JP2022063200A - センサー用光部品 - Google Patents

Abstract

【課題】被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムを実現可能であり、被着体に対する敷設作業が容易で安価なセンサー用光部品を提供すること。【解決手段】本発明のセンサー用光部品は、長尺状のコア部を含むコア層を有し、被着体に取り付けられる光導波路と、前記コア部に設けられ、前記コア部を伝搬する光を反射する光反射部と、前記コア部と光学的に接続されている光ファイバーと、を備えることを特徴とする。また、本発明のセンサー用光部品は、前記光導波路を少なくとも覆う筐体を備えることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、センサー用光部品に関するものである。

特許文献１には、監視対象物の変位や変形を光により監視する光ファイバーセンサーが開示されている。この光ファイバーセンサーは、一対の連結部材と、各連結部材に設けられた光ファイバー保持部と、光ファイバー保持部で保持された光ファイバーと、を備えている。

この光ファイバーセンサーでは、正常時、フレネル反射光や損失増大は観測されない。しかし、連結部材間に相対変位が発生すると、光ファイバー保持部が変形し、光ファイバーに変形や破断が生じるため、フレネル反射光や損失増大が観測される。光ファイバーセンサーの使用者は、このような観測結果に基づいて、監視対象物の異常を把握することができる。

特開２００１－９９７５５号公報

特許文献１に記載の発明では、光ファイバーの両端が監視ユニットに接続されている。したがって、光ファイバーを環状に敷設する必要があることから、敷設経路に制約が生じるとともに、敷設作業に手間がかかる。また、光ファイバーの長さは、監視対象物と監視ユニットとの距離の２倍以上必要になり、低コスト化が難しいという課題もある。

本発明の目的は、被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムを実現可能であり、被着体に対する敷設作業が容易で安価なセンサー用光部品を提供することにある。

このような目的は、下記（１）～（８）の本発明により達成される。
（１） 長尺状のコア部を含むコア層を有し、被着体に取り付けられる光導波路と、
前記コア部に設けられ、前記コア部を伝搬する光を反射する光反射部と、
前記コア部と光学的に接続されている光ファイバーと、
を備えることを特徴とするセンサー用光部品。

（２） 前記光反射部は、前記コア部に隣接する金属材料を含む上記（１）に記載のセンサー用光部品。

（３） 前記光導波路を少なくとも覆う筐体を備える上記（１）または（２）に記載のセンサー用光部品。

（４） 前記筐体の一部は、前記光反射部を構成する上記（３）に記載のセンサー用光部品。

（５） 前記筐体は、さらに前記光ファイバーの一部を覆う上記（３）または（４）に記載のセンサー用光部品。

（６） 前記光導波路と前記筐体とを接着する筐体接着層を備える上記（３）ないし（５）のいずれかに記載のセンサー用光部品。

（７） 前記光ファイバーは、前記コア部の一端部に接続され、
前記筐体接着層は、前記コア部の前記一端部および他端部と、前記筐体と、の間を接着する上記（６）に記載のセンサー用光部品。

（８） 前記光ファイバーは、光ファイバーコアと、前記光ファイバーコアの側面を覆う光ファイバークラッドと、を備え、
前記光導波路の前記コア部は、幅が前記光ファイバーコアの直径の半分以下である複数の分割コアと、前記分割コア同士の間に位置する分割クラッドと、を備え、
前記分割コアおよび前記分割クラッドは、前記コア部の延在方向と交差する方向において交互に並んでいる上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のセンサー用光部品。

本発明によれば、被着体の機械的または熱的な変化を検出するセンシングシステムを実現可能であり、被着体に対する敷設作業が容易で安価なセンサー用光部品が得られる。

第１実施形態に係るセンサー用光部品を用いたセンシングシステムの概略を示す斜視図である。 図１に示すセンシングシステムの断面図である。 図２に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。 図２に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。 図４の断面図である。 図２に示す光導波路の部分拡大斜視図である。 図２の部分拡大図である。 図２に示す筐体と光導波路および光ファイバーとを分解して示す斜視図である。 第２実施形態に係るセンサー用光部品を示す断面図である。 第３実施形態に係るセンサー用光部品を示す断面図である。 第４実施形態に係るセンサー用光部品を示す断面図である。 図１１に示すセンサー用光部品が奏する効果を説明するための断面図である。 光ファイバーと光導波路との光結合損失を測定する方法を説明するための模式図である。 表１に示す光結合損失の最小値およびレンジを、積み上げ棒グラフにしたものである。

以下、本発明のセンサー用光部品について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．センシングシステム
まず、後述する第１実施形態に係るセンサー用光部品１を用いたセンシングシステム１００について説明する。

図１は、第１実施形態に係るセンサー用光部品１を用いたセンシングシステム１００の概略を示す斜視図である。図２は、図１に示すセンシングシステム１００の断面図である。図３および図４は、それぞれ、図２に示すセンシングシステム１００の動作を説明する平面図である。図５は、図４の断面図である。

なお、各図では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定し、矢印で示している。また、矢印の先端側を「プラス側」といい、基端側を「マイナス側」という。さらに、Ｚ軸を表す矢印の先端側を「上」といい、基端側を「下」という。

図１に示すセンシングシステム１００は、センサー用光部品１を備える。
センサー用光部品１は、図１ないし図３に示すように、光導波路１０と、光ファイバー３と、筐体４と、を備える。光ファイバー３の先端と光導波路１０とは、光学的に接続されている。筐体４は、光ファイバー３の先端部および光導波路１０を覆っている。

センサー用光部品１は、図１および図２に示すように、被着体９に取り付けられた状態で使用される。「取り付ける」とは、センサー用光部品１のうち、少なくとも光導波路１０が、被着体９に密着している状態をいう。密着とは、外力を受けて被着体９に押し付けられている状態や、接着力により被着体９に接着している状態等を指す。

