JP2002533660A - 光ファイバセンサ - Google Patents
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- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
-
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- 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
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- G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself
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- G02—OPTICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/105—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type having optical polarisation effects
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Abstract
(57)【要約】
温度及び軸方向の応力を同時に且つ独立に測定する光ファイバセンサ（１０）は、歪と温度に対する応答曲線が既知である偏光維持ファイバ（３０、４０）のペアを含むマッハ‐ツェンダー装置（２０）に接続された偏光源（８０）と検出アセンブリ（９０）とを有する。結合領域（５０）は、偏光維持ファイバの間にあって、ファイバのエバネッセント結合を形成する。各偏光維持ファイバ（３０、４０）は、楕円コアが先行するセグメントのコアに対して４５°回転せしめられている複数のファイバセグメント（３２、３４、３６、４２、４４、４６）を有する。各ファイバのセグメント（３４、４４）は、測定されるべき環境（１００）に配置される。各ファイバにおいて温度若しくは応力によって引き起こされた位相シフトが検出され、歪及び温度は検出された位相シフトから得られる。光ファイバセンサは、温度センサ及び軸方向の応力センサの両方として二元的な動作が可能である。
Description
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサに関し、特に、光ファイバの温度と軸方向の歪と
を独立に測定する方法と装置に関する。
を独立に測定する方法と装置に関する。
【０００２】
光ファイバセンサ、特に分布型ファイバセンサは、スマート構造、及び他の監
視アプリケーションにおいて重要である。スマート構造は多くの場合、構造体の
動作を監視し、若しくは能動的に制御するための電気通信デバイスを組み込んだ
複合構造体である。センサは、スマート構造体が置かれている状況を監視する。
ファイバセンサは、例えば、構造体の層内に埋め込まれて、歪及び温度を測定す
る。他にも品質、及び工程における生産性の両方を制御するための環境情報を必
要とする工業的な応用がある。近年、検知ファイバの長さに沿って配置されたブ
ラッグ格子を使って得られる好結果に、関心が高まっている。光ファイバセンサ
における１つの問題点は、その温度と歪の両方に対しての感度に関する。考えら
れてきた１つのアプローチにおいて、偏光維持ファイバを使った歪・温度組み合
わせセンサが開発された。しかしながら、該センサにより得られた温度及び歪の
値は、相互に従属していたことが明らかになった。従って、該センサにより測定
された値は、実質的に誤差を有していた。
視アプリケーションにおいて重要である。スマート構造は多くの場合、構造体の
動作を監視し、若しくは能動的に制御するための電気通信デバイスを組み込んだ
複合構造体である。センサは、スマート構造体が置かれている状況を監視する。
ファイバセンサは、例えば、構造体の層内に埋め込まれて、歪及び温度を測定す
る。他にも品質、及び工程における生産性の両方を制御するための環境情報を必
要とする工業的な応用がある。近年、検知ファイバの長さに沿って配置されたブ
ラッグ格子を使って得られる好結果に、関心が高まっている。光ファイバセンサ
における１つの問題点は、その温度と歪の両方に対しての感度に関する。考えら
れてきた１つのアプローチにおいて、偏光維持ファイバを使った歪・温度組み合
わせセンサが開発された。しかしながら、該センサにより得られた温度及び歪の
値は、相互に従属していたことが明らかになった。従って、該センサにより測定
された値は、実質的に誤差を有していた。
【０００３】 それ故、歪コンポーネントによって不利な影響を受けることなく温度が測定で
きるセンサ、若しくは反対に温度コンポーネントによって不利な影響を受けるこ
となく歪を測定できるセンサが望まれている。 別のアプローチにおいては、楕円コアを有する第１偏光維持ファイバは、楕円
コアを有する第２偏光維持ファイバに溶着される。該第２ファイバの長手方向軸
は、第１ファイバに関して９０°回転せしめられる。偏光信号がファイバを通し
て送信される時、温度及び歪は、光信号の位相へ異なった影響を及ぼす。この関
係は以下の式によって特徴付けられる。
きるセンサ、若しくは反対に温度コンポーネントによって不利な影響を受けるこ
となく歪を測定できるセンサが望まれている。 別のアプローチにおいては、楕円コアを有する第１偏光維持ファイバは、楕円
コアを有する第２偏光維持ファイバに溶着される。該第２ファイバの長手方向軸
は、第１ファイバに関して９０°回転せしめられる。偏光信号がファイバを通し
て送信される時、温度及び歪は、光信号の位相へ異なった影響を及ぼす。この関
係は以下の式によって特徴付けられる。
【０００４】 Δφ1＝Ａ1Ｌ1ΔＴ＋Ｂ1ΔＬ1 （１） Δφ2＝Ａ2Ｌ2ΔＴ＋Ｂ2ΔＬ2 （２） ここで、Δφ1は第１ファイバの位相差の変化、Ａ1は第１ファイバの温度変化に
対する温度係数、Ｌ1は第１ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ1は第１ファイ
バの歪変化に対する歪係数、ΔＬ1は歪による第１ファイバの長さ変化、Δφ2は
第２ファイバの位相差の変化、Ａ2は第１ファイバの温度変化に対する温度係数
、Ｌ2は第２ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ2は第２ファイバの歪変化に対
