JPH08201439A

JPH08201439A - 光ファイバセンサ

Info

Publication number: JPH08201439A
Application number: JP7009606A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Umeda; 利也梅田; Kyoichi Tatsuno; 恭市辰野; Mitsuhiro Igano; 光弘伊賀野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、光ファイバセンサの温度依存性に起
因して発生する伝搬損失変動等を低減することによっ
て、センサの測定精度を向上させることを目的とする。【構成】光源１から出射された光をセンサ部12まで導く
送光用光ファイバ３と、センサ部12に設けられ被測定量
の変化に応じて光の偏光状態を変える光学素子６と、セ
ンサ部12からの光を検出部13、14まで導く受光用光ファ
イバ10、11と、検出部13、14において検出された光の出
力信号に基づいて被測定量を演算する演算手段17とを備
えた光ファイバセンサにおいて、送光用光ファイバ３の
コア径および開口数の値を、受光用光ファイバ13、14の
コア径および開口数の値よりも小さく設定したことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧・電流等の物理量
を光の変化量に変換して測定する光ファイバセンサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】電圧・電流等の物理量を光に変換して測
定する光ファイバセンサは、電気絶縁性が高くまた電磁
誘導障害にも強いことから様々な分野でその実用化が期
待されている。具体的には、（１）圧電性結晶に電界を
印加したときに、電界強度に比例した屈折率変化が生じ
る（ポッケルス効果）ことを利用した光ファイバ電圧セ
ンサ、（２）磁性体内を直線偏光波が透過する際、光の
進行方向と同一方向に磁界が存在すると偏波面が回転す
る（ファラデー効果）ことを利用した光ファイバ電流セ
ンサ、（３）弾性体内に歪が生ずると屈折率が変化して
複屈折がおきる（光弾性効果）ことを利用した光ファイ
バ圧力センサなどがある。代表的な光ファイバセンサと
しては、昭和６１年７月３０日オーム社発行「光ファイ
バセンサ」ｐ145 〜ｐ146 の図5.21に示す光ファイバ磁
気センサがある。この光ファイバ磁気センサはファラデ
ー効果を利用したもので、光源（ＬＥＤ）からの照射光
をマルチモードファイバを用いて光ファイバ磁気センサ
のセンサ部に導き、偏光子によって直線偏光波にしたの
ち、ＺｎＳｅ等の磁性体からなるファラデー素子内部に
おいてその偏光面が印加磁界に応じて回転される。この
ときの回転角θf は、検光子で光強度に変換され、マル
チモードファイバで受光素子（ＰＤ）に送られる。い
ま、偏光子と検光子の相対角度を４５(deg) とすれば受
光素子面上での光のパワーＰは次の（１）式によって表
すことができる。

【０００３】

【数１】Ｐ＝Ｐ0 （１＋ sinθf ） … （１）ここで、Ｐ0 は磁界が発生していないときの光強度であ
る。上式から光電変換された信号を測定することにより
印加磁界がわかる。

【０００４】しかしながらこのように構成された光ファ
イバセンサを実用化する上では、次に示すような種々の
問題点が指摘されている。第１には、上記のように構成
されたセンサにおいて使用されている光ファイバは、光
の光量をできるだけ大きくとりたいという理由から、コ
ア径の大きなマルチモードの光ファイバを用いることが
多く、そのコア径の大きさは100 〜200 μｍ程度のもの
が一般的である。しかしながら、コア径の大きな光ファ
イバを送光用光ファイバとして用いた場合、送光側のビ
ーム径を十分に絞ること（φ1mm 以下）が可能である光
学系を設計することが難しくなるので、結果的に送光側
と受光側の結合損失が悪くなるばかりでなく、その結合
の状態（ビームカップリング）が温度変化によって変わ
ってしまうことにより測定誤差を引き起こしていた。

【０００５】例えば、光源の波長を850nm 、送光・受光
用光ファイバとしてコア径が100 μｍ、ＮＡが0.28、光
路長が35mmという条件のもとで設計を行った場合、空間
を伝搬する光ビームの径は約φ1.9mm 、受光用光ファイ
バ端面における光ビームの径は約φ160 μｍとなる。も
ちろんビーム径等はレンズの選択等により種々の構成が
考えられるが、センサをできるだけ小さくしたいなどの
理由から、実際には多くの選択肢が望めない。そのた
め、光ビームのすべてを受光することができないので、
結果的に光の結合効率が悪くなる。また、温度変化によ
って光のカップリング状態が変化すれば測定誤差にもつ
ながる。