本実施形態では、図２に示すように、センサー用光部品１が被着体接着層２を介して被着体９に接着されている。これにより、被着体９の機械的または熱的な変化を、センサー用光部品１を介して検出するセンシングシステム１００を実現する。具体的には、このセンシングシステム１００では、被着体９にセンサー用光部品１を貼り付けた状態で、図３に示すように、センサー用光部品１に入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射する。入射光Ｌ１は、センサー用光部品１の内部で反射し、出射光Ｌ２として入射光Ｌ１と同じ経路を戻る。センシングシステム１００では、この戻り光である出射光Ｌ２の強度をモニターする。

入射光Ｌ１を入射している状態で、被着体９の表面に機械的または熱的な変化、例えば図４に示す亀裂９１等が発生すると、センサー用光部品１の一部が破断し、破断面８が生じる。そうすると、破断面８で入射光Ｌ１が反射し、図４および図５に示す反射光Ｌ３が発生する。この反射光Ｌ３が発生すると、破断面８が生じる前に比べて、出射光Ｌ２の強度が低下する。センシングシステム１００では、この出射光Ｌ２の強度変化を検出することにより、破断面８の発生を検出する。これにより、センシングシステム１００では、亀裂９１の発生を推定することができる。

センシングシステム１００は、図２に示すように、制御装置５を備える。
制御装置５は、発光素子１０２と、受光素子１０４と、光サーキュレーター１０６と、制御部１０８と、を備える。

発光素子１０２は、センサー用光部品１の光ファイバー３に入射させるための入射光Ｌ１を射出する。発光素子１０２としては、例えば、半導体レーザー、ガスレーザー、発光ダイオード等が挙げられる。

受光素子１０４は、センサー用光部品１の光ファイバー３から出射した出射光Ｌ２を、光サーキュレーター１０６を介して受光する。そして、受光素子１０４は、出射光Ｌ２の強度に応じた受光信号を制御部１０８に向けて出力する。受光素子１０４としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスター等が挙げられる。

光サーキュレーター１０６は、発光素子１０２から光サーキュレーター１０６に入射する入射光Ｌ１を、光導波路１０側に向けて通過させ、光導波路１０側から入射する出射光Ｌ２を、受光素子１０４側に向けて光路変換する。これにより、受光素子１０４では、出射光Ｌ２の強度を検出することができる。

制御部１０８は、出射光Ｌ２の強度変化を検出し、例えば、判定基準に基づいて被着体９の表面における機械的または熱的な変化の有無を推定する。判定基準は、強度変化と被着体９に生じた事象との関係を、あらかじめ把握して作成される。制御部１０８は、必要に応じて、この推定結果を出力する。

このような制御部１０８は、例えば、内部バスで互いに接続されたプロセッサー、メモリーおよび外部インターフェース等を備えるデバイスで構成される。制御部１０８は、メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーで実行することにより動作する。

２．センサー用光部品
２．１．第１実施形態
次に、第１実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図６は、図２に示す光導波路１０の部分拡大斜視図である。図７は、図２の部分拡大図である。

２．１．１．光ファイバー
センサー用光部品１が備える光ファイバー３は、図２に示すように、素線３１と、素線３１の側面を覆う被覆３２と、を備える。

このうち、素線３１は、図７に示すように、コア部３１２と、コア部３１２の側面を覆うクラッド部３１４と、を備える。素線３１としては、例えば、ガラス製光ファイバー、プラスチック製光ファイバー等が挙げられる。

また、被覆３２は、素線３１を覆うことにより、素線３１の機械的強度および耐久性を高める。被覆３２の構成材料としては、例えば、樹脂材料、ガラス材料、金属材料、繊維強化複合材料等が挙げられる。

図２に示す光ファイバー３では、先端部の被覆３２が除去され、素線３１が露出している。これにより、被覆３２で覆われているときよりも素線３１を曲げやすくなり、素線３１と光導波路１０とを容易に近づけることができる。

光ファイバー３の一部は筐体４で覆われている。具体的には、素線３１が露出している部分は、その全体が筐体４で覆われている。これにより、素線３１を保護することができる。また、被覆３２の一部も筐体４で覆われている。これにより、素線３１が筐体４の縁に擦れて傷つくのを防止することができる。

２．１．２．光導波路
センサー用光部品１が備える光導波路１０は、図５ないし図７に示すように、下方から、第１カバー層１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２、および第２カバー層１９がこの順で積層されてなるシート体１６を備える。シート体１６の各層は、Ｘ－Ｙ面と平行に広がっている。コア層１３中には、図６に示すように、Ｙ軸に沿って延在する長尺状のコア部１４と、コア部１４の側面に隣接する側面クラッド部１５と、が形成されている。

光導波路１０の外縁の形状は、図３では長方形であるが、この形状は特に限定されず、正方形、六角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、その他の形状であってもよい。長方形をなす光導波路１０のうち、Ｙ軸と直交する２つの端面には、図７に示すように、コア部１４の光入出射面１４１および反射面１４２が露出している。

図７に示す光入出射面１４１は、光ファイバー３との光結合に供される面であり、入射光Ｌ１が入射し、かつ、出射光Ｌ２が出射する面である。

図７に示す反射面１４２は、コア部１４を伝搬してきた入射光Ｌ１をいったん外部に出射させ、外部で反射して戻ってきた光を再び入射させる機能を有する面である。具体的には、反射面１４２から外部に出射した入射光Ｌ１は、筐体４で反射し、再び反射面１４２からコア部１４に入射し、光入出射面１４１に向かって戻るように伝搬する。

光導波路１０は、図７に示すように、第１カバー層１８の下面を接着面１０９として、被着体９に接着するように用いられる。接着面１０９と被着体９との間には、必要に応じて、図７に示す被着体接着層２を介在させてもよい。これにより、光導波路１０を被着体９に固定することができる。なお、本実施形態では、光導波路１０だけでなく、筐体４や光ファイバー３も、被着体接着層２を介して被着体９に接着されている。

以下、光導波路１０の各部についてさらに詳述する。
コア部１４は、図６に示すように、その側面が、側面クラッド部１５およびクラッド層１１、１２で囲まれている。そして、コア部１４の屈折率は、側面クラッド部１５やクラッド層１１、１２の屈折率よりも高くなっている。これにより、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬させることができる。

コア層１３において、コア部１４の光路に直交する面内における屈折率分布は、いかなる分布であってもよく、例えば屈折率が不連続的に変化した、いわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化した、いわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。

