JP2005513427A - カイラルフアイバーセンサー装置と方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)該構造の光学的誘電的感受率(the structure’s optical deielectric susceptibility)の周期はλ1とλ2での該媒体内の波長の半分であること、そして
(2)該構造の誘電的感受率(dielectric susceptibility of the structure)は、それが波長λ1(λ2)での該場の方向に実質的に沿う(直角になる)よう、回転する。
Claims (20)
- カイラルフアイバーセンサーに於いて、
透過/反射のスペクトラムを備える長いカイラルな光フアイバーであって、前記スペクトラムは、前記カイラルな光フアイバーに作用する複数の外部条件の少なくとも1つの変化に応答してシフトするカイラルな光フアイバーと、
前記カイラルな光フアイバーに作用する前記複数の外部条件を前記少なくとも1つの予め規定された外部条件に制限するための安定化手段と、
前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答する前記スペクトラムのシフトをモニターするよう動作可能なモニタリングデバイスとを具備することを特徴とする該センサー。 - 前記透過/反射スペクトラムが反射バンドを含むことを特徴とする請求項1の該カイラルフアイバーセンサー。
- 前記複数の外部条件が温度、圧力、ストレッチング、及び軸方向ツイステイングの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1の該カイラルフアイバーセンサー。
- 前記モニタリングデバイスが、
前記カイラルな光フアイバーが前記反射バンドに対応する第1の複数の波長を反射し、全ての他の、第2の複数の、波長を透過させるように、前記カイラルな光フアイバーへ放射を供給するための放射手段と、そして
前記第1の複数の反射された波長と前記第2の複数の透過させられた波長の1つのシフトをモニターするための検出手段とを備えることを特徴とする請求項2の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記検出手段が
前記第1の複数の反射された波長と前記第2の複数の透過させられた波長との1つのシフトを検出し、前記シフトを表す出力信号を提供するよう動作可能な光検出器と、そして
前記光検出器に接続され、前記出力信号に応答して前記少なくとも1つの複数外部条件の変化の大きさを導出するよう動作可能な制御ユニットとを有することを特徴とする請求項4の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記カイラル光フアイバーが更に、前記スペクトラムに狭い透過ピークを形成させる、その中に配置された欠陥を備えており、前記モニタリングデバイスが更に前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答して前記透過ピークのスペクトラム的シフトを検出するよう動作可能であることを特徴とする請求項1の該カイラルフアイバーセンサー。
- 前記欠陥が、前記カイラル光フアイバーの2つのシーケンシャルな長手方向の部分の間のスペーシング、前記シーケンシャルな部分間の誘電材料挿入そして前記シーケンシャルな部分間の予め規定された角度での長手方向のカイラルなツイストの少なくとも1つを有することを特徴とする請求項5の該カイラルフアイバーセンサー。
- 前記モニタリングデバイスが、
前記カイラル光フアイバーに放射を供給するが、前記カイラル光フアイバーが前記透過ピークで前記放射を透過させるように、該供給するための放射手段と、そして
前記透過ピークのシフトをモニターするための検出手段とを備えることを特徴とする請求項6の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記検出手段が、
前記欠陥波長での前記シフトを検出し、前記シフトを表す出力信号を提供するよう動作可能である光検出器と、そして
前記光検出器に接続され、前記出力信号に応答して前記少なくとも1つの複数外部条件の変化の大きさを導出するよう動作可能な制御ユニットとを有することを特徴とする請求項8の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記反射バンドはその中に起こる複数の長寿命フオトニックモードを有しており、前記カイラルな光フアイバーはコアと、前記コアの周りのクラデイングと、該コア及び該クラデイングの少なくとも1つを通して配置された活性ドーパントとを備えており、前記ドープされたカイラルな光フアイバーは前記複数の長寿命フオトニックモードからの特定の長寿命フオトニックモードに対応する第1のレーザー動作波長を選択するよう構成されており、前記カイラルフアイバーセンサーは更に、
該ドープされたカイラルな光フアイバーに電磁放射を放射させるために、前記ドープされたカイラルな光フアイバーに適用される励起手段を備えており、前記ドープされたカイラルな光フアイバーは、レーザー動作出力が前記反射バンド内の前記特定の長寿命フオトニックモードの位置に対応するレーザー動作波長で起こるように、前記特定の長寿命フオトニックモードに実質的に位置付けられたピーク利得を作るよう構成されており、そして前記モニタリング手段は前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答する前記レーザー動作波長のシフトをモニターするよう構成されることを特徴とする請求項2の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記放射手段がブロードバンド放射源、連続的に同調可能なレーザー源、及びロックト波長レーザー源、の1つを有することを特徴とする請求項8の該カイラルフアイバーセンサー。