【０００６】第２には、光源の出力変動、光コネクタ損
失、光ファイバの伝送損失が変動すると出力信号がドリ
フトして測定誤差につながることが揚げられる。このよ
うなドリフトを防止するため、各種のドリフト補償法が
提案されている。

【０００７】ドリフト補償法の一例としては、昭和６１
年７月３０日オーム社発行「光ファイバセンサ」ｐ131
〜ｐ133 の図5.4(c)に示す方法がある。この方法は検光
子から出力される２つの直交する偏光成分を測定し、信
号処理装置部で除算することによって光源の出力変動、
光センサ部の出力変動を除去するものである。この方法
は、光源のドリフトを補償することは可能であるが、実
際にセンサを屋外等において測定したい箇所に敷設する
場合には光コネクタを介して接続する必要がでてくる。
この場合、コネクタ接続部において出力信号のドリフト
が発生してしまうため正確な測定を行うことができなか
った。

【０００８】また第３には、センサの温度依存性が上げ
られる。この温度依存性は次の理由により生じている。
偏光子、ファラデー素子、検光子等の光学部品をセンサ
ベース上に固定する方法として、一般的には接着による
方法を用いている。接着による方法を用いる理由として
は光学部品に対して機械的応力を加えないようにするた
めであり、光学部品の接着に使用される接着剤の材質は
エポキシ樹脂系のものが多い。また、光ファイバからの
光を平行ビームにするための送光コリメータやそのビー
ムを受光するための受光コリメータ、光学部品を配置す
るためのセンサベースは、材料の強度を重視してアルミ
やステンレスが用いられている。

【０００９】上記のような光ファイバセンサは、実験室
レベルにおいてはまずまずの測定精度が得られている
が、実際に測定したい環境、例えば屋外においては、上
述した通りに温度変化に対して出力誤差が大きくなって
しまうために測定器として信頼性がなくなる。

【００１０】ここで、従来の光ファイバセンサの出力特
性が温度変化に依存する理由を述べる。図７は接着剤が
光学部品に対して与える影響を調べるための装置で、特
開平４−１８８０３８号公報に記載されている光学素子
評価装置を表すものである。図８は接着剤が光学部品に
対して与える影響を調べるための試料120 である。図７
に示した試料120 は、光学部品として多用されている石
英ガラス121 とセンサベースとしてよく利用されている
ステンレス板122 とをエポキシ系の接着剤123 で接着し
て作成したもので、図７に示す光学素子評価装置を用い
て温度特性を評価する。なお、図７に示した光学素子評
価装置は公知であるため詳細な説明は省略するが、電源
101 、ＬＥＤ102 、レンズ103 、偏光子104 、検光子10
7 、レンズ108 、撮像装置109 、モニタテレビ110 、Ａ
／Ｄ変換器111 、演算制御装置１１２、メモリ装置１１
３、114 、プリンタ115 、微動装置116 から構成さ
れ、この微動装置116 上に図８に示した試料120 を載置
して評価する。

【００１１】評価の結果、温度変化を与えない常温の状
態においても接着剤の硬化収縮によって石英ガラスに歪
が生じている様子がわかり、さらに温度変化を与えると
歪を生じる箇所が広がることが確認できた。このことは
温度変化のみによって光の偏光状態が変化を生じ、セン
サの出力誤差につながることを意味している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、光ファ
イバセンサを実用化する上で種々の問題点が生じてお
り、光ファイバセンサを構成する際、光の光量をできる
だけ多くとろうとしてコア径の大きな光ファイバを用い
ても、結果的には光の結合効率が悪くなってしまうこ
と、光コネクタ部のドリフトを補償できないこと、また
温度変化によって送光側と受光側の光のカップリングの
状態が変化してしまい、測定誤差につながること、また
光学部品をセンサベースに固定する際、エポキシ樹脂系
の接着剤を用いたことによって光学部品に歪が発生して
しまい偏光状態が変わってしまうこと、等により十分な
測定精度が得られないでいた。本発明は上記の問題点を
解決し、光の結合効率が良く、また温度変化に対しても
精度の良い測定が行える光ファイバセンサの提供を目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項１に記載の発明においては、光源から出射さ
れた光をセンサ部まで導く送光用光ファイバと、センサ
部に設けられ被測定量の変化に応じて光の偏光状態を変
える光学素子と、センサ部からの光を検出部まで導く受
光用光ファイバと、検出部において検出された光の出力
信号に基づいて被測定量を演算する演算手段とを備えた
光ファイバセンサにおいて、送光用光ファイバのコア径
および開口数の値を、受光用光ファイバのコア径および
開口数の値よりも小さく設定したことを特徴としてい
る。