Ｙ－Ｚ面によるコア部１４の断面形状、つまりコア部１４の横断面形状は、特に限定されないが、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、その他の異形状が挙げられる。

コア層１３の平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、５～１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０～７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、コア部１４に必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

コア層１３の構成材料（主材料）としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。なお、樹脂材料には、異なる組成のものを組み合わせた複合材料も用いられる。また、本明細書において「主材料」とは、構成材料の５０質量％以上を占める材料のことをいい、好ましくは７０質量％以上を占める材料のことをいう。

クラッド層１１、１２の平均厚さは、それぞれ１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、クラッド層１１、１２に必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

また、クラッド層１１、１２の主材料は、例えば、前述したコア層１３の構成材料として挙げた材料から適宜選択して用いられる。

なお、クラッド層１１、１２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。このとき、例えばコア層１３が外気（空気）に曝されていれば、その外気がクラッド層１１、１２として機能する。

本実施形態に係るセンサー用光部品１は、コア層１３と第１カバー層１８との間に設けられているクラッド層１１と、コア層１３と第２カバー層１９との間に設けられているクラッド層１２と、を有しているので、コア部１４とその外部との間で、安定した屈折率差を形成し、維持することができる。このため、コア部１４の伝送効率をより高めることができる。なお、クラッド層１１、１２のいずれか一方または双方は、側面クラッド部１５と一体になっていてもよい。

第１カバー層１８は、クラッド層１１の下面に設けられている。第２カバー層１９は、クラッド層１２の上面に設けられている。このような第１カバー層１８および第２カバー層１９を設けることにより、コア層１３やクラッド層１１、１２を保護し、外部環境等に起因したコア部１４の伝送効率の低下を抑制することができる。

第１カバー層１８および第２カバー層１９の平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

第１カバー層１８および第２カバー層１９は、互いに同じ構成であっても互いに異なる構成であってもよい。例えば、第１カバー層１８および第２カバー層１９は、平均厚さが互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。第１カバー層１８および第２カバー層１９の少なくとも一方は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

第１カバー層１８および第２カバー層１９の主材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂を含む材料が挙げられる。

このうち、第１カバー層１８および第２カバー層１９の主材料は、それぞれポリイミド系樹脂であるのが好ましい。ポリイミド系樹脂は、弾性率が比較的大きく、熱分解温度も高いことから、外力や外部環境に対する十分な耐久性を有している。

なお、第１カバー層１８および第２カバー層１９の構成材料には、必要に応じて、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、劣化防止剤、帯電防止剤等が添加されていてもよい。このうち、フィラーを添加することにより、第１カバー層１８および第２カバー層１９の熱膨張係数を調整することができる。

２．１．３．筐体
図８は、図２に示す筐体４と光導波路１０および光ファイバー３とを分解して示す斜視図である。

筐体４は、図８に示すように、光導波路１０を収容する凹部４１と、光ファイバー３の先端部を収容する凹部４２と、を有している。凹部４１および凹部４２は、それぞれ、筐体４の接着面４０に開口する。

本実施形態では、光導波路１０および光ファイバー３の先端部が筐体４で覆われている。具体的には、凹部４１に光導波路１０が収容され、凹部４２に光ファイバー３の先端部が収容されている。以下、光導波路１０および光ファイバー３の先端部を「被収容部３０」という。

凹部４１、４２が開口している接着面４０は、被着体接着層２を介して被着体９に接着される面である。したがって、凹部４１、４２に被収容部３０を収容した状態で、接着面４０を被着体９に接着することにより、被収容部３０が外部に露出しなくなる。このため、筐体４を用いることにより、被収容部３０を例えば異物の接触や外部環境等から効果的に保護することができる。

筐体４の構成材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。

このうち、金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、鉄基合金、ニッケル基合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、真ちゅう等が挙げられる。
セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が挙げられる。

樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ－（４－メチルペンテン－１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン－スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とするブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

なお、樹脂材料には、剛性等の観点から、特に、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１種が好ましく用いられる。これらは、比較的剛性が高いため、図８に示すような凹部４１、４２を設けた筐体４の構成材料として有用である。

一方、筐体４は、可撓性を有するものであってもよい。この場合、可撓性を有するフィルム状の筐体４を被収容部３０に被せることで、図８に示す筐体４と同様の機能を持たせることができる。また、フィルム状の筐体４を用いた場合、被収容部３０を被着体９に向けて押し付ける外力を加えて密着させることができるので、被着体接着層２を省略するようにしてもよい。ただし、被着体９の変化を検出する感度や、耐久性の観点から、筐体４は剛性を有することが好ましい。

また、図８に示す凹部４２は、光ファイバー３の外径に応じて幅が変化している。幅とは、Ｘ軸方向の長さのことをいう。図８に示す光ファイバー３は、被覆３２を備える部位と、素線３１が露出した部位と、に分かれている。このため、図８に示す凹部４２は、被覆３２の外径に応じた相対的に広い幅を持つ部分と、素線３１の外径に応じた相対的に狭い幅を持つ部分と、に分かれている。これにより、凹部４２内での光ファイバー３の位置ずれを抑制することができる。その結果、位置ずれに伴って光ファイバー３と光導波路１０との接続部に負荷がかかるのを抑制することができる。また、位置ずれに伴う、光導波路１０と光ファイバー３との光結合損失の増大を抑制することができる。
なお、筐体４は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

筐体４の厚さ、すなわち筐体４のＺ軸方向の長さは、特に限定されないが、少なくとも光ファイバー３の素線３１の外径より厚く設定され、図８に示すように光ファイバー３の被覆３２を収容する凹部４２を備える場合には、被覆３２の外径より厚く設定される。

したがって、筐体４の厚さは、被覆３２の外径の１０５％以上であるのが好ましく、被覆３２の１２０％以上１０００％以下であるのがより好ましく、１５０％以上５００％以下であるのがさらに好ましい。これにより、筐体４は、十分な剛性を有するとともに、必要以上に厚くなってしまうのを防止することができる。

