JP4654901B2 - An optical waveguide type device, temperature measuring device and a temperature measuring method - Google Patents

An optical waveguide type device, temperature measuring device and a temperature measuring method Download PDF

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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 the temperature, and, to a waveguide type device used in the 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。 Are disclosed as temperature measurement technique using an optical waveguide such as an optical fiber, for example, Patent Documents 1 and 2 are known. 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。 Disclosed in Patent Document 1 technology, one end applying light of an optical fiber-reflective treatment at the end, by detecting the light power of a specific wavelength of the backscattered light generated in the optical fiber, it is intended to measure the temperature distribution in the longitudinal method in the optical fiber. 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。 The technique disclosed in Patent Document 2, the emitted light from the measurement target guided by an optical fiber, detects the two different optical power at each wavelength band of the radiation light that the light guide, it is intended to measure the temperature of the measurement target on the basis of these two optical powers.
特許第2724246号公報 Patent No. 2724246 Publication 特許第3325700号公報 Patent No. 3325700 Publication

これらの文献に記載された温度測定技術は、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、正確な温度の計測が困難である。 Temperature measurement techniques described in these documents are all, although it is possible to measure the temperature in a relatively wide temperature range, it is difficult to measure the exact temperature. 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、より正確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。 The present invention has been made to solve the above problems, more precise temperature measurement device and a temperature measuring method can measure the temperature, as well as optical that can suitably used in these devices or methods and to provide a waveguide type device.

本発明に係る温度計測装置または温度計測方法において用いられる光導波路型デバイスは、基板上に第1光導波路および第2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1個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のクラッド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。 Optical waveguide device for use in a temperature measuring device or the temperature measurement method according to the present invention, the first optical waveguide and second optical waveguide is formed on a substrate, a first optical waveguide and second optical waveguide and the first optical in each coupler and the second optical coupler are optically coupled to form one Mach-Zehnder interferometer, the first optical coupler and the temperature of the refractive index of the cladding of some sections of the second optical waveguide between the second optical coupler dependence is different from the other optical waveguide portion, and wherein the. また、第2光導波路の一部区間のクラッドが樹脂からなり、第1光導波路のコアおよびクラッド、第2光導波路のコア、ならびに、第2光導波路の一部区間以外のクラッドが石英ガラスを主成分とすることを特徴とする。 Further, cladding of some sections of the second optical waveguide is made of resin, the core and cladding of the first optical waveguide, a second optical waveguide core, and the cladding except some sections of the second optical waveguide of quartz glass It is characterized in that a main component.

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、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クラッド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。 In the optical waveguide device according to the present invention, when light on either end of the first optical waveguide and second optical waveguide is incident from the first optical waveguide and second optical waveguide each other end through the Mach-Zehnder interferometer Although light is emitted, since the temperature dependence of the refractive index of the cladding of some sections of the second optical waveguide is different from the other optical waveguide section, the light transmission characteristic of each of the time will vary with temperature. 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、正確に温度を計測することが可能となる。 By utilizing such characteristics of the optical waveguide device, it is possible to measure the temperature accurately.

本発明に係る温度計測装置は、(1) 上記の光導波路型デバイスと、(2) 単色のレーザ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入射光学系と、(4) 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光導波路および第2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。 Temperature measuring apparatus according to the present invention, (1) above and the optical waveguide device, (2) a light source section for outputting a monochromatic laser beam, (3) the light output from the light source unit of the optical waveguide type device an incident optical system to be incident on one end of the first optical waveguide and second optical waveguide, the light emitted from the (4) first optical waveguide and second optical waveguide other ends of the optical waveguide type device a detector for detecting the power, (5) and emitting optical system that guides light from the first optical waveguide and second optical waveguide other ends of the optical waveguide type device to the detection unit, the detection result of (6) detector based characterized in that it comprises an analysis unit for determining the temperature of the optical waveguide device, the by. また、光導波路デバイスが、第2光導波路の一部区間の長さが所定の温度範囲において、一端から第1光導波路の他端までの光の透過損失α および一端から第2光導波路の他端までの光の透過損失α のうち一方が単調に増加し他方が単調に減少するように設定されており、解析部が、検出部による検出結果に基づいて透過損失α ,α を求め、この求めた透過損失α ,α に基づいて光導波路型デバイスの温度を求めることを特徴とする。 The optical waveguide device, the length of some sections of the second optical waveguide at a predetermined temperature range, the transmission loss alpha 1 and one end of the light from one end to the other end of the first optical waveguide of the second optical waveguide one of the transmission loss alpha 2 of the light to the other increases monotonically is set to the other decreases monotonically, analyzing unit, transmission loss on the basis of the detection result by the detection unit alpha 1, alpha 2 the calculated transmission loss alpha 1 was thus determined, and obtains the temperature of the optical waveguide device based on the alpha 2. 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。 Further, each of the incident optical system and the exit optical system is preferably includes an optical fiber for input and output light to the optical waveguide device. また、光源部が半導体レーザ素子を含むように構成してもよい。 The light source unit may be configured to include a semiconductor laser element.

