JP2000258190A - Sensor employing fiber grating and physical quantity measuring method - Google Patents
Sensor employing fiber grating and physical quantity measuring methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバグレーテ
ィングを用いた物理量センサ、および物理量測定方法に
関する。The present invention relates to a physical quantity sensor using a fiber grating and a physical quantity measuring method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバに張力が印加され伸び歪が生
じていると、光ファイバは劣化してゆくため、光通信線
路の長期信頼性を確保するには、光ケーブルの製造時、
敷設時、および適用環境使用時の各段階において光ファ
イバの歪を正確に測定することが必要になる。従来、こ
のような歪を測定する方法としては、歪の発生に伴う光
信号遅延時間の変化を直接に時間軸上で測定する光パル
ス法や、正弦波変調信号の位相変化から歪を測定する位
相法が用いられていた。2. Description of the Related Art When tension is applied to an optical fiber and an elongation strain is generated, the optical fiber deteriorates.
It is necessary to accurately measure the strain of the optical fiber at each stage of installation and use of the application environment. Conventionally, as a method of measuring such a distortion, an optical pulse method of directly measuring a change in an optical signal delay time due to the occurrence of the distortion on a time axis, or measuring the distortion from a phase change of a sine wave modulation signal The phase method was used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記の歪測定方法によ
れば、歪を高い精度で測定できるが、光ファイバの長手
方向に沿って歪が不均一に分布する場合は、長手方向に
沿って平均化した歪の値を検知することしかできなかっ
た。According to the above-mentioned strain measuring method, strain can be measured with high accuracy. However, when the strain is unevenly distributed along the longitudinal direction of the optical fiber, the strain is measured along the longitudinal direction. Only the averaged distortion value could be detected.
【０００４】光ファイバの強度劣化は最大歪によって決
定されるため、歪の平均値が小さい場合であっても、局
所的に大きな最大歪が発生していると、その部分で光フ
ァイバの劣化が大きく進行することになる。このため、
長手方向に平均した歪値だけを測定していたのでは、光
ファイバの信頼性を充分に保証することはできなくな
る。[0004] Since the strength deterioration of an optical fiber is determined by the maximum distortion, even if the average value of the distortion is small, if a large maximum distortion is locally generated, the deterioration of the optical fiber at that portion will occur. It will progress greatly. For this reason,
If only the strain value averaged in the longitudinal direction is measured, the reliability of the optical fiber cannot be sufficiently guaranteed.
【０００５】そこで、歪分布を光ファイバの長手方向に
沿って測定する方法が提案されている。この方法は、音
波および周波数変換を伴う光波の非線形相互作用を分析
する技術と、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflecto
metry）に類似した時間領域測定技術とを融合させた方
法である。Therefore, a method for measuring the strain distribution along the longitudinal direction of the optical fiber has been proposed. This method is based on a technique for analyzing nonlinear interaction between sound waves and light waves accompanied by frequency conversion, and an OTDR (Optical Time Domain Reflector).
This is a method that combines a time domain measurement technique similar to that of the conventional method.
【０００６】しかしながら、この方法では光パルス幅に
よって距離分解能（時間分解能）が限定され、従来、数
１０ｃｍ程度以下の高分解能を達成することはできかっ
た。他方、光ファイバケーブル内に収納された光ファイ
バ心線は、通常、数１０ｃｍ程度のピッチで螺旋状に撚
られている。このため、上記従来の測定方法によって
は、光ファイバに生じている最大歪を高い精度で測定す
ることができなかった。However, in this method, the distance resolution (time resolution) is limited by the light pulse width, and conventionally, it has not been possible to achieve a high resolution of about several tens cm or less. On the other hand, the optical fiber core wire housed in the optical fiber cable is usually helically twisted at a pitch of about several tens cm. For this reason, the conventional measuring method cannot measure the maximum strain occurring in the optical fiber with high accuracy.
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、数ｍｍ〜数百ｍｍとい
う高い分解能を持つ測定が可能な光ファイバおよび物理
量測定方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical fiber and a physical quantity measuring method capable of measuring with a high resolution of several mm to several hundred mm. is there.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による物理量セン
サは、反射特性または透過特性の異なる複数種類のファ
イバグレーティングが書き込まれた光ファイバ心線を備
えた物理量センサであって、前記複数種類のファイバグ
レーティングの各々が反射または透過する光の中心波長
に応じて、各ファイバグレーティングの反射率または透
過率が変化していることを特徴とする。A physical quantity sensor according to the present invention is a physical quantity sensor provided with an optical fiber core on which a plurality of types of fiber gratings having different reflection characteristics or transmission characteristics are written. It is characterized in that the reflectivity or transmittance of each fiber grating changes according to the center wavelength of the light reflected or transmitted by each of the gratings.