する歪係数、ΔＬ2は歪による第２ファイバの長さ変化である。 温度と歪を“切り離す”ために、歪係数が等しいか、若しくは温度係数が等し
い２つのファイバ、つまり、 Ｂ1ΔＬ1＝Ｂ2ΔＬ2 （３） 若しくは Ａ1Ｌ1ΔＴ＝Ａ2Ｌ2ΔＴ （４） であるような２つのファイバが選ばれなければならない。
対する温度係数、Ｌ1は第１ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ1は第１ファイ
バの歪変化に対する歪係数、ΔＬ1は歪による第１ファイバの長さ変化、Δφ2は
第２ファイバの位相差の変化、Ａ2は第１ファイバの温度変化に対する温度係数
、Ｌ2は第２ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ2は第２ファイバの歪変化に対
する歪係数、ΔＬ2は歪による第２ファイバの長さ変化である。 温度と歪を“切り離す”ために、歪係数が等しいか、若しくは温度係数が等し
い２つのファイバ、つまり、 Ｂ1ΔＬ1＝Ｂ2ΔＬ2 （３） 若しくは Ａ1Ｌ1ΔＴ＝Ａ2Ｌ2ΔＴ （４） であるような２つのファイバが選ばれなければならない。
【０００５】 従って、２つのファイバの位相の差が引き算され、式 Δφ＝Δφ１−Δφ２ （５） となる。係数が等しい変数は消去される。従って、１つの変数が得られる。しか
しながら、このアプローチには不都合がある。第１に、温度若しくは歪が原因と
なって生じる第１と第２ファイバの間の位相差が、正確に等しくなるように２つ
のファイバが選ばれなければならない。第２に、式３、４及び５から、センサは
、温度若しくは歪のどちらか一方を検出するように限定されていることがわかる
。両者を同時に検出することはできない。
しながら、このアプローチには不都合がある。第１に、温度若しくは歪が原因と
なって生じる第１と第２ファイバの間の位相差が、正確に等しくなるように２つ
のファイバが選ばれなければならない。第２に、式３、４及び５から、センサは
、温度若しくは歪のどちらか一方を検出するように限定されていることがわかる
。両者を同時に検出することはできない。
【０００６】 従って、温度の影響を受けることなく、ファイバ上の歪を正確に測定する能力
を持ちつつ、同時にファイバの環境の温度が、与えられた歪に影響されることな
く正確に測定できることが光ファイバセンサに対して要求される。
を持ちつつ、同時にファイバの環境の温度が、与えられた歪に影響されることな
く正確に測定できることが光ファイバセンサに対して要求される。
【０００７】
【発明の概要】 上述の既存の課題は、本発明により解決される。本発明は、各々が複数の偏光
維持ファイバセグメントとそこに配置された移相器とを有するファイバの一対を
含む。各ファイバに配備された移相器の歪と温度応答曲線は相当異なっている故
、温度と歪は独立に且つ同時に測定され得る。
維持ファイバセグメントとそこに配置された移相器とを有するファイバの一対を
含む。各ファイバに配備された移相器の歪と温度応答曲線は相当異なっている故
、温度と歪は独立に且つ同時に測定され得る。
【０００８】 本発明の１つの特徴は、中心波長によって特徴づけられる光信号を伝達する光
ファイバに関する。この光ファイバは、ある環境に配置されて、複数の環境パラ
メータの測定に使用される。この光ファイバは、複数の偏光維持ファイバセグメ
ントを含み、各セグメントはクラッド及び楕円コアからなる。当該複数の偏光維
持ファイバセグメント各々の長手方向軸は、先行するファイバセグメントに関し
て４５°だけ回転せしめられて、当該先行するファイバセグメントに光学的に接
続される。この光ファイバはまた、当該複数の偏光維持セグメントに配置された
検出素子を含む。検出素子は複数の環境パラメータに応じた所定の変化割合にて
、光信号の中心波長を移動させる。
ファイバに関する。この光ファイバは、ある環境に配置されて、複数の環境パラ
メータの測定に使用される。この光ファイバは、複数の偏光維持ファイバセグメ
ントを含み、各セグメントはクラッド及び楕円コアからなる。当該複数の偏光維
持ファイバセグメント各々の長手方向軸は、先行するファイバセグメントに関し
て４５°だけ回転せしめられて、当該先行するファイバセグメントに光学的に接
続される。この光ファイバはまた、当該複数の偏光維持セグメントに配置された
検出素子を含む。検出素子は複数の環境パラメータに応じた所定の変化割合にて
、光信号の中心波長を移動させる。
【０００９】 本発明のもう１つの特徴は、中心波長で特徴付けられた光信号を結合するマッ
ハ‐ツェンダーデバイスに関する。マッハ‐ツェンダーデバイスは、ある環境に
配備されて、複数の環境パラメータの測定に使用される。マッハ‐ツェンダーデ
バイスは、光信号を伝播する第１偏光維持ファイバを含む。第１偏光維持ファイ
バは、第１の楕円コア、第１のクラッド及び第１ファイバ複数セグメントを含む
。ここで、第１ファイバ複数セグメントは、各々、先行する第１ファイバセグメ
ントに関して４５°回転せしめられ、先行する第１ファイバセグメントに光学的
に接続されている。マッハ‐ツェンダーデバイスはまた、第１偏光維持ファイバ
に隣接して配置される第２偏光維持ファイバも含む。第２偏光維持ファイバは、
第２の楕円コア、第２のクラッド、第２ファイバ複数セグメントを含む。ここで
、第２ファイバ複数セグメントは、各々、先行する第２ファイバセグメントに関
して４５°回転せしめられ、先行する第２ファイバセグメントに光学的に接続さ
れている。光信号を第１及び第２偏光維持ファイバの間で結合するために、結合
領域は第１偏光維持ファイバと第２偏光維持ファイバの間に配置される。検出素
子は第１、及び第２偏光維持ファイバに配置される。該検出素子は、１つ以上の
複数の環境パラメータに応じて、第１偏光維持ファイバでは第１の所定の変化割
合で、第２偏光維持ファイバでは第２の所定の変化割合で、光信号の中心波長を
シフトする。
ハ‐ツェンダーデバイスに関する。マッハ‐ツェンダーデバイスは、ある環境に
配備されて、複数の環境パラメータの測定に使用される。マッハ‐ツェンダーデ
バイスは、光信号を伝播する第１偏光維持ファイバを含む。第１偏光維持ファイ
バは、第１の楕円コア、第１のクラッド及び第１ファイバ複数セグメントを含む
。ここで、第１ファイバ複数セグメントは、各々、先行する第１ファイバセグメ
ントに関して４５°回転せしめられ、先行する第１ファイバセグメントに光学的
