JPH0756041A - Dual core optical fiber and temperature measuring instrument using the same - Google Patents
Dual core optical fiber and temperature measuring instrument using the sameInfo
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- JPH0756041A JPH0756041A JP5206355A JP20635593A JPH0756041A JP H0756041 A JPH0756041 A JP H0756041A JP 5206355 A JP5206355 A JP 5206355A JP 20635593 A JP20635593 A JP 20635593A JP H0756041 A JPH0756041 A JP H0756041A
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Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はクラッド中に２本のコア
を有するデュアルコア光ファイバと、これを応用した温
度計測装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual core optical fiber having two cores in a clad, and a temperature measuring device to which the dual core optical fiber is applied.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバセンサの一種として温度セン
サが知られており、このようなものとしては例えばデュ
アルコア単一モード石英ファイバを使用した温度センサ
がある（昭和５７年度電子通信学会 光・電波部門全国
大会予稿集、１−２２６）。ここでは、１本の石英ガラ
スからなる光ファイバのクラッド中に、２本の高屈折率
ガラスからなるコアが埋め込まれていたデュアルコア光
ファイバが用いられている。そしてこのデュアルコア光
ファイバの一端からＨｅ−Ｎｅレーザ光（連続光）を入
射し、他端からの出射光強度をＴＶカメラで測定し、２
つのコア内を伝播する光波の位相差を利用した温度計測
がなされている。2. Description of the Related Art A temperature sensor is known as a type of optical fiber sensor. For example, a temperature sensor using a dual-core single-mode quartz fiber is used as the optical sensor. National Convention Proceedings, 1-226). Here, a dual-core optical fiber in which two cores made of high-refractive index glass are embedded in the cladding of one optical fiber made of silica glass is used. He-Ne laser light (continuous light) is made incident from one end of this dual-core optical fiber, and the intensity of light emitted from the other end is measured by a TV camera.
Temperature measurement is performed by using the phase difference of light waves propagating in two cores.
【０００３】このようなデュアルコア光ファイバ温度計
測装置は、下記のような理論に基づいている。すなわ
ち、２つの導波路の長さが同一の場合には、２つの導波
路を伝播する光波間において、導波路間の等価屈折率の
差により位相差が生じる。ここで、双方の導波路の等価
屈折率の変化の温度依存性が異なると、当然に温度変化
によって上記位相差が変化し、従って温度およびその変
化が検出できることになる。Such a dual core optical fiber temperature measuring device is based on the following theory. That is, when the two waveguides have the same length, a phase difference occurs between the light waves propagating through the two waveguides due to the difference in equivalent refractive index between the waveguides. Here, if the temperature dependence of the change in the equivalent refractive index of the two waveguides is different, the phase difference naturally changes due to the temperature change, and therefore the temperature and the change can be detected.
【０００４】また、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍ
ｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｒａｃｔ−ｏｍｅｔｒｙ）法
を用いることもできる。すなわち、デュアルコア光ファ
イバにパルス光を入射したときの後方散乱光は、温度に
よってその強度が変化するので、光入射端に戻ってくる
光波（戻り光）の強度を時間分解計測することにより、
検出時間タイミングに応じた所望の地点における温度お
よびその変化を知ることができる。In addition, OTDR (Optical Tim)
e Domain Refract-ometry) method can also be used. That is, since the intensity of backscattered light when pulsed light is incident on the dual-core optical fiber changes depending on temperature, by time-resolved measurement of the intensity of the light wave (return light) returning to the light incident end,
It is possible to know the temperature at a desired point and its change according to the detection time timing.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】温度計測の精度を向上
させるためには、上述した温度による位相差の変化や、
温度による後方散乱光レベルの変化（レーリー散乱係数
の変化等）を大きくすることが必要となる。しかし、従
来のデュアルコア光ファイバでは、光ファイバの製造プ
ロセスの設定等の困難性から、このような温度依存性の
高いものが得られなかった。In order to improve the accuracy of temperature measurement, the above-mentioned change in phase difference due to temperature,
It is necessary to increase the change in backscattered light level due to temperature (change in Rayleigh scattering coefficient, etc.). However, in the conventional dual-core optical fiber, due to the difficulty of setting the manufacturing process of the optical fiber, it is not possible to obtain such a high temperature dependency.
