JPH08219983A - Optical fiber and fiber-optic sensor - Google Patents

Optical fiber and fiber-optic sensor

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JPH08219983A
JPH08219983A JP7008969A JP896995A JPH08219983A JP H08219983 A JPH08219983 A JP H08219983A JP 7008969 A JP7008969 A JP 7008969A JP 896995 A JP896995 A JP 896995A JP H08219983 A JPH08219983 A JP H08219983A
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JP
Japan
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optical fiber
core
light
holes
detected
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Application number
JP7008969A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Nakamura
一則 中村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP7008969A priority Critical patent/JPH08219983A/en
Publication of JPH08219983A publication Critical patent/JPH08219983A/en
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

PURPOSE: To prevent foreign substances from adhering to an optical fiber during the storage and easily manage the optical fiber while maintaining the mechanical strength, by forming a void in a core part of the optical fiber having a clad in the outer periphery of a core. CONSTITUTION: A void 12 is opened by a grinder at the center of a cylindrical base material for an optical fiber which has a core 13 consisting of a quartz clad 14 and glass having its refractive index increased by the addition of Ge in quartz. The base material is drawn thereby to form an optical fiber 11 with the glad 14 having a minute outer diameter of approximately 250μm. A coating material 16 is formed of resin set by ultraviolet rays in the periphery of the optical fiber 11, whereby an optical fiber 11b is completed. The diameter of the void 12 is approximately 100μm and the outer diameter of the core 13 is approximately 110μm. The optical fiber 11b is cut to fiber-optic sensors each having a length of about 5-20cm. Before storing the fiber-optic sensors, both ends of every fiber-optic sensor are sealed by a sealing foil to prevent the invasion of dust, moisture, etc., into the void 12 during the storage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバと該光ファ
イバをセンシング媒体とした光ファイバセンサーに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber and an optical fiber sensor using the optical fiber as a sensing medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを用いてガス、液体などの成
分分析や存在の有無あるいは濃度などをセンシングする
物質センサーは、一般に光ファイバを伝搬する光の強度
や位相の変化を検知する。従って、センシングしたい物
質の有無やその状態により、光ファイバを伝搬する光の
強度や位相に変化を生じさせるためには、伝搬光の電磁
界分布の少なくとも一部がその物質と相互作用する必要
がある。そのための一般的な方法として、少なくとも伝
搬光の一部を一度光ファイバの外部へ出し、被検知物質
との相互作用を生じさせた後、再び光ファイバ内へ戻す
方法と、伝搬光のエバネッセント(evanescent:浸み出
し)光を利用する方法とが知られている。ここで、光フ
ァイバのコアの外側に浸み出した光はエバネッセント光
といわれ、その強度は光ファイバの軸から離れるに従い
急激に減衰する。
2. Description of the Related Art A substance sensor that uses an optical fiber to analyze components such as gas and liquid and to detect the presence or absence or concentration of the substance generally detects changes in the intensity and phase of light propagating through the optical fiber. Therefore, in order to change the intensity and phase of the light propagating in the optical fiber depending on the presence or absence of the substance to be sensed and its state, at least a part of the electromagnetic field distribution of the propagating light needs to interact with the substance. is there. As a general method therefor, at least a part of the propagating light is once output to the outside of the optical fiber, interacts with the substance to be detected, and then returned to the inside of the optical fiber, and an evanescent light of the propagating light ( evanescent: It is known to use light. Here, the light leaching to the outside of the core of the optical fiber is called evanescent light, and its intensity is rapidly attenuated as the distance from the axis of the optical fiber increases.

【0003】前者の方法は、例えば図18に示すよう
に、光ファイバ1aからレンズ2aを介して光ビーム3
を放出させる部分と、光ビーム3をレンズ2bを介して
光ファイバ1bに再結合させる部分を有するため、後者
の方法に比較して構造が複雑になる。4はセル、5は被
検知物質である。後者の方法は、光ファイバのクラッド
層の一部を意図的に薄い構造にして、この部分で光ファ
イバの外側に光の浸み出しを発生させ、この部分に被検
知物質を近接させることによりセンシングを行う。例え
ば、図19に示すように、光ファイバ1の一部のクラッ
ド層6を研磨などの方法により除去し局所的に光の浸み
出し部6aを形成する方法がある。また、図20に示す
ように、コア7を光ファイバ1の中心ではなく、中心か
ら偏心させた構造を持つ光ファイバ1を用い、長手方向
にわたり連続的な浸み出しを得る方法もある。
In the former method, for example, as shown in FIG. 18, a light beam 3 is transmitted from an optical fiber 1a through a lens 2a.
Since it has a portion for emitting light and a portion for recombining the light beam 3 with the optical fiber 1b via the lens 2b, the structure becomes complicated as compared with the latter method. 4 is a cell and 5 is a substance to be detected. In the latter method, a part of the clad layer of the optical fiber is intentionally made thin, and leaching of light occurs at the outside of the optical fiber at this part, and the substance to be detected is brought close to this part. Perform sensing. For example, as shown in FIG. 19, there is a method in which a part of the cladding layer 6 of the optical fiber 1 is removed by a method such as polishing to locally form a light seeping portion 6a. Further, as shown in FIG. 20, there is also a method of obtaining continuous leaching in the longitudinal direction by using the optical fiber 1 having a structure in which the core 7 is decentered from the center instead of the center of the optical fiber 1.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】光の浸み出しを利用す
る上述の方法では、光ファイバの外部を被う被覆材が存
在するために、以下の問題が生ずる。即ち、 1)被覆材の性質によっては物質のセンシング能力が低
下する。従って、被覆材の屈折率や光透過性を慎重に選
択する必要が生ずる。 2)適切な被覆材が得られない場合には、被覆材を施さ
ないか、センシング部分のみ被覆材を除去することもあ
る。しかし、被覆材を除去すると、光ファイバの強度上
の信頼性が著しく劣化し、敷設工法や寿命などに実用上
の大きな問題を生ずる。 3)光の浸み出しが発生する部分の表面にキズや他の物
質などが付着すると、センシングに影響を及ぼすため、
センサーの運搬や保管において表面状態の管理が重要と
なる。
The above-mentioned method utilizing the seepage of light has the following problems due to the presence of the coating material that covers the outside of the optical fiber. That is, 1) The sensing ability of a substance is reduced depending on the properties of the coating material. Therefore, it becomes necessary to carefully select the refractive index and light transmittance of the coating material. 2) When an appropriate coating material cannot be obtained, the coating material may not be applied or only the sensing portion may be removed. However, if the coating material is removed, the reliability of the strength of the optical fiber is significantly deteriorated, which causes a serious problem in practical use in the laying method and life. 3) If scratches or other substances adhere to the surface where light seeps out, it will affect the sensing.
It is important to control the surface condition when transporting and storing the sensor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した光ファイバおよび光ファイバセンサーを提供する
もので、光透過性を有し相対的に屈折率の高い材料から
なるコアと、該コアの外周囲に設けられた相対的に屈折
率の低い材料からなるクラッドを有する光ファイバにお
いて、コア断面の内部に空孔が設けられていることを特
徴とする光ファイバを第1発明とする。本発明の光ファ
イバ11は、例えば図1に示すような構造をしている。
図中、12は空孔、13はコア、14はクラッドであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides an optical fiber and an optical fiber sensor which solve the above-mentioned problems, and a core made of a material having a light transmitting property and a relatively high refractive index, An optical fiber having a clad made of a material having a relatively low refractive index provided on the outer periphery of a core, wherein an optical fiber is characterized in that a hole is provided inside the core cross section, which is a first invention. . The optical fiber 11 of the present invention has a structure as shown in FIG. 1, for example.
In the figure, 12 is a hole, 13 is a core, and 14 is a clad.