【０００９】ある好ましい実施形態では、前記複数のフ
ァイバグレーティングのうちの少なくとも一部のファイ
バグレーティングの反射率は、前記光ファイバ心線に光
が入力される側の端部から遠くなるにつれて大きくなっ
ている。In a preferred embodiment, the reflectance of at least a part of the plurality of fiber gratings increases as the distance from the end on the side where light is input to the optical fiber core increases. I have.
【００１０】ある好ましい実施形態では、前記複数のフ
ァイバグレーティングの反射ピーク波長は、前記ファイ
バグレーティングの位置が前記光ファイバ心線に光が入
力される側の端部から遠くなるにつれて大きくなってい
る。In a preferred embodiment, the reflection peak wavelength of the plurality of fiber gratings increases as the position of the fiber grating becomes farther from the end on the side where light is input to the optical fiber core.
【００１１】前記光ファイバ心線は、コアと、前記コア
を囲むクラッドと、前記クラッド層の外周面に形成され
た紫外線透過型紫外線硬化樹脂層とを備えており、前記
ファイバグレーティングは、前記紫外線透過型紫外線硬
化樹脂層を通して前記コアに照射された紫外線によって
前記コア内に書き込まれたものであることが好ましい。The optical fiber core comprises a core, a clad surrounding the core, and an ultraviolet-transmitting ultraviolet-curing resin layer formed on an outer peripheral surface of the clad layer. It is preferable that the core is written in the core by ultraviolet rays applied to the core through a transmission type ultraviolet curable resin layer.
【００１２】本発明による光ファイバ心線の製造方法
は、グレーティングが書き込まれるべきコアと前記コア
を囲むクラッドとを備えたファイバ構造の外周面を紫外
線透過型紫外線硬化樹脂から形成した被覆層で覆う工程
と、第１の紫外線を前記被覆層に照射することによって
前記被覆層を硬化させる工程と、第２の紫外線を前記被
覆層の外側から前記コアに対して照射することによっ
て、反射特性または透過特性の異なる複数種類のファイ
バグレーティングを前記コアの異なる位置に書き込む工
程とを包含し、前記ファイバグレーティングを書き込む
際に、前記ファイバグレーティングの各々が反射または
透過する光の中心波長が軸方向に沿って異なる値を持つ
ようにするとともに、前記ファイバグレーティングの反
射率または透過率を軸方向に沿って変化させることを特
徴とする。In the method for manufacturing an optical fiber core according to the present invention, the outer peripheral surface of a fiber structure having a core on which a grating is to be written and a clad surrounding the core is covered with a coating layer formed of an ultraviolet-transmitting ultraviolet-curable resin. Irradiating a first ultraviolet ray to the coating layer to cure the coating layer; and irradiating a second ultraviolet ray to the core from outside the coating layer to obtain a reflection property or a transmission property. Writing a plurality of types of fiber gratings having different characteristics at different positions of the core, and when writing the fiber grating, the center wavelength of the light reflected or transmitted by each of the fiber gratings extends along the axial direction. While having different values, the reflectivity or transmittance of the fiber grating is And wherein the changing along the direction.
【００１３】本発明による物理量測定方法は、上記何れ
かの物理量センサに含まれる前記光ファイバ心線に光を
入射する工程と、前記光のうち、前記複数種類のファイ
バグレーティングの各々によって選択的に反射または透
過された光を検知し、前記複数種類のファイバグレーテ
ィングの各々に生じている物理的状態を個別に検出する
工程とを包含する。[0013] In the physical quantity measuring method according to the present invention, light is incident on the optical fiber core wire included in any one of the physical quantity sensors, and the plurality of types of fiber gratings of the light are selectively used. Detecting reflected or transmitted light and individually detecting a physical state occurring in each of the plurality of types of fiber gratings.
【００１４】前記物理的状態は、軸方向歪、屈曲量、お
よび温度の少なくともひとつを含む。The physical state includes at least one of an axial strain, a bending amount, and a temperature.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】まず、図１を参照する。図１には、光ファ
イバの素線部分が示されている。この光ファイバ素線
は、ファイバグレーティング２１が書き込まれたコア２
と、コア２の周りに形成されたクラッド３とから構成さ
れている。First, reference is made to FIG. FIG. 1 shows a strand portion of an optical fiber. This optical fiber is a core 2 on which a fiber grating 21 is written.
And a clad 3 formed around the core 2.