【０００６】ところで、屈折率や散乱係数の温度依存性
が高い光学材料として、シリコンオイル等の液体透明材
が知られており、これをコアに用いたシングルコア光フ
ァイバも知られている。しかし、デュアルコア光ファイ
バの２本のコアの材料としてシリコンオイル等を用いる
と、通常の光ファイバとの融着接続が難しく、また光コ
ネクタ等に接続するときには液体封止構造を採用するこ
とが必要になる。By the way, a liquid transparent material such as silicon oil is known as an optical material having a high temperature dependence of a refractive index and a scattering coefficient, and a single core optical fiber using this as a core is also known. However, if silicone oil or the like is used as the material of the two cores of the dual core optical fiber, it is difficult to perform fusion splicing with an ordinary optical fiber, and a liquid sealing structure may be adopted when connecting to an optical connector or the like. You will need it.
【０００７】そこで、本発明は、透明ガラスのみからな
るシングルコア光ファイバと接続することが容易で、し
かも光学特性（屈折率，散乱係数等）の温度依存性を高
くできるデュアルコア光ファイバを提供することを目的
とする。Therefore, the present invention provides a dual-core optical fiber which can be easily connected to a single-core optical fiber made of only transparent glass, and whose optical characteristics (refractive index, scattering coefficient, etc.) can be highly temperature-dependent. The purpose is to do.
【０００８】また本発明は、このようなデュアルコア光
ファイバを適用した高感度のデュアルコア光ファイバ温
度計測装置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a highly sensitive dual core optical fiber temperature measuring device to which such a dual core optical fiber is applied.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明に係るデュアルコア光ファイバは、透明ガ
ラスからなるクラッドの中心部に透明ガラスからなる第
１のコアを有し、クラッド中の第１のコア近傍に当該第
１のコアと平行に形成された貫通孔に液状透明材が封入
されて第２のコアが構成されていることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a dual-core optical fiber according to the present invention has a first core made of transparent glass at the center of a clad made of transparent glass, The second core is characterized in that a liquid transparent material is enclosed in a through hole formed in the vicinity of the first core in parallel with the first core.
【００１０】また、上記のデュアルコア光ファイバの両
端面に、透明ガラスからなるクラッドの中心部に透明ガ
ラスからなるコアを有するシングルコア光ファイバがそ
れぞれ融着接続されていることが望ましい。Further, it is desirable that a single core optical fiber having a core made of transparent glass at the center of a clad made of transparent glass is fusion-spliced to both end faces of the above dual core optical fiber.
【００１１】また、上記問題点を解決するために、本発
明に係るデュアルコア光ファイバ温度計測装置は、上記
のデュアルコア光ファイバと、このデュアルコア光ファ
イバの一方の端面にパルス光を入射するパルス光源と、
一方の端面から出射された戻り光を検出する光検出器
と、一方の端面とパルス光源および光検出器との間に介
在されてパルス光源からの光を一方の端面に入射すると
共に一方の端面からの戻り光を光検出器に入射する光分
岐結合手段と、光検出器の出力にもとづきデュアルコア
光ファイバからの後方散乱光強度を測定して当該デュア
ルコア光ファイバの温度を測定する測定手段とを備える
ことを特徴とする。In order to solve the above problems, a dual core optical fiber temperature measuring apparatus according to the present invention makes a pulse light incident on the above dual core optical fiber and one end face of this dual core optical fiber. Pulsed light source,
A photodetector that detects the return light emitted from one end face, and the light from the pulse light source is incident on one end face while being interposed between the one end face and the pulse light source and the photodetector, and one end face Optical branching / coupling means for injecting the return light from the photodetector into the photodetector, and measuring means for measuring the backscattered light intensity from the dual core optical fiber based on the output of the photodetector to measure the temperature of the dual core optical fiber. And is provided.
【００１２】また、上記問題点を解決するためにデュア
ルコア光ファイバ温度計測装置は、上記のデュアルコア
光ファイバと、このデュアルコア光ファイバの一方の端
面に連続光を入射する連続光源と、デュアルコア光ファ
イバの他方の端面からの出力光強度を検出する光検出器
と、この光検出器の出力に基づきデュアルコア光ファイ
バにおける光伝送損失を測定して当該デュアルコア光フ
ァイバの温度を測定する測定手段とを備えることを特徴
とする。In order to solve the above-mentioned problems, a dual core optical fiber temperature measuring device includes a dual core optical fiber, a continuous light source for injecting continuous light into one end face of the dual core optical fiber, and a dual light source. A photodetector that detects the output light intensity from the other end surface of the core optical fiber, and measures the optical transmission loss in the dual core optical fiber based on the output of this photodetector to measure the temperature of the dual core optical fiber. And a measuring means.
