JPS62195610A - 光検出装置 - 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】 １１へ１江 ［産業上の利用分野］ 本発明は光検出装置に関し、詳しくは光フアイバ中を伝
送される光の強度を検出する光検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の光検出装置としては、光導波路として形
成された光フアイバ中を伝送される光を、光フアイバ端
面から外部の受光素子に轡いて、その強度を検出するも
のが知られている。従って、光ファイバからの射出光を
直接受光素子に入光するにせよレンズ等により集光して
から入光するにせよ、光軸調整を行なっていた。

［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、こうした光検出装置の光軸調整は煩瑣な
手間を必要とする上、調整が不充分であったり、外力や
経年変化等によって光軸にずれが生じたりすると、受光
素子の出力の低下や変動を招致しで、光強度の検出が充
分に行なえないことがあるといった問題があった。また
、光ファイバ端面と受光素子＆面とが離間しているので
、これらの而での反ｌＪ］に起因する検出誤差が生じる
ことも考えられた。

そこで、本発明はこれらの問題を解決し、光軸調整を必
要どしない光検出装置を捉供することを目的としてなさ
れた。

ＲＪＪＬ罹屑工 Ｅ問題点を解決するための手段］ ゛かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決する
ための手段として次の構成をとった。即ち、光導波路と
して形成された光ファイバと、該光ファイバの一端面に
直接形成され、該光ファイバを透過してきた光の強度を
検出する受光素子と、からなる光検出装置の構成がそれ
である。

ここで、゛受光素子を、光ファイバー端面に直接形成さ
れた透明電極、と、入射する光の強度に応じて電気的特
性が変化する半導体と、該半導体の電気的特性の変化を
前記透明電極と共に取り出す電極と、を積層して形成し
、光フアイバ中を伝送される光の強度を電気イシ弓とし
て容易に取り出ず構成とすることができる。また、光フ
ァイバを複数の光導波路からなるマルチファイバとし、
受光素子の前記透明電極を複数の光導波路に対して其通
に形成し、前記半導体と前記電極とは前記複数の光導波
路毎に形成丈ることにより、多数の光検出装置を簡易に
構成することもできる。尚、こうした半導体としては、
例えばシランを材料ガスとするプラズマ気相化学反応法
により形成される水素化されたアモルファスシリコンの
太陽電池やボ１〜ダイオード等種々のものが考えられる
。また、材料ガスや気相化学反応法も多様に選択りるこ
とができ、光ファイバの態様等に応じてこれらを適宜用
いればよい。

更に、受光素子を、光ファイバー端面に直接設けられた
光導電層と、該光導電層上に離間して設けられた２つの
電極とから構成することも何等差支えなく、伝送される
光の強度を、電気抵抗として検出する構成とすることも
できる。この場合には、光フアイバ中を伝送される光は
直接、光導電層に入射するので、微弱な光の検出も良好
に行なうことができる。

［作用］ 上記構成を有する本発明の光検出装置は、光フアイバ中
を伝送される光を、外部に導出することなく受光素子に
導くので、光軸ＦｊＡ整等を行なわなくとも、光の強度
を良好に検出する。

［実施例１ 以上説明した本発明の構成を一層明らかにする為に、次
に本発明の好適な実施例について説明する。第１図は、
本発明−実施例としての光検出装置の構造を示す軸方向
断面図である。

図示づ゛るように、本実施例の光検出装置は、屈折率ス
テップインデックス形の光ファイバ１の端面に、プラズ
マＣＶＤ　（気相化学反応法）法により受光素子３を形
成したものである。光ファイバ１は、シリカ（Ｓ　ｉ　
Ｏｚ　）を主成分とし、屈折率の高い中心部分コア１ａ
と屈折率の低い周辺部分クラッド１ｂとの二重構造を有
する周知のものであり、外周に被１１ｃを備える。

この光ファイバ１の端面は光の散乱が生じない程度に鏡
面加工されており、この上に受光素子３が直接形成され
ている。受光素子３は、光ファイバ１の端面に接する半
導体薄膜（ＭＥＳＡ膜、ＩＴｏ膜等）の透明電極５と、
ｐ−１−ｎ接合されたアモルファスシリコン層７と、金
ｍ電極９とから構成されている。アモルファスシリコン
層７は、シラン（Ｓｉｎト１２ｎ＋２）を材料ガスとし
て、プラズマＣＶＤ等の手法により、形成されるが、こ
の結！！！１！７られる水素化されたアモルファスシリ
コンＪＩ１７は、ジボラン（Ｂ　２　Ｈｓ　）　、ホス
フィン（］〕ト］３）等の添加によりｐ形化、ｎ形化が
容易であり、優れた光電特性、光学吸収特性を有する。

