(57)【要約】【課題】リファレンスファイバの長さを短くしても、光ファイバの温度情報を正確に校正することができる技術を提供する。【解決手段】光ファイバ内にパルス光を照射する光源と、光ファイバ内で生じたラマン散乱光を受光する受光系と、光源と光ファイバとの間に配置されるリファレンスファイバと、リファレンスファイバを加熱するヒータと、光源、受光系、ヒータの動作を制御する制御部と、を備え、光源とリファレンスファイバとの間には、光源から照射されるパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させるモードスクランブラが設けられている。【選択図】図１
2016176744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ内にパルス光を照射する光源と、
前記光ファイバ内で生じたラマン散乱光を受光する受光系と、
前記光源と前記光ファイバとの間に配置されるリファレンスファイバと、
前記リファレンスファイバを加熱するヒータと、
前記光源、前記受光系、前記ヒータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記光源がパルス光を照射してから前記受光系が前記光ファイバからラマン散乱光を受光するまでの時間Ｔ、前記受光系が前記光ファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａに対するラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂの比率Ｂ／Ａから、ラマン散乱光を生じさせた前記光ファイバにおける所定部位の温度情報を算出する処理と、
前記リファレンスファイバの温度を一定の温度にするように前記ヒータの出力を調整しつつ前記リファレンスファイバ内にパルス光を照射し、前記受光系が前記リファレンスファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａ０に対するラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂ０の比率Ｂ０／Ａ０に基づいて、前記光ファイバの温度情報を校正する処理と、を行うように構成されており、
前記光源と前記リファレンスファイバとの間には、前記光源から照射されるパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させるモードスクランブラが設けられている
光ファイバ温度測定装置。
【請求項２】
前記モードスクランブラは、前記光ファイバとは異なる光ファイバを巻き回して形成され、直径が２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である巻回体を有している
請求項１に記載の光ファイバ温度測定装置。
【請求項３】
前記モードスクランブラが複数の巻回体を有しており、
複数の前記巻回体はそれぞれ、直列に接続されている
請求項１又は２に記載の光ファイバ温度測定装置。
【請求項４】
前記モードスクランブラは、少なくとも２本のマルチモードファイバと、２本の前記マルチモードファイバ間に配置されたシングルモードファイバと、を有している
請求項１に記載の光ファイバ温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバ内にパルス光を照射する光源と、光ファイバ内で生じたラマン散乱光を受光する受光系と、光源と光ファイバとの間に配置されるリファレンスファイバと、を備える光ファイバ温度測定装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような光ファイバ温度測定装置では、リファレンスファイバの温度を一定の温度にするようにリファレンスファイバを加熱するヒータの出力を調整しつつリファレンスファイバ内にパルス光を照射し、受光系がリファレンスファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａ０に対するこのラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂ０の比率Ｂ０／Ａ０に基づいて、光ファイバの温度情報を校正する処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の光ファイバ温度測定装置では、リファレンスファイバ内に入射されるパルス光が多モード状態にあることがあり、多モード状態のパルス光から生じたラマン散乱光では、リファレンスファイバの条件のわずかな変化により、上述の比率Ｂ０／Ａ０が変わることがある。