(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度の測定箇所に配設される光ファイバからなるセンシング部と、そのセンシング部に光を入射させる光源と、上記センシング部で発生した後方散乱光からラマン散乱光を分波する波長フィルタモジュールと、上記ラマン散乱光を検出する光検出器と、その光検出器からの電気信号を処理する信号処理回路とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、
上記光源は、波長０．７８μｍ帯であって、かつ、一定温度に制御しない半導体レーザであり、
上記波長フィルタモジュールは、ストークス光を透過する長波長側バンドパスフィルタと、反ストークス光を透過する短波長側バンドパスフィルタとで構成され、
上記長波長側バンドパスフィルタ及び上記短波長側バンドパスフィルタは、上記半導体レーザの波長帯域の光を透過させないと共に、上記光源の波長変動により反ストークス光とストークス光が波長変動しても透過できるようにそれぞれパスバンドの範囲を設定され、
上記光源の温度変化に起因して光源出射光の波長が変動しても、上記光源出射光と上記ラマン散乱光とをアイソレーションして温度測定を行うことができることを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【請求項２】
上記長波長側バンドパスフィルタは、そのパスバンドの中心波長がストークス光の波長より長波長側にシフトしており、上記短波長側バンドパスフィルタは、そのパスバンドの中心波長がアンチストークス光より短波長側にシフトしている請求項１記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項３】
上記半導体レーザのケース温度１０〜５０℃において、上記半導体レーザの中心波長をλｃとしたときに、上記長波長側バンドパスフィルタは、パスバンドの最小透過波長が（（λｃ−７８５）＋８０２）ｎｍ以上かつ最大透過波長が（（λｃ−７８５）＋８２１）ｎｍ以上であり、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であり、上記短波長側バンドパスフィルタは、パスバンドの最小透過波長が（（λｃ−７８５）＋７５１）ｎｍ以下かつ最大透過波長が（（λｃ−７８５）＋７６８）ｎｍ以下であり、波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上である請求項１または２に記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項４】
上記半導体レーザの中心波長λｃが、ＬＤのケース温度１０〜５０℃において、７７６〜７９４ｎｍである請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項５】
上記光源には、温度制御用のヒータを取り付けた請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項６】
上記光源と上記光ファイバとの間には、非球面レンズが設けられている請求項１〜５いずれかに記載の光ファイバ温度センサ。
【請求項７】
温度の測定箇所に配設される光ファイバからなるセンシング部と、そのセンシング部に光を入射させる光源と、上記センシング部で発生した後方散乱光からラマン散乱光を分波する波長フィルタモジュールと、上記ラマン散乱光を検出する光検出器と、その光検出器からの電気信号を処理する信号処理回路とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、
上記光源は、波長０．７８μｍ帯であって、かつ、一定温度に制御しない半導体レーザであると共に、該半導体レーザの中心波長が、ＬＤケースの温度１０〜５０℃において、７７６〜７９４ｎｍであり、
上記波長フィルタモジュールは、ストークス光を透過する長波長側バンドパスフィルタと、反ストークス光を透過する短波長側バンドパスフィルタとで構成され、
上記長波長側バンドパスフィルタの波長帯域は、８０２〜８２１ｎｍであり、かつ、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であり、
上記短波長側バンドパスフィルタの波長帯域は、７５１〜７６８ｎｍであり、かつ、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であり、