本発明に係る温度計測方法は、(1) 上記の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単色のレーザ光を入射させて、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、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) 光導波路デバイスにおいて、第2光導波路の一部区間の長さが所定の温度範囲において、一端から第1光導波路の他端までの光の透過損失α および一端から第2光導波路の他端までの光の透過損失α のうち一方が単調に増加し他方が単調に減少するように設定しておき、(4)あらかじめ第1光導波路の光透過損失および第2光導波路の光透過損失と温度との関係を取得しておき、2つの光 Temperature measurement method according to the present invention, (1) using the above-described optical waveguide device, (2) by the incidence of monochromatic laser light on one end of the first optical waveguide and second optical waveguide, a Mach-Zehnder It detects the power P 1 of the light emitted from the other end of the first optical waveguide through an interferometer to detect the power P 2 of the light emitted from the other end of the second optical waveguide through the Mach-Zehnder interferometer, (3 ) in the optical waveguide device, the length a predetermined temperature range of some sections of the second optical waveguide, the other of the second optical waveguide from the transmission loss of light alpha 1 and one from one end to the other end of the first optical waveguide and one is monotonically increasing of transmission loss alpha 2 of the light to the edge may be set as the other decreases monotonically, (4) advance first optical waveguide of the light transmission loss and the second optical waveguide of the light transmission advance to get the relationship between the loss and temperature, two light パワーP ,P に基づいて透過損失α ,α を求め、この求めた透過損失α ,α に基づいて温度を計測する、ことを特徴とする。 Transmission loss alpha 1 on the basis of the power P 1, P 2, determine the alpha 2, transmission loss alpha 1 was thus determined, measures the temperature based on alpha 2, characterized in that. 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。 Further, it is preferable to input and output light to the optical waveguide device with optical fibers.

本発明によれば、より正確に温度を計測することができる。 According to the present invention, it is possible to measure more accurately the temperature.

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。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, illustrating the best mode for carrying out the present invention in detail. 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 same symbols are given to the same elements in the description of the drawings, without redundant description.

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。 Figure 1 is a configuration diagram of a temperature measuring apparatus 1 according to this embodiment. 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および出射用光ファイバ61,62を備える。 Temperature measuring device 1 shown in this figure, an optical waveguide type device 10, the light source unit 20 includes a detection unit 30, the analysis unit 40, the incident optical fiber 51 and the light-emitting optical fiber 61.

光導波路型デバイス10は、基板100に第1光導波路111および第2光導波路112が形成されたものである。 Optical waveguide device 10 is a first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 is formed on the substrate 100. 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。 A first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 constitute a first optical coupler 121 and second optical coupler 122 they become intervals capable of optical coupling to each other at two points in the middle of each of the optical path. 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、マッハツェンダ干渉計を構成している。 That is, the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112, and are optically coupled at each of the first optical coupler 121 and second optical coupler 122 constitute a 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の一端(入射端)に入射させるべき光を出力する。 The light source unit 20 outputs light to be incident on one end of the first optical waveguide 111 of optical waveguide device 10 (incident end). 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。 Optical fiber 51 is incident light output from the light source unit 20 at one end, to the light guide light incident on one end to the other end of the optical waveguide device 10 by emitting light from the other end first optical It is incident on the incident end of the waveguide 111.