【００１７】グレーティング２１は、軸方向に沿ってコ
ア２の屈折率が周期Λ（例えば０．３〜０．６μｍ）で
変化した短周期の屈折率変調構造を有している。この周
期Λとコア２１の平均屈折率とによって規定されるブラ
ッグ（Bragg）波長を持つ光がグレーティング２１によ
って選択的に反射されることになる。なお、本願明細書
において、ブラッグ波長を「反射ピーク波長」と呼ぶこ
とがある。The grating 21 has a short-period refractive index modulation structure in which the refractive index of the core 2 changes with a period で (for example, 0.3 to 0.6 μm) along the axial direction. Light having a Bragg wavelength defined by the period Λ and the average refractive index of the core 21 is selectively reflected by the grating 21. In the present specification, the Bragg wavelength may be referred to as a “reflection peak wavelength”.
【００１８】上述のようにブラッグ波長は周期Λに依存
して変化するため、熱または外力などによってファイバ
に歪が発生すると、その歪みが発生している部分におけ
る周期Λが無歪状態の値から変化（シフト）することに
なる。この変化の大きさ（シフト量）は、ブラッグ波長
（反射ピーク波長）のシフト量として光学的に観測でき
る。本発明では、複数のファイバグレーティングを用
い、各ファイバグレーティングの物理的状態の変化に起
因して発生した反射ピーク波長のシフト量を検出する。
その結果、長いファイバ上に生じた複数箇所における応
力等をセンシングすることが可能となる。As described above, since the Bragg wavelength changes depending on the period 、, when strain is generated in the fiber due to heat or external force, the period に お け る in the portion where the strain is generated is changed from the value in the unstrained state. It will change (shift). The magnitude of this change (shift amount) can be optically observed as the shift amount of the Bragg wavelength (reflection peak wavelength). In the present invention, a plurality of fiber gratings are used, and a shift amount of a reflection peak wavelength generated due to a change in a physical state of each fiber grating is detected.
As a result, it is possible to sense the stress and the like at a plurality of locations generated on the long fiber.
【００１９】次に、図２を参照しながら、本発明のセン
サに用いる光ファイバ心線の構成とグレーティング作製
方法の実施形態を説明する。図２には、グレーティング
２１が書き込まれるコア２と、コア２の周りに形成され
たクラッド３と、クラッド３の外表面を被覆する被覆層
４とから構成された光ファイバ心線１が示されている。Next, an embodiment of a configuration of an optical fiber core wire used for the sensor of the present invention and a grating manufacturing method will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an optical fiber core 1 including a core 2 on which a grating 21 is written, a clad 3 formed around the core 2, and a coating layer 4 covering the outer surface of the clad 3. ing.
【００２０】本実施形態で用いるコア２には、通常仕様
の光ファイバのコアに含まれているＧｅと同程度の濃度
を有するＧｅがドープされている。ここで、通常仕様の
光ファイバとは、前記光ファイバ心線１に接続される光
ファイバ心線のことである。このような光ファイバ心線
のコアには、通常、比屈折率差が０．９％程度になる量
のＧe がドープされている。The core 2 used in this embodiment is doped with Ge having the same concentration as Ge contained in the core of the optical fiber of the normal specification. Here, the normal specification optical fiber is an optical fiber core connected to the optical fiber core 1. The core of such an optical fiber core is usually doped with Ge so that the relative refractive index difference becomes about 0.9%.
【００２１】図示されている光ファイバ心線１のコア２
には、光誘起屈折率変化を定常的に高めるためには、Ｇ
ｅに加えて、Ｓｎ、Ｓｎ及びＡl 、または、Ｓｎ，Ａｌ
及びＢのドーパントをコア２にドープしておくことが好
ましい。例えば、上記の通常仕様の光ファイバのコアと
同量（比屈折率差が０．９％となる程度の量）のＧｅに
加え、濃度１００００ｐｐｍ以上、好ましくは濃度１０
０００〜１５０００ｐｐｍのＳｎ、或いは、このような
濃度のＳｎ及び濃度１０００ｐｐｍ以下のＡl等を共ド
ープすればよい。このようなドープは、種々の公知方法
によって行えばよく、例えば液浸により行う場合には、
上記ＧｅやＳｎの化合物（Ｓｎの場合、例えばＳｎＣｌ
2・２Ｈ2Ｏ）をメチルアルコールと混合し、その溶液の
中に浸漬すればよい。The core 2 of the optical fiber core 1 shown in FIG.
