JPH0690334B2 - 放射源と導波路を含むシステム - Google Patents
放射源と導波路を含むシステムInfo
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- JPH0690334B2 JPH0690334B2 JP17788086A JP17788086A JPH0690334B2 JP H0690334 B2 JPH0690334 B2 JP H0690334B2 JP 17788086 A JP17788086 A JP 17788086A JP 17788086 A JP17788086 A JP 17788086A JP H0690334 B2 JPH0690334 B2 JP H0690334B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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-
- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/011—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は光ファイバなどの導波路を含む通信及び検出シ
ステムに関する。
ステムに関する。
背景技術 導波路は電磁放射を導くのに用いられるデバイスであ
る。そのようなデバイスには、典型的にはコアとクラッ
ドを含み、一般にシリカから作られる光ファイバが含ま
れる。従来、コアはクラッドより屈折率が高くなるよう
に作られるので電磁放射は全内反射の現象により、コア
の内部に大半が閉じこめられ、これによって導かれる。
る。そのようなデバイスには、典型的にはコアとクラッ
ドを含み、一般にシリカから作られる光ファイバが含ま
れる。従来、コアはクラッドより屈折率が高くなるよう
に作られるので電磁放射は全内反射の現象により、コア
の内部に大半が閉じこめられ、これによって導かれる。
光ファイバは様々な種類の光通信及び検出システムに現
在既に用いられておりまたこれまでも多く提案されて来
た。前者の中で、光ファイバの応用例中最も期待される
ものの一つはローカルエリアネットワーク（LAN）の入
出力（I/O）デバイス、例えばコンピュータターミナル
を結合する光データバスである。（LANというのは２個
以上のI/Oデバイス、例えばコンピュータターミナルが
データリンクを介してCPUに結合され及び／または互い
に結合される多重アクセス通信システムである。）つま
り、光ファイバLANの各I/Oデバイスは光信号を発生する
ための光源と光信号を検出するための光検出器を含み、
光ファイバデータバスはI/Oデバイス間でこれらの光信
号をやりとりするよう機能する。
在既に用いられておりまたこれまでも多く提案されて来
た。前者の中で、光ファイバの応用例中最も期待される
ものの一つはローカルエリアネットワーク（LAN）の入
出力（I/O）デバイス、例えばコンピュータターミナル
を結合する光データバスである。（LANというのは２個
以上のI/Oデバイス、例えばコンピュータターミナルが
データリンクを介してCPUに結合され及び／または互い
に結合される多重アクセス通信システムである。）つま
り、光ファイバLANの各I/Oデバイスは光信号を発生する
ための光源と光信号を検出するための光検出器を含み、
光ファイバデータバスはI/Oデバイス間でこれらの光信
号をやりとりするよう機能する。
光ファイバLANは光ファイバデータバスから光信号を取
り出して各I/Oデバイスに取り込むための光タップと、
各I/Oデバイスからの光信号を光ファイバデータバスに
結合させるための光結合器とを必ず含んでいなければな
らない。様々なタップが現在用いられているが、その中
には侵入性タップ（光ファイバデータバスへの切込みを
必要とするタップ）と非侵入性が含まれる。データバス
の強度が劣化するのを避けるため一般には後者が好まし
い。非侵入性タップの一例においては光ファイバデータ
バス中に１個または複数の小さな曲部（典型的には曲率
半径数cm）を含んでおり、このために光信号パワーがデ
ータバスから放出されることになる。
り出して各I/Oデバイスに取り込むための光タップと、
各I/Oデバイスからの光信号を光ファイバデータバスに
結合させるための光結合器とを必ず含んでいなければな
らない。様々なタップが現在用いられているが、その中
には侵入性タップ（光ファイバデータバスへの切込みを
必要とするタップ）と非侵入性が含まれる。データバス
の強度が劣化するのを避けるため一般には後者が好まし
い。非侵入性タップの一例においては光ファイバデータ
バス中に１個または複数の小さな曲部（典型的には曲率
半径数cm）を含んでおり、このために光信号パワーがデ
ータバスから放出されることになる。
光ファイバデータバスに光信号を結合させるのにも光フ
ァイバデータバスから光信号を取り出すのにも有用な、
現在用いられている光結合器の一例において２つの光フ
ァイバ10及び20（第１図参照）が含まれる。典型的には
この結合器は、２つの光ファイバのそれぞれからクラッ
ド部分を充分量除去し、除去した後のファイバ表面を接
触させる時に２つの光ファイバのコアが接近して（コア
径の数倍の距離内もしくは接触する程度）配置されるよ
うにすることで形成される。その後２つのコアは、２つ
の光ファイバをその切断面に沿って滑らせることによ
り、所望の光結合効率が得られるように互いに慎重に位
置合わせされる。最後に切断面は例えば熱処理によって
互いに融着される。I/Oデバイスから光ファイバデータ
バスへの光信号の結合は以下のようにして行なわれる。
光ファイバデータバスを切断し、光結合器のファイバの
１つをデータバスの切断部分につなぐ。つまり、I/Oデ
バイスから光ファイバ20へ光信号を送出する際、この光
信号に関連する消失場の一部分がファイバ10のコアにま
で延びそしてこのコアにより導かれ、こうして光ファイ
バデータバスのコアに結合される。（消失場というの
は、光ファイバによって導かれる電磁放射が指数関数的
に減衰する部分であって、光ファイバのコアを越えてク
ラッド内に達する。） 上述の光結合器は有用ではあるが多くの欠点がある。例
えば、光結合器を光ファイバデータバスに接続する工程
は侵入性、つまりバスの切断を必要とし、このためバス
の物理的一体性を必ず劣化させる。さらに、この光結合
器は使用の際光ファイバデータバスの一体的部分となる
のであるから、光結合器を製造するには光ファイバデー
タバスの製造の際追加工程を設けなくてはならない。結
果的に、光ファイバデータバス製造は複雑になり、コス
トは実質的にかなり高くなる。加えて、LANに新しいユ
ーザーが加わると新たに光結合器を光ファイバデータバ
スに継合する必要があるが、これは典型的には光ファイ
バデータバスの設置後に行なわれるものなので、概して
データバスの機能を停止しなくてはならない。光結合器
を光ファイバデータバスに接続する際に行なわれる２つ
の継合により典型的には、合計して約0.5dBの光損失が
生じることは重要である。さらに、光ファイバデータバ
スによって導かれるいかなる光信号であってもその一部
は必ず各光結合器（信号結合を意図しない結合器にも）
に結合される。この種の結合による損失は典型的には約
0.5dBである。（その他さらに、まだ説明していない
が、各光結合器に関連して典型的には0.5dBの損失が存
在する。）このようにして新しいユーザーが加入するご
とに累積して大幅に損失が増大する。実際、継合（spli
ce）、結合（coupling）及びその他（まだ説明していな
い）の損失が極めて多いのでLANのユーザの総数は典型
的には20以下に制限されている。
ァイバデータバスから光信号を取り出すのにも有用な、
現在用いられている光結合器の一例において２つの光フ
ァイバ10及び20（第１図参照）が含まれる。典型的には
この結合器は、２つの光ファイバのそれぞれからクラッ
ド部分を充分量除去し、除去した後のファイバ表面を接
触させる時に２つの光ファイバのコアが接近して（コア
径の数倍の距離内もしくは接触する程度）配置されるよ
うにすることで形成される。その後２つのコアは、２つ
の光ファイバをその切断面に沿って滑らせることによ
り、所望の光結合効率が得られるように互いに慎重に位
置合わせされる。最後に切断面は例えば熱処理によって
互いに融着される。I/Oデバイスから光ファイバデータ
バスへの光信号の結合は以下のようにして行なわれる。
光ファイバデータバスを切断し、光結合器のファイバの
１つをデータバスの切断部分につなぐ。つまり、I/Oデ
バイスから光ファイバ20へ光信号を送出する際、この光
信号に関連する消失場の一部分がファイバ10のコアにま
で延びそしてこのコアにより導かれ、こうして光ファイ
バデータバスのコアに結合される。（消失場というの
は、光ファイバによって導かれる電磁放射が指数関数的
に減衰する部分であって、光ファイバのコアを越えてク
ラッド内に達する。） 上述の光結合器は有用ではあるが多くの欠点がある。例
えば、光結合器を光ファイバデータバスに接続する工程
は侵入性、つまりバスの切断を必要とし、このためバス
の物理的一体性を必ず劣化させる。さらに、この光結合
器は使用の際光ファイバデータバスの一体的部分となる
のであるから、光結合器を製造するには光ファイバデー
タバスの製造の際追加工程を設けなくてはならない。結
果的に、光ファイバデータバス製造は複雑になり、コス
トは実質的にかなり高くなる。加えて、LANに新しいユ
ーザーが加わると新たに光結合器を光ファイバデータバ
スに継合する必要があるが、これは典型的には光ファイ
バデータバスの設置後に行なわれるものなので、概して
データバスの機能を停止しなくてはならない。光結合器
を光ファイバデータバスに接続する際に行なわれる２つ
の継合により典型的には、合計して約0.5dBの光損失が
生じることは重要である。さらに、光ファイバデータバ
スによって導かれるいかなる光信号であってもその一部
は必ず各光結合器（信号結合を意図しない結合器にも）
に結合される。この種の結合による損失は典型的には約
0.5dBである。（その他さらに、まだ説明していない
が、各光結合器に関連して典型的には0.5dBの損失が存
在する。）このようにして新しいユーザーが加入するご
とに累積して大幅に損失が増大する。実際、継合（spli
ce）、結合（coupling）及びその他（まだ説明していな
い）の損失が極めて多いのでLANのユーザの総数は典型
的には20以下に制限されている。
前述のように、光ファイバは検出器として用いることも
提案されている。分布検出器（空間的に離れた複数の点
または領域における刺激を検出することのできる検出
器）としての用途を潜在的にもう一つの型のファイバは
プラスチック クラッド シリカ(Plastic Clad Silic
a,PCS）ファイバである。分布検出器として用いる場合
はPCSファイバは典型的には、シリカコア30（第２図参
照）、ネオジムまたはオキサジン パークロラーテなど
の分布活性中心を有するプラスチッククラッド40を含
む。外界からの刺激、例えばふん囲気温度の変化、化学
品の濃度変化にさらされると、活性中心は反応してその
光吸収に変化を生じる。このようにして、吸収の変化に
よって影響を受けやすい強度を有する電磁放射の波長を
送信することにより、またこれらの波長の強度を検出す
ることにより、刺激の有無が容易に決定できる。さら
に、これらの波長をファイバを通して原点まで送り返す
ことにより、また従来型の光時間ドメイン反射技術(Opt
ical Time Domain Reflectometry,OTDR）を用いること
により、ファイバ長にわたる刺激の位置が容易に決定さ
れる。（OTDRについては例えばエム．バルノスキー（M.