【0006】また、第1発明において、コアに設けた空
孔の内面にコアよりも相対的に屈折率の低い材料からな
る内層を設けたことを特徴とする光ファイバを第2発明
とする。本発明の光ファイバ11aは、例えば図2に示
すような構造をしている。図中、15は内層である。
Further, an optical fiber according to the first invention is characterized in that an inner layer made of a material having a relatively lower refractive index than that of the core is provided on the inner surface of the hole provided in the core. The optical fiber 11a of the present invention has a structure as shown in FIG. 2, for example. In the figure, 15 is an inner layer.

【0007】さらに、前記第1、第2発明において、ク
ラッドの外周が被覆材で被われていることを特徴とする
光ファイバを第3発明とする。本発明の光ファイバ11
bは、例えば図3に示すような構造をしている。図中、
16は被覆材である。
Further, an optical fiber according to the first and second inventions is characterized in that the outer periphery of the clad is covered with a coating material, which is a third invention. Optical fiber 11 of the present invention
b has a structure as shown in FIG. 3, for example. In the figure,
Reference numeral 16 is a coating material.

【0008】また、光ファイバを伝搬する光のエバネッ
セント光を利用する光ファイバセンサーであって、前記
第1、2または3発明の光ファイバの空孔に被検知物質
を導入し、コアを伝搬する光の強度、位相またはそれら
の分光特性の変化により被検知物質の検知を行うことを
特徴とする光ファイバセンサーを第4発明とする。
Further, in the optical fiber sensor utilizing the evanescent light of the light propagating through the optical fiber, the substance to be detected is introduced into the hole of the optical fiber of the first, second or third invention and propagates through the core. A fourth invention is an optical fiber sensor characterized in that a substance to be detected is detected by a change in light intensity, phase or their spectral characteristics.

【0009】さらに、光ファイバの一端側に、コアを伝
搬する光を反射させる手段を施したことを特徴とする第
4発明の光ファイバセンサーを第5発明とする。本発明
に用いる光ファイバ11には、例えば図4に示すよう
に、一端に光反射材17が施されている。
Further, a fifth invention is an optical fiber sensor according to the fourth invention, characterized in that a means for reflecting light propagating through the core is provided on one end side of the optical fiber. The optical fiber 11 used in the present invention is provided with a light reflecting material 17 at one end as shown in FIG. 4, for example.

【0010】また、光透過性を有し相対的に屈折率の高
い材料からなるコアと、該コアの外周囲に設けられた相
対的に屈折率の低い材料からなるクラッドを有する光フ
ァイバにおいて、主としてクラッド断面の内部に空孔が
設けられていることを特徴とする光ファイバを第6発明
とする。本発明の光ファイバ71は、例えば図9
(a)、(b)に示すような構造をしている。図中、7
2は空孔、73はコア、74はクラッド、75は被覆材
である。図示されているように、被覆材75をコーティ
ングしてもよい。なお、図9(a)は空孔72が2個の
場合を示し、図9(b)は空孔72が1個の場合を示し
ている。
Further, in an optical fiber having a core made of a material having a light transmittance and a relatively high refractive index, and a clad made of a material having a relatively low refractive index provided on the outer periphery of the core, A sixth invention is an optical fiber, which is characterized in that holes are provided mainly inside the cladding cross section. The optical fiber 71 of the present invention is shown in FIG.
The structure is as shown in (a) and (b). 7 in the figure
2 is a hole, 73 is a core, 74 is a clad, and 75 is a covering material. A dressing 75 may be coated as shown. 9A shows the case where there are two holes 72, and FIG. 9B shows the case where there is one hole 72.

【0011】さらに、前記第6発明において、主として
クラッド断面の内部に3個以上の空孔が設けられている
ことを特徴とする光ファイバを第7発明とする。本発明
の光ファイバ71は、例えば図10(a)、(b)に示
すような構造をしている。なお、図10(a)は空孔7
2が4個の場合を示し、図10(b)は空孔72が3個
の場合を示している。
Further, an optical fiber according to the sixth aspect of the invention is characterized in that three or more holes are provided mainly inside the cladding cross section as a seventh aspect of the invention. The optical fiber 71 of the present invention has a structure as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), for example. In addition, FIG.
2 shows the case where there are four holes, and FIG. 10B shows the case where there are three holes 72.

【0012】さらに、前記第7発明において、主として
クラッド断面の内部に設けられた複数の空孔は、それぞ
れほぼ等しい形状および大きさをしており、かつ、コア
からほぼ等しい距離に、相互にほぼ等間隔で配置してい
ることを特徴とする光ファイバを第8発明とする。本発
明の光ファイバ71は、例えば図11に示すように、3
個の空孔72がコアから距離Aの位置に、等間隔Bで配
置されている構造をしている。
Further, in the seventh aspect of the invention, the plurality of holes mainly provided inside the cladding cross section have substantially the same shape and size, and are substantially equal to each other at substantially the same distance from the core. An eighth aspect of the present invention is an optical fiber characterized by being arranged at equal intervals. The optical fiber 71 of the present invention is, for example, as shown in FIG.
The holes 72 are arranged at a distance A from the core at equal intervals B.

【0013】さらに、光ファイバを伝搬する光のエバネ
ッセント光を利用する光ファイバセンサーであって、前
記第6、7、または8発明の光ファイバの空孔に被検知
物質を導入し、コアを伝搬する光の強度、位相またはそ
れらの分光特性の変化により被検知物質の検知を行うこ
とを特徴とする光ファイバセンサーを第9発明とする。
Further, in the optical fiber sensor utilizing the evanescent light of the light propagating through the optical fiber, the substance to be detected is introduced into the hole of the optical fiber of the sixth, seventh or eighth invention and propagated through the core. A ninth invention is an optical fiber sensor characterized in that a substance to be detected is detected by a change in intensity or phase of the light to be emitted or their spectral characteristics.