【００１４】請求項２に記載の発明においては、上記光
ファイバセンサにおいて、光源から出射された光を送光
用光ファイバに入射させる際の入射角の正弦の値を、送
光用光ファイバの開口数の値よりも小さく設定して入射
させるように構成したことを特徴としている。

【００１５】請求項３に記載の発明においては、上記光
ファイバセンサにおいて、センサ部から受光用光ファイ
バに光を入射させる際の入射角の正弦の値を、受光用光
ファイバの開口数の値よりも小さく設定して入射させる
ように構成したことを特徴としている。

【００１６】請求項４に記載の発明においては、光源手
段から出射された第１の波長を有する測定光と第２の波
長を有する参照光とをそれぞれ独立にセンサ部まで導く
送光用光ファイバ手段と、センサ部内に設けられ被測定
量の変化に応じて測定光の偏光状態を変える光学素子
と、センサ部内に設けられ光学素子を通過した後の測定
光と送光用光ファイバ手段から導かれた参照光とをそれ
ぞれ第１および第２の偏波光に分離する分離手段と、第
１および第２の偏波光をそれぞれ独立に検出部まで導く
受光用光ファイバ手段と、検出部において検出された第
１および第２の偏波光のそれぞれの出力信号に基づいて
被測定量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とし
ている。

【００１７】請求項５に記載の発明においては、光源か
ら出射された光をセンサ部まで導く送光用光ファイバ
と、センサ部に設けられ被測定量の変化に応じて光の偏
光状態を変える光学素子を含む光学部品と、センサ部か
らの光を検出部まで導く受光用光ファイバと、検出部に
おいて検出された光の出力信号に基づいて前記被測定量
の変化を演算する演算手段とを備えた光ファイバセンサ
において、センサ部はベースに対して光学部品をシリコ
ン系接着剤で接着固定して構成されていることを特徴と
している。

【００１８】請求項６に記載の発明においては、上記光
ファイバセンサにおいて、センサ部は光学部品を構成す
る石英ガラスの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するセ
ラミックスから構成されたベースに光学部品を配置して
構成されていることを特徴としている。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、送光用光ファ
イバのコア径と開口数の値を、受光用光ファイバのコア
径と開口数の値よりも小さくすることにより、送光側と
受光側の光ビームのカップリングを良くすることができ
る。この時、送光用光ファイバの開口数はできるだけ小
さい方が光学系の設計を行う際に余裕ができるので望ま
しい。それにより光学系の設計が容易となりかつ自由度
が生まれるので、送光ビームを受光用光ファイバの端面
ですべて受光するように設計することができる。また、
このような設計を行うことにより、温度変化によって送
光側と受光側のビームのカップリングが変化することが
あったとしても十分対処することが可能となる。

【００２０】請求項２および請求項３に記載の発明によ
れば、光源から出射された光を送光用光ファイバに入射
させる際の入射角の正弦の値を、送光用光ファイバの開
口数の値よりも小さく設定して入射させるように構成
し、またセンサ部から受光用光ファイバに光を入射させ
る際の入射角の正弦の値を、受光用光ファイバの開口数
の値よりも小さく設定して入射させるように構成してい
るので、光ファイバ自身に温度変化が生じることで発生
する伝搬損失変化を少なくすることができる。

【００２１】請求項４に記載の発明によれば、受光用光
ファイバのコネクタ接続部分における出力変動を補償す
ること、つまり受光用光ファイバのコネクタ接続部分に
おけるドリフトを補償することができる。

【００２２】請求項５に記載の発明によれば、光学部品
をベースに接着する際に用いる接着剤として、硬化後も
やわらかいシリコン系の接着剤を用いることにより、光
学部品が接着剤の硬化収縮による歪の影響を受けないよ
うにすることができる。

