JPH0654029U

JPH0654029U - 音響変調のための光学ファイバーの感度を増強する装置

Info

Publication number: JPH0654029U
Application number: JP5064593U
Authority: JP
Inventors: シュマデルドナルド; エッチ．カルバーウイリアム; ゴウルドゴードン
Original assignee: シエブロンリサーチコンパニー
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1994-07-22

Abstract

(57)【要約】【目的】エッチングされた単一モード光学ファイバー
を用いて音響変調のための光学ファイバーの感度を増強
する。【構成】光学ファイバーを通過して伝搬する電磁放射
の最も低いモードを許容するために光伝導容量の減衰を
最小にする屈折率で低弾性率の物質と置き換えられたク
ラッド層を有するエッチングされた単一モード光学ファ
イバーと、前記光学ファイバーを通過する電磁放射が屈
折するのを避けるようにエッチングされた光学ファイバ
ーを長さ方向に伸張と圧縮をする手段と、よりなる音響
変調のための光学ファイバーの感度を増強する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】本考案は音響変調のための光学ファイバーの感度を増強する装置に関するものである。例えば、光学ファイバの中を通る光の位相変調か周波数変調のいずれかにおける先行技術は光学ファイバ中を伝播する光に課せられるべき信号をファイバを力学的または音響学的に励起するのに使用するという点で音響−光学効果を利用した。この力学的または音響学的励起はファイバのコアの光学的指数に変化を生じさせる。その結果ファイバ中を伝わる光における光学距離が変化する。この光はそれゆえ信号により位相と周波数が変調される。ガラスファイバにおいては光学的指数の変化は与えられた力学的または音響学的励起エネルギーに対して極めて小さい。十分な変調を得るために、このことは高レベルの信号エネルギーが長い相互作用長のいずれかを必要としこの相互作用長とは変調が生じる点で音響学的に励起されるはずのファイバの長さのことである。直接の音響学的変調に対する光学ファイバの感度はＪ．Ａ．ＢｕｃａｒｏによりＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．１８，No. ６，１９７９年３月１５日号に説明されている。本考案の信号エネルギーで単一モードファイバを延ばして位相変調を起こさせるセンサーにおいて使用するためのクラッドの厚さを薄くした単一モードのファイバを構成する。本考案は直径が大きい光学ファイバから低いオーダーのモードの光学ファイバも構成する。また本考案で用いる直径が大きい光学ファイバから低いオーダーのモードの光学ファイバも構成する。これら２つの光学ファイバを現在入手できる光学ファイバのエッチングにより成し遂げる。

【０００２】Ｓ．Ｋ．Ｓｈｅｅｍとｊ．Ｈ．ＣｏｌｅによりＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４，No. １０，１９７９年１０月号の「ＡｃｏｕｓｔｉｃＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅＯｐｔｉｃａｌＰｏｗｅｒＤｉｖｉｄｅｒｓ」において説明されているように、先行技術では単一モードファイバはその増加または減少する音響感度やモード構造における変化を考慮せずにその光伝導性を減少させるためにエッチングする。このような効果、すなわち減少した光伝導性、は本考案の目的に好ましくないと考えられ本考案は具体的にはこれを最少にするための装置を与える。

【０００３】本考案は単一モードの光学ファイバ内で光を反射させるために長さが制限された分配波長反射器に用いる。このような反射は「ＭｅｔｈｏｄＡｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓＦｏｒＲａｄｉａｎｔＥｎｅｒｇｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＩｎＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｒｅｓ」という名称の米国特許出願第０８８５７９号と、Ｋ．Ｏ．ＨｉｌｌらによるＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓｌｅｔｔｅｒｓ，３２（１０），１９７８年５月１５日号における「ＰｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｎＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｒｅＷａｖｅｇｕｉｄｅｓ：ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＦｉｌｔｅｒＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」に説明されている。

