JPS627020A - 光フアイバハイドロホン - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は光ファイバノ・イドロホンに関し、特にマイク
ロベンドを与える変形素子に隣接して受光素子を設けた
光ファイバハイドロホンに関する。

（従来の技術） 光ファイバハイドロホンの従来の技術について図面を参
照して説明する。第２図は従来の技術の一例を示す説明
図、第３図はマイクロベンドと光の経路を示す説明図で
ある。

コアとクラッド層から成る光ファイバのコアに導光せし
め、光ファイバをマイクロベンド（微少屈曲変位）させ
たとき、コア中の光がクラッド層へ漏れる光の特性を利
用してコア中の光の変化強度またはコアよシ漏れた光の
強度を検出し、マイクロベンドを起こさせた外部からの
圧力または圧力の変化量を検出する方法がある。この動
作原理を次に示す。

第２図において変形素子８１は音源１８１からの音波ま
たは周囲の圧力を受けて光ファイバ１を変形せしめるよ
うに働く。第３図を見るに、変形素子９１Ａ・９１Ｂは
突起を有しそれぞれの突起の間に光ファイバ９３を挾み
変形素子９１Ａ・９１Ｂを両側からおさえることによシ
、光ファイバ９３にマイクロベンドを与えでいる。真直
の光ファイバのコアを光が伝搬するときは、臨界角以上
の入射角でコアとクラッド層との境界面で反射を繰シ返
している。しかしマイクロベンドが小さいときは光＠９
１３の経路を見ると、光ファイバ９３の曲シの凸部の点
への入射角が臨界角以上となったときは全反射して伝搬
し、光ファイバの凹部の点Ｂに入射したときも上述のと
きと同じ臨界角と彦るので全反射する。マイクロベンド
が大きくなると、コア内を伝搬する光の一部が臨界角よ
シ小さい角度で入射して全反射の条件が満たされなくな
るため点Ｃに入射した光は、反射してコア９３Ａ伝搬す
る部分とクラッド層９３Ｂへ漏れる部分とに分けられる
。クラッド層へ漏れた部分の一部はクラッド層の外側す
なわち光ファイバ８３の外側の点りで光ファイバの外に
出てし７まうが、残シはクラッド層９３Ｂの外面で反射
してクラッド層を伝搬する。

従って、コアからクラッド層へ漏れた光の強度を測定す
る方法と、コアの光の強度の減少分を測定する方法とが
ある。

コア中の光の減少強度を検出する方法については、発光
源から光ファイバのコアに供給された光が光ファイバの
うち変形素子の間で変形された部分を通過したとき、曲
げられた曲率に従って光ファイバのコアからクラッド層
へ漏れる。従ってコアでは通過する光の強度がクラシト
層へ漏れる分だけ減少する。しかしクラッド層へ漏れる
光の強度はコアに供給される光の強度に比べて非常に小
さいので、コアを通過する光の強度を計測し、減少分を
精度良く算出するととけ難しい。

近年この欠点を補うために、コアよシフラッド層へ漏れ
た光のうちクラッド層内を伝搬する光の強度を計測する
方が提案されてきた。第２図を見るに、この方法はクラ
ッド層内を伝搬してきた光を屈折率整合液体を通じて受
光素子８２で受けて光電気変換された信号を出力し、検
出器８５で変形素子８１が光ファイバ８３に及ぼす変化
量に対応した電気信号の出力または表示を行うものであ
る。

しかし、従来の方法では変形素子と受光素子とを離して
計測しておシ、コアからクラッド層の外に漏れた光がク
ラッド層を伝搬する途中で光フアイバ補強のためのコー
テイング材（アルミニウム。

ナイロン等）で減衰したシ、雑音が混したりするので、
測定の精度の保持が難しいという点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする従来の技術の問題点は上述の
ように、光ファイバの変形素子と受光素子との距離が長
いのでクラッド層の光の伝搬時の減衰が大きいのみなら
ず、クラッド層から光ファイバの外に漏れた光が全熱利
用されない上に雑音等の影響を受は易いという点にある
。

