JPH0785036B2 - 光導波形温度センサ - Google Patents
光導波形温度センサInfo
- Publication number
- JPH0785036B2 JPH0785036B2 JP61060044A JP6004486A JPH0785036B2 JP H0785036 B2 JPH0785036 B2 JP H0785036B2 JP 61060044 A JP61060044 A JP 61060044A JP 6004486 A JP6004486 A JP 6004486A JP H0785036 B2 JPH0785036 B2 JP H0785036B2
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- JP
- Japan
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- optical
- electric field
- substrate
- temperature sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高感度な温度計を実現するために、焦電効果によって生
じた電荷がつくる電界中に１つの光導波路を設け、温度
変化によって電界強度が変化することを利用して、電界
中の光導波路の屈折率を変化させ、該電界の影響を受け
ない領域にもう１つの光導波路を設け、両光導波路から
出射する光を合波して検知し、温度を検出する。
じた電荷がつくる電界中に１つの光導波路を設け、温度
変化によって電界強度が変化することを利用して、電界
中の光導波路の屈折率を変化させ、該電界の影響を受け
ない領域にもう１つの光導波路を設け、両光導波路から
出射する光を合波して検知し、温度を検出する。
本発明は、光導波路の屈折率が温度によって変化するこ
とを利用して、光学的に測温する光導波形温度センサに
関する。
とを利用して、光学的に測温する光導波形温度センサに
関する。
第４図は従来の光導波形温度センサを示す図である。基
板１上には、入射路２と出射路３が形成されており、入
射路２と出射路３間は、２本の並列な導波路４、５によ
って２つにＹ分岐している。そして片方の導波路４が他
方の導波路５よりわずかに長くなっている。
板１上には、入射路２と出射路３が形成されており、入
射路２と出射路３間は、２本の並列な導波路４、５によ
って２つにＹ分岐している。そして片方の導波路４が他
方の導波路５よりわずかに長くなっている。
入射路２から、半導体レーザLDにより波長の安定した直
線偏光を入射すると、２つの導波路４、５に分岐して伝
播し、出射路３で合波して出射する。このとき、導波路
４と５の長さが異なるために、両導波路４、５に伝播し
てきた光は位相差をもち、出射路３で干渉し合い、位相
差に対応した光強度で出射する。
線偏光を入射すると、２つの導波路４、５に分岐して伝
播し、出射路３で合波して出射する。このとき、導波路
４と５の長さが異なるために、両導波路４、５に伝播し
てきた光は位相差をもち、出射路３で干渉し合い、位相
差に対応した光強度で出射する。
導波路２…５は、温度変化によって屈折率が変化するた
め、ある温度T1における屈折率n1、温度T2における屈折
率をn2とすると、導波路４と５を伝播する光は、温度T1
においてはn1（l1−l2）の位相差を有し、温度T2におい
てはn2（l1−l2）の位相差を有する。したがって温度変
化によって各導波路の屈折率が変化することで、出射路
３からの出射光の光強度が変化する。これをフォトダイ
オードＤ等で検出することで、温度を測定することがで
きる。
め、ある温度T1における屈折率n1、温度T2における屈折
率をn2とすると、導波路４と５を伝播する光は、温度T1
においてはn1（l1−l2）の位相差を有し、温度T2におい
てはn2（l1−l2）の位相差を有する。したがって温度変
化によって各導波路の屈折率が変化することで、出射路
３からの出射光の光強度が変化する。これをフォトダイ
オードＤ等で検出することで、温度を測定することがで
きる。
このように温度によって屈折率が変化することを利用し
ているが、この効果は小さいので、高感度にするには素
子長を長くしなければならず、大型な装置となる。本発
明の技術的課題は、従来の光導波形温度センサにおける
このような問題を解消し、小型でかつ高感度の光導波形
温度センサを実現することにより、各種装置のインテリ
ジェント化に即応可能とすることにある。
ているが、この効果は小さいので、高感度にするには素
子長を長くしなければならず、大型な装置となる。本発
明の技術的課題は、従来の光導波形温度センサにおける
このような問題を解消し、小型でかつ高感度の光導波形
温度センサを実現することにより、各種装置のインテリ
ジェント化に即応可能とすることにある。
第１図は本発明による光導波形温度センサの基本原理を
説明する断面図である。６は焦電効果と電気光学効果を
もつ基板であり、表面に電荷が現れ、かつ温度変化によ
って分極効果が変化する。11は基板６の一面に設けられ
た絶縁層、12は基板６および絶縁層11の外周を囲むよう
に設けられた金属膜であるが、その絶縁層上の一部には
中断部13が形成されている。このため、中断部13に対応
する位置は基板６から発生する電界の密度の高い領域７
となり、中断部13から外れた位置は電界の密度の低い領
域８となる。そして電界密度の高い領域７に光導波路９
が設けられ、電界密度の低い領域８に、もう１つの光導
波路10が形成されている。そして両光導波路９、10は並
列に配置され、それぞれの一端は１つの入射路に接続さ
れ、他端は１つの出射路に接続される。
