとす
るため、内部のコアを中心に集めようとする力が作用す
る。即ちテーバ部が効果的に作製できる。従来方法では
、多数の単心光ファイバを複数回ねじり合わせ加熱延伸
することにより形成している。この時、複数の光ファイ
バを溶融延伸するには、ファイバ相互が適切に接着する
必要がある。単に加熱延伸するだけでは、各々の光ファ
イバが軟化し、細くなるだけで、相互に溶融することは
困難である。このためにねじりを加えるが、この結果、
最適な光結合の条件を得るのが容易でない。即ち、溶融
部でコアは複雑な曲線を描くため、光結合を定める製造
条件を正確に設定することが困難になる。この様に、製
造条件として、加熱温度、延伸距離の他にねじりという
パラメータがひとつ増え、安定した再現性が得にくい。
これに対し、本発明で使用するマルチコア光ファイバ内
の結合部は、前記３つのパラメータの中のねじりという
パラメータがないため、製造条件を把握しやすく、再現
性が良い。即ち、加熱温度を設定すれば、後は光ファイ
バをそのままの形で溶融延伸すればよいので極めて容易
に作成でき、光結合を定める製造条件のコントロールも
容易である。さらに、マルチコア光ファイバを使用して
いるため、光結合部作製には高度な加工技術は不要で、
しかも現場での作製を容易に行うことができる。
の結合部は、前記３つのパラメータの中のねじりという
パラメータがないため、製造条件を把握しやすく、再現
性が良い。即ち、加熱温度を設定すれば、後は光ファイ
バをそのままの形で溶融延伸すればよいので極めて容易
に作成でき、光結合を定める製造条件のコントロールも
容易である。さらに、マルチコア光ファイバを使用して
いるため、光結合部作製には高度な加工技術は不要で、
しかも現場での作製を容易に行うことができる。
第３図は、第１図に示したマルチコア光ファイバに第２
図に示したパイコニカルテーバ領域６を作製し、その周
囲を温度により屈折率が変化する材料７で覆い、第１の
コア１ａに光パワーＰＯを入射し、他端の第１のコア１
ａ及び第２のコア１ｂから出射されるパワーを各々ＰＬ
、Ｐ２とした時の各々のパワーの屈折率依存性を測定し
た結果を示した図である。ここで、Ｐｌは透過光、Ｐ２
は結合光である。但し、使用したマルチコア光ファイバ
の各コアのモードフィールド径８．３μｍ、カットオフ
波長１．１２μｍ、外径長軸１６０μ■、外径短軸８０
μ−である。また、材料７としては、出射光の屈折率依
存性の測定を容易にするために、ベンゼンとエチルアル
コールの混合溶液とした。その混合比を変えることによ
り、屈゛折率を１．３７〜１．５０の範囲で選択した。
図に示したパイコニカルテーバ領域６を作製し、その周
囲を温度により屈折率が変化する材料７で覆い、第１の
コア１ａに光パワーＰＯを入射し、他端の第１のコア１
ａ及び第２のコア１ｂから出射されるパワーを各々ＰＬ
、Ｐ２とした時の各々のパワーの屈折率依存性を測定し
た結果を示した図である。ここで、Ｐｌは透過光、Ｐ２
は結合光である。但し、使用したマルチコア光ファイバ
の各コアのモードフィールド径８．３μｍ、カットオフ
波長１．１２μｍ、外径長軸１６０μ■、外径短軸８０
μ−である。また、材料７としては、出射光の屈折率依
存性の測定を容易にするために、ベンゼンとエチルアル
コールの混合溶液とした。その混合比を変えることによ
り、屈゛折率を１．３７〜１．５０の範囲で選択した。
この図より、結合光Ｐ２はほとんど変化していないが、
透過光Ｐｌは屈折率依存性を示しており、１．４５付近
で最大パワーが生じているのがわかる。ここで、例えば
常温で屈折率的１．４５を有するプラスチック材料を光
結合部の周囲に覆っておくと、透過光Ｐ１は最大パワー
となる。一般にプラスチツり材料は高温になるほどその
屈折率が低下するので、前記光ファイバ結合部の周囲が
高温になると、透過光Ｐ１の出力は減少する。図かられ
かるように屈折率が１．４４付近まで小さくなると、そ
れにともないパワーＰ１も急激に低下する。このパワー
低下を検知することにより周囲が高温になったことをす