Barnoski）とエス．パーソニック（S.Personick）の
「ファイバ光学における測定）」(“Measurements in F
iber Optics")、プロシーデングズ オブ アイイーイ
ーイー(Proceeding of IEEE）第66巻第４号429−441ペ
ージ、1978年を参照。） 活性中心をドープしたPCSファイバは確かに分布検出器
として有用であるが、空間分解能即ち刺激の空間的範囲
を分解する能力が約50メートル以下であるという点で限
度がある。結果として刺激の位置は約50メートルの範囲
でしか決められない。加えてOTDR装置は極めて高価であ
る。（典型的には200万円ないし250万円である。） このように、光ファイバシステムの発展に従事する人々
は、光ファイバデータバスの物理的一体性を劣化させる
ことなく、光ファイバデータバスの製造工程を複雑化す
ることなく、損失を招く継合を行なう必要なく、機能を
中断させることなく光結合器が形成されるような光ファ
イバLANを研究して来たが成功には至っていない。さら
にこれらの人々は比較的安価でかつ空間分解能が約50メ
ートルよりもはるかに小さい光ファイバ分布検出器を研
究して来たがやはり成功には至っていない。
提案されている。分布検出器（空間的に離れた複数の点
または領域における刺激を検出することのできる検出
器）としての用途を潜在的にもう一つの型のファイバは
プラスチック クラッド シリカ(Plastic Clad Silic
a,PCS）ファイバである。分布検出器として用いる場合
はPCSファイバは典型的には、シリカコア30（第２図参
照）、ネオジムまたはオキサジン パークロラーテなど
の分布活性中心を有するプラスチッククラッド40を含
む。外界からの刺激、例えばふん囲気温度の変化、化学
品の濃度変化にさらされると、活性中心は反応してその
光吸収に変化を生じる。このようにして、吸収の変化に
よって影響を受けやすい強度を有する電磁放射の波長を
送信することにより、またこれらの波長の強度を検出す
ることにより、刺激の有無が容易に決定できる。さら
に、これらの波長をファイバを通して原点まで送り返す
ことにより、また従来型の光時間ドメイン反射技術(Opt
ical Time Domain Reflectometry,OTDR）を用いること
により、ファイバ長にわたる刺激の位置が容易に決定さ
れる。（OTDRについては例えばエム．バルノスキー（M.
Barnoski）とエス．パーソニック（S.Personick）の
「ファイバ光学における測定）」(“Measurements in F
iber Optics")、プロシーデングズ オブ アイイーイ
ーイー(Proceeding of IEEE）第66巻第４号429−441ペ
ージ、1978年を参照。） 活性中心をドープしたPCSファイバは確かに分布検出器
として有用であるが、空間分解能即ち刺激の空間的範囲
を分解する能力が約50メートル以下であるという点で限
度がある。結果として刺激の位置は約50メートルの範囲
でしか決められない。加えてOTDR装置は極めて高価であ
る。（典型的には200万円ないし250万円である。） このように、光ファイバシステムの発展に従事する人々
は、光ファイバデータバスの物理的一体性を劣化させる
ことなく、光ファイバデータバスの製造工程を複雑化す
ることなく、損失を招く継合を行なう必要なく、機能を
中断させることなく光結合器が形成されるような光ファ
イバLANを研究して来たが成功には至っていない。さら
にこれらの人々は比較的安価でかつ空間分解能が約50メ
ートルよりもはるかに小さい光ファイバ分布検出器を研
究して来たがやはり成功には至っていない。
発明の概略 本発明は、光ファイバなどの導波路を含み、導波路の全
長にわたってどの点においても光信号が導波路に非侵入
性に結合される光システムを含む。本発明または情報を
伝達する方法を含む。
長にわたってどの点においても光信号が導波路に非侵入
性に結合される光システムを含む。本発明または情報を
伝達する方法を含む。
導波路の他に本システムは強度が実質的に一定した電磁
放射を放出できる光源を含む。導波路は光源と通信可能
な状態になっており、光源から放出される電磁放射の少
なくとも一部を導くよう機能する。
放射を放出できる光源を含む。導波路は光源と通信可能
な状態になっており、光源から放出される電磁放射の少
なくとも一部を導くよう機能する。
導波路によって導かれる一定強度の電磁放射の少なくと
も一部分を吸収する物質を導波路が含むことは重要なこ
とである。しかしながらこの吸収が起きるのは、該物質
が、導波路の外にあるエネルギー源によって放出される
エネルギーの指向ビームからエネルギー、例えば電磁放
射（導かれる放射とは別）または熱を吸収した後のみで
ある。あるいは放射吸収はエネルギー吸収と刺激（例え
ば導波路近傍におけるふんい気温度の変化または化学品
の濃度の変化）の組合せに応答して発生する。
も一部分を吸収する物質を導波路が含むことは重要なこ
とである。しかしながらこの吸収が起きるのは、該物質
が、導波路の外にあるエネルギー源によって放出される
エネルギーの指向ビームからエネルギー、例えば電磁放
射（導かれる放射とは別）または熱を吸収した後のみで
ある。あるいは放射吸収はエネルギー吸収と刺激（例え
ば導波路近傍におけるふんい気温度の変化または化学品
の濃度の変化）の組合せに応答して発生する。
光信号は本発明に従い、実質的に強度一定の放射を光源
から導波路へ結合させることにより、非侵入性に導波路
に結合される。この放射の強度は次に導波路をエネルギ
ーの指向ビームまたはエネルギービームと刺激との組合
せを用いて選択的に射ることにより選択的に減少され、
こうして所望の光信号が発生される。
から導波路へ結合させることにより、非侵入性に導波路
に結合される。この放射の強度は次に導波路をエネルギ
ーの指向ビームまたはエネルギービームと刺激との組合
せを用いて選択的に射ることにより選択的に減少され、
こうして所望の光信号が発生される。
例えば本システムの一例である光ファイバLANにおいて
は、システムに含まれる各I/Oデバイス自体がエネルギ
ー源を有する。さらに光ファイバは、エネルギー源の任
意の１つから放出されたエネルギーの指向ビームからエ
ネルギーを吸収した後、光ファイバによって導かれる実
質的に強度一定の電磁放射の少なくとも一部分を吸収す
る物質を含む。各I/Oデバイスは各自のエネルギー源に
よって放出されるエネルギービームの強度を変調するこ
とにより、ファイバを切断することなくまた損失を招く
継合を行なう必要もなく、光ファイバ中に光信号を容易
に生成することができる。放射吸収を行なうファイバ物
質はファイバ製造のコストを大幅に上げることなくまた
複雑化させることなく、製造工程中ファイバに容易に組
込めることは重要である。
は、システムに含まれる各I/Oデバイス自体がエネルギ
ー源を有する。さらに光ファイバは、エネルギー源の任
意の１つから放出されたエネルギーの指向ビームからエ
ネルギーを吸収した後、光ファイバによって導かれる実
質的に強度一定の電磁放射の少なくとも一部分を吸収す
る物質を含む。各I/Oデバイスは各自のエネルギー源に
よって放出されるエネルギービームの強度を変調するこ
とにより、ファイバを切断することなくまた損失を招く
継合を行なう必要もなく、光ファイバ中に光信号を容易
に生成することができる。放射吸収を行なうファイバ物
質はファイバ製造のコストを大幅に上げることなくまた
複雑化させることなく、製造工程中ファイバに容易に組
込めることは重要である。
本システムの光ファイバ検出装置の一実施例において
は、１つまたは複数のエネルギー源がファイバの長さ方
向の選択された位置に配置される。光ファイバはエネル
ギー源の任意の１つから放出された指向エネルギービー
ムからエネルギーを吸収した後、導波される電磁放射の
少なくとも一部を吸収する物質を含む。しかし、吸収の
度合は外部刺激の存在（または不在）及び強度によって
決められる。またこの物質は、エネルギービームからエ
ネルギーを吸収した後でかつ刺激を受けた後のみ導波放
射を吸収する。このようにして刺激の存在（もし在れ
ば）は導波放射の強度の交互減少または単一の減少に対
応する。さらに刺激の位置はエネルギー源からエネルギ
ー照射を受けたファイバ部分の位置に対応する。達成可
能な空間分解能はエネルギー源から放出されるエネルギ
ービームの幅と同じであり、これは容易にセンチメート
ル以下、さらにミリメートル以下にできることは重要で
ある。加えてOTDR装置を用いないので本発明の検出装置
は低較的安価である。
は、１つまたは複数のエネルギー源がファイバの長さ方
向の選択された位置に配置される。光ファイバはエネル
ギー源の任意の１つから放出された指向エネルギービー
ムからエネルギーを吸収した後、導波される電磁放射の
少なくとも一部を吸収する物質を含む。しかし、吸収の
度合は外部刺激の存在（または不在）及び強度によって
決められる。またこの物質は、エネルギービームからエ
ネルギーを吸収した後でかつ刺激を受けた後のみ導波放
射を吸収する。このようにして刺激の存在（もし在れ
ば）は導波放射の強度の交互減少または単一の減少に対
応する。さらに刺激の位置はエネルギー源からエネルギ
ー照射を受けたファイバ部分の位置に対応する。達成可
能な空間分解能はエネルギー源から放出されるエネルギ
ービームの幅と同じであり、これは容易にセンチメート
ル以下、さらにミリメートル以下にできることは重要で
ある。加えてOTDR装置を用いないので本発明の検出装置
は低較的安価である。
実施例の説明 前述のように本発明は導波路の長さ方向の任意の点で光
信号が非侵入性に導波路に結合される導波路、例えば光
ファイバを含むシステムに関する。さらに本発明は情報
通信の方法に関する。