説明する断面図である。６は焦電効果と電気光学効果を
もつ基板であり、表面に電荷が現れ、かつ温度変化によ
って分極効果が変化する。11は基板６の一面に設けられ
た絶縁層、12は基板６および絶縁層11の外周を囲むよう
に設けられた金属膜であるが、その絶縁層上の一部には
中断部13が形成されている。このため、中断部13に対応
する位置は基板６から発生する電界の密度の高い領域７
となり、中断部13から外れた位置は電界の密度の低い領
域８となる。そして電界密度の高い領域７に光導波路９
が設けられ、電界密度の低い領域８に、もう１つの光導
波路10が形成されている。そして両光導波路９、10は並
列に配置され、それぞれの一端は１つの入射路に接続さ
れ、他端は１つの出射路に接続される。
基板６の焦電効果によって発生した分極電荷による電界
密度の高い領域に光導波路９が有るため、温度変化によ
って電界密度が変化すると、今度は電気光学効果によっ
て光導波路９中の屈折率が変化する。もう１つの光導波
路10は、電界密度の低い領域８に設けられているので、
温度変化による電界密度の変化は少なく、したがって屈
折率の変化も小さい。そのため、２つの光導波路９、10
に入射した光が、出射路から出射する際に、片方の光導
波路９の屈折率が温度変化によって変化することで、両
光導波路９、10からの出射光の位相差が変化する。その
結果、出射光を光電素子で検出することにより、温度を
測定できる。また基板６の結晶の焦電効果および電気光
学効果が大きいため、小型な素子で高感度の光導波形温
度センサを実現できる。
密度の高い領域に光導波路９が有るため、温度変化によ
って電界密度が変化すると、今度は電気光学効果によっ
て光導波路９中の屈折率が変化する。もう１つの光導波
路10は、電界密度の低い領域８に設けられているので、
温度変化による電界密度の変化は少なく、したがって屈
折率の変化も小さい。そのため、２つの光導波路９、10
に入射した光が、出射路から出射する際に、片方の光導
波路９の屈折率が温度変化によって変化することで、両
光導波路９、10からの出射光の位相差が変化する。その
結果、出射光を光電素子で検出することにより、温度を
測定できる。また基板６の結晶の焦電効果および電気光
学効果が大きいため、小型な素子で高感度の光導波形温
度センサを実現できる。
次に本発明による光導波形温度センサが実際上どのよう
に具体化されるかを実施例で説明する。第２図は本発明
による光導波形温度センサの断面図、第３図は同温度セ
ンサの斜視図である。焦電効果および電気光学効果を有
する基板６としては、Ｚ−cut LiNbO3が適しているが、
LiTaO3（リチウムタンタレート）なども有効である。こ
の基板６上に、Tiを1000℃程度の温度で熱拡散すること
で、２本の光導波路９、10が平行に形成されている。基
板６上において、両光導波路９、10の一端は、１本の入
射路２に接続され、他端は出射路３に接続されること
で、Ｙ分岐を用いたマッハツェンダー干渉計を構成して
いる。そして光導波路９、10側の面に、絶縁層を形成す
るために、SiO2を蒸着した絶縁膜11aが形成されてい
る。この絶縁膜11aおよび基板６の外周を囲むように、
金属膜12を蒸着などによって形成するが、光導波路９と
対向する領域だけをマスクして蒸着することで、中断部
13が形成されている。
に具体化されるかを実施例で説明する。第２図は本発明
による光導波形温度センサの断面図、第３図は同温度セ
ンサの斜視図である。焦電効果および電気光学効果を有
する基板６としては、Ｚ−cut LiNbO3が適しているが、
LiTaO3（リチウムタンタレート）なども有効である。こ
の基板６上に、Tiを1000℃程度の温度で熱拡散すること
で、２本の光導波路９、10が平行に形成されている。基
板６上において、両光導波路９、10の一端は、１本の入
射路２に接続され、他端は出射路３に接続されること
で、Ｙ分岐を用いたマッハツェンダー干渉計を構成して
いる。そして光導波路９、10側の面に、絶縁層を形成す
るために、SiO2を蒸着した絶縁膜11aが形成されてい
る。この絶縁膜11aおよび基板６の外周を囲むように、
金属膜12を蒸着などによって形成するが、光導波路９と
対向する領域だけをマスクして蒸着することで、中断部
13が形成されている。
このように、基板６および絶縁膜11aの外周を金属膜12
で囲むことで、第１図に示すように、基板６の表面に生
じる電荷により、金属膜12に逆極性の電荷が誘起され
る。そのため、電界は基板６の面と金属膜12との間の絶
縁膜11a中に生じる。ところが金属膜の中断部13では、
基板６表面の電荷のつくる電界は、第１図に示すように
基板６中の光導波路９中を通り、電界密度の高い領域７
が形成される。
で囲むことで、第１図に示すように、基板６の表面に生
じる電荷により、金属膜12に逆極性の電荷が誘起され
る。そのため、電界は基板６の面と金属膜12との間の絶
縁膜11a中に生じる。ところが金属膜の中断部13では、
基板６表面の電荷のつくる電界は、第１図に示すように
基板６中の光導波路９中を通り、電界密度の高い領域７
が形成される。
このように、Ｙ分岐後の２本の導波路のうち１本だけ
が、温度変化により電界密度が変化し、電気光学効果を
介して屈折率が変わるようにしている。そのため、両光
導波路９、10から出射し合波した光の強度を検知するこ
とで、温度測定が可能となる。
が、温度変化により電界密度が変化し、電気光学効果を
介して屈折率が変わるようにしている。そのため、両光
導波路９、10から出射し合波した光の強度を検知するこ
とで、温度測定が可能となる。
以上のように本発明によれば、２本のＹ分岐光導波路