このため、上述の光ファイバ温度測定装置では、リファレンスファイバの長さを十分に長くして、リファレンスファイバ内でパルス光に含まれる高次モードの光を十分に減衰させ、このパルス光がリファレンスファイバ内で散乱することで生じたラマン散乱光を用いて算出した上述の比率Ｂ０／Ａ０に基づいて、光ファイバの温度情報を校正する処理を行っている。つまり、従来の光ファイバ温度測定装置では、リファレンスファイバの長さを長くしなければ、光ファイバの温度情報を正確に校正することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決し、リファレンスファイバの長さを短くしても、光ファイバの温度情報を正確に校正することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
光ファイバ内にパルス光を照射する光源と、
前記光ファイバ内で生じたラマン散乱光を受光する受光系と、
前記光源と前記光ファイバとの間に配置されるリファレンスファイバと、
前記リファレンスファイバを加熱するヒータと、
前記光源、前記受光系、前記ヒータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記光源がパルス光を照射してから前記受光系が前記光ファイバからラマン散乱光を受光するまでの時間Ｔ、前記受光系が前記光ファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａに対するラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂの比率Ｂ／Ａから、ラマン散乱光を生じさせた前記光ファイバにおける所定部位の温度情報を算出する処理と、
前記リファレンスファイバの温度を一定の温度にするように前記ヒータの出力を調整しつつ前記リファレンスファイバ内にパルス光を照射し、前記受光系が前記リファレンスファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａ０に対するラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂ０の比率Ｂ０／Ａ０に基づいて、前記光ファイバの温度情報を校正する処理と、を行うように構成されており、
前記光源と前記リファレンスファイバとの間には、前記光源から照射されるパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させるモードスクランブラが設けられている光ファイバ温度測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リファレンスファイバの長さを短くしても、光ファイバの温度情報を正確に校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光ファイバ温度測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光ファイバ温度測定装置が備える制御部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の一実施形態＞
（１）光ファイバ温度測定装置の構成
以下に、本発明の一実施形態にかかる光ファイバ温度測定装置１について、主に図１を参照しながら説明する。
【００１０】
図１に示すように、光ファイバ温度測定装置１は、光ファイバＦＢ内にパルス光を照射する光源２を備えている。光源２としては、例えば所定のパルス幅のレーザ光を出射する半導体レーザを用いることができる。光源２には、後述のコントローラ２０が電気的に接続されている。コントローラ２０は、光源２に対してパルス光を照射させる指示の出力を制御するように構成されている。
【００１１】
光ファイバＦＢは、光ファイバＦＢをセンサとして用いることで温度を測定する測定対象物の温度が光ファイバＦＢに効率よく伝わるように、測定対象物に沿って敷設されている。光ファイバＦＢとしては、例えば少なくともコアに石英（ＳｉＯ２）が用いられたグレーデッドインデックス（ＧＩ）型のマルチモード光ファイバを用いることができる。
【００１２】
光源２と光ファイバＦＢとの間には、光ファイバＦＢとは異なる光ファイバであって所定長さ（例えば１００ｍｍ程度の長さ）を有するリファレンスファイバ（校正用の光ファイバ）３が設けられている。リファレンスファイバ３は例えば光ファイバを巻き回して形成した巻回体３ａを有している。巻回体３ａは例えば直径が７０ｍｍ以上８０ｍｍ以下のコイル形状を有している。リファレンスファイバ３は、その一端部（光源側端部）が後述のモードスクランブラ６に接続され、他端部が光ファイバＦＢに接続されている。
【００１３】
