JPS6113111A - 偏波面保存光フアイバを用いた三機能センサ - Google Patents
偏波面保存光フアイバを用いた三機能センサInfo
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- JPS6113111A JPS6113111A JP13394584A JP13394584A JPS6113111A JP S6113111 A JPS6113111 A JP S6113111A JP 13394584 A JP13394584 A JP 13394584A JP 13394584 A JP13394584 A JP 13394584A JP S6113111 A JPS6113111 A JP S6113111A
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract 6
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の背傾と目的１
本発明は、偏波面保存光ファイバを用いた三機能センサ
に係り、特に１本の偏波面保存光ファイバを用いて、温
度、圧力および流速を同時に測定するのに好適な三機能
センサに関するもので・ある。
に係り、特に１本の偏波面保存光ファイバを用いて、温
度、圧力および流速を同時に測定するのに好適な三機能
センサに関するもので・ある。
従来の温度、圧力、流速センサはそれぞれ独立したもの
であり、これらを１本の光ファイバを用いて同時に計測
しようとする試みはなされていない。したがって、これ
らを同時に測定する場合、例えば、ＭＥ関係で、心任、
心音、血温、血流の測定を同時に行う必要がある場合は
、３本の光７７ｊイパを１本のカテーテルまたは３本の
カテーテルにそれぞれ収納しなければならなかった。と
ころで、前者の場合は、仕上がりカテーテル寸法が大き
くなり、血管内に挿入することができないものとなって
しまう。また、後者の場合は、患者の血管に３個所でカ
テーテルを挿入しなければならず、危険度が増大すると
ともに、操作性が悪くなるという問題を生ずる。
であり、これらを１本の光ファイバを用いて同時に計測
しようとする試みはなされていない。したがって、これ
らを同時に測定する場合、例えば、ＭＥ関係で、心任、
心音、血温、血流の測定を同時に行う必要がある場合は
、３本の光７７ｊイパを１本のカテーテルまたは３本の
カテーテルにそれぞれ収納しなければならなかった。と
ころで、前者の場合は、仕上がりカテーテル寸法が大き
くなり、血管内に挿入することができないものとなって
しまう。また、後者の場合は、患者の血管に３個所でカ
テーテルを挿入しなければならず、危険度が増大すると
ともに、操作性が悪くなるという問題を生ずる。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、１本の偏波面保存光ファイバを用いて濡瓜
、圧力Ｊ３よび流速を同時に測定することかできる偏波
面保存光ファイバを用いた三機能センサを提供すること
にある。
るところは、１本の偏波面保存光ファイバを用いて濡瓜
、圧力Ｊ３よび流速を同時に測定することかできる偏波
面保存光ファイバを用いた三機能センサを提供すること
にある。
「発明のＲ要］
本発明の特徴は、それぞれ波長λ１．λ２．λ３の光を
発する各光源と、この各光源からの上記それぞれの波長
の光を結合する光合成器と、この光合成器からの光を偏
光して偏波面保存光ファイバの一方の光学軸に入射する
偏光・波長分離器と、上記偏波面保存光ファイバの先端
に配置した第１のマイクロレンズ、温度センサ用結晶、
波長λ１の光の反射膜、第１の１／８波長板、光弾性結
晶。
発する各光源と、この各光源からの上記それぞれの波長
の光を結合する光合成器と、この光合成器からの光を偏
光して偏波面保存光ファイバの一方の光学軸に入射する
偏光・波長分離器と、上記偏波面保存光ファイバの先端
に配置した第１のマイクロレンズ、温度センサ用結晶、
波長λ１の光の反射膜、第１の１／８波長板、光弾性結
晶。
波長λ２の光の反射膜、第２の１７８波長板Ｊ３よび第
２のマイクロレンズをこの順で、順次配列してなるセン
リ゛部とよりなり、このセンザ部から反射された一ヒ記
−でれぞれの波長の光が上記偏波面保存光フッ・イハで
伝搬された光を一ヒ記偏光・波長分離器で波長分離して
それぞれ取り出して温度、圧力。
２のマイクロレンズをこの順で、順次配列してなるセン
リ゛部とよりなり、このセンザ部から反射された一ヒ記
−でれぞれの波長の光が上記偏波面保存光フッ・イハで
伝搬された光を一ヒ記偏光・波長分離器で波長分離して
それぞれ取り出して温度、圧力。
流速をそれぞれ同時に測定する構成とした点にある。
［実施例］
以下本発明を第１図、第２図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は、本発明の偏波面保存面保存光フンフィバを用
