光ファイバリング共振器を応用した多点型高精度温度センサの実用化に関する研究

光纤环形谐振器多点高精度温度传感器的实际应用研究

• 批准号: 05650325
• 负责人: 藤井 陽一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650325/
• 关键词: 温度センサ; リング共振器; 温度分解能; 共振周波数; 振幅変化法; 周波数間隔法; 位相変調; 多点化測定

温度センサの温度分解能の向上を目指して、リング共振器を用いた多点型の温度センサを新たに提案し、その基礎的な実験、検討を行った。リング共振器は、シングルモードファイバと光ファイバ・カップラで構成され、共振点で出力光が零、その他は、透過となる。リング共振器の温度が変化すると光ファイバの実効的な光路長が変化するため、共振周波数もそれに伴い変化する。この共振周波数の温度変化の測定により、高感度温度センサが得られる。共振周波数の変化の測定には光源の周波数を掃引するが、この実験では光源に単一周波数He-Neレーザを用い、共振器内で位相変調を行う方法を取った。多点化測定のためには、異なる長さのリング共振器をN段直列に接続し、それぞれのリング共振器の共振周波数の変化の重ね合わせを、別別に分離測定すればよい。分離には、共振周波数の繰り返し【周波数間隔法】、或いは、損失の変化のための出力振幅の変化を用いる【振幅変化法】。2点型の温度センサの動作の確認の実験を行った。光源は安定化した単一周波数He-Neレーザを用いた。共振器長1.5m、1.0mのリング共振器を2個直列につなぎ、リング共振器の一部を円筒型のピエゾセラミックスに巻き付け、50Hzの正弦波を加えて位相変調した。出射光は、フォトダイオードで検出され、変調信号とともに、オシロスコープで観測した。まず、1フリンジごとの温度を通常の温度計で測定して、温度の較正を行った。リング共振器の温度による位相変化は、それぞれ、3.6πrad/K、3.8πrad/Kとなり、理論値とほぼ一致した。次に、共振器内の損失による共振点での透過光強度の差をレベル・スライス回路を用いて検出し【振幅変化法】、センサを区別した。その結果、3×10^<-3>Kの温度分解能で温度変化の測定を行うことができた。さらに、共振点の間隔の差をゲート回路を用いて検出【周波数間隔法】した。この場合の温度分解能は1.4×10^<-3>Kであった。

The temperature decomposition energy of the temperature sensor is directed upward, and the temperature sensor of the multi-point resonator is proposed and analyzed. The resonance point of the resonator is the output of light, zero, other, and transmission. The temperature of the resonator changes, the optical path length of the resonator changes, and the resonance frequency changes. Measurement of the resonance frequency and temperature variation, high sensitivity temperature measurement The measurement of the resonance cycle number is based on the scanning of the cycle number of the light source, the use of the single cycle number of the light source, and the phase adjustment of the resonator. Multi-point determination of the resonance frequency of the N-segment tandem resonator, the separation of the N-segment tandem resonator and the separation of the N-segment tandem resonator Separation, resonance cycle number, frequency interval method, or loss, amplitude method. 2. Confirm the operation of temperature control system of point type. The light source is stabilized and the frequency of one cycle is reduced. Resonator length 1.5m, 1.0m, two series resonators, one part of the resonator, cylindrical resonator, 50Hz sine wave, phase modulation The emitted light is emitted from the light source, and the modulated light is emitted from the light source. The temperature of the lamp is usually measured by a thermometer, and the temperature is corrected. The temperature of the resonator varies from 3.6πrad/K to 3.8 π rad/K, and the theoretical value is consistent with the theoretical value. Second, the loss in the resonator, the difference in transmitted light intensity at the resonance point, and the difference between the two are determined by the amplitude variation method. The results show that the temperature decomposition energy of 3×10^<-3>K can be determined by temperature variation. In addition, the difference between the intervals of resonance points must be calculated using the cycle interval method. In this case, the temperature decomposition energy is 1.4×10^<-3>K.

项目成果

近藤 由紀子: "誘電体光導波路の光損傷感度" レーザー学会学術講演会第14回年次大会. 253 (1994)

Yukiko Kondo：“介电光波导的光学损伤敏感性”第 14 届日本激光学会年会 253（1994 年）。

近藤由紀子: "LPE成長LN薄膜光導波路の光損傷感度" 第40回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. No.1. 220 (1993)

Yukiko Kondo：“LPE 生长的 LN 薄膜光波导的光学损伤敏感性”第 40 届应用物理学会会议记录，第 1. 220 号（1993 年）。

Takatoshi KATO: "Multipoint Temperature Sensor Using Fibre-Optic Ring Resonator by Pulse-Frequency" International Symposium on Optical Tools for Manufacturing and Advanced Automation. 2071. 153-162 (1993)

Takatoshi KATO：“使用脉冲频率光纤环形谐振器的多点温度传感器”制造和高级自动化光学工具国际研讨会。

加藤 考利: "リング共振器を用いた温度センサ" 超高速・超並列エレクトロニクス総合シンポジウム講演論文集. 183 (1993)

Takatoshi Kato：“使用环形谐振器的温度传感器”超高速和大规模并行电子研讨会论文集 183 (1993)。

加藤 考利: "光ファイバリング共振器を用いた多点型温度センサ" 電子情報通信学会春季大会講演論文集. No.4. 397 (1993)

第4.397号（1993）