JPS59113402A - 光ファイバセンサ - Google Patents
光ファイバセンサInfo
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- JPS59113402A JPS59113402A JP22460882A JP22460882A JPS59113402A JP S59113402 A JPS59113402 A JP S59113402A JP 22460882 A JP22460882 A JP 22460882A JP 22460882 A JP22460882 A JP 22460882A JP S59113402 A JPS59113402 A JP S59113402A
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- core
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 8
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、温度センサ、圧力センサなど光ファイバを
利用したセンサに関する。
利用したセンサに関する。
従来より光ファイバを利用したセンサとして、第１図に
示すように、２木の単一モード光ファイバｌ、２を使用
し、一方の単一モード光ファイバ１を参照用、他方の単
一モード光ファイバ２を被測定物理量の検出用として用
い、両党ファイバ１．２を伝搬する光の位相差が被測定
物理量の大きさに応じて変化することを利用したものが
知られている。単一モード光ファイバ１．２の光路の長
さは温度によって変化し、また、その屈折率は温度や圧
力によって変化し、この長さや屈折率の変化が伝搬する
光の位相変化となるので、干渉パターン５などを観＄１
１１することにより、物理量が測定される訳である。
示すように、２木の単一モード光ファイバｌ、２を使用
し、一方の単一モード光ファイバ１を参照用、他方の単
一モード光ファイバ２を被測定物理量の検出用として用
い、両党ファイバ１．２を伝搬する光の位相差が被測定
物理量の大きさに応じて変化することを利用したものが
知られている。単一モード光ファイバ１．２の光路の長
さは温度によって変化し、また、その屈折率は温度や圧
力によって変化し、この長さや屈折率の変化が伝搬する
光の位相変化となるので、干渉パターン５などを観＄１
１１することにより、物理量が測定される訳である。
しかしなから、従来のこの２木の単一モード光ファイバ
１．２を用いて構成する光フアイバセッサには次のよう
な問題がある。まず第１に、２木の単一モード光ファイ
バ１．２の入射端に１つの光７ｇ３より同昨に光を入射
する必要があるが、２木の単一モード光ファイバ１．２
のコアの間隔はこれら光ファイバ１．２の外径よりも近
づけることかできず、単一モード光ファイバは通常その
外径が１２５ｇｍ位であるので、コアの間隔もこれ位に
なり、２つのコアに効率良く光を入射することが難しく
、また、振動などによりその効率が変化し、そのため測
定が不安定となる。第２に、」二記のように単一モード
光ファイバｌ、２の長さ、や屈折率の変化により光の位
相変化が起ることを利用しているため、検出部４以外の
箇所で参照用または検出用の単一モード光ファイバｌま
たは２の長さや屈折率の変化が生じると、これがそのま
まノイズとなってあられれ測定精度を著しく劣化させる
ことになる。そこで、これを避けるため検出部４以外で
参照用と検出用の２本の単一モード光ファイバｌ、２の
長さや屈折率の変化が等しくなるように両光ファイバｌ
、２の配置に細心の注意を払うことが必要となる。
１．２を用いて構成する光フアイバセッサには次のよう
な問題がある。まず第１に、２木の単一モード光ファイ
バ１．２の入射端に１つの光７ｇ３より同昨に光を入射
する必要があるが、２木の単一モード光ファイバ１．２
のコアの間隔はこれら光ファイバ１．２の外径よりも近
づけることかできず、単一モード光ファイバは通常その
外径が１２５ｇｍ位であるので、コアの間隔もこれ位に
なり、２つのコアに効率良く光を入射することが難しく
、また、振動などによりその効率が変化し、そのため測
定が不安定となる。第２に、」二記のように単一モード
光ファイバｌ、２の長さ、や屈折率の変化により光の位
相変化が起ることを利用しているため、検出部４以外の
箇所で参照用または検出用の単一モード光ファイバｌま
たは２の長さや屈折率の変化が生じると、これがそのま
まノイズとなってあられれ測定精度を著しく劣化させる