いた三機能センサの一実施例を示す構成図である。第１
図において、１ａ〜３ａはそれぞれ波長λ１．λ２．λ
３の光を発する光源、２は波長λ１〜λ３の光を合成す
る３波光合成器、３は偏光・波長分離器、４は偏波面保
存光ファイバ。
いた三機能センサの一実施例を示す構成図である。第１
図において、１ａ〜３ａはそれぞれ波長λ１．λ２．λ
３の光を発する光源、２は波長λ１〜λ３の光を合成す
る３波光合成器、３は偏光・波長分離器、４は偏波面保
存光ファイバ。
５ａ、５ｂはマイクロレンズ（ロッドレンズ）。
６は温度センサ用結晶、７ａは波長λｌの光の反射膜、
７ｂは波長λ２の光の反射膜、８．１０は１７８波長板
、９は光弾性結晶である。
７ｂは波長λ２の光の反射膜、８．１０は１７８波長板
、９は光弾性結晶である。
ところで、波長λ１の光は温度レンリ′用として用いて
あり、波長λ１ ＝０．９μｍ、波長λ２の光は圧力セ
ンサ用として用いてあり、波長λ２−０．６３３／１ｍ
、波長λ３の光は流速センサ用として用いてあり、波長
λ３＝０．８５／１ｍである。
あり、波長λ１ ＝０．９μｍ、波長λ２の光は圧力セ
ンサ用として用いてあり、波長λ２−０．６３３／１ｍ
、波長λ３の光は流速センサ用として用いてあり、波長
λ３＝０．８５／１ｍである。
第２図は第１図の偏光・波長分離器３の一実施例を示す
構成図である。第２図において、波長合成された光は、
ビームスプリッタ（以下ＢＳと称する）１１１を通過し
、偏光ビームスプリッタ（以下ＰＩ３５ど称り−る）１
２１によりＰ偏光となり、偏波面保存光ファイバ４の１
つの光学軸に入用されける。偏波面保存光ファイバ４か
らの反１：ｌ＝Ｉ Ｌ、て戻つ（さた尤の出用光は、Ｐ
８光の場合にはＰ Ｂ Ｓ １２１を通過し、Ｂ５１１
＋で反射し、波長λｌの光の帯域フィルタ１３１を通し
て出射される。また、Ｓ偏光の場合には、ＰＢＳ １２
１で反射され、さらにＢＳｌ １２ 、ＰＳＢ１２２で
反射さ４１で波長λ１の帯域フィルタ１３３を経て出射
される。また、圧力信号を右覆る楕円偏光の波長λ２の
光の場合には、ＰＢＳｌ ２＋で反射され、Ｂ５１１２
を通過後波長λ２の帯域フィルタ１３２を経て出射され
る。
構成図である。第２図において、波長合成された光は、
ビームスプリッタ（以下ＢＳと称する）１１１を通過し
、偏光ビームスプリッタ（以下ＰＩ３５ど称り−る）１
２１によりＰ偏光となり、偏波面保存光ファイバ４の１
つの光学軸に入用されける。偏波面保存光ファイバ４か
らの反１：ｌ＝Ｉ Ｌ、て戻つ（さた尤の出用光は、Ｐ
８光の場合にはＰ Ｂ Ｓ １２１を通過し、Ｂ５１１
＋で反射し、波長λｌの光の帯域フィルタ１３１を通し
て出射される。また、Ｓ偏光の場合には、ＰＢＳ １２
１で反射され、さらにＢＳｌ １２ 、ＰＳＢ１２２で
反射さ４１で波長λ１の帯域フィルタ１３３を経て出射
される。また、圧力信号を右覆る楕円偏光の波長λ２の
光の場合には、ＰＢＳｌ ２＋で反射され、Ｂ５１１２
を通過後波長λ２の帯域フィルタ１３２を経て出射され
る。
温度センサ用結晶６としては、ＧａＡＳ結晶を用いてあ
り、圧カレンサ用の光弾性結晶９としてはＬｉＮｂＯ３
結晶を用いてあり、これを流速センサとして用いるとき
はドツプラ効果による周波数シフトを用いるようにした
。
り、圧カレンサ用の光弾性結晶９としてはＬｉＮｂＯ３
結晶を用いてあり、これを流速センサとして用いるとき
はドツプラ効果による周波数シフトを用いるようにした
。
まず、温度センサとしての動作を説明する。光合成器２
からの温度センザ用の波長λ１の光は、偏光・波長分離
器３によってＰ偏光となり、偏波面保存光ファイバ４の
１の光学軸に入射する。
からの温度センザ用の波長λ１の光は、偏光・波長分離
器３によってＰ偏光となり、偏波面保存光ファイバ４の
１の光学軸に入射する。
この光は、偏波面保存光ファイバ４を直線偏光として伝
搬し、マイクロレンズ５ａにより平行光となり、温度セ
ンザ用結晶６に入射し、波長λ１の光の反射膜７ａによ
り反射され、再び「）偏光どして偏波面保存光ファイア
バ４を伝搬後偏波・波長分離器３より出射される。これ
は、原理的に温度センザ用結晶６であるＧａＡＳ結晶の
吸収波長が温度により直線的に変化するという公知の現
象を利用したものである。
搬し、マイクロレンズ５ａにより平行光となり、温度セ
ンザ用結晶６に入射し、波長λ１の光の反射膜７ａによ
り反射され、再び「）偏光どして偏波面保存光ファイア
バ４を伝搬後偏波・波長分離器３より出射される。これ
は、原理的に温度センザ用結晶６であるＧａＡＳ結晶の
吸収波長が温度により直線的に変化するという公知の現
象を利用したものである。
次に、圧カセンザとしての動作を説明づる。光合成器２
からの圧力センザ用の波長λ２の光は、波長λ１の光と
同様、偏光、波長分離器３．偏波面保存光ファイバ４を
通過後マイクロレンズ５ａにより平行光どなり、この直
線偏光は１７８波長板７ａ、光’Ｆｉｔ ４’ｌ結晶９
を通過し、波長λ２の光の反射膜７ｂにより反Ｄ？され
、元の光路を経て偏光・波長分Ｉｉ！ｌｔ器３により分
