JPH042933A - 分布型光ファイバー温度センサー - Google Patents
分布型光ファイバー温度センサーInfo
- Publication number
- JPH042933A JPH042933A JP2101744A JP10174490A JPH042933A JP H042933 A JPH042933 A JP H042933A JP 2101744 A JP2101744 A JP 2101744A JP 10174490 A JP10174490 A JP 10174490A JP H042933 A JPH042933 A JP H042933A
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- Japan
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- light
- optical fiber
- signal
- measured
- laser pulse
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (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、光源部からのレーザーパルスを増幅せしめた
分布型光ファイバー温度センサーに関するものである。
分布型光ファイバー温度センサーに関するものである。
［従来の技術］
従来の分布型光ファイバー温度センサーのブロック図を
第２図に示す。
第２図に示す。
光源部のパルス光源（ＬＤ等）１１から発振したレーザ
ーパルスは、被測定用光ファイバー１３へ入射され、光
ファイバー１３中で発生した後方ラマン散乱光が入射端
へ戻ってくる。該後方ラマン散乱光は光方向性結合器１
２により測定装置へ導光され、まず後方ラマン散乱光中
のストークス光（Ｓ）と反ストークス光（ＡＳ）が分離
検出され、各々検出器１４でその強度に比例した電気信
号に変換される。該電気信号は各々アベレージや−１５
にて所定回数平均化処理がなされる。
ーパルスは、被測定用光ファイバー１３へ入射され、光
ファイバー１３中で発生した後方ラマン散乱光が入射端
へ戻ってくる。該後方ラマン散乱光は光方向性結合器１
２により測定装置へ導光され、まず後方ラマン散乱光中
のストークス光（Ｓ）と反ストークス光（ＡＳ）が分離
検出され、各々検出器１４でその強度に比例した電気信
号に変換される。該電気信号は各々アベレージや−１５
にて所定回数平均化処理がなされる。
平均化処理された信号はコンピューター１６等の信号処
理部へ伝送され、ストークス光と反ストークス光の信号
の比をとり、温度分布への換算等の処理がなされる。こ
こで、パルス光源１１からはアベレージヤ−１５との測
定の同期をとるためトリガー信号も発振される。
理部へ伝送され、ストークス光と反ストークス光の信号
の比をとり、温度分布への換算等の処理がなされる。こ
こで、パルス光源１１からはアベレージヤ−１５との測
定の同期をとるためトリガー信号も発振される。
従来、パルス光源１１には高出力のパルス半導体レーザ
ー（波長８５０ｎｍ）やＱスイッチングにより得られた
半導体レーザー励起ＹＡＧレーザ−（以下、ＱＳＷ−Ｄ
ＰＹと略す。波長１．０６μｍ 、 １．３２μｍ）が
用いられている。
ー（波長８５０ｎｍ）やＱスイッチングにより得られた
半導体レーザー励起ＹＡＧレーザ−（以下、ＱＳＷ−Ｄ
ＰＹと略す。波長１．０６μｍ 、 １．３２μｍ）が
用いられている。
［発明の解決しようとする課題］
従来のパルス光源での問題点を記す。
１）高出力パルス半導体レーザーの場合一般に、半導体
レーザーでは、電流及び温度制御を行なえば、比較的安
定したパルス光を得られるが、発光面からの放射角が広
いこと、又高出力パルス半導体レーザーは発光面が普通
のＣＷ（連続発振）用半導体レーザーに比べ大きいこと
などから、光ファイバーとの結合の点で問題があった。
レーザーでは、電流及び温度制御を行なえば、比較的安
定したパルス光を得られるが、発光面からの放射角が広
いこと、又高出力パルス半導体レーザーは発光面が普通
のＣＷ（連続発振）用半導体レーザーに比べ大きいこと
などから、光ファイバーとの結合の点で問題があった。
又、波長が８５０ｎｍ近辺という限定があり長距離測定
には、ファイバー中の損失の関係上あまり向いていない
のが現状である。
には、ファイバー中の損失の関係上あまり向いていない
のが現状である。
２）ＱＳＷ−ＤＰＹの場合
ＤＰＹでは、直進性の良いビームが得られる為、光ファ
イバーとの結合にはそれほど問題はないが、ＱＳＷにて
パルス動作させると、第３図に示すようなパルスジッタ
ーや、ピーク値のゆらぎが問題となることがあった。
イバーとの結合にはそれほど問題はないが、ＱＳＷにて
パルス動作させると、第３図に示すようなパルスジッタ
ーや、ピーク値のゆらぎが問題となることがあった。
本発明は、両光源のメリットを持ち、かつデメリットを
解決するものである。
解決するものである。
［課題を解決する為の手段］
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、被測定光ファイバーへレーザーパルスを入射する信
号用光源と光増幅器へ励起光を入射する励起光源とより
なる光源部と、該レーザーパルスと該励起光を合波し被
測定光ファイバーへ導光する光方向性結合器と、被測定
光ファイバーからの後方ラマン散乱光を測定装置へ導光
する光方向性結合器と、後方ラマン散乱光中のストーク
ス光と反ストークス光を検出し各々強度に比例した電気
信号に光電変換する検出器と、該検出器よりの電気信号