２．１．４．光反射部
図８に示す筐体４の凹部４１のうち、Ｙ軸に交差する面が、光反射部７を構成している。光導波路１０の反射面１４２から出射した入射光Ｌ１は、光反射部７で反射し、出射光Ｌ２として再び反射面１４２から入射する。

光反射部７のこのような機能は、筐体４の構成材料が持つ光反射性に基づくものであってもよく、凹部４１の内面に設けられた光反射材に基づくものであってもよい。

前者の場合、凹部４１の内面を研磨することにより、光反射性を高めるようにしてもよい。後者の場合、光反射材としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料、シリコン材料、ガラス材料等が挙げられ、これらの複合材料も用いられる。

２．１．５．接着層
図７に示すように、光導波路１０と凹部４１との間には、筐体接着層６１、６２が設けられている。

筐体接着層６１は、光導波路１０の反射面１４２近傍と凹部４１との間を接着する。本実施形態では、一例として、光導波路１０の反射面１４２および上面が、筐体接着層６１により、凹部４１の内面と接着されている。

筐体接着層６２は、光導波路１０の光入出射面１４１近傍と凹部４１、４２との間を接着する。本実施形態では、一例として、光導波路１０の光入出射面１４１、上面および光ファイバー３が、筐体接着層６２により、凹部４１、４２の内面と接着されている。

筐体接着層６１、６２を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

一方、本実施形態では、光導波路１０の上面のうち、反射面１４２近傍と光入出射面１４１近傍とを除く部分、すなわち、Ｙ軸方向の中央部１４３は、接着されていない。この中央部１４３は、前述した破断面８が発生しやすい部位であるため、中央部１４３を接着しないことで、破断面８がより発生しやすくなる。その結果、センシングシステム１００の検出感度を高めることができる。

ここで、光導波路１０のＹ軸方向の全長をＬ１０とし、光導波路１０の上面のうち筐体接着層６１で接着されている長さをＬ６１とし、筐体接着層６２で接着されている長さをＬ６２とする。

Ｌ６１／Ｌ１０の比およびＬ６２／Ｌ１０の比は、特に限定されないが、それぞれ０．４以下であるのが好ましく、０．０１～０．３５であるのがより好ましく、０．０５～０．２５であるのがさらに好ましい。これにより、筐体接着層６１、６２による接着力と、中央部１４３に十分な長さを確保されることによる検出感度と、を両立させることができる。その結果、検出感度と信頼性とを両立するセンシングシステム１００を実現することができる。

なお、中央部１４３は、筐体接着層６１、６２のいずれかで接着されていてもよいし、筐体接着層６１、６２とは別の接着剤で接着されていてもよい。後者の場合、使用する接着剤は、硬化後の弾性率が筐体接着層６１、６２の硬化後の弾性率より低いこと、例えば９０％以下であることが好ましい。これにより、中央部１４３において破断面８が発生しやすいという特性を確保しつつ、光導波路１０と筐体４との一体化を進めることができる。

また、本実施形態では、反射面１４２と光反射部７との間に筐体接着層６１が充填されている。さらに、本実施形態では、光入出射面１４１と光ファイバー３との間に筐体接着層６２が充填されている。このため、筐体接着層６１、６２も光透過性を有することが好ましい。また、筐体接着層６２の屈折率は、特に限定されないが、光導波路１０のコア部１４の屈折率と、光ファイバー３のコア部３１２の屈折率と、の間であるのが好ましい。これにより、光導波路１０と光ファイバー３との光結合効率をより高めることができる。

なお、筐体接着層６１、６２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。この場合、例えば、光導波路１０、光ファイバー３および筐体４を、個別に、後述する被着体接着層２を介して被着体９に接着することで、これらの部材を相対的に固定すればよい。

一方、光導波路１０と被着体９との間には、被着体接着層２が設けられている。
図２および図７に示す被着体接着層２は、光導波路１０を被着体９に貼り付けるとき、双方の間に介在する。被着体接着層２は、被着体９に設けられていてもよいが、あらかじめ光導波路１０側に設けられていてもよい。すなわち、光導波路１０は、第１カバー層１８の下面（接着面１０９）に設けられた、未硬化の被着体接着層２を備えていてもよい。これにより、センサー用光部品１を被着体９に貼り付ける作業を効率よく行うことができる。

被着体接着層２を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

未硬化の被着体接着層２は、未硬化の状態が液状であっても、固形または半固形であってもよく、硬化反応が一部進行している状態であってもよい。また、被着体接着層２を構成する接着剤が硬化性材料を含む場合の硬化原理は、熱硬化性であっても、光硬化性であってもよい。さらに、未硬化の被着体接着層２は、第１カバー層１８の下面全体に設けられていてもよいし、一部のみに設けられていてもよい。硬化後の被着体接着層２の厚さは、特に限定されないが、１～１００μｍであるのが好ましく、５～６０μｍであるのがより好ましい。

また、前述したように、本実施形態では、光導波路１０だけでなく、筐体４や光ファイバー３も、被着体接着層２を介して被着体９に接着されている。これにより、センサー用光部品１を被着体９に安定的に固定することができる。したがって、センサー用光部品１は、光導波路１０の接着面１０９や筐体４の接着面４０に設けられた、未硬化の被着体接着層２を備えていてもよい。

以上のように、本実施形態に係るセンサー用光部品１は、光導波路１０と、光反射部７と、光ファイバー３と、を備える。光導波路１０は、長尺状のコア部１４を含むコア層１３を有し、被着体９に取り付けられる。光反射部７は、コア部１４に設けられ、コア部１４を伝搬する入射光Ｌ１を反射する。光ファイバー３は、コア部１４に光学的に接続されている。

このような構成によれば、入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射させたとき、センサー用光部品１の内部で入射光Ｌ１を反射し、出射光Ｌ２として射出することができる。このため、被着体９に機械的または熱的な変化が生じたとき、センサー用光部品１を備えるセンシングシステム１００では、出射光Ｌ２の強度変化に基づいて、その変化を検出することができる。

また、センサー用光部品１では、入射光Ｌ１および出射光Ｌ２を、１本の光導波路１０および光ファイバー３を介して伝搬させる。このため、センサー用光部品１は、構造が簡単であり、安価に製造可能である。また、センサー用光部品１は、往復の光配線を敷設する必要がないため、被着体９に対する敷設作業も容易である。