ばやく察知できる。また、この間のパワーレベルをモニ
ターしておけば、常温から高温までの温度を精度良く検
知することが可能となる。
透過光Ｐｌは屈折率依存性を示しており、１．４５付近
で最大パワーが生じているのがわかる。ここで、例えば
常温で屈折率的１．４５を有するプラスチック材料を光
結合部の周囲に覆っておくと、透過光Ｐ１は最大パワー
となる。一般にプラスチツり材料は高温になるほどその
屈折率が低下するので、前記光ファイバ結合部の周囲が
高温になると、透過光Ｐ１の出力は減少する。図かられ
かるように屈折率が１．４４付近まで小さくなると、そ
れにともないパワーＰ１も急激に低下する。このパワー
低下を検知することにより周囲が高温になったことをす
ばやく察知できる。また、この間のパワーレベルをモニ
ターしておけば、常温から高温までの温度を精度良く検
知することが可能となる。
これとは逆に、常温で屈折率的１．４４の材料を用いれ
ば、周囲温度が低温になると、その材料の屈折率が大き
くなるので、急激にパワーｐｔが大きくなり低温になっ
たことが検知される。即ち低温側の温度センサとして機
能する。前記方法は、常温から高温側へあるいは常温か
ら低温側へある設定温度を越えた場合に出力パワーがｈ
激に変わることを利用した温度センシングである。これ
に対して、第３図において、温度により屈折率が約１．
３８〜１．４３の範囲では、透過光Ｐｌは屈折率に対し
ほぼ直線的に変化している。従って、温度変化によりこ
の範囲で屈折率が変化し、しかも常温でこの屈折率範囲
の中央値を有する材料を選択すれば、透過光のパワーＰ
ｉをモニターすることにより、常温をはさんだ温度範囲
でセンシングが可能となる。ここで使用できる材料７と
しては、比較的低屈折率の値（１，３〜１．４２ ）を
有するフッ素樹脂や、比較的高屈折率の値（１，４６〜
１．５１ ）を有するエチルセルロース、アセテート繊
維などの繊維素誘導樹脂、ポリエチレン等がある。以上
の実施例の説明は、光結合部を通過する透過光パワーの
みの検出による温度モニタ方法である。
ば、周囲温度が低温になると、その材料の屈折率が大き
くなるので、急激にパワーｐｔが大きくなり低温になっ
たことが検知される。即ち低温側の温度センサとして機
能する。前記方法は、常温から高温側へあるいは常温か
ら低温側へある設定温度を越えた場合に出力パワーがｈ
激に変わることを利用した温度センシングである。これ
に対して、第３図において、温度により屈折率が約１．
３８〜１．４３の範囲では、透過光Ｐｌは屈折率に対し
ほぼ直線的に変化している。従って、温度変化によりこ
の範囲で屈折率が変化し、しかも常温でこの屈折率範囲
の中央値を有する材料を選択すれば、透過光のパワーＰ
ｉをモニターすることにより、常温をはさんだ温度範囲
でセンシングが可能となる。ここで使用できる材料７と
しては、比較的低屈折率の値（１，３〜１．４２ ）を
有するフッ素樹脂や、比較的高屈折率の値（１，４６〜
１．５１ ）を有するエチルセルロース、アセテート繊
維などの繊維素誘導樹脂、ポリエチレン等がある。以上
の実施例の説明は、光結合部を通過する透過光パワーの
みの検出による温度モニタ方法である。
上記の方法は、本発明による温度センサ内蔵少心光ファ
イバケーブルによる温度モニタ方法の原理的なものであ
る。実用的には、透過光の変化を観測するより、公知の
後方散乱光を片端でモニタする方法がより有効である。
イバケーブルによる温度モニタ方法の原理的なものであ
る。実用的には、透過光の変化を観測するより、公知の
後方散乱光を片端でモニタする方法がより有効である。
第４図は、後方散乱光を利用して、片端でパワー変化を
モニタする方法を説明する実施例を示す図であって、１
ａは第１のコア、１ｂは第２のコア、２は二つのコアに
共通なりラッド、３はコア２心を含むマルチコア光ファ
イバ、７は屈折率の温度依存性のあるプラスチック材料
、８はレーザ光源、９は光方向性結合器、１０は受光器
、１１は増幅・処理装置、１２は波形表示装置であり、
８〜１２を合わせて光パルス試験器１３を構成している