上記ＬＤケースの温度１０〜５０℃全ての温度領域において光源出射光の波長が変動しても、上記光源出射光と上記ラマン散乱光とをアイソレーションして温度測定を行うことができることを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ中で発生するラマン散乱光を検出して温度を測定する光ファイバ温度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いて、温度、歪み、圧力等の測定を行う光センサがあり、特に、光ファイバに発生するラマン散乱光を利用した光ファイバ温度センサがある。
【０００３】
図４は、従来の光ファイバ温度センサを示す回路図である。
【０００４】
図４に示すように、光ファイバ温度センサ７０は、温度測定箇所に配置される光ファイバ（測定用長距離光ファイバ）７１で構成されるセンシング部と、センサ本体７２とを備える。
【０００５】
センサ本体７２は、光ファイバ７１に光信号を入射させる光源（例えば、半導体レーザダイオード（ＬＤ））７３と、光ファイバ７１からの後方散乱光を受光する２つの光検出器（例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ））７４，７５とを備える。光源７３及び光検出器７４，７５は、波長フィルタモジュール７６を介してセンシング用の光ファイバ７１に接続されている。波長フィルタモジュール７６は、透過帯域の異なる２枚のエッジフィルタを備え、光ファイバ７１で発生した後方散乱光からラマン散乱光を分波するものである。
【０００６】
光源７３は、ＬＤドライバ７７に接続されＬＤモジュール７８を構成する。２つの光検出器７４、７５は、それぞれ受信信号増幅器７９，７９に接続されている。受信信号増幅器７９，７９はそれぞれＡＤ（アナログ・デジタル）変換器８０、８０に接続されている。ＡＤ変換器８０及びＬＤモジュール７８は信号処理制御回路８１に接続されている。信号処理制御回路８１は、信号制御回路８２（例えば、ＭＣＵ（Micro Control Unit））及び信号処理回路８３（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array））とを備え、信号処理回路８３は、外部演算処理手段（例えば、パーソナルコンピュータ）８４に接続されている。
【０００７】
センシング部を構成する光ファイバ７１は、コアにＧｅをドープした一般的な通信用のマルチモードファイバ、或いはシングルモードファイバなどである。
【０００８】
ＬＤモジュール７８からパルス状の光信号を光ファイバ７１に入射させると、光ファイバ７１の各個所で微弱なラマン散乱光が発生する。図５に示すように、ラマン散乱光は、入射光波長λ０を中心として、その両側の波長帯に発生する。なお、入射光波長λ０に発生する後方散乱光はレイリー散乱光Ｒである。長波長側のラマン散乱光はストークス光Ｓｔ、短波長側のラマン散乱光はアンチストークス光Ａｓと称されるものである。
【０００９】
光ファイバ７１で発生したストークス光Ｓｔとアンチストークス光Ａｓとの強度比は、光ファイバ７１の温度に依存する。したがって、被温度測定物の温度によって、光ファイバ７１の温度が変化し、検知されるストークス光Ｓｔとアンチストークス光Ａｓとの光強度比が変化する。この光強度比を求めることにより被温度測定物の温度を測定することができる。
【００１０】
光ファイバ温度センサ７０においては、後方散乱したストークス光Ｓｔとアンチストークス光Ａｓを波長フィルタモジュール７６によって分離し、それぞれ独立に光検出器７４，７５で受光する。受光された光は電気信号に変換され、その電気信号が受信信号増幅器７９で増幅され、増幅された電気信号はＡＤ変換器８０でデジタル信号に変換されて信号処理制御回路８１に入力される。信号処理制御回路８１及び外部演算手段８４により、入力された電気信号から温度が求められ、測定温度が表示される。
【００１１】
【特許文献１】特許第２５７７１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の光ファイバ温度センサ７０では、光源７３として温度が一定になるようにコントロールされた大光出力の波長８５０〜１５５０ｎｍのＬＤを用いていた。このＬＤは特殊なＬＤでもあり、非常に高価であった。
【００１３】