さらに、光導波路１０がセンシング部に相当するため、光導波路１０の長さを変えるだけでセンシング部のサイズを変えることができる。このため、センサー用光部品１は、被着体９に応じたセンシング部の最適化を容易に図り得るものとなる。

なお、センシングシステム１００では、出射する出射光Ｌ２の強度をモニターし、破断面８の発生に伴う出射光Ｌ２の強度低下を検出することによって、異常の発生を推定する。つまり、センサー用光部品１を備えるセンシングシステム１００は、正常時に出射光Ｌ２が出射するように構成されたノーマルクローズなシステムである。ノーマルクローズなシステムでは、センサー用光部品１や制御装置５に故障が発生した場合にも、出射光Ｌ２の強度低下が発生する。このため、制御装置５では、故障が発生したのか、または、被着体９の異常を検出したのか、にかかわらず、その異常を報知し、ユーザーに何らかの対処を促すことができる。したがって、故障や被着体９の異常を見逃す可能性は小さい。

これに対し、ノーマルオープンなシステムでは、正常時に出射光Ｌ２が出射しない。そして、センサー用光部品１や制御装置５が故障した場合にも、出射光Ｌ２が出射しないという事象が発生しやすい。そうすると、ノーマルオープンなシステムでは、正常なのか、故障が発生しているのか、を判別することができないため、ユーザーは故障の発生に気づけないおそれがある。その結果、故障が放置され、被着体９に異常が発生したとしても、制御装置５がそれを検出することができず、見逃されるおそれがある。

したがって、ノーマルクローズなシステムは、被着体９の異常を見逃しにくいという観点で有用である。

また、ノーマルオープンなシステムの場合、被着体９に異常が発生したときに戻る反射光を制御装置で検出するが、被着体９に発生する異常のモードによっては反射光の強度が著しく小さくなる場合がある。この場合、強度変化を十分に捉えることができず、検出感度が低下することがある。

これに対し、ノーマルクローズなシステムの場合、被着体９の異常時に発生する反射光Ｌ３を制御装置５で検出するのではなく、センサー用光部品１の内部で発生する出射光Ｌ２の強度変化を検出する。被着体９に異常が発生したとき、光導波路１０には破断面８が発生することから、出射光Ｌ２の強度は自ずと小さくなり、正常時と比較したときの強度変化は大きくなる。したがって、ノーマルクローズなシステムでは、ノーマルオープンなシステムに比べて、制御装置５で検出する出射光Ｌ２の強度変化が大きくなる。これにより、検出感度に優れたセンシングシステム１００を実現することができる。

なお、センサー用光部品１は、被着体９に接着する等して取り付けられるが、そのとき、被着体９の特性に応じてセンサー用光部品１の取り付け方を最適化するようにしてもよい。例えば、図４では、破断面８とコア部１４とがなす角度をθとしたとき、角度θは、９０°以下となる角度であるが、検出感度の観点から１０～９０°であるのが好ましく、２０～９０°であるのがより好ましい。また、角度θは、この範囲内であっても、４０～５０°の範囲内ではないことが好ましい。４０～５０°では、図４に示す反射光Ｌ３が、コア層１３の側面（コア層１３のＸ軸と交差する面）で再び反射し、破断面８を介して戻り光を発生させるおそれがある。そうなると、破断面８が発生しているにもかかわらず、反射光Ｌ３が出射光Ｌ２のように振る舞う状況が発生する。その結果、出射光Ｌ２の強度低下を検出することができず、亀裂９１の発生を検出することができないおそれがある。

そこで、被着体９において、特定の方向に亀裂９１が発生しやすい傾向がある場合には、その方向とコア部１４とがなす角度を、１０～９０°であり、かつ、４０～５０°ではない範囲の角度に設定することが好ましい。これにより、亀裂９１の発生方向によって検出率が低下してしまうのを抑制することができる。

なお、光導波路１０は、必要に応じて、機械的強度を部分的に低下させる構造を有していてもよい。このような構造を設けることにより、被着体９に機械的または熱的な変化が発生した場合、その構造を起点として破断面８を発生させることができる。つまり、かかる構造は、容易に破壊する易破壊構造であるといえる。このような易破壊構造を設けることにより、破断面８を発生させるのに必要な外力のしきい値を下げることができ、センシングシステム１００の検出感度をより高めることができる。

また、易破壊構造は、線状に延びているのが好ましい。これにより、破断面８の進展方向を制御することができる。このため、易破壊構造の延在方向とコア部１４とがなす角度は、１０～９０°であり、かつ、４０～５０°ではない範囲の角度であるのが好ましい。

また、本実施形態に係るセンサー用光部品１は、光導波路１０を少なくとも覆う筐体４を備える。具体的には、図８に示す筐体４は、光導波路１０および光ファイバー３の先端部（被収容部３０）を覆っている。

このようなセンサー用光部品１では、被着体９の機械的または熱的な変化を捉える光導波路１０やそれに接続される光ファイバー３の先端部が、筐体４によって保護されている。このため、被収容部３０を異物の接触や外部環境等から効果的に保護することができる。

さらに、本実施形態では、筐体４が、光導波路１０に加え、光ファイバー３の一部を覆っている。このような構成によれば、筐体４によって、光導波路１０と光ファイバー３の先端部とを一体的に補強することができる。このため、光導波路１０と光ファイバー３との接続部に負荷がかかるのを抑制し、接続部が外力による損傷を受けにくくなる。

また、本実施形態では、前述したように、筐体４の一部が光反射部７を構成している。具体的には、筐体４の凹部４１の内面は、光反射性を有しているため、この内面に対向する光導波路１０から出射した入射光Ｌ１を反射する。このため、凹部４１の内面は、光反射部７として機能する。このような構成によれば、光導波路１０に光反射膜等を設ける必要がなく、光導波路１０の製造容易性を高めることができる。