ことになる。そこで、これを避けるため検出部４以外で
参照用と検出用の２本の単一モード光ファイバｌ、２の
長さや屈折率の変化が等しくなるように両光ファイバｌ
、２の配置に細心の注意を払うことが必要となる。
この発明は上記に鑑み、従来の２木の単一モード光ファ
イバを用いた光フアイバセンサに比べて２つのコアに光
を入射させることが容易で、そのため光学系を簡略化し
ても安定な測定が行なえ、且つ、光ファイバの配置につ
いての配慮が不要となってアラインメントが容易になる
光フアイバセンサを提供することを目的とする。
イバを用いた光フアイバセンサに比べて２つのコアに光
を入射させることが容易で、そのため光学系を簡略化し
ても安定な測定が行なえ、且つ、光ファイバの配置につ
いての配慮が不要となってアラインメントが容易になる
光フアイバセンサを提供することを目的とする。
この発明による光フアイバセンサでは、デュアルコア単
一モード光ファイバを用いる。このデュアルコア単一モ
ード光ファイバは、２つのコアが断面内に備えられてい
るもので、それぞれのコアが使用波長において単一モー
ド条件を満たし、且つ、これら２つのコアの間隔が、こ
れら２つのコアのそれぞれを伝搬する電力が使用長にお
いて互いに強く結合しない程度となるように設定されて
いる。そして第２図に示すように、この１本のデュアル
コア単一モード光ファイバ６のある長さの部分を検出部
４に通す。このようにデュアルコア単一モード光ファイ
バを使用しているので、コア間隔が従来よりも小さくな
り、そのため、入射端にお、いて２つのコアに光を効率
良く入射させることができるとともに光学系も簡略化で
き、しかも、振動等に対しても安定である。このデュア
ルコア単一モート光ファイバでは、２つのコアカニ木の
光フアイバ中に備えられているため、それらの長さが温
度によって変化しても変化量は互いに等しくなり、その
ため光路長の変化の差によってではなく、主に、温度変
化による屈折率変化の差によって、２つのコアのそれぞ
れを伝搬する光の位相差が生じることになる。このよう
に光路長変化でなく屈折率変化に応じて検出しているの
であるが、一般に温度変化による光路長の変化は非常に
大きい。したがって光路長変化を利用しないこの発明の
光フアイバセンサは、光路長変化を積極的に検出する上
記の従来のものよりも温度に対する感度が低いと言える
。しかし、検出部４以外で温度変化があっ“たとしても
それがノイズとなってあられれることがないため、測定
精度劣化原因とならず安定した測定を行なうことができ
る。そのためアラインメントがきわめて容易になる。他
方、屈折率の変化を主に検出することになるので、圧力
に対しては上記の従来のものと同様の感度が得られる。
一モード光ファイバを用いる。このデュアルコア単一モ
ード光ファイバは、２つのコアが断面内に備えられてい
るもので、それぞれのコアが使用波長において単一モー
ド条件を満たし、且つ、これら２つのコアの間隔が、こ
れら２つのコアのそれぞれを伝搬する電力が使用長にお
いて互いに強く結合しない程度となるように設定されて
いる。そして第２図に示すように、この１本のデュアル
コア単一モード光ファイバ６のある長さの部分を検出部
４に通す。このようにデュアルコア単一モード光ファイ
バを使用しているので、コア間隔が従来よりも小さくな
り、そのため、入射端にお、いて２つのコアに光を効率
良く入射させることができるとともに光学系も簡略化で
き、しかも、振動等に対しても安定である。このデュア
ルコア単一モート光ファイバでは、２つのコアカニ木の
光フアイバ中に備えられているため、それらの長さが温
度によって変化しても変化量は互いに等しくなり、その
ため光路長の変化の差によってではなく、主に、温度変
化による屈折率変化の差によって、２つのコアのそれぞ
れを伝搬する光の位相差が生じることになる。このよう
に光路長変化でなく屈折率変化に応じて検出しているの
であるが、一般に温度変化による光路長の変化は非常に
大きい。したがって光路長変化を利用しないこの発明の
光フアイバセンサは、光路長変化を積極的に検出する上
記の従来のものよりも温度に対する感度が低いと言える
。しかし、検出部４以外で温度変化があっ“たとしても
それがノイズとなってあられれることがないため、測定
精度劣化原因とならず安定した測定を行なうことができ
る。そのためアラインメントがきわめて容易になる。他
方、屈折率の変化を主に検出することになるので、圧力
に対しては上記の従来のものと同様の感度が得られる。
