JP7145824B2 - 外力検出装置および光ファイバセンサ - Google Patents

Description

本発明は、外力検出装置および光ファイバセンサに関する。

従来、圧力センサとして、ＯＣＴ（光干渉断層撮影）システムの用途に使用される圧力センサが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示される圧力センサは、ダイアフラムを圧力検知体として光ファイバの端部に設け、光の干渉作用を利用して圧力を検出する。

特表２０１３－５１１３７２号公報

しかしながら、光の干渉作用を利用して圧力を検出する装置は、構成が複雑かつ大型になりやすく、装置コストも高くなりやすいという問題がある。一方、荷重や、力、圧力のような外力を検出する外力検出装置は、例えば、より小型であったり、より簡素な構成を有したり、より検出感度が高かったりといった、より改善されたものであれば、有益である。

そこで、本開示の課題の一つは、例えば、より改善された外力検出装置および光ファイバセンサを得ること、である。

本発明の外力検出装置は、例えば、光源と、第一コアと第一クラッドとを有し、前記光源からの光の少なくとも一部が入力される第一光ファイバと、第二コアと第二クラッドとを有し、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部が入力され、外力が作用する部位である第二光ファイバと、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力させるモード変換部と、前記第二光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、前記検出部による検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、を備える。

また、前記外力検出装置は、例えば、前記モード変換部が、非対称カプラである。

また、前記外力検出装置は、例えば、前記モード変換部として、前記第一光ファイバと、当該第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に位置される第三光ファイバまたは前記第二光ファイバと、を光軸がずれるように接続した第一接続部を備える。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記モード変換部として、前記第一光ファイバと、当該第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に位置される第三光ファイバまたは前記第二光ファイバと、の間の隙間が設けられる。

また、前記外力検出装置は、例えば、前記モード変換部として、ダブルクラッド光ファイバを備える。

また、前記外力検出装置は、例えば、前記モード変換部として、前記第一光ファイバと、前記第一コアよりも直径が小さいコアを有し前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に位置される第三光ファイバまたは前記第二光ファイバと、を接続した第二接続部を備える。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記モード変換部は、回折光学素子を有する。

また、前記外力検出装置は、例えば、前記第二光ファイバに対して前記第一光ファイバとは反対側に設けられた反射部を備え、前記検出部は、前記反射部を介して前記第二光ファイバを往復した光を検出する。

また、前記外力検出装置は、例えば、前記第二光ファイバと前記検出部との間にモードフィルタを備える。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記第一光ファイバは、マルチモード光ファイバである。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記第二光ファイバの損失は、０．３ｄＢ／ｍ以上である。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記第二光ファイバの前記第二コアと前記第二クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、前記ナノ構造は、前記第二光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記光源はパルス光を出力する。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記光源は、波長が４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である光を出力する。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記モード変換部は、前記第二クラッドに前記第二コアよりも多くの光を分布させる。

また、本発明の外力検出装置は、例えば、コアとクラッドとを有し、外力が作用する光ファイバと、光を前記クラッドに入力するクラッド入力部と、前記光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、前記検出部の検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、を備える。

また、前記外力検出装置では、例えば、前記クラッド入力部は、前記クラッドに前記コアよりも多くの光が分布するよう、前記光を前記クラッドに入力する。

また、本発明の光ファイバセンサは、例えば、第一コアと第一クラッドとを有した第一光ファイバと、第二コアと第二クラッドとを有し、外力が作用する部位である第二光ファイバと、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力するモード変換部と、を備える。

上記本発明によれば、より改善された外力検出装置および光ファイバセンサを得ることができる。

図１は、第１実施形態の外力検出装置の例示的な構成図である。 図２は、第１実施形態の外力検出装置に含まれる第一光ファイバの例示的かつ模式的な断面図である。 図３は、第１実施形態の外力検出装置に含まれる第二光ファイバの例示的かつ模式的な断面図である。 図４は、所定の実験設備における圧力参照値、および参考例の外力検出装置における受光強度の検出値の、経時変化の一例を示すグラフである。 図５は、所定の実験設備における圧力参照値、および第１実施形態の外力検出装置における受光強度の検出値の、経時変化の一例を示すグラフである。 図６は、第２実施形態の外力検出装置の例示的な構成図である。 図７は、第２実施形態の外力検出装置に含まれるモード変換部としての第一接続部の例示的かつ模式的な断面図である。 図８は、第２実施形態の第１変形例の外力検出装置に含まれるモード変換部としてのダブルクラッド光ファイバの例示的かつ模式的な断面図である。 図９は、第２実施形態の第２変形例の外力検出装置に含まれるモード変換部としての第二接続部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１０は、第２実施形態の第３変形例の外力検出装置に含まれる回折光学素子を有したモード変換部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１１は、第３実施形態の外力検出装置の例示的な構成図である。 図１２は、第３実施形態の外力検出装置に含まれるモード変換部としてのコネクタの例示的かつ模式的な断面図である。 図１３は、第４実施形態の外力検出装置の例示的な構成図である。 図１４は、第５実施形態の外力検出装置の例示的な構成図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

以下に示される複数の実施形態および変形例は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態および変形例の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。

［第１実施形態］
［外力検出装置の概要］
図１は、第１実施形態の外力検出装置１０Ａの構成図である。図１に示されるように、外力検出装置１０Ａは、光源１００と、光ファイバ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５と、センサ光ファイバ３００と、非対称カプラ４００Ａと、検出部５００と、算出部６００と、カプラ７０１と、コネクタ７０２と、を備えている。なお、本実施形態、後述の他の実施形態、およびそれらの変形例では、非対称カプラ４００Ａや、カプラ７０１のようなカプラは、主として、光を分岐するスプリッタとして機能する。