また、本実施形態に係るセンサー用光部品１は、前述したように、光導波路１０と筐体４とを接着する筐体接着層６１、６２を備える。このような筐体接着層６１、６２の少なくとも一方を備えることにより、光導波路１０と筐体４とを一体化することができる。その結果、センサー用光部品１の取り扱いが容易になるとともに、センサー用光部品１の信頼性をより高めることができる。

また、センサー用光部品１では、コア部１４の一端部に設けられた光入出射面１４１と光ファイバー３とが接続されている。そして、筐体接着層６２は、光入出射面１４１と、筐体４と、の間を接着している。さらに、筐体接着層６１は、コア部１４の他端部に設けられた反射面１４２と、筐体４と、の間を接着している。すなわち、筐体接着層６１、６２は、コア部１４の一端部および他端部と、筐体４と、の間を接着している。

このような構成によれば、筐体接着層６２が光導波路１０と光ファイバー３との間に侵入し、光結合効率を高めることができる。また、本実施形態のように、筐体４の一部が光反射部７を構成している場合には、筐体接着層６１が反射面１４２と光反射部７との間に侵入する。これにより、反射面１４２と光反射部７との位置ずれを防止して、光反射部７で反射して発生する出射光Ｌ２を光導波路１０に戻す効率を高めることができる。

また、前述したように、コア部１４の一端部および他端部を接着する一方、中央部１４３を接着しないようにすることで、中央部１４３には被着体９の変化が波及しやすくなり、破断面８が発生しやすくなる。その結果、センシングシステム１００の検出感度を高めることができる。

２．２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図９は、第２実施形態に係るセンサー用光部品１Ａを示す断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図９において、第１実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

前述した第１実施形態では、光導波路１０と筐体４との間に筐体接着層６１が充填されているのに対し、本実施形態では、図９に示すように、光導波路１０の反射面１４２と筐体４の光反射部７との間が空洞になっている。

このような構成では、光反射部７の光反射原理によっては、第１実施形態に比べて光反射部７の反射率を高くすることができる場合がある。このため、本実施形態は、光反射部７における反射損失を抑制するという観点で有用である。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

２．３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図１０は、第３実施形態に係るセンサー用光部品１Ｂを示す断面図である。

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１０において、第１実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

前述した第１実施形態では、筐体４の一部が光反射部７を構成しているのに対し、本実施形態では、図１０に示すように、光反射部７が、反射面１４２に設けられた金属材料７０を含んでいる。金属材料７０は、金属膜であり、反射面１４２を覆うように（隣接するように）成膜されている。

このような構成の光反射部７を備えることにより、光反射部７の光反射率を高めることができる。これにより、出射光Ｌ２の強度を高められるため、破断面８が発生した場合の出射光Ｌ２の強度変化量を大きくすることができる。その結果、センシングシステム１００の検出感度を高めることができる。

金属材料７０としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ等の単体または合金等が挙げられる。金属材料７０は、例えば、気相成膜法、液相成膜法、めっき法、転写法等により成膜される。また、用意した金属シートを反射面１４２に貼り付けることにより、金属材料７０を作製するようにしてもよい。

このような第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、図１０に示す金属材料７０は、コア部１４の端面に設けられているが、コア部１４の途中に設けられた凹部内に設けられていてもよい。

２．４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係るセンサー用光部品について説明する。
図１１は、第４実施形態に係るセンサー用光部品１Ｃを示す断面図である。図１２は、図１１に示すセンサー用光部品１Ｃが奏する効果を説明するための断面図である。

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１１および図１２において、第１実施形態と同様の構成については、先に説明したのと同じ符号を付している。

図１２は、前述した第１実施形態に係るセンサー用光部品１において、光導波路１０と光ファイバー３とがＸ軸方向に位置ずれを起こした場合を示す図である。Ｘ軸方向に位置ずれが生じると、光ファイバー３から光導波路１０に向かって出射した入射光Ｌ１の一部は、光導波路１０のコア部１４に入射せず、側面クラッド部１５に入射することがある。側面クラッド部１５に入射した入射光Ｌ１は、図７に示す光反射部７で反射したとしても、図２に示す受光素子１０４には受光されない。このため、図２に示す受光素子１０４で受光される出射光Ｌ２の強度が低下し、センシングシステム１００の検出感度が低下するおそれがある。

また、光導波路１０から光ファイバー３に向かって出射した出射光Ｌ２の一部は、光ファイバー３のコア部３１２に入射せず、クラッド部３１４に入射することがある。クラッド部３１４に入射した出射光Ｌ２は、図２に示す受光素子１０４で受光されない。このため、受光素子１０４で受光される出射光Ｌ２の強度が低下し、センシングシステム１００の検出感度が低下するおそれがある。

これに対し、図１１に示すセンサー用光部品１Ｃのコア部１４は、図１２に示すコア部１４を分割してなる複数のコア部１４５（分割コア）を有している。複数のコア部１４５は、それぞれＹ軸方向に延在し、かつ、Ｘ軸方向に並んでいる。また、コア部１４５同士の間には、側面クラッド部１５１（分割クラッド）が設けられている。複数のコア部１４５で構成されるコア部集合体のＸ軸方向の長さを「幅Ｗ０」とするとき、コア部１４５の集合体の幅Ｗ０は、光ファイバー３のコア部３１２の直径φ１よりも広いのが好ましく、具体的には直径φ１の１２０％以上であるのがより好ましく、１５０～１０００％であるのがさらに好ましい。

幅Ｗ０をこのような範囲に設定することで、光導波路１０と光ファイバー３との位置ずれを、幅Ｗ０が十分に広いコア部１４５の集合体で吸収することができる。つまり、光ファイバー３のコア部３１２が、コア部１４５の集合体の幅Ｗ０からはみ出ないように接続作業を行えばよいので、組み立て作業の容易性を高めつつ、良好な接続状態を得ることができる。