離されて取り出される。
からの圧力センザ用の波長λ２の光は、波長λ１の光と
同様、偏光、波長分離器３．偏波面保存光ファイバ４を
通過後マイクロレンズ５ａにより平行光どなり、この直
線偏光は１７８波長板７ａ、光’Ｆｉｔ ４’ｌ結晶９
を通過し、波長λ２の光の反射膜７ｂにより反Ｄ？され
、元の光路を経て偏光・波長分Ｉｉ！ｌｔ器３により分
離されて取り出される。
いま、光弾性結晶９に交流圧力が加っている場合を考え
ると、偏光・波長分離器３から出射光のレベルＰは次式
で示される。
ると、偏光・波長分離器３から出射光のレベルＰは次式
で示される。
Ｐ＝Ａ（１＋５ｉｎｒ） ・＝ （１）ここに、△
：比例常数 ［−；波長λ２の光が光弾性結晶９を通通過することに
よって生ずる位相 差 ここで、「（１であるから、（１）式は、Ｆ） ６△＋
Ａ「 ・・・ （２） と変形できる。（２）式の第１項は直流項で、第２項は
交流項であるから、光電変換後交流／直流なる演算を行
えば比例乗数Ａが消え、温度センサ用結晶６によるレベ
ル変化の影響を受けない印加圧力にもとずく位相差情報
のみを取り出すことができる。
：比例常数 ［−；波長λ２の光が光弾性結晶９を通通過することに
よって生ずる位相 差 ここで、「（１であるから、（１）式は、Ｆ） ６△＋
Ａ「 ・・・ （２） と変形できる。（２）式の第１項は直流項で、第２項は
交流項であるから、光電変換後交流／直流なる演算を行
えば比例乗数Ａが消え、温度センサ用結晶６によるレベ
ル変化の影響を受けない印加圧力にもとずく位相差情報
のみを取り出すことができる。
、 また、流速については、流速センサ用の波長λ３の
光がマイクロレンズ５ｂの端面で反射されてくる周波数
ｆ＋の光が同特に同じ光学系を伝搬し、偏光・波長分離
器３により波長λ３の光として取り出される。ところで
、波長λ３の光は、１／８波長板７ａ、７ｂを往復して
通過するので、合計して１７８波長板を４枚通過するこ
とになり、反射、散乱光はそのほとんどがＳ偏光となり
、偏光方向の整った光として干渉し、光ヘテロダイン検
波信号となって取り出され、移動体の速度、ずなわち、
流速を計測することができる。
光がマイクロレンズ５ｂの端面で反射されてくる周波数
ｆ＋の光が同特に同じ光学系を伝搬し、偏光・波長分離
器３により波長λ３の光として取り出される。ところで
、波長λ３の光は、１／８波長板７ａ、７ｂを往復して
通過するので、合計して１７８波長板を４枚通過するこ
とになり、反射、散乱光はそのほとんどがＳ偏光となり
、偏光方向の整った光として干渉し、光ヘテロダイン検
波信号となって取り出され、移動体の速度、ずなわち、
流速を計測することができる。
上記した本発明の実施例によれば、
（１）１本の偏波面保存光ファイバ４を用いた−・系統
の光学系により温度、圧力および流速の同時測定ができ
る。
の光学系により温度、圧力および流速の同時測定ができ
る。
（２）本発明に係る三機能センサを医療用のカテーテル
として用いるときは、採血等の機能も同一カチーチル内
に装着でき、さらに汎用性のある計測器とすることかで
きる。
として用いるときは、採血等の機能も同一カチーチル内
に装着でき、さらに汎用性のある計測器とすることかで
きる。
（３）カテーテルの挿入は１個所で行えばよく、安全で
ある。
ある。
（４）系はすべて絶縁体であり、感電の恐れがなく、特
に［ｇｌ用として用いるのに好適である。
に［ｇｌ用として用いるのに好適である。
（ｂ） （４）の理由により、電Ｉｌ誘導雑音の影響を
受（）ることかなく、信頼性を向上できる。
受（）ることかなく、信頼性を向上できる。
（６）１本の偏波面イ＾存光ファイバ４があればよいの
で、操作性が向上し、かつ、データの信頼性が高い。
で、操作性が向上し、かつ、データの信頼性が高い。
なお、三機能カテーテルとしての応用のほか、一般の温
度、圧力、流速センサとして利用することができる。
度、圧力、流速センサとして利用することができる。
Ｕ発明の効果１
以上説明したＪ：うに、本発明によれば、一本の偏波面
保存光フ７・イバを用いて温度、圧力および流速を同時
に測定できるという効果がある。
保存光フ７・イバを用いて温度、圧力および流速を同時
に測定できるという効果がある。
第１図は、本発明の偏波面保存光ファイバを用いた三機
能センサの一実施例を示す構成図、第２図は第１図の偏
光・波長分離器の一実施例を示す構成図である。 １８〜１ｂ・・・光源、２・・・３波光合成器、３・・
・偏光・波長分離器、４・・・偏波面保存光ファイバ。 ５ａ、５ｂ・・・マイクロレンズ゛、６・・・温度セン
サ用結晶、７ａ、７ｂ−・・反射膜、 ８ 、１０−１
／８波長板、９・・・光弾性結晶。
能センサの一実施例を示す構成図、第２図は第１図の偏
光・波長分離器の一実施例を示す構成図である。 １８〜１ｂ・・・光源、２・・・３波光合成器、３・・
・偏光・波長分離器、４・・・偏波面保存光ファイバ。 ５ａ、５ｂ・・・マイクロレンズ゛、６・・・温度セン
