JPH04230707A - 偏心コア光ファイバ - Google Patents
偏心コア光ファイバInfo
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- JPH04230707A JPH04230707A JP3088611A JP8861191A JPH04230707A JP H04230707 A JPH04230707 A JP H04230707A JP 3088611 A JP3088611 A JP 3088611A JP 8861191 A JP8861191 A JP 8861191A JP H04230707 A JPH04230707 A JP H04230707A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ、特に減衰
波を使用する装置の使用を目的とする光ファイバに関す
る。
波を使用する装置の使用を目的とする光ファイバに関す
る。
【０００２】本発明はここでは特定の実施例に関係して
説明されるが、本発明はそれに限定されないものである
ことを理解すべきである。当業者は本発明の技術的範囲
内の付加的な実施例を理解するであろう。
説明されるが、本発明はそれに限定されないものである
ことを理解すべきである。当業者は本発明の技術的範囲
内の付加的な実施例を理解するであろう。
【０００３】
【従来の技術】通常の光ファイバセンサにおいて、光フ
ァイバ内を案内された光は種々の外部的、物理的、化学
的または類似の影響に反応して修正される。光源からの
光はファイバに結合され、続いて測定が行われる領域に
伝播する。非本質的なセンサにおいて、案内された光は
ファイバを出て、同じ或いは異なるファイバに再度入射
する前に測定される物質（被測定物質）と相互作用する
。一方、本質的なセンサにおいて、光は測定領域を通過
するファイバ内に維持される。
ァイバ内を案内された光は種々の外部的、物理的、化学
的または類似の影響に反応して修正される。光源からの
光はファイバに結合され、続いて測定が行われる領域に
伝播する。非本質的なセンサにおいて、案内された光は
ファイバを出て、同じ或いは異なるファイバに再度入射
する前に測定される物質（被測定物質）と相互作用する
。一方、本質的なセンサにおいて、光は測定領域を通過
するファイバ内に維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】減衰波センサとして一
般的に知られている別の型の光ファイバセンサにおいて
、ファイバによって案内された光はコアを包囲する減衰
波（例えば指数的に壊減衰する）によって部分的に伝導
される。減衰波センサにおいて、クラッドシースは減衰
波がクラッドによって支持されるようにクラッドコア境
界面を生じる光ファイバのコアを包囲する。減衰波はフ
ァイバ長に沿ってクラッド内に伝播するファイバに注入
された光エネルギの一部分を含む。ファイバを包囲する
被測定物質は減衰波を吸収するか或いはその特性変化さ
せることができるので、測定を行うことが可能である。 被測定物質に結合する減衰波の使用は光ビームと被測定
物質の間の直接の相互作用を必要とする場合において非
本質的モードセンサに勝るものであり、それはビームの
再放出を必要としないためである。
般的に知られている別の型の光ファイバセンサにおいて
、ファイバによって案内された光はコアを包囲する減衰
波（例えば指数的に壊減衰する）によって部分的に伝導
される。減衰波センサにおいて、クラッドシースは減衰
波がクラッドによって支持されるようにクラッドコア境
界面を生じる光ファイバのコアを包囲する。減衰波はフ
ァイバ長に沿ってクラッド内に伝播するファイバに注入
された光エネルギの一部分を含む。ファイバを包囲する
被測定物質は減衰波を吸収するか或いはその特性変化さ
せることができるので、測定を行うことが可能である。 被測定物質に結合する減衰波の使用は光ビームと被測定
物質の間の直接の相互作用を必要とする場合において非
本質的モードセンサに勝るものであり、それはビームの
再放出を必要としないためである。
【０００５】残念ながら、減衰測定装置に使用されるフ
ァイバの断面積を非常に小さくすることは一般的にファ
イバをもろくさせ処理を困難にする。通常の光ファイバ
いは１２０ μｍ程度の標準の断面直径を有するが、減
衰波を利用するファイバは１５μｍより小さい断面直径
を有する。この小さい直径は、コアを囲むクラッド層が
被測定物質に結合できるように十分に小さいことが必要
である結果必要になるものである。
ァイバの断面積を非常に小さくすることは一般的にファ
イバをもろくさせ処理を困難にする。通常の光ファイバ
いは１２０ μｍ程度の標準の断面直径を有するが、減
衰波を利用するファイバは１５μｍより小さい断面直径