また、１つのコア部１４５の幅をＷ１としたとき、幅Ｗ１は、直径φ１より狭いのが好ましい。具体的には、コア部１４５の幅Ｗ１は、直径φ１の半分以下（５０％以下）であるのがより好ましく、５～４０％であるのがさらに好ましく、１０～３０％であるのが特に好ましい。これにより、光ファイバー３のコア部３１２は、複数のコア部１４５のうち、１つ以上のコア部１４５の端面（横断面）全体と対向する確率が高くなる。図１１の場合、コア部３１２は、コア部１４５ａの端面全体と対向している。このため、コア部３１２とそれに対向しているコア部１４５ａとの間では、高い光結合効率が得られる。その結果、このコア部１４５ａには入射光Ｌ１の多くが入射し、また、出射光Ｌ２も、このコア部１４５ａから出射して光ファイバー３に戻ることができる。

一方、図１１に示す複数のコア部１４５のうち、１つ以上のコア部１４５ｂでは、その端面の一部分が光ファイバー３のコア部３１２と対向している。このため、コア部１４５ｂには、入射光Ｌ１が入射するものの、コア部１４５の幅Ｗ１は十分に狭いため、コア部１４５ｂに入射する入射光Ｌ１の光量は少なくなる。そうすると、反対にコア部１４５ｂから出射する出射光Ｌ２の光量も少なく抑えることができる。これにより、コア部１４５ｂから出射する出射光Ｌ２の一部が、光ファイバー３のコア部３１２に入射せず、クラッド部３１４に入射するにしても、その光量を少なく抑えることができる。その結果、光導波路１０と光ファイバー３との接続部において損失となってしまう光量を減らすことができる。

このような作用は、光導波路１０に対する光ファイバー３の位置ずれを許容する範囲を広げる効果をもたらす。具体的には、コア部１４５の幅Ｗ１を直径φ１の半分以下にすることで、少なくとも１つのコア部１４５ａの端面全体をコア部３１２と対向させることができる。これにより、光導波路１０における入射光Ｌ１および出射光Ｌ２の伝搬経路を局所化することができ、直径φ１に比べて、コア部１４５の集合体の幅Ｗ０を十分に大きくしたとしても、光量の損失を抑えることができる。その結果、コア部３１２の軸と、コア部１４５の集合体であるコア部１４の軸と、を厳密に合わせる必要がなくなる。つまり、少なくとも１つのコア部１４５ａの端面全体がコア部１３２と対向している、という条件を満たす範囲内で、位置ずれを許容することができる。その結果、光導波路１０と光ファイバー３との接続作業を効率化することができる。

コア部１４５の幅Ｗ１は、一例として、５～１５０μｍであるのが好ましく、１０～１００μｍであるのがより好ましい。

また、図１１に示すように、１つの側面クラッド部１５１の幅をＷ２としたとき、幅Ｗ２は、特に限定されないが、コア部１４５の幅Ｗ１以下であるのが好ましく、幅Ｗ１の１０～１００％程度であるのがより好ましく、５０～１００％程度であるのがさらに好ましい。これにより、幅Ｗ１に対して幅Ｗ２が極端に狭くなるのを避けつつ、光導波路１０においてコア部１４が占める割合を高めることができる。また、光導波路１０の製造難易度が高くなりすぎるのを防止することができる。

側面クラッド部１５１の幅Ｗ２は、一例として、３～３０μｍであるのが好ましく、５～２０μｍであるのがより好ましい。これにより、側面クラッド部１５１の機能が損なわれるのを避けつつ、側面クラッド部１５１の幅Ｗ２を十分に狭くすることができ、その分、コア部１４５の幅Ｗ１を広く確保することができる。また、光導波路１０の製造難易度が高くなりすぎるのを防止することができる。

以上のように、光ファイバー３は、コア部３１２（光ファイバーコア）と、コア部３１２の側面を覆うクラッド部３１４（光ファイバークラッド）と、を備えている。また、光導波路１０のコア部１４は、その幅Ｗ１がコア部３１２の直径φ１の半分以下である複数のコア部１４５（分割コア）と、コア部１４５同士の間に位置する側面クラッド部１５１（分割クラッド）と、を備えている。そして、コア部１４５および側面クラッド部１５１は、コア部１４の延在方向（Ｙ軸方向）と交差する方向（Ｘ軸方向）において交互に並んでいる。

このようなセンサー用光部品１Ｃでは、光導波路１０と光ファイバー３とで位置ずれに伴う悪影響が発生しにくくなる。すなわち、位置ずれが生じても、受光素子１０４で受光される出射光Ｌ２の強度が低下しにくくなる。したがって、本実施形態によれば、位置ずれに対する許容性が高く、組み立てが容易なセンサー用光部品１Ｃを実現することができる。
このような第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明のセンサー用光部品を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、本発明のセンサー用光部品は、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成のものに置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

また、本発明のセンサー用光部品は、被着体接着層を覆う保護層をさらに有していてもよい。この保護層は、センサー用光部品を被着体に接着する作業の直前に被着体接着層から剥がされることにより、清浄な接着面を容易に準備することを可能にする。これにより、異物の巻き込みを抑えることができ、より密着性の高い接着を行うことができる。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
３．光ファイバーと光導波路との接続実験

３．１．サンプルＮｏ．１
表１に示す設計値で作製されたサンプルＮｏ．１の光ファイバーおよび光導波路を準備した。なお、光ファイバーには、ガラス製のマルチモード光ファイバーを、光導波路には、ノルボルネン系樹脂を主材料とする光導波路を、それぞれ準備した。

次に、図１３に示すように、発光素子５１、光ファイバー５２、光導波路５３、光ファイバー５４および受光素子５５をこの順に配置した。図１３は、光ファイバー５２、５４と光導波路５３との光結合損失を測定する方法を説明するための模式図である。

発光素子５１から出射した入射光Ｌ４は、光ファイバー５２を介して、光導波路５３に入射する。入射光Ｌ４は、光導波路５３を伝搬し、出射光Ｌ５となって出射する。出射光Ｌ５は、光ファイバー５４を介して受光素子５５に入射する。

そして、光ファイバー５２に入射した入射光Ｌ４の光強度をＰ４とし、光ファイバー５３から出射した出射光Ｌ５の光強度をＰ５としたとき、光結合損失Ｌは、以下の式で表される。

また、光導波路５３は、前述した分割コアおよび分割クラッドの構造を有している。図１３には、光導波路５３が備える複数のコア部５３２および複数の側面クラッド部５３４を図示している。