発明者らは、鋭意研究により、後述するような所定の構成を有したセンサ光ファイバ３００に、荷重や、力、圧力のような外力Ｆが作用すると、センサ光ファイバ３００における光の損失（伝送損失）が増大し、さらに当該外力Ｆの大きさに応じて当該損失が増大する、という知見を得た。そこで、外力検出装置１０Ａでは、検出部５００が、外力Ｆが作用するセンサ光ファイバ３００を通過した光の強度を検出し、算出部６００が、検出部５００が検出した光の検出値（強度）から、センサ光ファイバ３００における光の損失の大きさ、ひいては当該損失の大きさに応じた外力Ｆの大きさを、算出する。

また、発明者らは、そのようなセンサ光ファイバ３００を有した外力検出装置１０Ａについての鋭意研究により、センサ光ファイバ３００において光がクラッド伝搬モードで伝搬されている場合には、センサ光ファイバ３００において光がコア伝搬モードで伝搬されている場合よりも、作用する外力Ｆに応じた光の損失がさらに大きくなり、ひいては外力検出装置１０Ａとしての検出感度をより高めることができることを、見出した。

そこで、本実施形態の外力検出装置１０Ａは、センサ光ファイバ３００において、光がクラッド伝搬モードで伝搬するよう、光の伝搬モードを変換するモード変換部としての非対称カプラ４００Ａを備えている。非対称カプラ４００Ａの詳細については後述する。

［外力検出装置の各部の構成］
光源１００は、例えば、レーザダイオードを有し、例えば、波長が４００［ｎｍ］以上でありかつ５００［ｎｍ］以下である光を、出力する。また、光源１００は、所定の時間間隔で断続的にパルス光を出力してもよい。

図２は、光ファイバ２０１の光軸と直交する断面を示す断面図である。図２に示されるように、光ファイバ２０１は、コア２１１と、当該コア２１１の外周を取り囲むクラッド２１２と、を有している。コア２１１およびクラッド２１２の直径、すなわち断面積の大きさや、コア２１１およびクラッド２１２の直径比（断面積比）、材質等のスペックは、種々に設定することができる。また、センサ光ファイバ３００を除く光ファイバ２０２，２０３，２０４，２０５は、光ファイバ２０１と同様のスペックを有することができるが、必ずしも同じでなくてもよい。非対称カプラ４００Ａの前段に設けられ当該非対称カプラ４００Ａに光を入力する光ファイバ２０１は、第一光ファイバ２１０の一例である。また、第一光ファイバ２１０のコア２１１は、第一コアの一例であり、第一光ファイバ２１０のクラッド２１２は、第一クラッドの一例である。

図３は、センサ光ファイバ３００の光軸と直交する断面を示す断面図である。図３に示されるように、センサ光ファイバ３００は、コア３０１と、当該コア３０１の外周を取り囲むクラッド３０２と、を有している。センサ光ファイバ３００は、第二光ファイバおよび光ファイバの一例であり、コア３０１は、第二コアの一例であり、クラッド３０２は、第二クラッドの一例である。

ここで、上述したように、本実施形態のセンサ光ファイバ３００には、当該センサ光ファイバ３００に作用した力や圧力のような外力Ｆに応じて、光が損失することが、求められる。発明者らの鋭意検討により、自由状態すなわち外力Ｆの非作用状態における光ファイバの損失（伝送損失）がより大きいほど、作用する外力Ｆに応じた光ファイバの損失がより大きくなることが、判明している。そこで、本実施形態では、光ファイバ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５よりも損失の大きいセンサ光ファイバ３００が、適用されている。光ファイバ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５の損失は、検出部５００において光源１００からの光を検出可能な損失であればよく、一例としては、１ｄＢ／ｋｍ未満である。これに対し、センサ光ファイバ３００の損失は、０．３ｄＢ／ｍ以上である。なお、センサ光ファイバ３００には、例えば、ナノ構造として、微粒子や円筒状のチューブのようなフィラーや、空隙（チューブ、微粒子以外の空気の隙間）が含まれてもよく、このうち少なくとも２種が含まれてもよい。ナノ構造は、例えば、センサ光ファイバ３００の長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であるとともに、当該長手方向において１ｍ未満の長さ領域で分布している。この場合、フィラーや空隙が含まれない場合に比べて、センサ光ファイバ３００の損失が増大しやすい。なお、フィラーや空隙は、センサ光ファイバ３００のコア３０１よりもクラッド３０２に多く含まれてもよいし、コア３０１とクラッド３０２との界面（境界）近傍に含まれてもよい。

非対称カプラ４００Ａは、例えば、分岐比が９：１の非対称カプラである。非対称カプラ４００Ａは、光ファイバ２０１から入力された光を、光ファイバ２０２と光ファイバ２０３に、９：１の強度の比率で出力する。このような非対称カプラにあっては、当該非対称カプラから出力される二つの光ファイバ２０２，２０３のうち、強度比が大きい光ファイバ２０２には、主としてコアに光が入力され、強度比が小さい光ファイバ２０３には主としてクラッドに光が入力されることが、判明している。そこで、外力検出装置１０Ａは、強度比が小さい光ファイバ２０３のクラッドに入力され当該クラッドを通過した光を、カプラ７０１、光ファイバ２０５、およびコネクタ７０２を介して、センサ光ファイバ３００に入力する。この場合、光ファイバ２０３においてクラッド伝搬モードで伝搬した光は、カプラ７０１、光ファイバ２０５、コネクタ７０２、およびセンサ光ファイバ３００においても、クラッド伝搬モードで伝搬する。すなわち、非対称カプラ４００Ａは、光ファイバ２０１を通過した光の一部をセンサ光ファイバ３００のクラッド３０２に入力し、これにより、センサ光ファイバ３００において、光をクラッド伝搬モードで伝搬させている。なお、カプラ７０１は、モード変換が生じない分岐比が１：１の対称カプラである。