信号が非侵入性に導波路に結合される導波路、例えば光
ファイバを含むシステムに関する。さらに本発明は情報
通信の方法に関する。
本発明の通信方法によれば実質的に強度一定の電磁放射
が、放射に対して少なくとも部分的には透過性であり
（例えば導波路）、かつ放射を吸収する物質を含む媒体
に対して指向される。次に、媒体に指向エネルギービー
ムまたはエネルギービームと刺激の組合せを与えること
により情報が放射に重畳される。このエネルギービーム
またはこれと刺激との組合せにより該放射の少なくとも
一部分が該物質により吸収される。本発明の方法による
と、実質的に強度一定の電磁放射をファイバに結合し、
次にファイバ外部のエネルギー源またはエネルギービー
ムと刺激との組合せからの指向エネルギービームをファ
イバに照射することにより光信号が光ファイバ内で生成
される。エネルギービームまたはエネルギービームと刺
激との組合せは所望の信号を形成すべくファイバ中の物
質に電磁放射を少なくとも部分的に吸収させるように機
能する。
が、放射に対して少なくとも部分的には透過性であり
（例えば導波路）、かつ放射を吸収する物質を含む媒体
に対して指向される。次に、媒体に指向エネルギービー
ムまたはエネルギービームと刺激の組合せを与えること
により情報が放射に重畳される。このエネルギービーム
またはこれと刺激との組合せにより該放射の少なくとも
一部分が該物質により吸収される。本発明の方法による
と、実質的に強度一定の電磁放射をファイバに結合し、
次にファイバ外部のエネルギー源またはエネルギービー
ムと刺激との組合せからの指向エネルギービームをファ
イバに照射することにより光信号が光ファイバ内で生成
される。エネルギービームまたはエネルギービームと刺
激との組合せは所望の信号を形成すべくファイバ中の物
質に電磁放射を少なくとも部分的に吸収させるように機
能する。
第３図を参照して説明すると、本発明のシステム50は光
源60を含む。この光源は実質的に強度一定の電磁放射65
（例えばｃ−ｗレーザ）を放出することができる。本発
明の目的のためには「実質的に強度一定」という用語は
光源60から放出された放射65の強度の時間平均強度から
の偏位が時間平均強度の約１％以下であることを意味す
る。（ここで時間平均強度というのは以下に記述される
ような導波路内の光信号が検出される時間にわたって平
均した強度である。）システム50は導波路70も含むが、
この導波路は説明の目的で以下光ファイバとして記述す
る。ファイバ70は光源60と光通信可能に接続されてお
り、放出放射65の少なくとも一部を導くことができる。
この光通信は例えば、光源60を光ファイバが70の一端と
位置合わせし、電磁放射65をファイバ70に向けることに
より達成される。または、もし光ファイバ70が閉ループ
を形成するのであれば光通信は従来型光結合器のような
手段を用いて達成される。
源60を含む。この光源は実質的に強度一定の電磁放射65
（例えばｃ−ｗレーザ）を放出することができる。本発
明の目的のためには「実質的に強度一定」という用語は
光源60から放出された放射65の強度の時間平均強度から
の偏位が時間平均強度の約１％以下であることを意味す
る。（ここで時間平均強度というのは以下に記述される
ような導波路内の光信号が検出される時間にわたって平
均した強度である。）システム50は導波路70も含むが、
この導波路は説明の目的で以下光ファイバとして記述す
る。ファイバ70は光源60と光通信可能に接続されてお
り、放出放射65の少なくとも一部を導くことができる。
この光通信は例えば、光源60を光ファイバが70の一端と
位置合わせし、電磁放射65をファイバ70に向けることに
より達成される。または、もし光ファイバ70が閉ループ
を形成するのであれば光通信は従来型光結合器のような
手段を用いて達成される。
本発明の第１実施例によればシステム50は、光源60とフ
ァイバ70の他に２つまたはそれ以上のI/Oデバイス（不
図示）即ち信号の発生及び受信ができるデバイスを含む
LANを構成する。このようなデバイスは例えばコンピュ
ータ、コンピュータターミナル、光電デバイス等を含
む。（光電デバイスというのは電気入力等に応答して光
学出力を生成するデバイスであり、例えば半導体レーザ
である。）各I/Oデバイスが電磁放射（電磁放射65とは
別）または熱などのエネルギーの源80（第３図）を含む
ことは重要である。この源80はそのようなエネルギーの
指向ビーム85を光ファイバ70の選択された部分に照射す
ることができる。さらに光ファイバ70は導かれる電磁放
射65の松なくとも一部分を吸収することのできる物質を
含む。この吸収が起きるのはエネルギービーム85で照射
されそのエネルギーを吸収した後のみである。この物質
は光ファイバ70中のエネルギービーム85にアクセス可能
な選択された部分に含んでも良いし、ファイバ70の全長
にわたって分布させても良い。その結果、エネルギービ
ーム85で光ファイバ70の一部分を照射することにより、
各I/Oデバイスはファイバ70で導波される光信号を生成
するために、導かれる電磁放射65の強度を変調すること
ができる。エネルギービーム85の強度は対応して変調さ
れる。そのような光信号は例えば従来型の非侵入性光タ
ップと従来型光検出器を用いて他のI/Oデバイスにより
検出される。
ァイバ70の他に２つまたはそれ以上のI/Oデバイス（不
図示）即ち信号の発生及び受信ができるデバイスを含む
LANを構成する。このようなデバイスは例えばコンピュ
ータ、コンピュータターミナル、光電デバイス等を含
む。（光電デバイスというのは電気入力等に応答して光
学出力を生成するデバイスであり、例えば半導体レーザ
である。）各I/Oデバイスが電磁放射（電磁放射65とは
別）または熱などのエネルギーの源80（第３図）を含む
ことは重要である。この源80はそのようなエネルギーの
指向ビーム85を光ファイバ70の選択された部分に照射す
ることができる。さらに光ファイバ70は導かれる電磁放
射65の松なくとも一部分を吸収することのできる物質を
含む。この吸収が起きるのはエネルギービーム85で照射
されそのエネルギーを吸収した後のみである。この物質
は光ファイバ70中のエネルギービーム85にアクセス可能
な選択された部分に含んでも良いし、ファイバ70の全長
にわたって分布させても良い。その結果、エネルギービ
ーム85で光ファイバ70の一部分を照射することにより、
各I/Oデバイスはファイバ70で導波される光信号を生成
するために、導かれる電磁放射65の強度を変調すること
ができる。エネルギービーム85の強度は対応して変調さ
れる。そのような光信号は例えば従来型の非侵入性光タ
ップと従来型光検出器を用いて他のI/Oデバイスにより
検出される。
第２の実施例においてはシステム50は光源60と光ファイ
バ70の他にファイバ70の長さ方向の選択された位置に置
かれた１つまたは複数のエネルギー源80を含む検出器を
構成する。本実施例において光ファイバ70は指向エネル
ギービーム85の１つにより照射されかつそのエネルギー
を吸収した後に、電磁放射65の少なくとも一部分を吸収
する物質を含む。吸収の度合は刺激の存在（または不
在）と強さによって決められる。（本発明のためには
「刺激」とはファイバ70を囲む外界において該放射吸収
物質の光学吸収特性を変動させる任意の変化を指す。）
そのような刺激は例えばふんい気温度の変化、ふんい気
圧力等の付加応力の変化、ファイバ近傍での物質の濃度
の変化である。あるいは導かれる放射65の吸収はエネル
ギービーム85からのエネルギー吸収と外部刺激に応答す
る場合のみ起きる。このようにして例えばエネルギー源
80（ファイバ70の長さ方向での位置は既知）を周期的に
作動させ、導かれる電磁放射65の強度を検出することに
より刺激の存在と位置の両方が容易に検出される。特定
のエネルギー源80を作動させて得られる強度の交互減少
または単一の減少（放射吸収物質の特性に依存）によ
り、そのエネルギー源の位置における刺激の存在が判
る。レーザのような入手可能で有用なエネルギー源80は
センチメートル、さらにミリメートルより幅が狭いエネ
ルギービーム85を生成できるので、ファイバ70の長さ方
向における刺激の位置はセンチメートル以下さらにミリ
メートル以下の範囲で容易に決められる。
バ70の他にファイバ70の長さ方向の選択された位置に置
かれた１つまたは複数のエネルギー源80を含む検出器を
構成する。本実施例において光ファイバ70は指向エネル
ギービーム85の１つにより照射されかつそのエネルギー
を吸収した後に、電磁放射65の少なくとも一部分を吸収
する物質を含む。吸収の度合は刺激の存在（または不
在）と強さによって決められる。（本発明のためには
「刺激」とはファイバ70を囲む外界において該放射吸収
物質の光学吸収特性を変動させる任意の変化を指す。）
そのような刺激は例えばふんい気温度の変化、ふんい気
圧力等の付加応力の変化、ファイバ近傍での物質の濃度
の変化である。あるいは導かれる放射65の吸収はエネル
ギービーム85からのエネルギー吸収と外部刺激に応答す
る場合のみ起きる。このようにして例えばエネルギー源
80（ファイバ70の長さ方向での位置は既知）を周期的に
作動させ、導かれる電磁放射65の強度を検出することに
より刺激の存在と位置の両方が容易に検出される。特定
のエネルギー源80を作動させて得られる強度の交互減少
または単一の減少（放射吸収物質の特性に依存）によ
り、そのエネルギー源の位置における刺激の存在が判
る。レーザのような入手可能で有用なエネルギー源80は
センチメートル、さらにミリメートルより幅が狭いエネ
ルギービーム85を生成できるので、ファイバ70の長さ方
向における刺激の位置はセンチメートル以下さらにミリ
メートル以下の範囲で容易に決められる。
前記２実施例において放射65の強度は生じた吸収により