。第３図に示すように、結合光Ｐ２は透過光Ｐｌに比ベ
パワーが大きく、かつ屈折率依存性が小さい。従って、
第４図に示すように、光信号通信用にこのパワーＰ２を
使用する。即ち、コア１ａに入射した光信号は光結合部
６にてコア１ｂに結合させ、前記完結合部以降のコア１
ｂを伝搬する結合光を主信号として検知する。一方、温
度検知用として、コア１ｂから光パルスＰｓＯを入射し
たときの、結合部での光結合特性は、結合部構造の対称
性から、コア１ａより光パワＰＯを入射した場合の結合
特性と同じである。即ち、入射光パルスＰｓＯは光結合
部にて透過光Ｐｇｇｌ（コア１ｂを伝搬）と、結合光Ｐ
ｄ（コア１ａを伝搬）に分かれる。ここで、透過光Ｐａ
ｌは前述の対称性から材料７の屈折率変化に依存して変
化する。これに伴って、方向性結合器９により受光器１
０に入射される反射光Ｐ ｍｌ’も変化し、観測される
波形にレベル変化が生じる。
モニタする方法を説明する実施例を示す図であって、１
ａは第１のコア、１ｂは第２のコア、２は二つのコアに
共通なりラッド、３はコア２心を含むマルチコア光ファ
イバ、７は屈折率の温度依存性のあるプラスチック材料
、８はレーザ光源、９は光方向性結合器、１０は受光器
、１１は増幅・処理装置、１２は波形表示装置であり、
８〜１２を合わせて光パルス試験器１３を構成している
。第３図に示すように、結合光Ｐ２は透過光Ｐｌに比ベ
パワーが大きく、かつ屈折率依存性が小さい。従って、
第４図に示すように、光信号通信用にこのパワーＰ２を
使用する。即ち、コア１ａに入射した光信号は光結合部
６にてコア１ｂに結合させ、前記完結合部以降のコア１
ｂを伝搬する結合光を主信号として検知する。一方、温
度検知用として、コア１ｂから光パルスＰｓＯを入射し
たときの、結合部での光結合特性は、結合部構造の対称
性から、コア１ａより光パワＰＯを入射した場合の結合
特性と同じである。即ち、入射光パルスＰｓＯは光結合
部にて透過光Ｐｇｇｌ（コア１ｂを伝搬）と、結合光Ｐ
ｄ（コア１ａを伝搬）に分かれる。ここで、透過光Ｐａ
ｌは前述の対称性から材料７の屈折率変化に依存して変
化する。これに伴って、方向性結合器９により受光器１
０に入射される反射光Ｐ ｍｌ’も変化し、観測される
波形にレベル変化が生じる。
このように温度変化にともなう光結合部でのレイリー後
方散乱光の検出波形のレベル変化を光パルス試験器１３
を使用して観測することにより、通信回線に影響を与え
ることなく、リアルタイムに光結合部周囲の温度を検出
することができる。以上のセンシング方法により、常用
の信号回線とセンシング用回線を同じ光ファイバ心線内
に設定できるので、センシング専用のファイバを他に設
ける必要がなく、経済的に保守システムを構成すること
ができる。
方散乱光の検出波形のレベル変化を光パルス試験器１３
を使用して観測することにより、通信回線に影響を与え
ることなく、リアルタイムに光結合部周囲の温度を検出
することができる。以上のセンシング方法により、常用
の信号回線とセンシング用回線を同じ光ファイバ心線内
に設定できるので、センシング専用のファイバを他に設
ける必要がなく、経済的に保守システムを構成すること
ができる。
（゛発明の効果）
以上説明したように、本発明による温度センサ内蔵少心
光ファイバケーブルによれば、センシング精度が高くし
かも低価格で構成できる。また本発明による温度モニタ
方法によれば、温度検知部は現場作製が容易で、広範囲
の温度を精度良く測定でき、しかも、使用する通信回線
に影響を与えることなくセンシングが可能である。この
ため、建設後のケーブルであっても、所要の場所に容易
に作製することができ、経済的に温度検知が可能な線路
保守システムを構成することができる。また、本発明で
使用する光ファイバ心線は、一般に多く使用されている
石英系ファイバの適用が可能であり、ラマン増幅を利用
する温度検知用特殊ファイバを用いる必要がない。
光ファイバケーブルによれば、センシング精度が高くし
かも低価格で構成できる。また本発明による温度モニタ