次に、具体的な実施例およびそれに基〈実験結果につい
て述べる。まず、第３図に示すように、Ｖ Ａ Ｄ （
Ｖａｐｏｒ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法に
より製作した２本のシングルモードプリフォーム母材７
と５木の石英母材８とをたばね、第４図に示すように、
石英管９をかぶせてロッドインチューブ法により充実化
（コラプス）して、第５図に示すように、２つのコア１
０を有するデュアルコア単一モード光ファイバの母材を
製作した。その後、紡糸して直径１２５ ｇ ｍのデュ
アルコア単一モード光ファイバを得、さらに変成シリコ
ーンゴムおよびシリコーンゴムを被覆して外径４００
ｇ ｍとした。こうして次表のＡ、Ｂ２つのタイプのデ
ュアルコア単一モード光ファイバを作った。
て述べる。まず、第３図に示すように、Ｖ Ａ Ｄ （
Ｖａｐｏｒ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法に
より製作した２本のシングルモードプリフォーム母材７
と５木の石英母材８とをたばね、第４図に示すように、
石英管９をかぶせてロッドインチューブ法により充実化
（コラプス）して、第５図に示すように、２つのコア１
０を有するデュアルコア単一モード光ファイバの母材を
製作した。その後、紡糸して直径１２５ ｇ ｍのデュ
アルコア単一モード光ファイバを得、さらに変成シリコ
ーンゴムおよびシリコーンゴムを被覆して外径４００
ｇ ｍとした。こうして次表のＡ、Ｂ２つのタイプのデ
ュアルコア単一モード光ファイバを作った。
この表で、Δはコアとクラッドとの比屈折率差、ａはコ
ア径、λＣは力、７ トオフ波長、Ｄは光フアイバ径、
Ｓはコアとコアの間隔である。
ア径、λＣは力、７ トオフ波長、Ｄは光フアイバ径、
Ｓはコアとコアの間隔である。
この２つのデュアルコア単一モード光ファイバＡ、Ｈの
、それぞれ長さ３５ｃｍの部分を温度制御のできる水槽
に浸し、入射端からＨｅＮｅレーザ光（入＝ １．１５
７ｚ、ｍ）を入射し、出射端で形成される干渉パターン
５をＴＶカメラで観測した。その結果第６図に示すよう
な測定データを得た。この第６図から分るように、Ａ、
Ｂタイプとも温度に対する感度は数ｒａｄｉａｎ／ｍ・
°Ｃであり、従来の上記光フアイバセンサに比べて感度
が低い。しかしこれは逆に温度変化に対して安定性か高
いと評価できることを意味している。なお、比屈折率差
Δが２つのコアで等しいＡタイプの方が、比屈折率差Δ
に差のあるＢタイプよりも温度変化による位相差が小ｙ
いように思われるが、この実験では逆の結果が得られて
いる。これは温度によって屈折率が変化することの他に
、温度によって光ファイバに加わる応力が変化し、それ
が屈折率を変化させたためと解せられる。
、それぞれ長さ３５ｃｍの部分を温度制御のできる水槽
に浸し、入射端からＨｅＮｅレーザ光（入＝ １．１５
７ｚ、ｍ）を入射し、出射端で形成される干渉パターン
５をＴＶカメラで観測した。その結果第６図に示すよう
な測定データを得た。この第６図から分るように、Ａ、
Ｂタイプとも温度に対する感度は数ｒａｄｉａｎ／ｍ・
°Ｃであり、従来の上記光フアイバセンサに比べて感度
が低い。しかしこれは逆に温度変化に対して安定性か高
いと評価できることを意味している。なお、比屈折率差
Δが２つのコアで等しいＡタイプの方が、比屈折率差Δ
に差のあるＢタイプよりも温度変化による位相差が小ｙ
いように思われるが、この実験では逆の結果が得られて
いる。これは温度によって屈折率が変化することの他に
、温度によって光ファイバに加わる応力が変化し、それ
が屈折率を変化させたためと解せられる。
他方、これらＡ、Ｂタイプのデュアルコア単一モード光
ファイバを圧力センサとして使用してみたところ、いず
れも温度に対しては安定で、且つ、圧力に対して従来の
ものとほぼ同様の感度となることが明らかとなった。
ファイバを圧力センサとして使用してみたところ、いず
れも温度に対しては安定で、且つ、圧力に対して従来の
ものとほぼ同様の感度となることが明らかとなった。
第１図は従来例のブロック図、￥ｔＳ２図はこの発明の
一実施例のブロック図、第３図、第４図および第５図は
具体例の製造工程を説明するための概略側視図、第６図
は温度変化に対する位相差の実験結果を示すグラフであ
る。 ｌ、２・・・単一モート光ファイバ ３・・・光＃ｉ４・・・検出部 ５・・・干渉パターン ６・・・デュアルコア単一モード光ファイ／へ７・・・
シングルモードプリフォーム母材８・・・５石英母材