検出部30は、光導波路型デバイス10の第1光導波路111および第2光導波路112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。 Detector 30 detects the power of the light emitted from the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 of the respective other ends of the optical waveguide device 10 (outgoing end). 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。 Optical fiber 61 is incident light emitted from the exit end of the first optical waveguide 111 of optical waveguide device 10 at one end, to the light guide light incident on one end to the other end, it emits light from the other end to be incident on the light receiving element of the detector 30 and. また、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。 The optical fiber 62 is incident light emitted from the exit end of the second optical waveguide 112 of optical waveguide device 10 at one end, to the light guide light incident on one end to the other end, light from the other end the is emitted to be incident on the light receiving element of the detector 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P 1,in 、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P 1,out 、および、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P 2,outを入力する。 Analyzer 40, the emission of the first optical waveguide 111 of the power P 1, in, optical waveguide device 10 of the incident light to the incident end of the first optical waveguide 111 of optical waveguide device 10 is emitted from the light source unit 20 power of light detected by the emitted detection unit 30 from the end P 1, out, and an optical waveguide type device power P 2 of the light detected by the detector 30 is emitted from the exit end of the second optical waveguide 112 of 10 , to enter the out.

さらに、解析部40は、入力光パワーP 1,inおよび出力光パワーP 1,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、また、入力光パワーP 1,inおよび出力光パワーP 2,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 を求める。 Further, the analysis unit 40, the input light power P 1, in and output optical power P 1, the transmission loss of light from the entrance end of the first optical waveguide 111 based on out to the exit end of the first optical waveguide 111 alpha 1 look, also obtains the input light power P 1, in and output optical power P 2, transmission loss alpha 2 of the light from the entrance end of the first optical waveguide 111 based on out to the exit end of the second optical waveguide 112 . 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。 Then, the analysis unit 40, transmission loss alpha 1 above, on the basis of the alpha 2, determine the temperature of the optical waveguide device 10.

なお、光ファイバ51,61,62については、例えば4芯の光ファイバテープ心線を用いることができる。 Note that the optical fiber 51,61,62, it is possible to use optical fiber ribbon, for example, four core. 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、3本の光ファイバにほぼ同じ変動が加わることになる。 The use of such a tape fiber, even a loss of local bending the optical fiber or the like of the optical fibers is varied, so that approximately the same variation is applied to the three 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。 Figure 2 is a plan view of an optical waveguide device 10 according to this embodiment. 光導波路型デバイス10は、基板100に第1光導波路111および第2光導波路112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マッハツェンダ干渉計を構成している。 Optical waveguide device 10 includes a first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 on the substrate 100 have been formed, a first optical waveguide 111 and second waveguide 112 has a first optical coupler 121 and second optical coupler 122 is optically coupled at each constitute a Mach-Zehnder interferometer. さらに、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のクラッド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。 Furthermore, between the first optical coupler 121 in the Mach-Zehnder interferometer and the second optical coupler 122, the temperature dependence of the cladding refractive index of some sections 112B of the second optical waveguide 112, the first optical waveguide 111 and the other optical waveguide portion 112A of the second optical waveguide 112, differs from the 112C. 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。 Such optical waveguide device 10 is preferably, portions except for some sections 112B of the second optical waveguide 112, as a main component of silica glass, the refractive index increasing material in each of the core (e.g., GeO 2) in which but added. 一方、第2光導波路112の一部区間112Bのオーバークラッドは樹脂からなるのが好適である。 On the other hand, the over cladding part section 112B of the second optical waveguide 112 is suitably consist of a resin.

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。 Figure 3 is a cross-sectional view of various parts of the optical waveguide in the optical waveguide device 10 according to this embodiment. 同図(a)は、第2光導波路112の一部区間112B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。 FIG (a) shows a cross-sectional view of various parts of the optical waveguide (first optical waveguide 111 as a representative example), except for some sections 112B of the second optical waveguide 112. 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。 As shown in this figure, the core having a rectangular cross section is formed on a substrate 100, over clad 130 on these is formed, the optical waveguide is formed. これら各領域は石英ガラスを主成分とする。 Each of these areas is mainly composed of quartz glass.

同図(b)は、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。 FIG (b) is a sectional view of a partial section 112B of the second optical waveguide 112 (A-A 'cross section in FIG. 2). 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131が形成されて、第2光導波路112の一部区間112Bが構成されている。 As shown in this Figure, the core having a rectangular cross section is formed on a substrate 100, and the over clad 131 is formed on these, some sections 112B of the second optical waveguide 112 is formed. 基板100は石英ガラスを主成分する。 Substrate 100 is mainly composed of quartz glass. 一方、オーバークラッド131は樹脂からなる。 On the other hand, the over-cladding 131 is made of resin.