本接続実験では、以上のような光結合損失の測定を、光導波路５３をずらしながら行った。具体的には、図１３のＸ軸方向に光導波路５３をずらすと、光ファイバー５２、５４と光導波路５３とで位置ずれが生じ、それとともに光結合損失が変化する。そこで、隣り合うコア部５３２のピッチ１つ分の範囲で、光導波路５３をずらしたときの、光結合損失の最小値と最大値を求めた。「コア部５３２のピッチ」とは、コア部５３２の間隔のことであり、表１に示す「コア部の幅」と「側面クラッド部の幅」との和である。

また、最小値と最大値の差であるレンジを算出した。
光導波路５３のずらし量、ならびに、光結合損失の測定結果および算出結果を表１に示す。

３．２．サンプルＮｏ．２～９
表１に示す設計値で作製された光ファイバーおよび光導波路を準備するとともに、表１に示すずらし量で光導波路をずらすようにした以外、サンプルＮｏ．１の場合と同様にして、光結合損失を測定した。光結合損失の測定結果および算出結果を表１に示す。

また、併せて、表１に示す光結合損失の評価結果を図１４に示す。図１４は、表１に示す光結合損失の最小値およびレンジを、積み上げ棒グラフにしたものである。したがって、図１４に示す棒の高さは、概ね、光結合損失の最大値に相当する。

また、図１４に示すグラフの横軸は、表１に示す「コア部の幅／側面クラッド部の幅」であり、左から右に向かって、サンプルＮｏ．１～９をこの順で並べてある。

４．評価結果
表１および図１４に示すように、各サンプルＮｏ．の光ファイバーおよび光導波路を用いて得られた光結合損失は、光導波路におけるコア部の幅および側面クラッド部の幅に応じて異なることが認められた。具体的には、図１４の横軸では、左から右に向かって、光導波路のコア部の幅が狭くなるように、算出結果を並べてある。

そうすると、右に向かうほど、レンジが徐々に狭くなっている傾向が認められる。特に、「３０／１０」の場合の光結合損失と「２０／１０」の場合の光結合損失とを比較すると、光導波路のコア部の幅を、光ファイバーのコア部の直径５０μｍの半分、すなわち２５μｍ以下にすることで、光結合損失のレンジが大きく減少していることがわかる。

この結果を踏まえると、光導波路に所定の条件を満たす分割コアを設けておくことにより、位置ずれに伴う光結合損失の変化幅を抑えることができる、といえる。また、図１４に示す「３０／１０」と「２０／１０」とを比較すると、レンジの減少幅に比べて、最小値の増加幅が少なく抑えられていることから、結果的に、最大値を減少させることができている。したがって、分割コアを設けた範囲内であれば、光導波路に対する光ファイバーの位置ずれが生じたとしても、光結合損失を大きく増加させるような接続不良は発生しにくいことが明らかとなった。

以上のことから、所定の条件を満たすように、光ファイバーのコア部の直径および光導波路のコア部や側面クラッド部の幅をそれぞれ設計することで、接続作業が容易なセンサー用光部品を実現し得ることが裏付けられた。

１ センサー用光部品
１Ａ センサー用光部品
１Ｂ センサー用光部品
１Ｃ センサー用光部品
２ 被着体接着層
３ 光ファイバー
４ 筐体
５ 制御装置
７ 光反射部
８ 破断面
９ 被着体
１０ 光導波路
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１５ 側面クラッド部
１６ シート体
１８ 第１カバー層
１９ 第２カバー層
３０ 被収容部
３１ 素線
３２ 被覆
４０ 接着面
４１ 凹部
４２ 凹部
５１ 発光素子
５２ 光ファイバー
５３ 光導波路
５４ 光ファイバー
５５ 受光素子
６１ 筐体接着層
６２ 筐体接着層
７０ 金属材料
９１ 亀裂
１００ センシングシステム
１０２ 発光素子
１０４ 受光素子
１０６ 光サーキュレーター
１０８ 制御部
１０９ 接着面
１４１ 光入出射面
１４２ 反射面
１４３ 中央部
１４５ コア部
１４５ａ コア部
１４５ｂ コア部
１５１ 側面クラッド部
３１２ コア部
３１４ クラッド部
５３２ コア部
５３４ 側面クラッド部
Ｌ１ 入射光
Ｌ２ 出射光
Ｌ３ 反射光
Ｌ４ 入射光
Ｌ５ 出射光
Ｌ１０ 長さ
Ｌ６１ 長さ
Ｌ６２ 長さ
Ｗ０ 幅
Ｗ１ 幅
Ｗ２ 幅
θ 角度

Claims (8)

1. 長尺状のコア部を含むコア層を有し、被着体に取り付けられる光導波路と、
   前記コア部に設けられ、前記コア部を伝搬する光を反射する光反射部と、
   前記コア部と光学的に接続されている光ファイバーと、
   を備えることを特徴とするセンサー用光部品。
2. 前記光反射部は、前記コア部に隣接する金属材料を含む請求項１に記載のセンサー用光部品。
3. 前記光導波路を少なくとも覆う筐体を備える請求項１または２に記載のセンサー用光部品。
4. 前記筐体の一部は、前記光反射部を構成する請求項３に記載のセンサー用光部品。
5. 前記筐体は、さらに前記光ファイバーの一部を覆う請求項３または４に記載のセンサー用光部品。
6. 前記光導波路と前記筐体とを接着する筐体接着層を備える請求項３ないし５のいずれか１項に記載のセンサー用光部品。
7. 前記光ファイバーは、前記コア部の一端部に接続され、
   前記筐体接着層は、前記コア部の前記一端部および他端部と、前記筐体と、の間を接着する請求項６に記載のセンサー用光部品。
8. 前記光ファイバーは、光ファイバーコアと、前記光ファイバーコアの側面を覆う光ファイバークラッドと、を備え、
   前記光導波路の前記コア部は、幅が前記光ファイバーコアの直径の半分以下である複数の分割コアと、前記分割コア同士の間に位置する分割クラッドと、を備え、
   前記分割コアおよび前記分割クラッドは、前記コア部の延在方向と交差する方向において交互に並んでいる請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサー用光部品。

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