部分的に減少されるかまたは本質的に０になるまで減少
される。しかし、導かれる放射が好ましくはオフになる
即ち強度が本質的に０になるまで減少されるような他の
実施例も存在する。例えば本発明の第３実施例において
第１のファイバは第２、第３のファイバと光通信可能な
状態にある。即ち、第１ファイバにより導かれ放出され
る電磁放射は第２、第３ファイバに通信される。本実施
例において、後者の２ファイバは放射吸収物質を充分に
含んでおり、そのためもしどちらかのファイバが充分な
パワーをもつ指向エネルギービームまたはエネルギービ
ームと刺激との組合せにさらされるとそのファイバによ
り導かれる電磁放射の強度は本質的に０になるまで減少
される。このようにして例えば第１ファイバによって導
かれる光信号が第２及び第３ファイバに送信されるが、
後者２つのファイバのうち選択された１つのみにより導
かれることになる。
部分的に減少されるかまたは本質的に０になるまで減少
される。しかし、導かれる放射が好ましくはオフになる
即ち強度が本質的に０になるまで減少されるような他の
実施例も存在する。例えば本発明の第３実施例において
第１のファイバは第２、第３のファイバと光通信可能な
状態にある。即ち、第１ファイバにより導かれ放出され
る電磁放射は第２、第３ファイバに通信される。本実施
例において、後者の２ファイバは放射吸収物質を充分に
含んでおり、そのためもしどちらかのファイバが充分な
パワーをもつ指向エネルギービームまたはエネルギービ
ームと刺激との組合せにさらされるとそのファイバによ
り導かれる電磁放射の強度は本質的に０になるまで減少
される。このようにして例えば第１ファイバによって導
かれる光信号が第２及び第３ファイバに送信されるが、
後者２つのファイバのうち選択された１つのみにより導
かれることになる。
本発明に有用な放射吸収物質は特定のエネルギーレベル
例えば電子エネルギーレベルを有するように選ばれる。
例えばもしエネルギービーム85からのエネルギーを吸収
した後放射吸収物質が電磁放射65を吸収すべきであると
すれば、この物質は少なくとも３つのエネルギーレベル
E1,E2及びE3（第4A図）を有するように選ばれる。光源6
0とエネルギー源80を作動させないのであれば、第１の
エネルギーレベルE1のみがシステム50の動作温度で存在
すべきである。さらにE2とE1とのエネルギー差はエネル
ギービーム85からのエネルギーの吸収があるとE2のみが
存在するように即ちエネルギーレベルE1にある物質がエ
ネルギーレベルE2に引上げられるように選択される。E3
とE2とのエネルギー差は導かれる放射65からのエネルギ
ーの吸収があるとエネルギーレベルE2にある物質がE3に
引上げられるように選択される。こうしてもし導かれる
電磁放射65の波長がλ２でエネルギービーム85が波長λ
１の電磁放射のビームであれば、エネルギーレベルは、
波長λ１の電磁放射の吸収があると物質はE1からE2へ移
動し、E2において励起した物質は波長λ２の電磁放射の
吸収があるとE3へ移動するように選択される。
例えば電子エネルギーレベルを有するように選ばれる。
例えばもしエネルギービーム85からのエネルギーを吸収
した後放射吸収物質が電磁放射65を吸収すべきであると
すれば、この物質は少なくとも３つのエネルギーレベル
E1,E2及びE3（第4A図）を有するように選ばれる。光源6
0とエネルギー源80を作動させないのであれば、第１の
エネルギーレベルE1のみがシステム50の動作温度で存在
すべきである。さらにE2とE1とのエネルギー差はエネル
ギービーム85からのエネルギーの吸収があるとE2のみが
存在するように即ちエネルギーレベルE1にある物質がエ
ネルギーレベルE2に引上げられるように選択される。E3
とE2とのエネルギー差は導かれる放射65からのエネルギ
ーの吸収があるとエネルギーレベルE2にある物質がE3に
引上げられるように選択される。こうしてもし導かれる
電磁放射65の波長がλ２でエネルギービーム85が波長λ
１の電磁放射のビームであれば、エネルギーレベルは、
波長λ１の電磁放射の吸収があると物質はE1からE2へ移
動し、E2において励起した物質は波長λ２の電磁放射の
吸収があるとE3へ移動するように選択される。
導かれる電磁放射65の吸収度合は１つにはエネルギーレ
ベルE2にある励起物質の寿命によって決められる。つま
り寿命が長くなれば吸収度合は大きくなる。多くの例に
おいて寿命は温度変化等の刺激の影響を受ける。例えば
減少する。従って導かれる電磁放射65がエネルギービー
ム85からのエネルギーに応答して吸収され吸収の度合が
刺激の存在（または不在）と強度によって決定されるべ
き時は、放射吸収物質はE2における寿命が刺激の存在に
よって変化しその変化の度合が刺激の強度によって決め
られるように選ばれる。
ベルE2にある励起物質の寿命によって決められる。つま
り寿命が長くなれば吸収度合は大きくなる。多くの例に
おいて寿命は温度変化等の刺激の影響を受ける。例えば
減少する。従って導かれる電磁放射65がエネルギービー
ム85からのエネルギーに応答して吸収され吸収の度合が
刺激の存在（または不在）と強度によって決定されるべ
き時は、放射吸収物質はE2における寿命が刺激の存在に
よって変化しその変化の度合が刺激の強度によって決め
られるように選ばれる。
放射吸収物質がエネルギービームと刺激の両方に応答し
てのみ放射65を吸収すべきである場合は物質は少なくと
も４つの好ましくは５つのエネルギーレベルE1,E2,E3,E
4及びE5（第4B図）をもつように選ばれる。前述の例と
同様に光源60とエネルギー源80が作動せず、検出すべき
刺激が存在しない場合は第１エネルギーレベルE1のみが
システム50の動作温度で存在する。第２エネルギーレベ
ルE2はエネルギービーム85からのエネルギーの吸収があ
るとE1の物質がE2に移動するように選ばれる。第３エネ
ルギーレベルE3は刺激がE2にある物質をE3に（そして多
分その他のエネルギーレベルに）移動させる（例えば再
分布させる）ように選ばれる。最後に第４エネルギーレ
ベルE4は電磁放射65が吸収されるとE3にある物質E4に移
動するように選ばれる。こうしてエネルギー源80が波長
λ１の電磁放射を発し、光源60が波長λ２の電磁放射を
発する場合には、レベルE2及びE3がそれぞれ波長λ１の
電磁放射及び刺激の影響により存在した後でのみ、E4は
波長λ２の電磁放射の吸収により存在するようになる。
てのみ放射65を吸収すべきである場合は物質は少なくと
も４つの好ましくは５つのエネルギーレベルE1,E2,E3,E
4及びE5（第4B図）をもつように選ばれる。前述の例と
同様に光源60とエネルギー源80が作動せず、検出すべき
刺激が存在しない場合は第１エネルギーレベルE1のみが
システム50の動作温度で存在する。第２エネルギーレベ
ルE2はエネルギービーム85からのエネルギーの吸収があ
るとE1の物質がE2に移動するように選ばれる。第３エネ
ルギーレベルE3は刺激がE2にある物質をE3に（そして多
分その他のエネルギーレベルに）移動させる（例えば再
分布させる）ように選ばれる。最後に第４エネルギーレ
ベルE4は電磁放射65が吸収されるとE3にある物質E4に移
動するように選ばれる。こうしてエネルギー源80が波長
λ１の電磁放射を発し、光源60が波長λ２の電磁放射を
発する場合には、レベルE2及びE3がそれぞれ波長λ１の
電磁放射及び刺激の影響により存在した後でのみ、E4は
波長λ２の電磁放射の吸収により存在するようになる。
第4B図に示されるエネルギーレベルを有する物質による
波長λ２の電磁放射の吸収度合はエネルギーレベルE3の
存在によって決められ、エネルギーレベルE3の存在はエ
ネルギーレベルE2の存在によって決められる。しかし、
いくつかの例においてはE2の存在はここで興味の対象と
なっている刺激以外の刺激により影響される。例えばそ
の対象外の刺激はE2の励起物質の寿命を減少させ、その
ため波長λ２の電磁放射の吸収を減少させる。不要な刺
激の影響を避けるため電磁放射65は少なくとも２つの波
長λ２及びλ３を有することが望ましい。さらに波長λ
３の電磁放射が吸収された時にE2の励起物質がE5に移動
するよう第５のエネルギーレベルE5（第4B図）が選ばれ
る。しかしこの吸収（E2の存在により決められる）は波
長λ２の電磁放射の吸収の場合と同じ程度に不要な刺激
の影響を受ける。従って、双方の波長における吸収を検
出し、かつこれらの吸収の比をとることにより興味の対
象となる刺激の影響は容易に分離される。
波長λ２の電磁放射の吸収度合はエネルギーレベルE3の
存在によって決められ、エネルギーレベルE3の存在はエ
ネルギーレベルE2の存在によって決められる。しかし、
いくつかの例においてはE2の存在はここで興味の対象と
なっている刺激以外の刺激により影響される。例えばそ
の対象外の刺激はE2の励起物質の寿命を減少させ、その
ため波長λ２の電磁放射の吸収を減少させる。不要な刺
激の影響を避けるため電磁放射65は少なくとも２つの波
長λ２及びλ３を有することが望ましい。さらに波長λ
３の電磁放射が吸収された時にE2の励起物質がE5に移動
するよう第５のエネルギーレベルE5（第4B図）が選ばれ
る。しかしこの吸収（E2の存在により決められる）は波
長λ２の電磁放射の吸収の場合と同じ程度に不要な刺激
の影響を受ける。従って、双方の波長における吸収を検
出し、かつこれらの吸収の比をとることにより興味の対
象となる刺激の影響は容易に分離される。
種々の放射吸収物質が本発明に有用である。つまり、前
述の型のエネルギーレベル例えば電子エネルギーレベル
を光ファイバへの組込みの後であっても呈する。これら
の中にはｄまたはｆ電子軌道が部分的に満たされ好まし
くは3dまたは4f電子軌道が部分的に満たされた元素、例