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。 Next, an example of a method of manufacturing the optical waveguide device 10. 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。 Figure 4 is a process diagram illustrating the method of manufacturing the optical waveguide device 10 according to this embodiment. 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))。 First, providing a substrate 100 made of quartz glass, plasma CVD, in FHD or sputtering methods to deposit a predetermined thickness of the Ge-doped silica glass film 110 to become the core on the substrate 100 (FIG. (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して、第1光導波路111および第2光導波路112それぞれのコアを形成する(同図(b))。 In the first photolithography and reactive ion etching, engineered that becomes the Ge-doped silica glass layer 110 to a predetermined width and a predetermined height, forming a first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 each core (FIG. (b)). この上に更に、プラズマCVDまたはFHDにより、所定厚のオーバークラッド130を堆積する(図4(c))。 Further, on this, by plasma CVD or FHD, deposited overcladding 130 of a predetermined thickness (Fig. 4 (c)). 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の一部区間上に、所定幅,所定長および所定深さの溝131Aを形成する(図4(d))。 Furthermore, in the second photolithography and reactive ion etching, on some sections of the second optical waveguide 112, a predetermined width, a groove 131A of the predetermined length and a predetermined depth (FIG. 4 (d)). この溝131Aに樹脂のモノマー(液状)を満たし、紫外線照射で硬化させて樹脂クラッド131を得る(図4(e))。 It meets monomer resin (liquid) into the groove 131A, to obtain a resin clad 131 is cured by ultraviolet irradiation (Fig. 4 (e)).

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。 Next, one example of the specific configuration and operation of the temperature measuring apparatus 1 and the optical waveguide device 10 according to this embodiment. 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。 Each substrate 100 and the over-cladding 130 made of quartz glass. 第1光導波路111および第2光導波路112それぞれのコアは、Geが添加された石英ガラスからなる。 The first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 each core consists of silica glass Ge is added. 第2光導波路112の一部区間112Bのオーバークラッド131は樹脂からなる。 Overclad 131 and a partial segment 112B of the second optical waveguide 112 is made of resin.

純石英ガラスの屈折率は1.444である。 Refractive index of pure silica glass is 1.444. Ge添加石英ガラスコアの屈折率は1.447である。 The refractive index of Ge-doped silica glass core is 1.447. オーバークラッド131の樹脂の屈折率は1.45である。 Refractive index of the resin of the over-cladding 131 is 1.45. 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。 Note that these refractive index are both a value at the wavelength of 1.55μm at a temperature 25 ° C.. 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。 Temperature dependence of the Ge-doped silica glass and quartz glass each refractive index is 8 × 10 -6 / ℃. オーバークラッド131の樹脂の屈折率の温度依存性は−0.0002/℃である。 Temperature dependence of the refractive index of the resin of the over-cladding 131 is -0.0002 / ° C..

光導波路111,112それぞれのコアの断面形状は、7.5μm×7.5μmの正方形である。 Cross-sectional shape of the optical waveguide 111 and 112 each core is square 7.5 [mu] m × 7.5 [mu] m. 光導波路111,112それぞれの曲線部分の最小曲率半径は2.5mmである。 Optical waveguides 111 and 112 the minimum radius of curvature of each curved portion is 2.5 mm. 光カプラ121,122ぞれぞれの波長1.55μmにおける分岐比は1:1である。 Branching ratio in the optical coupler 121, 122 Zorezo Re wavelength 1.55μm is 1: 1. 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。 The length of the first optical waveguide 111 and the second optical waveguide 112 of each linear portion between the first optical coupler 121 and second optical coupler 122 is 5 mm. 第2光導波路112の一部区間112Bの長さは0.5mmまたは5mmである。 The length of some sections 112B of the second optical waveguide 112 is 0.5mm or 5 mm.