また、ＬＤを大電流でパルス駆動するために、大掛かりな回路が必要になると共に、パルス駆動時にはＬＤの発熱が大きく、温度を一定にしてＬＤ出射光波長を安定化させるために温度コントロールする必要があり、回路構成が複雑であった。このため、これらの回路を構成するために、光ファイバ温度センサ全体のコストも高くなっていた。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、大掛かりなＬＤ駆動回路や温度コントロール回路を必要とせず、低コストな光ファイバ温度センサを提供することにある。
【００１５】
これを解決する手段は、従来、温度センサに使用することのなかったＣＤ（コンパクトディスク）のピックアップに用いられる０．７８μｍ帯の半導体レーザ（ＣＤ用ＬＤ）を使用することにある。ＣＤ用ＬＤは非常に低コストであり、専用のＬＤドライバＩＣも入手容易であるため、パルス駆動回路も容易に構成することができ、光ファイバ温度センサの低コスト化を図ることができる。
【００１６】
ところで、ＣＤ用ＬＤを用いる際には、次の問題点がある。
（１）ＣＤ用ＬＤは温度制御素子が内蔵されていないため、温度制御することなく用いるが、外気温度などによってＬＤの温度が変化するため、従来の光ファイバ温度センサに用いられ、温度が一定に制御されたＬＤに比べて波長変動が大きい。（２）ＣＤ用ＬＤの出射波長帯は０．７８μｍ帯と従来の光ファイバ温度センサに用いられているＬＤより短波長である。このため、長波長のＬＤを用いた光ファイバ温度センサに比べて、Ａｓ光及びＳｔ光の波長が、レイリー散乱光（光ファイバ入射光）の波長に近づく。
【００１７】
従来の波長フィルタは、光源の波長が安定しており、また、光源波長とＡｓ光及びＳｔ光の波長間隔が広いこともあり、パスバンドとカットバンド間の傾斜（遮断特性）が比較的緩やかな特性であった。
【００１８】
したがって、従来の特性の光フィルタを適用した場合には、前記（１）（２）の問題点より、ＣＤ用ＬＤが使用される温度によってはＡｓ光或いはＳｔ光の透過帯域内にレイリー散乱光成分が混入してきてしまい、正確な温度測定が困難であるという問題点がある。
【００１９】
波長フィルタの透過特性と、光源波長、ラマン散乱光との関係を示して説明すると、図６（ａ）に示すように、従来の光ファイバ温度センサでは、光源の波長が長波長で、かつ、一定温度に制御されている場合、光源の波長とＡｓ光及びＳｔ光の波長が離れており、光源の波長も安定しているため、波長フィルタの特性は、緩やかな遮断特性でよい。なお、図中点線は、温度２５℃での散乱光の波長特性を表し、実線は、光源の個体ばらつき或いは低温化によって、光源の中心波長が短波長側にずれたときの散乱光の波長特性を表す。
【００２０】
しかしながら、図６（ｂ）に示すように、光源の波長が短波長で、かつ、温度制御されていない場合、光源の波長とＡｓ光及びＳｔ光の波長が近づいており、温度による波長変動も大きいため、少しの波長変動でＡｓ或いはＳｔ光の波長帯域内に光源波長成分が混入してしまう。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低コストな短波長ＬＤを用いても正確に温度測定することができる光ファイバ温度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、温度の測定箇所に配設される光ファイバからなるセンシング部と、そのセンシング部に光を入射させる光源と、センシング部で発生した後方散乱光からラマン散乱光を分波する波長フィルタモジュールと、ラマン散乱光を検出する光検出器と、その光検出器からの電気信号を処理する信号処理回路とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、光源は、波長０．７８μｍ帯であって、かつ、一定温度に制御しない半導体レーザであり、波長フィルタモジュールは、ストークス光を透過する長波長側バンドパスフィルタと、反ストークス光を透過する短波長側バンドパスフィルタとで構成され、長波長側バンドパスフィルタ及び短波長側バンドパスフィルタは、半導体レーザの波長帯域の光を透過させないと共に、上記光源の波長変動により反ストークス光とストークス光が波長変動しても透過できるようにそれぞれパスバンドの範囲を設定され、上記光源の温度変化に起因して光源出射光の波長が変動しても、上記光源出射光と上記ラマン散乱光とをアイソレーションして温度測定を行うことができる光ファイバ温度センサである。
