JP2007170918A - Optical waveguide device, temperature measuring instrument, and temperature measurement method - Google Patents

Optical waveguide device, temperature measuring instrument, and temperature measurement method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide device that is suitably used in measuring temperature with high accuracy. <P>SOLUTION: This optical waveguide device 10 comprises optical wave guides 111 to 114 formed on a substrate 100. The waveguides 111 and 112 are optically coupled to each other by means of optical couplers 121 and 122, respectively, to form a first Mach-Zehnder interferometer, while the waveguides 113 and 114 are optically coupled to each other by means of optical couplers 123 and 124, respectively, to form a second Mach-Zehnder interferometer. The temperature dependence of the refraction index of a core in a partial zone 112B of the waveguide 112 is different from those of other optical waveguide portions 112A and 112C of the waveguides 111 and 112. The temperature dependence of the refraction index of a core in a partial zone 114B of the waveguide 114 is different from those of other optical wave guide portions 114A and 114C of the waveguides 113 and 114. The length of the zone 112B and the length of the zone 114B are different from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、温度を計測する装置および方法、ならびに、この温度計測に用いられる光導波路型デバイスに関するものである。   The present invention relates to an apparatus and method for measuring temperature, and an optical waveguide device used for temperature measurement.

光ファイバ等の光導波路を用いた温度計測技術として例えば特許文献1,2に開示されたものが知られている。特許文献1に開示された技術は、終端部に無反射処理を施した光ファイバの一端に光を入射させ、その光ファイバにおいて生じる後方散乱光のうち特定波長の光パワーを検出することで、その光ファイバにおける長手方法の温度分布を計測するものである。また、特許文献2に開示された技術は、測定対象からの放射光を光ファイバにより導光し、その導光した放射光のうちの互いに異なる2つの波長帯それぞれにおいて光パワーを検出して、これら2つの光パワーに基づいて測定対象の温度を計測するものである。
特許第2724246号公報 特許第3325700号公報
As a temperature measurement technique using an optical waveguide such as an optical fiber, for example, those disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known. The technique disclosed in Patent Document 1 allows light to be incident on one end of an optical fiber that has been subjected to non-reflective treatment at the terminal portion, and detects the optical power of a specific wavelength among the backscattered light generated in the optical fiber. The temperature distribution of the longitudinal method in the optical fiber is measured. In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 guides the radiated light from the measurement target through an optical fiber, detects the optical power in each of two different wavelength bands of the guided radiated light, The temperature of the measurement object is measured based on these two optical powers.
Japanese Patent No. 2724246 Japanese Patent No. 3325700

これらの文献に記載された温度計測技術は、何れも、比較的広い温度範囲で温度を計測することができるものの、精度が悪い。本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、高精度に温度を計測することができる温度計測装置および温度計測方法、ならびに、これらの装置または方法において好適に用いられ得る光導波路型デバイスを提供することを目的とする。   All of the temperature measurement techniques described in these documents can measure the temperature in a relatively wide temperature range, but the accuracy is poor. The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a temperature measurement device and a temperature measurement method capable of measuring temperature with high accuracy, and an optical beam that can be suitably used in these devices or methods. An object is to provide a waveguide device.

本発明に係る光導波路型デバイスは、基板上に第1光導波路,第2光導波路,第3光導波路および第4光導波路が形成され、第1光導波路と第2光導波路とが第1光カプラおよび第2光カプラそれぞれにおいて光結合されて第1のマッハツェンダ干渉計を構成し、第1光カプラと第2光カプラとの間において第2光導波路の一部区間(長さL)のコアの屈折率の温度依存性が他の光導波路部分と異なり、第3光導波路と第4光導波路とが第3光カプラおよび第4光カプラそれぞれにおいて光結合されて第2のマッハツェンダ干渉計を構成し、第3光カプラと第4光カプラとの間において第4光導波路の一部区間(長さL、ただし、L≠L)のコアの屈折率の温度依存性が他の光導波路部分と異なる、ことを特徴とする。 In an optical waveguide device according to the present invention, a first optical waveguide, a second optical waveguide, a third optical waveguide, and a fourth optical waveguide are formed on a substrate, and the first optical waveguide and the second optical waveguide are the first light. Each of the coupler and the second optical coupler is optically coupled to form a first Mach-Zehnder interferometer, and a part of the second optical waveguide (length L 2 ) between the first optical coupler and the second optical coupler. The temperature dependency of the refractive index of the core is different from that of other optical waveguide portions, and the third optical waveguide and the fourth optical waveguide are optically coupled in the third optical coupler and the fourth optical coupler, respectively. And the temperature dependence of the refractive index of the core in a part of the fourth optical waveguide (length L 4 , where L 2 ≠ L 4 ) is different between the third optical coupler and the fourth optical coupler. It is different from the optical waveguide part.

本発明に係る光導波路型デバイスでは、第1光導波路および第2光導波路の何れか一方の一端に光が入射すると、第1マッハツェンダ干渉計を経て第1光導波路および第2光導波路それぞれの他端から光が出射されるが、第2光導波路の一部区間のコアの屈折率の温度依存性が他の光導波路部分と異なることから、そのときの各々の光透過特性は温度により変化する。同様に、第3光導波路および第4光導波路の何れか一方の一端に光が入射すると、第2マッハツェンダ干渉計を経て第3光導波路および第4光導波路それぞれの他端から光が出射されるが、第4光導波路の一部区間のコアの屈折率の温度依存性が他の光導波路部分と異なることから、そのときの各々の光透過特性も温度により変化する。さらに、第2光導波路の一部区間の長さLと第4光導波路の一部区間の長さLとは互いに異なるので、第1マッハツェンダ干渉計および第2マッハツェンダ干渉計それぞれにおける光透過特性は互いに異なる。このような光導波路型デバイスの特性を利用することで、高精度に温度を計測することが可能となる。 In the optical waveguide device according to the present invention, when light is incident on one end of one of the first optical waveguide and the second optical waveguide, each of the first optical waveguide and the second optical waveguide passes through the first Mach-Zehnder interferometer. Although light is emitted from the end, the temperature dependency of the refractive index of the core in a partial section of the second optical waveguide is different from that of other optical waveguide portions, and each light transmission characteristic at that time varies depending on the temperature. . Similarly, when light enters one end of either the third optical waveguide or the fourth optical waveguide, light is emitted from the other end of each of the third optical waveguide and the fourth optical waveguide via the second Mach-Zehnder interferometer. However, since the temperature dependency of the refractive index of the core in a partial section of the fourth optical waveguide is different from that of the other optical waveguide portions, each light transmission characteristic at that time also changes depending on the temperature. Further, since the length of some sections of the second optical waveguide L 2 and the fourth portion of the length L 4 of the section of the optical waveguide different from each other, the light transmission in each of the first Mach-Zehnder interferometer and a second Mach-Zehnder interferometer The characteristics are different from each other. By utilizing such characteristics of the optical waveguide device, the temperature can be measured with high accuracy.