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。 Thus by using a composed optical waveguide device 10, constitutes the temperature measuring device 1 as shown in FIG. 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。 The light source unit 20 includes a semiconductor laser element for outputting laser light having a wavelength of 1.55 .mu.m. 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。 The detecting 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。 Laser light having a wavelength of 1.55μm which is output from the light source unit 20 is guided by the optical fiber 51 is incident on the entrance end of the first optical waveguide 111 of optical waveguide device 10. 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、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。 The light incident on the entrance end of the first optical waveguide 111 of optical waveguide device 10, through the Mach-Zehnder interferometer, respectively outputted from the exit end and the exit end of the second optical waveguide 112 of the first optical waveguide 111. 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。 Light output from the exit end of the first optical waveguide 111 is guided by an optical fiber 61, the power is detected by the detection unit 30. 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。 Light output from the exit end of the second optical waveguide 112 is guided by an optical fiber 62, 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P 1,in 、第1光導波路111の出射端から出射された光のパワーP 1,out 、および、第2光導波路112の出射端から出射された光のパワーP 2,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 、および、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 、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, in the light incident on the entrance end of the first optical waveguide 111, the power P 1 of the light emitted from the exit end of the first optical waveguide 111, out, and, the 2 based on the power P 2, out of light emitted from the emission end of the optical waveguide 112, transmission loss alpha 1 of light to the exit end of the first optical waveguide 111 from the incident end of the first optical waveguide 111, and, transmission loss of light alpha 2 to the exit end from the entrance end second optical waveguide 112 of the first optical waveguide 111, is required, further, these transmission loss alpha 1, the temperature of the optical waveguide device 10 on the basis of the alpha 2 is required.

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。 Figure 5 is a transmission loss alpha 1 in the optical waveguide device 10 according to the present embodiment is a graph showing the alpha 2 each temperature dependence. ここでは、第2光導波路112の一部区間112Bの長さは0.5mmである。 Here, the length of some sections 112B of the second optical waveguide 112 is 0.5 mm. なお、この関係は、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。 Note that this relationship is measured in advance by using a furnace Aware advance temperature. 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。 The temperature measured by installing the optical waveguide device 10 where you want to measure the temperature. この場所の温度が50℃〜80℃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。 Temperature of this place is in the range of 50 ° C. to 80 ° C., it has been found by other simple thermometer. 例えば、透過損失α が8.82dBであって透過損失α が0.72dBであるとき、温度が66.5℃であることがわかる。 For example, when the transmission loss alpha 1 is transmission loss alpha 2 a 8.82dB is (F_) of 0.72 dB, a temperature is found to be 66.5 ° C..

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。 Figure 6 is a transmission loss alpha 1 in the optical waveguide device 10 according to the present embodiment is a graph showing the alpha 2 each temperature dependence. ここでは、第2光導波路112の一部区間112Bの長さは5mmである。 Here, the length of some sections 112B of the second optical waveguide 112 is 5 mm. なお、この関係も、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。 Incidentally, this relationship is also measured in advance by using a furnace Aware advance temperature. 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。 The temperature measured by installing the optical waveguide device 10 where you want to measure the temperature. この場所の温度が50℃〜80℃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。 Temperature of this place is in the range of 50 ° C. to 80 ° C., it has been found by other simple thermometer. 例えば、透過損失α が2.86dBであって透過損失α が3.35dBであるとき、温度が59.9℃であることがわかる。 For example, when the transmission loss alpha 1 is transmission loss alpha 2 a 2.86dB is 3.35DB, temperature found to be 59.9 ° C..

光ファイバ51,61,62に、局所的な曲げなどによって過剰な損失が加わったとき、前述のごとく、出力光パワーP 1,out ,P 2,outともに略同じだけの損失が加わり、図5の二つ透過損失α ,α の曲線が上側に同じ損失量だけシフトする。 The optical fiber 51,61,62, when excessive loss is applied such as by local bending, as described above, the output optical power P 1, out, joined by a loss of only P 2, out together substantially the same, FIG. 5 two transmission loss α 1, α 1 of the curve is shifted by the same amount of loss in the upper. しかし、透過損失α ,α の曲線の傾きや損失差は変化しない。 However, transmission loss alpha 1, inclination or loss difference of alpha 1 of the curve does not change. 二つの透過損失α ,α を測定しているので、このシフトは容易に補正することができる。 Two transmission loss alpha 1, since the measurement of alpha 1, the shift can be easily corrected.

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 configuration diagram of a temperature measuring apparatus 1 according to 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。 It is a plan view of an optical waveguide device 10 according to this 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 a cross-sectional view of various parts of the optical waveguide in the optical waveguide device 10 according to 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。 The method of manufacturing an optical waveguide device 10 according to the present embodiment is a process diagram illustrating the. 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。 Transmission loss alpha 1 in the optical waveguide device 10 according to the present embodiment is a graph showing the alpha 2 each temperature dependence. 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。 Transmission loss alpha 1 in the optical waveguide device 10 according to the present embodiment is a graph showing the alpha 2 each temperature dependence.