光ファイバ２０５からコネクタ７０２を経由してセンサ光ファイバ３００に入力された光は、センサ光ファイバ３００の光源１００とは反対側の端部３００ａで反射する。端部３００ａは、例えば、光軸と直交する端面である。なお、端部３００ａには、反射率が安定化するよう、例えば、反射膜のような反射部材を設けてもよい。端部３００ａは、反射部の一例である。

端部３００ａでの反射によってコネクタ７０２からセンサ光ファイバ３００内を往復した光は、コネクタ７０２、光ファイバ２０５、カプラ７０１、および光ファイバ２０４を経由して、検出部５００に入力される。

検出部５００は、例えば、フォトダイオードを有し、光ファイバ２０４から入力された光の強度、すなわち、センサ光ファイバ３００を通過した光の強度を検出する。

算出部６００は、検出部５００で検出された検出値、すなわち光の強度から、センサ光ファイバ３００に作用した外力Ｆ（の値、大きさ）を算出する。算出部６００は、例えば、予め取得された、検出値と外力Ｆとの相関関係や、センサ光ファイバ３００の無負荷状態からの検出値の減分（差分）と外力Ｆとの相関関係などから、検出部５００での検出値に対応した値として、外力Ｆを算出することができる。

算出部６００は、コンピュータであり、算出部６００による演算処理は、ソフトウエア（アプリケーション）によって実行されてもよいし、ハードウエアによって実行されてもよい。算出部６００は、一例としては、electronic control unit（ＥＣＵ）である。算出部６００は、例えば、演算処理部と、主記憶部と、補助記憶部と（いずれも不図示）を有する。

ソフトウエアによる処理の場合、演算処理部は、例えばcentral processing unit（ＣＰＵ）のようなプロセッサ（回路）であり、主記憶部は、例えば、random access memory（ＲＡＭ）やread only memory（ＲＯＭ）であり、補助記憶部は、例えば、hard disk drive（ＨＤＤ）やsolid state drive（ＳＳＤ）である。演算処理部は、主記憶部や補助記憶部等に記憶されたプログラムを読み出して実行する。演算処理部は、プログラムにしたがって動作することにより、算出部６００として、機能する。この場合、プログラムには、算出部の各演算処理に対応するモジュールが含まれうる。また、主記憶部あるいは補助記憶部は、外力Ｆの算出に関連する相関関係を示すテーブルやマップ等を記憶してもよい。

プログラムは、それぞれインストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでコンピュータで読み取り可能な記録媒体（記憶媒体）に記録されて提供されうる。また、プログラムは、通信ネットワークに接続されたコンピュータの記憶部に記憶され、ネットワーク経由でダウンロードされることによって導入されうる。また、プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれてもよい。

また、演算処理部の全部あるいは一部がハードウエアによって構成される場合、演算処理部には、例えば、field programmable gate array（ＦＰＧＡ）や、application specific integrated circuit（ＡＳＩＣ）等が含まれうる。

図４は、所定の実験設備における圧力参照値、および非対称カプラ４００Ａを有さない参考例の外力検出装置における受光強度の検出値の、経時変化の一例を示すグラフである。また、図５は、所定の実験設備における圧力参照値、および第１実施形態の外力検出装置１０Ａにおける受光強度の検出値の、経時変化の一例を示すグラフである。圧力参照値は、実験設備において別途設けられた圧力センサの検出値であって、図４，５における左側の縦軸に対応している。センサ光ファイバ３００には、外力Ｆとして、圧力参照値で示される圧力、例えば流体の圧力が作用している。また、検出部５００における受光強度の検出値は、図４，５における右側の縦軸に対応している。時刻は、図４，５における横軸である。図４中のδ０は、参考例の外力検出装置における受光感度の検出値の、最大値と最小値との差分であり、図５中のδ１は、第１実施形態の外力検出装置１０Ａにおける受光感度の検出値の、最大値と最小値との差分である。

図４，５を比較すれば明らかとなるように、図４の場合と図５の場合とで、圧力参照値の経時変化は異なるものの、圧力参照値の最大値と最小値との差分、すなわち圧力の経時変化は略同一である。これに対し、第１実施形態の外力検出装置１０Ａにおける受光感度の検出値の差分δ１（図５）は、参考例の外力検出装置における受光感度の検出値の差分δ０（図４）よりも大きく、この例では、当該差分δ０の、略４倍である。この実験結果は、第１実施形態の非対称カプラ４００Ａを有した外力検出装置１０Ａの圧力の検出感度は、非対称カプラ４００Ａを有さない参考例の外力検出装置の圧力の検出感度の略４倍であることを意味している。

なお、外力検出装置１０Ａにおいて、光源１００、検出部５００、および算出部６００を除く光ファイバを含むサブアセンブリは、光ファイバセンサの一例である。光ファイバセンサは、少なくとも、第一光ファイバ２１０、モード変換部、およびセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）を有しており、さらに他の光ファイバや、カプラ、コネクタ等を有することができる。