【００２５】
請求項２の発明は、長波長側バンドパスフィルタは、そのパスバンドの中心波長がストークス光の波長より長波長側にシフトしており、短波長側バンドパスフィルタは、そのパスバンドの中心波長がアンチストークス光より短波長側にシフトしている請求項１記載の光ファイバ温度センサである。
【００２６】
請求項３の発明は、半導体レーザのケース温度１０〜５０℃において、半導体レーザの中心波長をλｃとしたときに、長波長側バンドパスフィルタは、パスバンドの最小透過波長が（（λｃ−７８５）＋８０２）ｎｍ以上かつ最大透過波長が（（λｃ−７８５）＋８２１）ｎｍ以上であり、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であり、短波長側バンドパスフィルタは、パスバンドの最小透過波長が（（λｃ−７８５）＋７５１）ｎｍ以下かつ最大透過波長が（（λｃ−７８５）＋７６８）ｎｍ以下であり、波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上である請求項１または２に記載の光ファイバ温度センサである。
【００２７】
請求項４の発明は、半導体レーザの中心波長λｃが、ＬＤのケース温度１０〜５０℃において、７７６〜７９４ｎｍである請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ温度センサである。
【００２８】
請求項５の発明は、光源には、温度制御用のヒータを取り付けた請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ温度センサである。
【００２９】
請求項６の発明は、光源と光ファイバとの間には、非球面レンズが設けられている請求項１〜５いずれかに記載の光ファイバ温度センサである。
請求項７の発明は、温度の測定箇所に配設される光ファイバからなるセンシング部と、そのセンシング部に光を入射させる光源と、上記センシング部で発生した後方散乱光からラマン散乱光を分波する波長フィルタモジュールと、上記ラマン散乱光を検出する光検出器と、その光検出器からの電気信号を処理する信号処理回路とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、上記光源は、波長０．７８μｍ帯であって、かつ、一定温度に制御しない半導体レーザであると共に、該半導体レーザの中心波長が、ＬＤケースの温度１０〜５０℃において、７７６〜７９４ｎｍであり、上記波長フィルタモジュールは、ストークス光を透過する長波長側バンドパスフィルタと、反ストークス光を透過する短波長側バンドパスフィルタとで構成され、上記長波長側バンドパスフィルタの波長帯域は、８０２〜８２１ｎｍであり、かつ、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であり、上記短波長側バンドパスフィルタの波長帯域は、７５１〜７６８ｎｍであり、かつ、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であり、上記ＬＤケースの温度１０〜５０℃全ての温度領域において光源出射光の波長が変動しても、、上記光源出射光と上記ラマン散乱光とをアイソレーションして温度測定を行うことができる光ファイバ温度センサである。
【００３０】
本発明に係る光ファイバ温度センサでは、図６（ｃ）に示すように、光源の波長が短波長で、かつ、温度制御されていなくとも、波長フィルタの遮断特性を急峻にすることで、レイリー散乱成分を遮断することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、低コストな短波長ＬＤを用いても正確に温度測定することができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１は本発明に係る光ファイバ温度センサの好適な実施の形態を示した回路図である。
【００３４】
図１に示すように、光ファイバ温度センサ１０は、温度の測定箇所に配置される光ファイバ１４からなるセンシング部と、そのセンシング部に光を入射させる光源１１と、センシング部で発生した後方散乱光からラマン散乱光を分波する波長フィルタモジュール１２と、ラマン散乱光を検出する光検出器７４，７５と、光検出器７４，７５からの電気信号を処理する信号処理制御回路８１とを備える。
