JP3457800B2 - 導波路型液体検知センサ - Google Patents
導波路型液体検知センサInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液体を光学的に検知
するための導波路型液体検知センサに関する。
するための導波路型液体検知センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の導波路型液体検知センサを図６に
示す。基板６１の表面もしくは内部に、基板よりも屈折
率の高い線状の領域を形成して光導波路６２を構成す
る。
示す。基板６１の表面もしくは内部に、基板よりも屈折
率の高い線状の領域を形成して光導波路６２を構成す
る。
【０００３】光導波路６２は基板表面（あるいは側面）
の法線に対して線対称となるように形成されている。光
導波路６２が基板表面（あるいは側面）に接している部
分は、光学研磨により露出部６３が形成されており、入
射光Ｌ61は露出部６３の境界面の屈折率差に基づき、漏
れ光Ｌ62および反射光Ｌ63を生じる。
の法線に対して線対称となるように形成されている。光
導波路６２が基板表面（あるいは側面）に接している部
分は、光学研磨により露出部６３が形成されており、入
射光Ｌ61は露出部６３の境界面の屈折率差に基づき、漏
れ光Ｌ62および反射光Ｌ63を生じる。
【０００４】反射光Ｌ63は対称的に折り曲げられた光導
波路に結合して導波光となる。したがって、導波路から
の出射光強度を計測することにより、露出部の屈折率差
を知ることが可能になる。光導波路６２の折り曲げる角
度を適当に選ぶことにより、比較的広い範囲の屈折率差
を検出することが可能になる。
波路に結合して導波光となる。したがって、導波路から
の出射光強度を計測することにより、露出部の屈折率差
を知ることが可能になる。光導波路６２の折り曲げる角
度を適当に選ぶことにより、比較的広い範囲の屈折率差
を検出することが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）光導波路６２の折り曲げ位置で露出面を正確に対
称となるように切断、研磨する必要があり、角度誤差に
よる特性変動が生じやすいという欠点があった。 （２）また、露出部６３を形成するための加工プロセス
においても、基板の切断と研磨の２工程が必要であり、
それぞれに高い精度の位置合わせと、角度調整技術が要
求されるため、大量に特性をそろえて加工することが困
難であるという問題があった。 （３）また、従来の液体検知センサでは、通常センサへ
の光の入力機構として、光フアイバやレンズにより導波
路端面に光を入射する手法がとられているが、光が導波
路中に存在する断面寸法が長軸が４μｍ、短軸が３μｍ
の楕円状であり、通常、軸対称の円形をした光ファイバ
からのビームやレーザビームを入射する場合、完全結合
を得ることが困難であること、および光導波路入射端面
での反射による損失がある。
ような問題がある。 （１）光導波路６２の折り曲げ位置で露出面を正確に対
称となるように切断、研磨する必要があり、角度誤差に
よる特性変動が生じやすいという欠点があった。 （２）また、露出部６３を形成するための加工プロセス
においても、基板の切断と研磨の２工程が必要であり、
それぞれに高い精度の位置合わせと、角度調整技術が要
求されるため、大量に特性をそろえて加工することが困
難であるという問題があった。 （３）また、従来の液体検知センサでは、通常センサへ
の光の入力機構として、光フアイバやレンズにより導波
路端面に光を入射する手法がとられているが、光が導波
路中に存在する断面寸法が長軸が４μｍ、短軸が３μｍ
の楕円状であり、通常、軸対称の円形をした光ファイバ
からのビームやレーザビームを入射する場合、完全結合
を得ることが困難であること、および光導波路入射端面
での反射による損失がある。
【０００６】この場合、導波路に結合しない光はすべて
損失となり、多段にセンサをつなぐ場合、接続部の損失
が大きいため接続できる個数に制約があり、プラント等
の広い領域に複数個配置して使用することが困難である
という問題があった。本発明は、これらの課題（問題）
を解決することが出来る液体検知センサを提供すること
