JP2000514560A - 曲げ複屈折補償を備えた光ファイバ電流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ファラデー効果電流センサ用の光ファイバサブアセンブリは、方形または矩形構成に管状ホルダ（１２）によって支持される光検知ファイバを有し、その４つの隅のうちの３つは正味ゼロの曲げ誘起複屈折を有する曲げを備えるように設計される。曲げは、約９０度の有効角度を有する２つのループを提供することによって形成され、２つのループは、第１のループの複屈折の速い軸は第２のループの複屈折の遅い軸に平行であり、第１のループの複屈折の遅い軸は、第２のループの複屈折の速い軸に平行であるように、直交する面上にある。このようにして、第１のループに蓄積される遅延は第２のループに蓄積される遅延によって相殺される。ループが実質的に同一である場合、遅延の相殺は、曲げが無視することができる曲げ誘起複屈折を呈するように、効果的に完了する。

Description

【発明の詳細な説明】 曲げ複屈折補償を備えた光ファイバ電流センサ 発明の背景 １．発明の分野 本発明は主に、ファラデー効果光ファイバ電流センサに関し、特に、曲げ誘起 変動を補償する改良されたセンサ及びかかるセンサの製造方法に関する。 ２．先行技術の説明 磁場に対して感度の高い光ファイバは当業界では公知であり、光電流変換器( ＯＣＴ)、例えば、電力ユーティリティとして一般に使用される。一般的なＯＣ Ｔは、電気導体を囲繞するコイルに形成されたシングルモードファイバを使用す る。ファイバコイルを横切る光の偏光は、ファラデー回転またはクント効果とも 称される磁気光学ファラデー効果の結果として、導体を通って流れるいずれの電 流の変化に応答して、変化する。ファラデー効果は、線形偏光が加えられた磁場 の方向に物質中を通るときに、線形偏光のビームの偏光面が回転するものであり 、ファラデー複屈折の結果である。磁場に対して感度の高い光ファイバの更なる 検討は、ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社（３Ｍ、本発明の 譲受人）に譲渡された米国特許第５,０５１,５７７号に記載されている。 多くの先行技術を参照すると、ＯＣＴの応答は温度変動によって大幅に変動し 、例えば−４０℃〜＋８０℃という広く変動する温度範囲を有する環境で使用さ れる高精度のＯＣＴでは許容されないほど変動することが認められる。温度変化 の影響を最小限にするために多くの技術が考案されてきた。最も基本的な技術は 、経験的データに基づいて出力を補償することであり、すなわち、温度計を用い て、実際の測定中の温度を決定し、それに応じて処理後の電子機器は出力を調節 できる。この技術のより複雑なものは米国特許第５,３８２,９０１号に開示され ている。別のアプローチは、例えばアニールすることによって製造中の検知ファ イバの複屈折を最小限にすることによって、温度依存性を最小限にすることであ る。「 反磁性ガラスのヴェルデ定数の温度依存性(Temperature Dependence of the Ve rdet Constant in Several Diamagnetic Glasses)」、応用光学ジャーナル(Journ al of Applied Optics)、第３０巻、第１０号、１１７６〜１１７８頁（１９９ １年４月１日）に開示されているように、検知ファイバ用の特定の材料を使用し て、ヴェルデ定数の変化による変動を最小限にすることもできる。 感温性は、曲げ誘起複屈折によっても発生することができる。これは、例えば 、単一の検知ファイバが電流を運ぶ導体の周りに配置される２つ以上の真っ直ぐ な部分に配列され、ファイバのループが真っ直ぐな部分の端に形成されるところ に発生する。