【００１３】[0013]
【作用】本発明のデュアルコア光ファイバによれば、ク
ラッドの中心部にある第１のコアは透明ガラスにより形
成されるので、通常のシングルコア光ファイバとの融着
接続を容易に成し得る。また、液体透明材からなる第２
のコア端面は、接続されたシングルコア光ファイバのク
ラッド端面により封止されるので、液体封止構造を特に
設ける必要がない。このようなデュアルコア光ファイバ
は、第２のコアが光学特性（屈折率、散乱係数）の温度
依存性の高い液体透明材で構成されているので、温度変
化に敏感に反応して光波の位相差等を変化させ得る。According to the dual core optical fiber of the present invention, since the first core at the center of the clad is formed of transparent glass, fusion splicing with an ordinary single core optical fiber can be easily achieved. . In addition, the second made of liquid transparent material
Since the core end surface of (1) is sealed by the clad end surface of the connected single core optical fiber, it is not necessary to provide a liquid sealing structure. In such a dual-core optical fiber, since the second core is made of a liquid transparent material whose optical characteristics (refractive index, scattering coefficient) are highly temperature-dependent, it reacts sensitively to temperature changes and the light wave position The phase difference etc. can be changed.
【００１４】また、液体透明材の第２のコアを有するデ
ュアルコア光ファイバの両端面に、１本のコアを中心部
に有するシングルコア光ファイバを接続したデュアルコ
ア光ファイバを用いると、測定地点（温度を測定すべき
地点）から測定計器（光源、光検出器）を置く地点まで
が遠く離れていても、高感度の温度センシングができ
る。Further, when a dual-core optical fiber in which a single-core optical fiber having one core at the center is connected to both end faces of a dual-core optical fiber having a second core of a liquid transparent material is used, High-sensitivity temperature sensing is possible even if the distance from the point where the temperature is to be measured to the point where the measuring instrument (light source, photodetector) is placed.
【００１５】そして、デュアルコア光ファイバにパルス
光を入射し、戻ってきた光（戻り光）を検出する構成と
すれば、レーリー散乱等の温度による変化を利用した温
度計測ができる。このとき、戻り光の強度を時間分解計
測すれば、ＯＴＤＲの原理によりデュアルコア光ファイ
バの全長における任意の地点での温度計測が可能にな
る。さらに、デュアルコア光ファイバの一方の端部から
連続光を入射し、他方の端部からの出射光を検出すれ
ば、屈折率の温度による変化を利用した温度計測ができ
る。If pulsed light is incident on the dual core optical fiber and the returned light (returned light) is detected, temperature measurement can be carried out by utilizing changes due to temperature such as Rayleigh scattering. At this time, if the intensity of the returning light is time-resolved and measured, the temperature can be measured at an arbitrary point in the entire length of the dual core optical fiber according to the principle of OTDR. Furthermore, if continuous light is made incident from one end of the dual core optical fiber and light emitted from the other end is detected, temperature measurement using changes in the refractive index due to temperature can be performed.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、添付図面により、実施例のデュアルコ
ア光ファイバと、これを用いた温度計測装置を説明す
る。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を
付し、重複する説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A dual core optical fiber according to an embodiment and a temperature measuring device using the same will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
【００１７】図１に示した通り、実施例のデュアルコア
光ファイバ１は石英などの透明ガラスからなるクラッド
１１と、この中心部に設けられたより高屈折率の石英系
透明ガラスからなる石英コア１２とを有し、石英コア１
２近傍のクラッド１１中には、石英コア１２に平行な貫
通孔が形成されてシリコンオイル等の液状透明材が封入
され、液状コア１３が構成されている。ここで液状コア
１３をなすシリコンオイルは、常温においては石英ガラ
スと同等の屈折率を有するが、低温あるいは高温になる
と屈折率が変化し、光ファイバのコアとして機能する。As shown in FIG. 1, the dual-core optical fiber 1 of the embodiment has a clad 11 made of transparent glass such as quartz, and a quartz core 12 made of transparent quartz glass having a higher refractive index provided in the central portion. And has a quartz core 1
In the clad 11 in the vicinity of 2, a through hole parallel to the quartz core 12 is formed and a liquid transparent material such as silicon oil is sealed therein to form a liquid core 13. The silicon oil forming the liquid core 13 has a refractive index similar to that of silica glass at room temperature, but the refractive index changes at low temperature or high temperature and functions as a core of an optical fiber.
【００１８】すなわち、液状コア１２に屈折率変動があ
ると、石英コア１２と液状コア１３の間に光結合が生
じ、石英コア１２に入射されて伝播する光の透過率は、
下記の式（１）に従って変化する。That is, when the refractive index of the liquid core 12 fluctuates, optical coupling occurs between the quartz core 12 and the liquid core 13, and the transmittance of light incident on and propagated in the quartz core 12 is:
It changes according to the following equation (1).
