JPS63147115A - 光フアイバセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、圧力、張力に対する定偏波光ファイバの複
屈折の変化を利用した光ファイバセンサに関するもので
、特に使用する定偏波光ファイバの感度の向上を図った
ものである。

［従来の技術］ 上記のセンサとじて使用する定偏波光ファイ／へとして
は、次のものがある。

■サイドトンネル型： 第２ａ図のように、コア部１２の両側に空孔層１６のあ
るもの。

■応力付与型： ｔ５２ｂ図のＰＡＮＤＡ光ファイバのように、コア部１
２の両側に、熱膨張係数の大きなガラスからなる応力付
与部１８を配置したもの。

なお、１０は光ファイバの全体、１４はクラッド部を示
す。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記の、■サイドトンネル型と■応力付与型の、対応力
の張力感度と偏波保持特性とに対する特性を比較して示
すと、次の第１表のようになる。

第１表 なお、サイドトンネル型は、初期の複屈折が小さいため
、偏波保持特性が良くない。

い。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、−ｈ記の、サイドトンネル型の偏波保持特
性が良くないという欠点と、応力付与型の対応力・張力
感度が低いという欠点を、同時に解消する定偏波光ファ
イバの提供を目的とするものであり、 前記定偏波光ファイバ１０として、 （１）第１ａ図のように、Ｘ方向におけるコア部１２の
両側に応力付与部１８を配置］７、かつＸ方向における
コア部１２の両側に空孔層１６を配置するか、 （２）または第１ｂ図のように、Ｘ方向におけるコア部
１２の片側に空孔層１６を配置１２反対側に応力伺与部
１８を配置したもの、 を使用することを特徴とする。

［その説明］ 以下の説明では、Ｘ、ｙの方向を２０のように定める。

（１）第１ａ図の場合： たとえば、Ｘ方向において、コア部１２の両側に応力付
与部１８を配置し、同時にＸ方向においても、コア部１
２の両側に空孔層１６を配置する。

応力付与部１８は、初期複屈折を高める働きがあり、空
孔層１６は、対応力・張力感度を高める働きがある。

・対応力と張力感４度≦２公ユニ 光ファイバ１０の表面に一様な圧力Ｐ０が加わった場合
の、直交する偏波間の位相差の変化φは、 と近似される。

ただし、 ２ｂ：　　光フアイバ径 ２ｒ：　　空孔層１６の直径 Ｅ：石英ガラスのヤング率 シ：同ポアソン比 Ｐ；１　、　ＦＩＺ　：同ストレイン會オブティフク争
テンソル である。

波長１．１５２μ譚、ファイバ径１２５ｇｍ、空孔層１
６径３Ｂ　μｍとすると、 φ＝４．８１　ｒａｄ／　（ｋｇｆ／ｃｓ２］　７ｍが
得られることが期待できる。

、　′イ、〜４．．　　　につぃ　： 複屈折は、空孔層１６の有無には大きく依存せず、応力
付与部１８のドーパントａ度、形状、位−＋ 首によって決まるので、　　３ｘ１０以上の複屈折は容
易に達成される。

・五思λ皿辺岡力羞」 しかし、この構造のものは、圧力の増加にともない、内
部複屈折が減少する構造であるため、初期複屈折と同程
度の複屈折が誘起されるような圧力下では、適用できな
い。

（２）第１ｂ図の場合 たとえば、Ｘ方向において、コア部１２の片側には空孔
層１６を、また反対側には応力付与部１８を配置する。

この場合は初期複屈折、対応カー張力感度とも、ｔ５１
ａ図の場合の約１／２になる。

しかし、圧力の増加にともない内部複屈折が増加するの
で、適用範囲が広くなる。

（３）第１ｃ図の場合 上記第１ｂ図のものを平型にしたものである。

この場合は、特に、第１ｂ図のものと同程度の特性を保
持しつつ、コイル化に際し、複屈折軸をそろえられ、曲
げによる複屈折の効果も付加できる利点がある。

［試験結果］ 第１ｂ図の構造の光ファイバ１０を作製し、偏波保持特
性、対応力φ張力感度を調査した。

作製した光ファイバの諸元は。

聯ファイバ径　１２５終■ ・空孔層１６径　３Ｂル■ ・応力付与部１８径　　３６糾履 φコア部１２径　　　７終Ｉ ・カットオフ波長　１．１０ｗ層 で、モード複屈折として、３．２ｘ１０が得られた。

また、対応力・張力感度は、１．１５２ｇｔｐのＨｅ−
Ｍｅ、レーザーを用いる測定により、２．５ｒａｄ　／
　［ｋｇｆ／ｃｍ２］　／　ｍの感度が得られた。

また、測定中の変調度としても、５００気圧まで９９％
以上が得られ、偏波保持特性も良好であることを確認し
た。

働従来の応力付与型との対比： 第２ｂ図の従来の応力付与型光ファイバの対応力・張力
感度は、波長１．１５２　ｇｍにおいて、０．３〜ｏ、
７　ｒａｄ　／　［ｋｇｆ／ａｍ２］　７ｍであり、そ
れに比べて、５〜１０倍の対応力・張力感度と、同程度
の複屈折を有していることがわかった。

また、温度に対する複屈折の変化は、従来と同程度であ
った。

［発明の効果］ （１）空孔層１６を有しているので、対応力・張力感度
が高い。

（２）応力付与部１８を有しているので、初期複屈折が
大きく、偏波保持特性が良い。

（３）温度に対する複屈折の変化は従来と同程度である
から、相対的に安定しているといえる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図は本発明の異なる実施例
の説明図、 第２ａ図と第２ｂ図は従来技術の異なる例の説明図。 １０：光ファイバ　　１２：コア部 １４：クラッド部　　１６：空孔層 １８：応力付与部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 定偏波光ファイバ（１０）を使用する光ファイバセンサ
   において、 前記定偏波光ファイバ（１０）が、 Ｘ方向におけるコア部（１２）の両側に応力付与部（１
   ８）を配置し、かつｙ方向におけるコア部（１２）の両
   側に空孔層（１６）を配置するか、またはＸ方向におけ
   るコア部（１２）の片側に空孔層（１６）を配置し反対
   側に応力付与部（１８）を配置したものであること、 を特徴とする、光ファイバセンサ。