えば希土類元素が含まれる。（希土類元素のエネルギー
レベル構造については例えばジー．エイチ．ディーケ
（G.H.Dieke）の「結晶中の希土類イオンのスペクトル
とエネルギーレベル」（“Spectra and Energy Levels
of Rare Earth Ions in Crystals”）ワイリー インタ
サイエンス、ニューヨーク、1968年を参照のこと。）そ
の他の有用な物質はロダミン6G（Rhodamine6G,オハイオ
州デイトンのエクサイトン社（Exciton Corporation)販
売）のような有機染料を含む。
述の型のエネルギーレベル例えば電子エネルギーレベル
を光ファイバへの組込みの後であっても呈する。これら
の中にはｄまたはｆ電子軌道が部分的に満たされ好まし
くは3dまたは4f電子軌道が部分的に満たされた元素、例
えば希土類元素が含まれる。（希土類元素のエネルギー
レベル構造については例えばジー．エイチ．ディーケ
（G.H.Dieke）の「結晶中の希土類イオンのスペクトル
とエネルギーレベル」（“Spectra and Energy Levels
of Rare Earth Ions in Crystals”）ワイリー インタ
サイエンス、ニューヨーク、1968年を参照のこと。）そ
の他の有用な物質はロダミン6G（Rhodamine6G,オハイオ
州デイトンのエクサイトン社（Exciton Corporation)販
売）のような有機染料を含む。
前述の型の元素をガラスファイバに組入れる時は元素は
典型的にはイオンの形で入れられる。即ち、配位子に結
合したイオンの形で純粋イオン結合から共有結合までの
範囲の特質をもって入れられる。シリカガラスを含む光
ファイバにセリウム（Ce）またはネオジム（Nd）のよう
な希土類元素を組入れる時は、CeまたはNdはセリウム酸
化物（Ce2O3）またはネオジム酸化物（Nd2O3）つまり酸
素に結合されたCe3+またはNd3+のようなイオンの形でシ
リカガラスに容易に入れられる。
典型的にはイオンの形で入れられる。即ち、配位子に結
合したイオンの形で純粋イオン結合から共有結合までの
範囲の特質をもって入れられる。シリカガラスを含む光
ファイバにセリウム（Ce）またはネオジム（Nd）のよう
な希土類元素を組入れる時は、CeまたはNdはセリウム酸
化物（Ce2O3）またはネオジム酸化物（Nd2O3）つまり酸
素に結合されたCe3+またはNd3+のようなイオンの形でシ
リカガラスに容易に入れられる。
前述の放射吸収物質は異なる波長の電磁放射を吸収し、
異なる刺激に反応する。例えばCe3+は波長が例えば0.51
4μｍの実質的に強度一定の電磁放射（アルゴン レー
ザ）を、波長0.337μｍの電磁放射（窒素レーザ）を吸
収した後に容易に吸収する。前者の吸収の起きる度合は
温度変化、製造された光ファイバ中の歪、例えばファイ
バにかけられた応力、ふんい気圧力の変化などの刺激に
よって変化する。Nd3+は波長1.06μｍの電磁放射を、波
長0.9μｍの電磁放射を吸収しかつ温度変化またはファ
イバ中の歪などの刺激を受けた後容易に吸収する。ロダ
ミン6Gは0.43μｍに等しい波長の電磁放射を0.53μｍに
等しい波長の電磁放射を吸収した後吸収する。後者の吸
収により生成される励起状態の寿命はオキサジン パー
クロラーテなどの化学品の存在によって変化、例えば減
少することは重要である。
異なる刺激に反応する。例えばCe3+は波長が例えば0.51
4μｍの実質的に強度一定の電磁放射（アルゴン レー
ザ）を、波長0.337μｍの電磁放射（窒素レーザ）を吸
収した後に容易に吸収する。前者の吸収の起きる度合は
温度変化、製造された光ファイバ中の歪、例えばファイ
バにかけられた応力、ふんい気圧力の変化などの刺激に
よって変化する。Nd3+は波長1.06μｍの電磁放射を、波
長0.9μｍの電磁放射を吸収しかつ温度変化またはファ
イバ中の歪などの刺激を受けた後容易に吸収する。ロダ
ミン6Gは0.43μｍに等しい波長の電磁放射を0.53μｍに
等しい波長の電磁放射を吸収した後吸収する。後者の吸
収により生成される励起状態の寿命はオキサジン パー
クロラーテなどの化学品の存在によって変化、例えば減
少することは重要である。
例えばシリカファイバにセリウムなどの希土類元素を組
入れるのはファイバの製造工程中に容易にできる。例え
ばファイバが改良型化学気相蒸着（MCVD）法を用いて製
造されるのであれば、シリコン テトラクロライドと酸
素ガスが反応ゾーンに送られ、ここで反応してシリカを
形成し、これは光ファイバプリフォームの内表面に蒸着
する。反応ゾーンにセリウム テトラクロライドを流す
と（これはファイバ製造工程のコストをほとんどあるい
は全く上げず、複雑さもほとんどあるいは全く増さな
い）セリウム テトラクロライドは酸素と反応してセリ
ウム酸化物を形成し、これもプリフォーム上に蒸着す
る。
入れるのはファイバの製造工程中に容易にできる。例え
ばファイバが改良型化学気相蒸着（MCVD）法を用いて製
造されるのであれば、シリコン テトラクロライドと酸
素ガスが反応ゾーンに送られ、ここで反応してシリカを
形成し、これは光ファイバプリフォームの内表面に蒸着
する。反応ゾーンにセリウム テトラクロライドを流す
と（これはファイバ製造工程のコストをほとんどあるい
は全く上げず、複雑さもほとんどあるいは全く増さな
い）セリウム テトラクロライドは酸素と反応してセリ
ウム酸化物を形成し、これもプリフォーム上に蒸着す
る。
前述のような放射吸収物質を１種または複数含む種々の
光ファイバ物質も種々の光ファイバ構成と同様に本発明
に有用である。例えば低屈折率の単一シリカクラッド10
0に囲まれた単一シリカコア90を有し（第5A図）、コア
またはクラッドに放射吸収物質を分布した光ファイバは
確実に有用である。
光ファイバ物質も種々の光ファイバ構成と同様に本発明
に有用である。例えば低屈折率の単一シリカクラッド10
0に囲まれた単一シリカコア90を有し（第5A図）、コア
またはクラッドに放射吸収物質を分布した光ファイバは
確実に有用である。
他の有用な光ファイバ構成には例えばシリカのコア90と
放射吸収物質を含むプラスティック クラッド100が含
まれる。有用なプラスチック クラッド物質には例えば
ポリ（メチル メタクリレート）PMMAがある。PMMAは液
状で販売されている即ちPMMAは溶媒に溶けるので、ロダ
ミン6Gのような放射吸収物質はPMMAに対して、この有機
物質を該液体に加えることにより容易に加えられる（も
ちろん有機物質が該溶媒に溶けると仮定している）。溶
媒を除去した後、ロダミン6Gを含むPMMAは従来技術を用
いてクラッド100の所望の形に容易に押出される。（例
えばティー・リー（T.Li）編「光ファイバ通信」（“Op
tical Fiber Communication"）第１巻「ファイバの製
造」（“Fiber Fabrication"）第４章179−248ページ、
アカデミック プレス 1985年を参照。） さらに他の有用な光ファイバ構成には液体コア90と固体
クラッド100（例えばシリカクラッド）が含まれる。コ
ア90は対象となる電磁放射65に対して少なくとも部分的
には透過性である液体を含む。有用な液体にはアルコー
ルが含まれる。この構成においては放射吸収物質は好ま
しくは液体コア全体に分布される。即ちロダミン6Gはア
ルコールに溶解される。
放射吸収物質を含むプラスティック クラッド100が含
まれる。有用なプラスチック クラッド物質には例えば
ポリ（メチル メタクリレート）PMMAがある。PMMAは液
状で販売されている即ちPMMAは溶媒に溶けるので、ロダ
ミン6Gのような放射吸収物質はPMMAに対して、この有機
物質を該液体に加えることにより容易に加えられる（も
ちろん有機物質が該溶媒に溶けると仮定している）。溶
媒を除去した後、ロダミン6Gを含むPMMAは従来技術を用
いてクラッド100の所望の形に容易に押出される。（例
えばティー・リー（T.Li）編「光ファイバ通信」（“Op
tical Fiber Communication"）第１巻「ファイバの製
造」（“Fiber Fabrication"）第４章179−248ページ、
アカデミック プレス 1985年を参照。） さらに他の有用な光ファイバ構成には液体コア90と固体
クラッド100（例えばシリカクラッド）が含まれる。コ
ア90は対象となる電磁放射65に対して少なくとも部分的
には透過性である液体を含む。有用な液体にはアルコー
ルが含まれる。この構成においては放射吸収物質は好ま
しくは液体コア全体に分布される。即ちロダミン6Gはア
ルコールに溶解される。
さらに他の有用な光ファイバ構成は第5B図に描かれてい
るが、これは２つ（またはそれ以上の）コア90及び95と
クラッド100を含む。ここでただ１つのコア、例えば90
だけが電磁放射65を導く。放射吸収物質は他のコア、例
えば95に分布されていることは重要である。さらに、コ
ア90によって導かれる電磁放射から広がる消失場がコア
95内に広がるようにコア95はコア90に充分接近して配置
される。その結果、コア90によって導かれる電磁放射の
強度はエネルギー源80からのエネルギービームをコア95
に照射することにより容易に減少される。
るが、これは２つ（またはそれ以上の）コア90及び95と
クラッド100を含む。ここでただ１つのコア、例えば90
だけが電磁放射65を導く。放射吸収物質は他のコア、例
えば95に分布されていることは重要である。さらに、コ
ア90によって導かれる電磁放射から広がる消失場がコア
95内に広がるようにコア95はコア90に充分接近して配置
される。その結果、コア90によって導かれる電磁放射の
強度はエネルギー源80からのエネルギービームをコア95
に照射することにより容易に減少される。
さらに他の有用な光ファイバ構成は第5C図に描かれてお