【００１９】[0019]
【数１】 [Equation 1]
【００２０】このような光学特性変化の温度依存性は、
透明ガラスよりも液状のシリコンオイルのほうが大き
く、従って高感度の温度検出が可能となる。The temperature dependence of such change in optical characteristics is
Liquid silicone oil is larger than transparent glass, which enables highly sensitive temperature detection.
【００２１】このようなデュアルコア光ファイバ１の端
部を液体封止構造を施した光コネクタに接続し、そのま
まセンシング用の光ファイバとして用いることができる
が、一般的には、両端に通常の光ファイバを融着接続し
て用いるのが便利である。図２はこれを示している。The end portion of such a dual core optical fiber 1 can be connected to an optical connector having a liquid sealing structure and used as it is as an optical fiber for sensing. It is convenient to use the optical fibers by fusion splicing. FIG. 2 illustrates this.
【００２２】図２に示す通り、デュアルコア光ファイバ
１の両端面にはシングルコア光ファイバ２が融着接続さ
れる。ここで、シングルコア光ファイバ２は石英系ガラ
スからなるクラッド２１と、その中心部に設けられた同
じく石英系ガラスからなる石英コア２２を有している。
このためデュアルコア光ファイバ１とシングルコア光フ
ァイバ２の融着接続部３においては、双方の石英コア１
２と石英コア２２同士が突き合わされる一方で、デュア
ルコア光ファイバ１の液状コア１２はシングルコア光フ
ァイバ２のクラッド２１端面と突き合わされ、液体封止
構造が形成される。As shown in FIG. 2, a single core optical fiber 2 is fusion-spliced to both end faces of the dual core optical fiber 1. Here, the single core optical fiber 2 has a clad 21 made of silica glass and a quartz core 22 made of silica glass at the center thereof.
Therefore, in the fusion splicing portion 3 of the dual-core optical fiber 1 and the single-core optical fiber 2, the quartz cores 1 of both sides are
2 and the quartz cores 22 are butted against each other, the liquid core 12 of the dual core optical fiber 1 is butted against the end surface of the clad 21 of the single core optical fiber 2 to form a liquid sealing structure.
【００２３】図１および図２に示すデュアルコア光ファ
イバ１は、下記のようにして作製される。まず、ＶＡＤ
法、ロッドインチューブ法、外付け法等によりプリフォ
ームを作製し、コア材とクラッド材が一体となったガラ
スロッドを作製する。このガラスロッドでは、コア材が
クラッド材の中心部に位置するよう作製する。次に、超
音波ドリル等でクラッド材中にコア材と平行に穴をあ
け、内面を化学研磨等して、液状コア材を封入するため
の貫通穴をあける。あるいは、その他の方法として初め
からプリフォーム内に空隙を持たせることが出来る。The dual core optical fiber 1 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured as follows. First, VAD
Method, rod-in-tube method, external attachment method, and the like to produce a preform, and a glass rod in which a core material and a clad material are integrated is produced. This glass rod is manufactured so that the core material is located at the center of the clad material. Next, a hole is formed in the clad material in parallel with the core material by an ultrasonic drill or the like, and the inner surface is chemically polished to form a through hole for enclosing the liquid core material. Alternatively, as another method, voids can be provided in the preform from the beginning.
【００２４】次に、この空隙を持ったロッド（プリフォ
ーム）を線引き炉にセットし、下端を加熱して光ファイ
バを線引きする。この光ファイバは、クラッドガラスの
中心部にコアガラスを有すると共に、その近傍のクラッ
ドガラス中に貫通孔を有している。そこで、この光ファ
イバの一端をシリコンオイルに浸漬すると、毛細管現象
により貫通孔中にシリコンオイルが入り込み、石英コア
と液体（シリコンオイル）コアを共に有するデュアルコ
ア光ファイバが得られる。なお、デュアルコア光ファイ
バ１とシングルコア光ファイバ２の融着接続は、両者の
端面を突き合わせてアーク放電等で加熱することで実現
できる。Next, the rod (preform) having this void is set in a drawing furnace and the lower end is heated to draw the optical fiber. This optical fiber has a core glass at the center of the clad glass and a through hole in the clad glass near the core glass. Then, when one end of this optical fiber is dipped in silicone oil, the silicone oil enters into the through hole due to a capillary phenomenon, and a dual core optical fiber having both a quartz core and a liquid (silicon oil) core is obtained. The fusion splicing of the dual core optical fiber 1 and the single core optical fiber 2 can be realized by abutting the end faces of both and heating them by arc discharge or the like.