【０００４】本考案はまたファブリーペロ干渉計に似ている装置において光学ファイバ内で反射を起こす反射器に用いることができる。このような装置はＰ．Ｇ．Ｃｉｅｌｏにより１９７９年９月１日号のＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．１８，No. １７の「ＦｉｂｒｅＯｐｔｉｃＨｙｄｒｏｐｈｏｎｅ：ＩｍｐｒｏｖｅｄＳｔｒａｉｎＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＮｏｉｓｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」に説明されている。本考案はこの反射器の装置をその多数の部品の１つとして用いる新規な検出装置を与える。本考案は光学ファイバエネルギーセンサーとともに別の種類のエネルギーセンサーの出力をより簡単に処理される電子信号に変換するのに使用できる光復調装置を与える。本発明の応用例としてエネルギーセンサーは単一モードファイバを用いている。このエネルギーセンサーは次のように動作する。

【０００５】感知されたり検出されるべき信号エネルギーが生じてエッチングされた単一モードファイバを伸ばす。エッチングされた単一モードファイバは単一モードのガラスクラッドファイバでありそのクラッディングの厚さはその強度を弱めるように特定の量まで減らされている。本考案は、エッチングされた単一モードファイバの光伝導特性を保持することが必要である時、除去されたガラスクラッドの部分を光学的指数（例えば、屈折率）が単一モードファイバのコアの材料のそれよりも低くかつ弾性率が置き替えるガラスクラッドのそれよりも低いプラスチック材料に置き替えられるということを仮定する。このようなエッチングされた単一モードファイバはより弱いために伸長や圧縮に対しより敏感である。与えられた量の信号エネルギーに対して、単一モードファイバはそれがエッチングされた後、より大量に伸びる。

【０００６】先行技術は単一モードファイバの長さを伸ばすことはそのコアを伝播している電磁放射における光学距離を変化させるということを教えている。先行技術はさらに光学距離のこの変化が単一モードファイバが伸びる量が増加するとおりに増加するということを教えている。先行技術はこの光学距離の変化をファイバのコアを伝播している電磁放射を変調するのに用いている。先行技術はまた光学距離の変化の大きさが増大するとおりに変調の量が増大するということも教えている。それゆえ、エッチングされた単一モードファイバで構成されこのエッチングされた単一モードファイバを長手方向に伸ばすか圧縮することにより動作する光学ファイバエネルギーセンサーは与えられた量の信号エネルギーに対してより大きな変調をもたらしその結果より高い感度を示す。本考案のエッチングプロセスを用いて直径が大きい光学ファイバから少ない形態上の分散を有する本考案に用いて有益な光学ファイバを製造する。また、本考案はまたエッチングされた光学ファイバを用いる装置を構成する製造プロセスを与える。

【０００７】このプロセスはエッチングプロセスの影響を受けない材料で型を構成させる。これらの型はエッチングされるべきファイバを実際の装置に在るべきであるのと同一の配列に保持するのに用いられる。型を実際の装置には無いものであれば除去できるようにする種々の手段も詳述される。

【０００８】本考案を用いた応用例としてエネルギーセンサーの出力を実際に光学的に復調波することによりエネルギーセンサーをより有効にし、こうして電子復調装置の必要とされる以前の極めて大きな帯域幅を実質上減らすようにした光復調装置を与える。与えられた光復調装置はまた幾つかのエネルギーセンサーを同一の光学ファイバにおいてマルチプレックスし、こうしてハイドロフォンアレイのような多重センサー装置にかかるコストを実質上下げることも考慮している。

【０００９】光復調装置は光学ファイバの内側に構成された一対の長さが制限されたブラッグ反射器の部材の間に各々のエネルギーセンサーを配置している。配置された各々の一対の反射器は、その中でブラッグ反射器が作用するような電磁スペクトルの部分における共振を含むだけのファブリーペロ型干渉計を構成する。各々のエネルギーセンサーは一対の反射器の間に配置されるため、この時信号エネルギーが検出されるとセンサーのその結果得られる光学距離の変化はファブリーペロ干渉計の共振をスペクトル的に移行させる。この装置は次にこのスペクトル移行を、分析干渉計とみなされる第２のファブリーペロ干渉計を用いて部分的に復調する。この分析干渉計の共振はスペクトル移行の増幅を行なうようにエネルギーセンサーを含む干渉計のスペクトル分離に比例するスペクトル分離を有する。エネルギーセンサー干渉形と分析干渉計を組み合わせたものの出力は本考案の詳細な説明において与えられる方程式により与えられる増幅定数倍だけ元のスペクトル移行よりもスペクトル的に移行する。この装置はまた、各々がそれぞれの増幅を行なう、１つ以上の分析干渉計の使用も可能である。その結果得られる増幅はその各々が本来のスペクトル移行を表示する数の別々の数字に対応する出力を与えるようにすることができこうして電子検出器及び時間復調器の帯域幅は減らされる。