本発明に係る光導波路型デバイスは、第2光導波路の一部区間および第4光導波路の一部区間それぞれのコアが液体からなるのが好適である。第2光導波路の一部区間および第4光導波路の一部区間それぞれにおいて、コア部分に液体を注入出する為の少なくとも2つの注入出孔が、コアからオーバークラッドを貫通して上面まで設けられているのが好適である。また、第2光導波路の一部区間および第4光導波路の一部区間それぞれにおいて、オーバークラッド上の各々の注入出孔の開口部の周囲に液溜まりが設けられているのが好適である。   In the optical waveguide device according to the present invention, it is preferable that the cores of the partial section of the second optical waveguide and the partial section of the fourth optical waveguide are made of liquid. In each of the partial section of the second optical waveguide and the partial section of the fourth optical waveguide, at least two injection holes for injecting liquid into the core portion are provided from the core to the upper surface through the over clad. It is suitable. In addition, it is preferable that a liquid pool is provided around the opening of each injection hole on the overcladding in each of the partial section of the second optical waveguide and the partial section of the fourth optical waveguide.

本発明に係る温度計測装置は、(1) 上記の本発明に係る光導波路型デバイスと、(2) 光を出力する光源部と、(3) 光源部から出力された光を光導波路型デバイスの第1光導波路および第2光導波路の何れか一方の一端に入射させるとともに、光源部から出力された光を光導波路型デバイスの第3光導波路および第4光導波路の何れか一方の一端に入射させる入射光学系と、(4) 光導波路型デバイスの第1光導波路,第2光導波路,第3光導波路および第4光導波路それぞれの他端から出射される光のパワーを検出する検出部と、(5) 光導波路型デバイスの第1光導波路,第2光導波路,第3光導波路および第4光導波路それぞれの他端から検出部へ光を導く出射光学系と、(6) 検出部による検出結果に基づいて光導波路型デバイスの温度を求める解析部と、を備えることを特徴とする。また、入射光学系および出射光学系それぞれが、光導波路型デバイスに対して光を入出射する光ファイバを含むのが好適である。   The temperature measuring device according to the present invention includes (1) the optical waveguide device according to the present invention, (2) a light source unit that outputs light, and (3) light output from the light source unit. And the light output from the light source unit is incident on one end of either the third optical waveguide or the fourth optical waveguide of the optical waveguide device. An incident optical system for incident light; and (4) a detector for detecting the power of light emitted from the other end of each of the first optical waveguide, the second optical waveguide, the third optical waveguide, and the fourth optical waveguide of the optical waveguide device. And (5) an output optical system for guiding light from the other end of each of the first optical waveguide, the second optical waveguide, the third optical waveguide, and the fourth optical waveguide of the optical waveguide device to the detection unit, and (6) the detection unit Of temperature of optical waveguide device based on detection results Characterized in that it comprises a and. In addition, it is preferable that each of the incident optical system and the output optical system includes an optical fiber that inputs and outputs light with respect to the optical waveguide device.

本発明に係る温度計測方法は、(1) 上記の本発明に係る光導波路型デバイスを用い、(2) 第1光導波路および第2光導波路の何れか一方の一端に光を入射させて、第1マッハツェンダ干渉計を経て第1光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出するとともに、第1マッハツェンダ干渉計を経て第2光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出し、(3) 第3光導波路および第4光導波路の何れか一方の一端に光を入射させて、第2マッハツェンダ干渉計を経て第3光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出するとともに、第2マッハツェンダ干渉計を経て第4光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出し、(4) これら4つの光パワーP〜Pに基づいて光導波路型デバイスの温度を計測することを特徴とする。また、光ファイバを用いて光導波路型デバイスに対して光を入出射するのが好適である。 The temperature measurement method according to the present invention includes (1) using the optical waveguide device according to the present invention, and (2) making light incident on one end of either the first optical waveguide or the second optical waveguide, It detects the power P 1 of the light emitted from the other end of the first optical waveguide via the first Mach-Zehnder interferometer, the power P 2 of the light emitted from the other end of the second optical waveguide via the first Mach-Zehnder interferometer (3) The light power P 3 emitted from the other end of the third optical waveguide through the second Mach-Zehnder interferometer after light is incident on one end of either the third optical waveguide or the fourth optical waveguide. And the power P 4 of light emitted from the other end of the fourth optical waveguide through the second Mach-Zehnder interferometer is detected. (4) Based on these four optical powers P 1 to P 4 , the optical waveguide type Measure device temperature In addition, it is preferable to use an optical fiber to input / output light to / from the optical waveguide device.

本発明によれば、高精度に温度を計測することができる。   According to the present invention, the temperature can be measured with high accuracy.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本実施形態に係る温度計測装置1の構成図である。この図に示される温度計測装置1は、光導波路型デバイス10、光源部20、検出部30、解析部40、入射用光ファイバ51,53および出射用光ファイバ61〜64を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a temperature measuring apparatus 1 according to the present embodiment. The temperature measuring apparatus 1 shown in this figure includes an optical waveguide device 10, a light source unit 20, a detection unit 30, an analysis unit 40, incident optical fibers 51 and 53, and outgoing optical fibers 61 to 64.

光導波路型デバイス10は、基板100上に第1光導波路111,第2光導波路112,第3光導波路113および第4光導波路114が形成されたものである。第1光導波路111と第2光導波路112とは、各々の光路の途中の2箇所において互いに光結合し得る間隔になっていて第1光カプラ121および第2光カプラ122を構成している。すなわち、第1光導波路111と第2光導波路112とは、第1光カプラ121および第2光カプラ122それぞれにおいて光結合されていて、第1のマッハツェンダ干渉計を構成している。また、第3光導波路113と第4光導波路114とは、各々の光路の途中の2箇所において互いに光結合し得る間隔になっていて第3光カプラ123および第4光カプラ124を構成している。すなわち、第3光導波路113と第4光導波路114とは、第3光カプラ123および第4光カプラ124それぞれにおいて光結合されていて、第2のマッハツェンダ干渉計を構成している。   In the optical waveguide device 10, a first optical waveguide 111, a second optical waveguide 112, a third optical waveguide 113, and a fourth optical waveguide 114 are formed on a substrate 100. The first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 form a first optical coupler 121 and a second optical coupler 122 at an interval where they can be optically coupled to each other at two locations in the middle of each optical path. That is, the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 are optically coupled in the first optical coupler 121 and the second optical coupler 122, respectively, and constitute a first Mach-Zehnder interferometer. The third optical waveguide 113 and the fourth optical waveguide 114 are spaced apart from each other at two locations along the optical path to form the third optical coupler 123 and the fourth optical coupler 124. Yes. That is, the third optical waveguide 113 and the fourth optical waveguide 114 are optically coupled in the third optical coupler 123 and the fourth optical coupler 124, respectively, and constitute a second Mach-Zehnder interferometer.

光源部20は、光導波路型デバイス10の第1光導波路111および第3光導波路113それぞれの一端(入射端)に入射させるべき光を出力する。光ファイバ51は、光源部20から出力された光を一端に入射し、その一端に入射した光を他端まで導光し、その他端から光を出射して光導波路型デバイス10の第1光導波路111の入射端に入射させる。また、光ファイバ53は、光源部20から出力された光を一端に入射し、その一端に入射した光を他端まで導光し、その他端から光を出射して光導波路型デバイス10の第3光導波路113の入射端に入射させる。   The light source unit 20 outputs light to be incident on one end (incident end) of each of the first optical waveguide 111 and the third optical waveguide 113 of the optical waveguide device 10. The optical fiber 51 enters the light output from the light source unit 20 at one end, guides the light incident on the one end to the other end, emits the light from the other end, and outputs the first light of the optical waveguide device 10. The light is incident on the incident end of the waveguide 111. Further, the optical fiber 53 enters the light output from the light source unit 20 at one end, guides the light incident on the one end to the other end, emits the light from the other end, and outputs the light from the optical waveguide device 10. The light is incident on the incident end of the three optical waveguides 113.