【００２５】次に、本発明のデュアルコア光ファイバを
適用した温度計測装置の実施例を説明する。図３はＯＴ
ＤＲ方式の実施例に係るデュアルコア光ファイバ温度計
測装置の構成図である。Next, an embodiment of a temperature measuring device to which the dual core optical fiber of the present invention is applied will be described. Figure 3 is OT
It is a block diagram of the dual core optical fiber temperature measuring apparatus which concerns on the Example of DR system.
【００２６】センシング用の光ファイバは液体コアを有
するデュアルコア光ファイバ１と、融着接続部３でデュ
アルコア光ファイバ１の両端面に接続された２本のシン
グルコア光ファイバ２により構成され、一方のシングル
コア光ファイバ２の端部はマッチングオイル４に浸漬さ
れて光の反射が防止されている。他方のシングルコア光
ファイバ２の端部はＯＴＤＲ装置５の光入出力端子に接
続される。ＯＴＤＲ装置５はレーザダイオードなどのパ
ルス光源５１を有し、この出力パルス光はハーフミラー
５２を通過してシングルコア光ファイバ２に入射され
る。シングルコア光ファイバ２からの出射光（戻り光）
はハーフミラー５２で反射され、光検出器５３で光強度
に応じた電気信号に変換され、その出力はトランジェッ
トディジタイザ５４に入力される。トランジェットディ
ジタイザ５４は光検出器５３の出力を時間分解する装置
であり、時間軸における光検出レベルが、デュアルコア
光ファイバ１における所定位置の後方散乱光レベルに対
応する。このトランジェットディジタイザ５４の出力は
演算処理部５５に与えられる。The optical fiber for sensing is composed of a dual core optical fiber 1 having a liquid core and two single core optical fibers 2 connected to both end faces of the dual core optical fiber 1 by a fusion splicing part 3, One end of the single core optical fiber 2 is immersed in the matching oil 4 to prevent light reflection. The end of the other single-core optical fiber 2 is connected to the optical input / output terminal of the OTDR device 5. The OTDR device 5 has a pulse light source 51 such as a laser diode, and the output pulsed light passes through the half mirror 52 and is incident on the single core optical fiber 2. Light emitted from the single core optical fiber 2 (return light)
Is reflected by the half mirror 52, converted into an electric signal according to the light intensity by the photodetector 53, and the output thereof is input to the transit jet digitizer 54. The transit jet digitizer 54 is a device that time-resolves the output of the photodetector 53, and the photodetection level on the time axis corresponds to the backscattered light level at a predetermined position in the dual core optical fiber 1. The output of the transit jet digitizer 54 is given to the arithmetic processing unit 55.
【００２７】次に、図３の温度計測装置の作用を説明す
る。パルス光源５１からのパルス光はハーフミラー５２
を介してシングルコア光ファイバ２に入射され、融着接
続部３を通過してデュアルコア光ファイバ１を伝播す
る。このとき、デュアルコア光ファイバ１は温度測定エ
リア６の内部にあり、したがってデュアルコア光ファイ
バ１の石英コア１２および液状コア１３におけるレーリ
ー散乱光強度は温度測定エリア６の温度に応じたレベル
となっている。これによる後方散乱光は、戻り光として
シングルコア光ファイバ２を伝播してその端部から出射
され、ハーフミラー５２で反射されて光検出器５３に入
射される。なお、デュアルコア光ファイバ１からそのま
ま他方シングルコア光ファイバ２へ進んだパルス光はマ
ッチングオイルに入射し、戻り光となる成分は少ない。Next, the operation of the temperature measuring device of FIG. 3 will be described. The pulsed light from the pulsed light source 51 is a half mirror 52.
Is incident on the single core optical fiber 2 through the, and passes through the fusion splicing part 3 to propagate through the dual core optical fiber 1. At this time, the dual-core optical fiber 1 is inside the temperature measuring area 6, so that the Rayleigh scattered light intensity in the quartz core 12 and the liquid core 13 of the dual-core optical fiber 1 becomes a level according to the temperature in the temperature measuring area 6. ing. The backscattered light due to this propagates through the single core optical fiber 2 as return light, is emitted from the end portion thereof, is reflected by the half mirror 52, and is incident on the photodetector 53. Note that the pulsed light that has proceeded from the dual core optical fiber 1 to the other single core optical fiber 2 as it is is incident on the matching oil, and there are few components that become return light.