真っ直ぐな部分は温度の関数としての複屈折がほとんど変化しない が、ループは極めて感度がよい。「ファラデー回転光ファイバ電流センサの複屈 折要素間の図形的分離(Geometrical Separation Between the Birefringence Co mponents in Faraday-Rotation Fiber-Optic Current Sensors)」、光学レター(O ptics Letters)、第１６巻、第９号、６８７〜６８９頁（１９９１年５月１日） に記載の検知ヘッドは、曲げ誘起複屈折が２πの倍数になるように半径及びルー プの曲り角の数を選択することによってこの効果を最小限にする。すべての隅の ループは同一平面上にある。描かれた検知ヘッドにおいて、単一の検知ファイバ は、一般に導体の周りに方形を形成する４つの真っ直ぐな部分に形成されている 。この構造が曲げ誘起複屈折を減少するが、温度が極端である多くの現場適用に は依然としてふさわしくなく、センサを「エンドレス」ケーブル、すなわちセン サを通って貫くことができない既存のケーブルに設置するというＯＣＴの共通の 不利益を被る。検知コイル及び方形形状センサは、コイルループの間にまたは方 形検知ファイバの側面の間に十分な間隔あけを提供することによって、エンドレ スケーブルに配置することができる構造であってもよいが、こうするとセンサの サイズが大きくなり精度に影響を与える可能性がある。 同様の補償スキームが米国特許第４,６１５,５８２号に記載されているが、１ ８０度の曲り角のみが使用され、温度依存性については言及されていない。１８ ０度の曲り角では、正味ゼロ複屈折で閉鎖ループまたは路（電流を検知するのに 必須であり、磁場には必須ではない）を形成することができないが、測定部分の 広がりに対して一方向性である磁場を検知するために使用される。更に、真っ直 ぐな部分の光のファラデー回転は、このスキームは特定の公知の複屈折を伴う( すなわち、１８０度の遅延)波長を作ることに依存し、温度に対して安定でなく なるため、結果として複屈折の不完全な打ち消しとなる。米国特許第４，６１５ ，５８２号特許は電流センサに関するものではなく、むしろ、特定の量のファラ デー回転を光信号に誘起する装置に関する。 別の補償スキームが、「高度計のための温度不感ファイバコイルセンサ(Temper ature Insensitive Fiber Coil Sensor for Altimeters)」、応用光学ジャーナル 、第２９巻、第７号、９５７〜９７８頁（１９９０年３月１日）に示される。こ の記事は、壊され次いで廃棄される偏光維持ファイバの使用が記載される。偏光 維持ファイバは、本来的に線形複屈折が高いため、電流センサとして使用するこ とはできず、センサの製造中にファイバの添え継ぎが必要である場合、更なる懸 念が生じる。従って、検知ファイバをアニールしたり添え継ぎしたりする必要が なく改良された温度依存性を有し、特別の材料、特別の光要素または特別に処理 したファイバなしで製造することができる光ファイバ電流センサを考案すること が望ましい。センサがファイバの真っ直ぐな部分を利用して曲げ誘起複屈折を最 小限にし、そのような真っ直ぐな部分の隅で作られる曲げ誘起複屈折を補償する ことができる場合、更に有利である。 発明の開示 本発明は、主に、第１及び第２の端と中間検知部分とを有する光ファイバと、 光ファイバの検知部分を実質的に閉じた路内に維持する維持手段と、を具備する ファラデー効果センサ用の光ファイバサブアセンブリを提供し、検知部分は４つ の隅を有する矩形を略形成する４つの真っ直ぐな部分に形成され、隅の少なくと も１つはおよそ９０度の有効角度の曲り角または曲げを有し、曲り角は曲げ誘起 複屈折を補償するように構成される。