リファレンスファイバ３の近傍には、リファレンスファイバ３が一定の温度に保たれるようにリファレンスファイバ３を加熱する加熱手段としてのヒータ４が設けられている。ヒータ４には、後述のコントローラ２０が電気的に接続されている。
【００１４】
リファレンスファイバ３（巻回体３ａ）の近傍（例えばコイル形状に形成された巻回体３ａの筒中空部内）には、リファレンスファイバ３の温度を検出する温度センサ５が設けられている。温度センサ５には、後述のコントローラ２０が電気的に接続されており、検出した温度情報を後述のコントローラ２０に送信するように構成されている。コントローラ２０は、温度センサ５により検出された温度情報に基づいて、ヒータ４への出力を制御するように構成されている。
【００１５】
光源２とリファレンスファイバ３との間には、光源２から照射されるパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させる（除去する）モードスクランブラ６が設けられている。つまり、モードスクランブラ６は、リファレンスファイバ３に、高次モードが減衰されたパルス光（主に１次モードのパルス光）を入射させるように構成されている。
【００１６】
モードスクランブラ６は、例えば上述の光ファイバＦＢ、リファレンスファイバ３とは異なる光ファイバを所定回数（例えば５回〜１００回）巻き回して形成した巻回体を有している。巻回体は例えばコイル形状を有している。巻回体を形成する光ファイバとして、ファイバ径が例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のマルチファイバが用いられることが好ましい。モードスクランブラ６は、パルス光に含まれる高次モードの光をより確実に減衰させる観点から、複数（例えば２つ）の巻回体６ａ，６ｂを有していることが好ましい。複数の巻回体６ａ，６ｂはそれぞれ、直列に接続されている。
【００１７】
光源２から照射されたパルス光が巻回体６ａ，６ｂを通過することで、パルス光に含まれる高次モードの光が減衰される。つまり、巻回体６ａ，６ｂを形成している光ファイバの曲線箇所（曲がっている箇所）をパルス光が通過することで、パルス光に含まれる高次モードの光が飛ばされて減衰される。
【００１８】
巻回体６ａ，６ｂの直径は例えば３０ｍｍ以下であることが好ましい。巻回体６ａ，６ｂを形成する光ファイバの曲線箇所の曲率半径が大きいほど、パルス光に含まれる高次モードの光が飛ばされやすくなる。このため、巻回体６ａ，６ｂの直径がそれぞれ３０ｍｍを超えると、パルス光に含まれる高次モードの光を十分に減衰させることができないことがある。また、光ファイバ温度測定装置１の小型化を図ることができないことがある。巻回体６ａ，６ｂの直径をそれぞれ３０ｍｍ以下にすることで、パルス光に含まれる高次モードの光を十分に減衰させることができる。また、光ファイバ温度測定装置１の小型化を図ることができる。
【００１９】
上述したように、巻回体６ａ，６ｂの曲率半径が大きくなるほど、つまり直径が小さくなるほど、パルス光に含まれる高次モードの光を素早く減衰させることができる。しかしながら、ファイバ径が１００μｍ〜１５０μｍ程度であってパルス光に含まれる高次モードの光を十分に減衰させることができる長さを有する光ファイバにより直径が２０ｍｍ未満の巻回体６ａ，６ｂを形成すると、巻回体６ａ，６ｂの径方向と直交する方向の長さが長くなることがある。その結果、光ファイバ温度測定装置１の小型化を図ることができないことがある。従って、巻回体６ａ，６ｂの直径を２０ｍｍ以上にすることが好ましく、これにより上述の問題を解決することができる。
【００２０】
モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さ（例えば巻回体６ａ，６ｂを形成するそれぞれの光ファイバの合計長さ）が例えば２ｍ以上１０ｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さが２ｍ未満であると、モードスクランブラ６でパルス光に含まれる高次モードの光を十分に減衰させることができないことがある。その結果、リファレンスファイバ３内に多モード状態のパルス光が入射されることがある。モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さを２ｍ以上にすることで、モードスクランブラ６でパルス光に含まれる高次モードの光を十分に減衰させることができ、リファレンスファイバ３内に多モード状態のパルス光が入射されることを抑制することができる。
【００２２】
しかしながら、モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さが１０ｍを超えると、巻回体６ａ，６ｂをそれぞれ形成する光ファイバの長さが長くなり、巻回体６ａ，６ｂのそれぞれの直径が大きくなることがある。巻回体６ａ，６ｂのそれぞれの直径が例えば３０ｍｍを超えることがある。モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さを１０ｍ以下にすることで、巻回体６ａ，６ｂの直径を３０ｍｍ以下に確実にすることができる。