【0014】さらに、光ファイバの一端側に、コアを伝
搬する光を反射させる手段を施したことを特徴とする第
9発明の光ファイバセンサーを第10発明とする。その
手段として、本発明に用いる光ファイバの一端には、少
なくともコア部の一部と重なるように、直接誘電体多層
膜などをコーティングして光反射材を施す。あるいは、
光ファイバから出射した光を反射鏡などで反射させ、再
び光ファイバに結合させる系を用いる。あるいはまた、
光ファイバを構成する材料(ガラスもしくはポリマー)
と周囲の空気などとの間の屈折率差による反射を利用す
る。ここで、「主として」クラッド断面の内部に設けら
れた複数の空孔という意味は、空孔部はその一部がコア
部に接するか、コア部に含まれる構造でもよいというこ
とであり、このような空孔も以下の作用を満足すること
ができる。なお、空孔部は一般に空気で満たされている
が、それ以外の適当な気体が混入あるいは充満されてい
てもよい。
Furthermore, a tenth invention is an optical fiber sensor of the ninth invention, characterized in that a means for reflecting the light propagating through the core is provided on one end side of the optical fiber. As a means for this, one end of the optical fiber used in the present invention is directly coated with a dielectric multilayer film or the like so as to overlap at least a part of the core portion, and a light reflecting material is applied. Alternatively,
A system is used in which the light emitted from the optical fiber is reflected by a reflecting mirror or the like and is then coupled to the optical fiber again. Alternatively,
Material that constitutes the optical fiber (glass or polymer)
The reflection due to the difference in refractive index between the air and the surrounding air is used. Here, a plurality of holes provided “mainly” inside the clad cross section means that a part of the hole portion may be in contact with the core portion or may be a structure included in the core portion. Such holes can also satisfy the following effects. The holes are generally filled with air, but other suitable gas may be mixed or filled.

【0015】[0015]

【作用】本発明の光ファイバセンサーでは、第1発明の
光ファイバを利用して、コア内部の空孔への光の浸み出
しを利用して、そこに導入された被検知物質をセンシン
グする。この場合、光の浸み出しが発生するコアの空孔
の表面には、保管中に他の物質などが付着する恐れがな
く、センサーの管理が容易になる。
In the optical fiber sensor of the present invention, the optical fiber of the first invention is used to sense the substance to be detected introduced therein by utilizing the seeping of light into the holes inside the core. . In this case, there is no possibility that other substances will adhere to the surface of the holes of the core where light seeps out, and the sensor can be easily managed.

【0016】ここで、第2発明のように、コアの内面に
コアよりも相対的に屈折率の低い材料からなる内層を設
けると、コアと内層との界面が安定し、伝搬光の散乱が
抑えられるため、伝搬光の損失は低減され、伝搬光はよ
り長く伝わるので、センシング長を調整することができ
る。この場合、内層の屈折率により光の浸み出し分布状
態が変化するので、センシング感度を調整することもで
きる。
If an inner layer made of a material having a relatively lower refractive index than that of the core is provided on the inner surface of the core as in the second aspect of the invention, the interface between the core and the inner layer becomes stable and the scattered light is scattered. Since it is suppressed, the loss of propagating light is reduced and the propagating light propagates longer, so that the sensing length can be adjusted. In this case, since the leaching distribution state of light changes depending on the refractive index of the inner layer, the sensing sensitivity can be adjusted.

【0017】また、第3発明のように、光ファイバの外
周に被覆を施すと、光ファイバの機械的な強度を保持す
ることができる。この場合、光ファイバの外周に被覆を
施しても、センシング機能に影響を与えることはないの
で、センシング目的や周囲の環境に応じて、被覆材の屈
折率、光透過性に配慮する必要がなくなり、自由に被覆
を施すことができる。
When the outer circumference of the optical fiber is coated as in the third invention, the mechanical strength of the optical fiber can be maintained. In this case, the coating on the outer circumference of the optical fiber does not affect the sensing function, so there is no need to consider the refractive index and light transmittance of the coating material according to the sensing purpose and the surrounding environment. , The coating can be applied freely.

【0018】さらに、第5発明にように、光ファイバの
一端に、コア中を伝搬する光を反射する手段を施すと、
その反射を利用して、光ファイバの一端から光を入射
し、そこで検出をも行うこともできる。このようにする
と、光ファイバの同一端で光の入射と検出を行うことが
でき、より簡便な系を組み立てることができる。なお、
光ファイバを構成する材料と周囲の空気などとの間の屈
折率差による反射を利用することもできる。
Further, as in the fifth invention, when a means for reflecting the light propagating through the core is provided at one end of the optical fiber,
Utilizing the reflection, light can be incident from one end of the optical fiber and detection can be performed there. In this way, light can be incident and detected at the same end of the optical fiber, and a simpler system can be assembled. In addition,
It is also possible to utilize reflection due to the difference in refractive index between the material forming the optical fiber and the surrounding air.

【0019】また、本発明の光ファイバセンサーでは、
第6発明の光ファイバを利用して、コア部を伝搬する光
のクラッド部に設けた空孔への光の浸み出しを利用し
て、そこに導入された被検知物質をセンシングする。こ
の場合、クラッド部に設けた空孔の表面には、保管中に
他の物質などが付着する恐れがなく、センサーの管理が
容易になる。また、空孔が主にクラッド部にあり、コア
部にないため、光ファイバセンサー中への光導入を容易
に行うことができる。また、光ファイバの外周部に被覆
材をコーティングすると、センシング特性には影響を与
えないで、機械的な信頼性を向上させることができる。
Further, in the optical fiber sensor of the present invention,
By using the optical fiber of the sixth invention, the light leaching into the holes provided in the clad portion of the light propagating through the core portion is used to sense the substance to be detected introduced therein. In this case, there is no possibility that other substances will adhere to the surface of the holes provided in the clad portion during storage, and the sensor can be easily managed. Further, since the holes are mainly in the clad portion and not in the core portion, it is possible to easily introduce light into the optical fiber sensor. Further, by coating the outer peripheral portion of the optical fiber with a coating material, it is possible to improve the mechanical reliability without affecting the sensing characteristics.

【0020】ここで、第7発明のように、主としてクラ
ッド断面の内部に3個以上の空孔を設けると、センシン
グ特性のコア中を伝搬する光の偏波面との依存性を軽減
し、空孔の数によってセンシング感度を調整することが
できる。ところで、光源の偏光度が高いと、電磁場の分
布は偏光状態に応じて方向性を持つ。このとき、検知物
質の分布も異方性を持つと、偏光状態により検知特性に
差が出てしまう。従って、空孔が1個ないし2個の場合
は、空孔とコアを結んだ断面中の直線方向に強い異方性
を持つことになる。そこで、上述のように、3個以上の
空孔を設けると、この異方性が改善される。
Here, as in the seventh invention, when three or more holes are provided mainly inside the cladding cross section, the dependence of the sensing characteristics on the polarization plane of light propagating in the core is reduced, and Sensing sensitivity can be adjusted by the number of holes. By the way, when the polarization degree of the light source is high, the distribution of the electromagnetic field has directionality according to the polarization state. At this time, if the distribution of the detection substance also has anisotropy, the detection characteristics differ depending on the polarization state. Therefore, when the number of holes is one or two, there is a strong anisotropy in the linear direction in the cross section connecting the holes and the core. Therefore, as described above, by providing three or more holes, this anisotropy is improved.