【００１０】この光検波装置は最後に各々のセンサーに対応する各々の反射器の対に全ての別の反射器の対とは異なる反射帯域を持たせることにより幾つかのエネルギーセンサーを同一のファイバにマルチプレックスすることを考慮している。この装置は波長走査型レーザを用いており、このレーザの出力は一度に１つの反射器の対の共振を走査する。

【００１１】本考案の感度の高い光学ファイバは光復調装置に用いることができる。まずエネルギーセンサーを説明し次に光復調装置を説明しよう。

【００１２】光学ファイバエネルギーセンサーの現在の技術はもし単一モードの光学ファイバが半径方向に圧縮されるか、または伸ばされるか、あるいは長手方向に圧縮されると、この時単一モード光学ファイバのコアを伝播している電磁放射における光学距離が変化するということを教えている。この技術はさらに単一モードファイバが伸び縮みする量が増大するとおりに、光学距離の変化も増大するということを教えている。現在の技術はこの光学距離の変化を用いてコアを伝播している光の位相変調を起こさせる。変調が起こる光学ファイバの長さは相互作用長と呼称される。

【００１３】本考案は光学ファイバにおいて用いるためのエッチングされた単一モードファイバ、すなわちエネルギーセンサーを説明する。単一モードファイバは最も低いオーダーのモードのみを伝播させるように構成されたファイバである。単一モードファイバ構成におけるこの最も低いオーダーのモードは２重の縮退である。これらの場合、最も低いオーダーのモードはそれらの偏光が相互に垂直であるという事実により見分けられる伝播の２つの状態を含む。

【００１４】エッチングされた単一モードファイバはここではそのクラッドの厚さが化学反応（例えば、フッ化水素酸の溶液またはフッ化アンモニウムで緩衝されたフッ化水素酸の溶液中でのエッチング）、またはイオンミリングにより薄くした単一モード光学ファイバであると画定する。図１はエッチングする前のファイバの拡大断面図である。図２はエッチング後のファイバの拡大断面図である。図１では、全体として２−１で示したガラスクラッドがＫで示した厚さを有することを図示している。図２では、クラッド２− ２がＲで示した薄くされた厚さを有することを図示している。図１と図２の両方において、１−１及び１−２で示したコアは、ファイバの露出表面においてのみなされるエッチングプロセスの性質により変化しないままである直径Ｖを有する。

【００１５】このようなファイバの有用性をまず感度の方面から説明し次にエッチングされた単一モードファイバを使用している装置の製造の容易さを説明する。検出すべき与えられた量の信号エネルギー、Ｅに対して、図１の、長さがＬで全断面積がＳ₁のファイバは次のような量ΔＬ₁だけ伸びる。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここでＹｏはファイバ材料の弾性率であり説明のため一定であり溶融石英の弾性率に等しいと仮定してよい。上記と同様に導き出し、しかしながら薄くしたクラッディングの厚さを式（Ｉ）に代入すると伸びる量ΔＬ₂が与えられ、エッチングされたファイバは同一の与えられた量の信号エネルギーＥにおいてこれに従う。

【００１８】

【数２】

【００１９】ここでＳ₂はエッチングされたファイバの断面積である。Ｓ₁はＳ₂よりも大きいため式（Ｉ）及び式（II）から、ΔＬ₂＞ΔＬ₁である。光学ファイバ感知の現在の技術はそれゆえ、与えられた量の信号エネルギーに対してエッチングされた単一モードファイバは通常の単一モードファイバよりも光学距離の変化が大きくなり、その結果コアを伝播している光のより大量の位相変調が得られるということを教えている。

【００２０】別の有用性は極めて小さな全体にわたる直径を有するファイバは現在の方法を用いて構成するのが困難でありたとえ構成されても、処理がむづかしいという事がわかると理解できる。本考案の教えによって、クラッドの厚さを薄くしたファイバを使用することもある装置を容易に入手できる直径がより大きいファイバで構成することができる。このような装置を組み立ててより大きなファイバが適当な位置にあるような時点に達すると、次にファイバをエッチングすることができ、これにより薄いファイバすなわち薄いクラッドを有するファイバのそれ以上の処理をはぶける。このプロセスのより詳細な説明は後に続く。