【００２３】
光源２とモードスクランブラ６との間には、リファレンスファイバ３内、光ファイバＦＢ内で生じたラマン散乱光を受光する分光器７が設けられている。分光器７は、光源２から照射されてモードスクランブラ６を通過したパルス光がリファレンスファイバ３内、光ファイバＦＢ内に入射されて散乱することで生じた散乱光のうち、モードスクランブラ６が有する光ファイバ（本実施形態では例えば巻回体６ａを形成する光ファイバ）の光源側端部（光源側端）まで戻ってきたラマン散乱光（後方ラマン散乱光）を受光するように構成されている。また、分光器７は、受光したラマン散乱光を、光源２から照射されたパルス光（入射光）の波長よりも長波長側にシフトし、温度依存性が低いストークス光と、入射光の波長よりも短波長側にシフトし、温度依存性が高い反ストークス光（アンチストークス光）と、に分光するように構成されている。分光器７としては、例えば光学フィルタ、光カプラ（光スプリッタ）を用いることができる。
【００２４】
分光器７には、分光器７からストークス光を受光し、受光したストークス光の強度を算出する第１の受光素子８と、分光器７から反ストークス光を受光し、受光した反ストークス光の強度を算出する第２の受光素子９と、が接続されている。第１の受光素子８、第２の受光素子９としては、例えばフォトディテクタを用いることができる。
【００２５】
第１の受光素子８、第２の受光素子９はそれぞれ、後述のコントローラ２０に電気的に接続されている。第１の受光素子８は、算出したストークス光の強度の情報、およびこのストークス光を受光した時間の情報をコントローラ２０に送信可能に構成されている。第２の受光素子９は、算出した反ストークス光の強度の情報、およびこの反ストークス光を受光した時間の情報をコントローラ２０に送信可能に構成されている。
【００２６】
なお、第１の受光素子８がストークス光を受光した時間（第２の受光素子９が反ストークス光を受光した時間）、つまり光源２からパルス光が照射されてから受光系がラマン散乱光を受光した時間Ｔは、ラマン散乱光を生じさせた光ファイバＦＢ又はリファレンスファイバ３の部位から受光系（例えば光源２側に位置する巻回体６ａを形成する光ファイバの光源側端部）までの距離に依存する。従って、受光系がラマン散乱光を受光した時間Ｔから、受光系が受光したラマン散乱光が光ファイバＦＢから受光したラマン散乱光なのか、リファレンスファイバ３から受光したラマン散乱光なのかを区別することができる。
【００２７】
主に、分光器７、第１の受光素子８、第２の受光素子９により、受光系が構成されている。
【００２８】
光ファイバ温度測定装置１には、制御手段としての制御部（コントローラ）２０が電気的に接続されている。例えば図２に示すように、コントローラ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１と、内部にメモリ領域を有するメモリ（ＲＡＭ）２２と、記憶手段としての記憶装置２３と、を備えたコンピュータとして構成されている。記憶装置２３は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）で構成されている。ＲＡＭ２２、記憶装置２３はそれぞれ、例えば内部バス２４を介してＣＰＵ２１とデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２０には、キーボード、マウス等の入出力手段２５や、ディスプレイ装置等の表示手段２６等が接続されていてもよい。
【００２９】
記憶装置２３内には、光源２、受光系、ヒータ４等の動作を制御するプログラムや、後述の光ファイバＦＢの温度情報を算出する処理、光ファイバＦＢの温度情報を校正する処理等を実現させるプログラム等が読み出し可能に格納されている。
【００３０】
例えば、コントローラ２０は、記憶装置２３から所定のプログラムを読み出して実行することで、光源２に対してパルス光を照射させる指示を出力するように構成されている。また、コントローラ２０は、リファレンスファイバ３の温度が一定の温度になるように温度センサ５が検出した温度情報に基づいてヒータ４の出力（加熱温度）を調整するように構成されている。
【００３１】