に接続されている。マッハ‐ツェンダーデバイスはまた、第１偏光維持ファイバ
に隣接して配置される第２偏光維持ファイバも含む。第２偏光維持ファイバは、
第２の楕円コア、第２のクラッド、第２ファイバ複数セグメントを含む。ここで
、第２ファイバ複数セグメントは、各々、先行する第２ファイバセグメントに関
して４５°回転せしめられ、先行する第２ファイバセグメントに光学的に接続さ
れている。光信号を第１及び第２偏光維持ファイバの間で結合するために、結合
領域は第１偏光維持ファイバと第２偏光維持ファイバの間に配置される。検出素
子は第１、及び第２偏光維持ファイバに配置される。該検出素子は、１つ以上の
複数の環境パラメータに応じて、第１偏光維持ファイバでは第１の所定の変化割
合で、第２偏光維持ファイバでは第２の所定の変化割合で、光信号の中心波長を
シフトする。
【００１０】 本発明の別の特徴は、ある環境に配置され、複数の環境パラメータの測定に使
用される光ファイバセンサに関する。光ファイバセンサは、中心波長を有する光
信号を送信する偏光源と該偏光源に接続された第１偏光維持ファイバとを含む。
第１偏光維持ファイバは、第１の楕円コアと、第１のクラッドと、第１ファイバ
複数セグメントとを含む。光ファイバセンサはまた、第１偏光維持ファイバに隣
接して配置される第２偏光維持ファイバも含む。第２偏光維持ファイバは、第２
の楕円コアと、第２のクラッドと、第２ファイバ複数セグメントとを含む。結合
領域は、第１偏光維持ファイバと第２偏光維持ファイバの間に配置され、光信号
は、第１及び第２偏光維持ファイバの間で結合せしめられる。検出素子は、第１
及び第２偏光維持ファイバに配置される。検出素子は、複数の環境パラメータに
応じて、第１偏光維持ファイバにおいては第１の所定の変化割合で、第２偏光維
持ファイバにおいては第２の所定の変化割合で、光信号の中心波長をシフトする
。 本発明の光ファイバセンサは、関連技術の説明の欄で開示されたセンサに勝る
多くの利点を有する。第１に、本発明は、温度の影響を受けることなく、ファイ
バの歪を正確に測定する。第２に、歪の影響を受けることなく、正確にファイバ
の環境の温度を測定する。さらに、本発明は、センサが温度と歪の両方を同時に
測定するのに使用され得るという、二元的な機能性を有する。
用される光ファイバセンサに関する。光ファイバセンサは、中心波長を有する光
信号を送信する偏光源と該偏光源に接続された第１偏光維持ファイバとを含む。
第１偏光維持ファイバは、第１の楕円コアと、第１のクラッドと、第１ファイバ
複数セグメントとを含む。光ファイバセンサはまた、第１偏光維持ファイバに隣
接して配置される第２偏光維持ファイバも含む。第２偏光維持ファイバは、第２
の楕円コアと、第２のクラッドと、第２ファイバ複数セグメントとを含む。結合
領域は、第１偏光維持ファイバと第２偏光維持ファイバの間に配置され、光信号
は、第１及び第２偏光維持ファイバの間で結合せしめられる。検出素子は、第１
及び第２偏光維持ファイバに配置される。検出素子は、複数の環境パラメータに
応じて、第１偏光維持ファイバにおいては第１の所定の変化割合で、第２偏光維
持ファイバにおいては第２の所定の変化割合で、光信号の中心波長をシフトする
。 本発明の光ファイバセンサは、関連技術の説明の欄で開示されたセンサに勝る
多くの利点を有する。第１に、本発明は、温度の影響を受けることなく、ファイ
バの歪を正確に測定する。第２に、歪の影響を受けることなく、正確にファイバ
の環境の温度を測定する。さらに、本発明は、センサが温度と歪の両方を同時に
測定するのに使用され得るという、二元的な機能性を有する。
【００１１】
添付図面に例示される本発明の好適な実施例が、詳細に説明される。図面にお
いて可能な限り、同一若しくは類似の部分には同様の参照番号を付す。光ファイ
バセンサの実施例は図１に示されており、全体を通して参照番号１０で示される
。
いて可能な限り、同一若しくは類似の部分には同様の参照番号を付す。光ファイ
バセンサの実施例は図１に示されており、全体を通して参照番号１０で示される
。
【００１２】 本発明によれば、光ファイバセンサ１０は、リボンケーブルの態様にて配置さ
れ、且つ、長手方向の応力及び温度の両方を独立に測定するために使用され得る
ファイバ３０と４０の１対を含む。光ファイバセンサ１０は、温度に依存せずに
、ファイバ上の歪を正確に測定できる有用性を有する。同様に、歪に依存せずに
、ファイバの環境の温度を正確に測定できる。
れ、且つ、長手方向の応力及び温度の両方を独立に測定するために使用され得る
ファイバ３０と４０の１対を含む。光ファイバセンサ１０は、温度に依存せずに
、ファイバ上の歪を正確に測定できる有用性を有する。同様に、歪に依存せずに
、ファイバの環境の温度を正確に測定できる。
【００１３】 本明細書において具体化され図１に示される如く、光ファイバセンサ１０は、
マッハ‐ツェンダーデバイス２０に接続された偏光源８０を含む。マッハ‐ツェ
ンダーデバイス２０は、検出アセンブリ９０に接続されている。マッハ‐ツェン
ダーデバイス２０は、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持ファイバ４０と
を含む。結合領域５０は、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持ファイバ４
０との間に形成される。第１偏光維持ファイバ３０へ導入される偏光した光信号
は、結合領域５０において第２偏光維持ファイバ４０へエバネッセント（ｅｖａ
ｎｅｓｃｅｎｔ）結合される。ファイバ３０及び４０の両方において伝播する光
信号は、検出アセンブリ９０において終了される。第１ファイバ３０は、セグメ
ント３２、３４、及び３６を含む。第２ファイバ４０は、セグメント４２、４４
、及び４６を含む。セグメント３４及び４４は測定されている環境１００に配置
される。
マッハ‐ツェンダーデバイス２０に接続された偏光源８０を含む。マッハ‐ツェ
ンダーデバイス２０は、検出アセンブリ９０に接続されている。マッハ‐ツェン
ダーデバイス２０は、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持ファイバ４０と
を含む。結合領域５０は、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持ファイバ４
０との間に形成される。第１偏光維持ファイバ３０へ導入される偏光した光信号
は、結合領域５０において第２偏光維持ファイバ４０へエバネッセント（ｅｖａ