検出部30は、光導波路型デバイス10の第1光導波路111,第2光導波路112,第3光導波路113および第4光導波路114それぞれの他端(出射端)から出射される光のパワーを検出する。光ファイバ61は、光導波路型デバイス10の第1光導波路111の出射端から出射された光を一端に入射し、その一端に入射した光を他端まで導光し、その他端から光を出射して検出部30の受光素子に入射させる。光ファイバ62は、光導波路型デバイス10の第2光導波路112の出射端から出射された光を一端に入射し、その一端に入射した光を他端まで導光し、その他端から光を出射して検出部30の受光素子に入射させる。光ファイバ63は、光導波路型デバイス10の第3光導波路113の出射端から出射された光を一端に入射し、その一端に入射した光を他端まで導光し、その他端から光を出射して検出部30の受光素子に入射させる。また、光ファイバ64は、光導波路型デバイス10の第4光導波路114の出射端から出射された光を一端に入射し、その一端に入射した光を他端まで導光し、その他端から光を出射して検出部30の受光素子に入射させる。   The detection unit 30 calculates the power of light emitted from the other end (outgoing end) of each of the first optical waveguide 111, the second optical waveguide 112, the third optical waveguide 113, and the fourth optical waveguide 114 of the optical waveguide device 10. To detect. The optical fiber 61 enters light emitted from the emission end of the first optical waveguide 111 of the optical waveguide device 10 at one end, guides light incident on the one end to the other end, and emits light from the other end. Then, the light is incident on the light receiving element of the detection unit 30. The optical fiber 62 enters light emitted from the emission end of the second optical waveguide 112 of the optical waveguide device 10 at one end, guides light incident on the one end to the other end, and emits light from the other end. Then, the light is incident on the light receiving element of the detection unit 30. The optical fiber 63 enters light emitted from the emission end of the third optical waveguide 113 of the optical waveguide device 10 at one end, guides light incident on the one end to the other end, and emits light from the other end. Then, the light is incident on the light receiving element of the detection unit 30. Further, the optical fiber 64 enters light emitted from the emission end of the fourth optical waveguide 114 of the optical waveguide device 10 at one end, guides the light incident on the one end to the other end, and transmits light from the other end. Is incident on the light receiving element of the detection unit 30.

解析部40は、光源部20から出射され光導波路型デバイス10の第1光導波路111の入射端に入射された光のパワーP1,in、および、光源部20から出射され光導波路型デバイス10の第3光導波路113の入射端に入射された光のパワーP3,inを入力する。また、解析部40は、光導波路型デバイス10の第1光導波路111の出射端から出射され検出部30により検出された光のパワーP1,out、光導波路型デバイス10の第2光導波路112の出射端から出射され検出部30により検出された光のパワーP2,out、光導波路型デバイス10の第3光導波路113の出射端から出射され検出部30により検出された光のパワーP3,out、および、光導波路型デバイス10の第4光導波路114の出射端から出射され検出部30により検出された光のパワーP4,outを入力する。 The analysis unit 40 emits light P 1 in from the light source unit 20 and enters the incident end of the first optical waveguide 111 of the optical waveguide device 10, and the optical waveguide device 10 emitted from the light source unit 20. The power P3 , in of the light incident on the incident end of the third optical waveguide 113 is input. The analysis unit 40 also outputs the power P 1, out of the light emitted from the emission end of the first optical waveguide 111 of the optical waveguide device 10 and detected by the detection unit 30, and the second optical waveguide 112 of the optical waveguide device 10. The light power P 2, out emitted from the light emitting end of the optical waveguide device 10 and detected by the detecting unit 30, and the light power P 3 emitted from the light emitting end of the third optical waveguide 113 of the optical waveguide device 10 and detected by the detecting unit 30 , out , and the power P 4, out of light emitted from the emission end of the fourth optical waveguide 114 of the optical waveguide device 10 and detected by the detection unit 30 are input.

さらに、解析部40は、入力光パワーP1,inおよび出力光パワーP1,outに基づいて第1光導波路111の入射端から第1光導波路111の出射端までの光の透過損失αを求め、入力光パワーP1,inおよび出力光パワーP2,outに基づいて第1光導波路111の入射端から第2光導波路112の出射端までの光の透過損失αを求め、入力光パワーP3,inおよび出力光パワーP3,outに基づいて第3光導波路113の入射端から第3光導波路113の出射端までの光の透過損失αを求め、また、入力光パワーP3,inおよび出力光パワーP4,outに基づいて第3光導波路113の入射端から第4光導波路114の出射端までの光の透過損失αを求める。そして、解析部40は、上記の透過損失α〜αに基づいて、光導波路型デバイス10の温度を求める。 Further, the analyzing unit 40 transmits light loss α 1 from the incident end of the first optical waveguide 111 to the output end of the first optical waveguide 111 based on the input optical power P 1, in and the output optical power P 1, out. And a transmission loss α 2 of light from the incident end of the first optical waveguide 111 to the output end of the second optical waveguide 112 based on the input optical power P 1, in and the output optical power P 2, out , Based on the optical power P 3, in and the output optical power P 3, out , the transmission loss α 3 of light from the incident end of the third optical waveguide 113 to the output end of the third optical waveguide 113 is obtained, and the input optical power Based on P 3, in and output light power P 4, out , a transmission loss α 4 of light from the incident end of the third optical waveguide 113 to the output end of the fourth optical waveguide 114 is obtained. And the analysis part 40 calculates | requires the temperature of the optical waveguide device 10 based on said transmission loss (alpha) 1- ( alpha) 4 .

なお、光ファイバ51,52,61〜64については、例えば8芯の光ファイバテープ心線を用いることができる。このようなテープファイバを用いると、各光ファイバの局所的な曲げなどによって各光ファイバの損失が変動したとしても、6本の光ファイバにほぼ同じ変動が加わることになる。   For the optical fibers 51, 52, 61 to 64, for example, an 8-core optical fiber ribbon can be used. When such a tape fiber is used, even if the loss of each optical fiber fluctuates due to local bending of each optical fiber, almost the same fluctuation is applied to the six optical fibers.

図2は、本実施形態に係る光導波路型デバイス10の平面図である。光導波路型デバイス10は、基板100上に第1光導波路111,第2光導波路112,第3光導波路113および第4光導波路114が形成されていて、第1光導波路111と第2光導波路112とが第1光カプラ121および第2光カプラ122それぞれにおいて光結合されていて第1のマッハツェンダ干渉計を構成し、また、第3光導波路113と第4光導波路114とが第3光カプラ123および第4光カプラ124それぞれにおいて光結合されていて第2のマッハツェンダ干渉計を構成している。   FIG. 2 is a plan view of the optical waveguide device 10 according to the present embodiment. In the optical waveguide device 10, a first optical waveguide 111, a second optical waveguide 112, a third optical waveguide 113, and a fourth optical waveguide 114 are formed on a substrate 100, and the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide are formed. 112 is optically coupled in each of the first optical coupler 121 and the second optical coupler 122 to form a first Mach-Zehnder interferometer, and the third optical waveguide 113 and the fourth optical waveguide 114 are the third optical coupler. 123 and the fourth optical coupler 124 are optically coupled to constitute a second Mach-Zehnder interferometer.