以上、説明したように、第１実施形態の外力検出装置１０Ａは、光源１００と、光ファイバ２０１（第一光ファイバ２１０）と、センサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）と、非対称カプラ４００Ａ（モード変換部）と、検出部５００と、算出部６００と、を備える。光ファイバ２０１は、コア２１１（第一コア）とクラッド２１２（第一クラッド）とを有し、当該光ファイバ２０１には、光源１００からの光の少なくとも一部が入力される。センサ光ファイバ３００は、コア３０１（第二コア）とクラッド３０２（第二クラッド）とを有し、当該センサ光ファイバ３００には、光ファイバ２０１を通過した光の少なくとも一部が入力される。また、センサ光ファイバ３００は、外力Ｆが作用する部位である。非対称カプラ４００Ａは、光ファイバ２０１を通過した光の少なくとも一部をセンサ光ファイバ３００のクラッド３０２に入力させ、センサ光ファイバ３００において光をクラッド伝搬モードで伝搬させる。検出部５００は、センサ光ファイバ３００を通過した光の強度を検出し、算出部６００は、検出部５００による検出値に基づいて外力Ｆを算出する。

上述したように、発明者らの鋭意研究により、外力Ｆが作用するセンサ光ファイバ３００において光がクラッド伝搬モードで伝搬する場合には、光がコア伝搬モードで伝搬する場合に比べて、外力Ｆに応じた光の損失が増大し、これにより、外力Ｆの変化に応じた検出部５００における受光強度の変動幅が大きくなり、外力Ｆの検出感度をより高めることができることが判明した。この点、本実施形態の構成によれば、モード変換部（非対称カプラ４００Ａ）により、センサ光ファイバ３００において、光がクラッド伝搬モードで伝搬するため、外力Ｆの検出感度をより高めることができる。

また、第１実施形態の外力検出装置１０Ａは、モード変換部として、非対称カプラ４００Ａを備える。

このような構成によれば、例えば、検出感度がより高い外力検出装置１０Ａを、第一光ファイバ２１０（光源１００）とセンサ光ファイバ３００との間に非対称カプラ４００Ａが挿入されたという比較的簡素な構成によって、実現することができる。

また、第１実施形態の外力検出装置１０Ａは、センサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）に対して光ファイバ２０１（第一光ファイバ２１０）とは反対側に設けられた端部３００ａ（反射部）を備え、検出部５００は、端部３００ａを介してセンサ光ファイバ３００を往復した光を検出する。

このような構成によれば、例えば、検出部５００は、センサ光ファイバ３００内を端部３００ａを介して往復した光の強度を検出することができるため、外力Ｆに応じた光の損失がより増大し、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

また、第１実施形態の外力検出装置１０Ａでは、センサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）の損失は、０．３ｄＢ／ｍ以上である。

このような構成によれば、例えば、センサ光ファイバ３００において、外力Ｆに応じた光の損失がより増大するため、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

また、第１実施形態の外力検出装置１０Ａでは、センサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）の（第二コア）と（第二クラッド）との界面付近に、複数のナノ構造が存在し、当該ナノ構造は、センサ光ファイバ３００の長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、当該長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している。

このような構成によれば、例えば、センサ光ファイバ３００において、外力Ｆに応じた光の損失がより一層増大するため、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

また、第１実施形態の外力検出装置１０Ａでは、光源１００はパルス光を出力する。

このような構成によれば、例えば、光時間領域反射測定法（ＯＴＤＲ）の技術を導入することにより、検出部５００における受光強度の時間波形に基づいて、センサ光ファイバ３００において外力Ｆが作用した位置を特定することができる。

また、第１実施形態の外力検出装置１０Ａでは、非対称カプラ４００Ａ（モード変換部）は、クラッド３０２（第二クラッド）にコア３０１（第二コア）よりも多くの光を分布させる。

このような構成によれば、例えば、クラッド３０２よりもコア３０１により多くの光が分布する場合に比べて、外力Ｆに応じた光の損失が増大するため、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂの構成図である。図６と図１とを比較すれば明らかとなるように、本実施形態の外力検出装置１０Ｂは、光ファイバ２０１，２０２およびモード変換部としての非対称カプラ４００Ａを有さず、光源１００からの光は、光ファイバ２０３を介してカプラ７０１に入力される。また、カプラ７０１とコネクタ７０２との間に、光ファイバ２０５、第一接続部４００Ｂ、および光ファイバ２０６が、介在している。光ファイバ２０５，２０６の損失は、検出部５００において光源１００からの光を検出可能な損失であればよく、一例としては、１ｄＢ／ｋｍ未満である。

図７は、第一接続部４００Ｂの断面図である。図７に示されるように、本実施形態では、第一接続部４００Ｂは、光ファイバ２０５と光ファイバ２０６とを、互いに光軸Ａｘ１，Ａｘ２（中心軸）がずれるよう、例えば融着接続によって接続している。光軸Ａｘ１，Ａｘ２が互いにずれているため、第一接続部４００Ｂにおいて、光ファイバ２０５のコア２１１は、光ファイバ２０６のコア２３１のみならず、光ファイバ２０６のクラッド２３２にも接続されている。言い換えると、光ファイバ２０５のコア２１１の一部は、光ファイバ２０６のクラッド２３２と接続されている。よって、光ファイバ２０６では、光ファイバ２０５のコア２１１から漏れた光は、クラッド２３２を伝搬する。言い換えると、光ファイバ２０６中で、光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。これにより、センサ光ファイバ３００でも、入力された光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。すなわち、第一接続部４００Ｂは、モード変換部の一例である。また、光ファイバ２０５は、光源１００からの光が入力される第一光ファイバ２１０の一例であり、光ファイバ２０６は、第一光ファイバ２１０としての光ファイバ２０５とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）との間に位置され、第一接続部４００Ｂからの光が入力される第三光ファイバ２３０の一例である。