ｎｅｓｃｅｎｔ）結合される。ファイバ３０及び４０の両方において伝播する光
信号は、検出アセンブリ９０において終了される。第１ファイバ３０は、セグメ
ント３２、３４、及び３６を含む。第２ファイバ４０は、セグメント４２、４４
、及び４６を含む。セグメント３４及び４４は測定されている環境１００に配置
される。
【００１４】 図２は、図１に示される第１偏光維持ファイバ３０の断面図である。第１偏光
維持ファイバ３０は、スプライス（ｓｐｌｉｃｅ）若しくは溶着によって端部接
合された３つのファイバセグメントを含む。第１セグメント３２は、クラッド３
２０及び楕円コア３２２を有する。第２ファイバセグメント３４も、また、クラ
ッド３４０及び楕円コア３４２を有する。第２ファイバセグメント３４は、第１
セグメント３２に関して、その長手方向軸の周りに４５°回転せしめられている
ことに注意されたい。第３ファイバセグメント３６も、また、クラッド３６０及
び楕円コア３６２を有する。第３ファイバセグメント３６は、その長手方向軸の
周りに、第２セグメント３４に関して４５°だけ且つ第１セグメント３２に関し
て９０°だけ回転せしめられる。各偏光維持ファイバは、検出素子３８を含む。
検出素子３８は、不純物が添加されたコア３８０、不純物が添加されたクラッド
３８２、若しくは回折格子３８４を使用することで実現される。
維持ファイバ３０は、スプライス（ｓｐｌｉｃｅ）若しくは溶着によって端部接
合された３つのファイバセグメントを含む。第１セグメント３２は、クラッド３
２０及び楕円コア３２２を有する。第２ファイバセグメント３４も、また、クラ
ッド３４０及び楕円コア３４２を有する。第２ファイバセグメント３４は、第１
セグメント３２に関して、その長手方向軸の周りに４５°回転せしめられている
ことに注意されたい。第３ファイバセグメント３６も、また、クラッド３６０及
び楕円コア３６２を有する。第３ファイバセグメント３６は、その長手方向軸の
周りに、第２セグメント３４に関して４５°だけ且つ第１セグメント３２に関し
て９０°だけ回転せしめられる。各偏光維持ファイバは、検出素子３８を含む。
検出素子３８は、不純物が添加されたコア３８０、不純物が添加されたクラッド
３８２、若しくは回折格子３８４を使用することで実現される。
【００１５】 図３は、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持ファイバ４０との詳細図で
ある。本発明の一実施例において、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持フ
ァイバ４０とは、リボンケーブルの態様１１０にて配置される。簡単に上記した
如く、第１偏光維持ファイバ３０は、共に溶着される３つの第１ファイバセグメ
ント、３２、３４、及び３６から成る。第２偏光維持ファイバ４０は、３つの第
２ファイバセグメント、４２、４４、及び４６から成り、第１ファイバセグメン
トと同様に共に溶着して単一の偏光維持ファイバ４０を形成する。リボンケーブ
ル１１０の、環境１００に配置されている部分は、セグメント３４及び４４を含
む。
ある。本発明の一実施例において、第１偏光維持ファイバ３０と第２偏光維持フ
ァイバ４０とは、リボンケーブルの態様１１０にて配置される。簡単に上記した
如く、第１偏光維持ファイバ３０は、共に溶着される３つの第１ファイバセグメ
ント、３２、３４、及び３６から成る。第２偏光維持ファイバ４０は、３つの第
２ファイバセグメント、４２、４４、及び４６から成り、第１ファイバセグメン
トと同様に共に溶着して単一の偏光維持ファイバ４０を形成する。リボンケーブ
ル１１０の、環境１００に配置されている部分は、セグメント３４及び４４を含
む。
【００１６】 図４は、異なる検出素子３８を使用した、偏光維持ファイバ２２及び２４の温
度に対する波長の変化を示す。温度応答曲線６０によって表わされる検出素子３
８は、７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される。このファイバは、
Δ＝１％であり、温度変化に応じて、−０．６３２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相
シフトを提供する。ここでΔは、コアとクラッドの間の相対屈折率差を示す。温
度応答曲線６２によって表わされる検出素子３８は、７％のホウ素が添加された
コアを使用して実現される。該ファイバは、Δ＝２％であり、温度変化に応じて
、−０．２２２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。検出素子３８は
、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニウム濃度がコアの中央部では４０％、縁部で
は０％の、放物線状に二酸化ゲルマニウムが添加されたコアを使用して実現され
る。該ファイバは、温度応答曲線６４によって表わされる。該ファイバは、温度
変化に応じて−０．０３３ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。
度に対する波長の変化を示す。温度応答曲線６０によって表わされる検出素子３
８は、７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される。このファイバは、
Δ＝１％であり、温度変化に応じて、−０．６３２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相
シフトを提供する。ここでΔは、コアとクラッドの間の相対屈折率差を示す。温
度応答曲線６２によって表わされる検出素子３８は、７％のホウ素が添加された
コアを使用して実現される。該ファイバは、Δ＝２％であり、温度変化に応じて
、−０．２２２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。検出素子３８は
、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニウム濃度がコアの中央部では４０％、縁部で
は０％の、放物線状に二酸化ゲルマニウムが添加されたコアを使用して実現され
る。該ファイバは、温度応答曲線６４によって表わされる。該ファイバは、温度
変化に応じて−０．０３３ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。
【００１７】 図５は、図４において検討された３つのファイバの軸方向の応力に対する波長