さらに、第1マッハツェンダ干渉計において第1光カプラ121と第2光カプラ122との間で、第2光導波路112の一部区間112Bのコアの屈折率の温度依存性は、第1光導波路111および第2光導波路112の他の光導波路部分112A,112Cと異なる。また、第2マッハツェンダ干渉計において第3光カプラ123と第4光カプラ124との間で、第4光導波路114の一部区間114Bのコアの屈折率の温度依存性は、第3光導波路113および第4光導波路114の他の光導波路部分114A,114Cと異なる。また、第2光導波路112の一部区間112Bの長さLと、第4光導波路114の一部区間114Bの長さLとは、互いに異なる(L≠L)。 Further, in the first Mach-Zehnder interferometer, the temperature dependence of the refractive index of the core of the partial section 112B of the second optical waveguide 112 between the first optical coupler 121 and the second optical coupler 122 is the first optical waveguide 111. The other optical waveguide portions 112A and 112C are different from the second optical waveguide 112. In addition, the temperature dependence of the refractive index of the core of the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114 between the third optical coupler 123 and the fourth optical coupler 124 in the second Mach-Zehnder interferometer is the third optical waveguide 113. And different from the other optical waveguide portions 114A and 114C of the fourth optical waveguide 114. Further, the length L 2 of a partial section 112B of the second optical waveguide 112, the length L 4 of a partial section 114B of the fourth optical waveguide 114 differ from each other (L 2L 4).

このような光導波路型デバイス10は、好適には、第2光導波路112の一部区間112Bおよび第4光導波路114の一部区間114Bを除く部分については、石英ガラスを主成分として、各々のコアに屈折率上昇材(例えばGeO)が添加されたものである。一方、第2光導波路112の一部区間112Bおよび第4光導波路114の一部区間114Bそれぞれのコアは液体からなるのが好適である。 Such an optical waveguide device 10 is preferably composed of quartz glass as a main component for the portions excluding the partial section 112B of the second optical waveguide 112 and the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114. A core with a refractive index increasing material (for example, GeO 2 ) added thereto. On the other hand, the cores of the partial section 112B of the second optical waveguide 112 and the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114 are preferably made of liquid.

図3は、本実施形態に係る光導波路型デバイス10における各所の光導波路の断面図である。同図(a)は、第2光導波路112の一部区間112Bおよび第4光導波路114の一部区間114Bを除く各所の光導波路(代表例として第1光導波路111)の断面図を示す。この図に示されるように、基板100の上に矩形断面のコアが形成され、これらの上にオーバークラッド130が形成されて、光導波路が構成されている。これら各領域は石英ガラスを主成分とする。   FIG. 3 is a cross-sectional view of optical waveguides at various points in the optical waveguide device 10 according to the present embodiment. FIG. 5A is a cross-sectional view of the optical waveguides (first optical waveguide 111 as a representative example) at portions other than the partial section 112B of the second optical waveguide 112 and the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114. As shown in this figure, a core having a rectangular cross section is formed on a substrate 100, and an over clad 130 is formed thereon, thereby forming an optical waveguide. Each of these regions is mainly composed of quartz glass.

同図(b)は、第2光導波路112の一部区間112Bまたは第4光導波路114の一部区間114Bにおける両端近傍を除く各所(代表例として第2光導波路112の一部区間112B)の断面図(図2中のA−A’断面)を示す。この図に示されるように、基板100の上に矩形断面のコアが設けられ、これらの上にオーバークラッド130が形成されて、第2光導波路112の一部区間112Bおよび第4光導波路114の一部区間114Bそれぞれが構成されている。基板100およびオーバークラッド130は石英ガラスを主成分する。一方、コアが設けられるべき領域は空洞とされていて、その空洞に液体が注入されてコアとなっている。   FIG. 6B shows the portions of the second optical waveguide 112 except for the vicinity of both ends in the partial section 112B of the second optical waveguide 112 or the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114 (partial section 112B of the second optical waveguide 112 as a representative example). Sectional drawing (AA 'cross section in FIG. 2) is shown. As shown in this figure, a core having a rectangular cross section is provided on a substrate 100, and an overclad 130 is formed thereon, and a partial section 112B of the second optical waveguide 112 and the fourth optical waveguide 114 are formed. Each partial section 114B is configured. The substrate 100 and the overclad 130 are mainly composed of quartz glass. On the other hand, the region where the core is to be provided is a cavity, and liquid is injected into the cavity to form the core.

同図(c)は、第2光導波路112の一部区間112Bまたは第4光導波路114の一部区間114Bにおける端部(代表例として第2光導波路112の一部区間112Bの端部)の断面図(図2中のB−B’断面)を示す。この図に示されるように、第2光導波路112の一部区間112Bの両端部それぞれにおいて、コア部分に液体を注入出する為の注入出孔112Dが、コアからオーバークラッド130を貫通して上面まで設けられている。また、オーバークラッド130上の各注入出孔112Dの開口部の周囲に液溜まり140が設けられている。第4光導波路114の一部区間114Bの両端部についても同様である。同図(d)は、同図(c)の変形例である。この図に示される断面では、第2光導波路112の一部区間112Bの液体部分は、第2光導波路112のコア断面の一部となっている。   FIG. 6C shows an end of the partial section 112B of the second optical waveguide 112 or the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114 (as an example, the end of the partial section 112B of the second optical waveguide 112). Sectional drawing (BB 'cross section in FIG. 2) is shown. As shown in this figure, at both end portions of the partial section 112B of the second optical waveguide 112, an injection hole 112D for injecting liquid into the core portion passes through the overcladding 130 from the core and is the top surface. Is provided. A liquid reservoir 140 is provided around the opening of each injection hole 112D on the over clad 130. The same applies to both end portions of the partial section 114B of the fourth optical waveguide 114. FIG. 4D is a modification of FIG. In the cross section shown in this figure, the liquid portion in the partial section 112 </ b> B of the second optical waveguide 112 is a part of the core cross section of the second optical waveguide 112.

次に、光導波路型デバイス10の製造方法の一例を説明する。図4は、本実施形態に係る光導波路型デバイス10の製造方法を説明する工程図である。この図は、特に、第1光導波路111および第2光導波路112について製造方法を示している。   Next, an example of a method for manufacturing the optical waveguide device 10 will be described. FIG. 4 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the optical waveguide device 10 according to the present embodiment. This drawing particularly shows the manufacturing method for the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112.

初めに、石英ガラスからなる基板100を用意し、プラズマCVD、FHDまたはスパッタ等の方法で、コアとなるべき所定厚のGe添加石英ガラス膜110を基板100上に堆積する(同図(a))。1回目のフォトリソグラフィーとリアクティブイオンエッチングで、このGe添加石英ガラス膜110を所定幅および所定高になるように加工する(同図(b))。この上に更に、プラズマCVDまたはFHDにより、所定厚の第1オーバークラッド131を堆積する(図4(c))。   First, a substrate 100 made of quartz glass is prepared, and a Ge-added quartz glass film 110 having a predetermined thickness to serve as a core is deposited on the substrate 100 by a method such as plasma CVD, FHD, or sputtering ((a) in the figure). ). The Ge-added quartz glass film 110 is processed to have a predetermined width and a predetermined height by the first photolithography and reactive ion etching ((b) in the figure). A first overcladding 131 having a predetermined thickness is further deposited thereon by plasma CVD or FHD (FIG. 4C).