を目的とする。
損失となり、多段にセンサをつなぐ場合、接続部の損失
が大きいため接続できる個数に制約があり、プラント等
の広い領域に複数個配置して使用することが困難である
という問題があった。本発明は、これらの課題（問題）
を解決することが出来る液体検知センサを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（第１の手段）
本発明に係る導波路型液体検知センサは、基板の表面に
設けた光導波路と、前記光導波路に光を入射する光の入
力機構と、前記光導波路の端部で露出し、前記光導波路
を伝搬する導波光の一部を前記基板側に反射する不連続
部と、前記不連続部で反射されて前記基板裏側から出射
される反射光の光量を検出する検出手段とを備え、所望
の液体が前記不連続部へ接触したことを光学的に検出す
る。 （第２の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの不連続部は、基
板表面の法線方向に対して導波光の一部を基板側に反射
する方向に傾斜する反射端面とする。 （第３の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの不連続部は、イ
オンビームエッチング方により形成する。 （第４の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの光入力機構は、
光導波路の表面に設けた回折格子である。 （第５の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサは、基板表面を構
成する２つの面が所望の角度をもって接するように構成
し、前記２つの面上に光導波路を設け、前記２つの面の
接合部分の光導波路を前記２つの面に対して一定の傾斜
角を持たせて露出させ、前記２つの平面の内の一方の面
に光導波路に光を入射する入射手段を設け、他方の面に
光導波路から光を検出する検出手段を設ける。 （第６の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの入射手段及び検
出手段は、光導波路の表面に設けた回折格子とする。 （第７の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの回折格子部分に
光ファイバを密接して設置する。
設けた光導波路と、前記光導波路に光を入射する光の入
力機構と、前記光導波路の端部で露出し、前記光導波路
を伝搬する導波光の一部を前記基板側に反射する不連続
部と、前記不連続部で反射されて前記基板裏側から出射
される反射光の光量を検出する検出手段とを備え、所望
の液体が前記不連続部へ接触したことを光学的に検出す
る。 （第２の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの不連続部は、基
板表面の法線方向に対して導波光の一部を基板側に反射
する方向に傾斜する反射端面とする。 （第３の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの不連続部は、イ
オンビームエッチング方により形成する。 （第４の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの光入力機構は、
光導波路の表面に設けた回折格子である。 （第５の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサは、基板表面を構
成する２つの面が所望の角度をもって接するように構成
し、前記２つの面上に光導波路を設け、前記２つの面の
接合部分の光導波路を前記２つの面に対して一定の傾斜
角を持たせて露出させ、前記２つの平面の内の一方の面
に光導波路に光を入射する入射手段を設け、他方の面に
光導波路から光を検出する検出手段を設ける。 （第６の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの入射手段及び検
出手段は、光導波路の表面に設けた回折格子とする。 （第７の手段） 本発明に係る導波路型液体検知センサの回折格子部分に