り、コア90とクラッド100を含む。ここで放射吸収物質
はコア90を囲む環状体97に含まれる。
り、コア90とクラッド100を含む。ここで放射吸収物質
はコア90を囲む環状体97に含まれる。
本システム50の種々の実施例を用いる種々のユーザは概
して別の目標をもち、または別の制約を受けているから
本発明の実施例に様々な要求をする。以下、有用な放射
吸収物質及びその濃度を選択するための方法を典型的な
システム構成及び／または制約と関連付けて起述する。
して別の目標をもち、または別の制約を受けているから
本発明の実施例に様々な要求をする。以下、有用な放射
吸収物質及びその濃度を選択するための方法を典型的な
システム構成及び／または制約と関連付けて起述する。
例えば光ファイバLANの場合、一般に最小ビットレート
（Minimum Bit Rate,MBR）がLAN用に特定される。さら
に商用に入手可能な光ファイバは典型的にLANに用いら
れるからファイバ物質とファイバ損失も特定される。フ
ァイバの選択に関連して波長λ２の電磁放射を放出する
商用に入手可能な光源も典型的には特定される。また、
導かれる電磁放射の強度または強度変化の検出のための
商用に入手可能な検出器（I/Oデバイス内に組込まれ
る）も典型的には検出される。さらに、波長λ１の電磁
放射を放出するレーザなどの商用に入手可能なエネルギ
ー源は本発明のLANの商用的実施例において特定される
と考えられる。
（Minimum Bit Rate,MBR）がLAN用に特定される。さら
に商用に入手可能な光ファイバは典型的にLANに用いら
れるからファイバ物質とファイバ損失も特定される。フ
ァイバの選択に関連して波長λ２の電磁放射を放出する
商用に入手可能な光源も典型的には特定される。また、
導かれる電磁放射の強度または強度変化の検出のための
商用に入手可能な検出器（I/Oデバイス内に組込まれ
る）も典型的には検出される。さらに、波長λ１の電磁
放射を放出するレーザなどの商用に入手可能なエネルギ
ー源は本発明のLANの商用的実施例において特定される
と考えられる。
本発明の光ファイバLANにおいて有用で前述のシステム
仕様及び／または制約を受ける放射吸収物質を選択する
際の第１段階は第4A図に示された３つのエネルギーレベ
ル例えば電子エネルギーレベルをもつ複数の物質を選ぶ
ことである。これらの物質はLANの光ファイバに組込む
ことのできる物質から選ばなくてはならない。（例えば
これらの物質を光ファイバの比較用サンプルに組込んで
決定する。） 波長λ２の電磁放射の吸収を容易に検出するためには波
長λ１の電磁放射のかなりの部分、例えば少なくとも10
％が放射吸収物質によって吸収されなければならない。
λ１の吸収が起きる度合は波長λ１の電磁放射の吸収の
場合の物質断面積σ12（即ち第4A図のエネルギーレベル
E1からE2への移動の場合の断面積）と光ファイバ中の該
物質の濃度の両方により決められる。従って10％吸収の
要求を達成するためには物質は前述の複数の候補の中か
ら比較的大きいσ12を有するものを選ばなくてはならな
い。（吸収断面積は前出のディーケを含む種々の文献に
見られる。）10％吸収の要求を満たすのに必要な比較的
大きい断面積を有する候補の濃度は次に実験的に決定さ
れる。例えばこれらの候補の様々な濃度を光ファイバの
比較用サンプルに組込み、波長λ１の放射の吸収度合を
測定することにより決定される。
仕様及び／または制約を受ける放射吸収物質を選択する
際の第１段階は第4A図に示された３つのエネルギーレベ
ル例えば電子エネルギーレベルをもつ複数の物質を選ぶ
ことである。これらの物質はLANの光ファイバに組込む
ことのできる物質から選ばなくてはならない。（例えば
これらの物質を光ファイバの比較用サンプルに組込んで
決定する。） 波長λ２の電磁放射の吸収を容易に検出するためには波
長λ１の電磁放射のかなりの部分、例えば少なくとも10
％が放射吸収物質によって吸収されなければならない。
λ１の吸収が起きる度合は波長λ１の電磁放射の吸収の
場合の物質断面積σ12（即ち第4A図のエネルギーレベル
E1からE2への移動の場合の断面積）と光ファイバ中の該
物質の濃度の両方により決められる。従って10％吸収の
要求を達成するためには物質は前述の複数の候補の中か
ら比較的大きいσ12を有するものを選ばなくてはならな
い。（吸収断面積は前出のディーケを含む種々の文献に
見られる。）10％吸収の要求を満たすのに必要な比較的
大きい断面積を有する候補の濃度は次に実験的に決定さ
れる。例えばこれらの候補の様々な濃度を光ファイバの
比較用サンプルに組込み、波長λ１の放射の吸収度合を
測定することにより決定される。
最小ビットレート（MBR）を特定するためには最終的に
選択される放射吸収物質のエネルギーレベルE2での寿命
τ２は1/MBR以下でなくてはならない。放射吸収物質は
典型的にはE2からE1へ放射降下し、降下の間にけい光を
発するので候補の寿命はそのけい光寿命を従来技術を用
いて測定することにより容易に測定できる。これらの物
質の寿命τ２はその本態性寿命と濃度の両方により決定
されることは重要である。（濃度を上げると通常τ２は
短かくなる。）結果として、潜在候補の寿命τ２は満た
すべき10％吸収の要件を許容する濃度レベルで測定しな
くてはならない。１つまたは複数の潜在候補の寿命が長
すぎる場合は、即ちτ２＞1/MBRの場合はこの寿命は例
えば濃度を上げることにより容易に短くできる。
選択される放射吸収物質のエネルギーレベルE2での寿命
τ２は1/MBR以下でなくてはならない。放射吸収物質は
典型的にはE2からE1へ放射降下し、降下の間にけい光を
発するので候補の寿命はそのけい光寿命を従来技術を用
いて測定することにより容易に測定できる。これらの物
質の寿命τ２はその本態性寿命と濃度の両方により決定
されることは重要である。（濃度を上げると通常τ２は
短かくなる。）結果として、潜在候補の寿命τ２は満た
すべき10％吸収の要件を許容する濃度レベルで測定しな
くてはならない。１つまたは複数の潜在候補の寿命が長
すぎる場合は、即ちτ２＞1/MBRの場合はこの寿命は例
えば濃度を上げることにより容易に短くできる。
波長λ２の電磁放射の吸収を容易に検出するためには、
放射吸収物質のエネルギーレベルE2における寿命τ２は
約0.1/MBR以上でなくてはならない。濃度が上がると通
常はτ２が短かくなるのでτ２に対するこの新たな制約
により濃度が制限され、こうして潜在的に有用な候補が
さらに制限される。
放射吸収物質のエネルギーレベルE2における寿命τ２は
約0.1/MBR以上でなくてはならない。濃度が上がると通
常はτ２が短かくなるのでτ２に対するこの新たな制約
により濃度が制限され、こうして潜在的に有用な候補が
さらに制限される。
前述の要件を満たさない候補を除外した後、残る候補に
よって生成される波長λ２の電磁放射の吸収度合が測定
される。任意の２つのI/Oデバイス間の最大間隔に対応
する距離にわたって検出可能な、波長λ２の放射の吸収
をもたらす候補が存在しない場合は種々のオプションが
可能である。例えばより感度の高い別の検出器を用いる
と吸収検出が可能となる。あるいは波長λ２の電磁放射
を放出するのによりパワーの大きいエネルギー源が必要
となるであろう。これらの手段のどれもが適さない場合
は光ファイバ及び波長λ1,λ２などのシステム仕様を変
更しなくてはならない。
よって生成される波長λ２の電磁放射の吸収度合が測定
される。任意の２つのI/Oデバイス間の最大間隔に対応
する距離にわたって検出可能な、波長λ２の放射の吸収
をもたらす候補が存在しない場合は種々のオプションが
可能である。例えばより感度の高い別の検出器を用いる
と吸収検出が可能となる。あるいは波長λ２の電磁放射
を放出するのによりパワーの大きいエネルギー源が必要
となるであろう。これらの手段のどれもが適さない場合
は光ファイバ及び波長λ1,λ２などのシステム仕様を変
更しなくてはならない。
光ファイバLANが、 １）光ファイバ70（第３図）がシリカ製であり、 ２）光源60が波長0.514μｍの電磁放射を生成する従来
型アルゴンレーザであり、 ３）エネルギー源80が波長0.337μｍの電磁放射を生成
する従来型窒素レーザであり、 ４）I/Oデバイスに含まれる検出器がドープシリコンPIN
またはAPD検出器などの従来型IR検出器であり、 ５）最小ビットレートが例えば10メガビット／秒であれ
ば、 前述の方法を用いて決められる有用な放射吸収物質はCe
3+を含む。さらに、ファイバコア全体に均一に分布され
るのであればCe3+の濃度は約0.1モル％から約１モル％
の範囲である。約0.1モル％未満の濃度は0.337μｍの放
射の吸収が望ましくないほどに小さくなり、その結果0.
514μｍの放射の吸収が望ましくないほどに小さくなる
ので好ましくない。約１モル％を越える濃度はコア／ク
ラッドの境界付近のCe3+イオンのみが0.337μｍ放射を
吸収し、その結果励起Ce3+イオンと導かれる0.514μｍ
放射の間の重複が望ましくないほどに小さくなり、導か
れる放射の吸収が望ましくないほどに小さくかつ不均一
になるので好ましくない。
型アルゴンレーザであり、 ３）エネルギー源80が波長0.337μｍの電磁放射を生成
する従来型窒素レーザであり、 ４）I/Oデバイスに含まれる検出器がドープシリコンPIN
またはAPD検出器などの従来型IR検出器であり、 ５）最小ビットレートが例えば10メガビット／秒であれ
ば、 前述の方法を用いて決められる有用な放射吸収物質はCe
3+を含む。さらに、ファイバコア全体に均一に分布され
るのであればCe3+の濃度は約0.1モル％から約１モル％
の範囲である。約0.1モル％未満の濃度は0.337μｍの放
射の吸収が望ましくないほどに小さくなり、その結果0.