また、光ファイバ２０５は、例えば、マルチモード光ファイバであり、光源１００は、波長が４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である光を出力する。

以上、説明したように、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂは、モード変換部として、第一接続部４００Ｂを備えている。第一接続部４００Ｂは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）と光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）とを、光軸Ａｘ１，Ａｘ２がずれるように接続する。

このような構成によれば、例えば、モード変換部を、比較的簡素な第一接続部４００Ｂによって実現することができ、ひいては、検出感度がより高い外力検出装置１０Ｂを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

なお、外力検出装置１０Ｂは、光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）を有さず、モード変換部としての第一接続部４００Ｂは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）とを、互いの光軸がずれた状態で接続してもよい。このような構成によれば、例えば、部品点数をより少なくことができたり、装置構成をより小型化できたり、といった効果が得られる。

また、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂでは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）は、例えば、マルチモード光ファイバである。

このような構成によれば、例えば、光ファイバ２０５において、より多くの伝搬モードで光が伝搬することができるため、光ファイバ２０５が一つの伝搬モードでしか光が伝搬できないシングルモード光ファイバである場合に比べて、第一接続部４００Ｂにおいて、より多くの光の伝搬モードがクラッド伝搬モードに変換されやすくなる。よって、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

また、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂでは、光源１００は、波長が４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である光を出力する。

このような構成によれば、例えば、光ファイバ２０５において、マルチモードでの光の伝搬が生じやすくなるため、光ファイバ２０５においてシングルモードで光が伝搬する場合に比べて、第一接続部４００Ｂにおいて、より多くの光の伝搬モードがクラッド伝搬モードに変換されやすくなる。よって、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

［第２実施形態の第１変形例］
図８は、第２実施形態の第１変形例の外力検出装置１０Ｃに含まれるモード変換部としてのダブルクラッド光ファイバ４００Ｃの断面図である。外力検出装置１０Ｃは、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂの第一接続部４００Ｂに替えてダブルクラッド光ファイバ４００Ｃを備えたものである。

図８に示されるように、ダブルクラッド光ファイバ４００Ｃは、第一光ファイバ２１０としての光ファイバ２０５と、第三光ファイバ２３０としての光ファイバ２０６との間に位置され、これら光ファイバ２０５，２０６に例えば融着接続によって接続されている。ダブルクラッド光ファイバ４００Ｃは、コア４１１と、コア４１１を取り囲む第一クラッド４２１（内側クラッド）と、第一クラッド４２１を取り囲む第二クラッド４２２（外側クラッド）と、を有している。

そして、本変形例では、光ファイバ２０５のコア２１１の一部は、ダブルクラッド光ファイバ４００Ｃの第一クラッド４２１と接続されるとともに、当該第一クラッド４２１の一部および第二クラッド４２２は、光ファイバ２０６のクラッド２３２と接続されている。よって、コア２１１を伝搬した光の一部は、第一クラッド４２１または第二クラッド４２２を伝搬し、第一クラッド４２１および第二クラッド４２２を伝搬した光の少なくとも一部は、クラッド２３２を伝搬する。すなわち、ダブルクラッド光ファイバ４００Ｃ中で、光の一部はクラッド伝搬モードで伝搬し、これにより、本変形例でも、光ファイバ２０６中で、光の一部はクラッド伝搬モードで伝搬し、ひいては、センサ光ファイバ３００でも、入力された光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。

以上、説明したように、第２実施形態の第１変形例の外力検出装置１０Ｃは、モード変換部として、ダブルクラッド光ファイバ４００Ｃを備えている。

このような構成によれば、例えば、検出感度がより高い外力検出装置１０Ｃを、第一光ファイバ２１０（光源１００）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）との間にダブルクラッド光ファイバ４００Ｃが挿入されたという比較的簡素な構成によって、実現することができる。

なお、外力検出装置１０Ｃは、光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）を有さず、モード変換部としてのダブルクラッド光ファイバ４００Ｃは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）との間に、介在してもよい。この場合、第一クラッド４２１の少なくとも一部および第二クラッド４２２が、センサ光ファイバ３００のクラッド３０２と接続される。このような構成によれば、例えば、部品点数をより少なくことができたり、装置構成をより小型化できたり、といった効果が得られる。

［第２実施形態の第２変形例］
図９は、第２実施形態の第２変形例の外力検出装置１０Ｄに含まれるモード変換部としての第二接続部４００Ｄの断面図である。外力検出装置１０Ｄは、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂの第一接続部４００Ｂに替えて第二接続部４００Ｄを備えたものである。

図９に示されるように、本実施形態では、第二接続部４００Ｄは、光ファイバ２０５と光ファイバ２０６とを、例えば融着接続によって接続している。ただし、本変形例では、光ファイバ２０６のコア２３１の直径Ｄｃ３が、光ファイバ２０５のコア２１１の直径Ｄｃ１よりも小さい。このため、第二接続部４００Ｄにおいて、光ファイバ２０５のコア２１１は、光ファイバ２０６のコア２３１のみならず、光ファイバ２０６のクラッド２３２にも接続されている。言い換えると、光ファイバ２０５のコア２１１の一部は、光ファイバ２０６のクラッド２３２と接続されている。よって、光ファイバ２０６では、光ファイバ２０５のコア２１１から漏れた光は、クラッド２３２を伝搬する。言い換えると、光ファイバ２０６中で、光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。これにより、センサ光ファイバ３００でも、入力された光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。