の変化を示す。７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される第１の検出
素子は、軸方向の歪応答曲線７０によって表わされる。該第１の検出素子は、軸
方向の歪に対して＋９．６７ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。こ
こでｍεは、 ７％のホウ素が添加されたクラッドを使用して実現される第２の検出素子は、軸
方向の歪応答曲線７２によって表わされる。該第２の検出素子は、軸方向の歪に
応じて−２３．３７ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。第３の検出
素子は、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニウム濃度がコアの中央部では４０％、
縁部では０％の、放物線状に二酸化ゲルマニウムが添加されたコアを使用して実
現される。二酸化ゲルマニウムが添加されたコアは、軸方向の歪応答曲線７４に
よって表わされる。ファイバ上の軸方向の歪に応じて−０．０３３ｎｍ／ｍεの
変化割合で位相シフトを提供する。
の変化を示す。７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される第１の検出
素子は、軸方向の歪応答曲線７０によって表わされる。該第１の検出素子は、軸
方向の歪に対して＋９．６７ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。こ
こでｍεは、 ７％のホウ素が添加されたクラッドを使用して実現される第２の検出素子は、軸
方向の歪応答曲線７２によって表わされる。該第２の検出素子は、軸方向の歪に
応じて−２３．３７ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。第３の検出
素子は、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニウム濃度がコアの中央部では４０％、
縁部では０％の、放物線状に二酸化ゲルマニウムが添加されたコアを使用して実
現される。二酸化ゲルマニウムが添加されたコアは、軸方向の歪応答曲線７４に
よって表わされる。ファイバ上の軸方向の歪に応じて−０．０３３ｎｍ／ｍεの
変化割合で位相シフトを提供する。
【００１８】 図１ないし３に表わされる光ファイバセンサ１０の一実施例において、偏光維
持ファイバの一対は、７％のホウ素が添加されたコアを有する第１ファイバ３０
及び７％のホウ素が添加されたクラッドを有する第２ファイバ４０を含む。図３
及び４に示される応答曲線が非常に異なっているので、このファイバの対は適当
である。代わりの実施例として、二酸化ゲルマニウムが添加されたΔ＝２％であ
るファイバは、前に検討された他の２つのファイバ、例えば、ホウ素が添加され
たコアファイバ、若しくはホウ素が添加されたクラッドファイバのいずれとでも
使用され得る。検出素子３８の選択において修正例、及び変形例が考えられ得る
ことは、当業者にとって明らかである。例えば、図３若しくは図４に関して、上
で検討された３つのファイバのうち任意の２つが選択され、ファイバセンサ１０
の実装に使われる。
持ファイバの一対は、７％のホウ素が添加されたコアを有する第１ファイバ３０
及び７％のホウ素が添加されたクラッドを有する第２ファイバ４０を含む。図３
及び４に示される応答曲線が非常に異なっているので、このファイバの対は適当
である。代わりの実施例として、二酸化ゲルマニウムが添加されたΔ＝２％であ
るファイバは、前に検討された他の２つのファイバ、例えば、ホウ素が添加され
たコアファイバ、若しくはホウ素が添加されたクラッドファイバのいずれとでも
使用され得る。検出素子３８の選択において修正例、及び変形例が考えられ得る
ことは、当業者にとって明らかである。例えば、図３若しくは図４に関して、上
で検討された３つのファイバのうち任意の２つが選択され、ファイバセンサ１０
の実装に使われる。
【００１９】 図６は、検出アセンブリ９０の詳細図である。検出アセンブリ９０は、偏光子
９２、検出器９４、及び処理装置９６から成る。検出器９４は、偏光子９２によ
って偏光された後の、第１偏光維持ファイバ３０からの出力信号、及び第２偏光
ファイバ４０からの第２出力信号を受け取る。第１ファイバ３０内の検出素子３
８の存在は、図示されていないが、光源８０からの入力光信号に対して出力信号
の位相をφ1だけ位相シフトさせる。図１を参照のこと。第２ファイバ４０内の
検出素子３８の存在もまた、光源８０からの入力光信号に対して出力信号をφ2
だけ位相シフトさせる。φ1及びφ2の値は、複数の環境パラメータを計算するた
めに処理装置９６によって使用される。上で検討されたファイバのうち任意の２
つを使用することで、歪と温度の値は以下の式を使って切り離される。
９２、検出器９４、及び処理装置９６から成る。検出器９４は、偏光子９２によ
って偏光された後の、第１偏光維持ファイバ３０からの出力信号、及び第２偏光
ファイバ４０からの第２出力信号を受け取る。第１ファイバ３０内の検出素子３
８の存在は、図示されていないが、光源８０からの入力光信号に対して出力信号
の位相をφ1だけ位相シフトさせる。図１を参照のこと。第２ファイバ４０内の
検出素子３８の存在もまた、光源８０からの入力光信号に対して出力信号をφ2
だけ位相シフトさせる。φ1及びφ2の値は、複数の環境パラメータを計算するた
めに処理装置９６によって使用される。上で検討されたファイバのうち任意の２
つを使用することで、歪と温度の値は以下の式を使って切り離される。
【００２０】 φ1＝Ｃ1ΔＴ＋Ｋ1ΔＳ （６） φ2＝Ｃ2ΔＴ＋Ｋ2ΔＳ （７） 式（６）、及び（７）において、ΔＴは温度変化、ΔＳは軸方向の歪の変化、Ｃ 1 、Ｃ2は第１、第２偏光維持ファイバ３０、４０の温度応答曲線（図４）の傾き
、及びＫ1、Ｋ2は第１、第２偏光維持ファイバ３０、４０の軸方向の応力応答曲
線（図５）の傾きである。式（７）から式（６）を引くと、以下の式 φ＝φ1−φ2＝（Ｃ1＋Ｃ2）ΔＴ＋（Ｋ1＋Ｋ2）ΔＳ （８） が得られる。各偏光維持ファイバの物理的な性質を知ることによって、式８の変
数を消去するように適当な倍数を選択できる。
、及びＫ1、Ｋ2は第１、第２偏光維持ファイバ３０、４０の軸方向の応力応答曲