In order to constantly increase the photoinduced refractive index change, G
e, Sn, Sn and Al, or Sn, Al
And B dopants are preferably doped in the core 2. For example, in addition to the same amount of Ge as that of the core of the above-mentioned normal specification optical fiber (an amount such that the relative refractive index difference becomes 0.9%), a concentration of 10,000 ppm or more, preferably a concentration of 10 ppm or more.
000 to 15000 ppm of Sn, or such a concentration of Sn and 1000 ppm or less of Al may be co-doped. Such doping may be performed by various known methods, for example, when performing by immersion,
The above compounds of Ge and Sn (in the case of Sn, for example, SnCl
2 · 2H 2 O) was mixed with methyl alcohol, it may be immersed in the solution.
【００２２】被覆層４は、コア２及びクラッド３からな
る光ファイバ素線の線引き工程に引き続いてシングルコ
ート法によって、少なくとも３０μｍ程度の膜厚になる
ように形成されたものである。本実施形態では、被覆層
４の材料として、ある波長帯域の紫外線（第１の紫外
線）で硬化する特性と、他の波長帯域の紫外線（第２の
紫外線）を透過する特性の両方を備えた樹脂を用いる。
このような樹脂を本願明細書では「紫外線透過型紫外線
硬化樹脂」と称することがある。The coating layer 4 is formed so as to have a thickness of at least about 30 μm by a single coating method following the step of drawing the optical fiber consisting of the core 2 and the clad 3. In the present embodiment, the material of the coating layer 4 has both the property of curing with ultraviolet light (first ultraviolet light) in a certain wavelength band and the property of transmitting ultraviolet light (second ultraviolet light) in another wavelength band. Use resin.
Such a resin may be referred to as an “ultraviolet transmission type ultraviolet curable resin” in the present specification.
【００２３】この紫外線透過型紫外線硬化樹脂は、グレ
ーティング２１の書き込みのためにコアに照射する特定
波長帯（例えば２４０ｎｍ〜２７０ｎｍの波長帯）の紫
外線を少なくとも透過させる（好ましくは、この紫外線
を殆ど吸収せずに透過させる）一方で、上記特定波長帯
よりも短い波長または長い波長の紫外線を吸収して硬化
反応を生じさせる。つまり、同じ樹脂ではあるが、波長
によって紫外線吸収特性が異なり、特定波長帯では紫外
線透過型である一方、上記特定波長帯よりも短い波長域
または長い波長域では紫外線硬化型であるような樹脂を
用いて被覆層４を形成することになる。The ultraviolet-transmissive ultraviolet-curable resin transmits at least ultraviolet rays of a specific wavelength band (for example, a wavelength band of 240 nm to 270 nm) to be irradiated on the core for writing the grating 21 (preferably, the ultraviolet rays hardly absorb the ultraviolet rays). On the other hand, absorbs ultraviolet light having a wavelength shorter or longer than the specific wavelength band to cause a curing reaction. In other words, although the same resin has different ultraviolet absorption characteristics depending on the wavelength, it is an ultraviolet-transmitting resin in a specific wavelength band, and an ultraviolet-curing resin in a shorter wavelength region or a longer wavelength region than the specific wavelength band. To form the coating layer 4.
【００２４】本実施形態では、ウレタン系アクリレート
もしくはエポキシ系アクリレートに対し、例えば２４０
ｎｍよりも短い波長域または２７０ｎｍよりも長い波長
域の紫外線を受けて硬化反応を開始・促進させるような
光開始剤（フォトイニシエータ）を配合した樹脂を「紫
外線透過型紫外線硬化樹脂」として用いる。In the present embodiment, for example, a urethane acrylate or an epoxy acrylate is used,
A resin containing a photoinitiator (photoinitiator) that initiates and promotes a curing reaction by receiving ultraviolet rays in a wavelength range shorter than nm or a wavelength range longer than 270 nm is used as an “ultraviolet-transmissive ultraviolet-curable resin”.
【００２５】このような樹脂の層で光ファイバの外周面
を被覆した後、まず、その被覆層に対して第１の紫外線
を照射し、被覆層４を硬化する。After coating the outer peripheral surface of the optical fiber with such a resin layer, first, the coating layer is irradiated with first ultraviolet rays to cure the coating layer 4.
