JP2774590B2 - Optical fiber spatial filter and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical fiber spatial filter and manufacturing method thereof

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、速度計測等に用いられる光ファイバ型の
空間フィルタとその製造方法に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type spatial filter used for speed measurement and the like, and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 空間フィルタを利用した空間フィルタリング法は、な
んらかの空間パターンを有する対象物から、主として光
の透過率の分布による特定の空間パターンを利用して、
対象物の速度やパターンの欠陥などの情報を得る方法で
ある。
[Related Art] A spatial filtering method using a spatial filter uses a specific spatial pattern mainly based on a distribution of light transmittance from an object having a certain spatial pattern.
This is a method for obtaining information such as the speed of an object and a defect in a pattern.

第5図は、空間フィルタによる速度計測系の一例を示
したものである。第5図中、符号1は空間フィルタであ
り、符号Tは計測対象物である。この計測対象物Tは二
次元直行座標系(x,y)における空間パターンf(x,y)
を有するものであり、速度Vで移動している。また空間
フィルタ1は、空間パターンf(x,y)に対して特定の
空間的荷重関数として設計された空間パターンh(x,
y)を有するものである。この空間フィルタ1によって
計測対象物Tの空間パターンf(x,y)はh(x,y)に変
換されるようになっている。f(x,y)からh(x,y)に
変換されたこの空間パターンは、空間フィルタ1から焦
点距離分だけ離間した位置に設けられたレンズ等の光学
系2によって集光され、光検出器3にて検出されるよう
になっている。この光検出器3は、光学系2を挾んで上
記空間フィルタ1の逆側の焦点に位置するものであっ
て、スペクトルアナライザ等の周波数測定装置4が接続
されている。この周波数測定装置4によって、上記光検
出器3にて検出された空間パターンh(x,y)の中心周
波数を測定し、この値から計測対象物Tの速度Vを計測
できるようになっている。
FIG. 5 shows an example of a velocity measurement system using a spatial filter. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a spatial filter, and reference numeral T denotes an object to be measured. This measurement target T is a spatial pattern f (x, y) in a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y).
And is moving at the speed V. Further, the spatial filter 1 has a spatial pattern h (x, y) designed as a specific spatial weighting function for the spatial pattern f (x, y).
y). The spatial filter 1 converts the spatial pattern f (x, y) of the measurement target T into h (x, y). This spatial pattern converted from f (x, y) to h (x, y) is condensed by an optical system 2 such as a lens provided at a position separated from the spatial filter 1 by a focal length, and the light is detected. The detection is performed by the detector 3. The photodetector 3 is located at a focal point on the opposite side of the spatial filter 1 across the optical system 2 and is connected to a frequency measuring device 4 such as a spectrum analyzer. The frequency measuring device 4 can measure the center frequency of the spatial pattern h (x, y) detected by the photodetector 3 and can measure the speed V of the measuring object T from this value. .

このような空間フィルタ1は、空間パターンh(x,
y)を通して計測対象物Tが有する空間パターンf(x,
y)を観測するものであって、たとえば第6図に示した
ように幅W、長さLのN個のスリットS…の列構造の空
間パターンk(x,y)を有するものである。このような
空間フィルタ1の空間的荷重関数を第6図中に併せて示
した。そして各スリットS…の幅WをそのピッチPの1/
3に選択し、第7図に示したように、これをスリット列
Aとスリット列Bとの2系列を用意して、これらの出力
を差動的に接続すると、第8図中に実線にて示したよう
な空間周波数特性を有する狭帯域透過型の空間フィルタ
1が実現される。第8図中の破線はスリット幅Wと差動
構成による低域透過特性を示すものである。
Such a spatial filter 1 has a spatial pattern h (x,
y), the spatial pattern f (x,
6), and has a spatial pattern k (x, y) of a row structure of N slits S having a width W and a length L as shown in FIG. 6, for example. The spatial load function of such a spatial filter 1 is also shown in FIG. Then, the width W of each slit S is 1 / the pitch P.
3, and as shown in FIG. 7, two series of the slit row A and the slit row B are prepared, and their outputs are differentially connected. The spatial filter 1 of the narrow band transmission type having the spatial frequency characteristics as shown in FIG. The dashed line in FIG. 8 indicates the slit width W and the low-frequency transmission characteristics of the differential configuration.

