JPS6064308A - 光フアイバセンサ - Google Patents

光フアイバセンサ

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JPS6064308A
JPS6064308A JP59140411A JP14041184A JPS6064308A JP S6064308 A JPS6064308 A JP S6064308A JP 59140411 A JP59140411 A JP 59140411A JP 14041184 A JP14041184 A JP 14041184A JP S6064308 A JPS6064308 A JP S6064308A
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JP
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optical fiber
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fiber sensor
plastic
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JP59140411A
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English (en)
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フイリツプ エクスタンス
ロジヤー エドワード ジヨーンズ
ギリース デイビス ピツト
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STC PLC
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Standard Telephone and Cables PLC
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    • G02OPTICS
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
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    • G01K5/48Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid
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    • GPHYSICS
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光フアイバセンサに関する。
従来の技術 ファイバ裸線を磁気歪性の金属の外装で包むと光ファイ
バは磁界に反応するようになることは知られている。磁
界が変化すると外装の物理的長さも変化する。この変化
はファイバに伝えられその6− ファイバの光路長の変化をもたらす。光路長の変化は、
光ファイバを典型的にはマツハ・ツエンダ干渉計である
光干渉計の一方の腕に設置することで判定することがで
きる。
発明が解決しようとする問題点 スパッタリングにより堆積された二ケツル又は金属ガラ
スフィルムにより磁気歪性外装が設けられているが、こ
れにはスパッタリングが何ka+にもわたる長さのファ
イバの表面上に適切な厚さの層を設けるには比較的遅い
方法であるという欠点がある。
従って本発明は従来技術の欠点を除去することを概括的
目的とする。
また特に本発明は、通常の(センサでない)プラスチッ
ク被覆光ファイバの標準的製造方法の既存の部分に新た
な製造■稈段階を付は加えることなく製造される光フア
イバセンサを提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、センサファイバの環境パラメータ
への感度を容易に変更しえ、またセンサファイバの感度
を2つ以上の異なる環境パラメータに対し独立に調整す
ることが容易であるよう製造される光フアイバセンサを
提供するにある。
本発明のさらに別の目的は、ファイバの長さ方向、ファ
イバの周囲方向、または長さ及び周囲方向の両方におけ
る感度を制御しつつ変更するのが容易であるよう製造さ
れる光ファイバを提供するにある。
問題点を解決するだめの手段 これら及びその伯の目的のため本発明は、環境パラメー
タに対するファイバ裸線の光伝播特性がファイバ裸線が
包まれるプラスチック層中に粒子を含有させることで変
更される光ファイバセンサを提供する。ここで用語「変
更」には環境パラメータに対する感度の増強、環境パラ
メータに対する感度の実際上ゼロまでの低減及び以前は
できなかった環境パラメータの感知をも含む。
実施例 従来の構成の単一モードシリカファイバは、典型的には
直径80乃至125ミクロンのクラッド2に囲まれたド
ープトシリカコア1を有する。ファイバ裸線のシリカ表
面は、粒子4が分散されたプラスチック層3に包まれて
いる。
プラスチック被覆ファイバが適当な可撓性を有するよう
、フェライト等の磁気歪性粉末を20質閤%以下の含有
率で含有するエポキシ樹脂等のプラスチック被覆で光フ
ァイバのクラッドを包むと磁界に対する感度が許容しう
る程度骨られる。この方法の特別の利点は、製造工程に
−又は複数の段階を付は加えることなく既存の被覆光フ
ァイバ製造工程、つまりファイバにプラスチック被覆を
塗着する段階を変更することでセンサを製造しうろこと
にある。粒子含有プラスチック材の塗着はプリフォーム
又は溶融物からのファイバの引き出しに引き続き行なわ
れるのが好ましいが、必須のことではない。
特定の例では、ある長さの単一モードシリカファイバの
シリカ表面に30IIlの長さにわたってのみ粒子寸法
が20乃至100ミクロンの磁鉄鉱を20質量%以下含
有する急結エポキシ被覆が設けられ、9− 長手方向に整列した1000ガウスの磁界の存在下に硬