方法によれば、温度検知部は現場作製が容易で、広範囲
の温度を精度良く測定でき、しかも、使用する通信回線
に影響を与えることなくセンシングが可能である。この
ため、建設後のケーブルであっても、所要の場所に容易
に作製することができ、経済的に温度検知が可能な線路
保守システムを構成することができる。また、本発明で
使用する光ファイバ心線は、一般に多く使用されている
石英系ファイバの適用が可能であり、ラマン増幅を利用
する温度検知用特殊ファイバを用いる必要がない。
第１図は本発明による温度センサ内蔵中心光ファイバケ
ーブルの断面図、第２図は本発明によるセンサ部を示す
断面図、第３図は本発明を実施したセンサ部内光結合部
の透過光及び結合光の出力パワーの屈折率依存性を測定
した実験結果を示す図、第４図は本発明の温度モニタ方
法の実施例を示す図である。 ｌａ、ｌｂ・・・コ ア ２・・・クラッド ３・・・マルチコア光ファイバ ４・・・プラスチック被覆 ５・・・外 被 ６・・・パイコニカルテーバ部 ７・・・屈折率が温度依存性のある材料８・・・レーザ
光源 ９・・・光方向性結合器 １０・・・受光器 １１・・・増幅・処理装置 １２・・・波形表示装置 １３・・・光パルス試験器 特許出願人 日本電信電話株式会社
ーブルの断面図、第２図は本発明によるセンサ部を示す
断面図、第３図は本発明を実施したセンサ部内光結合部
の透過光及び結合光の出力パワーの屈折率依存性を測定
した実験結果を示す図、第４図は本発明の温度モニタ方
法の実施例を示す図である。 ｌａ、ｌｂ・・・コ ア ２・・・クラッド ３・・・マルチコア光ファイバ ４・・・プラスチック被覆 ５・・・外 被 ６・・・パイコニカルテーバ部 ７・・・屈折率が温度依存性のある材料８・・・レーザ
光源 ９・・・光方向性結合器 １０・・・受光器 １１・・・増幅・処理装置 １２・・・波形表示装置 １３・・・光パルス試験器 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (4)
- （１）光信号を伝送するコアが複数心存在し、そのクラ
ッドは該複数心コアを共通に囲む形状であるマルチコア
光ファイバから成るマルチコア光ファイバ心線を少なく
とも１本収容している少心光ファイバケーブルにおいて
、該マルチコア光ファイバ心線にはその長手方向の任意
場所の微小長部分に光結合部を設け、かつ温度に依存し
その屈折率が変化する材料で該光結合部の周囲を覆った
部分を設けたことを特徴とする温度センサ内蔵少心光フ
ァイバケーブル。 - （２）マルチコア光ファイバの断面外周形状が、円形コ
ア、円形クラッドの単心コア光ファイバを複数心平行に
束ね、該単心コア光ファイバの外接接触線が相互に融着
され、非接触面がほぼもとの形状のままであり、各々の
隣接するコアはほぼ等間隔に位置することを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項に記載の温度センサ内蔵少心
光ファイバケーブル。 - （３）光信号を伝送するコアが複数心存在し、そのクラ
ッドは該複数心コアを共通に囲む形状であるマルチコア
光ファイバから成るマルチコア光ファイバ心線を少なく
とも１本収容している少心光ファイバケーブルの長手方
向の任意場所で該マルチコア光ファイバ心線に光結合部
を設け、かつ、温度に依存しその屈折率が変化する材料
で該結合部の周囲を被覆した部分が存在する光ファイバ
ケーブルにおいて、該ケーブルの一端でマルチコア光フ
ァイバのコア１心に通信用光信号を入射し、前記光結合
部で他の複数心コアに該光信号を結合させて出射光を分
離して取り出し可能とし、該出射光のうち通信用光信号
を入射したコアと同一のコアからの出射光の強度変化か
ら温度変化を検知することを特徴とする温度モニタ方法
。 - （４）光信号を伝送するコアが複数心存在し、そのクラ
ッドは該複数心コアを共通に囲む形状であるマルチコア
光ファイバから成るマルチコア光ファイバ心線を少なく
とも１本収容している少心光ファイバケーブルの長手方