このとき、第8図の差動出力は計測対象物Tの速度V
に比例した平均周波数νを有し、その振幅と位相がゆっ
くりと揺らぐほぼ正弦波状の狭帯域不規則信号となり、
周波数νの測定により計測対象物Tの速度Vを計測する
ことができるが、周波数νと速度Vとの関係は(I)式
によって与えられる。
At this time, the differential output of FIG.
Has an average frequency ν proportional to, a substantially sinusoidal narrow-band irregular signal whose amplitude and phase fluctuate slowly,
The velocity V of the measuring object T can be measured by measuring the frequency ν, and the relationship between the frequency ν and the velocity V is given by the equation (I).

ν=m/P・V・cosθ …(I) ここでmは計測対象物Tの空間パターンf(x,y)を
空間フィルタ1上に投影する際に用いる光学系2の倍率
を示すものであり、θは第9図に示すように、空間フィ
ルタ1上に投影された空間パターンf(x,y)の像の移
動方向へのx軸からのずれを表すものである。そしてこ
のmおよびcosθの影響はそれぞれ倍率効果、余弦効果
と呼ばれているが、余弦効果は計測対象物Tの速度ベク
トルvのスリット幅Wに直交する方向への速度成分v1
測定できることを示しているものである。
ν = m / P · V · cos θ (I) Here, m indicates the magnification of the optical system 2 used when projecting the spatial pattern f (x, y) of the measurement target T onto the spatial filter 1. And θ represents the deviation from the x-axis in the moving direction of the image of the spatial pattern f (x, y) projected on the spatial filter 1, as shown in FIG. The effects of m and cosθ are called a magnification effect and a cosine effect, respectively. The cosine effect indicates that a velocity component v 1 in a direction orthogonal to the slit width W of the velocity vector v of the measurement target T can be measured. It is shown.

そしていま、f(x,y)なるパターンを有する計測対
象物Tが時間的にx軸方向にv1、y軸方向にv2なる速度
で一方向に移動しているものとすると、ある時点tでの
この計測対象物Tの空間パターンはf(x−v1t,y−v
2t)で表わされることとなる。この計測対象物Tの空間
パターンf(x−v1t,y−v2t)を、上記空間パターン1
を通し、測定光を光学系2によって集光すると、この測
定光の強さは時間的に変化するのでこれをg(t)とす
ると、測定光の強さは(II)式によって得ることができ
る。
Assuming now that the measurement target T having a pattern of f (x, y) is moving in one direction at a speed of v 1 in the x-axis direction and v 2 in the y-axis direction, at a certain point in time. The spatial pattern of this measurement target T at t is f (x−v 1 t, y−v
2 t). The space pattern f (x−v 1 t, y−v 2 t) of the measurement target T is referred to as the space pattern 1
Then, when the measuring light is condensed by the optical system 2, the intensity of the measuring light changes with time. If this is g (t), the intensity of the measuring light can be obtained by the formula (II). it can.

g(t)=∬Rf(x−v1t,y−v2t)h(x,y)dxdy …
(II) なお(II)式中、Rは空間フィルタの領域を表すもの
である。
g (t) = ∬ R f (x−v 1 t, y−v 2 t) h (x, y) dxdy
(II) In the formula (II), R represents a region of the spatial filter.

そして空間フィルタの空間的荷重関数h(x,y)は計
測対象物のパターンf(x,y)の特定の空間周波数成分
を選択するように設計されているので、上記(II)式の
g(t)の空間周波数スペクトルからv1,v2を算出し、
計測対象物Tの速度Vを求めることができる。
Since the spatial load function h (x, y) of the spatial filter is designed to select a specific spatial frequency component of the pattern f (x, y) of the measurement target, g in the above equation (II) Calculate v 1 and v 2 from the spatial frequency spectrum of (t),
The speed V of the measurement target T can be obtained.