化される。このファイバが約2ミリラジアン以上の位相
のずれを検出できるマツハ・ツエンダシステムの−の腕
に取り付けると、この短い長さのセンサでも約0.1ガ
ウス以上の磁界を感知することができる。勿論エポキシ
被覆の長さが長くなれば相応して感度も増大する。
所定濃度の粒子を含有させることによる硬化の強度に影
響を与える要因の1つは、粒子が分散されるプラスチッ
クマトリクスの硬度その他である。
プラスチックマトリクス(完全に硬化した状態)の材料
のヤング率は典型的には0.5乃至3.OG Paでな
ければならない。軟かい材質では、特に粒子濃度が低い
場合には、粒子の寸法変化が光ファイバに伝えられない
でプラスチックマトリクスに吸収されすぎる傾向がある
。一方直径に比べ長さが大きいセンサファイバの場合に
は、被覆中ではファイバが大きく運動することは通常不
可能であるから、−又は複数の比較的状かなプラスチッ
ク中間層がファイバと粒子含有プラスチック層との10
− 問に介装される。粒子がファイバ表面を損傷させがちな
ものであるなら粒子含有層をファイバ表面から分離する
のが望ましい。硬い材質では、特に粒子濃度が高い場合
剛性が過度になるという問題がある。ただしセンサの応
用例によっては、被覆ファイバの剛性は重大な欠点とは
ならない。この場合ファイバを粒子含有プラスチック材
で被覆し取り扱いやすい固さにまで部分的に硬化させ、
センサが動作を行なう形状で組み立てられてから硬化が
完了するようにするのが便利である。
磁界ではなく電界に応答するセンサを得るには磁気歪性
粒子を圧電性粒子で置き換える。この場合プラスチック
マトリクス中での粒子の整列化は電界にかけることで助
けられる。幾つかの応用では、磁界及び電界の両方に対
する感度を同時に変更するように両種類の粒子を混合す
るのが有利である。例えば、ファイバ裸線が電界に対す
る感度を有する場合には、磁界センサ製作時に外部電界
があるために見せかIプの読みが生じないように電界感
度を無効にするに足る圧電性粒子を含有させるのが有利
である。
温度を感知するセンサには、土台となるプラスチックマ
トリクス材と比べて大きい熱膨張係数を有する金属粒子
を使用した別の種類の粒子が用いられる。適する金属と
しては鉄及びアルミニウムがある。これらはウィスカの
形でプラスチック材中に入れられるのが好ましい。これ
らのウィスカは、粒子含有プラスチック材をファイバに
被覆するのに用いられる流動性により整列される。鉄粒
子の場合には、この整列はさらに磁界を使用することで
助長される。
センサを構成するようファイバを包むプラスチック被覆
に粒子を含有させることのもう1つの特徴は、被覆工程
中に例えば長手方向に不連続な領域等の特定領域が異な
る特定の特性的な応答を有するよう被覆ファイバを符号
化するため組成が変えられることである。この変更は、
組成及び/又は粒子含有率及び/又はプラスチックマト
リクス材の組成及び従って硬度において行なわれる。こ
の方法にはセンサの分散構成の場合センサを伝送路に挿
入するのに接続が必要とされないという利点がある。感
知されるパラメータの存在下でファイバを曲げる差動効
果が生じるようファイバ周囲に粒子が非円形で対称な分
布をするようにして別の形の非一様性が得られる。ファ
イバ周囲の分布の非一様性は、例えば粒子含有樹脂流を
ファイバ周囲に導く際に仕切ること、または粒子が外部
の磁界、電界等により整列される必要がある場合には非
対称な整列化磁界又は電界等を使用することで得られる
上記の説明ではセンサファイバの光路長を変更するため
に形状が変化する粒子が使用された。光による応答を得
る別の方法としては、電子ルミネセンス、光ルミネセン
ス、又は摩擦ルミネセンス等の粒子を、ファイバがルミ
ネセンス波長帯内の光がファイバ内へ結合される程度に
まで曲げられる領域で用いることであり、これにより一
種の微少曲げ変換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明によるセンサの概略断面図である。 13− 1・・・シリカコア、2・・・クラッド、3・・・プラ
スチック層、4・・・粒子。 特許出願人 スタンダード テレフォンズアンド ケー
ブルス パブリック 14− 図面の浄書(内存に1なし) $1頁の続き 9発 明 者 ロジャー ニドワード イギリス国 ケ
ンブリジョーンズ 番地 9発 明 者 ギリース ディビス イギリス国 エセ
ツクピット マディン 4旙地 ツジ リトル シェルフオード 20 ス サフロン ウオルデン ファー 手続補正書 昭和59年8月2日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第140411号2、発明の名称 光フ)?イバセンサ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 イギリス国 ロンドン ダブリューシー2アー
ル1デイーニー ストランド 190番地名 称 スタ
ンダード テレフォンズ アンド ケーブルスパブリッ
ク リミテッド カンパニー 代表者 エム シー デニス (国籍 イギリス国) 4、代理人 住 所 〒102 東京都千代田区麹町5丁目7番地5
、補正命令の日付 自発補正 6、補正の対象 図面。 7、補正の内容 図面の浄書(内容に変更なし)を別紙の通り補充する。 2−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 中 内部光導波構成を有し、ファイバの伝播特性の適用
    環境パラメータに対する感度を変更する粒子を含有する
    プラスチック被覆に包まれた単一モード光ファイバから
    なる光ファイバセンサ。 ■ 内部光導波構成を有し、粒子に包まれた光フアイバ
    領域の光路長の適用環境パラメータに対する感度を変更
    する粒子を含有するプラスチック被覆に包まれた単一モ
    ード光ファイバからなる光フアイバセンサ。 ■ 粒子は異なる環境パラメータに応答する少なくとも