【００２３】請求項６に記載の発明によれば、光学部品
を配置するベースに用いる材質として、熱膨張係数が光
学部品に多用されている石英ガラスに近い快削性セラミ
ックスを用いることにより熱膨張係数の差をできるだけ
少なくすることができ、光学部品に対して温度変化によ
る応力による割れや歪が生じないようにすることが可能
となる。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の光ファイバセンサの一実施例
を説明する。（第１実施例）図１は本発明の光ファイバセンサの第１
実施例を説明するための図で、ファラデ効果を利用して
磁界の大きさを測定するための光ファイバ磁界センサの
概略構成図である。

【００２５】光源１から出射された光は伝送用光ファイ
バ２によってコリメータレンズ18に導かれ平行ビームに
整形される。その平行ビームを球面レンズ19を用いて光
ビームの入射光の開口数（numerical aperture：ＮＡ，
入射光のＮＡについては後に詳細に説明する）が送光用
光ファイバ３の開口数（以下ＮＡと称する）よりも小さ
くなるようにして送光用光ファイバ３に入射させる。

【００２６】そして光ビームは送光用光ファイバ３を介
してセンサ部12に導かれ、コリメータ４により平行ビー
ムに整形され、偏光子５（この偏光子５は省略すること
ができる）、ファラデ素子６を通り、検光子７によって
直交する２つの偏波（Ｐ波、Ｓ波）に分離され、受光用
光ファイバ10、11に入射される。このように分離された
偏波は受光用光ファイバ10、11によりフォトダイオード
13、14まで導かれフォトダイオード13、14で受光されて
光強度Ｉs 、Ｉp に変換されて出力される。そしてフォ
トダイオード13、14の出力をアンプ15、16で増幅した
後、信号処理装置17において磁界の強度が演算されて出
力される。

【００２７】ここで、ファラデ素子６に磁界Ｈが印加さ
れると、偏光子５を透過した後の直線偏光の偏波面がθ
だけ回転する。このときのファラデ回転角θは次の
（２）式に示すように

【００２８】

【数２】θ＝ＶＨＬ … （２）で与えられる。ここでＶはファラデ素子のベルデ定数、
Ｈは光路方向の磁場の強さ、Ｌはファラデ素子長であ
る。Ｐ波、Ｓ波の光強度をそれぞれ測定することにより
ファラデ回転角θは次の（３）式に示すように

【００２９】

【数３】と求まる。θは（２）式の通り磁場Ｈに比例するので、
（３）式からθを求めることによって、光ファイバ磁界
センサに印加された磁場Ｈの大きさを知ることができ
る。

【００３０】この第１実施例では、光源１から伝送用光
ファイバ２に入射する入射光のＮＡを送光用光ファイバ
３のＮＡよりも小さくするための構成として、具体的に
は図２に示すような構成を適用している。光源１から出
射されて伝送用光ファイバ２によって運ばれた光は、コ
リメータレンズ18に導かれ平行ビームに整形され、その
平行ビームを球面レンズ19を用いて絞り込んで送光用光
ファイバ３に入射させる。光ファイバのＮＡはコアの屈
折率をｎ1 としクラッドの屈折率をｎ2 とすると、次の
（４）式に示すように

【００３１】

【数４】と定義される。

【００３２】図２の構成を図３に模式的に示すように、
送光用光ファイバ３の端面の中心に球面レンズ19からの
光ビームが入射角θで入射する場合に、この入射角θの
正弦（ sinθ）の値（この入射角θの正弦の値を入射光
のＮＡと称している）が上記の（４）式で定義される送
光用光ファイバ３のＮＡ（図３に示す通り送光用光ファ
イバ３のコア20の屈折率をｎ1 としクラッド21の屈折率
をｎ2 ）よりも小さくなるように球面レンズ19を設定し
て構成している。このように構成することにより光源１
から送光用光ファイバ３に入射する光量を極めて大きく
とることが可能となる。