さらに、2回目のフォトリソグラフィーとリアクティブイオンエッチングで、第2光導波路112の一部区間112Bとなるべき部分に所定幅および所定深さの溝115を掘る(図4(d))。これにプラズマCVDで所定厚の第2オーバークラッド132を堆積し、溝上部を塞いで空洞116とする(図4(e))。第1オーバークラッド131および第2オーバークラッド132は、前述のオーバークラッド130となる。   Further, by a second photolithography and reactive ion etching, a groove 115 having a predetermined width and a predetermined depth is dug in a portion to be a partial section 112B of the second optical waveguide 112 (FIG. 4D). A second over clad 132 having a predetermined thickness is deposited thereon by plasma CVD, and the upper part of the groove is closed to form a cavity 116 (FIG. 4E). The first overclad 131 and the second overclad 132 become the above-described overclad 130.

3回目のフォトリソグラフィーとリアクティブイオンエッチングで、所定直径で空洞116まで貫通する深さの液入出孔117を形成する(図4(f))。オーバークラッド132上面の液入出孔117の開口の周囲にフィルム140を貼り付け、空洞116の両端に相当する部分に針で穴を開けてフィルム140を貫通させ、所定直径の液溜まりを形成する(図4(g))。最終工程の液溜まりは、フォトリソグラフィーとリアクティブイオンエッチングで、オーバークラッドガラスを加工して形成することもできる。液入出孔の周りに液入出孔の片側から液を入れ、液入出孔の他端まで液を到達させる。   A liquid inlet / outlet 117 having a predetermined diameter and penetrating to the cavity 116 is formed by the third photolithography and reactive ion etching (FIG. 4F). A film 140 is affixed around the opening of the liquid inlet / outlet hole 117 on the upper surface of the over clad 132, and holes are made with needles at portions corresponding to both ends of the cavity 116 to penetrate the film 140, thereby forming a liquid reservoir having a predetermined diameter ( FIG. 4 (g)). The liquid reservoir in the final process can also be formed by processing the overclad glass by photolithography and reactive ion etching. The liquid is poured from one side of the liquid inlet / outlet around the liquid inlet / outlet, and the liquid reaches the other end of the liquid inlet / outlet.

次に、本実施形態に係る温度計測装置1および光導波路型デバイス10の具体的構成および動作の一例について説明する。基板100およびオーバークラッド130それぞれは石英ガラスからなる。第1光導波路111および第3光導波路113それぞれは、Geが添加された石英ガラスからなる。第2光導波路112については、一部区間112Bがインデックスマッチングオイルからなり、その他の区間がGe添加石英ガラスからなる。第4光導波路114については、一部区間114Bがインデックスマッチングオイルからなり、その他の区間がGe添加石英ガラスからなる。   Next, an example of a specific configuration and operation of the temperature measurement apparatus 1 and the optical waveguide device 10 according to the present embodiment will be described. Each of the substrate 100 and the overclad 130 is made of quartz glass. Each of the first optical waveguide 111 and the third optical waveguide 113 is made of quartz glass to which Ge is added. As for the second optical waveguide 112, a part section 112B is made of index matching oil, and the other section is made of Ge-added quartz glass. As for the fourth optical waveguide 114, a partial section 114B is made of index matching oil, and the other section is made of Ge-added quartz glass.

純石英ガラスの屈折率は1.444である。Ge添加石英ガラスコアの屈折率は1.447である。インデックスマッチングオイルの屈折率は1.45である。なお、これらの屈折率は、何れも、温度25℃で波長1.55μmにおける値である。Ge添加石英ガラスおよび石英ガラスそれぞれの屈折率の温度依存性は8×10−6℃である。インデックスマッチングオイルの屈折率の温度依存性は−0.0002/℃である。 The refractive index of pure quartz glass is 1.444. The refractive index of the Ge-added quartz glass core is 1.447. The index matching oil has a refractive index of 1.45. These refractive indexes are all values at a temperature of 25 ° C. and a wavelength of 1.55 μm. The temperature dependence of the refractive index of each of the Ge-added quartz glass and quartz glass is 8 × 10 −6 ° C. The temperature dependence of the index matching oil refractive index is -0.0002 / ° C.

光導波路111〜114それぞれのコアの断面形状は、7.5μm×7.5μmの正方形である。光導波路111〜114それぞれの曲線部分の最小曲率半径は2.5mmである。光カプラ121〜124ぞれぞれの波長1.55μmにおける分岐比は1:1である。第1光カプラ121と第2光カプラ122との間における第1光導波路111および第2光導波路112それぞれの直線部分の長さは5mmである。第3光カプラ123と第4光カプラ124との間における第3光導波路113および第4光導波路114それぞれの直線部分の長さは5mmである。第2光導波路112の一部区間112Bの長さLは0.5mmであり、第4光導波路114の一部区間114Bの長さLは5mmである。 The cross-sectional shape of the core of each of the optical waveguides 111 to 114 is a square of 7.5 μm × 7.5 μm. The minimum curvature radius of each curved portion of the optical waveguides 111 to 114 is 2.5 mm. Each of the optical couplers 121 to 124 has a branching ratio of 1: 1 at a wavelength of 1.55 μm. The lengths of the straight portions of the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 between the first optical coupler 121 and the second optical coupler 122 are 5 mm. The lengths of the straight portions of the third optical waveguide 113 and the fourth optical waveguide 114 between the third optical coupler 123 and the fourth optical coupler 124 are 5 mm. The length L 2 of a partial section 112B of the second optical waveguide 112 is 0.5 mm, the length L 2 of a partial section 114B of the fourth optical waveguide 114 is 5 mm.

インデックスマッチングオイルの部分の断面形状も7.5μm×7.5μmの正方形である。インデックスマッチングオイル部の両端には、オーバークラッド130上面からオーバークラッド130を貫通してコアに至るまで注入出孔が設けられ、その開口部の周囲に液溜まりが設けられており、液体の出入りが可能となっている。この貫通構造および液溜まりとにより、例えば光導波路型デバイス10の周囲の温度変化によってインデックスマッチングオイルの体積が変化しても、インデックスマッチングオイルに気泡が混入することを防止できる。   The cross-sectional shape of the index matching oil portion is also a 7.5 μm × 7.5 μm square. At both ends of the index matching oil part, an inlet / outlet hole is provided from the upper surface of the overclad 130 to the core through the overclad 130, and a liquid reservoir is provided around the opening so that the liquid can enter and exit. It is possible. With this penetrating structure and the liquid reservoir, even if the volume of the index matching oil changes due to, for example, a change in temperature around the optical waveguide device 10, it is possible to prevent bubbles from entering the index matching oil.

このように構成される光導波路型デバイス10を用いて、図1に示されるような温度計測装置1を構成する。光源部20は、波長1.55μmのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を含む。また、検出部30は受光素子としてフォトダイオードを含む。   A temperature measuring apparatus 1 as shown in FIG. 1 is configured using the optical waveguide device 10 configured as described above. The light source unit 20 includes a semiconductor laser element that outputs laser light having a wavelength of 1.55 μm. The detection unit 30 includes a photodiode as a light receiving element.

光源部20から出力された波長1.55μmのレーザ光は、光ファイバ51により導かれて光導波路型デバイス10の第1光導波路111の入射端に入射するとともに、光ファイバ53により導かれて光導波路型デバイス10の第3光導波路113の入射端に入射する。光導波路型デバイス10の第1光導波路111の入射端に入射した光は、第1マッハツェンダ干渉計を経て、第1光導波路111の出射端および第2光導波路112の出射端それぞれから出力される。光導波路型デバイス10の第3光導波路113の入射端に入射した光は、第2マッハツェンダ干渉計を経て、第3光導波路113の出射端および第4光導波路114の出射端それぞれから出力される。   The laser light having a wavelength of 1.55 μm output from the light source unit 20 is guided by the optical fiber 51 and enters the incident end of the first optical waveguide 111 of the optical waveguide device 10, and is guided by the optical fiber 53 and guided by the light. The light enters the incident end of the third optical waveguide 113 of the waveguide device 10. Light incident on the incident end of the first optical waveguide 111 of the optical waveguide device 10 is output from the exit end of the first optical waveguide 111 and the exit end of the second optical waveguide 112 via the first Mach-Zehnder interferometer. . Light incident on the incident end of the third optical waveguide 113 of the optical waveguide device 10 is output from the exit end of the third optical waveguide 113 and the exit end of the fourth optical waveguide 114 via the second Mach-Zehnder interferometer. .