線（図５）の傾きである。式（７）から式（６）を引くと、以下の式 φ＝φ1−φ2＝（Ｃ1＋Ｃ2）ΔＴ＋（Ｋ1＋Ｋ2）ΔＳ （８） が得られる。各偏光維持ファイバの物理的な性質を知ることによって、式８の変
数を消去するように適当な倍数を選択できる。
【００２１】 φ＝χφ1−φ2＝（Ｃ1＋Ｃ2）ΔＴ （９） φ＝φ1−γφ2＝（Ｋ1＋Ｋ2）ΔＳ （１０） 式（９）は、温度を求めるために簡単に解かれ、式（１０）は、ファイバ上の軸
方向の応力を求めるために解かれる。 図１及び６に示されたファイバセンサは、以下の如く動作する。光源８０は偏
光信号をファイバ３０に導く。光信号は、結合領域５０においてファイバ４０へ
と結合せしめられる。セグメント３４及び４４は、測定されている環境１００に
配置される。該環境１００における温度及び歪は、セグメント３４、及び４４の
経路長を変化させ、それによって、該光信号の位相をシフトする。例として、フ
ァイバ３０における検出素子３８は、７％のホウ素が添加されたコアであり、フ
ァイバ４０における検出素子３８は、４０％の放物線状に二酸化ゲルマニウムが
添加されたコアである場合が考えられる。従って、環境における温度及び歪の変
化によって、ファイバ３０、及びファイバ４０において経路長が変化する故、各
ファイバによって検出された位相シフト
方向の応力を求めるために解かれる。 図１及び６に示されたファイバセンサは、以下の如く動作する。光源８０は偏
光信号をファイバ３０に導く。光信号は、結合領域５０においてファイバ４０へ
と結合せしめられる。セグメント３４及び４４は、測定されている環境１００に
配置される。該環境１００における温度及び歪は、セグメント３４、及び４４の
経路長を変化させ、それによって、該光信号の位相をシフトする。例として、フ
ァイバ３０における検出素子３８は、７％のホウ素が添加されたコアであり、フ
ァイバ４０における検出素子３８は、４０％の放物線状に二酸化ゲルマニウムが
添加されたコアである場合が考えられる。従って、環境における温度及び歪の変
化によって、ファイバ３０、及びファイバ４０において経路長が変化する故、各
ファイバによって検出された位相シフト
【００２２】
【外１】
【００２３】 、及び
【００２４】
【外２】
【００２５】 は、各ファイバに存在する検出素子のタイプの違いによって異なる。これらの値
は、図４及び図５に示された温度、及び歪の応答曲線に従う。位相シフトは、光
源が偏光子９２によって偏光せしめられた後、検出器９４によって検出される。
処理装置９６は、どの検出素子３８が各ファイバに存在するかがわかるようにプ
ログラムされている。従って、検出器９４から
は、図４及び図５に示された温度、及び歪の応答曲線に従う。位相シフトは、光
源が偏光子９２によって偏光せしめられた後、検出器９４によって検出される。
処理装置９６は、どの検出素子３８が各ファイバに存在するかがわかるようにプ
ログラムされている。従って、検出器９４から
【００２６】
【外３】
【００２７】 、及び
【００２８】
【外４】
【００２９】 を受け取った後、処理装置９６は、式（６）‐（１０）に対する適切な定数を与
え、温度、及び歪を計算する。 本発明の精神、若しくは範囲から逸脱することなく、本発明の多様な修正例、
及び変形例が考えられ得ることは当業者にとって明らかである。従って、本発明
は、添付の請求の範囲、及びこれらと等価な範囲にある修正例、及び変形例を包
含するものである。
え、温度、及び歪を計算する。 本発明の精神、若しくは範囲から逸脱することなく、本発明の多様な修正例、
及び変形例が考えられ得ることは当業者にとって明らかである。従って、本発明
は、添付の請求の範囲、及びこれらと等価な範囲にある修正例、及び変形例を包
含するものである。
【図１】 本発明による、光ファイバセンサの一実施例の概略図である。
【図２】 本発明による、図１のセンサの第１偏光維持光ファイバの断面図であ
り、偏光維持光ファイバを成す３つのファイバセグメントの関係を示す図である
。
り、偏光維持光ファイバを成す３つのファイバセグメントの関係を示す図である
。
【図３】 本発明による、第１、及び第２偏光維持ファイバの詳細図である。
【図４】 本発明による、本発明のセンサで使用される様々な偏光維持ファイバ
の、温度に対する相対波長シフトの比較のグラフである。
の、温度に対する相対波長シフトの比較のグラフである。
【図５】 本発明による、本発明のセンサで使用される様々な偏光維持ファイバ
の、負荷歪に対する相対波長シフトの比較のグラフである。
の、負荷歪に対する相対波長シフトの比較のグラフである。
【図６】 本発明による、検出アセンブリの組み立てを示すブロック図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月２８日（２００１．８．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 Δφ1＝Ａ1Ｌ1ΔＴ＋Ｂ1ΔＬ1 （１） Δφ2＝Ａ2Ｌ2ΔＴ＋Ｂ2ΔＬ2 （２） ここで、Δφ1は第１ファイバの位相差の変化、Ａ1は第１ファイバの温度変化に
対する温度係数、Ｌ1は第１ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ1は第１ファイ
バの歪変化に対する歪係数、ΔＬ1は歪による第１ファイバの長さ変化、Δφ2は
第２ファイバの位相差の変化、Ａ2は第２ファイバの温度変化に対する温度係数
、Ｌ2は第２ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ2は第２ファイバの歪変化に対
する歪係数、ΔＬ2は歪による第２ファイバの長さ変化である。 温度と歪を“切り離す”ために、歪係数が等しいか、若しくは温度係数が等し
い２つのファイバ、つまり、 Ｂ1ΔＬ1＝Ｂ2ΔＬ2 （３） 若しくは Ａ1Ｌ1ΔＴ＝Ａ2Ｌ2ΔＴ （４） であるような２つのファイバが選ばれなければならない。
対する温度係数、Ｌ1は第１ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ1は第１ファイ
バの歪変化に対する歪係数、ΔＬ1は歪による第１ファイバの長さ変化、Δφ2は
第２ファイバの位相差の変化、Ａ2は第２ファイバの温度変化に対する温度係数
、Ｌ2は第２ファイバの長さ、ΔＴは温度変化、Ｂ2は第２ファイバの歪変化に対
する歪係数、ΔＬ2は歪による第２ファイバの長さ変化である。 温度と歪を“切り離す”ために、歪係数が等しいか、若しくは温度係数が等し