以上、説明したように、第２実施形態の第２変形例の外力検出装置１０Ｄは、モード変換部として、第二接続部４００Ｄを備えている。第二接続部４００Ｄは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）と、コア２１１（第一コア）の直径Ｄｃ１よりも小さい直径Ｄｃ３のコア２３１を有した光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）とを接続している。

このような構成によれば、例えば、モード変換部を、比較的簡素な第二接続部４００Ｄによって実現することができ、ひいては、検出感度がより高い外力検出装置１０Ｄを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

なお、外力検出装置１０Ｄは、光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）を有さず、モード変換部としての第二接続部４００Ｄは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）とを接続してもよい。この場合、センサ光ファイバ３００のコア３０１の直径が、第一光ファイバ２１０のコア２１１の直径Ｄｃ１よりも小さい。このような構成によれば、例えば、部品点数をより少なくことができたり、装置構成をより小型化できたり、といった効果が得られる。

［第２実施形態の第３変形例］
図１０は、第２実施形態の第３変形例の外力検出装置１０Ｅに含まれるモード変換部としてのパターン変更部４００Ｅの断面図である。外力検出装置１０Ｅは、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂの第一接続部４００Ｂに替えてパターン変更部４００Ｅを備えたものである。

図１０に示されるように、パターン変更部４００Ｅは、第一光ファイバ２１０としての光ファイバ２０５と、第三光ファイバ２３０としての光ファイバ２０６との間に位置されている。パターン変更部４００Ｅは、光ファイバ２０５と隙間をあけて面したコリメートレンズ４０２と、光ファイバ２０６と隙間をあけて面したコリメートレンズ４０３と、コリメートレンズ４０２，４０３間に介在した回折光学素子４０１と、を有している。回折光学素子４０１は、コリメートレンズ４０２からの光の分布（パターン）を、例えば、光軸Ａｘ（中心）から一定距離離れた位置で周方向に沿って複数のスポットが一定間隔で位置するように、変更する。回折光学素子４０１のスペックの適宜な設定により、コリメートレンズ４０３からの光が、光ファイバ２０６のクラッド２３２に入力され、当該光ファイバ２０６中で、光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。これにより、センサ光ファイバ３００でも、入力された光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。光ファイバ２０６に入力される光の分布（パターン）は、当該回折光学素子４０１のスペックによって、種々に設定することができる。パターン変更部４００Ｅは、モード変換部の一例である。

以上、説明したように、第２実施形態の第３変形例の外力検出装置１０Ｅでは、モード変換部としてのパターン変更部４００Ｅは、回折光学素子４０１を有している。

このような構成によれば、例えば、モード変換部を、回折光学素子４０１を有した比較的簡素な構成によって実現することができ、ひいては、検出感度がより高い外力検出装置１０Ｅを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

なお、外力検出装置１０Ｅは、光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）を有さず、モード変換部としてのパターン変更部４００Ｅは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）との間に、介在してもよい。この場合、パターン変更部４００Ｅからの光が、センサ光ファイバ３００のクラッド３０２に入力される。このような構成によれば、例えば、部品点数をより少なくことができたり、装置構成をより小型化できたり、といった効果が得られる。

［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態の外力検出装置１０Ｆの構成図である。図１１と図６とを比較すれば明らかとなるように、本実施形態の外力検出装置１０Ｆは、第一接続部４００Ｂおよび光ファイバ２０６に替えてコネクタ７０２Ｆを備え、当該コネクタ７０２Ｆが光ファイバ２０５とセンサ光ファイバ３００とを接続している点が、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂと相違している。

図１２は、コネクタ７０２Ｆの断面図である。図１２に示されるように、コネクタ７０２Ｆは、光ファイバ２０５およびセンサ光ファイバ３００のそれぞれに取り付けられたフェルール７０２ａと、二つのフェルール７０２ａを支持するスリーブ７０２ｂと、当該スリーブ７０２ｂを収容する不図示のハウジングと、を有している。コネクタ７０２Ｆは、光ファイバ２０５およびセンサ光ファイバ３００を、それらの端面間に隙間Ｇが存在するように保持している。隙間Ｇが存在するため、光ファイバ２０５のコア２１１を伝搬した光は、隙間Ｇにおいて径方向外方に広がり、センサ光ファイバ３００のコア３０１のみならずクラッド３０２にも入力される。よって、センサ光ファイバ３００に入力された光の一部は、クラッド伝搬モードで伝搬する。すなわち、本実施形態では、隙間Ｇ（が設けられるよう光ファイバ２０５とセンサ光ファイバ３００とを接続するコネクタ７０２Ｆ）が、モード変換部として機能している。

以上、説明したように、第３実施形態の外力検出装置１０Ｆは、モード変換部として、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）との間の隙間Ｇが設けられている。

このような構成によれば、例えば、モード変換部を、隙間Ｇが設けられた比較的簡素な構成によって実現することができ、ひいては、検出感度がより高い外力検出装置１０Ｆを、比較的簡素な構成によって実現することができる。