【００３３】また、このような構成に加えて、第１実施
例の光ファイバセンサでは、送光用光ファイバ３のコア
径とＮＡを受光用光ファイバ10、11のコア径とＮＡより
小さくなるように構成している。具体的には一例として
送光用光ファイバとしてコア径50μｍ、ＮＡ=0.18 のも
のを、受光用光ファイバとしてコア径200 μｍ、ＮＡ=
0. 5 のものを選択した。この送光・受光用光ファイバ
の組み合わせを用い、光ビームの径が約φ1.3mm 、受光
用光ファイバ端面におけるビーム径がφ57μｍ、かつ受
光用光ファイバに入射する入射光のＮＡが0.23となるよ
うに受光用コリメータレンズの焦点距離を設定する。こ
の場合にも模式的に示せば図３に示したものと同様に図
３の球面レンズ19が受光用コリメータレンズに相当し、
図３に示した送光用光ファイバ３が受光用光ファイバ1
0、11に相当する。

【００３４】このように光学系を設計することで、受光
用光ファイバに入射する光ビームのＮＡ（ＮＡ＝0.23）
に対して受光用光ファイバのＮＡ（ＮＡ＝0.5 ）を十分
大きくできるので、送光側と受光側の結合状態が多少変
化しても送光側からの光ビームを受光側で余裕を持って
受光することができ、したがって光の結合効率を向上さ
せることができる。

【００３５】以上のように第１実施例によれば、送光・
受光用光ファイバの配置された環境で温度変化等に起因
した結合状態の変化が生じても、伝搬損失変動が生じな
いようにすることができる。（第２実施例）以下に本発明の第２実施例を説明する。

【００３６】図４は、本発明の第２実施例に係る光ファ
イバセンサを説明するための図で、ファラデ効果を利用
して磁界の大きさを測定するための光ファイバ磁界セン
サの概略構成図である。

【００３７】この第２実施例においては、測定光として
用いる光源31（波長λ1 ：例えば850nm のＬＥＤ）から
出射された光を送光用光ファイバ33を介してセンサ部55
に導き、コリメータ34により平行ビームにして、偏光子
35（この偏光子35は省略することができる）、ファラデ
素子36を通し、検光子37により直交する２つの偏波（Ｐ
波、Ｓ波）に分離し、受光用光ファイバ42,43 に導いて
いる。一方、参照光として用いる光源32（波長λ2 ：例
えば650nm のＬＥＤ）から出射された光を送光用光ファ
イバ41を介してセンサ部55まで導き、検光子37によって
直交する２つの偏波（Ｐ波、Ｓ波）に分離して、受光用
光ファイバ42,43 に導いている。

【００３８】受光用光ファイバ42を伝播してきた光はコ
ネクタ46を介して接続された光ファイバ44を経由してダ
イクロイックミラー47に導かれ、波長λ1 のＳ偏光およ
び波長λ2 のＰ偏光に分離され、フォトダイオード49,5
0 において受光されて光強度Ｉ１ｓ、Ｉ２ｐに変換され
て出力される。同様に、受光用光ファイバ43を伝播して
きた光はコネクタ46を介して接続された光ファイバ45を
経由してダイクロイックミラー48に導かれ、波長λ1 の
Ｐ偏光および波長λ2 のＳ偏光に分離され、フォトダイ
オード51,52 において受光されて光強度Ｉ１ｐ、Ｉ２ｓ
に変換されて出力される。そしてフォトダイオード49、
50、51、52の出力に基づいて信号処理装置53において磁
界の強度が演算されて出力される。

【００３９】ここで、ファラデ素子36に磁界Ｈが印加さ
れると、検光子37を透過した後の直線偏光の偏波面がθ
だけ回転する。第１実施例で記載したのと同様にファラ
デ回転角θは（２）式で与えられ、Ｐ波、Ｓ波の光強度
をそれぞれ測定することによりファラデ回転角θは次の
（５）式の通り

【００４０】

【数５】と求まる。θは磁場Ｈに比例するので、（５）式からθ
を求めることによって磁場Ｈの大きさを知ることができ
る。

【００４１】以上のような構成にすれば、受光用光ファ
イバ42,43 やコネクタ46において発生する外乱（温度・
圧力・振動等）によって生じる光強度変動を補償するこ
とができる。例えば、受光用光ファイバ42で発生する外
乱をf1、受光用光ファイバ43で発生する外乱をf2とすれ
ば、