【0021】さらに、第8発明のように、主としてクラ
ッド断面の内部に設けられた複数の空孔が、それぞれほ
ぼ等しい形状および大きさをしており、かつ、コアから
ほぼ等しい距離に、相互にほぼ等間隔で配置している
と、上述の異方性がさらに軽減し、センシング特性の偏
波依存性を大幅に低減することができ、極めて精度の高
いセンサーが得られる。
Further, as in the eighth aspect of the invention, the plurality of holes mainly provided inside the cladding cross section have substantially the same shape and size, respectively, and are substantially equal in distance from the core. When they are arranged at substantially equal intervals, the above-mentioned anisotropy can be further reduced, and the polarization dependence of the sensing characteristics can be significantly reduced, and a sensor with extremely high accuracy can be obtained.

【0022】さらに、第10発明のように、前記第6〜
8発明の構造の光ファイバの一端側に、コアを伝搬する
光を反射させる手段を施すと、その反射を利用して、光
ファイバの一端から光を入射し、光ファイバの入射端で
反射してきた光の検出をも行うこともできる。このよう
にすると、光ファイバの同一端で光の入射と検出を行う
ことができ、より簡便な系を組み立てることができる。
Further, as in the tenth invention, the sixth to sixth
When a means for reflecting the light propagating through the core is provided on one end side of the optical fiber having the structure of 8 invention, the reflection is used to allow the light to enter from one end of the optical fiber and to be reflected at the incident end of the optical fiber. It is also possible to detect the emitted light. In this way, light can be incident and detected at the same end of the optical fiber, and a simpler system can be assembled.

【0023】上述のように、光ファイバを用いて物質セ
ンシングを行うには、光ファイバの一端もしくは両端を
被検知物質中に保持し、毛細管現象などにより空孔中に
被検知物質を導入する。この被検知物質が導入された光
ファイバを光の出射および検出機構を有する試験器など
に光学的に接続して、光ファイバ中に光を入射し、被検
知物質による入射光の強度などの変化を測定して物質情
報を得る。あるいは、光ファイバの一端から光を入射し
つつ、光ファイバを被検知物質中に保持し、光ファイバ
の他端で反射した光を検知して物質情報を得る。本発明
の光ファイバは、使い捨てタイプの短尺センサーとして
有用である。
As described above, in order to perform substance sensing using the optical fiber, one or both ends of the optical fiber are held in the substance to be detected, and the substance to be detected is introduced into the pores by a capillary phenomenon or the like. The optical fiber into which the substance to be detected is introduced is optically connected to a tester that has a mechanism for emitting and detecting light, and light is incident on the optical fiber to change the intensity of incident light due to the substance to be detected. To obtain substance information. Alternatively, while the light is incident from one end of the optical fiber, the optical fiber is held in the substance to be detected, and the light reflected at the other end of the optical fiber is detected to obtain the substance information. The optical fiber of the present invention is useful as a disposable type short length sensor.

【0024】[0024]

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。 (実施例1)本実施例は、ガラス光ファイバからなる光
ファイバセンサーを用いて、気体の分光分析を行ったも
のである。使用した光ファイバは、次のようにして製作
した。即ち、図5(a)に示すように、石英ガラスから
なるクラッド24と、石英中にGeを添加することによ
り屈折率を高めたガラスからなるコア23とを有する円
筒状の光ファイバ母材21を作成する。次いで、この光
ファイバ母材21の中心に、図5(b)に示すように、
研削器により空孔22を開ける。この光ファイバ母材2
1を、通常の光ファイバの線引き方法により線引きし
て、図1に示すように、クラッド14の外形250μm
の細径の光ファイバ11を作製した。この光ファイバ1
1の周囲には紫外線硬化樹脂にて被覆材16を施して、
図3に示すような光ファイバ11bを形成した。空孔1
2の直径は100μm、コア13の外径は110μmで
あった。作製した光ファイバ11bは被覆材16を施し
たまま、それぞれ5〜20cm程度の長さに切断して光
ファイバセンサーとし、保管中にゴミ、水分などが空孔
12に入るのを防ぐために、両端をシール用の箔で封じ
て保管した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. (Example 1) In this example, an optical fiber sensor made of a glass optical fiber was used for spectral analysis of gas. The optical fiber used was manufactured as follows. That is, as shown in FIG. 5A, a cylindrical optical fiber preform 21 having a clad 24 made of quartz glass and a core 23 made of glass whose refractive index is increased by adding Ge into quartz. To create. Then, at the center of the optical fiber preform 21, as shown in FIG.
The holes 22 are opened by a grinder. This optical fiber base material 2
1 is drawn by a normal optical fiber drawing method, and as shown in FIG.
The optical fiber 11 having a small diameter was manufactured. This optical fiber 1
A coating material 16 is applied to the periphery of 1 with an ultraviolet curable resin,
The optical fiber 11b as shown in FIG. 3 was formed. Hole 1
The diameter of 2 was 100 μm, and the outer diameter of the core 13 was 110 μm. The produced optical fiber 11b is cut into pieces each having a length of about 5 to 20 cm while the coating material 16 is still applied to form an optical fiber sensor, and both ends thereof are prevented in order to prevent dust, moisture, etc. from entering the holes 12 during storage. Was sealed with foil for sealing and stored.

【0025】被検知ガスの有無を測定するため、この光
ファイバセンサーのシール箔を除いて測定対象の気流中
に適当な時間保持し、その後、試験器でこのガスを分析
した。この試験器41は、図6に示すように、一方に白
色光源42とそれを分光する分光器43を有し、他方に
光検出器44を有するものである。試験方法は、分光器
43と光検出器44の間に上記光ファイバセンサー11
cを気密コネクタ45を介して接続し、光ファイバセン
サー11cの両端から気体が漏れないようにする。そう
して、白色光を分光した光を分光器43から出射して光
ファイバセンサー11cの一端に入射し、他端からの出
射光を光検出器44で検出する。上述の方法により、メ
タンガスの存在の有無の検知を行うことができた。な
お、被分析ガスの交換は、そのガス中に適当な時間、光
ファイバセンサー11cを保持することで行う。この場
合、光ファイバセンサー11cの空孔12を減圧するこ
とにより、保持時間を短縮することができる。
In order to measure the presence or absence of the gas to be detected, the sealing foil of the optical fiber sensor was removed and the gas was held in the air stream to be measured for an appropriate time, and then this gas was analyzed by a tester. As shown in FIG. 6, the tester 41 has a white light source 42 and a spectroscope 43 for splitting the light source 42 on one side, and a photodetector 44 on the other side. The test method is as follows: the optical fiber sensor 11 between the spectroscope 43 and the photodetector 44.
c is connected via the airtight connector 45 so that gas does not leak from both ends of the optical fiber sensor 11c. Then, the light obtained by dispersing the white light is emitted from the spectroscope 43, is incident on one end of the optical fiber sensor 11c, and the emitted light from the other end is detected by the photodetector 44. By the method described above, it was possible to detect the presence or absence of methane gas. The gas to be analyzed is exchanged by holding the optical fiber sensor 11c in the gas for an appropriate time. In this case, the holding time can be shortened by reducing the pressure of the holes 12 of the optical fiber sensor 11c.