特に、曲り角は第１及び第２の９０度のル ープを有し、第１のループに蓄積される遅延は第２のループに蓄積される遅延に よって相殺されるように構成される。１実施形態では第１及び第２のループは各 々１／４回転のループであるが、別の実施形態では各々１／４回転のループであ る。第１及び第２のループは直交する平面上にあり、第１のループの複屈折の 速い軸は第２のループの複屈折の遅い軸に平行であり、第１のループの複屈折の 遅い軸は、第２のループの複屈折の速い軸に平行である。ループが実質的に同一 である場合、遅延の相殺は、曲げが無視することができる曲げ誘起複屈折を呈す るように、効果的に完了する。矩形の４つの隅のうち３つがそのような構造を有 することが好ましく、光検知ファイバは管状ホルダによって支持される。ホルダ によって形成される路は、従って光検知ファイバの閉じた路は、方形であること が最も好ましい。管状ホルダにヒンジが設けられ、ホルダの２つの隣接する真っ 直ぐな部分の間で旋回運動をすることができるため、センササブアセンブリは既 存の電流を運ぶ導体の周りに配置することができる。更なる実施形態において、 管状部材は、一方が他方の中にある２つの矩形を形成する実質的に閉じた路に形 成される。 図面の簡単な説明 本発明は、添付の図面を参照することによって最良に理解することができる。 図１は、本発明によって製造された、ファラデー効果センサ用の光ファイバサ ブアセンブリの斜視図である。 図２は、図１の管状ホルダの１つの隅の詳細図であり、直交する平面にある曲 げにある２つのループを例示する。 図３は、図１の管状ホルダの入力端の側立面図であり、別の管が入力偏光ファ イバを囲繞し、スプライスプロテクタが両方の管に取り付けられている。 図４は、管状ホルダによって形成される２つの重なり合う方形を有する光ファ イバサブアセンブリの別の実施形態である。 図５は、図２に類似した詳細図であるが、３／４回転ループを有する曲げを示 す。 図６Ａ及び６Ｂは、図５の３／４回転ループを伴うファイバを支持するのに使 用することができるマンドレルの、それぞれ、上面図及び側立面図である。 好適な実施形態の説明 図面を参照すると、特に図１を参照すると、本発明によって製造された、ファ ラデー効果センサ用の光ファイバサブアセンブリの１実施形態１０が示される。 光ファイバサブアセンブリ１０は主に、光検知ファイバ（図１では見えない）を 含む管状ホルダ１２と、検知ファイバの第１の端に添え継ぎされる入力ファイバ １４と、検知ファイバの第２の端に添え継ぎされる出力ファイバ１６と、から構 成される。管状ホルダ１２は、実質的に閉鎖路を形成する形状であり、すなわち 、検知ファイバの入力端及び出力端を別の入力及び出力ファイバに接続する必要 があるために、路は完全には閉鎖していないが、路は、電流を運ぶ導体を効果的 に囲繞することができるため、磁場がアンペアの法則によってセンサを通る電流 に実質的に比例するという意味で実質的に閉鎖している。従って、センサの応答 は主に、路またはループ形成管状ホルダ１２を通る電流のみに対するものであり 、センサは、ループの外側にある電流に対して正味応答は本質的にない。ホルダ １２の全体的形状は、矩形であり、方形であることが好ましく、４つの真っ直ぐ な部分１８、２０、２２、２４を備える。明らかなことであるが、本明細書に開 示される発明の概念は、管状ホルダ１２によって形成された隅が直角であるなら ば最大の利点があるが、隅が正確に９０度でなくとも実質的な利点は依然として 達成することができるため、形状は略矩形ではあるが、完全な矩形でなくともよ いと理解される。 方形形状のファラデーセンサは当業界では公知であるが、検知ファイバの曲が った隅で曲げ誘起複屈折を呈し、これは感温性に悪影響を与える。上述の検知ヘ ッド（１９９１年５月１日、光学レター(Optics Letters)）は、曲げ誘起複屈折 を２πの倍数にすることによってこの影響を最小限にするが、これによって複屈 折はなくならない。