符号の説明 DESCRIPTION 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…入射用光ファイバ、61,62…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、121…第1光カプラ、122…第2光カプラ、130…オーバークラッド。 1 ... temperature measuring device, 10 ... optical waveguide device, 20 ... light source unit, 30 ... detection unit, 40 ... analyzer, 51 ... incident optical fiber, 61 ... emission optical fiber, 100 ... substrate, 111 ... first optical waveguide, 112 ... second optical waveguide, 121 ... first optical coupler, 122 ... second optical coupler, 130 ... overcladding.

Claims (5)

  1. 基板上に第1光導波路および第2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1個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のクラッド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2光導波路の前記一部区間のクラッドが樹脂からなり、前記第1光導波路のコアおよびクラッド、前記第2光導波路のコア、ならびに、前記第2光導波路の前記一部区間以外のクラッドが石英ガラスを主成分とする光導波路型デバイスと、 First optical waveguide and second optical waveguide is formed on a substrate, wherein the first optical waveguide and said second optical waveguide is one of the Mach-Zehnder interferometer are optically coupled at each of the first optical coupler and the second optical coupler configure, temperature dependence of the cladding refractive index of a partial section of the second optical waveguide between said first optical coupler and the second optical coupler is different from the other optical waveguide portion, said second optical the cladding of some sections of the waveguide is made of resin, the core and cladding of said first optical waveguide, the second waveguide core, and a clad quartz glass other than the partial section of the second optical waveguide and the optical waveguide type device as a main component,
    単色のレーザ光を出力する光源部と、 A light source section for outputting a monochromatic laser beam,
    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入射光学系と、 An incident optical system for incident light output from the light source unit to one end of said first optical waveguide and said second optical waveguide of the optical waveguide device,
    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、 A detector for detecting the power of light emitted from the first optical waveguide and said second optical waveguide each of the other end of the optical waveguide device,
    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、 And emitting optical system that guides light to the detector from the first optical waveguide and said second optical waveguide each of the other end of the optical waveguide device,
    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、 An analysis unit for determining the temperature of the optical waveguide device based on a detection result by the detector,
    を備え、 Bei to give a,
    前記光導波路デバイスが、前記第2光導波路の前記一部区間の長さが所定の温度範囲において、前記一端から前記第1光導波路の前記他端までの光の透過損失α および前記一端から前記第2光導波路の前記他端までの光の透過損失α のうち一方が単調に増加し他方が単調に減少するように設定されており、 The optical waveguide device, in the length predetermined temperature range of a partial section of the second optical waveguide, from the transmission loss alpha 1 and the one end of the light to the other end of the first optical waveguide from said one end wherein one of the transmission loss alpha 2 of the light to the other increases monotonically other of said second optical waveguide are set so as to decrease monotonously,
    前記解析部が、前記検出部による検出結果に基づいて前記透過損失α ,α を求め、この求めた透過損失α ,α に基づいて前記光導波路型デバイスの温度を求める、 Wherein the analysis unit, the transmission loss alpha 1, based on a detection result by the detector, obtains the alpha 2, transmission loss alpha 1 was thus determined, determine the temperature of the optical waveguide device based on alpha 2,
    ことを特徴とする温度計測装置。 Temperature measuring device, characterized in that.
  2. 前記光源部が半導体レーザ素子を含むことを特徴とする請求項1記載の温度計測装置。 Temperature measuring device according to claim 1, characterized in that said light source unit includes a semiconductor laser element.
  3. 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1または2記載の温度計測装置。 The incident optical system and the exit optical system, respectively, wherein the optical waveguide comprises an optical fiber for input and output light to the device, the temperature measuring device according to claim 1 or 2 wherein.
  4. 基板上に第1光導波路および第2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1個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のクラッド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2光導波路の前記一部区間のクラッドが樹脂からなり、前記第1光導波路のコアおよびクラッド、前記第2光導波路のコア、ならびに、前記第2光導波路の前記一部区間以外のクラッドが石英ガラスを主成分とする光導波路型デバイスを用い、 First optical waveguide and second optical waveguide is formed on a substrate, wherein the first optical waveguide and said second optical waveguide is one of the Mach-Zehnder interferometer are optically coupled at each of the first optical coupler and the second optical coupler configure, temperature dependence of the cladding refractive index of a partial section of the second optical waveguide between said first optical coupler and the second optical coupler is different from the other optical waveguide portion, said second optical the cladding of some sections of the waveguide is made of resin, the core and cladding of said first optical waveguide, the second waveguide core, and a clad quartz glass other than the partial section of the second optical waveguide using an optical waveguide type device as a main component,
    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単色のレーザ光を入射させて、前記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、 Wherein the first optical waveguide and one end of the second optical waveguide by the incidence of monochromatic laser light, the power P 1 of the light emitted from the other end of said first optical waveguide via said Mach-Zehnder interferometer and detects detects the power P 2 of the light emitted from the other end of said second optical waveguide via said Mach-Zehnder interferometer,
    前記光導波路デバイスにおいて、前記第2光導波路の前記一部区間の長さが所定の温度範囲において、前記一端から前記第1光導波路の前記他端までの光の透過損失α および前記一端から前記第2光導波路の前記他端までの光の透過損失α のうち一方が単調に増加し他方が単調に減少するように設定しておき、 In the optical waveguide device, in the length predetermined temperature range of a partial section of the second optical waveguide, from the transmission loss alpha 1 and the one end of the light to the other end of the first optical waveguide from said one end wherein one of the transmission loss alpha 2 of the light to the other increases monotonically other second optical waveguide may be set to decrease monotonically,
    あらかじめ前記第1光導波路の光透過損失および前記第2光導波路の光透過損失と温度との関係を取得しておき、2つの光パワーP ,P に基づいて前記透過損失α ,α を求め、この求めた透過損失α ,α に基づいて温度を計測する、 Advance acquires the relationship between the first optical waveguide of the light transmission loss and the second optical waveguide light transmission loss and temperature, two optical power P 1, the transmission loss alpha 1 based on P 2, alpha 2 calculated, transmission loss alpha 1 was thus determined, it measures the temperature based on alpha 2,
    ことを特徴とする温度計測方法。 Temperature measurement wherein the.
  5. 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4記載の温度計測方法。 Temperature measurement method according to claim 4, characterized in that the input and output light to the optical waveguide device with optical fibers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105424219B (en) * 2015-12-08 2018-09-07 北京无线电计量测试研究所 Species Cone sensor fiber and preparation method based on the Mach-Zehnder interferometer