【0026】(実施例2)本実施例は、光透明性のある
ポリマー材料からなる光ファイバを光ファイバセンサー
として用いて、液体の分光分析を行ったものである。ポ
リマー材料としては、フッ素樹脂系、シリコーン樹脂
系、アクリル系、スチレン系などを用いることができ
る。図7に示すように、光ファイバ51は光透明性のあ
るシリコーン・ゴム系樹脂からなり、コア53と、外径
が2mmのクラッド54からなり、コア53内に径が約
1.5mmの空孔52が設けられている。この光ファイ
バ51の一端には、光反射材55が施されている。な
お、光ファイバ51のクラッド54には被覆材は施され
ていない。
(Embodiment 2) In this embodiment, an optical fiber made of a polymer material having optical transparency is used as an optical fiber sensor to perform a spectroscopic analysis of a liquid. As the polymer material, a fluororesin type, a silicone resin type, an acrylic type, a styrene type or the like can be used. As shown in FIG. 7, the optical fiber 51 is made of a light-transparent silicone-rubber resin, and is composed of a core 53 and a clad 54 having an outer diameter of 2 mm. A hole 52 is provided. A light reflecting material 55 is applied to one end of the optical fiber 51. The clad 54 of the optical fiber 51 is not coated with a coating material.

【0027】被検知液体の有無を分析するため、この光
ファイバ51の一端を分析用液体に浸した。このとき、
この光ファイバ51の長手方向の中央部を摘んで側圧を
加えて窄め、液体に浸した後に側圧を解放する。そうす
ると、光ファイバ51の内部圧力の変化と毛細管現象に
より、分析用液体が光ファイバ51の空孔52中に導入
される。分析用液体の分析は、図8に示すように、この
光ファイバ51の光反射材55が施されていない端部を
コネクタ64と光ガイド65を介して光分岐器63に接
続して行った。光分岐器63には、光源61から光ガイ
ド65を通して光を入射し、光ファイバ51の光反射材
55で反射された反射光を光検出器62で検出して分析
した。なお、光源61の直後、もしくは光検出器62の
直前に光フィルタやグレーティングなどの波長選択素子
を設け、特定の波長もしくは波長域の分布を検出する方
法も有効な方法である。
In order to analyze the presence or absence of the liquid to be detected, one end of this optical fiber 51 was dipped in the liquid for analysis. At this time,
The central portion of the optical fiber 51 in the longitudinal direction is pinched to apply lateral pressure to constrict it, and the lateral pressure is released after being immersed in a liquid. Then, the analysis liquid is introduced into the holes 52 of the optical fiber 51 due to the change in the internal pressure of the optical fiber 51 and the capillary phenomenon. As shown in FIG. 8, the analysis liquid was analyzed by connecting the end of the optical fiber 51 where the light reflecting material 55 was not applied to the optical branching device 63 via the connector 64 and the optical guide 65. . Light was incident on the light branching device 63 from the light source 61 through the light guide 65, and the reflected light reflected by the light reflecting material 55 of the optical fiber 51 was detected by the photodetector 62 and analyzed. An effective method is also to provide a wavelength selection element such as an optical filter or a grating immediately after the light source 61 or immediately before the photodetector 62 to detect a specific wavelength or a wavelength range distribution.

【0028】(実施例3)光ファイバセンサーに使用し
た光ファイバは、次のようにして製作した。即ち、石英
ガラスからなるクラッドと、石英中にGeを添加するこ
とにより屈折率を高めたガラスからなるコアとを有する
円筒状の光ファイバ母材を作成する。次いで、この光フ
ァイバ母材のクラッド部に研削器により空孔を開け、通
常の光ファイバの線引き方法により線引きして、図9
(a)、(b)に示すように、クラッド74の外形12
5μmの光ファイバ71を作製した。なお、図9
(a)、(b)は、それぞれ2個および1個の空孔72
を設けた光ファイバ71の断面斜視図である。この光フ
ァイバ71の周囲には紫外線硬化樹脂にて被覆材75を
施した。空孔72の直径は30μm、コア73の外径は
10μmであった。作製した光ファイバ71は被覆材7
5を施したまま、それぞれ5〜20cm程度の長さに切
断して光ファイバセンサーとし、保管中にゴミ、水分な
どが空孔72に入るのを防ぐために、両端をシール用の
箔で封じて保管した。
Example 3 The optical fiber used in the optical fiber sensor was manufactured as follows. That is, a cylindrical optical fiber preform having a clad made of quartz glass and a core made of glass whose refractive index is increased by adding Ge into quartz is prepared. Next, a hole is made in the clad portion of the optical fiber preform by a grinder, and the optical fiber is drawn by a normal optical fiber drawing method.
As shown in (a) and (b), the outer shape 12 of the cladding 74
An optical fiber 71 of 5 μm was manufactured. Note that FIG.
(A) and (b) show two and one holes 72, respectively.
It is a cross-sectional perspective view of the optical fiber 71 provided with. A coating material 75 is applied to the periphery of the optical fiber 71 with an ultraviolet curable resin. The holes 72 had a diameter of 30 μm, and the core 73 had an outer diameter of 10 μm. The produced optical fiber 71 is a covering material 7
5 is cut to a length of about 5 to 20 cm to make an optical fiber sensor, and both ends are sealed with a sealing foil to prevent dust and water from entering the holes 72 during storage. I kept it.