対照的に、本発明は、曲げで２つの異なるループ位置を提供 し、第１のループに蓄積された遅延は第２のループに蓄積された遅延によって相 殺されるようにすることによって、無視することができる曲げ誘起複屈折を呈す る曲げを検知ファイバに提供する。これは図２に例示され、管状ホルダ１２の１ つの隅の詳細を示す。描かれた隅は、真っ直ぐな部分２０、２２が接するところ であるが、同一の図形は、図１の他の２つの曲がった隅にも適用（逆に）される 。ホルダ１２のこの隅は２つのループ２６、２８を有し、ループ２６は真っ直ぐ な部分２０から生じ、ループ２８は真っ直ぐな部分２２から生じる。２つのルー プ ２６、２８は曲げの中央部分で結合する。この実施形態において、それぞれルー プ２６、２８に関連して破線３０、３２で示されるように、各ループに関連する 曲線は円形である。２つのループによって形成されるそれぞれの平面（すなわち 、２つの破線円形の平面）は、略直交する。このようにして、第１のループの複 屈折の速い軸は、第２のループの複屈折の遅い軸に平行である(第１のループの 複屈折の遅い軸は、第２のループの複屈折の速い軸に平行である)。単一の曲げ でこのように２つのループを組み合わせることの正味効果は、曲げ誘起複屈折を 補償するかまたは相殺する。 この補償効果は、正味複屈折が完全には相殺されないときでさえ、有利である が、本質的に同一である２つのループを提供することによって、遅延の相殺は、 曲げが無視することができる曲げ誘起複屈折を呈するように（光が方向を変える ときに光の偏光状態が線形から楕円へ変わらないように）効果的に完了すること ができる。曲げ誘起複屈折は、センサの温度依存性が主に線形複屈折によるもの であるという意味で、無視することができる。真っ直ぐな部分１８、２０、２２ 、２４には、曲げ誘起複屈折はない。描かれたループの曲線は円形であるが、与 えられた曲げで両方のループが実質的に同一形状であるならば、他の曲線(楕円 等)も適切である。描かれた実施形態に関しては、各ループの半径は等しくなけ ればならない。 図１の管状ホルダ１２によって形成される方形の隅のうちの３つのみが本明細 書に教示された方法で曲がっているが、４つ目の隅も曲げを有することはでき、 例えば、出力ファイバを入力ファイバと同一の方向に（平行に）サブアセンブリ から出させることができる。 図３は、光検知ファイバ３４を入力ファイバ１４に取り付ける方法を例示する 。まず、検知ファイバ３４をエポキシ３６の滴下によって管状ホルダ１２内に固 定し、検知ファイバ３４の終端は管状ホルダ１２の端をほんのわずかだけ超えて 延在する。スプライス３８が、例えば溶融スプライシングによって、検知ファイ バ３４と入力ファイバ１４との間に形成される。入力ファイバ１４を囲繞する別 の管状片４０がスプライス３８近傍に位置決めされる(スプライスを作る前に、 入力ファイバ１４を管４０に挿入してもよい)。管４０の外径は、管状ホルダ１ ２の 外径にほぼ等しい。エポキシ４２を更に滴下して、入力ファイバ１４を管４０に 固定する。スプライスプロテクタ４４は、管４０及び管状ホルダ１２の外径より もわずかに大きい内径を有し、次いで管状ホルダ１２と管４０との両方の端の上 を摺動して、追加のエポキシ４６を使用して固定される。 同一の方法を使用して、出力ファイバ１６を検知ファイバ３４の他端に取り付 ける。言い換えると、検知ファイバは管状ホルダの路よりも長いことが好ましく 、検知ファイバ３４の一端は管状ホルダ１２の第１の端から出て、検知ファイバ ３４の他端は管状ホルダ１４の第２の端から出る。しかし、管状部材の路よりも 短い検知ファイバを有することもできる。例えば、検知ファイバは入力ファイバ に添え継ぎされて、次いで、検知ファイバの他端が管状ホルダの出力端を出るま で管状ホルダに更に挿入されてもよい。