い２つのファイバ、つまり、 Ｂ1ΔＬ1＝Ｂ2ΔＬ2 （３） 若しくは Ａ1Ｌ1ΔＴ＝Ａ2Ｌ2ΔＴ （４） であるような２つのファイバが選ばれなければならない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】 図４は、異なる検出素子３８を使用した、偏光維持ファイバ３０及び４０の温
度に対する波長の変化を示す。温度応答曲線６０によって表わされる検出素子３
８は、７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される。このファイバは、
Δ＝１％であり、温度変化に応じて、−０．６３２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相
シフトを提供する。ここでΔは、コアとクラッドの間の相対屈折率差を示す。温
度応答曲線６２によって表わされる検出素子３８は、７％のホウ素が添加された
コアを使用して実現される。該ファイバは、Δ＝２％であり、温度変化に応じて
、−０．２２２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。検出素子３８は
、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニウム濃度がコアの中央部では４０％、縁部で
は０％の、放物線状に二酸化ゲルマニウムが添加されたコアを使用して実現され
る。該ファイバは、温度応答曲線６４によって表わされる。該ファイバは、温度
変化に応じて−０．０３３ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。
度に対する波長の変化を示す。温度応答曲線６０によって表わされる検出素子３
８は、７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される。このファイバは、
Δ＝１％であり、温度変化に応じて、−０．６３２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相
シフトを提供する。ここでΔは、コアとクラッドの間の相対屈折率差を示す。温
度応答曲線６２によって表わされる検出素子３８は、７％のホウ素が添加された
コアを使用して実現される。該ファイバは、Δ＝２％であり、温度変化に応じて
、−０．２２２ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。検出素子３８は
、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニウム濃度がコアの中央部では４０％、縁部で
は０％の、放物線状に二酸化ゲルマニウムが添加されたコアを使用して実現され
る。該ファイバは、温度応答曲線６４によって表わされる。該ファイバは、温度
変化に応じて−０．０３３ｎｍ／Ｃ°の変化割合で位相シフトを提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】 図５は、図４において検討された３つのファイバの軸方向の応力に対する波長
の変化を示す。７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される第１の検出
素子は、軸方向の歪応答曲線７０によって表わされる。該第１の検出素子は、軸
方向の歪に対して＋９．６７ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。こ
こでｍεは、マイクロひずみである。７％のホウ素が添加されたクラッドを使用
して実現される第２の検出素子は、軸方向の歪応答曲線７２によって表わされる
。該第２の検出素子は、軸方向の歪に応じて−２３．３７ｎｍ／ｍεの変化割合
で位相シフトを提供する。第３の検出素子は、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニ
ウム濃度がコアの中央部では４０％、縁部では０％の、放物線状に二酸化ゲルマ
ニウムが添加されたコアを使用して実現される。二酸化ゲルマニウムが添加され
たコアは、軸方向の歪応答曲線７４によって表わされる。ファイバ上の軸方向の
歪に応じて−０．０３３ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。
の変化を示す。７％のホウ素が添加されたコアを使用して実現される第１の検出
素子は、軸方向の歪応答曲線７０によって表わされる。該第１の検出素子は、軸
方向の歪に対して＋９．６７ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。こ
こでｍεは、マイクロひずみである。７％のホウ素が添加されたクラッドを使用
して実現される第２の検出素子は、軸方向の歪応答曲線７２によって表わされる
。該第２の検出素子は、軸方向の歪に応じて−２３．３７ｎｍ／ｍεの変化割合
で位相シフトを提供する。第３の検出素子は、Δ＝２％であり、二酸化ゲルマニ
ウム濃度がコアの中央部では４０％、縁部では０％の、放物線状に二酸化ゲルマ
ニウムが添加されたコアを使用して実現される。二酸化ゲルマニウムが添加され
たコアは、軸方向の歪応答曲線７４によって表わされる。ファイバ上の軸方向の
歪に応じて−０．０３３ｎｍ／ｍεの変化割合で位相シフトを提供する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ノーラン ダニエル エイ． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング スカイラインドライブ 28 Ｆターム(参考） 2F056 VF02 VF13 VF20 2F065 AA65 BB12 CC23 FF51 GG00 JJ00 LL02
Claims (16)
- 【請求項１】 ある環境に配置されて複数の環境パラメータの測定に使用される
光ファイバセンサであって、 中心波長を有する光信号を送信する偏光源と、 前記偏光源に接続され、第１の楕円コア、第１のクラッド、及び第１ファイバ
複数セグメントを有する第１偏光維持ファイバと、 前記第１偏光維持ファイバに隣接して配置され、第２の楕円コア、第２のクラ
ッド、及び第２ファイバ複数セグメントを有して前記光信号に結合される第２偏
光維持ファイバと、 前記第１及び第２偏光維持ファイバに配置された検出素子であって、前記複数
の環境パラメータに応じて、前記第１偏光維持ファイバでは第１の所定の変化割
合にて、前記第２偏光維持ファイバでは第２の所定の変化割合にて、前記光信号