そして空間フィルタ1を用いた計測は光学的原理を利
用した計測系であるので、強電磁界中や高温雰囲気中な
どの特殊環境下での計測においても誤動作等のない正確
な計測ができるという特徴がある。
Since the measurement using the spatial filter 1 is a measurement system using the optical principle, it is characterized in that accurate measurement without malfunction can be performed even in a special environment such as a strong electromagnetic field or a high temperature atmosphere. is there.

[発明が解決しようとする課題] ところが第5図に示した計測系では光検出器3や周波
数測定装置4の構成に多数の電気的機器を必要とするも
のであるので、計測にあたってはこれらの電気的機器を
強電磁界中や高温雰囲気から遠ざけておく必要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the measurement system shown in FIG. 5, since a large number of electrical devices are required for the configuration of the photodetector 3 and the frequency measurement device 4, these components are used for measurement. It is necessary to keep electrical equipment away from strong electromagnetic fields and high-temperature atmospheres.

ところが空間フィルタ1と光検出器3との距離は、光
学系2の焦点距離によって限定されていると共に、従来
の空間フィルタ1は平面ガラス板上にある一定の空間パ
ターンを印刷等により転写したものであるので、その空
間フィルタリングした空間パターンを伝送することがで
きないので、計測対象物Tが強電磁界中や高温環境下な
どにある場合には、空間フィルタリングは行うことがで
きてもそれを用いた計測が行えないという不都合があっ
た。
However, the distance between the spatial filter 1 and the photodetector 3 is limited by the focal length of the optical system 2, and the conventional spatial filter 1 is obtained by transferring a certain spatial pattern on a flat glass plate by printing or the like. Therefore, since the spatial pattern subjected to the spatial filtering cannot be transmitted, when the measurement target T is in a strong electromagnetic field or under a high-temperature environment, the spatial pattern is used even if the spatial filtering can be performed. There was a disadvantage that measurement could not be performed.

さらに第5図に示したような計測系にあっては、複数
個の光学系や電気素子を接続したものであり、加えて空
間フィルタ1の構成と、その小型化には限界があると共
に、調整および使用条件が限定され、取り扱い性が悪い
という不都合があった。
Further, in the measurement system as shown in FIG. 5, a plurality of optical systems and electric elements are connected, and the configuration of the spatial filter 1 and its miniaturization are limited. Adjustment and use conditions were limited, and there was an inconvenience that handling was poor.

この発明は上記課題を解決するためになされたもので
あって、空間フィルタを光ファイバ型の導波路とするこ
とにより、空間フィルタリングした空間パターンの伝送
を可能にして計測対象物Tと検出器との距離を離し、強
電磁界中や高温環境下などの特殊環境下での計測を可能
とすると共に、計測系の先端部分を小型化し、その取り
扱い性を向上できるような光ファイバ空間フィルタとそ
の製造方法とを提供することを目的としている。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem. By using an optical fiber type waveguide as a spatial filter, it is possible to transmit a spatially filtered spatial pattern, and to measure a target T and a detector. Optical fiber spatial filters and their manufacture that enable measurement in special environments such as in strong electromagnetic fields or high-temperature environments while miniaturizing the tip of the measurement system and improving handling. The method is intended to provide.

[課題を解決するための手段] この発明の請求項1記載の光ファイバ空間フィルタ
は、光ファイバの直径方向に対して層状のコアと層状の
クラッドが交互に積層されてなることを解決手段とし、
このような光ファイバ空間フィルタは、請求項2記載の
ように、複数個の導波路用ガラス板を配列した後、これ
らガラス板と異なる屈折率を有するゾル状のガラス部材
を上部ガラス板間に充填してプリフォームとし、ついで
このプリフォームを上記ガラス板の配列方向と直角な方
向に紡糸して、層状のコアと層状のクラッドを積層させ
ることにより製造することができる。
[Means for Solving the Problems] An optical fiber spatial filter according to claim 1 of the present invention is characterized in that a layered core and a layered cladding are alternately laminated in the diameter direction of an optical fiber. ,
In such an optical fiber spatial filter, as described in claim 2, after arranging a plurality of waveguide glass plates, a sol-like glass member having a different refractive index from these glass plates is placed between the upper glass plates. It can be manufactured by filling a preform, spinning the preform in a direction perpendicular to the arrangement direction of the glass plates, and laminating a layered core and a layered clad.