を有する。この小さい直径は、コアを囲むクラッド層が
被測定物質に結合できるように十分に小さいことが必要
である結果必要になるものである。
【０００６】したがって、本発明は、ファイバの処理を
容易にするために十分な断面積を有する減衰波を利用で
きるファイバを提供することを目的とする。
容易にするために十分な断面積を有する減衰波を利用で
きるファイバ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】ファイバの処理を容易に
する十分な断面積を有し、減衰波モードを使用して動作
するように配置される光ファイバに対するそのような技
術的必要性は、本発明の偏心コアファイバによって解決
される。本発明の光ファイバは第１の縦軸を囲む第１の
屈折率のファイバコアを含み、さらに第１の屈折率より
小さい第２の屈折率のファイバクラッド材料を含む。ク
ラッド材料はファイバコアおよび第１の縦軸と平行であ
るがそれと一致しない第２の縦軸の両方を囲んでいる。
する十分な断面積を有し、減衰波モードを使用して動作
するように配置される光ファイバに対するそのような技
術的必要性は、本発明の偏心コアファイバによって解決
される。本発明の光ファイバは第１の縦軸を囲む第１の
屈折率のファイバコアを含み、さらに第１の屈折率より
小さい第２の屈折率のファイバクラッド材料を含む。ク
ラッド材料はファイバコアおよび第１の縦軸と平行であ
るがそれと一致しない第２の縦軸の両方を囲んでいる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の偏心コアファイバ１０の好ま
しい実施例の断面図である。ファイバ１０はクラッド材
料３０の円筒状シースによって包囲された円筒状ファイ
バコア２０を含む。コア２０およびクラッド３０は平行
な一致しない縦軸（図示せず）を包囲する。したがって
、図１の実施例において、クラッド３０の外面Ｂとクラ
ッド３０およびコア２０により限定された境界面Ａの最
短距離ｄはファイバ１０により一定に維持される。しか
し、別の実施例において、ファイバ１０はその長さに沿
った距離ｄを変化することが所望される可能性もある。 以下詳細に説明されるように、距離ｄはファイバ１０に
よって支持された減衰波の測定可能な部分が距離を通っ
て延在しクラッド３０の外側の空間領域（被測定物質に
よって占有された領域）を貫通するように調節される。 ファイバ１０のこの特徴は外面Ｂの直ぐ近くの物質（被
測定物質）がファイバ減衰波の部分と相互作用すること
を許容する。ファイバ減衰波の部分は被測定物質に対す
る光エネルギの損失を発生させ、ファイバコアを通って
流れる光エネルギの強度の測定可能な減少をもたらす。 このようにして、ファイバ１０はクラッド３０の特定の
断面面積に関係なく減衰フィールドセンサに結合される
ことができる。
しい実施例の断面図である。ファイバ１０はクラッド材
料３０の円筒状シースによって包囲された円筒状ファイ
バコア２０を含む。コア２０およびクラッド３０は平行
な一致しない縦軸（図示せず）を包囲する。したがって
、図１の実施例において、クラッド３０の外面Ｂとクラ
ッド３０およびコア２０により限定された境界面Ａの最
短距離ｄはファイバ１０により一定に維持される。しか
し、別の実施例において、ファイバ１０はその長さに沿
った距離ｄを変化することが所望される可能性もある。 以下詳細に説明されるように、距離ｄはファイバ１０に
よって支持された減衰波の測定可能な部分が距離を通っ
て延在しクラッド３０の外側の空間領域（被測定物質に
よって占有された領域）を貫通するように調節される。 ファイバ１０のこの特徴は外面Ｂの直ぐ近くの物質（被
測定物質）がファイバ減衰波の部分と相互作用すること
を許容する。ファイバ減衰波の部分は被測定物質に対す
る光エネルギの損失を発生させ、ファイバコアを通って
流れる光エネルギの強度の測定可能な減少をもたらす。 このようにして、ファイバ１０はクラッド３０の特定の
断面面積に関係なく減衰フィールドセンサに結合される
ことができる。
【０００９】減衰波動作
図２に示されているように、屈折率ｎ１ とｎ２ をそ
れぞれ有するクラッド３０およびコア２０の境界面Ａに
おいて、角度α２の入射光の部分は角度α１ で屈折さ
れる。スネルの法則により、角度α１ とα２ および
屈折率は以下の関係を満足させる。
れぞれ有するクラッド３０およびコア２０の境界面Ａに
おいて、角度α２の入射光の部分は角度α１ で屈折さ
れる。スネルの法則により、角度α１ とα２ および
屈折率は以下の関係を満足させる。
【００１０】
ｓｉｎα２ ／ｓｉｎα１ ＝ｎ１ ／ｎ２
［１］光ビームはコア２０から屈折率ｎ１ より大きい
ように選択された屈折率ｎ２ を有するクラッド３０に
伝播するとき、角度α１が９０度と等しくなる最大角度