従って太ｙｊ＆明の目的は、ト妃次点を解決したか一小
検出音圧レベルの低い光ファイバハイドロホンを提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光ファイバハイドロホンは、導光している光フ
ァイバにマイクロベンドを与えて前記光ファイバのコア
の外へ漏洩した光の量を計測して　　　　□前記マイク
ロペンドに要した外圧を計測する光ファイバハイドロホ
ンにおいて、前記外圧を前記光ファイバに伝達する前記
光ファイバに接して設けられた導光性の変形素子と、前
記導光性の変形素子に密接してなる受光素子とを備えて
構成される。

（実施例） 次に本発明について実施例を示す図面を参照して詳細に
説明する。第１図は本発明の概要を示す説明図、第４図
は本発明の第一の実施例の構成を示す斜視図、第５図は
本発明の第二の実施例の構成を示す斜視図である。

本発明の実施例の概要について説明する。

第１図を参照するに、発光源４から光ファイバ３のコア
に供給された光が、光ファイバ３のうち変形素子１の間
で変形された部分を通過したとき、曲げられた曲率に従
って光ファイバ３のクラッド層へ、またはクラッド層か
ら外部へ漏れる。光ファイバ３に接する変形素子１は導
光性を有する材料で構成され、光７フーイバ３から漏洩
した光を取シ込むようになしている。次に変形素子１は
受光素子２（例えばフォトダイオード、太陽電池など）
Ｋ接しておシ、取シ込んだ光を受光素子２に送出し、受
光素子２では光が電気信号に変換される。

このとき、光ファイバ３または変形素子１または・受光
素子２のうち少なくとも２点の間に屈折率整合液体が一
般的に使用されている。受光素子２の電気信号は、検出
器５によって変形素子１が光ファイバ３に及ぼす曲がシ
の変形量に対応した電気信号の出力または表示を行う。

このとき音源１０１からの音波または周囲の圧力はます
受圧板６（例えば金属板、ゴム板など）、受光素子２お
よび変形素子１を通じて光ファイバ３に伝達される。ま
た受光素子２の位置によりては受圧板６を赤さないで、
音源１０１または周囲ともできる。この方法でハイドロ
ホンを構成するときは、変形素子１と受光素子２とが密
接しているため、光ファイバの外に漏れた光をも検出で
きるようＫなシ、その上クラッド層内を伝搬する光の伝
搬減衰や雑音混入が少なく測定精度を上げ、最小検出音
圧レベルを下げることが容易となる。

ここで本発明の第一の実施例の構成と動作について説明
する。第４図を参照するに、第一の実施例は変形素子２
１Ａ・２１Ｂと、受光素子２２Ａ・２２Ｂと、光ファイ
バ２３と、発光源２４と、検出器２５と、圧力伝達手段
２６Ａ・２６Ｂとを備えている。

発光源２４から光ファイバ２３のコアに供給された光が
、光ファイバ２３のうち変形素子２１Ａおよび２１８に
挾まれた部分を通過したとき、光ファイバ２３の曲げら
れた曲率に従って光ファイバのコアからクラッド層へ、
さらにクラッド層かう光ファイバの外へ漏れる。このう
ちクラッド層から外へ漏れる光は、導光性のある変形素
子２１Ａおよび２１Ｂの突起部を通じて変形素子２１Ａ
・２１Ｂへ伝達され、さらに変形素子２Ｌ＆・２１８に
密接している受光素子２２Ａ・２２Ｂへ到達する。受光
素子２２Ａ・２２Ｂに到達した光は、ここで電気信号に
変換されて検出器２５へ供給され、検出器２５では変形
素子２１Ａ・２１Ｂが光ファイバ２３に及ぼす変形量に
対した電気信号の出力または表示を行う。

