JPH044972Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は複屈折光フアイバをセンサ素子とし
て用いた光学式物理量検出装置に係り、特に複屈
折光フアイバに物理的変化が生じたときに複屈折
光フアイバの一方の光学軸から他方の光学軸へ漏
洩するクロストーク光についての後方散乱光から
物理量検出を行なうようにした光学式物理量検出
装置に関する。

［従来の技術］ 従来の光フアイバを用いた物理量検出装置に
は、光源の光を光フアイバで導きこれを光学結晶
等の変換素子に入射し、その透過光の強度・偏光
角・位相等の変化から物理量を測定する方式や光
フアイバ自体をセンサ素子としてその光学的変化
を干渉法等を利用して検出する方式が知られてい
る。

ところが、変換素子をセンサとして用いる方式
ではセンサを設置した部分の物理量しか測定でき
ず、また光フアイバをセンサとして用いる方式で
も光フアイバを配設したところの平均的な物理量
しか測定できない。従つて、これらの方式では、
たとえ多数のセンサを設置したとしてもきめの細
かい物理量分布や物理変化の著しい部分の位置決
定を行なうことは困難である。

そこで、この問題を解消する方式として、
OTDR（Optical Time domain Reflectometry）
が検討されている。OTDRでは、光フアイバに
入射したパルス光の散乱光のうち入射方向に戻る
後方散乱光を検出し、後方散乱光の強度と伝搬時
間とから物理変化および位置を求める。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、OTDRでは、一般に短時間の
パルス光を入射してその後方散乱光を検出するの
で、入射光に対して後方散乱光レベルは著しく低
レベルである。このため、SN比が悪く、物理量
を正確に検出することが難しく、また遠方からの
信号の検出精度が低下しがちであるという問題が
あつた。

［考案の目的］ この考案は以上の従来技術の問題点を解消すべ
く創案されたものであり、この考案の目的は、複
屈折光フアイバに沿つて物理的変化が生じた位置
およびその物理量を高精度にしかも長距離に亙つ
て検出することができる光学式物理量検出装置を
提供することにある。

［考案の概要］ 上記目的を達成するために、この考案は、直線
偏光をその偏波面を保持しつつ伝送できる２つの
光学軸を有する複屈折光フアイバと、複屈折光フ
アイバにその一方の光学軸に一致させて直線偏向
のパルス光を入射するための発信系と、上記一方
の光学軸に一致して伝送される直線偏光のパルス
光が複屈折光フアイバに与えられる物理的変化に
起因して生じる他方の光学軸へのクロストーク光
についての後方散乱光強度の時間的変化を検出す
るたの受信系とを備えてなるものである。物理的
変化により２つの光学軸間でクロストーク（光の
漏洩）が生じた位置の後方からの信号のみ検出で
き、高精度の位置の評定ができると共に信号の
SN比が高い。

［実施例］ 以下に、この考案の実施例を添付図面に従つて
詳述する。

第１図において、１は光源であり、光源１はパ
ルス発生器２によつて変調されて短パルス幅のパ
ルス光を発生する。光源１は直交する２つの光学
軸を有する偏波面保存フアイバ３の一端に臨ませ
て設けられており、光源１と偏波面保存フアイバ
３との間にはアイソレータ４と偏光プリズム５が
設けられている。アイソレータ４は、光源１から
出射された光のうち、反射・散乱を受けて光源１
へと戻る戻り光を遮断するものである。偏光プリ
ズム５の透過偏光方向と反射偏光方向は、偏波面
保存フアイバ３の２つの光学軸の方向に一致させ
て設けられており、偏光プリズム５は、光源１か
らのパルス光を偏波面保存フアイバ３の一方の光
学軸方向に一致した直線偏光とする偏光子の機能
と、偏波面保存フアイバ３の他方の光学軸方向の
クロストーク光についての後方散乱光を受光器６
へと反射分離する検光子の機能を持つ。なお、７
はパルス発生器２のパルス発生時間を監視し、こ
れを信号処理回路８に入力するタイミング発生器
であり、また９は信号処理回路８の演算結果を表
示するデイスプレイである。

光源１から出射されたパルス光はアイソレータ
４、偏光プリズム５を透過し、偏光プリズム５に
より偏波面保存フアイバ３の一方の光学軸方向に
一致した直線偏光とされて偏波面保存フアイバ３
に入射する。この一方の光学軸に一致して入射さ
れた直線偏光のパルス光は、その偏波面を変える
ことなく偏波面保存フアイバ３を伝搬する。