【００２６】硬化した被覆層４によって被覆された状態
の光ファイバ心線１に対して第２の紫外線を照射する前
に、コア２に対して水素充填を行うことが光誘起屈折率
変化を高める上で好ましい。従って、本実施形態では、
この高圧水素充填を行う。具体的には、光ファイバ心線
１を水素が充填された密閉容器内に入れ、室温状態でほ
ぼ２０ＭＰａの圧力下で約２週間放置すればよい。Hydrogen filling the core 2 before irradiating the optical fiber core 1 covered with the cured coating layer 4 with the second ultraviolet ray increases the photoinduced refractive index change. Preferred above. Therefore, in this embodiment,
This high-pressure hydrogen filling is performed. Specifically, the optical fiber core wire 1 may be placed in a sealed container filled with hydrogen and left at room temperature under a pressure of about 20 MPa for about two weeks.
【００２７】次に、光ファイバ心線１の外側、つまり、
被覆層４の外側から第２の紫外線を照射することにより
コア２に対しグレーティング２１の書き込みを行う。グ
レーティング２１の書き込みは、周知の種々の方法を採
用して行えばよく、例えば位相マスク法により行う場合
には、光ファイバ心線１の側方直前に格子状の位相マス
ク５を配設し、この位相マスク５に対しＮｄ−ＹＡＧレ
ーザ源から例えばその４倍波長（４ω）である２６６ｎ
ｍのコヒーレント紫外レーザ光をシリンドリカルレンズ
系６により集光した状態で照射すればよい。これによ
り、上記紫外レーザ光が位相マスク５及び被覆層４を透
過し、コア２に対し位相マスク５の格子ピッチに対応し
たグレーティングピッチの部分の屈折率が増大されてブ
ラッググレーティング２１が書き込まれることになる。
第２の紫外線の波長は、例えば１５０〜４００ｎｍであ
り、照射エネルギーは０．１〜１０ｋＪ／ｃｍ2であ
る。Next, the outside of the optical fiber core 1, that is,
The grating 21 is written on the core 2 by irradiating the second ultraviolet ray from outside the coating layer 4. The writing of the grating 21 may be performed by using various well-known methods. For example, when the writing is performed by the phase mask method, a lattice-shaped phase mask 5 is disposed immediately before the side of the optical fiber core 1. The Nd-YAG laser source applies, for example, 266n, which is four times the wavelength (4ω) thereof, to the phase mask 5.
Irradiation may be performed in a state where the m coherent ultraviolet laser light is focused by the cylindrical lens system 6. As a result, the ultraviolet laser beam passes through the phase mask 5 and the coating layer 4, and the refractive index of the portion of the core 2 corresponding to the grating pitch corresponding to the grating pitch of the phase mask 5 is increased, whereby the Bragg grating 21 is written. become.
The wavelength of the second ultraviolet ray is, for example, 150 to 400 nm, and the irradiation energy is 0.1 to 10 kJ / cm 2 .
【００２８】本実施形態では、図１または図２に示す構
造のファイバグレーティング２１をひとつのコア２内
に、軸方向に沿って間隔を置きながら、複数個形成す
る。例えば、長さ５〜２０ｍｍの短周期ファイバグレー
ティングを１００ｍｍ間隔で１０個以上形成する。この
とき、各ファイバグレーティングの反射率を４〜５％と
し、また、反射される光の中心波長を僅かずつ（例えば
０．５ｎｍ間隔で）シフトさせる。このようなファイバ
グレーティングを一本のファイバ心線に書き込むには、
例えば、一種類の位相マスク５および紫外線を用いなが
ら、一本のファイバ心線に印加する張力を段階的に変化
させながらグレーティングの書き込みを行えばよい。グ
レーティング書き込み時の張力が異なることによって、
たとえ書き込み時の格子間隔が一定でも張力開放時にお
ける各グレーティングの格子間隔が相互に変化すること
になる。In the present embodiment, a plurality of fiber gratings 21 having the structure shown in FIG. 1 or FIG. 2 are formed in one core 2 at intervals along the axial direction. For example, ten or more short-period fiber gratings having a length of 5 to 20 mm are formed at 100 mm intervals. At this time, the reflectance of each fiber grating is set to 4 to 5%, and the center wavelength of the reflected light is slightly shifted (for example, at 0.5 nm intervals). To write such a fiber grating on one fiber core,
For example, the writing of the grating may be performed while using one type of phase mask 5 and ultraviolet rays and changing the tension applied to one fiber core in a stepwise manner. Due to the difference in tension when writing the grating,
Even if the lattice spacing at the time of writing is constant, the lattice spacing of each grating changes when the tension is released.
【００２９】図３は、このようにして１本の光ファイバ
心線１にｎ個のファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢ
Ｇnを書き込んだセンサの構成を示している（ｎは２以
上の整数）。この例では、広帯域光源３１および分光器
３２がカプラ３３を介して光ファイバ心線１に結合され
ている。広帯域光源３１、分光器３２およびカプラ３３
は、光学測定系３０を構成している。FIG. 3 shows that n fiber gratings FBG 1 -FBG are added to one optical fiber core 1 in this manner.