また、クラッド層内を伝搬する光をも取出すため光ファ
イバと変形素子の間に屈折率整合液体が一般的に使用さ
れている。

一方、音源からの音波または周囲の圧力は受圧板２６人
・２６Ｂで受けて、受光素子２２Ａ−２２Ｂを通して変
形素子２１Ａ・２１Ｂに導ひかれ、変形素子２１Ａ畳２
１Ｂの突起部が接している光ファイバ２３に達し、光フ
ァイバ２３を曲げてその曲率すなわち光ファイバに及ぼ
す変化量によシ光ファイバからその外部へ漏れる量が決
定される。従って、検出２５の出力または表示は、受圧
板２６Ａ・２６Ｂに加えられた周囲の圧力または音圧に
対応した電気信号の出力または表示を行うことができる
。

次に、本発明の筺−の寥施棚１の繊膚シ動作にっいて説
明する。第５図を参照するに、第二の実施例は変形素子
４１Ａ−４１Ｎと、受光素子２２Ａ・２２Ｂと、光ファ
イバ２３と、発光源２４と、検出器２５と、受圧板２６
Ａ・２６Ｂとを備えている。

第二の実施例では第一の実施例に比べて変形素子に相違
点がある。すなわち第一の実施例では複数個の突起部が
ある変形素子２１Ａ・２１Ｂを使用して、その突起部を
光ファイバ２３に接して両側面から光ファイバ２３を挾
む形式で、光ファイバ２３に曲げを与えるようになした
ものである。しかし第二の実施例では、導光性のある円
柱状の材料（例えば石英ガラス棒、光ファイバを短かく
切断したもの等）で構成された複数個の変形素子４１Ａ
〜４１Ｎで、光ファイバ２３を両側面から交互に密接す
るようになしている。従って第一の実施例のように％殊
な形状をした変形素子を必要としないので、比較的少量
生産でも容易に工業化ができる。

また、第二の実施例の動作は、上述した変形素子の動作
を除けば第一の実施例の動作と同様である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の光ファイバハイド
ロホンは、光ファイバの変形素子と受光素子を密接して
構成しておシ、これまでのクラッド層内を伝搬した光を
受光する方式と比較して光の伝搬損失をなくすることが
できることと、雑音の影響をも受は難くすることができ
る。さらにこれまで検出することができなかった光ファ
イバのクラッド層の外へ漏れる光をも受光、検出するこ
とができるようＫなシ受光素子のＳ／Ｎ比、測定精度の
向上ができる。このためそれぞれの方式よシも最少検出
音圧を格段に低くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示す説明図、第２図は従来の技
術の一例を示す説明図、第３図はマイクロペンドと光の
経路を示す説明図、第４図は本発明の第一の実１１例の
構成を示す斜視図、第５図は本発明の第二の実施例の構
成を示す斜視図。 １・・・・・・変形素子、２・・・・・・受光素子、３
・・・・・・光ファイバ、４・・・・・・発光源、５・
・・・・・検出器、６・・・・・・受圧板。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋　７’、　ニー”’
：’、−。 芽　２　図 りＩＡ−タ１１６：　　変形素＝１ り３：　尤フ１ツノＶ ２３Ａ：ゴγ ？３１５ニアラッドｙ４　　　　ｑｌＡ竿　３　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導光している光ファイバにマイクロベンドを与え
   て前記光ファイバのコアの外へ漏洩した光の量を計測し
   て前記マイクロベンドに要した外圧を計測する光ファイ
   バハイドロホンにおいて、前記外圧を前記光ファイバに
   伝達する前記光ファイバに接して設けられた導光性の変
   形素子と、前記導光性の変形素子に密接してなる受光素
   子とを備えてなる光ファイバハイドロホン。
2. （２）前記光ファイバと前記導光性の変形素子との間に
   屈折率整合液体を備えてなる特許請求の範囲第（１）項
   記載の光ファイバハイドロホン。
3. （３）前記光ファイバと前記導光性の変形素子と前記受
   光素子との間に屈折率整合液体を備えてなる特許請求の
   範囲第（１）項記載の光ファイバハイドロホン。