を所定回数平均化処理する平均化処理部と、所定回数平
均化処理されたデータを処理し被測定光ファイバーの温
度分布を測定する信号処理部と、該光源部と該被測定光
ファイバーとの間に該レーザーパルスを増幅する光増幅
器を設けたことを特徴とする分布型光ファイバーの温度
センサーを提供するものである。
り、被測定光ファイバーへレーザーパルスを入射する信
号用光源と光増幅器へ励起光を入射する励起光源とより
なる光源部と、該レーザーパルスと該励起光を合波し被
測定光ファイバーへ導光する光方向性結合器と、被測定
光ファイバーからの後方ラマン散乱光を測定装置へ導光
する光方向性結合器と、後方ラマン散乱光中のストーク
ス光と反ストークス光を検出し各々強度に比例した電気
信号に光電変換する検出器と、該検出器よりの電気信号
を所定回数平均化処理する平均化処理部と、所定回数平
均化処理されたデータを処理し被測定光ファイバーの温
度分布を測定する信号処理部と、該光源部と該被測定光
ファイバーとの間に該レーザーパルスを増幅する光増幅
器を設けたことを特徴とする分布型光ファイバーの温度
センサーを提供するものである。
本発明の分布型光ファイバー温度センサーの要部ブロッ
ク図を第１図に示す。
ク図を第１図に示す。
信号用半導体レーザー（以下、ＬＤ）１、励起用ＬＤ２
を、光方向性結合器４及び希土類ドープ光ファイバー５
と光学的に結合させる。
を、光方向性結合器４及び希土類ドープ光ファイバー５
と光学的に結合させる。
ＬＤＩ、２のそれぞれの波長は、ドープする希土類によ
って異なるが、例えばエルビウム（Ｅｒ）をドープ源と
する場合信号用には１．５５μｍ、励起用には１．４８
μｍを使用する。ドープする希土類は他にＳｍ、Ｈｏ等
が用いられる。
って異なるが、例えばエルビウム（Ｅｒ）をドープ源と
する場合信号用には１．５５μｍ、励起用には１．４８
μｍを使用する。ドープする希土類は他にＳｍ、Ｈｏ等
が用いられる。
同波長光は希土類ドープ光ファイバー５に入射され、光
ファイバー５中の希土類が励起光により励起されその軌
導電子がより上位のエネルギー準位との間を遷移し、信
号光と同波長の光を放出し信号光が増幅される。
ファイバー５中の希土類が励起光により励起されその軌
導電子がより上位のエネルギー準位との間を遷移し、信
号光と同波長の光を放出し信号光が増幅される。
被測定光ファイバー中で信号光により発生した後方ラマ
ン散乱光は、光ファイ７バーカプラー、音響光学素子等
の光方向性結合器４により測定装置へ導光される。後方
ラマン散乱光と励起光はハーフミラ−６等のフィルター
により分離され、各々信号用パワーモニター（ＰＤ）７
と励起用パワーモニター（ＰＤ）８によりモニターされ
、光パワーの不足等の発生を監視しフィードバックして
調整する。後方ラマン散乱光は、図示はしないが希土類
ドープ光ファイバー５と被測定光ファイバーとの間に設
けた光方向性結合器によって測定装置へ導光され、第２
図で示したと同様の処理がなされ、温度分布が測定され
る。よって、光方向性結合器はモニター用と温度分布測
定用それぞれに対して設けてもよいし、１つで兼用して
もよい。
ン散乱光は、光ファイ７バーカプラー、音響光学素子等
の光方向性結合器４により測定装置へ導光される。後方
ラマン散乱光と励起光はハーフミラ−６等のフィルター
により分離され、各々信号用パワーモニター（ＰＤ）７
と励起用パワーモニター（ＰＤ）８によりモニターされ
、光パワーの不足等の発生を監視しフィードバックして
調整する。後方ラマン散乱光は、図示はしないが希土類
ドープ光ファイバー５と被測定光ファイバーとの間に設
けた光方向性結合器によって測定装置へ導光され、第２
図で示したと同様の処理がなされ、温度分布が測定され
る。よって、光方向性結合器はモニター用と温度分布測
定用それぞれに対して設けてもよいし、１つで兼用して
もよい。
［作用］
希土類ドープ光ファイバー５のコア径及び、ＮＡを被温
度測定ファイバーのそれに近く設計、製作すれば、光学
的結合は容易に行えるし、又光源はＬＤを用いるとパル
ススタビリテイ−も比較的簡単に得ることができるので
、光学的損失も少な（、安定したパルス位置、パルス振
幅を有し、光量も大きい入射レーザーパルスが得られる
。
度測定ファイバーのそれに近く設計、製作すれば、光学
的結合は容易に行えるし、又光源はＬＤを用いるとパル
ススタビリテイ−も比較的簡単に得ることができるので
、光学的損失も少な（、安定したパルス位置、パルス振
幅を有し、光量も大きい入射レーザーパルスが得られる
。
［実施例］
実施例として、希土類にＥｒを用いた場合を記す。
信号光波長は１５５μｍ、励起光波長は１．４８μｍで
ある。この場合光ファイバー中での損失及び波長分散が
少ない波長なので、長距離測定が可能である。
ある。この場合光ファイバー中での損失及び波長分散が
少ない波長なので、長距離測定が可能である。
ファイバー中での増幅率は、励起光パワーと光ファイバ
ー長により左右されるが、励起光パワー７０〜８０ｍＷ
、光ファイバー長９０ｍで２０〜３０（ｄＢ） （増幅
率１００〜１０００倍）である。出力光として数Ｗ得る
場合、信号光入力パワーは数ｍＷ〜数十ｍＷ程度の低出
力であり、通信用としても信頼性があり、又光源として
安価なＬＤの使用が可能となる。又、光パワーは光ファ
イバー中にてかせぐ為、信号光パワーはそれほど太き（
なくてもよいことから、通信用高速変調レーザー（ＤＦ
Ｂレーザー）を用い距離分解能向上も可能である。
ー長により左右されるが、励起光パワー７０〜８０ｍＷ
、光ファイバー長９０ｍで２０〜３０（ｄＢ） （増幅
率１００〜１０００倍）である。出力光として数Ｗ得る
場合、信号光入力パワーは数ｍＷ〜数十ｍＷ程度の低出