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02171629A (en) * 1988-12-23 1990-07-03 Matsushita Electric Works Ltd Light waveguide type temperature sensor
JPH08334639A (en) * 1995-06-07 1996-12-17 Hitachi Cable Ltd Mach-zehnder optical circuit
JPH0961609A (en) * 1995-08-25 1997-03-07 Kanebo Ltd Optical waveguide type wavelength filter
JPH10227930A (en) * 1997-02-13 1998-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Temperature-independent optical waveguide and its manufacture
JP2000066252A (en) * 1998-08-13 2000-03-03 Lucent Technol Inc Polymer and method material for optical switching and modulation
WO2001027689A1 (en) * 1999-10-15 2001-04-19 Hitachi, Ltd. Optically functional element and production method and application therefor
JP2004333158A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Alps Electric Co Ltd Mach-zehnder interferometer type temperature sensor
JP2005525594A (en) * 2002-05-13 2005-08-25 ティーム、フォトニクスTeem Photonics Including optical cladding integrated optical device and a manufacturing method thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02171629A (en) * 1988-12-23 1990-07-03 Matsushita Electric Works Ltd Light waveguide type temperature sensor
JPH08334639A (en) * 1995-06-07 1996-12-17 Hitachi Cable Ltd Mach-zehnder optical circuit
JPH0961609A (en) * 1995-08-25 1997-03-07 Kanebo Ltd Optical waveguide type wavelength filter
JPH10227930A (en) * 1997-02-13 1998-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Temperature-independent optical waveguide and its manufacture
JP2000066252A (en) * 1998-08-13 2000-03-03 Lucent Technol Inc Polymer and method material for optical switching and modulation
WO2001027689A1 (en) * 1999-10-15 2001-04-19 Hitachi, Ltd. Optically functional element and production method and application therefor
JP2005525594A (en) * 2002-05-13 2005-08-25 ティーム、フォトニクスTeem Photonics Including optical cladding integrated optical device and a manufacturing method thereof
JP2004333158A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Alps Electric Co Ltd Mach-zehnder interferometer type temperature sensor

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