【００２８】光検出器５３の出力はトランジェットディ
ジタイザ５４に入力され、時間分割計測される。すなわ
ち、戻り光の光検出器５３への入射タイミングごとに戻
り光強度が計測されるが、ある時刻における戻り光のレ
ベルは、デュアルコア光ファイバ１のある位置（計測し
た時間タイミングに対応した位置）の温度に対応してお
り、温度計測エリア６の各位置における温度計測が可能
になる。The output of the photodetector 53 is input to the transit jet digitizer 54, and time division measurement is performed. That is, the return light intensity is measured at each timing of the return light incident on the photodetector 53, but the level of the return light at a certain time is at a certain position of the dual core optical fiber 1 (a position corresponding to the measured time timing). ), The temperature can be measured at each position in the temperature measurement area 6.
【００２９】図４は、温度変化に応じた伝送損失を計測
することにより、温度を高精度に測定する温度計測装置
の実施例を示す構成図である。図示の通り、デュアルコ
ア光ファイバ１と２本のシングルコア光ファイバ２を融
着接続部３で接続したセンシング用の光コア光ファイバ
は、デュアルコア光ファイバ１が温度測定エリア６の内
部に位置するようにセットされる。一方のシングルコア
光ファイバ２の端面はＨｅ−Ｎｅレーザ装置などの連続
光源７に接続され、他方のシングルコア光ファイバ２の
端面は光検出器８に接続されている。そして、光検出器
８の出力は演算処理部９に与えられている。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a temperature measuring device for measuring temperature with high accuracy by measuring transmission loss according to temperature change. As shown in the figure, the dual-core optical fiber 1 and the two single-core optical fibers 2 are connected at the fusion splicing section 3 to form a sensing optical-core optical fiber. Set to do. The end surface of one single-core optical fiber 2 is connected to a continuous light source 7 such as a He-Ne laser device, and the end surface of the other single-core optical fiber 2 is connected to a photodetector 8. The output of the photodetector 8 is given to the arithmetic processing section 9.
【００３０】ここで、演算処理部９にはあらかじめ下記
に示すパラメータがセットされている。すなわち、連続
光源７からの光（測定光）の波長λと、測定温度（損度
測定エリア６の温度）Ｔにおけるデュアルコア光ファイ
バ１中の石英コア１２の屈折率ｎ、コア径ｄおよび液状
コア１３の屈折率ｎ´、コア径ｄ´と石英コア１２と液
状コア１３間の距離Ｄである。これらがセットされてい
ると、測定温度Ｔと光の伝送損失（光の透過率に対応し
ている）の関係はあらかじめ判明するので、連続光源７
の発光出力と光検出器８の光検出出力の関係を計測する
ことにより、デュアルコア光ファイバ１が置かれた温度
測定エリア６の温度が求まる。Here, the following parameters are set in advance in the arithmetic processing section 9. That is, the wavelength λ of the light (measurement light) from the continuous light source 7, the refractive index n, the core diameter d, and the liquid state of the quartz core 12 in the dual-core optical fiber 1 at the measurement temperature (temperature of the loss measurement area 6) T The refractive index n ′ of the core 13, the core diameter d ′, and the distance D between the quartz core 12 and the liquid core 13. When these are set, the relationship between the measurement temperature T and the transmission loss of light (corresponding to the light transmittance) is known in advance, so the continuous light source 7
The temperature of the temperature measurement area 6 in which the dual-core optical fiber 1 is placed can be obtained by measuring the relationship between the light emission output of 1 and the light detection output of the photodetector 8.