514μｍの放射の吸収が望ましくないほどに小さくなる
ので好ましくない。約１モル％を越える濃度はコア／ク
ラッドの境界付近のCe3+イオンのみが0.337μｍ放射を
吸収し、その結果励起Ce3+イオンと導かれる0.514μｍ
放射の間の重複が望ましくないほどに小さくなり、導か
れる放射の吸収が望ましくないほどに小さくかつ不均一
になるので好ましくない。
本発明の検出器の場合、商用的実施例には商用に入手可
能な光ファイバを用いると考えられるのでファイバ物質
とファイバ損失は特定される。波長λ２（及び多分
λ３）の特定の電磁放射を放出する商用に入手可能な光
源と、特定の感度をもつ商用に入手可能な検出器（特定
放射の強度変化測定用）も用いられる。さらに波長λ１
の電磁放射を放出するレーザなどの商用に入手可能なエ
ネルギー源も用いられる。このような背景に対し、検出
すべき特定の刺激、刺激の範囲、所望の刺激分解能も特
定される。例えばふんい気温度（刺激）の変化を検出す
る場合、そのような変化がある特定の温度範囲（刺激範
囲）、例えば１ないし1000゜Ｋで検出可能であるべきこ
と及びその温度範囲で例えば0.1゜Ｋ（分解能）に等し
い温度変化が検出可能であるべきことが特定される。
能な光ファイバを用いると考えられるのでファイバ物質
とファイバ損失は特定される。波長λ２（及び多分
λ３）の特定の電磁放射を放出する商用に入手可能な光
源と、特定の感度をもつ商用に入手可能な検出器（特定
放射の強度変化測定用）も用いられる。さらに波長λ１
の電磁放射を放出するレーザなどの商用に入手可能なエ
ネルギー源も用いられる。このような背景に対し、検出
すべき特定の刺激、刺激の範囲、所望の刺激分解能も特
定される。例えばふんい気温度（刺激）の変化を検出す
る場合、そのような変化がある特定の温度範囲（刺激範
囲）、例えば１ないし1000゜Ｋで検出可能であるべきこ
と及びその温度範囲で例えば0.1゜Ｋ（分解能）に等し
い温度変化が検出可能であるべきことが特定される。
検出器が第4A図に示されるエネルギーレベル構造をもつ
放射吸収物質を用いるのであれば、潜在的候補は、該特
定光ファイバに組込むことが可能で波長λ１及びλ２の
電磁放射の吸収によりそれぞれ生じるエネルギーレベル
E2及びE3を有する物質から選ばなくてはならない。潜在
候補は次に比較的大きいσ12をもたないものを除外する
ことにより制限される。波長λ１の電磁放射を少なくと
も10％吸収するのに必要な、残る候補の濃度は前述のよ
うにして決められる。
放射吸収物質を用いるのであれば、潜在的候補は、該特
定光ファイバに組込むことが可能で波長λ１及びλ２の
電磁放射の吸収によりそれぞれ生じるエネルギーレベル
E2及びE3を有する物質から選ばなくてはならない。潜在
候補は次に比較的大きいσ12をもたないものを除外する
ことにより制限される。波長λ１の電磁放射を少なくと
も10％吸収するのに必要な、残る候補の濃度は前述のよ
うにして決められる。
第２段階は、エネルギーレベルE2における寿命（例えば
けい光寿命の測定で決められる）が特定刺激範囲にわた
って対象の刺激の影響を受けないような候補を除くこと
である。
けい光寿命の測定で決められる）が特定刺激範囲にわた
って対象の刺激の影響を受けないような候補を除くこと
である。
第３段階は、残る候補のうちのどれが全刺激範囲にわた
り、所望の分解能を有する刺激に応答してファイバの一
端において、他端において検出可能な波長λ２の電磁放
射の吸収を生ずるかを決めることである。そのような候
補が存在しなければ、例えばよりパワーの大きいエネル
ギー源、より感度の高い検出器、または別の波長λ1,λ
２を用いる必要があるだろう。
り、所望の分解能を有する刺激に応答してファイバの一
端において、他端において検出可能な波長λ２の電磁放
射の吸収を生ずるかを決めることである。そのような候
補が存在しなければ、例えばよりパワーの大きいエネル
ギー源、より感度の高い検出器、または別の波長λ1,λ
２を用いる必要があるだろう。
検出器が第4B図に示されるエネルギーレベル構造を有す
る放射吸収物質を用いるのであれば、潜在候補は該特定
の光ファイバに組込むことができ、波長λ１の電磁放射
の吸収によって生ずるエネルギーレベルE2を有し、比較
的大きいλ12を有する物質から選ばれる。波長λ１の電
磁放射の少なくとも10％を吸収するのに必要な、これら
候補の濃度は次に前述のようにして決められる。
る放射吸収物質を用いるのであれば、潜在候補は該特定
の光ファイバに組込むことができ、波長λ１の電磁放射
の吸収によって生ずるエネルギーレベルE2を有し、比較
的大きいλ12を有する物質から選ばれる。波長λ１の電
磁放射の少なくとも10％を吸収するのに必要な、これら
候補の濃度は次に前述のようにして決められる。
次の段階はこれらの候補を、全刺激範囲にわたって、対
象の刺激の影響により生ずるエネルギーレベルE3を有す
るものにしぼることである。潜在的に有用な候補は典型
的にはE3からE2へ、E2からE1と放射してエネルギーが降
下するので、そのような候補はけい光波長の変化を呈す
るものから容易に検出される。
象の刺激の影響により生ずるエネルギーレベルE3を有す
るものにしぼることである。潜在的に有用な候補は典型
的にはE3からE2へ、E2からE1と放射してエネルギーが降
下するので、そのような候補はけい光波長の変化を呈す
るものから容易に検出される。
最終段階は残る候補のうちのどれかがファイバの一端に
おける刺激に応答し、他端で検出可能な波長λ２の電磁
放射の吸収を生ずるかを決めることである。刺激の度合
は所望の分解能に等しく、吸収は全刺激範囲にわたって
検出可能でなくてはならない。
おける刺激に応答し、他端で検出可能な波長λ２の電磁
放射の吸収を生ずるかを決めることである。刺激の度合
は所望の分解能に等しく、吸収は全刺激範囲にわたって
検出可能でなくてはならない。
上記要件を満たす候補がない場合は例えば濃度を上げる
か、よりパワーの大きいエネルギー源を選ぶか、新しい
候補を選ぶ必要がある。
か、よりパワーの大きいエネルギー源を選ぶか、新しい
候補を選ぶ必要がある。
実 例 約0.1モル％の濃度でCe3+を含む単一の中央シリカコア
とシリカクラッドを含む光ファイバを、ニュージャージ
ィ州セイリビレのヘラウス アメルシル社(Heraeus-Ame
rsil Corporation)から購入した導波管級（WGT08）のシ
リカ支持管にガス状SiCl4,SiF4及びO2を流すことにより
光ファイバプリフォームのシリカクラッドを最初に形成
して製造した。支持管の内径は13.5mm、外径は16mm、長
さは約0.5mであった。これら３種のガスの流量はそれぞ
れ395cc／分、75cc／分及び2,282cc／分であった。これ
らのガスを支持管に流しながら移動速度約18ca／分で５
回支持管の全長にわたり左から右へ酸−水素トーチを移
動させた。周知のように、トーチはこれら３種のガスが
反応してシリカ粒子を形成する領域を支持管に形成する
よう機能する。これらシリカ粒子は管の内表面に熱化学
的に堆積され、固化（焼結）される。支持管の表面温度
の光学高温測定に基づき、堆積温度は約1800℃であった
と考えられる。
とシリカクラッドを含む光ファイバを、ニュージャージ
ィ州セイリビレのヘラウス アメルシル社(Heraeus-Ame
rsil Corporation)から購入した導波管級（WGT08）のシ
リカ支持管にガス状SiCl4,SiF4及びO2を流すことにより
光ファイバプリフォームのシリカクラッドを最初に形成
して製造した。支持管の内径は13.5mm、外径は16mm、長
さは約0.5mであった。これら３種のガスの流量はそれぞ
れ395cc／分、75cc／分及び2,282cc／分であった。これ
らのガスを支持管に流しながら移動速度約18ca／分で５
回支持管の全長にわたり左から右へ酸−水素トーチを移
動させた。周知のように、トーチはこれら３種のガスが
反応してシリカ粒子を形成する領域を支持管に形成する
よう機能する。これらシリカ粒子は管の内表面に熱化学
的に堆積され、固化（焼結）される。支持管の表面温度
の光学高温測定に基づき、堆積温度は約1800℃であった
と考えられる。
２つの流路を介して支持管に２組のガスを流すことによ
り光ファイバプリフォームのCe3+ドープシリカコアを形
成した。ガスの第１組はSiCl4とO2を含んだ。流量はそ
れぞれ41cc／分と1250cc／分であった。ガスの第２組は
AlCl3とHeであった。これらは約0.75gのMgCl3を約0.75g
のCeCl3を含み約1100℃に加熱した送出し管を介して支
持管に流した。AlCl3の流量は17cc／分、Heの流量は450
cc／分であった。これら２組のガスを支持管に流しなが
ら、移動速度18cm／分で10回支持管の全長にわたり左か
ら右へ酸−水素トーチを移動させた。
り光ファイバプリフォームのCe3+ドープシリカコアを形
成した。ガスの第１組はSiCl4とO2を含んだ。流量はそ
れぞれ41cc／分と1250cc／分であった。ガスの第２組は
AlCl3とHeであった。これらは約0.75gのMgCl3を約0.75g
のCeCl3を含み約1100℃に加熱した送出し管を介して支
持管に流した。AlCl3の流量は17cc／分、Heの流量は450
cc／分であった。これら２組のガスを支持管に流しなが
ら、移動速度18cm／分で10回支持管の全長にわたり左か
ら右へ酸−水素トーチを移動させた。
支持管の全長にわたり酸−水素トーチをさらに４回移動
させて光ファイバプリフォームをつぶした。これらの移
動の間、支持管表面で約2000℃の温度を形成するためさ
らに熱いトーチ炎を用いた。つぶしたファイバプリフォ
ームのコアとクラッドの直径はそれぞれ1.6mm及び3.7mm
であった。
させて光ファイバプリフォームをつぶした。これらの移
動の間、支持管表面で約2000℃の温度を形成するためさ
らに熱いトーチ炎を用いた。つぶしたファイバプリフォ
ームのコアとクラッドの直径はそれぞれ1.6mm及び3.7mm
であった。
プレフォームをつぶした後引抜いて長さ数100mの光ファ
イバを形成した。コアとクラッドの直径はそれぞれ約12
μｍ及び120μｍであった。引抜きの間厚さ5.1×10-3cm
のプラスティック被覆即ちUV保護可能なウレタンアクリ
レートをファイバに施し、UV光で保護した。次に、対象
とする光ファイバを形成するために、先に引いたファイ
バから長さ3mのファイバを切り出した。
イバを形成した。コアとクラッドの直径はそれぞれ約12
μｍ及び120μｍであった。引抜きの間厚さ5.1×10-3cm
のプラスティック被覆即ちUV保護可能なウレタンアクリ
レートをファイバに施し、UV光で保護した。次に、対象
とする光ファイバを形成するために、先に引いたファイ
バから長さ3mのファイバを切り出した。
ファイバの一端から約10cmの所にある、3mのファイバを
囲む長さ2.54cmのプラスティック被覆を、この部分を硫
