JPH02181708A - ２コア型温度検知光ファイバ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光ファイバが布設されている周囲の温度変化及
びその温度変化の位置を検知できるようにした２コア型
温度検知光ファイバに関するもの（従来の技術） 電カケープル等の長尺な線状体の部分的な温度上昇を監
視する方法として、従来は第８図に示すような構造の２
コア型温度検知光ファイバが用いられていた。この２コ
ア型温度検知光ファイバＡは、クラッドＢ内に同クラッ
ドＢより屈折率の高い第１のコアＣと、クラッドＢより
屈折率の高い第２のコアＤとが相互に隣接して並設され
ている。

この２コア型温度検知光ファイバＡでは、第１のコアＣ
及び第２のコアＤとクラッドＢとの屈折率差、第１のコ
アＣと第２のコアＤの外径、第１のコアＣと第２のコツ
Ｄ間の距離を最適に選ぶことにより、第１のコアＣと第
２のコアＤとが光結合し、第１のコアＣの一端より入射
した光Ｅが同コアＣと第２のコツＤ間を第８図の１０の
ように波状に往復しながら伝播される。

また、同光ファイバへの長さを、第１のコアＣからの出
射光の強度が最大になるように、即ち、結合長（往復の
ピッチ）の整数倍に切断しておき、同光ファイバＡの一
部が何等かの原因（第９図の場合はヒーターＨ）により
加熱されると、光の結合状態が第９図のＩの部分で変化
して同図１１の波状になり、光の一部Ｇが第２のコアＤ
に結合した状態で出射し、第１のコアＣからの出射光Ｆ
の強度が減少する。従って第１のコアＣ及び第２のコア
Ｄからの出射光Ｇ、Ｆの増減を検知することにより、２
コア型温度検知光ファイバＡの一部に加えられた加熱状
態を検知することができる。

（従来技術の問題点） 前記のような構造の２コア型温度検知光ファイバは、温
度変化の有無を検知することはできるが温度変化した位
置（場所）を検知することはできないという難点があっ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、温度変化の有無はもちろんのこと、温
度変化の位置も検知可能な２コア型温度検知光ファイバ
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の２コア型温度検知光ファイバは第１図、第２図
のように、光ファイバｌのクラッド２内に第１のコア３
と第２のコア４とが相互に隣接して並設され、この２つ
のコア３，４の夫々の外径、相互の距離及び屈折率差が
使用する光の波長において光結合するように設定され、
光ファイバｌの周囲の温度変化による２つのコア３．４
間の光結合の変化から、光ファイバｌの周囲の温度を検
知できるようにした２コア型温度検知光ファイバにおい
て、前記２つのコア３．４のうちのいずれか一方（第１
図、第２図では第１のコア３）が偏波保持性を有する構
造のものであることを特徴とするものである。

（作用） 本発明の一実施例である第１図、第２図の２コア型温度
検知光ファイバは、第１のコア３を偏波保持性を有する
公知の楕円コアファイバとし、その短径方向を同コア３
の中心と第２のコア４の中心を結ぶ線と一致させたもの
である。この構造の２コア型温度検知光ファイバでは、
第１のコア３の長径長と短径長、第２のコア４の外径、
第１のコア３及び第２のコア４とクラッドｌとの屈折率
差及び第１のコア３と第２のコア４間の距離を最適に選
び、第１図、第２図のように第１のコア３の短径方向を
Ｙ軸、それと直角な長軸方向をＸ軸とすると、Ｙ軸方向
の偏波成分光は結合状態となり、第１のコア３の一端か
ら入射された光Ｅは第１のコア３と第２のコア４間を第
２図の２０の波状に往復して伝播するが、Ｘ軸方向の偏
波成分光は結合せず第２図の２１のように第１のコア３
内だけを伝播する。

この状態の２′：Ｌア型温度検知光ファイバの一部が何
等かの原因（第３図の場合はヒーター５）により加熱さ
れると、その部分の熱膨張等により結合長が変化し、結
合光の伝播路は同図の２２の波状に変化する。このため
第２図のように偏波結合した状態の２コア型温度検知光
ファイバの第１のコア３に、その入射端からパルス光Ｅ
を入射し、パルス光の消灯時に入射端に帰ってくる後方
散乱光の強度を測定すると、その強度と時間との関係は
第４図、第５図のようになる。