【００３１】すなわち、連続光源７から出力されたシン
グルコア光ファイバ２への入射光は、シングルコア光フ
ァイバ２中を伝播して融着接続部３からデュアルコア光
ファイバ１に入る。ここで、デュアルコア光ファイバ１
においては温度測定エリア６の温度変化に応じて液状コ
ア１３の屈折率が変化しているため、石英コア１２と液
状コア１３との間での光結合が変化し、これがデュアル
コア光ファイバ１を通過する光の透過率すなわち、伝送
損失の変化を生み出す。この光は他方のシングルコア光
ファイバ２に入射し、透過光として光検出器８に入射さ
れ検出される。したがって、一方のデュアルコア光ファ
イバ１への入射光と他方のデュアルコア光ファイバ１か
らの透過光を対比することにより、デュアルコア光ファ
イバ１における伝送損失の温度による変化を知ることが
できるので、演算処理部９で伝送損失の変化を温度に換
算することで、温度測定エリア６における温度およびそ
の変化が検知できる。なお、デュアルコア光ファイバを
複数本用意すれば、一点計測ではなく多点計測すること
もできる。That is, the incident light to the single core optical fiber 2 output from the continuous light source 7 propagates in the single core optical fiber 2 and enters the dual core optical fiber 1 from the fusion splicing section 3. Here, dual core optical fiber 1
In the above, since the refractive index of the liquid core 13 is changed according to the temperature change of the temperature measurement area 6, the optical coupling between the quartz core 12 and the liquid core 13 is changed, which causes the dual core optical fiber 1 to move. It produces a change in the transmissivity of the light passing through, ie the transmission loss. This light enters the other single-core optical fiber 2 and enters the photodetector 8 as transmitted light to be detected. Therefore, by comparing the incident light on one of the dual core optical fibers 1 with the transmitted light from the other dual core optical fiber 1, it is possible to know the change in the transmission loss in the dual core optical fiber 1 due to the temperature. The temperature in the temperature measurement area 6 and the change thereof can be detected by converting the change in the transmission loss into the temperature in the arithmetic processing unit 9. If multiple dual-core optical fibers are prepared, it is possible to perform multipoint measurement instead of single point measurement.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の通り、本発明のデュアルコア光フ
ァイバによれば、通常のシングルコア光ファイバとの融
着接続を容易に成し得る。また、液体封止構造をとくに
設ける必要がない。また、液体透明材の第２のコアを有
するデュアルコア光ファイバの両端面に、１本のコアを
中心部に有するシングルコア光ファイバを接続したデュ
アルコア光ファイバを用いると、測定地点から測定計器
を置く地点までが遠く離れていても、高感度の温度セン
シングができる。As described above, according to the dual core optical fiber of the present invention, fusion splicing with a normal single core optical fiber can be easily achieved. Moreover, it is not necessary to provide a liquid sealing structure. Further, when a dual-core optical fiber in which a single-core optical fiber having one core at the center is connected to both end surfaces of a dual-core optical fiber having a second core of liquid transparent material is used, a measuring instrument can be measured from a measurement point. High-sensitivity temperature sensing is possible even when the point where the is placed is far away.
【００３３】そして、デュアルコア光ファイバにパルス
光を入射し、戻ってきた光を検出する構成とすれば、レ
ーリー散乱等の温度による変化を利用した温度計測がで
きる。このとき、戻り光の強度を時間分解計測すれば、
ＯＴＤＲの原理によりデュアルコア光ファイバの全長に
おける任意の地点での温度計測が可能になる。さらに、
デュアルコア光ファイバの一方の端部から連続光を入射
し、他方の端部からの出射光を検出すれば、屈折率の温
度による変化を利用した温度計測ができる。If pulse light is incident on the dual-core optical fiber and the returned light is detected, temperature measurement using changes due to temperature such as Rayleigh scattering can be performed. At this time, if the intensity of the returning light is time-resolved and measured,
The OTDR principle enables temperature measurement at any point in the entire length of the dual core optical fiber. further,
If continuous light is made incident from one end of the dual core optical fiber and light emitted from the other end is detected, temperature measurement using changes in the refractive index due to temperature can be performed.
【００３４】従って、本発明によれば、透明ガラスのみ
の光ファイバを接続することが容易で、しかも光学特性
の温度依存性を高くできるデュアルコア光ファイバを提
供することができる。このようなデュアルコア光ファイ
バを適用すれば、高感度のデュアルコア光ファイバ温度
計測装置や光学フィルタ等を提供することができる。Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a dual-core optical fiber in which it is easy to connect an optical fiber made of only transparent glass and the temperature dependence of optical characteristics can be increased. If such a dual core optical fiber is applied, a highly sensitive dual core optical fiber temperature measuring device, an optical filter, etc. can be provided.
【図１】本実施例に係る光ファイバの一部破砕斜視図で
ある。FIG. 1 is a partially fragmented perspective view of an optical fiber according to an embodiment.
【図２】本実施例に係る光ファイバの一部破砕斜視図で
ある。FIG. 2 is a partially fragmented perspective view of the optical fiber according to the present embodiment.
【図３】本実施例に係るＯＴＤＲ方式のデュアルコア光
ファイバ温度計測装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an OTDR-type dual-core optical fiber temperature measuring device according to the present embodiment.
【図４】本実施例に係る温度を高精度に測定する温度計
測装置を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a temperature measuring device for measuring temperature with high accuracy according to the present embodiment.
１…デュアルコア光ファイバ、１１、２１…クラッド、
１２、２２…石英コア、１３…液状コア、２…シングル
コア光ファイバ1 ... Dual-core optical fiber, 11, 21 ... Clad,
12, 22 ... Quartz core, 13 ... Liquid core, 2 ... Single core optical fiber
Claims (4)
透明ガラスからなる第１のコアを有し、前記クラッド中
の前記第１のコア近傍に当該第１のコアと平行に形成さ
れた貫通孔に液状透明材が封入されて第２のコアが構成
されていることを特徴とするデュアルコア光ファイバ。1. A through hole having a first core made of transparent glass in the center of a clad made of transparent glass and formed in the clad in the vicinity of the first core and in parallel with the first core. A dual-core optical fiber, wherein a liquid transparent material is enclosed in the second core to form a second core.