[作用] この発明の請求項1記載の光ファイバ空間フィルタ
は、空間フィルタリングの作用を有する光ファイバ型の
導波路としたので、計測系にこれを用いた場合に、空間
フィルタリングを行う部分とフィルタリングされた空間
パターンを検出する検出部との間を光ファイバ空間フィ
ルタにより接続し、これらの間の距離を離すことができ
るので、強電磁界中や高温雰囲気中などの特殊環境下に
存在する計測対象物の計測を容易に行うことができる。
[Operation] The optical fiber spatial filter according to claim 1 of the present invention is an optical fiber type waveguide having an operation of spatial filtering. Therefore, when this is used in a measurement system, a portion for performing spatial filtering and filtering are used. The space between the detector and the detector that detects the spatial pattern is detected by an optical fiber spatial filter, and the distance between them can be increased. An object can be easily measured.

また請求項2記載の空間フィルタの製造方法では、ゾ
ルゲル法を用いてコアあるいはクラッドのガラス部材の
製造を行うので、ゾルの流動性を利用してコアとクラッ
ドとの配列を変化させることができるので、簡単に所望
の空間的荷重関数を有する空間フィルタを得ることがで
きる。
In the method for manufacturing a spatial filter according to the second aspect, since the glass member of the core or the clad is manufactured using the sol-gel method, the arrangement of the core and the clad can be changed by using the fluidity of the sol. Therefore, a spatial filter having a desired spatial weighting function can be easily obtained.

[実施例] 以下、この発明を詳しく説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail.

第1図はこの発明の請求項1記載の光ファイバ空間フ
ィルタ1の一実施例を示したものである。
FIG. 1 shows an embodiment of an optical fiber spatial filter 1 according to claim 1 of the present invention.

この光ファイバ空間フィルタ1は、複数の層状のコア
5…と層状のクラッド6…とからなる光ファイバであっ
て、上記コア5…とクラッド6…とが一定の空間パター
ン、すなわち一定の空間的荷重関数h(x,y)を示すよ
うに設計、配置してなる光ファイバである。第1図に示
したこの例にあっては、高屈折率部材からなるN個のコ
ア5…間に低屈折率部材からなる(N−1)個のクラッ
ド6…を、光ファイバの長尺方向に沿って相互に層状に
積層し、コア5…をスリットS…としたものである。そ
して光ファイバ空間フィルタ1が有する空間的荷重関数
h(x,y)を、N個のスリットS…の列構造からなる空
間パターンとして設計したものである。そして計測測定
物Tから空間パターンf(x,y)なる光がこの発明の光
ファイバ空間フィルタ1内に入射すると、コア5…内を
伝送され、光ファイバ空間フィルタ1が有する空間パタ
ーンh(x,y)によって上記空間パターンf(x,y)はh
(x,y)に変換されて空間フィルタリングが行なわれ
る。
The optical fiber spatial filter 1 is an optical fiber including a plurality of layered cores 5 and a plurality of layered claddings 6, in which the cores 5 and the claddings 6 have a fixed spatial pattern, that is, a fixed spatial pattern. This is an optical fiber designed and arranged so as to show a load function h (x, y). In this example shown in FIG. 1, (N-1) clads 6 composed of a low-refractive-index member are interposed between N cores 5 composed of a high-refractive-index member and a long optical fiber. The cores 5 are formed as slits S by laminating each other along the direction. The spatial load function h (x, y) of the optical fiber spatial filter 1 is designed as a spatial pattern having a row structure of N slits S. When light having a spatial pattern f (x, y) from the measurement / measurement object T enters the optical fiber spatial filter 1 of the present invention, the light is transmitted through the cores 5... And the spatial pattern h (x , y), the spatial pattern f (x, y) becomes h
It is converted to (x, y) and spatial filtering is performed.