【0029】次いで、被測定用液体中の色素の有無を測
定するために、上記光ファイバセンサーのシール箔を除
去して、測定対象となる色素を混入させたメチルアルコ
ールを入れた容器中と、前記色素を混入させない同一の
メチルアルコールを入れた容器中にほぼ同一長の光ファ
イバセンサーの一端を適当な時間保持し、毛細管効果に
より空孔に液体を導入させた。その後、試験器でこの被
測定用液体を分析した。この試験器81は、図12に示
すように、一方に白色光源82とそれを分光する分光器
83を有し、他方に光検出器84を有するものであるこ
とは、実施例1に用いた試験器(図6に示したもの)と
同じである。試験方法は、光ファイバセンサー71aの
両端を光導入用光ファイバ85と液密に突き合わせ部8
6で突き合わせ、さらに、分光器83と光検出器84に
光導入用光ファイバ85を液密に接続する。そうして、
白色光を分光した光を分光器83から出射して光ファイ
バセンサー71aの一端に入射し、他端からの出射光を
光検出器84で検出する。上述の方法により、分光特性
の差から色素の存在の有無を検知することができた。ま
た、光ファイバセンサー71aと光導入用光ファイバ8
5との光結合率は、空孔をコア内に設けた光ファイバセ
ンサーの場合に比べて、75%以上に改善された。な
お、上記方法は液体以外の物質をも対象にすることがで
きる。
Next, in order to measure the presence or absence of the dye in the liquid to be measured, the seal foil of the optical fiber sensor is removed, and a container containing methyl alcohol mixed with the dye to be measured is placed. One end of an optical fiber sensor having substantially the same length was held in a container containing the same methyl alcohol that did not mix the dye for a proper time, and a liquid was introduced into the pores by the capillary effect. After that, the test liquid was analyzed with a tester. As shown in FIG. 12, this tester 81 has a white light source 82 and a spectroscope 83 for splitting the light source on one side, and a photodetector 84 on the other side. It is the same as the tester (shown in FIG. 6). The test method is as follows.
The optical fiber 85 for light introduction is liquid-tightly connected to the spectroscope 83 and the photodetector 84. And then
The light obtained by dispersing the white light is emitted from the spectroscope 83, is incident on one end of the optical fiber sensor 71a, and the emitted light from the other end is detected by the photodetector 84. By the method described above, the presence or absence of the dye could be detected from the difference in the spectral characteristics. In addition, the optical fiber sensor 71a and the optical fiber 8 for introducing light
The optical coupling rate with No. 5 was improved to 75% or more as compared with the case of the optical fiber sensor in which holes were provided in the core. The above method can be applied to substances other than liquid.

【0030】ところで、上述のように、偏光度の低い白
色光源を用いて試験する場合には、光ファイバセンサー
71aを用いることに問題はない。しかしながら、レー
ザ光を用いる場合や濃度の検出のような精度の高い定量
検知を行う場合には、光の偏波状態に対してセンシング
感度の依存性があることが問題になる。そこで、図10
(a)、(b)に示すように、3個以上の空孔72をク
ラッド部74に設けた光ファイバ71を光ファイバセン
サーとして用いると、測定精度が向上した。この種の光
ファイバ71は、前述の光ファイバ71と全く同様な工
程で、研削の際の空孔数を変えることにより作製するこ
とができる。なお、図10(a)、(b)は、それぞれ
4個および3個の空孔72を設けた光ファイバ71の断
面斜視図である。さらに、図11に示すように、クラッ
ド74に設けた3個の空孔72の形状、寸法を同一とし
(この場合、同一内径の円形)、これらの空孔72をコ
ア73中心からほぼ同一距離A(この場合、コア73を
中心とする同心円上)で、かつ相互の間隔Bがほぼ等し
くなるように配置する。このような光ファイバを光ファ
イバセンサーとすると、センシング感度の偏波依存性が
大幅に低減し、どのような偏波状態の光を導入しても一
定の検知感度を示した。なお、空孔72の数は3個に限
定されることはなく、図13〜15に示すように、4
個、6個および8個などでもよい。
By the way, as described above, there is no problem in using the optical fiber sensor 71a when performing a test using a white light source having a low degree of polarization. However, in the case of using laser light or performing highly accurate quantitative detection such as concentration detection, there is a problem that the sensitivity of sensing depends on the polarization state of light. Therefore, FIG.
As shown in (a) and (b), when the optical fiber 71 having three or more holes 72 in the clad portion 74 was used as an optical fiber sensor, the measurement accuracy was improved. This kind of optical fiber 71 can be manufactured by changing the number of holes at the time of grinding in the same process as the above-mentioned optical fiber 71. 10 (a) and 10 (b) are cross-sectional perspective views of the optical fiber 71 provided with four and three holes 72, respectively. Further, as shown in FIG. 11, the three holes 72 provided in the clad 74 have the same shape and size (in this case, a circle having the same inner diameter), and the holes 72 are substantially the same distance from the center of the core 73. A (in this case, on a concentric circle with the core 73 as the center) and the mutual intervals B are substantially equal. When such an optical fiber is used as an optical fiber sensor, the polarization dependence of the sensing sensitivity is significantly reduced, and a certain detection sensitivity is exhibited regardless of the polarization state of the light introduced. Note that the number of the holes 72 is not limited to three, and as shown in FIGS.
The number may be six, eight, or the like.

【0031】(実施例4)図16は、本実施例の光ファ
イバセンサーとして用いた光ファイバの端部斜視図であ
る。此の光ファイバ71は、コア73の一部もしくは全
部を被うように誘電体多層膜76などの反射手段を設け
たものである。此の光ファイバセンサーを用いると、反
射光学系を設けることなく、光の検知が可能になる。な
お、光の強度が強いときは、あるいは光ファイバセンサ
ーを構成する素材の屈折率が高いときは、誘電体多層膜
76などの反射手段を設けることなく、光ファイバセン
サーを構成する素材と空気との屈折率の差による反射を
反射手段として用いることができる。なお、反射の方式
としては、光ファイバセンサーから出た光を反射鏡で反
射させ、再び光ファイバセンサーに結合させてもよい。
本実施例は、前記実施例のように光ファイバセンサーを
透過してきた光を検知するかわりに、反射した光を利用
するものである。このようにすることにより、光ファイ
バセンサーの用途を拡げることができる。例えば、図1
7に示すように、胃カメラなどに用いられる内視鏡91
の中に本実施例の光ファイバセンサー71aを収納し、
胃液などの体液をセンサー光ファイバ71a中の空孔7
2に導入し、外部に設けた光源92、光導入用光ファイ
バ93、分岐器94、分光器95、光検出器96、コネ
クタ97などを利用して、実時間で成分分析を行うこと
ができる。
(Embodiment 4) FIG. 16 is a perspective view of an end portion of an optical fiber used as the optical fiber sensor of this embodiment. The optical fiber 71 is provided with a reflecting means such as a dielectric multilayer film 76 so as to cover a part or the whole of the core 73. By using this optical fiber sensor, it is possible to detect light without providing a reflection optical system. When the intensity of light is high, or when the material forming the optical fiber sensor has a high refractive index, the material forming the optical fiber sensor and the air are not provided without providing a reflecting means such as the dielectric multilayer film 76. The reflection due to the difference in the refractive index of can be used as the reflection means. In addition, as a reflection method, light emitted from the optical fiber sensor may be reflected by a reflecting mirror and then coupled to the optical fiber sensor again.
The present embodiment uses reflected light instead of detecting the light transmitted through the optical fiber sensor as in the above-described embodiment. By doing so, the applications of the optical fiber sensor can be expanded. For example, FIG.
As shown in FIG. 7, an endoscope 91 used for a gastric camera or the like.
The optical fiber sensor 71a of this embodiment is housed in
A hole 7 in the sensor optical fiber 71a for body fluid such as gastric juice.
It is possible to perform the component analysis in real time by using the light source 92, the optical fiber 93 for introducing light, the branching device 94, the spectroscope 95, the photodetector 96, the connector 97, etc., which are installed in the external unit 2 in FIG. .