サ用結晶、７ａ、７ｂ−・・反射膜、 ８ 、１０−１
／８波長板、９・・・光弾性結晶。
Claims (1)
- （１）それぞれ波長λ＿１、λ＿２、λ＿３の光を発す
る各光源と、該各光源からの前記それぞれの波長の光を
結合する光合成器と、該光合成器からの光を偏光して偏
波面保存光ファイバの一方の光学軸に入射する偏光・波
長分離器と、前記偏波面保存光ファイバの先端に配置し
た第１のマイクロレンズ、温度センサ用結晶、波長λ＿
１の光の反射膜、第１の１／８波長板、光弾性結晶、波
長λ＿１の光の反射膜第１の１／８波長板、光弾性結晶
、波長λ＿２の光の反射膜、第２の１／８波長板および
第２のマイクロレンズをこの順で順次配列してなるセン
サ部とよりなり、該センサ部から反射された前記それぞ
れの波長の光が前記偏波面保存光ファイバで伝搬された
光を前記偏光・波長分離器で波長分離して、それぞれ取
り出して温度、圧力、流速をそれぞれ同時に測定する構
成としたことを特徴とする偏波面保存光ファイバを用い
た三機能センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13394584A JPS6113111A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 偏波面保存光フアイバを用いた三機能センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13394584A JPS6113111A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 偏波面保存光フアイバを用いた三機能センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113111A true JPS6113111A (ja) | 1986-01-21 |
Family
ID=15116738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13394584A Pending JPS6113111A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 偏波面保存光フアイバを用いた三機能センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6113111A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2651036A1 (fr) * | 1989-07-29 | 1991-02-22 | Smiths Industries Plc | Dispositif capteur delivrant des indications de pression et de temperature |
| JPH04309812A (ja) * | 1991-01-04 | 1992-11-02 | Hughes Aircraft Co | 温度および圧力の変化を正確に検出するシステム |
| CN102288219A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-12-21 | 山东大学 | 一种注浆压力流速实时监测记录仪 |
| CN104950130A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-30 | 山东省纺织科学研究院 | 医用导管流速测定仪 |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP13394584A patent/JPS6113111A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2651036A1 (fr) * | 1989-07-29 | 1991-02-22 | Smiths Industries Plc | Dispositif capteur delivrant des indications de pression et de temperature |
| JPH04309812A (ja) * | 1991-01-04 | 1992-11-02 | Hughes Aircraft Co | 温度および圧力の変化を正確に検出するシステム |
| CN102288219A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-12-21 | 山东大学 | 一种注浆压力流速实时监测记录仪 |
| CN104950130A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-30 | 山东省纺织科学研究院 | 医用导管流速测定仪 |
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