光ファイバを密接して設置する。
【０００８】
（第１の実施の形態）図１〜図３に本発明の第１の実施
の形態を示す。図１は、本発明センサの基本構造の光の
伝搬軸に添った断面形状を示す図、図２は、本発明の複
数個のセンサを多段接続した状況を表す図、図３は、本
発明のセンサによる測定結果を示す図である。
の形態を示す。図１は、本発明センサの基本構造の光の
伝搬軸に添った断面形状を示す図、図２は、本発明の複
数個のセンサを多段接続した状況を表す図、図３は、本
発明のセンサによる測定結果を示す図である。
【０００９】図１〜図３に示すように、基板１１の表面
に、基板よりもわずかに屈折率の高い、約数μｍの層を
設け平面状光導波路１２とする。その表面に段差( 不連
続部１５）を形成し、導波路１２がその部分で不連続に
なるようにする。
に、基板よりもわずかに屈折率の高い、約数μｍの層を
設け平面状光導波路１２とする。その表面に段差( 不連
続部１５）を形成し、導波路１２がその部分で不連続に
なるようにする。
【００１０】この不連続面( 不連続部１５）が、従来例
に示した露出部６３と等価な作用をする。この構造で
は、斜面の加工が基板表面を基準にできるため、特性の
誤差要因は斜面を形成する場合の加工精度で決まり、従
来例のような高精度の位置合わせが不要になる。
に示した露出部６３と等価な作用をする。この構造で
は、斜面の加工が基板表面を基準にできるため、特性の
誤差要因は斜面を形成する場合の加工精度で決まり、従
来例のような高精度の位置合わせが不要になる。
【００１１】また、光の入力機構１３として、導波路に
エッチング等により周期的な段差を形成した回折格子を
用いることにより、導波路の加工のみで素子が形成可能
となり、量産化に適した枚葉化処理が可能になる。
エッチング等により周期的な段差を形成した回折格子を
用いることにより、導波路の加工のみで素子が形成可能
となり、量産化に適した枚葉化処理が可能になる。
【００１２】さらに、図２に示す様に、本発明のセンサ
では、光の入力機構１３として、回折格子を用いるた
め、導波路１２に結合しない透過光は、次段のセンサに
利用することができる。
では、光の入力機構１３として、回折格子を用いるた
め、導波路１２に結合しない透過光は、次段のセンサに
利用することができる。
【００１３】基板１１にソーダライムガラスを用い、イ
オン交換法により基板中のＮａをＫに交換し、基板表面
に屈折率が、約小数第二位で変化する程度に屈折率の高
い層を形成し平面状導波路１２とした。
オン交換法により基板中のＮａをＫに交換し、基板表面
に屈折率が、約小数第二位で変化する程度に屈折率の高
い層を形成し平面状導波路１２とした。
【００１４】導波路上にフォトレジストを塗布し、干渉
露光法により周期３１３ｎｍの格子マスクパターンを形
成した後、反応性イオンエッチング法により導波路１２
の表面を０．２５μｍエッチングし、導波路上に回折格
子１３を作製した。
露光法により周期３１３ｎｍの格子マスクパターンを形
成した後、反応性イオンエッチング法により導波路１２
の表面を０．２５μｍエッチングし、導波路上に回折格
子１３を作製した。
【００１５】この条件は、自由空間中の波長６３３ｎｍ
の光ビームを基板表面の法線方向に対し３０°の方位か
ら入射した場合に、光を導波路１２に結合させるための
ものである。
の光ビームを基板表面の法線方向に対し３０°の方位か
ら入射した場合に、光を導波路１２に結合させるための
ものである。
【００１６】次に、導波路に液体等の付着による伝送特
性への影響を避けるため、導波路表面にＳｉＯ2 を蒸着
し、バッフア層１４とした。その後、端面研磨法により
シャープなエッジを形成したガラスを導波路表面の所定
の位置に固定し、これをマスクとしてＡｒイオンビーム
を照射することにより、導波路をエッチングし不連続部
（反射端面）１５を形成した。
性への影響を避けるため、導波路表面にＳｉＯ2 を蒸着
し、バッフア層１４とした。その後、端面研磨法により
シャープなエッジを形成したガラスを導波路表面の所定
の位置に固定し、これをマスクとしてＡｒイオンビーム
を照射することにより、導波路をエッチングし不連続部
（反射端面）１５を形成した。
【００１７】エッチング断面は、イオンビームエッチン