９・・・石英管ｌＯ・・・コア 特許出願人 藤倉電線株式会社 筈９ρ 箋Ｃ口 温浸（’Ｃ）
一実施例のブロック図、第３図、第４図および第５図は
具体例の製造工程を説明するための概略側視図、第６図
は温度変化に対する位相差の実験結果を示すグラフであ
る。 ｌ、２・・・単一モート光ファイバ ３・・・光＃ｉ４・・・検出部 ５・・・干渉パターン ６・・・デュアルコア単一モード光ファイ／へ７・・・
シングルモードプリフォーム母材８・・・５石英母材
９・・・石英管ｌＯ・・・コア 特許出願人 藤倉電線株式会社 筈９ρ 箋Ｃ口 温浸（’Ｃ）
Claims (1)
- （１）それぞれが使用波長において単一モード条件を満
たす２つのコアが断面内に備えられており、且つ、これ
ら２つのコアの間隔が、これら２つのコアのそれぞれを
伝搬する電力が使用長において互いに強く結合しない程
度となるように設定されているデュアルコア単一モード
光ファイバを用いて構成される光フアイバセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22460882A JPS59113402A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22460882A JPS59113402A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 光ファイバセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59113402A true JPS59113402A (ja) | 1984-06-30 |
Family
ID=16816390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22460882A Pending JPS59113402A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59113402A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6221042A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | デユアルコアフアイバセンサ |
| JP2012058241A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Krohne Messtechnik Gmbh | 干渉法の原理を用いたたわみ測定機器 |
| EP2722659A1 (en) * | 2009-04-27 | 2014-04-23 | Picometrix, LLC | System and method reducing fiber stretch induced timing errors in fiber optic coupled time domain terahertz systems |
-
1982
- 1982-12-20 JP JP22460882A patent/JPS59113402A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6221042A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | デユアルコアフアイバセンサ |
| EP2722659A1 (en) * | 2009-04-27 | 2014-04-23 | Picometrix, LLC | System and method reducing fiber stretch induced timing errors in fiber optic coupled time domain terahertz systems |
| JP2014224821A (ja) * | 2009-04-27 | 2014-12-04 | ピコメトリクス、エルエルシー | ファイバにより光結合されたタイムドメイン・テラヘルツシステム内でファイバの延伸により誘起されるタイミングエラーを低減するシステムと方法 |
| JP2012058241A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Krohne Messtechnik Gmbh | 干渉法の原理を用いたたわみ測定機器 |
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