JP2006301178A - 曲がりセンサとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光ファイバの外周面に、該光ファイバに加わる曲げによって損失変動を生じさせる光漏洩部が形成された曲がりセンサであって、前記光漏洩部が、前記光ファイバに加わる曲げによる損失変動に寄与しない余長部分を有さない穴形状をなしていることを特徴とする曲がりセンサ。光ファイバの外周面にレーザ光を集光照射し、前記光ファイバに加わる曲げによる損失変動に寄与しない余長部分を有さない穴形状をなす光漏洩部を形成して曲がりセンサを得ることを特徴とする曲がりセンサの製造方法。
【選択図】 図7
Description
特許文献1において用いられているセンサ用光ファイバは、図1に示すように、光ファイバ1の外周面の一部を鋸歯状に加工して光損失を変動させる加工部2が設けられた構成になっている。また図2は、特許文献1に記載されたセンサの構成を示し、このセンサは、前記の通り鋸歯状の加工部2を設けた光ファイバ1と、その一端に接続された発光素子3と、光ファイバ1の他端に接続された受光素子4と、該受光素子4からの信号を入力可能に接続された信号処理回路5とを備えている。
機械加工による鋸歯状加工は、単心の光ファイバを加工する場合には適しているが、図3に示すように、複数本の光ファイバを平行に並べた場合には加工し難い。これは、加工時に回転ブレードが隣接する光ファイバにも触れてしまうからである。これを回避するためには、隣り合う光ファイバ同士の間隔を空ければよいが、その場合にはセンサ全体の幅が広くなってしまうという欠点がある。
また、光漏洩部が縦横の幅が異なる穴である場合にも、その幅を光ファイバのコア直径の70%以下にすることにより、曲げ損失に寄与しない部分に光漏洩部が来ないため、光ファイバの余分な光損失の増加を抑制することができ、光ファイバの曲げに依存する光損失の変動を高感度かつ低損失で検出することができる。
図7は、本発明に係る曲がりセンサの第1実施形態を示す図であり、図7(a)は曲がりセンサ20の要部平面図、(b)は曲がりセンサ20の要部縦断面図、(c)は曲がりセンサ20の横断面図である。
図7に示す曲がりセンサ20を作製した。光ファイバ21として、コアの直径が480μm、クラッドの外径が500μmのプラスチック光ファイバを用いた。このプラスチック光ファイバのコアはポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)からなり、クラッドはフッ素樹脂からなっている。
この光ファイバ21を図4に示すようにレーザ加工装置にセットし、炭酸ガスレーザビームを光ファイバ上に集光照射し、ビームが照射された部分の光ファイバ材料を蒸発させることにより、光ファイバ21の外周に複数の穴23を設けて光漏洩部22を形成した。使用した炭酸ガスレーザのビーム直径は60μmであり、得られた光漏洩部22のそれぞれの穴23の幅(直径)W1も60μmとなった。
光漏洩部22を設けた光ファイバ21に、図2に示すように発光素子と受光素子を接続し、光ファイバ21の曲がりによる光損失の変動を測定した。その結果、光ファイバ21にわずかな曲げが加わった場合でも、光損失の変動を検出することができた。
図8に示す曲がりセンサ24を作製した。光ファイバ21としては、実施例1で用いたと同じプラスチック光ファイバを用いた。
実施例1と同様に、光ファイバ21をレーザ加工装置にセットし、炭酸ガスレーザビームを光ファイバ上に集光照射した。ただし、穴の形成の際にレーザビームを走査して、穴の形状を光ファイバ周方向に長い長円形にした。幅W1は60μmで一定とし、幅W2を変えて複数の曲がりセンサ24を作製し、光ファイバのコア径に対する長穴の幅W2の比率と、そのセンサの光損失の関係を調べた。
図9は、0.5dB/radianの感度を持つセンサを直線に保った場合の光透過率を、様々な幅W2と光ファイバのコア径(2R=480μm)に対して実測した結果である。この結果から、幅W2がコア直径の70%を超えると急激に光透過率が低下すると言える。したがって、低損失(高光透過率)で高感度のセンサを得るためには、幅W2を光ファイバのコア直径の70%以下とすることが望ましいことがわかる。
Claims (8)
- 光ファイバの外周面に、該光ファイバに加わる曲げによって損失変動を生じさせる光漏洩部が形成された曲がりセンサであって、前記光漏洩部が、前記光ファイバに加わる曲げによる損失変動に寄与しない余長部分を有さない穴形状をなしていることを特徴とする曲がりセンサ。
- 前記光漏洩部の幅が、前記光ファイバのコア直径の70%以下であることを特徴とする請求項1に記載の曲がりセンサ。
- 前記光ファイバがプラスチック光ファイバであることを特徴とする請求項1又は2に記載の曲がりセンサ。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の曲がりセンサの光ファイバを複数本平行に並べ、かつ曲がりの位置検知が可能なようにそれぞれの光ファイバの光漏洩部の位置が異なるように配置してなることを特徴とする曲がりセンサ。
- 光ファイバの外周面にレーザ光を集光照射し、前記光ファイバに加わる曲げによる損失変動に寄与しない余長部分を有さない穴形状をなす光漏洩部を形成して曲がりセンサを得ることを特徴とする曲がりセンサの製造方法。
- 前記光漏洩部の幅が、前記光ファイバのコア直径の70%以下であることを特徴とする請求項5に記載の曲がりセンサの製造方法。
- 前記光ファイバがプラスチック光ファイバであることを特徴とする請求項5又は6に記載の曲がりセンサの製造方法。
- 請求項5〜7のいずれかに記載の製造方法で得られた曲がりセンサの光ファイバを複数本平行に並べ、かつ曲がりの位置検知が可能なようにそれぞれの光ファイバの光漏洩部の位置が異なるように配置して曲がりセンサを得ることを特徴とする曲がりセンサの製造方法。
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