第1光導波路111の出射端から出力された光は、光ファイバ61により導かれて、検出部30によりパワーが検出される。第2光導波路112の出射端から出力された光は、光ファイバ62により導かれて、検出部30によりパワーが検出される。第3光導波路113の出射端から出力された光は、光ファイバ63により導かれて、検出部30によりパワーが検出される。また、第4光導波路114の出射端から出力された光は、光ファイバ64により導かれて、検出部30によりパワーが検出される。   The light output from the emission end of the first optical waveguide 111 is guided by the optical fiber 61 and the power is detected by the detection unit 30. The light output from the emission end of the second optical waveguide 112 is guided by the optical fiber 62 and the power is detected by the detection unit 30. The light output from the emission end of the third optical waveguide 113 is guided by the optical fiber 63 and the power is detected by the detection unit 30. The light output from the emission end of the fourth optical waveguide 114 is guided by the optical fiber 64 and the power is detected by the detection unit 30.

そして、解析部40により、第1光導波路111の入射端に入射された光のパワーP1,in、第3光導波路113の入射端に入射された光のパワーP3,in、第1光導波路111の出射端から出射された光のパワーP1,out、第2光導波路112の出射端から出射された光のパワーP2,out、第3光導波路113の出射端から出射された光のパワーP3,out、および、第4光導波路114の出射端から出射された光のパワーP4,outに基づいて、第1光導波路111の入射端から第1光導波路111の出射端までの光の透過損失α、第1光導波路111の入射端から第2光導波路112の出射端までの光の透過損失α、第3光導波路113の入射端から第3光導波路113の出射端までの光の透過損失α、および、第3光導波路113の入射端から第4光導波路114の出射端までの光の透過損失αが求められ、さらに、これら透過損失α〜αに基づいて光導波路型デバイス10の温度が求められる。 Then, the analyzing unit 40, the power P 1 of the light incident on the entrance end of the first optical waveguide 111, in the power of light incident on the entrance end of the third optical waveguide 113 P 3, in, first optical The power P 1, out of light emitted from the exit end of the waveguide 111, the power P 2, out of light emitted from the exit end of the second optical waveguide 112, and the light emitted from the exit end of the third optical waveguide 113 From the incident end of the first optical waveguide 111 to the output end of the first optical waveguide 111 based on the power P 3, out of the first optical waveguide 114 and the power P4 , out of the light emitted from the output end of the fourth optical waveguide 114 transmission loss alpha 1 of light emission of the first transmission loss alpha 2 of light from the incident end to the exit end of the second optical waveguide 112 of the optical waveguide 111, third third optical waveguide 113 from the incident end of the optical waveguide 113 transmission loss alpha 3 of the light to the edge, and the third optical waveguide 113 Transmission loss alpha 4 of light to the exit end of the fourth optical waveguide 114 is obtained from the incident end, further, the temperature of the optical waveguide device 10 is determined on the basis of these transmission losses alpha 1 to? 4.

図5は、本実施形態に係る光導波路型デバイス10における透過損失α,αそれぞれの温度依存性を示すグラフである。また、図6は、本実施形態に係る光導波路型デバイス10における透過損失α,αそれぞれの温度依存性を示すグラフである。なお、これらの関係は、あらかじめ温度のわかった炉などを用いて測定しておく。 FIG. 5 is a graph showing the temperature dependence of the transmission losses α 1 and α 2 in the optical waveguide device 10 according to the present embodiment. FIG. 6 is a graph showing the temperature dependence of the transmission losses α 3 and α 4 in the optical waveguide device 10 according to this embodiment. These relationships are measured in advance using a furnace whose temperature is known.

温度を測定したい場所に光導波路型デバイス10を設置して温度計測を行う。この場所の温度が40℃〜50℃の範囲にあることは、他の簡易な温度計によってわかっている。例えば、透過損失αが6.2dBであって透過損失αが1.4dBであるとき、温度が43.3℃であることがわかる。更にこの同じ温度状態で透過損失αが1.3dBであって透過損失αが6.3dBであるとすると、温度が43.25℃であることがわかる。光出力測定の精度が±0.2dB程度の光学測定系を用いたとき、この温度範囲で曲線の接線の傾きの大きい透過損失αの値を用いれば、温度の測定精度は±0.006℃程度となる。 The optical waveguide device 10 is installed at a place where the temperature is to be measured, and the temperature is measured. It is known by other simple thermometers that the temperature of this place is in the range of 40 ° C. to 50 ° C. For example, when the transmission loss α 1 is 6.2 dB and the transmission loss α 2 is 1.4 dB, the temperature is 43.3 ° C. Furthermore, when the transmission loss α 3 is 1.3 dB and the transmission loss α 4 is 6.3 dB in the same temperature state, it can be seen that the temperature is 43.25 ° C. When an optical measurement system having an optical output measurement accuracy of about ± 0.2 dB is used, the temperature measurement accuracy is ± 0.006 if the value of transmission loss α 4 having a large slope of the tangent of the curve is used in this temperature range. It becomes about ℃.

マッハツェンダ干渉計では、同じ値の光出力を与える温度は、図5,図6からわかるように周期的にめぐってくる。ひとつのマッハツェンダ干渉計を用いただけでは、どの温度領域を測定しているのかわからない。   In the Mach-Zehnder interferometer, the temperature that gives the same optical output is periodically cycled as can be seen from FIGS. If only one Mach-Zehnder interferometer is used, it is not possible to know which temperature range is being measured.

すなわち、光導波路デバイス10で、αが6.2dB、αが1.4dBという値を示すのは、図5からわかるように、43.3℃付近の他、37℃付近(図5、点A)、25℃付近(図5、点B)など複数ある。測定している温度が25℃か37℃か43℃かは、他の簡易な温度計によっても、十分計測することができる。その値を知った上で、αとαから、より正確な温度を知ることができる。 That is, in the optical waveguide device 10, α 1 is 6.2 dB and α 2 is 1.4 dB, as can be seen from FIG. 5, in addition to around 43.3 ° C. and around 37 ° C. (FIG. 5, There are a plurality of points A), around 25 ° C. (FIG. 5, point B). Whether the temperature being measured is 25 ° C., 37 ° C., or 43 ° C. can be sufficiently measured by another simple thermometer. Knowing the value, more accurate temperature can be known from α 1 and α 2 .

光導波路デバイス10で、αが1.3dB、αが6.3dBという値を示すのは、図6からわかるように、43.25℃の他、42.6℃付近(図6、点C)、41.3℃付近(図6、点D)、40.6℃付近(図6、点E)など複数ある。αとαとの値から、測定温度範囲が43.3℃近辺であることがわかっているので、αとαとから、計測対象の温度が43.25℃と判定することができる。 In the optical waveguide device 10, α 3 is 1.3 dB and α 4 is 6.3 dB, as can be seen from FIG. 6, in addition to 43.25 ° C., around 42.6 ° C. (FIG. C), around 41.3 ° C. (FIG. 6, point D), and around 40.6 ° C. (FIG. 6, point E). Since the measurement temperature range is known to be around 43.3 ° C. from the values of α 1 and α 2 , it is possible to determine that the temperature of the measurement target is 43.25 ° C. from α 3 and α 4. it can.