α２ が存在する。 これは全反射角度として知られている。この形態下での
ビーム全体はコア２０に反射して戻される。それにもか
かわらず、境界面Ａのすぐ近くのクラッド３０の薄層中
にはそれと平行に指数的に強度の減少する光が伝播する
。よく知られているように、クラッド３０中のこの薄層
内を伝播する光エネルギは減衰波と呼ばれる。
［１］光ビームはコア２０から屈折率ｎ１ より大きい
ように選択された屈折率ｎ２ を有するクラッド３０に
伝播するとき、角度α１が９０度と等しくなる最大角度
α２ が存在する。 これは全反射角度として知られている。この形態下での
ビーム全体はコア２０に反射して戻される。それにもか
かわらず、境界面Ａのすぐ近くのクラッド３０の薄層中
にはそれと平行に指数的に強度の減少する光が伝播する
。よく知られているように、クラッド３０中のこの薄層
内を伝播する光エネルギは減衰波と呼ばれる。
【００１１】減衰波は常にそのような境界面に存在する
。減衰波はコア２０の縦軸と平行のエネルギ伝送を示し
、コア２０からの光エネルギの何等の損失も示さない。 しかし、もしも媒体がクラッドの外側と接触し、屈折率
ｎ３＞ｎ１ （クラッドの屈折率）を有し、さらにクラ
ッドが十分に薄いならば、測定可能な量のエネルギが媒
体に結合され、コア２０からのエネルギの測定可能な損
失を生じる。
。減衰波はコア２０の縦軸と平行のエネルギ伝送を示し
、コア２０からの光エネルギの何等の損失も示さない。 しかし、もしも媒体がクラッドの外側と接触し、屈折率
ｎ３＞ｎ１ （クラッドの屈折率）を有し、さらにクラ
ッドが十分に薄いならば、測定可能な量のエネルギが媒
体に結合され、コア２０からのエネルギの測定可能な損
失を生じる。
【００１２】図３はコア２０および境界面Ａを包囲する
ラッド３０の部分内の光強度分布を示す。屈折率ｎ１
のクラッド３０内の減衰波の強度は以下によって与えら
れる（境界面Ａからの距離ｘの関数として）。
ラッド３０の部分内の光強度分布を示す。屈折率ｎ１
のクラッド３０内の減衰波の強度は以下によって与えら
れる（境界面Ａからの距離ｘの関数として）。
【００１３】Ｉ＝Ｉｏ ×（ｅの−βｘ乗） ［
２］ここで、減衰係数βは（９０−α２ 度の小さい視
射角では）、 β＝２π（ｎ２ ２ −ｎ２ １ ）１／２ ／λ＝（
２π／λ）（２ｎΔｎ）１／２ ［３］ここで
はλは光の波長であり、Δｎ＝ｎ２ −ｎ１ （ただし
ｎとｎ１ とｎ２ は近似した値）である。境界面Ａに
おける減衰波強度１であると仮定すると、βの逆数は一
般的に貫通深度として知られており、減衰波の値が１／
ｅまで降下する境界面Ａからの距離と等しい。
２］ここで、減衰係数βは（９０−α２ 度の小さい視
射角では）、 β＝２π（ｎ２ ２ −ｎ２ １ ）１／２ ／λ＝（
２π／λ）（２ｎΔｎ）１／２ ［３］ここで
はλは光の波長であり、Δｎ＝ｎ２ −ｎ１ （ただし
ｎとｎ１ とｎ２ は近似した値）である。境界面Ａに
おける減衰波強度１であると仮定すると、βの逆数は一
般的に貫通深度として知られており、減衰波の値が１／
ｅまで降下する境界面Ａからの距離と等しい。
【００１４】偏心ファイバ設計
式［２］および［３］を基づいて、コア２０とクラッド
３０の間の境界面に関係するクラッド３０内の指数波の
強度を定めることができる。具体的に言えば、最小のク
ラッドの厚さｄ（図１参照）だけコア２０から分離され
たクラッド３０の表面上の点３２における減衰波の値は
計算されることが可能である。被測定物質との相互作用
が生じるように減衰波の部分がファイバ１０の外側に存
在するために、距離ｄは一般的に約２乃至２０μｍであ
るように選択される。特定のファイバに選択される距離
ｄはコア２０とクラッド３０の屈折率の差に依存する。 任意の場合において、距離ｄは減衰波を被測定物質に測
定できるように結合させることができるように十分に小
さくなければならない。
３０の間の境界面に関係するクラッド３０内の指数波の
強度を定めることができる。具体的に言えば、最小のク
ラッドの厚さｄ（図１参照）だけコア２０から分離され
たクラッド３０の表面上の点３２における減衰波の値は
計算されることが可能である。被測定物質との相互作用
が生じるように減衰波の部分がファイバ１０の外側に存
在するために、距離ｄは一般的に約２乃至２０μｍであ
るように選択される。特定のファイバに選択される距離
ｄはコア２０とクラッド３０の屈折率の差に依存する。 任意の場合において、距離ｄは減衰波を被測定物質に測
定できるように結合させることができるように十分に小
さくなければならない。
【００１５】ファイバ１０は単一または多重モード動作
に適合できる。単一モード動作のおいて、コア２０の直
径およびコア２０とクラッド３０との相対的屈折率は主
モードだけがファイバ１０内に伝播するように選択され
る。当業者は多重モード動作ための特定のファイバ設計