【００４２】

【数６】

【００４３】（６）式のように、外乱f1，f2をキャンセ
ルすることができる。光源の出力変動、送光用光ファイ
バの伝搬損失など受光用光ファイバの前段で発生する出
力変動についてはＰ波、Ｓ波を分離して測定することに
よりすでにキャンセルできているので、第２実施例に示
したドリフト補償構成を用いることによって、より精度
の良い測定が可能となる。（第３実施例）次に、図５を用いて本発明における第３
実施例について説明する。図５は光ファイバセンサにお
けるコリメータの構成を示す図であり、組立方法に特徴
を有している。コリメータは光ファイバ中を伝搬されて
きた光をレンズを透過させて平行ビームにするために用
いるものであるが、この第３実施例に係る送光用コリメ
ータは、送光用光ファイバ60、光ファイバの芯出しに用
いるフェルール61、レンズ63、これら送光用光ファイバ
60およびレンズ63をシリコン系接着剤64を用いて固定す
るためのコリメータボディ（ベース）62から構成されて
いる。

【００４４】このような構成において、コリメータボデ
ィ（ベース）62は光学部品（レンズ、偏光子、ファラデ
素子、検光子等）として多用されている石英ガラス（例
えばＢＫ７ガラス：熱膨張係数 7.4×10^-6 (/ ℃) ）の
熱膨張係数に比較的近い快削性（マシナブル）セラミッ
クス（例えば、住金ホトンセラミックス株式会社製の商
品名「ホトベール」（熱膨張係数 8.5×10^-6 (/ ℃)
）：ガラス質をマトリックスとし、フッ素金雲母、ジ
ルコニア微結晶を均一に析出させた溶融法から生まれ
る、複合マイカセラミックス、あるいは等）から構成さ
れている。さらにコリメータボディ62にレンズ63を接着
する接着剤として、硬化後も柔らかいシリコン系接着剤
（例えば、硬さ35 (JISA規格) 、引張り強さ30(Kgf/cm
² ) 程度）64を用いている。

【００４５】なお、図６に示すようにこの第３実施例に
示した構成と同様に第１実施例および第２実施例で示し
たセンサ部12および55のセンサベース65の材質も快削性
セラミックスを用いるようにすると共に、偏光子５，3
5、ファラデ素子６，36、検光子７，37等の光学部品を
センサベース65に固定する際にもシリコン系接着剤64を
用いるようにすれば、熱膨張係数の差により光学部品に
生じる歪を小さくすることが可能となる。

【００４６】以上第１乃至第３の実施例について説明し
たが、これらの実施例を組合わせて光ファイバセンサを
構成することはもちろん、本発明はその要旨を逸脱しな
い範囲において種々変形して実施できるものである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送光・受光用光ファイバに温度変化が加わることによっ
て発生する伝搬損失変動を少なくすることが可能となる
ので、温度特性が良くかつ測定精度の良い光ファイバセ
ンサを提供することができる。また、光源の出力変動や
コネクタ接続損失の温度変動によるドリフトを補償する
ことができ、かつ温度変動により光学部品に対して歪が
生じることによって発生する出力変動をなくすことがで
きるので、測定精度の良い光ファイバセンサを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバセンサの第１実施例を示
す概略構成図。