【００３５】
光ファイバ温度センサ１０は、光源１１及び波長フィルタモジュール１２に特徴を有するものであり、それ以外の部材は、図４の光ファイバ温度センサ７０と略同じである。波長フィルタモジュール１２は、センシング部の光ファイバ１４、光源１１、Ａｓ光受光用の光検出器７４及びＳｔ光受光用の光検出器７５と接続用光ファイバ１５を介して光結合されている。
【００３６】
本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０は、光源１１（ＬＤモジュール１６）として波長０．７８μｍ帯の半導体レーザを用いている。波長０．７８μｍ帯の半導体レーザとしては、通常ＣＤ（コンパクトディスク）のピックアップに用いられる半導体レーザダイオード（ＣＤ用ＬＤ）を用いている。ＣＤ用ＬＤは安価に入手することができるので、ＣＤ用ＬＤを用いることで光ファイバ温度センサ１０の低コスト化が図れる。
【００３７】
また、波長０．７８μｍ帯のＬＤを用いることで、従来の光ファイバ温度センサのように長波長帯のＬＤを用いた場合と比較して、センシング部が短距離であれば、ラマン散乱光の受光強度を大きくすることができる。
【００３８】
さて、本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０では、従来の光ファイバ温度センサで用いられていた光源の波長よりも短い０．７８μｍ帯の光源を用い、かつ、一定温度に制御しない半導体レーザを用いるために、ストークス光（Ｓｔ光）を透過させる長波長側バンドパスフィルタと反ストークス光（Ａｓ光）を透過させる短波長側バンドパスフィルタとして、急峻な遮断特性をもち、光源の波長変動によりＡｓ光とＳｔ光が波長変動しても透過できるようにパスバンドの範囲を設定したバンドパスフィルタを用いることを特徴とする。「急峻な遮断特性」とは、バンドパスフィルタのパスバンドとカットバンドとの境界の勾配（遮断特性）が大きいことを意味する。
【００３９】
図２は、波長フィルタモジュールのフィルタ特性を示したものである。図２中、λ０は、光源出射光の中心波長、λStはストークス光の中心波長、λAsはアンチストークス光の中心波長を表す。
【００４０】
本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０では、一定温度に制御しない０．７８μｍ帯のＬＤを用いている。光源出射光の波長を０．７８μｍ帯と、従来より短波長にしたことで、ラマン散乱光（Ａｓ光、Ｓｔ光）と光源の波長間隔が短くなる。また、光源の温度を一定温度に制御しないため、光源出射光の波長変動も大きい。したがって、Ａｓ光及びＳｔ光を透過させる光のパスバンドも波長変動成分だけ広く取る必要がある。
【００４１】
しかしながら、光源出射光とラマン散乱光間の波長間隔も狭くなっているので、緩やかな遮断特性では、光源波長成分もパスバンドに混入してしまう。このため、より急峻な遮断特性が得られるバンドパスフィルタにより、光源波長成分を混入しないようにする。
【００４２】
ところで、バンドパスフィルタのパスバンド幅の設定は、自由にできるわけではなく、離散的にしか設定できない。このため、パスバンド幅を光源の波長変動（約２０ｎｍ）程度に合わせることは困難である。
【００４３】
したがって、バンドパスフィルタのパスバンド幅は、光源の波長変動（約２０ｎｍ）以上で設定可能なパスバンド幅とする。しかし、この場合、パスバンドの中心波長をＡｓ光或いはＳｔ光の波長変動の中心値に合わせた場合、パスバンド幅が波長変動幅より大きいため、光源波長成分の変動幅のなかにパスバンドが重なってしまい、光源波長成分の光が混入してしまう。
【００４４】
そこで、本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０では、長波長側バンドパスフィルタを、その透過帯域の中心波長λｌがストークス光の波長λStより長波長側にあたるようにし、短波長側バンドパスフィルタを、その透過帯域の中心波長λｓがアンチストークス光の波長λAsより短波長側にあたるように形成する。
【００４５】
ただし、バンドパスフィルタの中心波長をラマン散乱光の中心波長からずらし過ぎると、ラマン散乱光の成分が遮断されるおそれがある。したがって、バンドパスフィルタの中心波長はラマン散乱光のみ透過させ、光源波長成分の散乱光が混入しないように決定する必要がある。
【００４６】