コントローラ２０は、記憶装置２３内に保管されている所定のプログラムを読み出して実行することで、光ファイバＦＢの所定部位の温度情報を算出する処理を行うように構成されている。つまり、コントローラ２０は、受光系が光ファイバＦＢからラマン散乱光を受光した時間Ｔ、および受光系が光ファイバＦＢから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａに対するこのラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂの比率Ｂ／Ａから、光ファイバＦＢの所定部位の温度情報を算出する処理を行うように構成されている。
【００３２】
上述の比率Ｂ／Ａの値は、ラマン散乱光を生じさせた光ファイバＦＢの部位の温度に依存する。なお、以下では、受光系が光ファイバＦＢから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度をストークス光の強度Ａ（又は強度Ａ）ともいう。また、受光系が光ファイバＦＢから受光したラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度を反ストークス光の強度Ｂ（又は強度Ｂ）ともいう。
【００３３】
コントローラ２０は、記憶装置２３内に保管されている所定のプログラムを読み出して実行することで、光ファイバＦＢの所定部位の温度情報を校正する処理を行うように構成されている。つまり、コントローラ２０は、受光系がリファレンスファイバ３から受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａ０に対するこのラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂ０の比率Ｂ０／Ａ０に基づいて、光ファイバＦＢの温度情報を校正する処理を行うように構成されている。なお、以下では、受光系がリファレンスファイバ３から受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度をストークス光の強度Ａ０（又は強度Ａ０）ともいう。また、受光系がリファレンスファイバ３から受光したラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度を反ストークス光の強度Ｂ０（又は強度Ｂ０）ともいう。
【００３４】
コントローラ２０は、光ファイバＦＢの温度情報や、校正を行った後の光ファイバＦＢの温度情報を表示手段２６に表示させるように構成されていることが好ましい。
【００３５】
（２）光ファイバの温度測定方法
続いて、光ファイバＦＢの温度測定方法の各工程について説明する。かかる光ファイバＦＢの温度測定の各工程は、上述の光ファイバ温度測定装置１により実施される。なお、以下の説明において、光ファイバ温度測定装置１を構成する各部の動作はコントローラ２０により制御される。
【００３６】
（パルス光照射工程）
リファレンスファイバ３が所定の温度になるように、ヒータ４によるリファレンスファイバ３の加熱を開始する。リファレンスファイバ３の温度が所定の温度になったら、コントローラ２０から光源２に対してパルス光を照射させる指示を出力し、光源２から光ファイバＦＢ内へのパルス光の照射を開始する。
【００３７】
光源２から照射されたパルス光は、まず、モードスクランブラ６の一端部から入射されてモードスクランブラ６を通過することで、パルス光に含まれる高次モードの光が減衰される。高次モードの光が十分に減衰されたパルス光が、モードスクランブラ６の他端部から出射されてリファレンスファイバ３を介して光ファイバＦＢ内へ入射される。
【００３８】
パルス光照射工程では、リファレンスファイバ３の温度が一定の温度になるようにヒータ４の出力を調整しつつリファレンスファイバ３内にパルス光を照射している。ヒータ４によるリファレンスファイバ３の温度の調整は、少なくとも後述の校正工程が終了するまで継続する。
【００３９】
（受光工程）
リファレンスファイバ３を介して光ファイバＦＢ内にパルス光が入射して散乱することで、リファレンスファイバ３内、光ファイバＦＢ内で散乱光が生じる。この散乱光のうち、モードスクランブラ６（例えば光源２側に位置する巻回体６ａを形成する光ファイバ）の光源側端部まで戻ってきたラマン散乱光を、分光器７により受光する。そして、分光器７により、ラマン散乱光をストークス光と反ストークス光とに分光する。
【００４０】
分光器７で分光したストークス光を、分光器７に接続された第１の受光素子８により受光してストークス光の強度Ａ（又は強度Ａ０）を算出する。そして、第１の受光素子８から、算出したストークス光の強度Ａ（又は強度Ａ０）の情報及び第１の受光素子８がこのストークス光を受光した時間の情報をコントローラ２０に送信する。
【００４１】
分光器７で分光した反ストークス光を、分光器７に接続された第２の受光素子９により受光して反ストークス光の強度Ｂ（強度Ｂ０）を算出する。そして、第２の受光素子９から、算出した反ストークス光の強度Ｂ（強度Ｂ０）の情報及び第２の受光素子９がこの反ストークス光を受光した時間の情報をコントローラ２０に送信する。