【００２１】別の有用性は小さなコアの直径を有するファイバを構成する必要が生じる時に認められ、本考案はこのようなファイバを直径がより大きなファイバから構成させる。図３は直径が大きい光学ファイバの断面、３−３、を示し、これは直径がＦのコア材料、（例えば、石英ガラス）である。直径が大きいファイバはエッチングされこうして断面が図４における４−４で示され、小さくなった直径Ｇを有する薄いファイバを作る。本考案はさらに直径Ｇを有するファイバを、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｒｐにより製造されているＲＴＶ６７０シリコンゴムのような、ファイバ自体よりも低い屈折率を有する材料５−４でこの時被覆することができこうして小さなコア直径を有する光学ファイバを作るということをさらに与える。このような小さなコア直径のファイバは導かれた光学モードの低い数を備えることに有効である。

【００２２】エッチングプロセスの一例として、図３の、ファイバ３−３は８０μｍから１００μｍまでの範囲内のエッチングする前の直径を有すればよく図４のエッチングされたコア４−４は５０μｍから５μｍまでの範囲の直径を有すればよい。

【００２３】本考案を用いた応用例として図５と図６、そして部分的には、図７に図示した特定の水中音響エネルギーセンサーは本考案に用いて有益である。図５はその円筒形の形状を説明しているセンサーの端部図である。図６はセンサーの断面図である。このセンサーは図６に６で示した、おそらくアルミニウムでできている、剛性の円筒形の骨組みから成っている。この円筒形骨組みの外側表面は平面Ｈと平面Ｊの間で直径が小さくなっている。この円筒形骨組みの周囲には全体として７で示した柔軟な材料から成る薄膜があり、その中では全体として８で示した単一モード光学ファイバが放射状に巻かれている。このような柔軟な材料は、例えば、シリコンゴムまたはＰＶＣであればよい。このスリーブは円筒形骨組みの大きい方の直径の端部１３′へ１３におけるように接合するかまたは１４におけるように締めるかあるいはその両方を行なって、柔軟な薄膜と剛性の型の直径が小さくなっているところの剛性の円筒形骨組みとの間に空間９をあける。直径が小さくなっているところのこの剛性の円筒形骨組みの壁には円筒形骨組みの内側の壁から柔軟な薄膜と剛性の骨組みの間の空間まで延びている等化孔１０があいている。円筒形骨組みの内側の壁には図６で１１で示してある突起がある。同様に、円筒形骨組みの内側ではバラスト供給体としての役目を持つ柔軟なブラダー１２が伸びておりタンク１６を形成しており、これは等化孔１０により空間９と連絡している。空間１６及び９は空気、ヘリウム、またはシリコン油のような、別の粘性のある柔軟な材料で満たす。図６に示した追加の空間１６′をつくる端部キャップ１７も備え、これには穴１５があけてあり、この穴は端部キャップの各々の厚さを通って延びている。図５、図６、及び図７に示したハイドロフォンは以下のように動作する。

【００２４】このハイドロフォンを測定すべき音波を含む流体中に浸す。任意の特定の深さのところで本考案によりこの流体の一部を穴１５を通してハイドロフォンへ入れて次に、１２′で示した破線により図示してあるように、突起１１の周囲でブラダー１２を伸ばし、こうして空間１６及び９における第２の粘性のある柔軟な物質を圧縮することにより空間９及び１６における静圧をハイドロフォンの外部の流体における静圧と等しくする。空間１６及び９における圧力が、ブラダー１２を伸ばす際に生じた追加の圧力を加えて外部の圧力に等しくなると、流体は穴１５を通って流れるのをやめる。穴１５及び等化孔１０またはその一方は等化の速度を緩慢にして測定すべき音圧の間の時間周期よりも極めて長い時間周期にするように十分に小さくする。

【００２５】ハイドロフォンにより測定すなわち感知されるべき音響信号は周囲の流体圧力における交互の変化から成っている。これらの変化は上述のブラダー機構により等しくされないため、これらはその代りに柔軟な薄膜７を半径方向に膨張させたり収縮させ、こうしてエッチングされた単一のモードファイバ８に縦に伸ばしたり圧縮したりする。