グの特性に依存し、一定の傾斜角を持つことが知られて
おり、第１の実施の形態においては、基板表面に垂直な
方向から５００ｅＶの加速電圧でイオンを照射し、基板
表面の法線方向に対し、傾斜角５３゜を得た。
グの特性に依存し、一定の傾斜角を持つことが知られて
おり、第１の実施の形態においては、基板表面に垂直な
方向から５００ｅＶの加速電圧でイオンを照射し、基板
表面の法線方向に対し、傾斜角５３゜を得た。
【００１８】この傾斜角は基板材料、マスク形状、イオ
ンビームの照射条件により異なる。このようにして形成
した導波路基板を固定し、基板の裏面からレンズを用い
て波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を回折格子に照
射し、入射角３０゜により導波光を励振した。
ンビームの照射条件により異なる。このようにして形成
した導波路基板を固定し、基板の裏面からレンズを用い
て波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を回折格子に照
射し、入射角３０゜により導波光を励振した。
【００１９】導波光Ｌ １ は、エッチング端面で反射さ
れ、基板側に１９．３°の角度で放射され、基板裏面か
らの出射角は３０°となった。不連続部１５に軽油を滴
下し、基板裏面からの反射光強度の変化を測定した結果
を図３に示す。
れ、基板側に１９．３°の角度で放射され、基板裏面か
らの出射角は３０°となった。不連続部１５に軽油を滴
下し、基板裏面からの反射光強度の変化を測定した結果
を図３に示す。
【００２０】軽油を滴下すると、漏れ光Ｌ12が増加し、
出力光Ｌ13が低下する。そのため、油漏れが検知でき
る。従って次のように作用する。
出力光Ｌ13が低下する。そのため、油漏れが検知でき
る。従って次のように作用する。
【００２１】図１において、光の入力機構（回折格子）
１３に入射した入力光Ｌ１０の一部が光導波路１２に結
合する。光導波路１２を伝播する導波光Ｌ １ は、不連続
面（不連続部１５）では導波されず放射光となる。
１３に入射した入力光Ｌ１０の一部が光導波路１２に結
合する。光導波路１２を伝播する導波光Ｌ １ は、不連続
面（不連続部１５）では導波されず放射光となる。
【００２２】このとき放射光は、不連続面に入射する導
波光Ｌ １ の強度分布と不連続部１５内外の屈折率差によ
り、一部が透過（漏れ光Ｌ１２）され、その他の部分は
反射（出力光Ｌ１３）される。
波光Ｌ １ の強度分布と不連続部１５内外の屈折率差によ
り、一部が透過（漏れ光Ｌ１２）され、その他の部分は
反射（出力光Ｌ１３）される。
【００２３】その方向と光量は、不連続部１５の境界で
の導波路と外部の屈折率差および傾斜角に基づき、フレ
ネルの法則によって与えられる。したがって、基板側に
放射される出力光Ｌ13の光量を計測することにより、露
出部での屈折率差を知ることができ、液体の有無、ある
いは屈折率に反映される濃度の検知が可能になる。
の導波路と外部の屈折率差および傾斜角に基づき、フレ
ネルの法則によって与えられる。したがって、基板側に
放射される出力光Ｌ13の光量を計測することにより、露
出部での屈折率差を知ることができ、液体の有無、ある
いは屈折率に反映される濃度の検知が可能になる。
【００２４】上記第１の実施の形態で述べたセンサは、
液体の屈折率により光の反射強度が変化するため、二種
類の液体の混合溶液の混合状態（濃度）を検出するセン
サとしても使用可能である。
液体の屈折率により光の反射強度が変化するため、二種
類の液体の混合溶液の混合状態（濃度）を検出するセン
サとしても使用可能である。
【００２５】上記第１の実施の形態のセンサにおいて、
不連続部１５のイオンビームの入射角を調整し、傾斜角
を６０゜とすることにより、屈祈率の差が０．２程度
の、潤滑油（屈折率：１．５５）の溶剤と、アセトン
（屈折率：１．３６）の混合状態を、室温２５゜Ｃにお
いて、５０％以上の混合溶液に対し、１０％の分解能で
識別できた。
不連続部１５のイオンビームの入射角を調整し、傾斜角
を６０゜とすることにより、屈祈率の差が０．２程度
の、潤滑油（屈折率：１．５５）の溶剤と、アセトン