【００４２】
（温度算出工程）
コントローラ２０が受光系（第１の受光素子８及び第２の受光素子９）から所定の情報を受信すると、コントローラ２０は、記憶装置２３内に保管されている所定のプログラムを読み出して実行し、光ファイバＦＢの所定部位の温度情報を算出する処理を行う。ここでの所定の情報とは、第１の受光素子８から受信したストークス光の強度Ａの情報及びこのストークス光を受光した時間の情報、第２の受光素子９から受信した反ストークス光の強度Ｂの情報及びこの反ストークス光を受光した時間の情報である。
【００４３】
具体的には、コントローラ２０は、第１の受光素子８及び第２の受光素子９からそれぞれ所定の情報を受信すると、受光系がラマン散乱光を受光した時間Ｔの情報（第１の受光素子８がストークス光を受光した時間の情報、第２の受光素子９が反ストークス光を受光した時間の情報）から、受光系が受光したラマン散乱光が光ファイバＦＢ内で生じたラマン散乱光か、リファレンスファイバ３内で生じたラマン散乱光かを判定する。
【００４４】
コントローラ２０が、受光系が受光したラマン散乱光が光ファイバＦＢ内で生じたラマン散乱光であると判定した場合、コントローラ２０はさらに、受光系がラマン散乱光を受光した時間Ｔから、ラマン散乱光を生じさせた光ファイバＦＢの所定部位を算出（特定）する。また、コントローラ２０は、第１の受光素子８から受信したストークス光の強度Ａの情報、第２の受光素子９から受信した反ストークス光の強度Ｂの情報から、強度Ａに対する強度Ｂの比率Ｂ／Ａを算出する。そして、比率Ｂ／Ａから光ファイバＦＢの温度情報を算出する。
【００４５】
つまり、コントローラ２０は、受光系がラマン散乱光を受光した時間Ｔ、および受光系が光ファイバＦＢから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａに対するこのラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂの比率Ｂ／Ａから、光ファイバＦＢの所定部位における温度情報を算出する処理を行う。
【００４６】
（校正工程）
コントローラ２０が、受光系から所定の情報を受信すると、コントローラ２０は、記憶装置２３内に保管されている所定のプログラムを読み出して実行し、上述の温度算出工程で算出した光ファイバＦＢの温度情報を校正する処理を行う。ここでの所定の情報とは、第１の受光素子８から受信したストークス光の強度Ａ０の情報、第２の受光素子９から受信した反ストークス光の強度Ｂ０の情報である。
【００４７】
具体的には、コントローラ２０は、第１の受光素子８及び第２の受光素子９からそれぞれ所定の情報を受信すると、まず、受光系がラマン散乱光を受光した時間Ｔの情報から、受光系が受光したラマン散乱光が光ファイバＦＢ内で生じたラマン散乱光か、リファレンスファイバ３内で生じたラマン散乱光かを判定する。
【００４８】
コントローラ２０が、受光系が受光したラマン散乱光がリファレンスファイバ３内で生じたラマン散乱光であると判定した場合、コントローラ２０は、第１の受光素子８から受信したストークス光の強度Ａ０の情報、第２の受光素子９から受信した反ストークス光の強度Ｂ０の情報から、強度Ａ０に対する強度Ｂ０の比率Ｂ０／Ａ０を算出する。そして、比率Ｂ０／Ａ０に基づいて、上述の温度算出工程で算出した光ファイバＦＢの温度情報を校正する。
【００４９】
コントローラ２０は、校正を行った後の光ファイバＦＢの温度情報を表示手段２６に表示させる。
【００５０】
（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００５１】
（ａ）光源２とリファレンスファイバ３との間にモードスクランブラ６を設け、光源２から照射されたパルス光を、モードスクランブラ６、リファレンスファイバ３の順に通過させた後に光ファイバＦＢ内に入射させるように構成することで、リファレンスファイバ３内でパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させる必要がなくなる。つまり、光源２から照射された多モード状態にあるパルス光を、モードスクランブラ６により高次モードの光を減衰させたパルス光（定常モードのパルス光）にした後にリファレンスファイバ３に入射させることで、リファレンスファイバ３内でパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させる必要がなくなる。これにより、リファレンスファイバ３の長さを短くしても、光ファイバＦＢの温度情報を正確に校正することができる。
【００５２】