力であり、通信用としても信頼性があり、又光源として
安価なＬＤの使用が可能となる。又、光パワーは光ファ
イバー中にてかせぐ為、信号光パワーはそれほど太き（
なくてもよいことから、通信用高速変調レーザー（ＤＦ
Ｂレーザー）を用い距離分解能向上も可能である。
この光源による計測可能距離は、ダイナミックレンジ１
０（ｄＢ）、光ファイバー中の損失を０．２ｄＢ／ｋｍ
とすれば、片道２５ｋｍ、往復５０ｋｍの測長距離とな
る・。
０（ｄＢ）、光ファイバー中の損失を０．２ｄＢ／ｋｍ
とすれば、片道２５ｋｍ、往復５０ｋｍの測長距離とな
る・。
［発明の効果］
本発明は、前述のような優れた効果を有し又、特にドー
プする希土類元素を選択することによりいろいろな波長
光の増幅が可能となる。
プする希土類元素を選択することによりいろいろな波長
光の増幅が可能となる。
また、被測定光ファイバーへ入射するレーザーパルスの
光量も増加し、測定可能距離も長くなる。
光量も増加し、測定可能距離も長くなる。
第１図は本発明の実施例を示し、要部ブロック図であり
、第２図と第３図は従来例を示し、従来例のブロック図
とレーザーパルスのパルス位置ジッターとパルスピーク
値ゆらぎの説明をした波形図である。 １・・ 信号用ＬＤ ２・・・・励起用ＬＤ ５・・・希土類ドープ光ファイバー
、第２図と第３図は従来例を示し、従来例のブロック図
とレーザーパルスのパルス位置ジッターとパルスピーク
値ゆらぎの説明をした波形図である。 １・・ 信号用ＬＤ ２・・・・励起用ＬＤ ５・・・希土類ドープ光ファイバー
Claims (2)
- （１）被測定光ファイバーへレーザーパルスを入射する
信号用光源と光増幅器へ励起光を入射する励起光源とよ
りなる光源部と、該 レーザーパルスと該励起光を合波し被測定光ファイバー
へ導光する光方向性結合器と、被測定光ファイバーから
の後方ラマン散乱光を測定装置へ導光する光方向性結合
器と、後方ラマン散乱光中のストークス光と反ストーク
ス光を検出し各々強度に比例した電気信号に光電変換す
る検出器と、該検出器よりの電気信号を所定回数平均化
処理する平均化処理部と、所定回数平均化処理されたデ
ータを処理し被測定光ファイバーの温度分布を測定する
信号処理部と、該光源部と該被測定光ファイバーとの間
に該レーザーパルスを増幅する光増幅器を設けたことを
特徴とする分布型光 ファイバー温度センサー。 - （２）該光増幅器は希土類ドープ光ファイバーである請
求項１記載の分布型光ファイバー温度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2101744A JP2890654B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 分布型光ファイバー温度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2101744A JP2890654B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 分布型光ファイバー温度センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042933A true JPH042933A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2890654B2 JP2890654B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=14308757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2101744A Expired - Lifetime JP2890654B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 分布型光ファイバー温度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890654B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480326B2 (en) | 2000-07-10 | 2002-11-12 | Mpb Technologies Inc. | Cascaded pumping system and method for producing distributed Raman amplification in optical fiber telecommunication systems |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP2101744A patent/JP2890654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480326B2 (en) | 2000-07-10 | 2002-11-12 | Mpb Technologies Inc. | Cascaded pumping system and method for producing distributed Raman amplification in optical fiber telecommunication systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890654B2 (ja) | 1999-05-17 |
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