の両端面に、透明ガラスからなるクラッドの中心部に透
明ガラスからなるコアを有するシングルコア光ファイバ
がそれぞれ融着接続されていることを特徴とするデュア
ルコア光ファイバ。2. A single-core optical fiber having a core made of transparent glass at the center of a clad made of transparent glass is fusion-spliced to both end faces of the dual-core optical fiber according to claim 1. And dual core optical fiber.
コア光ファイバと、このデュアルコア光ファイバの一方
の端面にパルス光を入射するパルス光源と、前記一方の
端面から出射された戻り光を検出する光検出器と、前記
一方の端面と前記パルス光源および前記光検出器との間
に介在されて前記パルス光源からの光を前記一方の端面
に入射すると共に前記一方の端面から出射された戻り光
を前記光検出器に入射する光分岐結合手段と、前記光検
出器の出力にもとづき前記デュアルコア光ファイバから
の後方散乱光強度を測定して当該デュアルコア光ファイ
バの温度を測定する測定手段とを備えることを特徴とす
るデュアルコア光ファイバ温度計測装置。3. A dual-core optical fiber according to claim 1, a pulse light source for injecting pulsed light into one end face of the dual-core optical fiber, and a return light emitted from the one end face. A photodetector for detection, which is interposed between the one end face and the pulse light source and the photodetector, causes light from the pulse light source to enter the one end face and is emitted from the one end face. Optical branching / coupling means for making return light incident on the photodetector, and measurement for measuring the temperature of the dual core optical fiber by measuring the intensity of backscattered light from the dual core optical fiber based on the output of the photodetector. A dual core optical fiber temperature measuring device comprising:
ア光ファイバと、このデュアルコア光ファイバの一方の
端面に連続光を入射する連続光源と、前記デュアルコア
光ファイバの他方の端面からの出力光の光強度を検出す
る光検出器と、この光検出器の出力に基づき前記デュア
ルコア光ファイバにおける光伝送損失を測定して当該デ
ュアルコア光ファイバの温度を測定する測定手段とを備
えることを特徴とするデュアルコア光ファイバ温度計測
装置。4. The dual-core optical fiber according to claim 1 or 2, a continuous light source for making continuous light incident on one end surface of the dual-core optical fiber, and the other end surface of the dual-core optical fiber. A photodetector for detecting the light intensity of the output light; and a measuring means for measuring the optical transmission loss in the dual core optical fiber based on the output of the photodetector to measure the temperature of the dual core optical fiber. Dual-core optical fiber temperature measuring device characterized by.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5206355A JPH0756041A (en) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | Dual core optical fiber and temperature measuring instrument using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5206355A JPH0756041A (en) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | Dual core optical fiber and temperature measuring instrument using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0756041A true JPH0756041A (en) | 1995-03-03 |
Family
ID=16521948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5206355A Pending JPH0756041A (en) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | Dual core optical fiber and temperature measuring instrument using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756041A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7362939B2 (en) | 2001-12-13 | 2008-04-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber for long period grating, long period grating component and manufacturing method of the same |
| KR101465788B1 (en) * | 2014-01-29 | 2014-12-02 | 한국광기술원 | optical sening system having dual core |
| CN106404741A (en) * | 2016-10-11 | 2017-02-15 | 北京信息科技大学 | Enhanced Raman spectrum liquid detection method based on double hollow-core fibers |
| CN112345114A (en) * | 2020-09-15 | 2021-02-09 | 燕山大学 | Double-parameter sensing structure based on one-dimensional photonic crystal nano beam cavity |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP5206355A patent/JPH0756041A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7362939B2 (en) | 2001-12-13 | 2008-04-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber for long period grating, long period grating component and manufacturing method of the same |
| KR101465788B1 (en) * | 2014-01-29 | 2014-12-02 | 한국광기술원 | optical sening system having dual core |
| CN106404741A (en) * | 2016-10-11 | 2017-02-15 | 北京信息科技大学 | Enhanced Raman spectrum liquid detection method based on double hollow-core fibers |
| CN112345114A (en) * | 2020-09-15 | 2021-02-09 | 燕山大学 | Double-parameter sensing structure based on one-dimensional photonic crystal nano beam cavity |
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