- 前記少なくとも1つの予め規定された外部条件が第1の予め規定された外部条件と少なくとも1つの追加の予め決められた外部条件とを有しており、該カイラルフアイバーセンサーが更に、
前記長いカイラルな光フアイバーに近接して位置付けられ、前記少なくとも1つの追加の予め決められた外部条件の変化を検出するよう動作可能な少なくとも1つの追加センサーと、
前記モニタリングデバイスと前記少なくとも1つの追加センサーとに接続され、
i)前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答する前記スペクトラムのシフト、及び
ii)前記少なくとも1つの追加の予め決められた外部条件の変化、
から、前記第1の予め規定された外部条件の変化を導出するよう動作可能な制御手段と、を具備することを特徴とする請求項1の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記少なくとも1つの追加センサーは前記モニタリングデバイスに接続された少なくとも1つの追加の長いカイラルな光フアイバーを備えることを特徴とする請求項12の該カイラルフアイバーセンサー。
- カイラルフアイバーセンサーに於いて、該センサーが、
第1端部及び第2端部と、反射バンドと、を備える長いカイラルな光フアイバーを具備しており、前記反射バンドは前記カイラルな光フアイバーに作用する複数の外部条件の少なくとも1つの変化に応答して位置をシフトし、該センサーは又、
前記カイラルな光フアイバーに作用する前記複数の外部条件を少なくとも1つの予め規定された外部条件に制限するための安定化手段と、
第3端部及び第4端部を備える長い光フアイバーとを具備しており、前記長い光フアイバー第3端部は前記カイラルな光フアイバーの前記第1端部に接続されており、該センサーは更に、
前記カイラルな光フアイバーが前記反射バンドに対応する第1の複数の波長を反射し、第2の複数の、全ての他の波長を透過させるように、前記カイラルな光フアイバーへ放射を供給するために、前記長い光フアイバーの前記第4の端部に接続された、放射手段と、そして
前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答して、前記第1の複数の反射波長と前記第2の複数の透過波長の1つのシフトをモニターするために、前記長い光フアイバーの前記第4の端部に接続された、検出手段とを具備することを特徴とするカイラルフアイバーセンサー。 - 複数の外部条件の少なくとも1つの変化を検出するための方法に於いて、該方法が、
(a)反射バンドを有する長いカイラルな光フアイバーを提供する過程を具備しており、前記反射バンドは、前記カイラルな光フアイバーに作用する前記複数の外部条件の少なくとも1つの変化に応答して位置をシフトし、該方法は又、
(b)前記カイラルな光フアイバーに作用する前記複数の外部条件を少なくとも1つの予め規定された外部条件に制限する過程と、そして
(c)前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答する前記反射バンドのシフトをモニターする過程とを具備することを特徴とする該方法。 - 前記複数の外部条件が温度、圧力、ストレッチング、そして軸方向ツイステイングを含むことをことを特徴とする請求項15の検出するための該方法。
- 前記過程(c)が、
(d)前記カイラルな光フアイバーが前記反射バンドに対応する第1の複数の波長を反射し、第2の複数の、全ての他の波長を透過させるよう、前記カイラルな光フアイバーへ放射を供給する過程と、そして
(e)前記少なくとも1つの予め規定された外部条件の変化に応答する前記第1の複数の反射波長と前記第2の複数の透過波長の1つのシフトをモニターする過程とを備えることを特徴とする請求項15の検出するための該方法。 - カイラルフアイバーセンサーに於いて、該センサーが
反射バンドを備える長いカイラルな光フアイバーを具備しており、前記反射バンドは前記カイラルな光フアイバーに作用する複数の外部条件の少なくとも1つの変化に応答して位置をシフトし、そして該センサーは又、
前記複数の外部条件の前記少なくとも1つの変化に応答する前記反射バンドの変化をモニターするよう動作可能なモニタリングデバイスを具備することを特徴とする該センサー。 - 前記複数の外部条件の前記少なくとも1つが第1の予め規定された外部条件と少なくとも1つの追加の外部条件とを含んでおり、該センサーは更に、
前記長いカイラルな光フアイバーに近接して位置付けられ、前記少なくとも1つの追加の外部条件の変化を検出するよう動作可能な、少なくとも1つの追加のセンサーと、
前記モニタリングデバイスと前記少なくとも1つの追加のセンサーとに接続され、
i)前記複数の外部条件の前記少なくとも1つの変化に応答する前記スペクトラムのシフトと、そして
ii)前記少なくとも1つの追加の外部条件の変化と、
から、前記第1の予め規定された外部条件の変化を導出するよう動作可能な制御手段と、を具備することを特徴とする請求項18の該カイラルフアイバーセンサー。 - 前記少なくとも1つの追加のセンサーが前記モニタリングデバイスに接続された少なくとも1つの追加の長いカイラルな光フアイバーを備えることを特徴とする請求項19の該カイラルフアイバーセンサー。
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