即ち、Ｘ軸方向では第１のコア３と第２のコア４間で光
結合しないため、第２図の２コア型温度検知光ファイバ
の一端より入射したパルス光ＥのＸ軸側波成分光は、第
２図の２１のように第１のコア３をその光フアイバ固有
の伝送ロスを生じながら伝播する。その際、レーリー散
乱等の後方散乱光が生じ、この後方散乱光のＸ軸側波成
分光は、第１のコア３中を同ファイバ固有の伝送ロスを
生じながら同コア３の入射端へ逆伝播される。

これを図示されていないハーフミラ−等により受光器に
導き、その強度とパルス光入射時と受光時の時間との関
係を求めると第４図の２３のようになる。即ち、入射端
に近い部分の後方散乱光は伝播路が短い為比較的減衰せ
ず、また短時間後に受光器に到着し、入射端に遠い部分
からの後方散乱光は伝播路が長い為比較的減衰し、また
長時間後に受光器に到着する。このため後方散乱光のＸ
軸側波成分光の第１のコア３からの出射強度と時間との
関係は、第４図の２３のように右下りの略直線となる。

一方、後方散乱光のＹ軸偏波成分光は、第１のコア３と
第２のコア４間を往復しつつ両光ファイバ３，４中を逆
伝播して入射端に戻る。このとき、入射端から結合長の
整数倍の位置からの後方散乱光の殆どは第１のコア３よ
り出射されるが、結合長の整数＋０．５倍の位置からの
後方散乱光の大部分は第２のコア４より出射され、第１
のコア３からは殆ど出射されない、従って後方散乱光の
Ｙ軸偏波成分光の第１のコア３からの出射強度と時間の
関係は第４図の２４のような波状になる。従って、入射
パルス光のＸ軸偏波成分光に起因する後方散乱光の、第
１のコア３からの出射強度と時間との関係は第４図の２
３の直線と２４の波形とを加えた同図の２５の波状にな
る。

一方、入射パルス光のＹ軸偏波成分光は第２図の２０の
ように第１のコア３と第２のコア４間を往復しつつ波状
に伝播する。その際生じる後方散乱光のうちＹ軸成分光
は、パルス光のＹ軸成分光と同一の伝播路を逆伝播して
入射端に到り、全てのＹ軸成分光が第１のコア３で受光
できる為、その強度と時間との関係は第５図の２６のよ
うに右下りの略直線となる。

一方、後方散乱光のＸ軸成分光は第１のコア３内で生じ
たもののみが同コア３内を逆伝播して入射端に到る為、
その強度と時間との関係は第５図の２７の波状になる。

従って入射パルス光のＹ軸成分光に起因する全ての後方
散乱光の第１のコア３からの出射強度と時間との関係は
第５図の２６の直線と２７の波とを加えた２８のような
波状になる。

従って第１のコア３に無偏光のパルス光を入射したとき
に、第１のコア３に戻ってくる全ての後方散乱光強度と
時間の関係は、第４図の２５の波と第５図の２８の波と
を加えた第６図のような波になり、横軸（時間）が後方
散乱光の発生位置即ち入射端からの距離に比例する。

この状態の２コア型温度検知光ファイバが何等かの原因
（第３図の場合はヒーター５）により加熱されると、加
熱された部分の第１のコア３と第２のコア４の結合長が
第３図の６のようにＹ軸成分光の伝播路が変化する。従
って入射端よりパルス光Ｅを入射したときの、第１のコ
ア３で受光する後方散乱光の強度と時間との関係は第７
図のようになり、加熱された部分の結合長の変化が同図
の３１のように表れる。従って加熱の有無だけでなく、
加熱位置の同定も可能となる。

（実施例） 第１図、第２図は本発明の２コア型温度検知光ファイバ
の一実施例である。この光ファイバは外径１２５ｕｍの
クラッド２のほぼ中央に、同クラッド２との屈折率差０
．４５％、短径長０．８７μｍ、長径長２．４２μｍの
楕円形の第１のコア３が配置され、同コア３の中心から
１５μｍ離れた位置に中心が（るように第２のコア４が
配置され、同コア４はクラッド２との屈折率差０．４５
％、外径０．８７μｍであり、クラッド２の周囲に紫外
線硬化型ウレタンアクリレート樹脂が厚さ９０μｍに被
覆された、長さ１０００ｍのものである。