出力ファイバは次いで検知ファイバに添 え継ぎされて、検知ファイバは再挿入されるため、両方のスプライスが管状ホル ダのそれぞれ終端部分によって囲繞され、それによってスプライスプロテクタ４ ４の必要がなくなる。 スプライスプロテクタが各端で使用されるならば、図１に示すように、補強バ ー４８を両方のプロテクタに取り付けることによって更に固定され、管状ホルダ １２にはより大きな構造的保全性を与える。補強バー４８は各スプライスプロテ クタの中央部分に取り付けられ、各スプライスプロテクタに対して略直交する。 好適な実施形態において、管状ホルダ１２は、内径１mm、外径３mmのガラス（ パイレックス）管であり、スプライスプロテクタ４４は、内径３mm、外径５mmの ガラス（パイレックス）であり、補強バー４８は、外径２mmのガラス（パイレッ クス）である。管状ホルダ１２と同一の材料を使用して、スプライスプロテクタ ４４及び補強バー４８は、すべての支持要素が同一の膨張率を有し、好ましくは 光ファイバ（ガラス）の膨張率に近いため、感温性を更に下げる。管状ホルダ１ ２は、加熱してマンドレルまたは金型に対してこれを変形することによって、適 切な形状に形成することができる。ヒンジ５０が、例えば、３つの隅の曲げのい ずれの１つで形成され、サブアセンブリを、管状ホルダ１２の閉じた路にねじ込 むことができない既存の導体の周りに配置することができる。 本発明に使用されるのに好適な型は、コネチカット州ウエストヘブンの３Ｍス ペシャリティオプティカルファイバーズ（3Ｍ Specialty Optical Fibers）が販 売している。入力ファイバ１４は、部品番号ＦＳ−ＰＺ−４６１１／２００ＳＡ (動作波長８５０ｎｍ)で販売の偏光（ＰＺ）ファイバである。出力ファイバ１６ は、部品番号ＦＳ−ＰＭ−４６１１／２００ＳＡ（動作波長８２０ｎｍ）で販売 の偏光維持（ＰＭ）ファイバである。検知ファイバ３４は、部品番号ＦＳ−ＳＭ −４６１１（動作波長７８０ｎｍ）で販売の紡糸非アニールシングルモードファ イバで、温度循環のために二重アクリレートコーティングを備える。このコーテ ィングはＰＭファイバと同一のものであり、柔らかいシリコーン内コート及びよ り固いアクリレート外コートである。内コートは、低Ｔ_gを有し、上記の温度範 囲の間で、ゲル状のままであり、従って、真っ直ぐな部分に複屈折を誘起する可 能性のあるファイバを圧縮しない。また、ファイバは、１メートルにつき５〜４ ０倍に紡がれ(紡糸ビート長約２．５〜２０cmであり、結果として真っ直ぐなビ ート長が約１００＋メートルのファイバが得られる)、センサの真っ直ぐな部分 の線形複屈折を減じる。出力ファイバは、出力ファイバの複屈折軸が電流を加え ずに検知ファイバから来る光の偏光の面に対して４５度であるようように、検知 ファイバに添え継ぎされる。ファイバを接着するのに使用される適切なグルーは 、ニュージャージー州ブランズウィックのノーランドプロダクツ（Norland Prod ucts）のＵＶ硬化エポキシＮＯＡ＃７２である。スプライスプロテクタ４４を管 ４０に接着するのに及び補強バー４８をスプライスプロテクタ４４に接着するの に適切なグルーは、コネチカット州ダンベリーのエレクトロニックマテリアルズ (Electronic Materials)が部品番号ＸＰ１０６０−９３０−４５−１Ａで販売の ものである。 曲げ誘起複屈折による光ファイバサブアセンブリ１０の感温性は、サブアセン ブリの製造を複雑にするステップである検知ファイバをアニールすることなしに 最小限になる。例えば、アニールにはパイレックスよりも高品質なガラスが必要 であり、検知ファイバ上の二重アクリレートコーティングを気化させる。それに もかかわらず、確かに検知ファイバ３４にアニールしたファイバを使用すること ができるが、満足のいく結果は、サブアセンブリ１０の隅で複屈折が正味ゼロの 結果として、アニールしていないファイバで得ることができる。本発明の複屈折 補償の他の利点は、これが波長とは無関係なことである。 サブアセンブリ１０の寸法は、モニタする対象の導体のサイズまたは形状によ って変動しうる。下記の近似寸法は例としてみなされる。管状ホルダ１２は１０ cmの側面を有する方形を形成する(１つの隅で方形の一部を形成するスプライス プロテクタ４４の部分を含む)。ループ２６、２８の半径は２cmである。光検知 ファイバ３４の長さは５４cmである(検知ファイバの各端は管状ホルダ１２から ２cm突出する)。管４０の長さは４cm、スプライスプロテクタ４４の長さは５cm 、補強バー４８の長さは５cmである。 光ファイバサブアセンブリ１０は、完全なファラデーセンサシステムの様々な 従来の要素とともに使用することを意図される。これらの要素は本発明の範囲を 超えるが、下記が一般的である。光源が入力ファイバ１４に接続され(イギリス 、ウィンチェスターのポイントソース社（Point Source Ltd．）が部品番号ＬＤ Ｓ−Ｐｚ−３−Ｋ−７８０−０．５−ＴＥで販売のレーザダイオードオプティカ ルパッケージ、または代わりに、カナダ、VaudreuilのＥＧ＆Ｇオプトエレクト ロニクス（ＥＧ＆Ｇ Optoelectronics）が製造した超ルミネッセントダイオード 等)、検出器が出力ファイバ１６に接続される(例えば、フロリダ州オーランドの グレーズビーオプトロニクス（Graseby Optronics）からのＳｉ光検出器モデル 番号２６０等)。偏光器または偏光ビームスプリッターは、ＰＭ出力ファイバ１ ６の軸に整列する。ＰＺファイバをＰＭ出力ファイバの代わりに使用してもよい 。 図４は、ファラデー効果電流センサ用の光ファイバサブアセンブリの別の管状 ホルダ５２を示し、管状ホルダ１２に類似しているが、管状ホルダ５２には効果 的に２つの方形が形成され、一方は他方の丁度内側にあり、センサの感度を上げ る。３つ以上の方形が同様に形成されてもよい。そのような複数の方形センサに 複数のヒンジを設けることができ、サブアセンブリを既存の導体の周りに配置す ることができる。 図１、２、４において、各ループ部２６、２８は、約９０度の全体の角度で無 関係に曲がり、ループは１／４回転ループである(従って、「ループ」という用 語は、３６０度以上の完全な巻きを要求することを意味しない)。当業者は、他 の型のループもおよそ９０度の有効角度を有するならば等価であること認識する 。例 えば、図５は、２つの円形の３／４回転ループ５４、５６を有するファイバの曲 げを描く。これらのループは９０度の有効角度を有し、直交平面内に形成される 。当然ながら、大きなループは、１つ以上の完全回転を図２または図５の図形に 単に加えることによって形成できる。言い換えると、２つの円形ループは、方程 式Ｔ＝［(ｎ×２)−１］／４（ただしｎは１以上の整数）によって与えられる同 一の曲り角の数Ｔを有することができる。 図５の巻きは従来、図６Ａ及び６Ｂに示されるマンドレルまたはフレーム５８ 上で作られ、４つの部材またはロッドから構成され、２つのロッドを他の２つに 重なり合うように方形に組み立てられる。環状溝が、ロッドに沿った適切な位置 で形成され、図５の図形において検知ファイバをガイドする。例のフレーム５８ は、各々外径１”（２．５４cm）のロッドを有し、約１”（２．５４cm）の各ロ ッドは隅の交差を超えて存在する。 本発明は、ファラデー電流センサの正確度を改良するために他の技術と組み合 わせることができる。米国特許出願第０８／５３９,０５９号に教示された方法 は、検知ファイバの好適な検知軸を選択してヴェルデ定数の変化を補償すること によって更なる改良を提供することができる。本発明を使用して、米国特許出願 第０８／５６１,８１０号の異なる電流センサ用の２つのサブアセンブリを提供 することができる。 本発明は特定の実施形態に関連して説明してきたが、この説明は限定的な意味 に解釈されることを意味するものではない。開示された実施形態の様々な実施形 態、及び本発明の別の実施形態は、本発明の説明を参照すれば当業者には明らか である。従って、そのような変形は、添付された請求の範囲に規定された本発明 の精神または範囲から逸脱せずになすことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ジョンソン，レナード・エイ アメリカ合衆国55133―3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１及び第２の端と中間検知部分とを有する光ファイバと、 該光ファイバの該検知部分を実質的に閉じた路に維持する維持手段であって、 該検知部分は４つの隅を有する矩形を略形成する４つの真っ直ぐな部分に形成さ れ、該隅の少なくとも１つはおよそ９０度の有効角度を備えた該検知部分の曲り 角を有し、該曲り角は曲げ誘起複屈折を補償するように構成される維持手段と、 を具備するファラデー効果センサ用の光ファイバサブアセンブリ。 ２．前記隅のうちの３つはおよそ９０度の有効角度を備えた前記検知部分の曲 げを有し、該曲げの各々は曲げ誘起複屈折を補償するように構成される請求項１ 記載の光ファイバサブアセンブリ。 ３．更に前記４つの真っ直ぐな部分は方形を略形成する請求項１記載の光ファ イバサブアセンブリ。 ４．前記ファイバの前記第１及び第２の端は前記隅の１つで互いに重なる請求 項１記載の光ファイバサブアセンブリ。 ５．前記曲げは第１及び第２の９０度のループを有し、該第１のループに蓄積 される遅延は該第２のループに蓄積される遅延によって相殺されるように構成さ れる請求項１記載の光ファイバサブアセンブリ。 ６．前記維持する手段はヒンジ手段を含み、前記ファイバの前記検知部分の２ つの隣接する真っ直ぐな部分の間で旋回運動を許容する請求項１記載の光ファイ バサブアセンブリ。 ７．前記曲げ誘起複屈折の補償は、前記光ファイバ内を移動する光の波長とは 無関係である請求項１記載の光ファイバサブアセンブリ。 ８．前記第１及び第２のループは各々１／４回転ループである請求項５記載の 光ファイバサブアセンブリ。 ９．前記第１及び第２のループは各々３／４回転ループである請求項５記載の 光ファイバサブアセンブリ。 １０．前記第１及び第２のループは各々複屈折の速い軸と遅い軸とを有し、 該第１のループの複屈折の該速い軸は該第２のループの複屈折の該遅い軸に平 行であり、 該第１のループの複屈折の該遅い軸は該第２のループの複屈折の該速い軸に平 行である請求項５記載の光ファイバサブアセンブリ。 １１．前記第１及び第２のループは直交する平面上にある請求項５記載の光フ ァイバサブアセンブリ。 １２．前記遅延の前記相殺は、前記曲げが無視できる曲げ誘起複屈折を示すよ うに、効果的に完全である請求項５記載の光ファイバサブアセンブリ。 １３．第１及び第２の端を有し、矩形を略形成する４つの真っ直ぐな部分を有 し該真っ直ぐな部分に接続する４つの隅を備えた実質的に閉じた路を形成する管 状部材であって、該隅の少なくとも１つはおよそ９０度の有効角度を備えた曲り 角を有し、該曲り角は第１及び第２の９０度のループ部分を有し、該第１及び第 ２のループ部分は直交する平面上にあり且つ形状が本質的に同一である管状部材 と、 該管状部材に挿入される光検知ファイバであって、該光ファイバの第１の端は 該管状部材の該第１の端から出て、該光ファイバの第２の端は該管状部材の該第 ２の端から出る光検知ファイバと、 を具備するファラデー効果電流センサ。 １４．