The configuration of the sensor in which Gn is written is shown (n is an integer of 2 or more). In this example, a broadband light source 31 and a spectroscope 32 are coupled to the optical fiber core 1 via a coupler 33. Broadband light source 31, spectroscope 32 and coupler 33
Constitutes the optical measurement system 30.
【００３０】本実施形態では、広帯域光源３１として、
例えばスーパールミネッセンスダイオード光源（ＳＬＤ
光源）を用いることができ、また、分光器３２として、
例えば分解能が０．１ｎｍ以下の赤外波長領域の分光器
を用いることができる。In this embodiment, as the broadband light source 31,
For example, a super luminescence diode light source (SLD
Light source), and as the spectroscope 32,
For example, a spectroscope in the infrared wavelength region having a resolution of 0.1 nm or less can be used.
【００３１】次に、図３を参照しながら、この光ファイ
バ心線１を用いて応力分布が測定できることの基本的原
理を説明する。Next, with reference to FIG. 3, the basic principle of the fact that the stress distribution can be measured using the optical fiber 1 will be described.
【００３２】まず、広帯域光源３１から出た広帯域光
（測定光）は、カプラ３３を経て光ファイバ心線１に入
射する。この広帯域光は、まず、ファイバグレーティン
グＦＢＧ1に入射する。入射した広帯域光のうち、ファ
イバグレーティングＦＢＧ1の周期Λ1で決まる反射ピー
ク波長λ1の光が選択的に左方へ反射される。波長λ1の
反射光はカブラ３３を介して分光器３２に入射する。光
ファイバ心線１の上方には透過光スペクトルが模式的に
示され、光ファイバ心線１の下方には反射光スペクトル
が模式的に示されている。First, the broadband light (measurement light) emitted from the broadband light source 31 enters the optical fiber 1 through the coupler 33. The broadband light is first incident on the fiber grating FBG 1. Of the incident broadband light, light having a reflection peak wavelength λ 1 determined by the period Λ 1 of the fiber grating FBG 1 is selectively reflected to the left. The reflected light having the wavelength λ 1 is incident on the spectroscope 32 via the fogger 33. Above the optical fiber core 1, a transmitted light spectrum is schematically shown, and below the optical fiber core 1, a reflected light spectrum is schematically shown.
【００３３】第１のファイバグレーティングＦＢＧ1に
入射した広帯域光のうち、ファイバグレーティングＦＢ
Ｇ1で反射されなかった帯域成分は、次のファイバグレ
ーティングＦＢＧ2に入射する。ここで同様に、第２の
ファイバグレーティングＦＢＧ2の周期Λ2で決まる反射
ピーク波長λ2の光が選択的に左方へ反射され、波長λ2
の反射光はカブラ３３を介して分光器３２に入射するこ
とになる。Of the broadband light incident on the first fiber grating FBG 1 , the fiber grating FB
Band component that has not been reflected by the G 1 enters the next fiber grating FBG 2. Here, similarly, light having a reflection peak wavelength λ 2 determined by the period Λ 2 of the second fiber grating FBG 2 is selectively reflected to the left, and the wavelength λ 2
Is incident on the spectroscope 32 via the fogger 33.
【００３４】なお、図３に示す構成例では、ファイバグ
レーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnの反射ピーク波長λ1〜
λnが、光ファイバ心線１の入射端側から遠ざかるにつ
れて大きくなるようにファイバグレーティングＦＢＧ1
〜ＦＢＧnが作製されている。すなわち、λ1＜λ2＜・・・
λn-1＜λnの関係が成立している。In the configuration example shown in FIG. 3, the reflection peak wavelengths λ 1 to FBG 1 of the fiber gratings FBG 1 to FBG n are set.
The fiber grating FBG 1 is set such that λ n increases as the distance from the incident end side of the optical fiber core 1 increases.
~FBG n has been made. That is, λ 1 <λ 2 <...
The relationship of λ n-1 <λ n holds.
【００３５】本発明では、ファイバグレーティングＦＢ
Ｇ1〜ＦＢＧnの反射率について、特別の関係が与えられ
ている。その内容を以下に詳細に説明する。In the present invention, the fiber grating FB
A special relationship is given for the reflectivities of G 1 to FBG n . The contents will be described in detail below.