この２コア型温度検知光ファイバを室温に保持し、その
一部分を電気ヒータで１２０℃に加熱した。この状態の
２コア型温度検知光ファイバの第１のコア３の入射端に
、レーザーダイオードにより１．３ｕｍのパルス光を入
射し、第１のコア３の後方散乱光をハーフミラ−で受光
器に導き、その強度と時間の関係を求めたところ、１２
０℃に加熱した部分に相当する時間の部分は第７図の３
１の部分のように山谷のピッチが変化し、加熱された部
分（位置）を検知することができた。

比較例として第８図に示す従来構造の２コア型温度検知
光ファイバにおいて、外径１２５μｍのクラッド２のほ
ぼ中央に、同クラッド２との屈折率差０．３８％、外径
０．８７μｍの第１のコア３が配置され、同コア３の中
心から１５μｍｌｉれた位置に中心がくるように第２の
コア４が配置され、同コア４はクラッド２との屈折率差
０．３８％、外径０．８７μｍであり、クラッド２の周
囲に紫外線硬化型つＩノタンアクリレート樹脂が厚さ９
０μｍに被覆され、長さが１０００ｍの２コア型温度温
度検知光ファイバを用意し、その全長を室温に保持した
ときと、そめ一部分を１２０℃に加熱したときの後方散
乱光の強度と時間の関係を実施例と同様に求めた。いず
れの場合も第１Ｏ図に示すような略直線となり、加熱部
分を検知することができなかった。

尚、図示した第１図、第２図の実施例は、楕円形偏波保
持型の第１のコア３の短軸方向を、第１のコア３と第２
のコア４の中心を結ぶ軸と一致させた構造の場合である
が、本発明では第１のコア３を図示した状態より９０°
回転させた構造のものであってもよく、その場合も前記
実施例の場合と同様の効果が得られる。

また、楕円形の第１のコア３と、円形の第２のコア４と
の位置関係は特に限定する必要がなく、円形の第２のコ
ア４がクラッド２のほぼ中央にある構造でもよい。

また、パルス光を入射して後方散乱光を検出するコアも
、楕円形の第１のコア３に限定する必要はなく、円形の
第２のコア４であっても良い。

（発明の効果） 本発明の２コア型温度検知光ファイバによれば、従来構
造の２コア型温度検知光ファイバと同様に温度検知がで
きるのは勿論、従来構造の同光ファイバでは不可能であ
った温度変化部の位置を検知することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２コア型温度検知光ファイバの断面図
、第２図は同光ファイバの光の伝播状態の説明図、第３
図は同光ファイバの高温検知時の光の伝播状態の説明図
、第４図は本発明の２コア型温度検知光ファイバの結合
しない偏波成分光の後方散乱光強度と時間との関係を示
す説明図、第５図は第２図の光結合時の偏波成分光の後
方散乱光強度と時間との関係を示す説明図、第６図は第
２図の第１のコアの後方散乱光強度と時間との関係を示
す説明図、第７図は第３図の第１のコアの後方散乱光強
度と時間との関係を示す説明図、第８図は従来の２コア
型温度検知光ファイバの説明図、第９図は同光ファイバ
の高温検知時の光の伝播状態の説明図、第１Ｏ図は同光
ファイバの加熱時の後方散乱光強度と時間との関係を示
す説明図である。 ｌは光ファイバ ２はクラッド ３は第１のコア ４は第２のコア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバ１のクラッド２内に第１のコア３と第２のコ
   ア４とが相互に隣接して並設され、この２つのコア３、
   ４の夫々の外径、相互の距離及び屈折率差は使用する光
   の波長において光結合するように設定され、光ファイバ
   １の周囲の温度変化による２つのコア３、４間の光結合
   の変化から、光ファイバ１の周囲の温度を検知できるよ
   うにした２コア型温度検知光ファイバにおいて、前記２
   つのコア３、４のうちいずれか一方が偏波保持性を有す
   る構造のものであることを特徴とする２コア型温度検知
   光ファイバ。