なお、外力検出装置１０Ｆは、光ファイバ２０５（第一光ファイバ２１０）とセンサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）との間に光ファイバ２０６（第三光ファイバ２３０）を備え、コネクタ７０２Ｆは光ファイバ２０５と光ファイバ２０６とを隙間Ｇをあけて接続してもよい。このような構成によっても、隙間Ｇを設けたことによる第３実施形態と同様の効果が得られる。

［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態の外力検出装置１０Ｇの構成図である。図１３と図６とを比較すれば明らかとなるように、本実施形態の外力検出装置１０Ｇは、センサ光ファイバ３００と検出部５００との間の光ファイバ２０４にモードフィルタ８００が設けられている点が、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂと相違している。

モードフィルタ８００は、例えば、直径がより小さいコアを有した光ファイバであり、クラッド伝搬モードで伝搬された光を伝搬し難くする。外力Ｆを受けた場合、センサ光ファイバ３００中においては、クラッド伝搬モードで伝搬される光の比率がさらに増大する。モードフィルタ８００は、このようにしてクラッド伝搬モードで伝搬する光を伝搬し難くすることにより、作用した外力Ｆに応じてさらに損失を増大することができる。

以上、説明したように、第４実施形態の外力検出装置１０Ｇは、センサ光ファイバ３００（第二光ファイバ）と検出部５００との間に、モードフィルタ８００を備えている。

このような構成によれば、例えば、外力Ｆに応じた光の損失をさらに増大することができ、外力Ｆの検出感度をより一層高めることができる。

なお、モードフィルタ８００は、センサ光ファイバ３００の端部３００ａ（反射部）側に設けられてもよい。

［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態の外力検出装置１０Ｈの構成図である。図１４と図６とを比較すれば明らかとなるように、本実施形態の外力検出装置１０Ｈは、センサ光ファイバ３００の光源１００とは反対側に検出部５００が設けられている点が、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂと相違している。すなわち、本実施形態では、検出部５００は、端部３００ａ（反射部）において反射した光を検出せず、センサ光ファイバ３００を通過した光を検出している。これに伴い、本実施形態の外力検出装置１０Ｈは、カプラ７０１および光ファイバ２０３，２０４が無く、光源１００からの光が光ファイバ２０５に入力されている点も、第２実施形態の外力検出装置１０Ｂと相違している。このような構成によっても、モード変換部としての第一接続部４００Ｂにより、センサ光ファイバ３００において、光がクラッド伝搬モードで伝搬するため、外力Ｆの検出感度をより高めることができる。なお、モード変換部として、非対称カプラ４００Ａや、ダブルクラッド光ファイバ４００Ｃ、第二接続部４００Ｄ、パターン変更部４００Ｅ、コネクタ７０２Ｆを備えるとともに、センサ光ファイバ３００に対して光源１００とは反対側に設けられた検出部５００を備えた外力検出装置によっても、同様の効果を得ることができる。なお、第４実施形態のモードフィルタ８００を、センサ光ファイバ３００と検出部５００との間に設けてもよい。

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

上記実施形態や変形例のモード変換部は、光ファイバ（第二光ファイバまたは第三光ファイバ）のクラッドに光を入力するクラッド入力部とも称されうる。外力検出装置のクラッド入力部は、光源からの光の少なくとも一部を、第一光ファイバを介さずに、外力が作用する光ファイバ（センサ光ファイバ）のクラッドに入力してもよい。

また、外力が作用する第二光ファイバ（光ファイバ）は、必ずしも損失の大きい光ファイバでなくてもよい。外力検出装置では、外力が作用する第二光ファイバ（光ファイバ）において、光がクラッド伝搬モードで伝搬されれば、作用する外力に応じて損失が増大する。

１０Ａ～１０Ｈ…外力検出装置
１００…光源
２０１～２０６…光ファイバ
２１０…第一光ファイバ
２１１…コア
２１２…クラッド
２３０…第三光ファイバ
２３１…コア
２３２…クラッド
３００…センサ光ファイバ
３００ａ…端部
３０１…コア
３０２…クラッド
４００Ａ…非対称カプラ（モード変換部）
４００Ｂ…第一接続部（モード変換部）
４００Ｃ…ダブルクラッド光ファイバ（モード変換部）
４００Ｄ…第二接続部（モード変換部）
４００Ｅ…パターン変更部
４０１…回折光学素子（モード変換部）
４０２…コリメートレンズ
４０３…コリメートレンズ
４１１…コア
４２１…第一クラッド
４２２…第二クラッド
５００…検出部
６００…算出部
７０１…カプラ
７０２…コネクタ
７０２Ｆ…コネクタ
７０２ａ…フェルール
７０２ｂ…スリーブ
８００…モードフィルタ
Ａｘ，Ａｘ１，Ａｘ２…光軸
Ｄｃ１…直径
Ｄｃ３…直径
Ｆ…外力
Ｇ…隙間（モード変換部）
δ０，δ１…差分

Claims (23)