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバを伝搬する光のエバネッセント光を利用する光
ファイバセンサーであって、光ファイバは、光透過性を
有し相対的に屈折率の高い材料からなり中心には空孔を
有するコアと、該コアの外周囲に設けられた相対的に屈
折率の低い材料からなるクラッドを有し、前記空孔に被
検知物質を導入し、コアを伝搬する光の強度、位相また
はそれらの分光特性の変化により被検知物質の検知を行
うため、光ファイバには自由に被覆を施すことができる
ので、機械的強度を保持することができるという効果が
あり、また、光の浸み出しが発生するコアの空孔の表面
には、保管中に他の物質などが付着する恐れがないの
で、光ファイバセンサーの管理が容易になるという優れ
た効果がある。
As described above, according to the present invention, there is provided an optical fiber sensor utilizing the evanescent light of the light propagating through the optical fiber, wherein the optical fiber has a light transmitting property and a relative refractive index. Of a high core material having a hole in the center and a clad made of a material having a relatively low refractive index provided on the outer periphery of the core, and introducing a substance to be detected into the hole, Since the substance to be detected is detected by the change in the intensity, phase, or their spectral characteristics of the light propagating through the core, the optical fiber can be coated freely, so that the mechanical strength can be maintained. It is effective, and because there is no possibility that other substances will adhere to the surface of the holes in the core where light leaks out, it is easy to manage the optical fiber sensor. effective.

【0033】また、上記発明において、コアの内面にコ
アよりも相対的に屈折率の低い材料からなる内層を設け
ると、センシング感度を調整することができるという効
果があると共に、内側界面による散乱が抑圧され、損失
が低減できるため、測定長をより長くとり、感度を高め
ることができるという効果がある。
Further, in the above invention, when the inner layer made of a material having a relatively lower refractive index than the core is provided on the inner surface of the core, the sensing sensitivity can be adjusted, and the scattering by the inner interface is prevented. Since it is suppressed and the loss can be reduced, there is an effect that the measurement length can be made longer and the sensitivity can be enhanced.

【0034】さらに、上記発明において、光ファイバの
一端に、コア中を伝搬する光を反射する手段を施すと、
光ファイバの同一端で光の入射と検出を行うことができ
るので、用途によってはより簡便な系を組み立てること
により、センシングを行うことができるという効果があ
る。
Further, in the above invention, when a means for reflecting light propagating in the core is provided at one end of the optical fiber,
Since light can be incident and detected at the same end of the optical fiber, there is an effect that sensing can be performed by assembling a simpler system depending on the application.

【0035】また、本発明によれば、光ファイバを伝搬
する光のエバネッセント光を利用する光ファイバセンサ
ーであって、光ファイバは、光透過性を有し相対的に屈
折率の高い材料からなるコアと、該コアの外周囲に設け
られた相対的に屈折率の低い材料からなる空孔を有する
クラッドを有し、前記空孔に被検知物質を導入し、コア
を伝搬する光の強度、位相または分光特性の変化により
被検知物質の検知を行うため、光ファイバセンサー中へ
の光導入が容易になるという効果がある。
Further, according to the present invention, there is provided an optical fiber sensor utilizing the evanescent light of the light propagating through the optical fiber, wherein the optical fiber is made of a material having a light transmitting property and a relatively high refractive index. A core and a clad having a hole made of a material having a relatively low refractive index provided on the outer periphery of the core, and introducing a substance to be detected into the hole, the intensity of light propagating through the core, Since the substance to be detected is detected by the change of the phase or the spectral characteristic, there is an effect that the light can be easily introduced into the optical fiber sensor.

【0036】さらに、上記発明において、クラッドに設
けた空孔を3個以上にすると、コア中を伝搬する光の偏
波面がセンシング特性におよぼす影響を軽減することが
できるという効果がある。特に、空孔の形状、大きさを
等しくし、空孔をコアから等しい距離に、等間隔に配置
すると、光の偏波面がセンシング特性におよぼす影響を
一層低減することができる。
Further, in the above invention, if the number of holes provided in the clad is three or more, it is possible to reduce the influence of the polarization plane of the light propagating in the core on the sensing characteristics. In particular, when the holes have the same shape and size and are arranged at equal distances from the core, the influence of the polarization plane of light on the sensing characteristics can be further reduced.

【0037】さらに、上記発明において、光ファイバの
一端に、コア中を伝搬する光を反射する手段を施すと、
光ファイバの同一端で光の入射と検出を行うことができ
るので、用途によってはより簡便な系を組み立てること
により、センシングを行うことができるという効果があ
る。
Further, in the above invention, when a means for reflecting light propagating in the core is provided at one end of the optical fiber,
Since light can be incident and detected at the same end of the optical fiber, there is an effect that sensing can be performed by assembling a simpler system depending on the application.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる光ファイバの一実施例の断面斜
視図である。
FIG. 1 is a sectional perspective view of an embodiment of an optical fiber according to the present invention.

【図2】本発明にかかる光ファイバの他の実施例の断面
斜視図である。
FIG. 2 is a sectional perspective view of another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図3】本発明にかかる光ファイバのさらなる他の実施
例の断面斜視図である。
FIG. 3 is a sectional perspective view of still another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図4】本発明にかかる光ファイバセンサーの一実施例
における光ファイバの断面斜視図である。
FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of an optical fiber in an embodiment of the optical fiber sensor according to the present invention.

【図5】(a)、(b)は、それぞれ本発明にかかる光
ファイバの一実施例の製作に用いた光ファイバ母材の製
作工程の説明図である。
5 (a) and 5 (b) are explanatory views of a manufacturing process of an optical fiber preform used for manufacturing an embodiment of an optical fiber according to the present invention.

【図6】上記光ファイバを用いた気体の分析方法の説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a gas analysis method using the optical fiber.

【図7】本発明に係る光ファイバセンサーの他の実施例
である光ファイバの断面斜視図である。
FIG. 7 is a cross-sectional perspective view of an optical fiber that is another embodiment of the optical fiber sensor according to the present invention.

【図8】上記実施例の光ファイバセンサーを用いた液体
分析方法の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a liquid analysis method using the optical fiber sensor of the above embodiment.