このように空間パターンf(x,y)をh(x,y)に変換
する空間フィルタの形状を第1図に示したように光ファ
イバ形状とすると、計測対象物Tのある入射端1aと、変
換された空間パターンh(x,y)が出射される出射端1b
との間を長く設定することができるので、計測対象物T
が強電磁界中や高温雰囲気中等の特殊環境下に存在する
場合にも、出射端1bを上記特殊環境下から離間して設定
することができるので、第5図に示したような速度計測
系中で利用した場合であっても、光検出器3および中心
周波数測定装置4を共に特殊環境下外に設置することが
できるので、、正確な計測を行うことができるようにな
る。
If the shape of the spatial filter for converting the spatial pattern f (x, y) into h (x, y) is an optical fiber shape as shown in FIG. Output end 1b from which the converted spatial pattern h (x, y) is output
Can be set longer, the measurement target T
In a special environment such as a strong electromagnetic field or a high-temperature atmosphere, the emission end 1b can be set away from the special environment. Even in the case of using the photodetector, both the photodetector 3 and the center frequency measuring device 4 can be installed outside the special environment, so that accurate measurement can be performed.

さらに空間フィルタを光ファイバ形状とすると、その
小型化が可能となり、計測系を計測対象物Tへの設置が
容易となり、その取り扱い性を向上させることができ
る。
Further, when the spatial filter is formed in an optical fiber shape, the space filter can be reduced in size, the measurement system can be easily installed on the measurement target T, and the handling property can be improved.

なお第1図に示した例にあっては、光ファイバ空間フ
ィルタ1が円形断面を有し、かつ複数個のスリット層構
造の空間パターンを示すものとしたが、この発明の光フ
ァイバ空間フィルタ1はこの例に限らせるものではな
く、一定の空間的荷重関数h(x,y)を示すようにコア
5とクラッド6とを設計、設定すれば良く、その形状お
よびコア5およびクラッド6の構成部数は限られるもの
ではなく、さらにはその断面形状も限られるものではな
く、楕円や矩形であっても良い。
In the example shown in FIG. 1, the optical fiber spatial filter 1 has a circular cross section and shows a spatial pattern of a plurality of slit layer structures. Is not limited to this example, the core 5 and the clad 6 may be designed and set so as to exhibit a constant spatial load function h (x, y). The number of copies is not limited, and the sectional shape thereof is not limited, and may be elliptical or rectangular.

このような光ファイバ空間フィルタ1は請求項2に記
載したような方法によって容易に得ることができる。す
なわち複数個のガラス板を配列した後、このガラス板と
異なる屈折率を有するゾル状のガラス部材を上記導波路
間に充填してプリフォームとし、このプリフォームを紡
糸して一定の空間パターンを有する光ファイバとするこ
とにより得ることができる。
Such an optical fiber spatial filter 1 can be easily obtained by the method as described in claim 2. That is, after arranging a plurality of glass plates, a sol-like glass member having a different refractive index from the glass plate is filled between the waveguides to form a preform, and the preform is spun to form a certain spatial pattern. It can be obtained by using an optical fiber having the same.

たとえば第1図に示した光ファイバ空間フィルタ1
は、以下のようにして得ることができる。
For example, the optical fiber spatial filter 1 shown in FIG.
Can be obtained as follows.

まず光ファイバのコア5…となるガラス板7…をN個
用意する。このガラス板7…は特に限定されるものでは
ないが、たとえば第2図に示したように、ガラス板7…
の間に、ガラス板7…の屈折率よりも低い屈折率を有す
る物質が満たされた場合、y,z平面の二次元方向に対し
てのみ光の伝送が可能となるスラブ状導波路などを用い
ることができる。そしてこのN個のガラス板7…間にこ
のガラス板7…とは異なる屈折率を示すゾル状のガラス
部材8…を充填して第3図に示すようなプリフォーム9
を形成する。このガラス部材8…は、ガラス板7…とは
異なる屈折率を有するものであって、ガラス部材8…を
ガラス板7…よりも高屈折率とした場合は、ガラス部材
8…がコア5…となり、その逆にガラス部材8…をガラ
ス板7…よりも低屈折率とした場合には、ガラス部材8
…がクラッド6…となる。
First, N glass plates 7 to be optical fiber cores 5 are prepared. Although the glass plates 7 are not particularly limited, for example, as shown in FIG.
When a material having a refractive index lower than the refractive index of the glass plate 7 is filled, a slab waveguide or the like that can transmit light only in the two-dimensional direction of the y and z planes is formed. Can be used. A sol-like glass member 8 having a refractive index different from that of the glass plates 7 is filled between the N glass plates 7 to form a preform 9 as shown in FIG.
To form The glass members 8 have a different refractive index from the glass plates 7. When the glass members 8 have a higher refractive index than the glass plates 7, the glass members 8 have the cores 5. On the contrary, when the glass members 8 have a lower refractive index than the glass plates 7, the glass members 8.
.. Become claddings 6.