（屈折率：１．３６）の混合状態を、室温２５゜Ｃにお
いて、５０％以上の混合溶液に対し、１０％の分解能で
識別できた。
【００２６】このように、本発明は、溶液の混合状態を
管理するためのモニタとして利用することが出来る。 （第２の実施の形態）図２に示すように、光導波路に結
合しない光は、基板裏面、表面での反射光Ｌｒ、および
透過光Ｌｔ、となる。
管理するためのモニタとして利用することが出来る。 （第２の実施の形態）図２に示すように、光導波路に結
合しない光は、基板裏面、表面での反射光Ｌｒ、および
透過光Ｌｔ、となる。
【００２７】透過光Ｌｔは入射ビーム形状を保つため、
次のセンサに利用することが可能であり、光導波路への
導波光の結合を低くすることで、一本の光ビーム（ある
いは光フアイバ）の途中に複数個のセンサを挿入するこ
どが可能になる。
次のセンサに利用することが可能であり、光導波路への
導波光の結合を低くすることで、一本の光ビーム（ある
いは光フアイバ）の途中に複数個のセンサを挿入するこ
どが可能になる。
【００２８】また、光導波路への光の結合が−６０ｄＢ
のほとんどの入力光が透過する特性をもつ回折格子を作
製し、光フアイバを用いレンズにより平行ビームを形成
するファイバ接続機構を用いることにより、センサを複
数個多段接続して動作させることができた。 （第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態を図４
〜図５に基づき詳細に説明する。
のほとんどの入力光が透過する特性をもつ回折格子を作
製し、光フアイバを用いレンズにより平行ビームを形成
するファイバ接続機構を用いることにより、センサを複
数個多段接続して動作させることができた。 （第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態を図４
〜図５に基づき詳細に説明する。
【００２９】図４は、本発明のモールド型基板を用いた
センサの構成を示す図、図５は、本発明のモールド型基
板を用いたセンサ断面の構造を示す図である。まず、ソ
ーダライムガラスを、溶融点以上の温度にて加熱溶融
し、予め格子及び検知面を形成した金型に流し加圧整形
し、検知部４３、回折格子４４を含む基板４１を一回の
加工プロセスで形成した。
センサの構成を示す図、図５は、本発明のモールド型基
板を用いたセンサ断面の構造を示す図である。まず、ソ
ーダライムガラスを、溶融点以上の温度にて加熱溶融
し、予め格子及び検知面を形成した金型に流し加圧整形
し、検知部４３、回折格子４４を含む基板４１を一回の
加工プロセスで形成した。
【００３０】ここでは漏油検知用センサヘの適用を考
え、斜面の角度は６２゜とした。この基板４１を、３７
０゜Ｃで溶融した硝酸カリウム溶液中で１時間イオン交
換し、基板４１の２面の傾斜面に光導波路４２を形成し
た。
え、斜面の角度は６２゜とした。この基板４１を、３７
０゜Ｃで溶融した硝酸カリウム溶液中で１時間イオン交
換し、基板４１の２面の傾斜面に光導波路４２を形成し
た。
【００３１】ここで、格子４４の周期は、光導波路４２
と光ファイバ４５中の光波の位相整合をとるため、波長
８５０ｎｍの光に対し４２．５μｍとした。また、光導
波路４２への光の結合は最適状態とせず０．１％以下と
し、次段のセンサへの供給光Ｌ42の減衰を小さく押さえ
る様にした。
と光ファイバ４５中の光波の位相整合をとるため、波長
８５０ｎｍの光に対し４２．５μｍとした。また、光導
波路４２への光の結合は最適状態とせず０．１％以下と
し、次段のセンサへの供給光Ｌ42の減衰を小さく押さえ
る様にした。
【００３２】このセンサを光フアイバ中に組み込むこと
により、センサネットワークを構成し、ナフサ、軽油、
Ｃ重油等の漏油を多点検知することができた。従って次
のように作用する。
により、センサネットワークを構成し、ナフサ、軽油、
Ｃ重油等の漏油を多点検知することができた。従って次
のように作用する。
【００３３】本発明の第３の実施の形態においては、光
導波路構造を、エッチングによる不連続面とせず、図４
に示すように基板４１の形状を予め加工しておき、その
表面に光導波路４２を形成するため、第３の実施の形態
においても、第１の実施の形態と同様のセンサ機能が達