９、10のうち、片方の光導波路９のみ、焦電効果および
電気光学効果を有する基板の電界密度の高い領域に設
け、温度変化によって生ずる焦電効果による電荷からの
電界を利用して光を変調する構成になっているので、こ
の電荷からの電界が極めて強く、微少な温度変化をも検
知でき、焦電効果および電気光学効果が大きい。そのた
め、基板６を大型化しなくても充分感度を得ることがで
き、信頼性の高い光導波形温度センサを実現可能とな
る。
９、10のうち、片方の光導波路９のみ、焦電効果および
電気光学効果を有する基板の電界密度の高い領域に設
け、温度変化によって生ずる焦電効果による電荷からの
電界を利用して光を変調する構成になっているので、こ
の電荷からの電界が極めて強く、微少な温度変化をも検
知でき、焦電効果および電気光学効果が大きい。そのた
め、基板６を大型化しなくても充分感度を得ることがで
き、信頼性の高い光導波形温度センサを実現可能とな
る。
第１図は本発明による光導波形温度センサの基本原理を
説明する断面図、第２図は本発明による光導波形温度セ
ンサの実施例を示す断面図、第３図は同実施例センサの
斜視図、第４図は従来の光導波形温度センサの平面図で
ある。 図において、６は基板、７は電界密度の高い領域、８は
電界密度の低い領域、９、10は光導波路、11は絶縁層、
12は金属膜、13は中断部をそれぞれ示す。
説明する断面図、第２図は本発明による光導波形温度セ
ンサの実施例を示す断面図、第３図は同実施例センサの
斜視図、第４図は従来の光導波形温度センサの平面図で
ある。 図において、６は基板、７は電界密度の高い領域、８は
電界密度の低い領域、９、10は光導波路、11は絶縁層、
12は金属膜、13は中断部をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【請求項１】焦電効果と電気光学効果をもつ基板（６）
の一面に絶縁層（11）を設けるとともに、これら基板
（６）および絶縁層（11）の外周に金属膜（12）を設
け、かつ該金属膜（12）には前記絶縁層（11）上で中断
部（13）を形成することで、該基板（６）から発生する
電界の密度を該中断部（13）に対応する位置で高くした
領域（７）と、電界の弱い領域（８）を形成すること、 前記基板（６）に２つの光導波路（９）（10）を設け、
その片方の光導波路（９）は、前記電界密度の高い領域
（７）に配置し、他方の光導波路（10）は、前記電界密
度の低い領域（８）に配置すること、 両光導波路（９）（10）の一端同士を１つの入射路に接
続し、他端同士は１つの出射路に接続することを特徴と
する光導波形温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060044A JPH0785036B2 (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 光導波形温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060044A JPH0785036B2 (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 光導波形温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62215836A JPS62215836A (ja) | 1987-09-22 |
| JPH0785036B2 true JPH0785036B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=13130681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61060044A Expired - Fee Related JPH0785036B2 (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 光導波形温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785036B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4770449B2 (ja) * | 2005-12-20 | 2011-09-14 | 住友電気工業株式会社 | 光導波路型デバイス、温度計測装置および温度計測方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5655825A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical type temperature sensor |
| JPS56112608A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Toshiba Corp | Optical sensing device |
| JPS60170723A (ja) * | 1984-02-15 | 1985-09-04 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光形トランスデユ−サ |
-
1986
- 1986-03-18 JP JP61060044A patent/JPH0785036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62215836A (ja) | 1987-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |