(57)【要約】【課題】測定対象物を遠距離且つ広範囲に渡って監視、計測することが可能な反射波長計測システムを提供する。【解決手段】光源１７から光分波器１８を介し、ひずみや温度などを検出するＦＢＧセンサ１０〜１３に光を入射し、そのＦＢＧセンサ１０〜１３によって反射された光の波長を反射波長計測装置１９により測定し、その測定波長を反射波長計測装置１９に接続されたパソコン２７によりモニターするに際して、光分波器１８と反射波長計測装置１９間に光増幅器２１を設けて反射光を増幅するようにしたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から光分波器を介し、ひずみや温度などを検出する測定対象物に光を入射し、その測定対象物によって反射された光の波長を反射波長計測装置により測定するシステムにおいて、前記光源と光分波器間、光分波器と反射波長計測装置間、または光分波器と測定対象物間に光増幅器を設けたことを特徴とする反射波長計測システム。
【請求項２】
前記測定対象物として、屈折率が周期的に光軸に沿って変化し、ひずみや温度に応じて光反射ピーク波長が変化するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を、光ファイバに直列に複数個挿入し、そのひずみや温度の変化をＦＢＧの光反射ピーク波長の変化として検出するＦＢＧセンサを用いる請求項１記載の反射波長計測システム。
【請求項３】
前記光分波器として、カプラやサーキュレータを用いる請求項１又は２記載の反射波長計測システム。
【請求項４】
前記反射波長計測装置として、ファブリー・ペロー干渉計を利用した波長可変フィルタと受光器を用いた請求項１〜３いずれかに記載の反射波長計測システム。
【請求項５】
前記光増幅器として、光出力パワーが可変であるものを用いる請求項１〜４いずれかに記載の反射波長計測システム。
【請求項６】
前記光増幅器を用いることにより、高出力光源を用いても足りない光量を補う請求項１〜５いずれかに記載の反射波長計測システム。
【請求項７】
光出力パワーが可変な光増幅器を用いることにより、反射波長計測装置側においてパワー調節を必要としない請求項１〜６いずれかに記載の反射波長計測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射波長を計測するシステム、特に、測定対象物を遠距離且つ広範囲に渡って監視、計測することが可能な反射波長計測システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ、以下ＦＢＧという）３１は、図６に示すように、ファイバコア３２とファイバクラッド３３からなる光ファイバ３０の長手方向の任意の位置のファイバコア部３２ａに屈折率を、一定の屈折率変化周期Λで変化させた屈折率変化部３４を形成したもので、光ファイバ３０の一端から入射光λｉを入射し、その入射光λｉが、この屈折率変化部３４で反射されて、入射端側に反射光λｏが出力される。
【０００３】
この反射光λｏの反射波長は、屈折率変化周期Λとコア屈折率ｎで決まるため、ＦＢＧ３１は、ひずみによる周期の変化や温度による屈折率ｎの変化で反射波長が変化する。
【０００４】
そのため、ＦＢＧ３１は、ひずみと温度に対して感度を持ち、圧力、ひずみ、温度の測定をする様々なＦＢＧセンサの研究がされている。
【０００５】
このＦＢＧセンサの反射波長を計測するシステムとしては、図７のように光源３７より光ファイバ３５にて、カプラやサーキュレータなどの光分波器３８を介し、敷設済みの幹線光ファイバ４４に挿入された反射波長の異なる複数のＦＢＧセンサ４０〜４３へ光を入射し、各ＦＢＧセンサ４０〜４３からの反射光を光分波器３８で分岐し、これを分岐側の光ファイバ３６より、反射波長計測装置３９に導入し、反射波長計測装置３９で各ＦＢＧセンサ４０〜４３の反射波長を計測し、その測定波長を時系列にてパソコン４７でモニターする（特許文献１、２）。
【０００６】
このシステムは、光源３７、光分波器３８、反射波長計測装置３９、パソコン４７などの測定機器が設置される機器設置箇所４８と、光源３７のパワー及び反射波長計測装置３９の最低受光感度により決定される計測可能範囲４９Ａにより構成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８３８４４号公報
【特許文献２】
特開２００３−２１５７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
システムの光源３７は、広い波長範囲を持つＬＥＤやＳＬＤ等が用いられる。しかし、ＬＥＤやＳＬＤは、光出力が低く、広範囲かつ遠距離を計測することが不可能である。
【０００９】
一般に高出力で知られるＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源を用いた場合でも、その広範囲、遠距離計測性向上には制限があり、図８に示すように非常に広範囲の計測対象範囲４９を監視、計測するシステムを構築するためには本システム単独の計測可能範囲４９Ａでは補えず、同一システムが複数個必要となる。
【００１０】
システムが複数個となる場合、同一測定機器及び機器設置箇所４８も同数必要となり、多くの工事及び機器費用がかかる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、測定対象物を遠距離且つ広範囲に渡って監視、計測することが可能な反射波長計測システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源から光分波器を介し、ひずみや温度などを検出する測定対象物に光を入射し、その測定対象物によって反射された光の波長を反射波長計測装置により測定するシステムにおいて、前記光源と光分波器間、光分波器と反射波長計測装置間、または光分波器と測定対象物間に光増幅器を設けた反射波長計測システムである。
【００１３】
請求項２の発明は、前記測定対象物として、屈折率が周期的に光軸に沿って変化し、ひずみや温度に応じて光反射ピーク波長が変化するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を、光ファイバに直列に複数個挿入し、そのひずみや温度の変化をＦＢＧの光反射ピーク波長の変化として検出するＦＢＧセンサを用いる請求項１記載の反射波長計測システムである。
【００１４】
請求項３の発明は、前記光分波器として、カプラやサーキュレータを用いる請求項１又は２記載の反射波長計測システムである。
【００１５】
請求項４の発明は、前記反射波長計測装置として、ファブリー・ペロー干渉計を利用した波長可変フィルタと受光器を用いた請求項１〜３いずれかに記載の反射波長計測システムである。
【００１６】
請求項５の発明は、前記光増幅器として、光出力パワーが可変であるものを用いる請求項１〜４いずれかに記載の反射波長計測システムである。
【００１７】
請求項６の発明は、前記光増幅器を用いることにより、高出力光源を用いても足りない光量を補う請求項１〜５いずれかに記載の反射波長計測システムである。
【００１８】
請求項７の発明は、光出力パワーが可変な光増幅器を用いることにより、反射波長計測装置側においてパワー調節を必要としない請求項１〜６いずれかに記載の反射波長計測システムである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
本発明の反射波長計測システムは、光源１７、光分波器１８、反射波長計測装置１９、パソコン２７などの測定機器が設置される機器設置箇所２８と、敷設済みの幹線光ファイバ１４に直列に挿入された反射波長の異なる複数のＦＢＧセンサ１０〜１３からなる計測可能範囲２９Ａにより構成される。
【００２１】
光源１７としては、ＡＳＥ光源を用いるが、その他ＬＥＤやＳＬＤ等が使用できる。
【００２２】
この光源１７からの光は、光ファイバ１５を介してカプラやサーキュレータなどの光分波器１８を通じ、計測可能範囲２９Ａに敷設した幹線光ファイバ１４に入射される。
【００２３】
幹線光ファイバ１４には、測定対象物として光ファイバ１４に直列に複数個のＦＢＧセンサ１０，１１，１２，１３が設けられる。
【００２４】
このＦＢＧセンサ１０〜１３は、図６で説明したように屈折率が周期的に光軸に沿って変化し、歪みや温度に応じて光反射ピーク波長が変化するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）からなり、その位置での温度や歪みの変化に応じた波長の反射光を機器設置箇所２８側に反射する。
【００２５】
この各ＦＢＧセンサ１０〜１３からの反射光は、光分波器１８で分岐され、分岐側光ファイバ１６より、反射波長計測装置１９に導入され、反射波長計測装置１９で各ＦＢＧセンサ１０〜１３の反射波長を計測し、その測定波長を時系列にてパソコン２７でモニターする。
【００２６】
反射波長計測装置１９としては、詳細は図示していないがファブリー・ペロー干渉計を利用した波長可変フィルタと受光器を用いることができる。
【００２７】
さて、本発明においては、光増幅器２１を、例えば図示のように光分波器１８と反射波長計測装置１９間に設置したものである。
【００２８】
光増幅器２１は、光源１７からの入射光に対し、光分波器１８で分岐されたＦＢＧセンサ１０〜１３からの微弱反射光を、反射波長計測装置１９において反射波長の検出に要する光量まで増幅する働きをする。
【００２９】
各ＦＢＧセンサ１０〜１３からの微弱反射光を、光増幅器２１により増幅させることにより、本システムの測定可能範囲２９Ａは広がり、図２のように非常に広範囲な計測対象範囲２９を監視、計測するシステムを構築する場合においても本システム１つ、又は従来方法よりも少ないシステム数にて計測することができる。
【００３０】
上述の説明では、光増幅器２１を光分波器１８と反射波長計測装置１９間に設置する例で説明したが、本発明は、図示例に限らず、光源１７と光分波器１８間、或いは光分波器１８と測定対象物であるＦＢＧセンサ１０〜１３の間に設けるようにしてもよい。
【００３１】
この光増幅器２１としては、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）など、光出力パワーが可変であるものを用いることで、光源１７にＡＳＥ光源を用いても、反射波長計測装置１９で、足りない光量を補うことができ、また、計測対象範囲２９によっては、反射波長計測装置１９側においてパワー調節を必要としなくてもよい。
【００３２】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
【００３３】
図３は、反射波長計測装置１９ａとして米国、Ｍｉｃｒｏｎ  Ｏｐｔｉｃｓ社製のＦＢＧ−ＩＳ、光源としてＡＳＥ光源１７ａ、光分波器１８ａとして光カプラを用いたシステムである。
【００３４】
幹線光ファイバ１４を用いる代わりに、幹線光ファイバ１４を模擬するため光ファイバ１４ａに光減衰器２２を使用して、実質的に測定可能範囲までの距離に相当する長さとし、その光ファイバ１４ａにＦＢＧセンサ１０を直列接続した。
【００３５】
図４にＡＳＥ光源のスペクトル概図を示す。
【００３６】
３０ｄＢの光減衰器２２を使用するとＦＢＧセンサ１０からの反射光は６０ｄＢ減衰し、反射光のスペクトル概図は図５のようになる。
【００３７】
反射波長計測装置１９ａの最低受光感度が、−４０ｄＢｍの場合、ＦＢＧセンサ１０の反射光は測定不可能である。しかし、光増幅器２１を用いてＦＢＧセンサ１０の反射光を３０ｄＢ増幅することにより、３０ｄＢの光減衰器２２の使用時にもＦＢＧセンサ１０を計測することができる。
【００３８】
ここで、幹線光ファイバの伝送損失を０．４ｄＢ／ｋｍと仮定すると装置設置箇所より７５ｋｍ離れたＦＢＧセンサを監視することが可能となる。
【００３９】
これに対して、光増幅器２１を使用しない場合、光減衰器２２は、１５ｄＢ減衰まで、反射波長計測装置１９ａにて測定可能であるが、装置設置箇所より３８ｋｍまでのＦＢＧセンサ１０しか測定できないこととなり、本発明において、光増幅器２１を使用することで、約２倍測定可能範囲が広がることが確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来方法では困難であった遠距離監視が可能な反射波長計測システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光増幅器を用いた反射波長計測システム図である。
【図２】本発明におけるシステムの機器設置箇所と測定可能範囲と測定対象範囲を説明する図である。
【図３】本発明の光増幅器を用いた反射波長計測システムの測定可能範囲を調べるための実施例を示す図である。
【図４】図２の実施例におけるＡＳＥ光源のスペクトル概図である。
【図５】図２の実施例における反射光のスペクトル概図である。
【図６】ＦＢＧ概略を示す図である。
【図７】従来の反射波長計測システムを示す図である。
【図８】従来の反射波長計測システムにおける機器設置箇所と測定可能範囲と測定対象範囲を説明する図である。
【符号の説明】
１０〜１３  ＦＢＧセンサ
１４  幹線光ファイバ
１７  光源
１８  光分波器
１９  反射波長計測装置
２１  光増幅器
２７  パソコン
【図１】
2004361284.tif 000003
【図２】
2004361284.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004361284.tif 000008
【図７】
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【図８】
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