【００２６】図５、図６、及び図７の水中音響センサーが水中音響信号を感知するのに使用されている間動いている状態にあることを要求するこれらの応用例では、剛性の円筒の軸に平行に取り付けられる強化ストランド、例えば、図６と図７におけるファイバ８′を備える。ファイバ８′は柔軟な薄膜７の外側と内側あるいはいずれかの表面に接合され剛性の円筒６の周囲の各々の締付リング１４の下方に延びている。締付ける面は柔軟な薄膜７が取り付けられる剛性の円筒の部分１３′である。このような強化ファイバ８′はＫｅｖｌａｒ．すなわちＤｕＰｏｎｔ社製のタイヤコードファイバ、またはガラスでできていればよい。このような強化ファイバ８′は柔軟な薄膜７の長手方向の強度を増すように配置する。それゆえ、もし図５、図６、及び図７の水中音響センサーが剛性の円筒６の軸方向に加速されるとその結果生じる柔軟な薄膜７の変形は図６及び図７における強化ファイバ８′により小さくされたことになる。さらに、この強化ファイバ８′は剛性の円筒６の軸に平行に配置されると実質上感知すべき音響信号により生じるような半径方向の収縮に対する柔軟な薄膜の抵抗を増加させない。さらに、柔軟な薄膜の質量は水中音響周波数レスポンスをシフトさせるという影響を与える単一モードファイバの巻き線８の密度と同様に変えることができる。

【００２７】本考案を用いた応用例として図８及び図９の水中音響エネルギーセンサーは本考案に用いて有益である。図８は水中音響センサーの端部図であり図９は図８のセンサーの断面図でありここにおいて７−９は単一モードファイバ８−９の螺旋が中に含まれている柔軟な薄膜を示す。この組立体はまたシリコンゴムのような弾性の柔軟な材料から成る内部円筒２０２も含み、これは柔軟な薄膜７−９の内側の壁と接触している。強化ストランド、例えば、ファイバ２０１は柔軟な薄膜７−９の軸に平行に配置し内部円筒物質２０２と力学的に接触させその半径方向の柔軟性を大いに変化させることなく内部円筒形の長手方向の強度を強めるようにする。強化ファイバ２０１はＫｅｖｌａｒかガラスでできていればよく柔軟な材料の端部からはみ出して長く延びていてもよくまたセンサーを適切な位置に固定するために使用すればよい。柔軟な内部円筒２０２はまたセンサーを適切な位置に配置するか固定するために長く延びていてもよい。本考案はまた強化ファイバ２０１をその長手方向の強度を増すように柔軟な薄膜７−９の軸に平行なこの薄膜７−９の外側に力学的に取付けるということも提供する。センサーの長手方向の強度を増すことはセンサーの耐久性をセンサーの長手方向の加速により生じる半径方向の膨張と収縮の量を減らすことにもなるが、音響信号に対するセンサーのレスポンス、すなわち放射状の膨張及び収縮、は減らない。

【００２８】図８及び図９の水中音響センサーは以下のように作動する。センサーを音響信号を含む溶液中に浸す。音響信号に表われる圧力の周期的な変化が柔軟な薄膜７ −９を膨張させたり収縮させたりする。薄膜７−９が膨張したり収縮したりするとおりに、エッチングされた単一モード光学ファイバ８−９は伸びるかまたは圧縮され、そのため、すでに説明したように、ファイバ８−９のコアの中を伝播している電磁放射が変調される。さらに、内部円筒は同様に放射状に柔軟であるため、これは柔軟な薄膜の膨張と収縮により小さな抵抗を与える。図８及び図９のセンサーが単一モードファイバ８−９としてエッチングされた単一モードファイバを使用するとよいということを与える。

【００２９】エッチングされた単一モードファイバはあらゆるエネルギーセンサーにおいて有効であり、これは１つの信号エネルギーを用いて単一モードファイバを長手方向に伸ばすか圧縮させて光学ファイバの光学距離に変化を起こさせる。エネルギーセンサーによってはこのようなファイバの形態上の分散が相互作用長にわたって十分な光の干渉性を保持する程十分低い場合低いオーダーのモードの光学ファイバを使用できる。これらのエネルギーセンサーに対して本考案は図４の薄いファイバを与える。多重モードステップ指数または階層指数ファイバのように、任意の光学ファイバを長手方向の伸び縮みに対するその感度を上げるようにエッチングすることができるということに留意すべきである。