前記第１及び第２のループ部分は各々１／４回転ループである請求項１ ３記載のファラデー効果電流センサ。 １５．更に前記４つの真っ直ぐな部分は方形を略形成する請求項１３記載のフ ァラデー効果電流センサ。 １６．前記ファイバの前記第１及び第２の端は前記隅の１つで互いに重なる請 求項１３記載のファラデー効果電流センサ。 １７．前記管状部材は前記隅の１つでヒンジ止めされ前記真っ直ぐな部分の隣 接する一対の間で旋回運動を許容する請求項１３記載のファラデー効果電流セン サ。 １８．前記ファイバの前記第１の端に添え継ぎされる入力偏光ファイバと、 該ファイバの前記第２の端に添え継ぎされる出力偏光維持ファイバと、 該入力偏光ファイバの一部を囲繞する第１の管と、 該出力偏光維持ファイバの一部を囲繞する第２の管と、 前記管状部材の前記第１の端に取り付けられる第１の端と、該第１の管に取り 付けられる第２の端と、を有し、該ファイバの該第１の端を囲繞する第１のスプ ライスプロテクタと、 前記管状部材の前記第２の端に取り付けられる第１の端と、該第２の管に取り 付けられる第２の端と、を有し、該ファイバの該第２の端を囲繞する第２のスプ ライスプロテクタと、 該第１及び第２のスプライスプロテクタに取り付けられる補強部材と、 を更に具備する請求項１３記載のファラデー効果電流センサ。 １９．前記ファイバの前記第１の端に添え継ぎされる入力偏光ファイバと、 該ファイバの前記第２の端に添え継ぎされる出力偏光ファイバと、 該入力偏光ファイバの一部を囲繞する第１の管と、 該出力偏光ファイバの一部を囲繞する第２の管と、 前記管状部材の前記第１の端に取り付けられる第１の端と、該第１の管に取り 付けられる第２の端と、を有し、該ファイバの該第１の端を囲繞する第１のスプ ライスプロテクタと、 前記管状部材の前記第２の端に取り付けられる第１の端と、該第２の管に取り 付けられる第２の端と、を有し、該ファイバの該第２の端を囲繞する第２のスプ ライスプロテクタと、 該第１及び第２のスプライスプロテクタに取り付けられる補強部材と、 を更に具備する請求項１３記載のファラデー効果電流センサ。 ２０．第１及び第２の端を有する管状部材を、矩形を略形成する４つの真っ直 ぐな部分を有し該真っ直ぐな部分に接続する４つの隅を備えた実質的に閉じた路 に形成するステップであって、該隅の少なくとも１つはおよそ９０度の有効角度 を備えた曲り角を有し、該曲り角は第１及び第２の90度のループ部分を有し、該 第１及び第２のループ部分は直交する平面上にあり且つ形状が同一であるステッ プと、 光検知ファイバを該管状部材に挿入するステップと、 該光ファイバの第１の端は該管状部材の該第１の端から出て、該光ファイバの 第２の端は該管状部材の該第２の端から出るように該ファイバを該管状部材に固 定するステップと、 を含むファラデー効果電流センサ製造方法。 ２１．偏光ファイバを前記光ファイバの前記第１の端に添え継ぎするステップ と、 第１の管を該偏光ファイバの一部の周りに配置するステップと、 該第１のスプライスプロテクタが該偏光ファイバと該光ファイバの該第１の端 との間のスプライスを囲繞するように第１のスプライスプロテクタを前記管状部 材の前記第１の端と該第１の管の端とに取り付けるステップと、 偏光維持ファイバを該光ファイバの前記第２の端に添え継ぎするステップと、 第２の管を該偏光維持ファイバの一部の周りに配置するステップと、 第２のスプライスプロテクタを前記管状部材の前記第２の端と該第２の管の端 とに取り付けて、該第２のスプライスプロテクタが該偏光ファイバと該光ファイ バの該第２の端との間のスプライスを囲繞するようにするステップと、 を更に含む請求項２０記載のファラデー効果電流センサ製造方法。 ２２．前記管状部材は、一方が他方の内部にある２つの矩形を形成する前記実 質的に閉じた路に形成される請求項２０記載のファラデー効果電流センサ製造方 法。