【００３６】図４（ａ）は、応力が加えられていない状
態におけるファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnの
応力分布を模式的に示し、図４（ｂ）は、ｉ番目のファ
イバグレーティングＦＢＧiにのみ応力が加えられた状
態におけるファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnの
応力分布を模式的に示している。一方、図４（ｃ）およ
び図４（ｄ）は、それぞれ、図４（ａ）および図４
（ｂ）の場合に得られる反射光スペクトルの例を示して
いる。図４（ｃ）の反射光スペクトルと図４（ｄ）の反
射光スペクトルとを比較すると、ｉ番目のファイバグレ
ーティングＦＢＧiによって反射された光の波長λiが応
力印加によって大きくなっていることがわかる。この波
長の変化量Δλiから、ｉ番目のファイバグレーティン
グＦＢＧiに生じている歪を求めるこことが可能であ
る。FIG. 4A schematically shows the stress distribution of the fiber gratings FBG 1 to FBG n in a state where no stress is applied. FIG. 4B shows only the stress distribution of the i-th fiber grating FBG i . 5 schematically shows stress distributions of the fiber gratings FBG 1 to FBG n in a state where stress is applied. On the other hand, FIGS. 4C and 4D correspond to FIGS. 4A and 4D, respectively.
An example of a reflected light spectrum obtained in the case of (b) is shown. A comparison between the reflected light spectrum of FIG. 4C and the reflected light spectrum of FIG. 4D shows that the wavelength λ i of the light reflected by the i-th fiber grating FBG i is increased by applying stress. Understand. From the variation [Delta] [lambda] i of the wavelength, it is possible this seek distortion caused in the i-th fiber grating FBG i.
【００３７】しかしながら、波長変化量Δλiが大きす
ぎると、（ｉ＋１）番目以降のファイバグレーティング
ＦＢＧi+1〜ＦＢＧnよって反射される光の波長と、ｉ番
目のファイバグレーティングＦＢＧiによって反射され
る光の波長とが近接するか重なり合うため、得られた反
射光スペクトルからｉ番目のファイバグレーティングＦ
ＢＧiによる反射光を識別できなくなってしまう。同様
のことは、波長変化量Δλiが負の場合に、１番目から
（ｉ−１）番目のファイバグレーティングＦＢＧi〜Ｆ
ＢＧi-1とｉ番目のファイバグレーティングＦＢＧiとの
間で生じ得る。[0037] However, when the wavelength variation [Delta] [lambda] i is too large, is reflected by the (i + 1) th and subsequent fiber grating FBG i + 1 ~FBG n Thus the wavelength of reflected light, i th fiber grating FBG i Since the wavelengths of light are close to or overlap with each other, the i-th fiber grating F
The light reflected by BG i cannot be identified. Similarly, when the wavelength change amount Δλ i is negative, the first to (i−1) -th fiber gratings FBG i to FBG i
It can occur between BG i-1 and the i-th fiber grating FBG i .
【００３８】なお、図４（ｂ）および図４（ｄ）の例で
は、ｉ番目のファイバグレーティングＦＢＧi以外のフ
ァイバグレーティングには応力が全く印加されていない
という特殊な状態を仮定しているため、波長変化量Δλ
iの絶対値が大きい場合でも、上記識別を行うことは可
能であるかもしれない。しかしながら、現実には、ファ
イバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnの各々でも歪・応
力が生じている可能性があるため、反射ピーク波長の大
きさだけに基づいて各反射ピーク波長とファイバグレー
ティングとの対応関係を一義的に決定することができな
いおそれがある。It should be noted, since it is assumed a special state that in the example of FIG. 4 (b) and FIG. 4 (d), i-th fiber grating FBG in the fiber grating other than i stress is not at all applied , Wavelength variation Δλ
Even if the absolute value of i is large, it may be possible to perform the above identification. However, in reality, since there is a possibility that strain and stress may occur in each of the fiber gratings FBG 1 to FBG n , the correspondence between each reflection peak wavelength and the fiber grating is based only on the magnitude of the reflection peak wavelength. May not be uniquely determined.
【００３９】そこで本発明では、各反射ピーク波長とフ
ァイバグレーティングとの対応関係を反射スペクトル
（または透過スペクトル）から容易かつ正確に読みとれ
るように各ファイバグレーティングの反射率（反射光強
度）を調整し、予め設定された分布を与えている。Therefore, in the present invention, the reflectance (reflected light intensity) of each fiber grating is adjusted so that the correspondence between each reflection peak wavelength and the fiber grating can be easily and accurately read from the reflection spectrum (or transmission spectrum). , A predetermined distribution is given.