    2つの種類からなることを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の光フアイバセンサ。 (4)粒子分布はファイバの長さに沿って一様でないこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイバ
    センサ。 6) 分散したセンサの素子を提供するよう粒子の含有
    は長さ方向不連続であることを特徴とする特許請求の範
    囲第4項記載の光フアイバセンサ。 6)粒子の分布は光ファイバの周囲に一様でないことを
    特徴とする特許請求の範囲第4項記載の光フアイバセン
    サ。 ■ 粒子は光ファイバに接するプラスチック層内にある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイ
    バセンサ。 ■ 粒子は、中間プラスチック層で光ファイバに接しな
    いように離間されたプラスチック層内にあることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイバセンサ。 ■)粒子の寸法は20乃至100ミクロンの範囲にある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイ
    バセンサ。 (10)粒子の含有は粒子が分散させられるプラスチッ
    クマトリクスの20質量パーセント以下であることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイバセンサ
    。 (11)粒子が分散されるプラスチックマトリクスは0
    .5乃至3.OG P aの範囲のヤング率を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイバ
    センサ。 (12)粒子の少なくともあるものは磁気歪性であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のファイバセ
    ンサ。 (13)粒子の少なくともあるものは、分散させられる
    プラスチックマトリクスに比べ大なる熱膨張係数を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の光フ
    アイバセンサ。 (14)粒子の少なくともあるものは磁界をくわえられ
    ることで整列させられることを特徴とする特許請求の範
    囲第12項記載の光フアイバセンサ。 (15)粒子の少なくともあるものは圧電性であること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイバセ
    ンサ。 (16)粒子の少なくともあるものは、分散させられる
    プラスチックマトリクスに比べ大なる熱膨張係数を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第15項記載の光フ
    アイバセンサ。 (17)粒子の少なくともあるものは電界をくわえられ
    ることで整列させられることを特徴とする特許請求範囲
    第15項記載の光ファイバセンサ。 (18)粒子の少なくともあるものは剣状であり、分散
    させられるプラスチックマトリクス材の流れにより材料
    がファイバ周囲に設けられる際に整列させられることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光フアイバセン
    サ。 (19)内部光導波構成を有し、粒子に包まれた光フア
    イバ領域の光路長の適用環境パラメータに対する感度を
    変更する粒子を含有するプラスチック被覆に包まれた単
    一モード光ファイバからなり、粒子は異なる環境パラメ
    ータに応答する少なくとも2つの種類からなり、少なく
    とも1種類の粒子は特定の環境パラメータに対するファ
    イバの既存の感度を打消すような量及び分布であり、他
    の種類の粒子は異なる環境パラメータに対する感度を変
    更するような質及び分布である光フアイバセンサ。 (20)粒子分布はファイバの長さに沿って一準でない
    ことを特徴とする特許請求の範囲第19項記載の光フア
    イバセンサ。 (21)分散したセンサの素子を提供するよう粒子の含
    有は良さ方向不連続であることを特徴とする特許請求の
    範囲第20項記載の光フアイバセンサ。 (22)粒子は、中間プラスチック層で光ファイバに接
    しないように離間されたプラスチック層内にあることを
    特徴とする特許請求の覇囲第19項記載の光フアイバセ
    ンサ。 (23)粒子の少なくともあるものは磁気歪性であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第19項記載のファイバ
    センサ。 (24)粒子の少なくともあるものは圧電性であること
    を特徴とする特許請求の範囲第19項記載の光フアイバ
    センサ。 5− (25)粒子の少なくともあるものは、分散させられる
    プラスチックマトリクスに比べ大なる熱膨張係数を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第19項記載の光フ
    ァイバセンサ。 (26)粒子の少なくともあるものは磁界をくわえられ
    ることで整列させられることを特徴とする特許請求の範
    囲第19項記載の光フアイバセンサ。 (27)粒子の少なくともあるものは電界をくわえられ
    ることで整列させられることを特徴とする特許請求範囲
    第19項記載の光フアイバセンサ。
JP59140411A 1983-07-07 1984-07-06 光フアイバセンサ Pending JPS6064308A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GB08318470A GB2142719B (en) 1983-07-07 1983-07-07 Fibre optic sensors
GB8318470 1983-07-07