酸に浸して除去した。下記のように、長さ2.54cmの露出
ファイバを介してファイバに光信号を結合した。
囲む長さ2.54cmのプラスティック被覆を、この部分を硫
酸に浸して除去した。下記のように、長さ2.54cmの露出
ファイバを介してファイバに光信号を結合した。
カリフォルニア州パロアルトのコヒーレント社(Coheren
t Corporation)から購入したアルゴンイオンCWレーザか
ら発した波長0.514μｍの実質的に強度一定のレーザ光
を従来の顕微鏡レンズを用いて露出部分の近傍のファイ
バの一端に収束させた。CWレーザは約1mWのパワーを生
成した。ファイバにより他端に送出された0.514μｍの
光を顕微鏡レンズを用いてシリコンダイオード光検出器
（モデルFND100、マサチューセッツ州サレムのEG and G
社より購入）にも収束させた。検出器の出力は従来型の
オシロスコープ上に表示した。
t Corporation)から購入したアルゴンイオンCWレーザか
ら発した波長0.514μｍの実質的に強度一定のレーザ光
を従来の顕微鏡レンズを用いて露出部分の近傍のファイ
バの一端に収束させた。CWレーザは約1mWのパワーを生
成した。ファイバにより他端に送出された0.514μｍの
光を顕微鏡レンズを用いてシリコンダイオード光検出器
（モデルFND100、マサチューセッツ州サレムのEG and G
社より購入）にも収束させた。検出器の出力は従来型の
オシロスコープ上に表示した。
0.514μｍを吸収するのに用いたエネルギー源はパルス
窒素レーザ（モデルUV14、カリフォルニア州サニベー
ル、モレクトロン社(Molectron Corporation)から購
入）であり、これは波長0.330μｍのレーザ光を発し
た。このレーザが発した光パルスの各々は幅が約10nsで
あり、エネルギーは約１μＪであった。放出光は（断面
積が長方形であり、焦点長10.16cmの円柱形レンズを用
いて露出ファイバ部分に2.54cmの線束に収束してあっ
た。
窒素レーザ（モデルUV14、カリフォルニア州サニベー
ル、モレクトロン社(Molectron Corporation)から購
入）であり、これは波長0.330μｍのレーザ光を発し
た。このレーザが発した光パルスの各々は幅が約10nsで
あり、エネルギーは約１μＪであった。放出光は（断面
積が長方形であり、焦点長10.16cmの円柱形レンズを用
いて露出ファイバ部分に2.54cmの線束に収束してあっ
た。
0.337μｍ光のパルスにより生成された0.514μｍ光の強
度（IS）の変化の経過を第６図に示す。この経過を分析
すると、強度は最初40nsの寿命で回復しており、これは
励起Ce3+の寿命に対応することがわかる。さらに、約１
μｓの寿命をもつ成分が存在するが、これは励起体例え
ば色中心がファイバ内い発生したことによるものと考え
られる。前述の実験により、１μｓ成分が0.337μｍ光
の強度を減ずることにより容易に大幅に抑えられること
がわかる。0.514μｍ光の強度変化は第６図に示したも
のより小さいけれども、容易に検出される。
度（IS）の変化の経過を第６図に示す。この経過を分析
すると、強度は最初40nsの寿命で回復しており、これは
励起Ce3+の寿命に対応することがわかる。さらに、約１
μｓの寿命をもつ成分が存在するが、これは励起体例え
ば色中心がファイバ内い発生したことによるものと考え
られる。前述の実験により、１μｓ成分が0.337μｍ光
の強度を減ずることにより容易に大幅に抑えられること
がわかる。0.514μｍ光の強度変化は第６図に示したも
のより小さいけれども、容易に検出される。
第１図は従来型光結合器の断面図、 第２図は分布検出器として有用なドーププラスティック
クラッドシリカファイバの断面図、 第３図は本発明の光システムの概略図、 第４図は本発明に有用な放射吸収物質のエネルギーレベ
ルを示す図、 第５図は本発明に有用な光ファイバ構成を示す図、 第６図は本発明の一実施例において生成された測定され
た光信号を示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ 第１の源……60 電磁放射……65 エネルギービーム……85 導波路……70 第２のエネルギー源……80
クラッドシリカファイバの断面図、 第３図は本発明の光システムの概略図、 第４図は本発明に有用な放射吸収物質のエネルギーレベ
ルを示す図、 第５図は本発明に有用な光ファイバ構成を示す図、 第６図は本発明の一実施例において生成された測定され
た光信号を示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ 第１の源……60 電磁放射……65 エネルギービーム……85 導波路……70 第２のエネルギー源……80
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ヘガーティ アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ イ，サミット，ヒルサイド アヴェニュー 15 (56)参考文献 特公 昭56−3530（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4515431（ＵＳ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】電磁放射の第１の源と、前記第１源と光通
信を行なう導波路とを含むシステムであって、前記導波
路は前記第１源により放出された電磁放射の少なくとも
一部を導くことができ、 前記第１源により放出された前記電磁放射の強度が実質
的に一定であり、 前記システムはさらに前記導波路の一部においてエネル
ギーのビームを指向させることのできる第２のエネルギ
ー源を含み、 前記導波路は前記指向されたエネルギービームからのエ
ネルギーと刺激との組合わせに応答して、前記導波路に
より導かれる前記電磁放射の強度を減少させる手段を含
むことを特徴とするシステム。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のシステムにお
いて、 前記導波路は光ファイバを含むことを特徴とするシステ
ム。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のシステムにお
いて、 前記強度減少手段は少なくとも第１、第２、第３のエネ
ルギーレベルを呈する物質を含み、前記エネルギービー
ムからのエネルギーは前記物質を前記第１エネルギーレ
ベルから前記第２エネルギーレベルへ励起し、前記物質
は前記導波路により導かれる電磁放射を吸収することに
より前記第２エネルギーレベルから前記第３エネルギー
レベルへ励起されることを特徴とするシステム。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載のシステムにお
いて、 前記強度減少手段は少なくとも第１、第２、第３、第４
のエネルギーレベルを呈する物質を含み、前記エネルギ
ービームからのエネルギーは前記物質を前記第１エネル
ギーレベルから前記第２エネルギーレベルへ励起し、前
記刺激は前記物質を前記第３エネルギーレベルから励起
し、前記物質は前記導波路により導かれる電磁放射を吸
収することにより前記第３エネルギーレベルから前記第
４エネルギーレベルへ励起されることを特徴とするシス
テム。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載のシステムにお
いて、 前記第２エネルギー源を含む入出力（I/O）デバイスを
含むことを特徴とするシステム。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載のシステムにお
いて、 前記入出力デバイスはコンピュータ、コンピュータター
ミナルまたは光電デバイスを含むことを特徴とするデバ
イス。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載のシステムにお
いて、 前記刺激はふんい気温度の変化または付加応力の変化を
含むことを特徴とするシステム。 - 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載のシステムにお
いて、 前記付加応力はふんい気圧力であることを特徴とするシ
ステム。 - 【請求項９】特許請求の範囲第１項記載のシステムにお
いて、 前記刺激は濃度変化を含むことを特徴とするシステム。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第１項記載のシステムで
あって、情報の通信に用いられるシステムにおいて、実
質的に強度一定の電磁放射がある媒体に指向され、 前記媒体は前記放射に対して少なくとも部分的に透過性
であり、かつ前記放射を吸収することのできる材料を含
んでおり、 前記媒体の少なくとも一部はエネルギーの指向ビームま
たはエネルギービームと刺激の組合せにさらされて、前
記媒体の少なくとも一部により前記放射の少なくとも一
部が吸収されることを特徴とするシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US832457 | 1986-02-21 | ||
| US06/832,457 US4820016A (en) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | Waveguide-containing communications and sensing systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196628A JPS62196628A (ja) | 1987-08-31 |
| JPH0690334B2 true JPH0690334B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=25261708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17788086A Expired - Fee Related JPH0690334B2 (ja) | 1986-02-21 | 1986-07-30 | 放射源と導波路を含むシステム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4820016A (ja) |
| EP (1) | EP0233310B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0690334B2 (ja) |
| CA (1) | CA1253209A (ja) |
| DE (1) | DE3689472T2 (ja) |
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