1. 光源と、
   第一コアと第一クラッドとを有し、前記光源からの光の少なくとも一部が入力される第一光ファイバと、
   第二コアと第二クラッドとを有し、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部が入力され、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
   前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力させるモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
   前記第二光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
   前記検出部による検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
   を備え、
   前記モード変換部として、非対称光ファイバカプラを備えた、外力検出装置。
2. 光源と、
   第一コアと第一クラッドとを有し、前記光源からの光の少なくとも一部が入力される第一光ファイバと、
   第二コアと第二クラッドとを有し、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部が入力され、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
   前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力させるモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
   前記第二光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
   前記検出部による検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
   を備え、
   前記モード変換部として、前記第一光ファイバと、前記第一コアよりも直径が小さいコアを有し前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に位置される第三光ファイバまたは前記第二光ファイバと、を接続した第二接続部を備えた、外力検出装置。
3. 光源と、
   第一コアと第一クラッドとを有し、前記光源からの光の少なくとも一部が入力される第一光ファイバと、
   第二コアと第二クラッドとを有し、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部が入力され、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
   前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力させるモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
   前記第二光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
   前記検出部による検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
   を備え、
   前記モード変換部は、回折光学素子を有した、外力検出装置。
4. 前記第二光ファイバの前記第二コアと前記第二クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、
   前記ナノ構造は、前記第二光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
5. 光源と、
   第一コアと第一クラッドとを有し、前記光源からの光の少なくとも一部が入力される第一光ファイバと、
   第二コアと第二クラッドとを有し、前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部が入力され、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
   前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力させるモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
   前記第二光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
   前記検出部による検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
   を備え、
   前記第二光ファイバの前記第二コアと前記第二クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、
   前記ナノ構造は、前記第二光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している、外力検出装置。
6. 前記第二光ファイバに対して前記第一光ファイバとは反対側に設けられた反射部を備え、
   前記検出部は、前記反射部を介して前記第二光ファイバを往復した光を検出する、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
7. 前記第二光ファイバと前記検出部との間にモードフィルタを備えた、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
8. 前記第一光ファイバは、マルチモード光ファイバである、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
9. 前記第二光ファイバの損失は、０．３ｄＢ／ｍ以上である、請求項１～８のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
10. 前記光源はパルス光を出力する、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
11. 前記光源は、波長が４００ｎｍ以上でありかつ５００ｎｍ以下である光を出力する、請求項１～１０のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
12. 前記モード変換部は、前記第二クラッドに前記第二コアよりも多くの光を分布させる、請求項１～１１のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
13. コアとクラッドとを有し、外力が作用する光ファイバと、
    光を前記クラッドに入力するクラッド入力部であって、前記外力が作用しないクラッド入力部と、
    前記光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
    を備え、
    前記クラッド入力部として、非対称光ファイバカプラを備えた、外力検出装置。
14. コアとクラッドとを有し、外力が作用する光ファイバと、
    光を前記クラッドに入力するクラッド入力部であって、前記外力が作用しないクラッド入力部と、
    前記光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
    を備え、
    第一光ファイバと、
    前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部が入力され、前記外力が作用する光ファイバとしての第二光ファイバと、
    前記クラッド入力部として、前記第一光ファイバと、当該第一光ファイバのコアよりも直径が小さいコアを有し前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に位置される第三光ファイバまたは前記第二光ファイバと、を接続した第二接続部と、
    を備えた、外力検出装置。
15. コアとクラッドとを有し、外力が作用する光ファイバと、
    光を前記クラッドに入力するクラッド入力部であって、前記外力が作用しないクラッド入力部と、
    前記光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
    を備え、
    前記クラッド入力部は、回折光学素子を有した、外力検出装置。
16. 前記外力が作用する光ファイバのコアとクラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、
    前記ナノ構造は、前記外力が作用する光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している、請求項１３～１５のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
17. コアとクラッドとを有し、外力が作用する光ファイバと、
    光を前記クラッドに入力するクラッド入力部であって、前記外力が作用しないクラッド入力部と、
    前記光ファイバを通過した光の強度を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づいて前記外力を算出する算出部と、
    を備え、
    前記外力が作用する光ファイバのコアとクラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、
    前記ナノ構造は、前記外力が作用する光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している、外力検出装置。
18. 前記クラッド入力部は、前記外力が作用する光ファイバのクラッドに前記外力が作用する光ファイバのコアよりも多くの光が分布するよう、前記光を前記外力が作用する光ファイバのクラッドに入力する、請求項１３～１７のうちいずれか一つに記載の外力検出装置。
19. 第一コアと第一クラッドとを有した第一光ファイバと、
    第二コアと第二クラッドとを有し、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
    前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力するモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
    を備え、
    前記モード変換部として、非対称光ファイバカプラを備えた、光ファイバセンサ。
20. 第一コアと第一クラッドとを有した第一光ファイバと、
    第二コアと第二クラッドとを有し、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
    前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力するモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
    を備え、
    前記モード変換部として、前記第一光ファイバと、前記第一コアよりも直径が小さいコアを有し前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に位置される第三光ファイバまたは前記第二光ファイバと、を接続した第二接続部を備えた、光ファイバセンサ。
21. 第一コアと第一クラッドとを有した第一光ファイバと、
    第二コアと第二クラッドとを有し、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
    前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力するモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
    を備え、
    前記モード変換部は、回折光学素子を有した、光ファイバセンサ。
22. 前記第二光ファイバの前記第二コアと前記第二クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、
    前記ナノ構造は、前記第二光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している、請求項１９～２１のうちいずれか一つに記載の光ファイバセンサ。
23. 第一コアと第一クラッドとを有した第一光ファイバと、
    第二コアと第二クラッドとを有し、外力が作用する部位である第二光ファイバと、
    前記第一光ファイバを通過した光の少なくとも一部を前記第二クラッドに入力するモード変換部であって、前記外力が作用しないモード変換部と、
    を備え、
    前記第二光ファイバの前記第二コアと前記第二クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造が存在し、
    前記ナノ構造は、前記第二光ファイバの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００ｎｍ以下であり、前記長手方向において１ｍ未満の長さの領域において分布している、光ファイバセンサ。

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