波長フィルタモジュール１２は、長波長側バンドパスフィルタを、パスバンドの最小透過波長が８０２ｎｍ以上かつ最大透過波長が８２１ｎｍ以上とし、短波長側バンドパスフィルタを、パスバンドの最小透過波長値が７５１ｎｍ以下かつ最大透過波長が７６８ｎｍとしている。
【００４７】
図３は、本実施の形態で用いる波長フィルタモジュールの具体的なフィルタ特性である。
【００４８】
図３に示すように、本実施の形態の波長フィルタモジュールのフィルタ特性５１は、ストークス光の透過帯域（長波長側バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の透過帯域）５２が８０２〜８２１ｎｍであり、アンチストークス光の透過帯域（短波長側ＢＰＦの透過帯域）５３が７５１〜７６８ｎｍであり、長波長側バンドパスフィルタ及び短波長側バンドパスフィルタの遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍとなっている。
【００４９】
フィルタ特性５１は、光源波長帯域５５（図中、破線）、ラマン散乱光波長の波長帯域（ストークス光透過帯域５２、アンチストークス光透過帯域５３）及び遮断特性５４から決定される。
【００５０】
まず、光源波長範囲の設定理由を説明する。本実施の形態では、光源１１として波長０．７８μｍ帯の一般的なＬＤを用いると、ＬＤ自体の出射光波長のばらつきは、７７９〜７８９ｎｍ（ＬＤモジュールのケース温度Ｔｃが２５℃のとき）である。
【００５１】
また、ＬＤは温度変化により出射光波長が変化し、その波長は近似的に以下の式（１）で求めることができる。
【００５２】
【数１】
0004784387.tif 000002
【００５３】
ここで、ＴｃはＬＤのケース温度であり、λ０はＴｃ＝２５℃のときの波長である。ケース温度Ｔｃが１０℃とき、２５℃時に比べて出射光波長が３ｎｍ短波長側にシフトし、ケース温度Ｔｃが５０℃とき、２５℃時に比べて出射光波長が５ｎｍ長波長側にシフトする。よって、ＬＤ自体の出射光波長のばらつきと、温度による波長変動とを考慮すると、光源波長範囲は７７６〜７９４ｎｍとなり、温度変化分も含めたＬＤの中心波長のばらつき幅は１８ｎｍとなる。
【００５４】
次に、ラマン散乱光の波長帯域５２，５３の設定理由を説明する。
【００５５】
ラマン散乱光は、センシング部の光ファイバ１４に入射されるパルス光信号の波長（励起光波長）によって決定される。ここで、励起光波長と、励起されるストークス光波長、アンチストークス光波長との関係を以下の表１に示す。
【００５６】
【表１】
0004784387.tif 000003
【００５７】
なお、表中、ラマンシフト波数は、ＧｅＯ2をドープしたＳｉＯ2で構成される光ファイバコアにおけるラマン散乱シフト波数である。ラマンシフト波数をｋ、光源波長をλ０とするとラマン散乱波長は以下の式（２）で表される。式（２）中、分母の±は、それぞれＡｓ光とＳｔ光に対応する。
【００５８】
【数２】
0004784387.tif 000004
【００５９】
表１の光源波長の欄において、７７６ｎｍは光源出射光の最小波長、７９４ｎｍは光源出射光の最大波長、７８５ｎｍは最大波長と最小波長の中間値としている。
【００６０】
表１より、光源波長が７７６ｎｍの時、波長８０２．１ｎｍのストークス光及び波長７５１．５ｎｍのアンチストークス光が発生するので、ストークス光透過帯域の最小値は８０２ｎｍ、アンチストークス光の最小値は７５１ｎｍとする。
【００６１】
同様に、励起光波長が７９４ｎｍの時、波長８２１．４ｎｍのストークス光及び波長７６８．４ｎｍのアンチストークス光が発生するので、ストークス光透過帯域の最大値は８２１ｎｍ、アンチストークス光の最大値は７６８ｎｍとする。
【００６２】
次に、遮断特性５４の設定理由を説明する。
【００６３】
光源出射光の波長と略同じ波長で後方散乱するレイリー散乱光は、光検出器７４，７５で受光されると、測定誤差の要因となるため、光源出射パルス光信号の波長帯の光を遮断する必要がある。ここで、ラマン散乱光はレイリー散乱光の約１／１０００倍の光強度であり、上記の「光源出射光の波長帯の光を遮断」とは、波長フィルタによりレイリー散乱光を３０ｄＢ以上低減することを意味する。また、光源波長帯域５５とラマン散乱光透過帯域５２，５３より、光源出射光波長とラマン散乱光波長間の最も狭い間隔は８．１ｎｍである。光源出射光の波長広がり幅（スペクトル幅）が１．５ｎｍ程度であることを考慮すると、光源出射光波長とラマン散乱光の間隔は６．６ｎｍとなる。よって、波長６．６ｎｍずれる際に光強度３０ｄＢ以上低減する遮断特性としなければならない。これより遮断特性は４．５ｄＢ／ｎｍ以上としている。