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Publication Number Publication Date
JPS6064308A true JPS6064308A (ja) 1985-04-12

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ID=10545409

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JP59140411A Pending JPS6064308A (ja) 1983-07-07 1984-07-06 光フアイバセンサ

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EP (1) EP0131404A3 (ja)
JP (1) JPS6064308A (ja)
KR (1) KR850001547A (ja)
ES (1) ES8707617A1 (ja)
GB (1) GB2142719B (ja)
ZA (1) ZA845203B (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1330022C (en) * 1987-12-28 1994-06-07 Shigeo Masuda Plastic-coated optical transmission fiber and an estimating method thereof
GB2221999B (en) * 1988-08-16 1992-09-16 Plessey Co Plc Optical phase modulator
GB2208711A (en) * 1988-08-16 1989-04-12 Plessey Co Plc Fibre optic sensor
US5669242A (en) * 1995-03-16 1997-09-23 Cayton; Meryl L. Necklace extension accessory
RU2133486C1 (ru) * 1998-02-19 1999-07-20 Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН Способ определения дозы ионизирующего излучения и волоконно-оптический датчик (его варианты)
WO2014086411A1 (en) 2012-12-05 2014-06-12 Luxcel Biosciences Limited Individually and flexibly deployable target-analyte sensitive particulate probes and method of making and using

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1494963A (en) * 1975-03-18 1977-12-14 Telephone Cables Ltd Optical fibre waveguides and their manufacture
US4371838A (en) * 1980-09-24 1983-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical fiber waveguide for measuring magnetic fields
JPS57133407A (en) * 1981-02-12 1982-08-18 Fujitsu Ltd Optical fiber
GB2133737B (en) * 1983-01-15 1986-10-15 Plessey Co Plc Improvements relating to the manufacture of magnetic sensing optical devices

Also Published As

Publication number Publication date
ZA845203B (en) 1985-02-27
EP0131404A2 (en) 1985-01-16
GB2142719B (en) 1986-09-03
GB2142719A (en) 1985-01-23
ES534108A0 (es) 1986-05-01
ES8707617A1 (es) 1986-05-01
KR850001547A (ko) 1985-03-30
EP0131404A3 (en) 1987-07-01

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