このようなゾル状のガラス部材8…をガラス板7…間
に充填するには、ゾルゲル法を用いることができる。な
おここでいうゾルゲル法とは、たとえばガラス原料とな
るSi(OC2H5等のシリコンアルコキシド溶液を加水
分解して酸化ケイ素の粘性ゾルにし、この粘性ゾルを湿
潤ゲル体とした後に、構成してガラス部材8…を製造す
る方法をいう。このゾルゲル法によってガラス部材8…
を形成する工程の一例を第4図に示した。
A sol-gel method can be used to fill the sol-like glass members 8 between the glass plates 7. The sol-gel method referred to here means, for example, hydrolyzing a silicon alkoxide solution such as Si (OC 2 H 5 ) 4 as a glass raw material into a viscous sol of silicon oxide, and converting the viscous sol into a wet gel body. It is a method of manufacturing and manufacturing the glass members 8. By this sol-gel method, the glass member 8 ...
FIG. 4 shows an example of a process for forming the.

まず、ガラス原料となるSi(OC2H5等のシリコン
アルコキドを水および塩酸のアルコール溶液中に溶解さ
せ、25〜80℃にて加熱しつつ撹拌して、上記シリコンア
ルコキドを加水分解させてSiO2とし、重合させて粘性ゾ
ルとする。ついでこの粘性ゾルをさらに25〜80℃で加熱
しつつ撹拌して、SiO2が凝集した湿潤ゲルとする。この
湿潤ゲルは適度の流動性を有するものであるので、これ
を第2図に示したガラス板7…間に含浸あるいは充填し
た後、乾燥して各ガラス板7…を一体化する。ついでこ
の一体化された各ガラス板7…を400〜800℃にて加熱し
て上記湿潤ゲルを焼成してガラス部材8…として、第3
図に示したようにガラス板7…とガラス部材8…とから
なるプリフォーム9を得る。ガラス部材8…とガラス板
7…間の屈折率差は、予めガラス板7…内に屈折率を調
整する希土類金属酸化物等の各種ドーパントを含浸させ
ておくほか、上記シリコンアルコキシド溶液中に各種ド
ーパントを添加して、ガラス部材8…の屈折率を変化さ
せることができる。そしてこのドーパントとしては、P2
O5,GeO2,B2O3等の光ファイバの屈折率を変化させるもの
を利用することができる。
First, a silicon alkoxide such as Si (OC 2 H 5 ) 4 as a glass raw material is dissolved in an alcohol solution of water and hydrochloric acid, and the mixture is stirred while being heated at 25 to 80 ° C. to hydrolyze the silicon alkoxide. Decompose into SiO 2 and polymerize into viscous sol. Next, this viscous sol is further stirred while being heated at 25 to 80 ° C. to form a wet gel in which SiO 2 is aggregated. Since the wet gel has an appropriate fluidity, it is impregnated or filled between the glass plates 7 shown in FIG. 2 and then dried to integrate the glass plates 7. Then, the integrated glass plates 7 are heated at 400 to 800 ° C. to sinter the wet gel to form glass members 8.
As shown in the figure, a preform 9 consisting of glass plates 7 and glass members 8 is obtained. The difference between the refractive indices of the glass members 8 and the glass plates 7 can be determined by preliminarily impregnating the glass plates 7 with various dopants such as rare earth metal oxides for adjusting the refractive index, and by adding various dopants to the silicon alkoxide solution. By adding a dopant, the refractive index of the glass members 8 can be changed. And as this dopant, P 2
O 5 , GeO 2 , B 2 O 3, etc., which change the refractive index of an optical fiber can be used.

また各ガラス板7…の厚さおよびガラス部材8…とな
る湿潤ゲル体の充填部の厚さの比率は、所望の空間パタ
ーンh(x,y)を示すものとする。そしてこのようなゾ
ルゲル法によってガラス部材8…を充填してプリフォー
ム9を成形すると、ガラス部材8…の屈折率や充填厚さ
等を自在に変化させることができるので、所望の空間パ
ターンh(x,y)を有する空間フィルタを得ることがで
きる。
The ratio of the thickness of each glass plate 7 to the thickness of the filling portion of the wet gel body that becomes the glass members 8 indicates a desired space pattern h (x, y). When the preform 9 is formed by filling the glass members 8 by such a sol-gel method, the refractive index and the filling thickness of the glass members 8 can be freely changed. x, y) can be obtained.

そしてこのようにして成形されたプリフォーム9を、
ガラス板7…の導光方向となっているガラス板7…の配
列方向と直角な方向に、すなわち第3図に示した例にあ
ってはY軸方向あるいはZ軸方向に沿って紡糸して、こ
の発明の請求項1記載の光ファイバ空間フィルタ1とす
ることができる。この紡糸工程はプリフォーム9から光
ファイバ形状のものを紡糸できるものであれば得に限定
されるものではなく、通常の光ファイバの紡糸装置およ
び工程を利用することができるが、得られる光ファイバ
空間フィルタ1の空間パターンh(x,y)が実現できる
ように紡糸速度および紡糸温度を変化させることが必要
である。
And the preform 9 molded in this way is
Spinning is performed in a direction perpendicular to the arrangement direction of the glass plates 7 which is the light guiding direction of the glass plates 7, that is, in the example shown in FIG. 3, along the Y-axis direction or the Z-axis direction. An optical fiber spatial filter 1 according to claim 1 of the present invention can be provided. This spinning step is not particularly limited as long as it can spin an optical fiber-shaped one from the preform 9, and a usual optical fiber spinning apparatus and process can be used. It is necessary to change the spinning speed and spinning temperature so that the spatial pattern h (x, y) of the spatial filter 1 can be realized.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明の請求項1記載の光フ
ァイバ空間フィルタは、光ファイバの直径方向に対して
層状のコアと層状のクラッドが交互に積層されてなるも
のであるので、その小型化が容易であり、いかなる場所
に存在する計測対象物に対しても近接して設置すること
ができ、計測に自由度が大きくなる。
[Effects of the Invention] As described above, the optical fiber spatial filter according to the first aspect of the present invention is formed by alternately stacking layered cores and layered claddings in the diameter direction of the optical fiber. Therefore, the size can be easily reduced, and it can be installed in close proximity to an object to be measured existing in any place, so that the degree of freedom in measurement is increased.

さらにこの発明の光ファイバ空間フィルタは、光ファ
イバ形状のものであり、空間フィルタリングされた計測
対象物の空間パターンを伝送することができるので、空
間パターンを検知する検知部と計測対象物との間をこの
発明の光ファイバ空間フィルタによって接続することに
より、これらの間の距離を大きくすることができるの
で、計測対象物が強電磁界中や高温雰囲気中等の特殊環
境下に存在する場合にも、検知部を構成する電気機器類
を上記特殊環境外に設置して計測することができるの
で、正確な計測を行うことができる。
Further, the optical fiber spatial filter of the present invention is of an optical fiber shape, and can transmit a spatial pattern of the spatially filtered object to be measured. Since the distance between them can be increased by connecting them with the optical fiber spatial filter of the present invention, even when the object to be measured exists in a special environment such as a strong electromagnetic field or a high-temperature atmosphere, detection can be performed. Since the electrical devices constituting the unit can be installed and measured outside the special environment, accurate measurement can be performed.

またこの発明の請求項2記載の空間フィルタの製造方
法は、複数個のガラス板を配列した後、これらガラス板
と異なる屈折率を有するゾル状のガラス部材を上記ガラ
ス板間に充填してプリフォームとし、ついでこのプリフ
ォームを上記ガラス板の配列方向と直角な方向に紡糸し
て、層状のコアと層状のクラッドを積層させるものであ
るので、ゾルの流動性を利用して所望の空間的荷重関数
h(x,y)を有する空間フィルタを容易に得ることがで
きる。
Further, in the method for manufacturing a spatial filter according to claim 2 of the present invention, after arranging a plurality of glass plates, a sol-like glass member having a refractive index different from those of the glass plates is filled between the glass plates. The preform is then spun in a direction perpendicular to the direction in which the glass plates are arranged, and a layered core and a layered clad are laminated. A spatial filter having the weight function h (x, y) can be easily obtained.

また容易に所望の空間パターンを有する光ファイバ空
間フィルタを製造することができるので、その生産性の
向上に寄与することができる。
In addition, since an optical fiber spatial filter having a desired spatial pattern can be easily manufactured, it is possible to contribute to an improvement in productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の請求項1記載の光ファイバ空間フィ
ルタの一実施例を示した概略構成図、第2図はこの発明
の光ファイバ空間フィルタを製造する際に好適に用いら
れる導波路の一例を示した概略構成図、第3図はこの発
明の光ファイバ空間フィルタの製造方法の一工程で用い
られるプリフォームの一例を示した概略構成図、第4図
はこの発明の光ファイバ空間フィルタを製造する際に用
いられるゾルゲル法の工程を示した概略工程図、第5図
は空間フィルタを用いた速度計測系の一例を示した概略
構成図、第6図は従来の空間フィルタの一例を示した概
略構成図およびその空間フィルタの空間的荷重関数を示
したグラフ、第7図は第6図に示した空間フィルタのス
リット列の差動構成を示した概略構成図、第8図は第7
図に示した空間フィルタの差動構成の空間周波数を示し
たグラフ、第9図は直線温度計測における余弦効果とx
軸からのずれ角度との関係を示した概略図である。 1……空間フィルタ、 5……コア、 6……クラッド、 7……ガラス板、 8……ガラス部材、 9……プリフォーム。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an optical fiber spatial filter according to claim 1 of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a waveguide suitably used in manufacturing the optical fiber spatial filter of the present invention. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing one example, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing one example of a preform used in one step of the method for manufacturing an optical fiber spatial filter of the present invention, and FIG. 4 is an optical fiber spatial filter of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a velocity measurement system using a spatial filter, and FIG. 6 is an example of a conventional spatial filter. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the spatial load function of the spatial filter, FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the differential configuration of the slit array of the spatial filter shown in FIG. 6, and FIG. 7
FIG. 9 is a graph showing the spatial frequency of the differential configuration of the spatial filter shown in FIG. 9, and FIG.
It is the schematic which showed the relationship with the deviation | shift angle from an axis | shaft. 1 ... spatial filter, 5 ... core, 6 ... clad, 7 ... glass plate, 8 ... glass member, 9 ... preform.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 27/46 G02B 6/00 B (72)発明者 瀬戸 克之 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (72)発明者 社本 尚樹 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/00 G02B 6/10 G02B 6/22 G02B 27/46 G01P 3/36──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02B 27/46 G02B 6/00 B (72) Inventor Katsuyuki Seto 1440 Mutsuzaki, Sakura-shi, Chiba Pref. 72) Inventor Naoki Shamoto 1440 Mutsuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Inside the Sakura Plant of Fujikura Electric Wire & Cable Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 6/00 G02B 6/10 G02B 6/22 G02B 27/46 G01P 3/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ファイバの直径方向に対して層状のコア
と層状のクラッドが交互に積層されてなる光ファイバ空
間フィルタ。
An optical fiber spatial filter in which layered cores and layered claddings are alternately laminated in the diameter direction of an optical fiber.
【請求項2】複数個のガラス板を配列した後、これらガ
ラス板と異なる屈折率を有するゾル状のガラス部材を上
部ガラス板間に充填してプリフォームとし、ついでこの
プリフォームを上記ガラス板の配列方向と直角な方向に
紡糸して、層状のコアと層状のクラッドを積層させるこ
とを特徴とする光ファイバ空間フィルタの製造方法。
2. After arranging a plurality of glass plates, a sol-like glass member having a refractive index different from those of the glass plates is filled between the upper glass plates to form a preform. A layered core and a layered clad are spun in a direction perpendicular to the arrangement direction of the optical fiber.
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