に適応する他の技術を認識することができる。例えば、
多重モード動作はコア２０の直径を大きくしコア２０と
クラッド３０とのそれぞれの屈折率の差を増加させるこ
とによって実行されることができる。
に適合できる。単一モード動作のおいて、コア２０の直
径およびコア２０とクラッド３０との相対的屈折率は主
モードだけがファイバ１０内に伝播するように選択され
る。当業者は多重モード動作ための特定のファイバ設計
に適応する他の技術を認識することができる。例えば、
多重モード動作はコア２０の直径を大きくしコア２０と
クラッド３０とのそれぞれの屈折率の差を増加させるこ
とによって実行されることができる。
【００１６】図１の実施例において、クラッド３０は容
易に処理できるように約１２０ μｍの直径を有するよ
うに選択される。本明細書の初めの部分で説明されたよ
うに、そのような小さい直径のファイバは一般的に処理
しにくい。クラッドは二酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）を
含む種々の材料によって実現され、１．４５の屈折率を
有する。コア２０は１．４６の屈折率を与えるために酸
化ゲルマニウム（ＧｅＯ２ ）と混合された二酸化シリ
コンから製造されることができる。
易に処理できるように約１２０ μｍの直径を有するよ
うに選択される。本明細書の初めの部分で説明されたよ
うに、そのような小さい直径のファイバは一般的に処理
しにくい。クラッドは二酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）を
含む種々の材料によって実現され、１．４５の屈折率を
有する。コア２０は１．４６の屈折率を与えるために酸
化ゲルマニウム（ＧｅＯ２ ）と混合された二酸化シリ
コンから製造されることができる。
【００１７】ファイバ１０は屈折率ｎ２ ＞ｎ１ ＞ｎ
３ のような屈折率ｎ３ を有する空気のような媒体に
浸漬されるならば、減衰波の吸収または漏洩による損失
は実質上生じない。それと対照的に、ファイバ１０の浸
漬状態において、屈折率ｎ２ ＞ｎ１ ＜ｎ３ ´であ
る屈折率ｎ３ ´の被測定物質では、クラッド３０の外
側に伝播する減衰波の「テール」は光損失が生じるよう
に被測定物質によって吸収されるか或いは向きを変える
。ファイバ１０からの光損失の割合は最小のクラッド厚
さｄ（図１参照）を変えることによって調節されること
ができる。このようにして、本発明のファイバ１０は種
々の測定および検出装置で使用するために適合されるこ
とができる。減衰波を使用する典型的なそのような装置
は１９９０年２月２３日のＶ．Ｖａｌｉ氏他による本出
願人の米国特許出願明細書に記載されたようなセンサで
ある。
３ のような屈折率ｎ３ を有する空気のような媒体に
浸漬されるならば、減衰波の吸収または漏洩による損失
は実質上生じない。それと対照的に、ファイバ１０の浸
漬状態において、屈折率ｎ２ ＞ｎ１ ＜ｎ３ ´であ
る屈折率ｎ３ ´の被測定物質では、クラッド３０の外
側に伝播する減衰波の「テール」は光損失が生じるよう
に被測定物質によって吸収されるか或いは向きを変える
。ファイバ１０からの光損失の割合は最小のクラッド厚
さｄ（図１参照）を変えることによって調節されること
ができる。このようにして、本発明のファイバ１０は種
々の測定および検出装置で使用するために適合されるこ
とができる。減衰波を使用する典型的なそのような装置
は１９９０年２月２３日のＶ．Ｖａｌｉ氏他による本出
願人の米国特許出願明細書に記載されたようなセンサで
ある。
【００１８】図４はガス状被測定物質τの存在を感知す
るために配置された検出システム１００ を概略的に示
す。 図４の実施例において、システム１００ は貯蔵容器１
１０ を含む閉鎖された部屋または実験室に位置される
。容器１１０ は初めに被測定物質τを封入し、例えば
そこに含まれた有毒物質からの毒気を構成することがで
きる。以下説明されるように、システム１００ は容器
１１０ の漏洩またはパンクにより予め定められたレベ
ルを超過して本発明のファイバ１２０ を包囲する被測
定物質τの濃度を検出するように構成されている。
るために配置された検出システム１００ を概略的に示
す。 図４の実施例において、システム１００ は貯蔵容器１
１０ を含む閉鎖された部屋または実験室に位置される
。容器１１０ は初めに被測定物質τを封入し、例えば
そこに含まれた有毒物質からの毒気を構成することがで
きる。以下説明されるように、システム１００ は容器
１１０ の漏洩またはパンクにより予め定められたレベ
ルを超過して本発明のファイバ１２０ を包囲する被測
定物質τの濃度を検出するように構成されている。
【００１９】システム１００ は本発明の偏心コアファ
イバ１２０ を含み、通常本発明のファイバ１２０ の