成できる。
導波路構造を、エッチングによる不連続面とせず、図４
に示すように基板４１の形状を予め加工しておき、その
表面に光導波路４２を形成するため、第３の実施の形態
においても、第１の実施の形態と同様のセンサ機能が達
成できる。
【００３４】この場合、液体の検知部４３は、図５に示
す断面構造から光導波路が折曲がった構造で、折れ曲り
の頂点が平坦になっている。この面で光を反射し、再び
反射光は導波路に結合する。
す断面構造から光導波路が折曲がった構造で、折れ曲り
の頂点が平坦になっている。この面で光を反射し、再び
反射光は導波路に結合する。
【００３５】この角度は、機械加工により精密に形成可
能であり、検出する液体の屈折率に応じ基板傾斜面の角
度θを調節する。例えば、屈折率１．３３の水を検知せ
ずに屈折率１．４以上の油漏れを検出するためには、角
度を６１゜〜６２゜の範囲にする。
能であり、検出する液体の屈折率に応じ基板傾斜面の角
度θを調節する。例えば、屈折率１．３３の水を検知せ
ずに屈折率１．４以上の油漏れを検出するためには、角
度を６１゜〜６２゜の範囲にする。
【００３６】この構造においては、検知部４３で反射さ
れた光は再び導波路に結合する。光導波路４２への光の
結合には、光ファイバ４５と光導波路４２との分布結合
法を利用しており、ここでは格子４４の周期構造を利用
し、光導波路４２と光ファイバ４５の位相速度の整合を
とる。
れた光は再び導波路に結合する。光導波路４２への光の
結合には、光ファイバ４５と光導波路４２との分布結合
法を利用しており、ここでは格子４４の周期構造を利用
し、光導波路４２と光ファイバ４５の位相速度の整合を
とる。
【００３７】図５をもとに、このセンサの動作を説明す
る。基板形状は山形のプリズム形状をしており、一つの
稜線を挟む二面に光導波路５２が形成されている。
る。基板形状は山形のプリズム形状をしており、一つの
稜線を挟む二面に光導波路５２が形成されている。
【００３８】光導波路５２に光ファイバ５４からの光を
結合させるため、基板表面に周期的な凹凸を設けた回折
格子５５を用い、格子の部分にファイバを密着させるこ
とにより、光フアイバ５４に入射した光Ｌ1 は格子５５
で速度整合がとれ、一部の光が導波路５２に結合する。
結合させるため、基板表面に周期的な凹凸を設けた回折
格子５５を用い、格子の部分にファイバを密着させるこ
とにより、光フアイバ５４に入射した光Ｌ1 は格子５５
で速度整合がとれ、一部の光が導波路５２に結合する。
【００３９】この光が検知部５３への入射光Ｌ31とな
る。検知部５３は基板の稜線の部分が導波路幅程度（１
０μｍ）の幅を有する平坦な面である。
る。検知部５３は基板の稜線の部分が導波路幅程度（１
０μｍ）の幅を有する平坦な面である。
【００４０】検知部５３に達した光Ｌ31は不連続を感
じ、反射光と透過光を生じる。透過光は漏れ光Ｌ32とな
り、反射光Ｌ33は反対の斜面に設けた導波路５２に戻
る。
じ、反射光と透過光を生じる。透過光は漏れ光Ｌ32とな
り、反射光Ｌ33は反対の斜面に設けた導波路５２に戻
る。
【００４１】この点が図２に示した液体センサと異なる
点である。この構造では、センサに光ファイバを接続す
る際にファイバが不連続にならないため、接続損失が少
なく、接続個数の増大、および、ＯＴＤＲ法による微弱
な反射光（後方散乱光）の検出に影響を及ぼさない。
点である。この構造では、センサに光ファイバを接続す
る際にファイバが不連続にならないため、接続損失が少
なく、接続個数の増大、および、ＯＴＤＲ法による微弱
な反射光（後方散乱光）の検出に影響を及ぼさない。
【００４２】反射光Ｌ33は、この面に設けた回折格子５
５を介して光フアイバに信号が出力される。光フアイバ
５４からの光Ｌ54の強度をモニタすることにより液体の
有無を知ることが出来る。
５を介して光フアイバに信号が出力される。光フアイバ
５４からの光Ｌ54の強度をモニタすることにより液体の
有無を知ることが出来る。
【００４３】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明によれば、量産化に適した基板表面のエッ
チング、成膜加工、あるいはガラスのモールド加工法の