【００３０】ステップ指数または階層指数ファイバのガラスクラッディングをエッチング除去してその電磁放射の伝導性を弱めるようにする場合には、本考案はその結果得られるファイバを図面の２−２′図２におけるように、ＲＴＶ６７０シリコンゴムのようなファイバコアよりも光学的指数が低い材料で被覆して電磁放射を伝導するための能力を回復するようにすればよいということを定める。

【００３１】エッチングされた単一モードファイバを使用するとよい本考案に用いて有益である光学ファイバエネルギーセンサーを以下のような製造方法で製造する。まず、製造されつつある特定のセンサーにおいて使用されるべきであるのと同一の配列または構成にエッチングされるべきファイバを保持する型を造る。図５、図６、及び図７のハイドロフォンの場合、ファイバは螺旋状に構成する。このハイドロフォンにおける適切な型は図１０に図示したような円筒１８であり、その周囲には螺旋形の溝１９′が刻まれておりこの溝にエッチングされていない光学ファイバ２０′を巻き付ける。もし型をエッチングの後取り除くことを望むなら、型の材料はファイバまたは柔軟な薄膜の材料に損傷を与えない温度でまたは溶液によって溶けるかまたは溶解して液体の状態になることのできる物質でなければならない。このような材料は密蝋である。さらに、型の材料の中にはファイバのエッチング（蝋をファイバの適切な場所にこすり付け、こうしてファイバをエッチング剤から保護すればよい）でさえも危くするものがありうるため、このような材料から成る型はまず図１１における保護材２１′の溶液に浸すかこれをスプレイすることにより薄く被覆する。この保護材２１′は固まるとエッチングプロセスに影響を与えない。適切な保護材は、Ｏｐｔｅｌｅｃｏｍ社製のＴｙｐｅ１３９ＬｏｗＡｎｄｅｘＰｌａｓｔｉｃＣｌａｄｄｉｎｇＳｏｌｕｓｉｏｎ、かＫｙｎａｒ、すなわちＰｅｎｎｗａｌｔＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．社製のフッ化ビニリデンである。エッチングすべきファイバが光を伝導するのに十分なガラスクラッドを有していない場合、保護材がファイバコアのより低い光の屈折率を有するということを定める。Ｔｙｐｅ１３９ＬｏｗＡｎｄｅｘＰｌａｓｔｉｃＣｌａｄｄｉｎｇＳｏｌｕｔｉｏｎまたはＫｙｎａｒは石英ガラスよりも低い光学的指数を有する。

【００３２】必要であれば、ファイバを図１０における２２′で示したようにおそらくエッチングコアの両端部において型に接合するということも定める。すでに説明した保護材は接合剤で十分である。

【００３３】ファイバの部分をエッチング剤から保護することが必要である場合、これらの部分も同様に図１０における２３′で示したようにすでに説明した保護材で被覆すればよい。もし光学ファイバエネルギーセンサーがエッチングされた単一モードファイバを使用することになるならば、次に図１０に図示したように適切な位置にファイバ２０′を備えた型１８′をフッ化水素酸かフッ化水素アンモニウムで緩衝されたフッ化水素酸のいずれか、またはファイバのガラスクラッドを溶解するか除去できる任意の別の化学薬品の溶液中に置く。通常、このエッチング溶液は、もし必要であれば、超音波的に攪拌しエッチングされなければならないファイバの全ての部分の周囲にエッチング剤が入るのを促進する。

【００３４】エッチング期間（これは経験的に決定できる）が終えた後今エッチングされたファイバを適切な位置に備えている型を溶液から取り出し、水で洗い、乾燥させ次に溶解したまたは融解した被覆材の溶液に浸してから取り出すか、または硬化させるか、乾燥させるか、冷却すると柔軟な薄膜の材料になる物質の溶液をスプレイするがさもなければこれで被覆する。溶液の超音波攪拌はファイバの全ての部分の周囲に被覆液が入るのを促進する必要がある時に実施される。本考案はまた被覆材の適用は被覆の均一性と空気ポケットの除去を目的として真空中で行なうとよいということも規定する。