具体的には、モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さとリファレンスファイバ３の長さとの合計長さを、従来の光ファイバ温度測定装置が備えるリファレンスファイバの長さ（例えば４００ｍ〜５００ｍ）よりも短くしても、光ファイバＦＢの温度情報を正確に校正することができる。例えば、モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さを例えば１０ｍ以下にし、リファレンスファイバ３の長さを例えば１００ｍ程度にしても、光ファイバＦＢの温度情報を正確に校正することができる。
【００５３】
（ｂ）モードスクランブラ６が有する光ファイバの長さとリファレンスファイバ３の長さとの合計長さを、従来の光ファイバ温度測定装置が備えるリファレンスファイバの長さよりも短くすることで、光ファイバ温度測定装置１をより小型にすることができる。
【００５４】
（ｃ）モードスクランブラ６が有する巻回体の直径を３０ｍｍ以下にすることで、パルス光に含まれる高次モードの光を効率よく減衰させることができる。
【００５５】
（ｄ）モードスクランブラ６が複数の巻回体を有することで、パルス光に含まれる高次モードの光をより確実に減衰させることができる。
【００５６】
ここで、参考までに、従来の光ファイバ温度測定装置について説明する。従来の光ファイバ温度測定装置では、光源から照射されたパルス光が、パルス光に含まれる高次モードの光が減衰される前にリファレンスファイバに入射されている。つまり、多モード状態のパルス光がリファレンスファイバに入射されている。リファレンスファイバに入射された多モード状態のパルス光が散乱することで生じたラマン散乱光では、リファレンスファイバの条件がわずかに変化するだけで、ラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａ０に対する反ストークス光の強度Ｂ０の比率Ｂ０／Ａ０が変わることがある。例えば、リファレンスファイバにわずかな振動が加わったり、リファレンスファイバの温度がわずかに変化したり、リファレンスファイバがわずかに熱伸縮するだけで、上述の比率Ｂ０／Ａ０が変わることがある。つまり、上述の比率Ｂ０／Ａ０に誤差が生じやすくなり、光ファイバの温度情報の校正を正確に行うことができないことがある。そこで、従来の光ファイバ温度測定装置では、リファレンスファイバの長さを例えば４００ｍ〜５００ｍ程度にし、リファレンスファイバ内でパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させて定常モードのパルス光にしている。そして、リファレンスファイバ内で定常モードのパルス光が散乱することで生じたラマン散乱光を用いて算出した上述の比率Ｂ０／Ａ０に基づいて光ファイバの温度情報を校正する処理を行っている。
【００５７】
これに対し、本実施形態にかかる発明では、光源２とリファレンスファイバ３との間に、光源２から照射されたパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させるモードスクランブラ６が設けられている。つまり、モードスクランブラ６により高次モードの光を十分に減衰させたパルス光（定常モードのパルス光）をリファレンスファイバ３内に入射させるように構成している。これにより、リファレンスファイバ内でパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させる必要がなくなるため、リファレンスファイバ３の長さを短くしても、光ファイバＦＢの温度情報の校正を正確に行うことができる。
【００５８】
＜本発明の他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００５９】
上述の実施形態では、モードスクランブラ６が光源２から照射されたパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させるように構成されている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、モードスクランブラ６は、光源２から照射されてモードスクランブラ６に入射されたパルス光のうち、所定のモードの光（例えば１次モードの光）を選択するように構成されていてもよい。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
上述の実施形態では、モードスクランブラ６が複数の巻回体６ａ，６ｂを有し、その直径が同一である場合について説明したが、これに限定されない。つまり、複数の巻回体６ａ，６ｂの直径はそれぞれ異なっていてもよい。この場合、リファレンスファイバ３の側に位置するほど、巻回体の直径が小さくなるような順序で配置されていることが好ましい。例えば巻回体６ａの直径よりも巻回体６ｂの直径の方が小さいことが好ましい。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