の中心波長をシフトする検出素子と、 前記第１の所定の変化割合及び前記第２の所定の変化割合に従って、前記複数
の環境パラメータを各々独立に測定する検出アセンブリと、 からなることを特徴とする光ファイバセンサ。 - 【請求項２】 前記第１ファイバ複数セグメントは、 第１ファイバセグメントと、 前記第１ファイバセグメントに関して４５°だけ回転した第２ファイバセグメ
ントと、 前記第２ファイバセグメントに関して４５°だけ且つ前記第１ファイバセグメ
ントに関して９０°だけ回転した第３ファイバセグメントと、 をさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項３】 前記第２ファイバ複数セグメントは、 第４ファイバセグメントと、 前記第４ファイバセグメントに関して４５°だけ回転した第５ファイバセグメ
ントと、 前記第５ファイバセグメントに関して４５°だけ且つ前記第６ファイバセグメ
ントに関して９０°だけ回転した第６ファイバセグメントと、 をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項４】 前記移相器は、二酸化ゲルマニウムが添加された第１の楕円コア
及び７％のホウ素が添加された第２のクラッドを含むことを特徴とする請求項２
３記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項５】 前記第１偏光維持ファイバは、第１のΔclad＝２．０％を有し、
前記第２偏光維持ファイバは、第２のΔclad＝２．０％を有することを特徴とす
る請求項２４記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項６】 前記移相器は、二酸化ゲルマニウムが添加された第１の楕円コア
と、７％のホウ素が添加され第２の楕円コアとからなることを特徴とする請求項
２５記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項７】 前記第１偏光維持ファイバは、第１のΔclad＝２．０％を有し、
前記第２偏光維持ファイバは、第２のΔclad＝１．０％を有することを特徴とす
る請求項２６記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項８】 前記移相器は、７％のホウ素が添加された第１の楕円コアと、７
％のホウ素が添加された第２のクラッドとを含むことを特徴とする請求項２３記
載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項９】 前記第１偏光維持ファイバは、第１のΔclad＝１．０％を有し、
前記第２偏光維持ファイバは、第２のΔclad＝２．０％を有することを特徴とす
る請求項２８記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項１０】 前記検出アセンブリは、前記第１偏光維持ファイバの第１の位
相シフト量φ1、及び前記第２偏光維持ファイバの第２の位相シフト量φ2を検出
することを特徴とする請求項２４記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項１１】 前記検出アセンブリは、前記第１偏光維持ファイバの第１の位
相シフト量φ1、及び前記第２偏光維持ファイバの第２の位相シフト量φ2から複
数の環境パラメータを決定する処理装置をさらに含むことを特徴とする請求項３
２記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項１２】 前記第１の量φ1、及び第２の量φ2は、 φ1＝Ｃ1ΔＴ＋Ｋ1ΔＳ、及び φ2＝Ｃ2ΔＴ＋Ｋ2ΔＳ によって表わされ、Ｃ1は第１偏光維持ファイバの温度変化に対する波長シフト
の変化割合、Ｃ2は第２偏光維持ファイバの温度変化に対する波長シフトの変化
割合、Ｋ1は第１偏光維持ファイバの軸方向の負荷応力の変化に対する波長シフ
トの変化割合、Ｋ2は第２偏光維持ファイバの軸方向の負荷応力の変化に対する
波長シフト変化割合、ΔＴは温度変化、及びΔＳは軸方向の負荷応力の変化であ
ることを特徴とする請求項３２記載の光ファイバセンサデバイス。 - 【請求項１３】 中心波長を有する光信号を送信する偏光源と、前記偏光源に接
続された第１偏光維持ファイバと、第１の楕円コアを含む前記第１偏光維持ファ
イバと、第１のクラッドと、及び第１ファイバ複数セグメントと、を含む光ファ
イバセンサにおいて複数の環境パラメータを測定する方法であって、 第２の楕円コアと、第２のクラッドと、第２ファイバ複数セグメントとを含み
、光信号が前記第１及び第２偏光維持ファイバの間に結合されるように第１偏光
維持ファイバに隣接して配置される、第２偏光維持ファイバを提供するステップ
と、 複数の環境パラメータに応じて、前記第１偏光維持ファイバにおける第１の量
φ1、及び前記第２偏光維持ファイバにおける第２の量φ2によって、前記光信号
の中心波長の位相をシフトするステップと、 からなることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 第１の位相シフト量φ1及び第２の位相シフト量φ2を検出する
ステップと、 前記第１の位相シフト量φ1及び前記第２の位相シフト量φ2から前記複数の環
境パラメータの各々を決定するステップと、 をさらに含み、計算された各環境パラメータは、他の全ての複数の環境パラメー
タから切り離されて独立であることを特徴とする請求項３３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記複数の環境パラメータは、温度及び軸方向の負荷応力であ
ることを特徴とする請求項３４記載の方法。 - 【請求項１６】 前記第１の量φ1、及び第２の量φ2は、 φ1＝Ｃ1ΔＴ＋Ｋ1ΔＳ、及び φ2＝Ｃ2ΔＴ＋Ｋ2ΔＳ によって表わされ、Ｃ1は第１偏光維持ファイバの温度変化に対する波長シフト
の変化割合、Ｃ2は第２偏光維持ファイバの温度変化に対する波長シフトの変化
割合、Ｋ1は第１偏光維持ファイバの軸方向の負荷応力の変化に対する波長シフ
トの変化割合、Ｋ2は第２偏光維持ファイバの軸方向の負荷応力の変化に対する
波長シフトの変化割合、ΔＴは温度変化、ΔＳは軸方向の負荷応力の変化である
ことを特徴とする請求項３５記載の方法。
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