【００３５】エッチングの後電磁放射をコアの中に伝導させるのに十分なクラッデッイングの厚さを有していないようなファイバを使用する場合、被覆材はコアの材料よりも低い屈折率を有するということを定める。このような被覆溶液はすでに説明した保護材かＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃｃｏｍｐａｎｙのＲＴＶ６７０のようなシリコンゴムのいずれかのものであればよい。被覆溶液の粘性は溶液から取り出す時に型に残っている被覆の厚さを調節する手段として変えることができる。被覆溶液の粘性が低いとより薄い被覆が与えられる。被覆溶液から取り出した型は次に溝の在る所で均一な膜を達成するために被覆物が固まるまで回転させる。図１２はエッチングと液浸プロセスの後完成した図１０の型及びファイバを示す。エッチングされたファイバは２０−Ｅで示してあり柔軟な薄膜材は１２４で示してある。

【００３６】図１２における被覆物が凝固した後、被覆物と保護材を通って型の材料の中へ延びている穴をあける。このような穴の位置は型の材料が溶融または溶解により除去できしかも被覆物中のファイバに損傷を与えないように選択しなければならない。このような穴１２５は図１２に示してある。型を収縮させて柔軟な薄膜及び保護材から離脱し、こうして図１２におけるＰと記された平面において薄膜を切り取ることにより形成される図１２における極めてより大きな開口１２６を通して型を取り出しやすくするように液体窒素で冷却できるテフロンのような材料で型ができているとよい。さらに、型はその除去を助けるように崩壊するとよいと思われる。図５、図６、及び図７のハイドロフォンにおいて、つぶせる適切な型が端部図の図１３に示してある。

【００３７】図１３は円筒２５７の端部図である。キーと呼称されるこの円筒の除去部分は２５６で示してある。キー２５６は円筒の軸に平行にかつ円筒の全長において延びている。ＺＺで示されている矢印はキーのその除去を助けるための動きを説明している。キーの除去により、円筒２５７は半径方向につぶれそのためエッチング及び液浸後の柔軟な薄膜材からの除去が可能になる。

【００３８】もしエッチングされていない光学ファイバを備えるために柔軟なスリーブまたはおおいを使用する光学ファイバエネルギーセンサーを製造したいならば、本考案はまた上述の製造プロセスからエッチング及び洗浄工程を除去することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】大いに拡大した単一モード光学ファイバの断面
図。

【図２】エッチングされた図１の単一モード光学ファイ
バの大いに拡大した断面図。

【図３】コア材から成る大きな直径のファイバの大いに
拡大した断面図。

【図４】エッチングされかつ被覆された後図３の大きな
直径のファイバの大いに拡大した断面図。

【図５】図６に図示されている音響エネルギーセンサー
の端部図。

【図６】図５の音響エネルギーセンサーのライン６−６
における断面説明図。

【図７】図５及び図６の音響エネルギーセンサーの一部
の拡大説明図。

【図８】別の音響エネルギーセンサーの端部図。

【図９】図８の音響センサーのライン９−９における断
面図。

【図１０】光学ファイバエネルギーセンサーを製造する
ための型及び単一モード光学ファイバの説明図。

【図１１】保護材で被覆された後の図１０の型のみの断
面図。

【図１２】エッチング及び被覆後の図１０の型及び単一
モード光学ファイバの説明図。

【図１３】エッチングプロセスにおいて使用できる崩壊
可能な型の端部図。

【符号の説明】

１−１コア２−１ガラスクラッド６骨組み７，７−９柔軟な薄膜８，８−９，２４単一モード光学ファイバ８′，２０１−９強化ストラッド９，１６′ 空間１６貯留１０，１５開口１１突起１２ブラダー１４締付けリング１７端部キャップ２０２−９内部円筒２５７円筒１８′，１８−１２型１９′ 螺旋形溝１２５穴１２６開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者ゴードンゴウルドアメリカ合衆国バージニア州グレートフォールズ，ウイリアムクロスマンドライブ 9609

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光学ファイバーを通過して伝搬する電磁
放射の最も低いモードを許容するために光伝導容量の減
衰を最小にする屈折率で低弾性率の物質と置き換えられ
たクラッド層を有するエッチングされた単一モード光学
ファイバーと、前記光学ファイバーを通過する電磁放射が屈折するのを
避けるようにエッチングされた光学ファイバーを長さ方
向に伸張と圧縮をする手段と、よりなる音響変調のための光学ファイバーの感度を増強
する装置。