光出力の測定精度が±0.2dB程度の光学測定系を用いるとすると、マッハツェンダ干渉計の一部区間の長さが長いほど、ある目的の温度付近においては、温度変化に対する損失変化が大きくなるので、温度に対して感度の良い、すなわち、より精度の高い温度計測が可能となる。   Assuming that an optical measurement system with an optical output measurement accuracy of about ± 0.2 dB is used, the longer the length of a section of the Mach-Zehnder interferometer, the greater the loss change with respect to the temperature change near a target temperature. Therefore, it is possible to perform temperature measurement with high sensitivity to temperature, that is, with higher accuracy.

一方、一部区間が長いほど、温度変化に対する損失変化の周期は短くなる。同じ「αとα」または「αとα」を与える温度の間隔が小さくなる。したがって、第1マッハツェンダ干渉計の一部区間の長さは、同じ「αとα」を与える温度周期が他の簡易な温度計で測定できる温度精度よりも小さくならないように、設定するのが好ましい。このとき、一部区間が長すぎてはいけない。同様に、第2マッハツェンダ干渉計の一部区間の長さは、同じ「αとα」を与える温度周期が、第1マッハツェンダ干渉計で測定できる温度精度よりも小さくなりすぎないように設定するのが好ましい。このとき、一部区間が長すぎてはいけない。 On the other hand, the longer the partial section, the shorter the period of loss change with respect to temperature change. The temperature interval giving the same “α 1 and α 2 ” or “α 3 and α 4 ” is reduced. Therefore, the length of the partial section of the first Mach-Zehnder interferometer is set so that the temperature period giving the same “α 1 and α 2 ” does not become smaller than the temperature accuracy that can be measured by another simple thermometer. Is preferred. At this time, some sections should not be too long. Similarly, the length of the partial section of the second Mach-Zehnder interferometer is set so that the temperature period that gives the same “α 3 and α 4 ” is not too small than the temperature accuracy that can be measured by the first Mach-Zehnder interferometer. It is preferable to do this. At this time, some sections should not be too long.

第1マッハツェンダ干渉計は、α、αの温度変化の周期が5〜10℃程度となるように一部区間の長さを設定し、第2マッハツェンダ干渉計は、一部区間の長さが第1マッハツェンダ干渉計の5〜20倍程度となるように設定するのが好ましい。 The first Mach-Zehnder interferometer sets the length of the partial section so that the period of temperature change of α 1 and α 2 is about 5 to 10 ° C., and the second Mach-Zehnder interferometer is the length of the partial section. Is preferably set to be about 5 to 20 times that of the first Mach-Zehnder interferometer.

本実施形態に係る温度計測装置1の構成図である。It is a lineblock diagram of temperature measuring device 1 concerning this embodiment. 本実施形態に係る光導波路型デバイス10の平面図である。1 is a plan view of an optical waveguide device 10 according to the present embodiment. 本実施形態に係る光導波路型デバイス10における各所の光導波路の断面図である。It is sectional drawing of the optical waveguide of each place in the optical waveguide device 10 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る光導波路型デバイス10の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the optical waveguide device 10 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る光導波路型デバイス10における透過損失α,αそれぞれの温度依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature dependence of each of transmission loss (alpha) 1 , (alpha) 2 in the optical waveguide device 10 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る光導波路型デバイス10における透過損失α,αそれぞれの温度依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature dependence of each of transmission loss (alpha) 3 , (alpha) 4 in the optical waveguide device 10 which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…温度計測装置、10…光導波路型デバイス、20…光源部、30…検出部、40…解析部、51,53…入射用光ファイバ、61〜64…出射用光ファイバ、100…基板、111…第1光導波路、112…第2光導波路、113…第3光導波路、114…第4光導波路、121…第1光カプラ、122…第2光カプラ、123…第3光カプラ、124…第4光カプラ、130…オーバークラッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Temperature measuring apparatus, 10 ... Optical waveguide type device, 20 ... Light source part, 30 ... Detection part, 40 ... Analysis part, 51, 53 ... Optical fiber for incidence, 61-64 ... Optical fiber for output, 100 ... Substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... 1st optical waveguide, 112 ... 2nd optical waveguide, 113 ... 3rd optical waveguide, 114 ... 4th optical waveguide, 121 ... 1st optical coupler, 122 ... 2nd optical coupler, 123 ... 3rd optical coupler, 124 ... 4th optical coupler, 130 ... Over clad.

Claims (8)