また、上述の実施形態では、モードスクランブラ６が複数の巻回体６ａ，６ｂを有する場合について説明したが、これに限定されない。つまり、モードスクランブラ６が有する巻回体は１つであってもよく、これによっても、少なくとも上記（ａ）の効果を得ることができる。
【００６２】
上述の実施形態では、モードスクランブラ６が、光ファイバを巻き回して形成した巻回体を有する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、モードスクランブラ６は、少なくとも２本のマルチモードファイバと、この２本のマルチモードファイバ間に配置されたシングルモードファイバとを有していてもよい。具体的には、モードスクランブラ６として、光源２の側から順に、ＧＩ型のマルチモードファイバ、ステップインデックス（ＳＩ）型のシングルモードファイバ、ＧＩ型のマルチモードファイバ、ＧＩ型のマルチモードファイバが接続されたＧＳＧＧ型ファイバを用いてもよい。
【００６３】
上述の実施形態では、光ファイバＦＢとして、ＧＩ型のマルチモード光ファイバを用いたが、これに限定されない。光ファイバＦＢとして、ＳＩ型のシングルモードの光ファイバを用いてもよい。
【００６４】
上述の実施形態では、リファレンスファイバ３が一定温度に加熱される場合について説明したが、これに限定されない。例えばリファレンスファイバ３が一定温度に冷却されていてもよい。つまり、リファレンスファイバ３が一定温度に保たれていればよい。
【００６５】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００６６】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
光ファイバ内にパルス光を照射する光源と、
前記光ファイバ内で生じたラマン散乱光を受光する受光系と、
前記光源と前記光ファイバとの間に配置されるリファレンスファイバと、
前記リファレンスファイバを加熱するヒータと、
前記光源、前記受光系、前記ヒータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記光源がパルス光を照射してから前記受光系が前記光ファイバからラマン散乱光を受光するまでの時間Ｔ、前記受光系が前記光ファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａに対するラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂの比率Ｂ／Ａから、ラマン散乱光を生じさせた前記光ファイバにおける所定部位の温度情報を算出する処理と、
前記リファレンスファイバの温度を一定の温度にするように前記ヒータの出力を調整しつつ前記リファレンスファイバ内にパルス光を照射し、前記受光系が前記リファレンスファイバから受光したラマン散乱光に含まれるストークス光の強度Ａに対するラマン散乱光に含まれる反ストークス光の強度Ｂの比率Ｂ／Ａに基づいて、前記光ファイバの温度情報を校正する処理と、を行うように構成されており、
前記光源と前記リファレンスファイバとの間には、前記光源から照射されるパルス光に含まれる高次モードの光を減衰させるモードスクランブラが設けられている光ファイバ温度測定装置が提供される。
【００６７】
［付記２］
付記１の光ファイバ温度測定装置であって、好ましくは、
前記モードスクランブラは、前記光ファイバとは異なる光ファイバを巻き回して形成され、直径が２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である巻回体を有している。
【００６８】
［付記３］
付記１又は２の光ファイバ温度測定装置であって、好ましくは、
前記モードスクランブラが複数の巻回体を有しており、
複数の前記巻回体はそれぞれ、直列に接続されている。
【００６９】
［付記４］
付記１ないし３のいずれかの光ファイバ温度測定装置であって、好ましくは、
前記モードスクランブラは、少なくとも２本のマルチモードファイバと、２本の前記マルチモードファイバ間に配置されたシングルモードファイバと、を有している。
【符号の説明】
【００７０】
１      光ファイバ温度測定装置
２      光源
３      リファレンスファイバ
４      ヒータ
６      モードスクランブラ
７      分光器
８      第１の受光素子
９      第２の受光素子
２０    制御部（コントローラ）
ＦＢ    光ファイバ
【図１】
2016176744.tif 000003
【図２】
2016176744.tif 000004