【００６４】
一般的には、ＬＤのケース温度１０〜５０℃のときの中心波長は、ＬＤを製造するメーカごとに多少異なる。そこで、上記の式（１）を基にＬＤのケース温度１０〜５０℃のときの中心波長をλｃとしたときの波長フィルタの特性を求める。
【００６５】
長波長側のバンドパスフィルタは、パスバンドの最小透過波長が（（λｃ−７８５）＋８０２ｎｍ）以上かつ最大透過波長が（（λｃ−７８５）＋８２１）ｎｍ以上であり、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であるように設定する。一方、短波長側バンドパスフィルタは、パスバンドの最小透過波長が（（λｃ−７８５）＋７５１）ｎｍ以下かつ最大透過波長が（（λｃ−７８５）＋７６８）ｎｍ以下であり、光源波長側の遮断特性が４．５ｄＢ／ｎｍ以上であるように設定する。
【００６６】
使用する温度範囲で１８ｎｍ以上の波長ばらつきがある場合には、上記の特性を有する波長フィルタを用いると共に、ＬＤの温度が所定温度以下にならないようにするためのヒータをＬＤに取り付け、温度による波長変動を小さくすればよい。ヒータを取り付けたＬＤを用いることで、ペルチェ素子のように冷却はしないので、低消費電力でかつ低コスト化を実現できる。
【００６７】
図３に示すフィルタ特性５１を有する波長フィルタモジュール１２を用いることにより、光ファイバ温度センサ１０は、ラマン散乱光と光源出射光とのアイソレーションを向上させることができ、高精度な温度測定を行うことができる。
【００６８】
センサ本体１３の温度変化に起因して光源出射光の波長がシフト（変動）すると、波長変動によってラマン散乱光の波長も変動するが、本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０の波長フィルタモジュール１２は、光源出射光及びラマン散乱光の波長シフト分を考慮して形成されているので、光源１１の温度を制御する必要がない。
【００６９】
したがって、光源１１の温度をコントロールする必要がないので、従来の光ファイバ温度センサのように、ペルチェ素子等の冷却手段を設ける必要がなく、低消費電力化、小型化及び構成の簡易化を図ることができる。
【００７０】
本実施の形態では、光源１１の温度制御機器は設けられていないが、光源出射光の波長変動範囲を小さくするために、ＬＤモジュール１６にヒータ（図示せず）を設けて、光源１１の温度をある温度（例えば１０℃）以下にならないように制御してもよい。
【００７１】
また、光源１１と、光源−波長フィルタモジュール間を接続する接続用光ファイバ１５との間に非球面レンズ（図示せず）を設けてもよい。非球面レンズを用いることで、光源出射光の光ファイバ１５への入射角を小さくし、光源１１から光ファイバ１４へ入射するまでの結合損失を低減することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る好適な一実施形態の光ファイバ温度センサを示す回路図である。
【図２】波長フィルタモジュールのフィルタ特性の概要を示す図である。
【図３】波長フィルタモジュールの具体的なフィルタ特性を示す図である。
【図４】従来の光ファイバ温度センサを示す回路図である。
【図５】レイリー散乱光とラマン散乱光のスペクトルを示す図である。
【図６】（ａ）は従来の光ファイバ温度センサに用いる波長フィルタモジュールのフィルタ特性を説明する図であり、（ｂ）はレイリー散乱成分が混入したフィルタ特性を説明する図であり、（ｃ）はレイリー散乱成分を遮断した特性をフィルタ特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  光ファイバ温度センサ
１１  光源
１２  波長フィルタモジュール
１４  光ファイバ
７４，７５  光検出器
８１  信号処理制御回路
【図１】
0004784387.tif 000005
【図２】
0004784387.tif 000006
【図３】
0004784387.tif 000007
【図４】
0004784387.tif 000008
【図５】
0004784387.tif 000009
【図６】
0004784387.tif 000010