第１の端部上に放出される光ビームＳを発生するレーザ
源１３０ を含む。反射装置１５０ はファイバの第２
の端部に設けられる。光ファイバビームスプリッタ１４
０ は第１の端部１３２ に注入された光エネルギの部
分を第１の光検出器１４２ に導く。反射装置１５０
により反射された光の部分はまたビームスプリッタ１４
０ によって第２の光検出器１６０ に結合される。第
１の光検出器１４２ は信号ライン１４４ 上の電気信
号を初めに本発明のファイバ１２０ に結合された光エ
ネルギの強度を示す信号を比較器１７０ に伝送する。 第２の光検出器１６０ は信号ライン１６２ 上の電気
信号を本発明のファイバ１２０ を通って反射された光
の強度を示す信号を比較器１７０ に伝送する。比較器
１７０ はライン１４４，１６２ 上の電気信号の値を
比較し、それによってファイバ１２０ の伝播の結果と
して生じる光損失を決定する。
イバ１２０ を含み、通常本発明のファイバ１２０ の
第１の端部上に放出される光ビームＳを発生するレーザ
源１３０ を含む。反射装置１５０ はファイバの第２
の端部に設けられる。光ファイバビームスプリッタ１４
０ は第１の端部１３２ に注入された光エネルギの部
分を第１の光検出器１４２ に導く。反射装置１５０
により反射された光の部分はまたビームスプリッタ１４
０ によって第２の光検出器１６０ に結合される。第
１の光検出器１４２ は信号ライン１４４ 上の電気信
号を初めに本発明のファイバ１２０ に結合された光エ
ネルギの強度を示す信号を比較器１７０ に伝送する。 第２の光検出器１６０ は信号ライン１６２ 上の電気
信号を本発明のファイバ１２０ を通って反射された光
の強度を示す信号を比較器１７０ に伝送する。比較器
１７０ はライン１４４，１６２ 上の電気信号の値を
比較し、それによってファイバ１２０ の伝播の結果と
して生じる光損失を決定する。
【００２０】ファイバ１２０ のすぐ近くに被測定物質
が存在しないとき、この光損失は実質上ゼロである。し
かし、容器１１０ からのガス状被測定物質τの放射の
場合、ファイバ１２０ のすぐ近くの空間の濃度は増加
する。レーザ光源１３０ からの光エネルギの波長は減
衰波がガス状被測定物質τにより吸収されるように選択
される。したがって、被測定物質τの解放はビームＲの
強度を減少させ、同時にライン１６２ 上に存在する信
号レベルを減少させる。例示の装置において、ライン１
４４ 上の信号に関するライン１６２ により伝送され
た信号の減少に応じて、比較器１７０ は出力ライン１
８０ 上の警告信号を印加する。故に、この警告信号は
ファイバ１２０ の付近のガス状被測定物質τの存在を
警告するために使用されることができる。
が存在しないとき、この光損失は実質上ゼロである。し
かし、容器１１０ からのガス状被測定物質τの放射の
場合、ファイバ１２０ のすぐ近くの空間の濃度は増加
する。レーザ光源１３０ からの光エネルギの波長は減
衰波がガス状被測定物質τにより吸収されるように選択
される。したがって、被測定物質τの解放はビームＲの
強度を減少させ、同時にライン１６２ 上に存在する信
号レベルを減少させる。例示の装置において、ライン１
４４ 上の信号に関するライン１６２ により伝送され
た信号の減少に応じて、比較器１７０ は出力ライン１
８０ 上の警告信号を印加する。故に、この警告信号は
ファイバ１２０ の付近のガス状被測定物質τの存在を
警告するために使用されることができる。
【００２１】ビームスプリッタ１４０ として使用する
のに適したファイバビームスプリッタは例えばニューポ
ートリサーチ社により市販されているＦ５６０Ｂ型ビー
ムスプリッタである。
のに適したファイバビームスプリッタは例えばニューポ
ートリサーチ社により市販されているＦ５６０Ｂ型ビー
ムスプリッタである。
【００２２】光検出器１４２，１６０ として使用する
のに適した光検出器は例えばＲＣＡ社により市販されて
いるＣ３０８０８型光検出装置である。
のに適した光検出器は例えばＲＣＡ社により市販されて
いるＣ３０８０８型光検出装置である。
【００２３】レーザ光源１３０ はスタンテル部品社に
より市販されているＬＢ１−０２型レーザのような半導
体レーザを含むことができる。代りに、他の光源として
白熱灯バルブまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）もまた使
用されることもできる。
より市販されているＬＢ１−０２型レーザのような半導
体レーザを含むことができる。代りに、他の光源として
白熱灯バルブまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）もまた使
用されることもできる。
【００２４】図４に示されたシステム１００ はガス状