【図9】(a)、(b)は、それぞれ本発明にかかる光
ファイバのさらなる他の実施例の断面斜視図である。
9A and 9B are cross-sectional perspective views of yet another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図10】(a)、(b)は、それぞれ本発明にかかる
光ファイバのさらなる他の実施例の断面斜視図である。
10A and 10B are cross-sectional perspective views of yet another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図11】本発明にかかる光ファイバのさらなる他の実
施例の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of still another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図12】実施例3の光ファイバセンサーを用いた液体
分析方法の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a liquid analysis method using the optical fiber sensor of Example 3.

【図13】本発明にかかる光ファイバのさらなる他の実
施例の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of yet another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図14】本発明にかかる光ファイバのさらなる他の実
施例の断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of yet another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図15】本発明にかかる光ファイバのさらなる他の実
施例の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of still another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図16】本発明にかかる光ファイバのさらなる他の実
施例の断面斜視図である。
FIG. 16 is a sectional perspective view of still another embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図17】実施例4のセンサー光ファイバを内視鏡に用
いた成分分析方法の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a component analysis method using the sensor optical fiber of Example 4 in an endoscope.

【図18】従来の光ファイバを用いた分析方法の説明図
である。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a conventional analysis method using an optical fiber.

【図19】従来の光ファイバを用いた他の分析方法の説
明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram of another analysis method using a conventional optical fiber.

【図20】従来の光ファイバを用いたさらなる他の分析
方法の説明図である。
FIG. 20 is an explanatory view of still another analysis method using a conventional optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、11a、11b、51、71 光ファイバ 12、22、52、72 空孔 13、23、53、73 コア 14、24、54、74 クラッド 15 内層 16、75 被覆材 17、55 光反射材 21 光ファイバ母材 41、81 試験器 42、61、82、92 光源 43、83、95 分光器 44、62、84、96 光検出器 45、64、97 コネクタ 63 光分岐器 65 光ガイド 11c、71a 光ファイバセン
サー 85、93 光導入用光ファ
イバ 86 突き合わせ部 91 内視鏡 94 光分岐器
11, 11a, 11b, 51, 71 Optical fiber 12, 22, 52, 72 Hole 13, 23, 53, 73 Core 14, 24, 54, 74 Cladding 15 Inner layer 16, 75 Coating material 17, 55 Light reflecting material 21 Optical fiber base material 41, 81 Tester 42, 61, 82, 92 Light source 43, 83, 95 Spectrometer 44, 62, 84, 96 Photodetector 45, 64, 97 Connector 63 Optical splitter 65 Optical guide 11c, 71a Optical fiber sensor 85, 93 Optical fiber for light introduction 86 Butt portion 91 Endoscope 94 Optical branching device

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性を有し相対的に屈折率の高い材
料からなるコアと、該コアの外周囲に設けられた相対的
に屈折率の低い材料からなるクラッドを有する光ファイ
バにおいて、コア部に空孔が設けられていることを特徴
とする光ファイバ。
1. An optical fiber having a core made of a material having a light transmission property and a relatively high refractive index, and a clad made of a material having a relatively low refractive index provided on the outer periphery of the core, An optical fiber characterized in that a hole is provided in the core portion.
【請求項2】 コアに設けた空孔の内面にコアよりも相
対的に屈折率の低い材料からなる内層を設けたことを特
徴とする請求項1記載の光ファイバ。
2. The optical fiber according to claim 1, wherein an inner layer made of a material having a relatively lower refractive index than that of the core is provided on the inner surface of the hole provided in the core.
【請求項3】 クラッドの外周が被覆材で被われている
ことを特徴とする請求項1または2記載の光ファイバ。
3. The optical fiber according to claim 1, wherein the outer periphery of the clad is covered with a coating material.
【請求項4】 光ファイバを伝搬する光のエバネッセン
ト光を利用する光ファイバセンサーであって、請求項
1、2または3記載の光ファイバの空孔に被検知物質を
導入し、コアを伝搬する光の強度、位相またはそれらの
分光特性の変化により被検知物質の検知を行うことを特
徴とする光ファイバセンサー。
4. An optical fiber sensor utilizing evanescent light of light propagating through an optical fiber, wherein a substance to be detected is introduced into the holes of the optical fiber according to claim 1, and propagates through a core. An optical fiber sensor, which detects a substance to be detected by changing the intensity or phase of light or their spectral characteristics.
【請求項5】 光ファイバの一端側に、コアを伝搬する
光を反射させる手段を施したことを特徴とする請求項4
記載の光ファイバセンサー。
5. A means for reflecting the light propagating through the core is provided on one end side of the optical fiber.
The optical fiber sensor described.
【請求項6】 光透過性を有し相対的に屈折率の高い材
料からなるコアと、該コアの外周囲に設けられた相対的
に屈折率の低い材料からなるクラッドを有する光ファイ
バにおいて、主としてクラッド部に空孔が設けられてい
ることを特徴とする光ファイバ。
6. An optical fiber having a core made of a material having a light transmitting property and a relatively high refractive index, and a clad provided on the outer periphery of the core and made of a material having a relatively low refractive index, An optical fiber mainly having holes in the cladding.
【請求項7】 主としてクラッド部に3個以上の空孔が
設けられていることを特徴とする請求項6記載の光ファ
イバ。
7. The optical fiber according to claim 6, wherein three or more holes are provided mainly in the cladding portion.
【請求項8】 主としてクラッド部に設けられた複数の
空孔は、それぞれほぼ等しい形状および大きさをしてお
り、かつ、コアからほぼ等しい距離に、相互にほぼ等間
隔で配置していることを特徴とする請求項7記載の光フ
ァイバ。
8. The plurality of holes mainly provided in the clad portion have substantially the same shape and size, and are arranged at substantially equal distances from the core and at substantially equal intervals from each other. The optical fiber according to claim 7, wherein
【請求項9】 光ファイバを伝搬する光のエバネッセン
ト光を利用する光ファイバセンサーであって、請求項
6、7または8記載の光ファイバの空孔に被検知物質を
導入し、コアを伝搬する光の強度、位相またはそれら分
光特性の変化により被検知物質の検知を行うことを特徴
とする光ファイバセンサー。
9. An optical fiber sensor utilizing evanescent light of light propagating through an optical fiber, wherein the substance to be detected is introduced into the holes of the optical fiber according to claim 6, and propagates through the core. An optical fiber sensor, which detects a substance to be detected by a change in light intensity, phase, or their spectral characteristics.
【請求項10】 光ファイバの一端側に、コアを伝搬す
る光を反射させる手段を施したことを特徴とする請求項
9記載の光ファイバセンサー。
10. The optical fiber sensor according to claim 9, wherein a means for reflecting light propagating through the core is provided on one end side of the optical fiber.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093298A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Univ Nagoya Spectroscopy and probe
JP4597251B1 (en) * 2009-05-22 2010-12-15 ファイバーラボ株式会社 Optical fiber sensor device and sensing method using optical fiber
KR101430628B1 (en) * 2013-02-27 2014-08-14 광주과학기술원 Optical fiber sensor with air-hole structure

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