向の任意場所で該マルチコア光ファイバ心線に光結合部
を設け、かつ、温度に依存しその屈折率が変化する材料
で該結合部の周囲を被覆した部分が存在する光ファイバ
ケーブルにおいて、該ケーブルの一端で、マルチコア光
ファイバのコア１心には通信用光信号を入射しておき、
同端の該光信号を入射したコアとは異なるコアには温度
検知用光パルスを入射し、該コアから戻る後方散乱光の
強度を検出し、温度変化にともなう該被覆材料の屈折率
変化により変化する、前記光結合部から戻る後方散乱光
の強度変化から温度変化を検知することを特徴とする温
度モニタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288845A JPH01129127A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 温度センサ内蔵少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288845A JPH01129127A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 温度センサ内蔵少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129127A true JPH01129127A (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=17735490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62288845A Pending JPH01129127A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 温度センサ内蔵少心光ファイバケーブル及び温度モニタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01129127A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017200755B3 (de) * | 2017-01-18 | 2018-03-08 | Leoni Kabel Gmbh | Sensorleitung, Messanordnung sowie Verfahren zur Erfassung einer Umgebungsvariablen |
| JP2018536162A (ja) * | 2015-11-19 | 2018-12-06 | コーニング インコーポレイテッド | マルチコアファイバを使用する分布型ファイバセンサおよびシステム |
-
1987
- 1987-11-16 JP JP62288845A patent/JPH01129127A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018536162A (ja) * | 2015-11-19 | 2018-12-06 | コーニング インコーポレイテッド | マルチコアファイバを使用する分布型ファイバセンサおよびシステム |
| DE102017200755B3 (de) * | 2017-01-18 | 2018-03-08 | Leoni Kabel Gmbh | Sensorleitung, Messanordnung sowie Verfahren zur Erfassung einer Umgebungsvariablen |
| US10416528B2 (en) | 2017-01-18 | 2019-09-17 | Leoni Kabel Gmbh | Sensor line, measuring arrangement and method for detecting an ambient variable |
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