被測定物質を含むが、本発明の偏心ファイバは同様に液
体環境に使用される測定システムの利用にも十分に適し
ている。例えば、本発明のファイバは溶液の純度を監視
するために利用されることができる。もし純粋な溶液中
に混入された汚染物質の存在がその屈折率を低下させよ
うとするならば、クラッドの屈折率は汚染されない溶液
の屈折率よりもわずかに少ないように選択される。した
がって、純粋な溶液に浸漬されるとき、本発明のファイ
バを通って伝播する光エネルギは最小損失を受けるだけ
である。溶液への汚染物質の導入はファイバクラッドの
屈折率より少なくなるような溶液の屈折率を発生させ、
減衰波の光損失を除去する。故に、本発明のファイバか
ら放出するビームの強度の増加は溶液中の汚染物質の存
在を表す。
被測定物質を含むが、本発明の偏心ファイバは同様に液
体環境に使用される測定システムの利用にも十分に適し
ている。例えば、本発明のファイバは溶液の純度を監視
するために利用されることができる。もし純粋な溶液中
に混入された汚染物質の存在がその屈折率を低下させよ
うとするならば、クラッドの屈折率は汚染されない溶液
の屈折率よりもわずかに少ないように選択される。した
がって、純粋な溶液に浸漬されるとき、本発明のファイ
バを通って伝播する光エネルギは最小損失を受けるだけ
である。溶液への汚染物質の導入はファイバクラッドの
屈折率より少なくなるような溶液の屈折率を発生させ、
減衰波の光損失を除去する。故に、本発明のファイバか
ら放出するビームの強度の増加は溶液中の汚染物質の存
在を表す。
【００２５】同様に、もし汚染物質の存在が純粋でない
溶液の屈折率を上昇するようにするならば、ファイバク
ラッドの屈折率は純粋な溶液の屈折率よりもわずかに高
いように選択される。溶液中の濃い濃度の汚染物質の導
入状態において、その屈折率はファイバクラッドの屈折
率よりも大きくなるので減衰波損失を誘起する。
溶液の屈折率を上昇するようにするならば、ファイバク
ラッドの屈折率は純粋な溶液の屈折率よりもわずかに高
いように選択される。溶液中の濃い濃度の汚染物質の導
入状態において、その屈折率はファイバクラッドの屈折
率よりも大きくなるので減衰波損失を誘起する。
【００２６】以上、本発明は特定の適用と関係する特定
の実施例を参照して説明された。当業者は本発明の技術
的範囲内の付加的な変更および適用を理解するであろう
。例えば、本発明の偏心コアファイバは円筒ファイバコ
アに限定されない。円形でない断面のファイバコアは本
発明の技術的範囲から逸脱することなく利用されること
ができる。同様に、ファイバクラッドは円形断面から構
成される必要がない。外面の少なくとも１部分上の減衰
波の存在を可能にする他のクラッド形状は本発明のファ
イバの含有に適用できる。さらに、本発明のファイバの
適用はここで説明された検出装置に限定されない。当業
者は本発明のファイバが使用可能である他の測定システ
ムを容易に予測できるであろう。したがって、そのよう
な任意の全ての変更、適用および実施例は添付特許請求
の範囲に記載された発明の技術的範囲に含まれるもので
ある。
の実施例を参照して説明された。当業者は本発明の技術
的範囲内の付加的な変更および適用を理解するであろう
。例えば、本発明の偏心コアファイバは円筒ファイバコ
アに限定されない。円形でない断面のファイバコアは本
発明の技術的範囲から逸脱することなく利用されること
ができる。同様に、ファイバクラッドは円形断面から構
成される必要がない。外面の少なくとも１部分上の減衰
波の存在を可能にする他のクラッド形状は本発明のファ
イバの含有に適用できる。さらに、本発明のファイバの
適用はここで説明された検出装置に限定されない。当業
者は本発明のファイバが使用可能である他の測定システ
ムを容易に予測できるであろう。したがって、そのよう
な任意の全ての変更、適用および実施例は添付特許請求
の範囲に記載された発明の技術的範囲に含まれるもので
ある。
【図１】本発明の偏心コアファイバの好ましい実施例の
断面図。
断面図。
【図２】本発明の偏心コアファイバのコアとクラッドを
分離する境界面Ａを横切る光線の伝播図。
分離する境界面Ａを横切る光線の伝播図。
【図３】境界面Ａを包囲するコアおよびクラッドの部分
内の光強度分布図。
内の光強度分布図。
【図４】ガス状の被測定物質τの存在を感知するように
配置された検出システムの概略図。
配置された検出システムの概略図。
１０…光ファイバ、２０…コア、３０…クラッド材料、
１００ …検出器、１３２ …端部、１４０ …ビーム
スプリッタ、１４２，１６０ …光検出器、１７０ …
比較器。
１００ …検出器、１３２ …端部、１４０ …ビーム
スプリッタ、１４２，１６０ …光検出器、１７０ …
比較器。
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の縦軸を囲む第１の屈折率のファ
