光ファイバ-・バンドルを用いた多点並列干渉センサ-

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555013
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 山口 一郎 理化学研究所, 光工学研究室, 主任研究員 (70087443)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 隆之 理化学研究所, 光工学研究室, 研究員 (40185476) ; 中島 俊典 理化学研究所, 光工学研究室, 研究員 (80087444)
• Keywords: Optical fiber sensor / Interferometry / Digital image processing / Temperature measurement / Thermal conductivity

Research Abstract

今年度は光ファイバ-を用いた多重マッハツェンダ-干渉計を構成し、多点温度センサ-の実験を中心に行った。He-Neレ-ザ-光を1本のシングルモ-ド光ファイバ-でマルチプレクサ-に導き、最大8本の光ファイバ-に分割した。まず3本の光ファイバ-を使った干渉計を構成し、液体や固定表面の温度変化の測定を行った。
液温の測定では各ファイバ-の1部をル-プに巻き、1本を基準点、他の2本を測定点に浸した。3本のファイバ-の出射端はまとめ、それぞれからの出射光の間の干渉パタ-ンをCCDカメラで撮像して、コンピュ-タ-でフ-リエ解析を行い、各ファイバ-対が作り出すヤング干渉縞の位相変化を求めることにより、各センサ-・ファイバ-の影響を分離した。処理時間を短縮するために、CCDセンサ-の1ライン分だけをとり、縞の周波数成分に対応するフ-リエ正弦、余弦係数の比をとって位相を求めた。この方法で、水温の深さによる変化の違いを同時に検出できた。
次にテフロンなどの高分子材料の円筒の2点に光ファイバ-を巻き付け、円筒の端面の温度を赤外線ヒ-タ-やペルティエ素子で交流的に変えた時、各ファイバ-の感じる温度変化の間の時間遅れから、材料の熱伝導度を求めた。温度変化の波形は、サ-ミスタ-温度計のものと良く一致した。さらに多重度を4以上にするためのファイバ-配列について1次元と2次元の場合について検討した。