【図２】本発明の光ファイバセンサの第１実施例の要
部を示す概略構成図。

【図３】本発明の光ファイバセンサの第１実施例の要
部を示す概略模式図。

【図４】本発明の光ファイバセンサの第２実施例を示
す概略構成図。

【図５】本発明の光ファイバセンサの第３実施例の要
部を示す概略構成図。

【図６】本発明の光ファイバセンサの第３実施例の要
部を示す概略構成図。

【図７】光学素子評価装置の概略構成図。

【図８】図７に示した光学素子評価装置で評価した試
料を示す概略図。

【符号の説明】

１光源２伝送用光ファイバ３送光用光ファイバ４送光用コリメータ５偏光子６ファラデ素子７検光子８Ｐ波受光コリメータ９Ｓ波受光コリメータ 10 Ｐ波受光用光ファイバ 11 Ｓ波受光用光ファイバ 13、14 フォトダイオード 17 信号処理装置 18 コリメータレンズ 19 球面レンズ 31 光源（波長λ1 ） 32 光源（波長λ2 ） 33 送光用光ファイバ 34 送光用コリメータ 35 偏光子 36 ファラデ素子 37 検光子 38 送光用コリメータ 39 受光用コリメータ 40 受光用コリメータ 41 送光用光ファイバ 42、43、44、45 受光用光ファイバ 47、48 ダイクロイックミラー 49、50、51、52 フォトダイオード 53 信号処理装置 60 光ファイバ 61 フェルール 62 コリメータボディ 63 レンズ 64 シリコン系接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｒ 33/032 9307−2ＧＧ０２Ｂ 6/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された光をセンサ部まで導く
送光用光ファイバと、前記センサ部に設けられ被測定量
の変化に応じて光の偏光状態を変える光学素子と、前記
センサ部からの光を検出部まで導く受光用光ファイバ
と、前記検出部において検出された前記光の出力信号に
基づいて前記被測定量を演算する演算手段とを備えた光
ファイバセンサにおいて、前記送光用光ファイバのコア
径および開口数の値を、前記受光用光ファイバのコア径
および開口数の値よりも小さく設定したことを特徴とす
る光ファイバセンサ。
【請求項２】光源から出射された光をセンサ部まで導く
送光用光ファイバと、前記センサ部に設けられ被測定量
の変化に応じて光の偏光状態を変える光学素子と、前記
センサ部からの光を検出部まで導く受光用光ファイバ
と、前記検出部において検出された前記光の出力信号に
基づいて前記被測定量を演算する演算手段とを備えた光
ファイバセンサにおいて、前記光源から出射された光を
前記送光用光ファイバに入射させる際の入射角の正弦の
値を、前記送光用光ファイバの開口数の値よりも小さく
設定して入射させるように構成したことを特徴とする光
ファイバセンサ。
【請求項３】光源から出射された光をセンサ部まで導く
送光用光ファイバと、前記センサ部に設けられ被測定量
の変化に応じて光の偏光状態を変える光学素子と、前記
センサ部からの光を検出部まで導く受光用光ファイバ
と、前記検出部において検出された前記光の出力信号に
基づいて前記被測定量を演算する演算手段とを備えた光
ファイバセンサにおいて、前記センサ部から前記受光用
光ファイバに光を入射させる際の入射角の正弦の値を、
前記受光用光ファイバの開口数の値よりも小さく設定し
て入射させるように構成したことを特徴とする光ファイ
バセンサ。
【請求項４】光源手段から出射された第１の波長を有す
る測定光と第２の波長を有する参照光とをそれぞれ独立
にセンサ部まで導く送光用光ファイバ手段と、前記セン
サ部内に設けられ被測定量の変化に応じて前記測定光の
偏光状態を変える光学素子と、前記センサ部内に設けら
れ前記光学素子を通過した後の前記測定光と前記送光用
光ファイバ手段から導かれた前記参照光とをそれぞれ第
１および第２の偏波光に分離する分離手段と、前記第１
および第２の偏波光をそれぞれ独立に検出部まで導く受
光用光ファイバ手段と、前記検出部において検出された
第１および第２の偏波光のそれぞれの出力信号に基づい
て前記被測定量を演算する演算手段とを備えたことを特
徴とする光ファイバセンサ。
【請求項５】光源から出射された光をセンサ部まで導く
送光用光ファイバと、前記センサ部に設けられ被測定量
の変化に応じて光の偏光状態を変える光学素子を含む光
学部品と、前記センサ部からの光を検出部まで導く受光
用光ファイバと、前記検出部において検出された前記光
の出力信号に基づいて前記被測定量を演算する演算手段
とを備えた光ファイバセンサにおいて、前記センサ部は
ベースに対して前記光学部品をシリコン系接着剤で接着
固定して構成されていることを特徴とする光ファイバセ
ンサ。
【請求項６】光源から出射された光をセンサ部まで導く
送光用光ファイバと、前記センサ部に設けられ被測定量
の変化に応じて光の偏光状態を変える光学素子を含む光
学部品と、前記センサ部からの光を検出部まで導く受光
用光ファイバと、前記検出部において検出された前記光
の出力信号に基づいて前記被測定量を演算する演算手段
とを備えた光ファイバセンサにおいて、前記センサ部は
前記光学部品を構成する石英ガラスの熱膨張係数に近い
熱膨張係数を有するセラミックスから構成されたベース
に前記光学部品を配置して構成されていることを特徴と
する光ファイバセンサ。