イバコアと、前記ファイバコアおよび前記第１の縦軸と
平行に位置しそれと一致しない第２の縦軸を囲む前記第
１の屈折率よりの小さい第２の屈折率のファイバクラッ
ド材料とを具備している偏心コア光ファイバ。 - 【請求項２】 前記ファイバコアは第１の直径の円形
断面を有し、前記クラッド材料は前記第１の直径よりも
大きい第２の直径の円形断面を有し、前記ファイバコア
の周囲は第１の境界面を限定し、前記クラッド材料の周
囲は第２の境界面を限定する請求項１記載の光ファイバ
。 - 【請求項３】 前記第１および第２の境界面を分離す
る最小距離は前記光ファイバによって支持された減衰波
の貫通深度よりも小さい請求項２記載の光ファイバ。 - 【請求項４】 偏心コア光ファイバと、光エネルギビ
ームを発生させるために前記偏心ファイバに光学的に結
合されている光源手段と、少なくとも前記ビームの１部
分を検出しそれに応答して出力信号を発生させるために
前記離芯コアファイバに光学的に結合されている検出器
手段とを具備していることを特徴とする隣接する被測定
物質の存在を検出する光ファイバセンサ。 - 【請求項５】 前記偏心コアファイバは、第１の縦軸
を囲む第１の屈折率のファイバコアと、前記ファイバコ
アおよび前記第１の縦軸と平行の第２の縦軸を囲む前記
第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率のファイバクラ
ッド材料を具備している請求項４記載のセンサ。 - 【請求項６】 前記ファイバコアは第１の直径の円形
断面を有し、前記クラッド材料は前記第１の直径よりも
小さい第２の直径の円形断面を有し、前記ファイバコア
の周囲は第１の境界面を限定し、前記クラッド材料の周
囲は第２の境界面を限定する請求項５記載のセンサ。 - 【請求項７】 前記第１および第２の軸は一致せず、
前記第１および第２の境界面を分離する最小距離は前記
光ファイバによって支持された減衰波の貫通深度よりも
少ない請求項６記載のセンサ。 - 【請求項８】 第１および第２の端部を有し、第１の
縦軸を囲む第１の屈折率のファイバコアを含み、前記フ
ァイバコアおよび前記第１の縦軸と平行の第２の縦軸を
囲む前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率のファ
イバクラッド材料を含む偏心コア光ファイバと、前記偏
心コア光ファイバの前記第１の端部上の光エネルギビー
ムを放射させるために前記偏心ファイバに光学的に結合
されている光源手段と、前記ファイバの前記第１の端部
上に入射したビームの強度に応答して第１の信号を発生
させるために前記ファイバに光学的に結合されているビ
ームスプリッタ手段と、前記ファイバの第２の端部から
放出された前記ビームの強度を検出し、それに応答して
被測定物質検出を発生させるために前記偏心コアファイ
バに光学的に結合されている検出手段と、前記第１の信
号と第２の信号とを比較しそれに応答して被測定物質検
出を発生させる比較手段とを具備しているすぐ近くの既
知の屈折率の被測定物質の存在を検出する光ファイバセ
ンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US51161990A | 1990-04-20 | 1990-04-20 | |
| US511619 | 1990-04-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04230707A true JPH04230707A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=24035694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3088611A Pending JPH04230707A (ja) | 1990-04-20 | 1991-04-19 | 偏心コア光ファイバ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0453233A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04230707A (ja) |
| KR (1) | KR910018820A (ja) |
| AU (1) | AU7431991A (ja) |
| BR (1) | BR9101547A (ja) |
| CA (1) | CA2039079A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757440A1 (de) | 1997-12-23 | 1999-06-24 | Thomson Brandt Gmbh | Automatisiertes Einstellen der Verstärkung in Regelkreisen |