簡単なプロセスにより、センサを形成することができ
る。 （２）さらに、光の入力機構として回折格子を用いるた
め、複数個のセンサを同時に駆動することができる。 （３）その結果、防爆性が要求される石油プラント等
で、広範囲の領域の漏油検知等に利用出来るとともに、
溶液の混合状態を管理するモニタ等にも利用することが
出来る。従って、産業上の利用価値は大きい。
で以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明によれば、量産化に適した基板表面のエッ
チング、成膜加工、あるいはガラスのモールド加工法の
簡単なプロセスにより、センサを形成することができ
る。 （２）さらに、光の入力機構として回折格子を用いるた
め、複数個のセンサを同時に駆動することができる。 （３）その結果、防爆性が要求される石油プラント等
で、広範囲の領域の漏油検知等に利用出来るとともに、
溶液の混合状態を管理するモニタ等にも利用することが
出来る。従って、産業上の利用価値は大きい。
【図１】本発明に係る導波路型液体センサの基本構造を
示す図。
示す図。
【図２】本発明の複数個のセンサを多段接続した状況を
示す図。
示す図。
【図３】本発明に係るセンサによる測定結果を表す図。
【図４】本発明のモールド型基板を用いたセンサの構成
を示す図。
を示す図。
【図５】本発明のモールド型基板を用いたセンサ断面の
構造を示す図。
構造を示す図。
【図６】従来の液体センサの基本構造を示す図。
１１…基板、１２…（光）導波路、１３…光の入力機構
（回折格子）、１４…バッファ層、１５…不連続部（反
射端面、露出部）、４１…基板、４２…光導波路、４３
…検知部、４４…回折格子、４５…光ファイバ、４６…
光ファイバ押さえブロック、５１…ガラス基板、５２…
光導波路、５３…検知部、５４…光ファイバ、５５…回
折格子、６１…基板、６２…光導波路、６３…露出部、
Ｌ １０…入力光、Ｌ １ …導波光、Ｌ１２…漏れ光、Ｌ
１３…出力光、Ｌ ２１…前段のセンサの出力光、Ｌ ３１
…入力光、Ｌ ３２…漏れ光、Ｌ ３３…反射光、Ｌ ４１…
入射光、Ｌ ４２…透過光、Ｌ ４３…導波光、Ｌ ４４…出
力光、Ｌ ４５…前段のセンサの出力光、Ｌ ５１…入射
光、Ｌ ５２…透過光、Ｌ ５４…出力光、Ｌ ５５…前段の
センサの出力光、Ｌ ６１…入射光、Ｌ ６２…漏れ光、Ｌ
６３…反射光、Ｌｒ…反射光、Ｌｔ…透過光。
（回折格子）、１４…バッファ層、１５…不連続部（反
射端面、露出部）、４１…基板、４２…光導波路、４３
…検知部、４４…回折格子、４５…光ファイバ、４６…
光ファイバ押さえブロック、５１…ガラス基板、５２…
光導波路、５３…検知部、５４…光ファイバ、５５…回
折格子、６１…基板、６２…光導波路、６３…露出部、
Ｌ １０…入力光、Ｌ １ …導波光、Ｌ１２…漏れ光、Ｌ
１３…出力光、Ｌ ２１…前段のセンサの出力光、Ｌ ３１
…入力光、Ｌ ３２…漏れ光、Ｌ ３３…反射光、Ｌ ４１…
入射光、Ｌ ４２…透過光、Ｌ ４３…導波光、Ｌ ４４…出
力光、Ｌ ４５…前段のセンサの出力光、Ｌ ５１…入射
光、Ｌ ５２…透過光、Ｌ ５４…出力光、Ｌ ５５…前段の
センサの出力光、Ｌ ６１…入射光、Ｌ ６２…漏れ光、Ｌ
６３…反射光、Ｌｒ…反射光、Ｌｔ…透過光。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−184332（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−101125（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−295137（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−163803（ＪＰ，Ａ)
実開 平１−78937（ＪＰ，Ｕ)
特表 平６−502012（ＪＰ，Ａ)
国際公開94／024543（ＷＯ，Ａ１)
国際公開95／014946（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 21/00 - 21/01
G01N 21/17 - 21/61
G01M 3/00 - 3/40