偏波面保存フアイバ３に物理的変化がない場合
には、一方の光学軸に一致して伝搬する直線偏光
のパルス光は他方の光学軸へと漏洩することがな
く、一方の光学軸に一致したパルス光しか伝搬さ
れない。従つて、この場合に入射側に戻る後方散
乱光は上記一方の光学軸方向に一致した直線偏光
だけであり、後方散乱光は全て偏光プリズム５を
透過しアイソレータ４により吸収される。信号処
理回路８では受光器６からの入力がないことか
ら、偏波面保存フアイバ３に沿つた測定領域の物
理量に変化がないと判断し、デイスプレイ９には
その結果が表示される。

一方、偏波面保存フアイバ３の任意の地点、例
えば地点１０で物理的変化が生じた場合には、一
方の光学軸に一致して伝搬する直線偏光のパルス
光は地点１０にて他方の光学軸へと漏洩（クロス
トーク）し、地点１０以降で一方の光学軸に一致
して入射された入射光と他方の光学軸に漏洩した
クロストーク光とが伝搬する。従つて、偏波面保
存フアイバ３の入射端からは一方の光学軸に一致
する入射光に対する後方散乱光と他方の光学軸に
一致するクロストーク光に対する後方散乱光とが
出射され、このうちクロストーク光に対する後方
散乱光のみが偏光プリズム５で反射され分離され
る。分離されたクロストーク光に対する後方散乱
光は受光器６により検出され、信号処理回路８に
は第２図に示すような後方散乱光の強度信号が入
力される。

信号処理回路８では、パルス発生器２のパルス
発生時間と受光器６が検出した後方散乱光パルス
の検出時間および強度とを基にして演算処理を行
ない、両時間差から物理的変化が生じた地点１０
を算出し、また後方散乱光強度から変化した物理
量を算出する。この方式では、偏波面保存フアイ
バ３に物理的変化が与えられることによつて生じ
るクロストーク光についての後方散乱光を検出し
ているため、入射光の影響を受けない物理的変化
に応じた信号を測定できる。更に、物理的変化が
起りクロストークが生じた地点１０の後方からの
信号のみを検出できる。従つて、物理量検出信号
のSN比を増大でき、物理的変化が生じた位置お
よび変化量を高精度に検出することができると共
に、長距離センシングが可能となる。尚検出対象
とする物理量は、その物理量の変化によつてクロ
ストークが生じるようなものならば、温度、張力
などどのようなものでもよい。

［考案の効果］ 以上の説明で明らかなように、この考案によれ
ば次のような優れた効果を発揮する。

(1) 物理的変化によるクロストーク光についての
後方散乱光のみ検出しているため、入射光につ
いての後方散乱光の影響を受けることがなく、
また物理的変化が生じた地点以降のみの信号を
検出でき、物理的変化に応じた測定ができる。
このため、信号のSN比が大きく、物理的変化
が生じた地点および物理変化量を高精度に計測
できると共に、複屈折光フアイバに沿つた物理
量分布等の長距離センシングが可能である。

(2) 複屈折光フアイバの他に光学結晶等の変換素
子を必要とせず、また信号のSN比を増大でき、
装置の簡素化、コスト低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る光学式物理量検出装置
の一実施例を示す構成図、第２図は同装置により
検出されるクロストーク光についての後方散乱光
の強度信号波の一例を示す波形図である。 図中、１は光源、２はパルス発生器、３は偏波
面保存フアイバ、４はアイソレータ、５は偏光プ
リズム、６は受光器、７はタイミング発生器、８
は信号処理回路、９はデイスプレイ、１０は物理
的変化が生じた地点である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 直線偏光をその偏波面を保持しつつ伝送でき
   る２つの光学軸を有する複屈折光フアイバと、
   複屈折光フアイバにその一方の光学軸に一致さ
   せて直線偏光のパルス光を入射するための発信
   系と、上記一方の光学軸に一致して伝送される
   直線偏光のパルス光が複屈折光フアイバに与え
   られる物理的変化に起因して生じる他方の光学
   軸へのクロストーク光についての後方散乱光強
   度を検出するための受信系とを備えたことを特
   徴とする光学式物理量検出装置。 (2) 上記複屈折光フアイバが偏波面保存フアイバ
   であることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の光学式物理量検出装置。