| DE102008030187B4 (de) * | 2008-06-26 | 2010-07-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Übertragung von optischen Signalen zwischen relativ zueinander drehbaren Baugruppen (Drehübertrager) |
| CN107525583A (zh) * | 2016-06-22 | 2017-12-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种用于高功率光纤激光器的全光纤功率测量系统 |
| CN115615921A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-01-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于微结构多模光纤的紧凑型全光纤散斑光谱仪 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288140A (ja) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フアイバ形センサ |
| JPS62293132A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-19 | Japan Steel & Tube Constr Co Ltd | 漏洩検知用光フアイバセンサ |
| JPS63234206A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-29 | Fujikura Ltd | 液体検知用光フアイバ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4630890A (en) * | 1983-06-22 | 1986-12-23 | At&T Bell Laboratories | Exposed core optical fibers, and method of making same |
-
1991
- 1991-03-26 CA CA002039079A patent/CA2039079A1/en not_active Abandoned
- 1991-04-10 AU AU74319/91A patent/AU7431991A/en not_active Abandoned
- 1991-04-16 EP EP19910303366 patent/EP0453233A3/en not_active Withdrawn
- 1991-04-17 BR BR919101547A patent/BR9101547A/pt unknown
- 1991-04-19 JP JP3088611A patent/JPH04230707A/ja active Pending
- 1991-04-19 KR KR1019910006299A patent/KR910018820A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288140A (ja) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フアイバ形センサ |
| JPS62293132A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-19 | Japan Steel & Tube Constr Co Ltd | 漏洩検知用光フアイバセンサ |
| JPS63234206A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-29 | Fujikura Ltd | 液体検知用光フアイバ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR9101547A (pt) | 1991-12-03 |
| EP0453233A3 (en) | 1992-04-15 |
| EP0453233A2 (en) | 1991-10-23 |
| AU7431991A (en) | 1991-11-14 |
| KR910018820A (ko) | 1991-11-30 |
| CA2039079A1 (en) | 1991-10-21 |
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