ＰＡＴＯＬＩＳ
ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (7)
- 【請求項１】 基板の表面に設けた光導波路と、前 記光導波路に光を入射する光の入力機構と、前 記光導波路の端部で露出し、前記光導波路を伝搬する
導波光の一部を前記基板側に反射する不連続部と、前 記不連続部で反射されて前記基板裏面から出射される
反射光の光量を検出する検出手段とを備え、所 望の液体が前記不連続部へ接触したことを光学的に検
出することを特徴とする導波路型液体検知センサ。 - 【請求項２】 前記不連続部は、前記基板表面の法線方
向に対して前記導波光の一部を前記基板側に反射する方
向に傾斜する反射端面であることを特徴とする請求項１
に記載の導波路型液体検知センサ。 - 【請求項３】 前記不連続部は、イオンビームエッチン
グ法により形成されることを特徴とする請求項１に記載
の導波路型液体検知センサ。 - 【請求項４】 光の入力機構は、光導波路の表面に設け
た回折格子であることを特徴とする請求項１〜３の内の
いずれか１項に記載の導波路型液体検知センサ。 - 【請求項５】 基板表面を構成する２つの面が所望の角
度をもって接するように構成し、前 記２つの面上に光導波路を設け、前 記２つの面の接合部分の光導波路を前記２つの面に対
して一定の傾斜角を持たせて露出させ、前 記２つの平面の内の一方の面に光導波路に光を入射す
る入射手段を設け、他方の面に光導波路から光を検出す
る検出手段を設けたことを特徴とする導波路型液体検知
センサ。 - 【請求項６】 入射手段および検出手段が光導波路の表
面に回折格子を設けたものであることを特徴とする請求
項５に記載の導波路型液体検知センサ。 - 【請求項７】 前記回折格子部分に光ファイバを密接し
て設置したことを特徴とする請求項６に記載の導波路型
液体検知センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10256896A JP3457800B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 導波路型液体検知センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10256896A JP3457800B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 導波路型液体検知センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09288035A JPH09288035A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3457800B2 true JP3457800B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=14330836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10256896A Expired - Lifetime JP3457800B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 導波路型液体検知センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3457800B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4067504B2 (ja) | 2004-03-17 | 2008-03-26 | 三洋電機株式会社 | 光導波路及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP10256896A patent/JP3457800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09288035A (ja) | 1997-11-04 |
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