基板上に第1光導波路,第2光導波路,第3光導波路および第4光導波路が形成され、
前記第1光導波路と前記第2光導波路とが第1光カプラおよび第2光カプラそれぞれにおいて光結合されて第1のマッハツェンダ干渉計を構成し、
前記第1光カプラと前記第2光カプラとの間において前記第2光導波路の一部区間(長さL)のコアの屈折率の温度依存性が他の光導波路部分と異なり、
前記第3光導波路と前記第4光導波路とが第3光カプラおよび第4光カプラそれぞれにおいて光結合されて第2のマッハツェンダ干渉計を構成し、
前記第3光カプラと前記第4光カプラとの間において前記第4光導波路の一部区間(長さL、ただし、L≠L)のコアの屈折率の温度依存性が他の光導波路部分と異なる、
ことを特徴とする光導波路型デバイス。
A first optical waveguide, a second optical waveguide, a third optical waveguide, and a fourth optical waveguide are formed on the substrate;
The first optical waveguide and the second optical waveguide are optically coupled in each of the first optical coupler and the second optical coupler to form a first Mach-Zehnder interferometer,
Unlike the other optical waveguide portions, the temperature dependence of the refractive index of the core in the partial section (length L 2 ) of the second optical waveguide between the first optical coupler and the second optical coupler is different.
The third optical waveguide and the fourth optical waveguide are optically coupled in the third optical coupler and the fourth optical coupler to form a second Mach-Zehnder interferometer,
Between the third optical coupler and the fourth optical coupler, the temperature dependence of the refractive index of the core in a partial section (length L 4 , where L 2 ≠ L 4 ) of the fourth optical waveguide is different. Different from the optical waveguide part,
An optical waveguide device characterized by that.
前記第2光導波路の前記一部区間および前記第4光導波路の前記一部区間それぞれのコアが液体からなることを特徴とする請求項1記載の光導波路型デバイス。   2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein a core of each of the partial sections of the second optical waveguide and the partial sections of the fourth optical waveguide is made of a liquid. 前記第2光導波路の前記一部区間および前記第4光導波路の前記一部区間それぞれにおいて、コア部分に液体を注入出する為の少なくとも2つの注入出孔が、コアからオーバークラッドを貫通して上面まで設けられている、ことを特徴とする請求項2記載の光導波路型デバイス。   In each of the partial section of the second optical waveguide and the partial section of the fourth optical waveguide, at least two injection holes for injecting liquid into the core portion pass through the overcladding from the core. 3. The optical waveguide device according to claim 2, wherein the optical waveguide device is provided up to the upper surface. 前記第2光導波路の前記一部区間および前記第4光導波路の前記一部区間それぞれにおいて、オーバークラッド上の各々の注入出孔の開口部の周囲に液溜まりが設けられている、ことを特徴とする請求項3記載の光導波路型デバイス。   In each of the partial section of the second optical waveguide and the partial section of the fourth optical waveguide, a liquid pool is provided around the opening of each injection hole on the over clad. The optical waveguide device according to claim 3. 請求項1〜4の何れか1項に記載の光導波路型デバイスと、
光を出力する光源部と、
前記光源部から出力された光を前記光導波路型デバイスの前記第1光導波路および前記第2光導波路の何れか一方の一端に入射させるとともに、前記光源部から出力された光を前記光導波路型デバイスの前記第3光導波路および前記第4光導波路の何れか一方の一端に入射させる入射光学系と、
前記光導波路型デバイスの前記第1光導波路,前記第2光導波路,前記第3光導波路および前記第4光導波路それぞれの他端から出射される光のパワーを検出する検出部と、
前記光導波路型デバイスの前記第1光導波路,前記第2光導波路,前記第3光導波路および前記第4光導波路それぞれの他端から前記検出部へ光を導く出射光学系と、
前記検出部による検出結果に基づいて前記光導波路型デバイスの温度を求める解析部と、
を備えることを特徴とする温度計測装置。
The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4,
A light source unit that outputs light;
The light output from the light source unit is incident on one end of either the first optical waveguide or the second optical waveguide of the optical waveguide device, and the light output from the light source unit is the optical waveguide type An incident optical system that is incident on one end of either the third optical waveguide or the fourth optical waveguide of the device;
A detector for detecting the power of light emitted from the other end of each of the first optical waveguide, the second optical waveguide, the third optical waveguide, and the fourth optical waveguide of the optical waveguide device;
An emission optical system for guiding light from the other end of each of the first optical waveguide, the second optical waveguide, the third optical waveguide, and the fourth optical waveguide of the optical waveguide device to the detection unit;
An analysis unit for obtaining a temperature of the optical waveguide device based on a detection result by the detection unit;
A temperature measuring device comprising:
前記入射光学系および前記出射光学系それぞれが、前記光導波路型デバイスに対して光を入出射する光ファイバを含む、ことを特徴とする請求項5記載の温度計測装置。   The temperature measuring apparatus according to claim 5, wherein each of the incident optical system and the output optical system includes an optical fiber that inputs and outputs light to and from the optical waveguide device. 請求項1〜4の何れか1項に記載の光導波路型デバイスを用い、
前記第1光導波路および前記第2光導波路の何れか一方の一端に光を入射させて、前記第1マッハツェンダ干渉計を経て前記第1光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出するとともに、前記第1マッハツェンダ干渉計を経て前記第2光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出し、
前記第3光導波路および前記第4光導波路の何れか一方の一端に光を入射させて、前記第2マッハツェンダ干渉計を経て前記第3光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出するとともに、前記第2マッハツェンダ干渉計を経て前記第4光導波路の他端から出射する光のパワーPを検出し、
これら4つの光パワーP〜Pに基づいて前記光導波路型デバイスの温度を計測する、
ことを特徴とする温度計測方法。
Using the optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4,
Light is incident on one end of either the first optical waveguide or the second optical waveguide, and the power P 1 of light emitted from the other end of the first optical waveguide is detected via the first Mach-Zehnder interferometer. to together, to detect the power P 2 of the light emitted from the other end of said second optical waveguide via said first Mach-Zehnder interferometer,
Light is incident on one end of either the third optical waveguide or the fourth optical waveguide, and the power P 3 of light emitted from the other end of the third optical waveguide is detected via the second Mach-Zehnder interferometer. And detecting the power P 4 of light emitted from the other end of the fourth optical waveguide via the second Mach-Zehnder interferometer,
Measuring the temperature of the optical waveguide device based on these four optical powers P 1 to P 4 ;
A temperature measurement method characterized by that.
光ファイバを用いて前記光導波路型デバイスに対して光を入出射することを特徴とする請求項7記載の温度計測方法。   8. The temperature measuring method according to claim 7, wherein light is incident on and emitted from the optical waveguide device using an optical fiber.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103757A (en) * 2007-10-19 2009-05-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical-path conversion mirror and manufacturing method therefor
KR101019229B1 (en) 2008-12-16 2011-03-03 전남대학교산학협력단 fiber-optic temperature sensor
KR101309952B1 (en) 2010-12-28 2013-09-17 주식회사 포스코 Fuelcell Stack and Temperature Measuring Method thereof
KR20180066424A (en) * 2016-12-09 2018-06-19 한국생산기술연구원 Optical slot-waveguide based sensor for measuring refractive index of liquid

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59218915A (en) * 1983-05-27 1984-12-10 Yokogawa Hokushin Electric Corp Light guide type sensor
JPS61198120A (en) * 1985-02-27 1986-09-02 Omron Tateisi Electronics Co Waveguide type photosensor
JPS62215836A (en) * 1986-03-18 1987-09-22 Fujitsu Ltd Optical wave guide type temperature sensor
JPH01201626A (en) * 1988-02-08 1989-08-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Waveguide type optical switch
JPH07181087A (en) * 1990-12-17 1995-07-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical waveguide temperature sensor
JPH11160634A (en) * 1997-09-26 1999-06-18 Hitachi Cable Ltd Waveguide type optical switch
JP2000028839A (en) * 1998-07-07 2000-01-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide parts and their production
JP2002529782A (en) * 1998-11-10 2002-09-10 ライトウェーブ マイクロシステムズ コーポレイション Photonic devices containing thermo-optic polymers
JP2002267860A (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Toshiba Corp Optical waveguide and method for manufacturing the same
JP2004333158A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Alps Electric Co Ltd Mach-zehnder interferometer type temperature sensor

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59218915A (en) * 1983-05-27 1984-12-10 Yokogawa Hokushin Electric Corp Light guide type sensor
JPS61198120A (en) * 1985-02-27 1986-09-02 Omron Tateisi Electronics Co Waveguide type photosensor
JPS62215836A (en) * 1986-03-18 1987-09-22 Fujitsu Ltd Optical wave guide type temperature sensor
JPH01201626A (en) * 1988-02-08 1989-08-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Waveguide type optical switch
JPH07181087A (en) * 1990-12-17 1995-07-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical waveguide temperature sensor
JPH11160634A (en) * 1997-09-26 1999-06-18 Hitachi Cable Ltd Waveguide type optical switch
JP2000028839A (en) * 1998-07-07 2000-01-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide parts and their production
JP2002529782A (en) * 1998-11-10 2002-09-10 ライトウェーブ マイクロシステムズ コーポレイション Photonic devices containing thermo-optic polymers
JP2002267860A (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Toshiba Corp Optical waveguide and method for manufacturing the same
JP2004333158A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Alps Electric Co Ltd Mach-zehnder interferometer type temperature sensor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103757A (en) * 2007-10-19 2009-05-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical-path conversion mirror and manufacturing method therefor
JP4542127B2 (en) * 2007-10-19 2010-09-08 日本電信電話株式会社 Optical path conversion mirror and manufacturing method thereof
KR101019229B1 (en) 2008-12-16 2011-03-03 전남대학교산학협력단 fiber-optic temperature sensor
KR101309952B1 (en) 2010-12-28 2013-09-17 주식회사 포스코 Fuelcell Stack and Temperature Measuring Method thereof
KR20180066424A (en) * 2016-12-09 2018-06-19 한국생산기술연구원 Optical slot-waveguide based sensor for measuring refractive index of liquid

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