本実施例では、このアモルファスシリコン層７は光フア
イバ１端而より、ｐｉ、！　（ｉ！！抵抗）ｆ４．ｎ層
の順に積層化されており、ｐ−１−ｎホトダイオ−ドと
同等の構造を有づるアモルファスシリコン太陽電池とし
て形成されている。また、両電極５．９間には負荷抵抗
器Ｒ１が接続されており、太１［池として働く受光素子
３により電流が流れる構成となっている。尚、水素化さ
れたアモルファスシリコンｍ７は、プラズマＣＶＤに限
らず、光ＣｖＤや電子ナイクロトロン共鳴プラズマＣｖ
Ｄ等の手法によっても形成することができる。

以上の構成を有する本実施例においては、光ファイバ１
のコア１ａを伝播してきた光は、光フフイバ１の端面よ
り透明電極５を介して受光素子３のアモルファスシリコ
ン層７に直接入射する。この時、アー［ルファスシリコ
ンｍ７は入射した光の強度に応じた起電力を生じ、これ
により負荷抵抗器Ｒ１に流れる電流に基づいて出力信号
Ｉを得ることができる。

本実施例の光検出装置では、光ファイバ１の端部に、透
明電極５を直接接触させて受光素子３を形成しているの
で、光フアイバ１中を伝送された光は、透明電極５にＪ
：る減衰を除いて、総て受光素子３内での光電変換に供
される。従って、本実施例の光検出装置は、光フアイバ
１端而や受光素子３表面での光の反射や散乱がほとんど
ないことと相俟って、高い検出効率を実現している。尚
、第２図に示すように、受光素子３を、光ファイバ１端
面の一部に形成し、光）７・イバ１中を伝送され端面よ
り外部に導出される光の強度を、受光素子３によってモ
ニタタるよう構成することもできる。こうした光検出装
置は、パルス発振レーザのように出力の強度を一定とづ
ることが困難な光源を用いて、種々、の計測を行なう場
合等に有用である。尚、これらの光検出装置では、アモ
ルファスシリコン層７の起電力を直接増幅器に入力し、
信号として取出ずよう構成することもできる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２実施例の光検出装置は、第３図に示すように、コア
１１ａ、クラッド１１ｂ、被［１１ｃＪ：りなる第１実
施例と同様の光ファイバ１１の端面に、透明電極１５．
・光導ｍ層１７．金属電極１９よりなる受光素子２０を
設けたものである。光導電層１７は、硫化カドミウムＣ
ｄＳあるいは硫化鉛ＰｂＳ等から形成されており、入射
する光の強度に応じてそのインピーダンス（抵抗値）は
変化する。

従って、この抵抗値Ｒの変化を、外部の電ＩＩＥ２より
供給される電流の変化として、ここでは抵抗＠Ｒ２の電
圧として取り出すことにより、光フアイバ１内を伝送さ
れる光の強度を容易に検出することができる。

本実施例によれば、第１実施例と同様に高い変換効率が
得られる上、受光素子２０を光導ｆｆ１Ｗ４１７により
構成して、Ｎ造工敗、コスト等の低減を図ることも出来
る。

尚、第４図に示すように、光３’）ｆｆｉｉ！１７を光
ファイバ１１の端面に直接形成し、その上に、金属電極
１９ａ、１９ｂを離開して設番プることも何等差支えな
い。この場合には、透明電極を用いる必要がなく、透明
電極により光の減衰が存在しないので、充電変換効率を
一層良好なものにすることができる。また、製造工数、
コスト共に低減することもできる。

更に、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金ｌｆｆ１
電極１９ａ、１９ｂＧ；ｉ、光導？ｌ！１１１７の周部
に設けることも考えられる。この場合には、金属電極を
光ファイバ１１の端部外周にＭ首した後、両サイドの電
極を機械的に除去して分離・絶縁して。

もよいし、電極を蒸着する際にマスキングを施すことに
より２つの電極１９ａ、１９ｂを形成してもよい。この
例では、金属？！極１９ａ、１９ｂと光導電層１７との
接触面積が増え（接触抵抗は減少し）光検出装置として
の感度の向上に資することができる。

次に、本発明の第３実施例について説明づる。

第３実施例のコネクタ付光検出装置は、第６図に示ずよ
うに、光ファイバ２１の端面に第１実施例と同様に透明
′Ｎｉ極２５．アモルファスシリコン層２７、金属電極
２９よりなる受光素子３ｏを設け、これに更にゴネクタ
３２を一体に組付けて構成されている。コネクタ３２は
、透明電極２５と電気的に接続され外周部に雄ねじを形
成した係合部３４、系合部３４内に絶縁部材３Ｇを介し
て支持され受光素子３０の金属型ｌ４Ｊ２９に接続され
たジｊｒツク部３８とから形成されている。従って、本
実施例にＪ：れば、第１実施例と同様の効果を秦する他
、プラグ４０をこのコネクタ３２にフリーナラ１へ４１
によって容易に着脱づることができ、光検出装置ど電子
機器との接続のｌｌ！！ｌ易化を図ることができる。

更に、光ファイバを多数束ねて用いるイメージガイドや
ファイバハンドル等に本発明を適用することらでさる。

第７図は、イメージガイドに応用した実施例を示ず断面
図である。図示する如く、本実施例では、個々に被覆５
１ｃを有する光ファイバ５１を多数束ねてイメージガイ
ドを形成するが、これらの光ファイバ５１の端面ば揃え
られて鎖部加工されている。この上に、まず透明電極５
５を多数の光ファイバ５１に亘って直１＆形成づる。

この結果、透明電極５５は多数の光ファイバ５１に対し
て」１通電極となる。次に、この透明電極５５上に、光
ファイバ５１の端面の位置を除く位置をマスクづるマス
キングパターンを布置し、プラズマＣＶＤににす、ｐ−
１−ｎ接合を右づるアモルファスシリコン層５７を成長
さ゛せる。更に、金属電極５９をアモルファスシリコン
層５７十に形成してからマスキングパターンを除去すれ
ば、アモルファスシリコン層５７と金属電極５９とは、
光フアイバ５１毎に受光素子６０として形成されたこと
になる。

従って、イメージガイドとして、光フアイバ５１群の一
喘に成立した光学像を光ファイバ５１１σにｍ子化され
た電気信号に容易に変換することかできる。しかも、本
実施例のイメージガイドは、光フアイバ５１毎に光軸あ
わせ等を行なう必要がなく、製造工数、コストを格段に
低減しえる上、光軸のばらつぎによる検出効率の不揃い
を生じることがないので、その調整等も簡略化すること
がでさる。

以上、本発明の幾つかの実施例について説明したが本発
明はこれらの実施例に同等限定されるものではなく、被
覆のない光フフイバを用いた構成や受光素子をｐ−１−
ｎもしくはアバランシェホトダイオードとして形成した
り、あるいはプラズマＣＶＤ以外のＣＶＤ′！Ａ置やス
パッタリング蒸着等の薄膜形成手段により形成するなど
、本発明の要旨を変更しない範囲において種々なる態様
で大施しえることは勿論である。

発明の効果 以上詳）ホしたように、本発明の光検出装置にＪ：れば
、光フアイバ中を伝送された光を総て受光素子に）９く
ことができるので、光の検出を高い効率で行なうことが
できるという極めて門れた効果を秦覆る。また、光軸調
整の必要がなり、ＷｙＪ造工数。

コストの低減を図ることができる上、小型を図ることが
でき、光軸ずれを１しないため光検出装置の信頼性を一
層向トさせることもできる。更に、九ファイバ」に受光
素子を直接形成しているので、塵埃等の使用環境の影響
を災けることもなく、光検出の再現性し良好どなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例どしての光検出装置の構造を
示す断面図、第２図は第１実施例の変形例を示り゛断面
図、第３図は本発明の第２実施例としての光検出装Ｕの
構造を示す断面図、第４図。 第５図（Δ）、（Ｂ）は各々第２実施例の変形例を示す
概略構成図、第６図は本発明第３実施例としてのコネク
タ付き光検出装置の構造をプラグと共に示す断面図、第
７図は本発明第４実施例としてのイメージガイドの構成
を示す概略構成図、である。 １・・・光ファイバ　　　３・・・受光素子５・・・透
明電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光導波路として形成された光ファイバと、該光ファ
   イバの一端面に直接形成され、該光ファイバを透過して
   きた光の強度を検出する受光素子と、 からなる光検出装置。 ２　前記受光素子は、前記光ファイバー端面に直接形成
   された透明電極と、入射する光の強度に応じて電気的特
   性が変化する半導体と、該半導体の電気的特性の変化を
   前記透明電極と共に取り出す電極と、を積層して形成さ
   れた特許請求の範囲第１項記載の光検出装置。 ３　前記光ファイバは複数の光導波路からなるマルチフ
   ァイバであり、 前記受光素子は、前記透明電極を複数の光導波路に対し
   て共通に形成し、前記半導体と前記電極とは前記複数の
   光導波路毎に形成した特許請求の範囲第２項記載の光検
   出装置。 ４　前記受光素子は、前記光ファイバー端面に直接設け
   られた光導電層と、該光導電層上に離間して設けられた
   ２つの電極とから構成された特許請求の範囲第１項記載
   の光検出装置。