【００４０】図５（ａ）および図５（ｂ）を参照しなが
ら、このような調整の一例を説明する。An example of such an adjustment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
【００４１】図５（ａ）は、ファイバグレーティングＦ
ＢＧ1〜ＦＢＧnの反射率を全て等しくした場合（比較
例）の反射スペクトルを示し、図５（ｂ）は、本実施例
における反射スペクトルを示している。本実施例では、
図５（ｂ）から明らかなように、反射ピーク波長が大き
くなるにつれてファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢ
Ｇnの反射率も大きくなるように、ファイバグレーティ
ングＦＢＧ1〜ＦＢＧnを作製している。具体的には、反
射ピーク波長λ1のファイバグレーティングＦＢＧ1の反
射率よりも、反射ピーク波長λ2のファイバグレーティ
ングＦＢＧ2の反射率の方が大きくなるようにしてい
る。このようにするには、例えば、ファイバグレーティ
ングＦＢＧ2をコア２に書き込む際にコア２に対して第
２の紫外線を照射する時間を、ファイバグレーティング
ＦＢＧ1をコア２に書き込む際にコア２に対して第２の
紫外線を照射する時間よりも長くすればよい。紫外線照
射時間が長くなるほど、コア２内に生じる屈折率変化が
大きくなり、ファイバグレーティングの反射率が増大す
るためである。FIG. 5A shows a fiber grating F
FIG. 5B shows a reflection spectrum when the reflectances of BG 1 to FBG n are all equal (Comparative Example), and FIG. 5B shows a reflection spectrum in the present example. In this embodiment,
As is apparent from FIG. 5B, as the reflection peak wavelength increases, the fiber gratings FBG 1 to FBG 1
Reflectance of G n so also increases, and to prepare a fiber grating FBG 1 ~FBG n. Specifically, than the reflectance of the fiber grating FBG 1 of the reflection peak wavelength lambda 1, towards the reflectivity of the fiber grating FBG 2 of the reflection peak wavelength lambda 2 is set to be larger. To do so, for example, the time for irradiating the core 2 with the second ultraviolet ray when writing the fiber grating FBG 2 to the core 2 is set to be longer than the time for writing the fiber grating FBG 1 to the core 2. In this case, the irradiation time may be longer than the irradiation time of the second ultraviolet light. This is because the longer the ultraviolet irradiation time is, the larger the change in the refractive index generated in the core 2 becomes, and the higher the reflectance of the fiber grating becomes.
【００４２】図５（ｂ）に示すような反射率関係をファ
イバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnに与えておけば、
例えば、反射ピーク波長λ2が大幅に増大して反射ピー
ク波長λ3を超えたとしても、反射光強度（反射率に対
応している）の関係から反射ピーク波長λ2と反射ピー
ク波長λ3とを相互に区別することが可能にある。If the reflectance relationship as shown in FIG. 5B is given to the fiber gratings FBG 1 to FBG n ,
For example, even if the reflection peak wavelength λ 2 greatly increases and exceeds the reflection peak wavelength λ 3 , the reflection peak wavelength λ 2 and the reflection peak wavelength λ 3 are determined from the relationship of the reflected light intensity (corresponding to the reflectance). Can be distinguished from each other.
【００４３】このように本実施例によれば、光ファイバ
の各部に異なる温度分布や応力分布が生じた場合におい
て、反射光の波長軸上で反射ピーク波長の入れ替わりが
発生したとしても、各反射ピーク波長を対応するファイ
バグレーティングに正確に割り当てる（帰属させる）こ
とができる。その結果、ある限られた帯域内に多数の反
射ピーク波長が含まれるように数多くのファイバグレー
ティングを形成した場合でも、各ファイバグレーティン
グからの情報を正確に把握できるため、多数箇所におけ
る物理状態の変化を間違いなく測定することが可能とな
り、各種の物理量測定分野に広く応用する途が開かれ
る。As described above, according to the present embodiment, when different temperature distributions and stress distributions are generated in the respective portions of the optical fiber, even if the reflection peak wavelengths are switched on the wavelength axis of the reflected light, each reflection is not affected. The peak wavelength can be accurately assigned (assigned) to the corresponding fiber grating. As a result, even when a large number of fiber gratings are formed so that a large number of reflection peak wavelengths are included in a limited band, the information from each fiber grating can be accurately grasped, and the physical state changes at many locations. Can be measured without fail, which opens up a wide range of applications in various physical quantity measurement fields.
【００４４】なお、図５（ｂ）の例では、破線で示す反
射率（反射強度）の「包絡線」が右肩上がりに単調増加
しているが、図５（ｂ）のグラフの横軸は波長であっ
て、必ずしもファイバグレーティングの物理的配列と一
致している必要はない。In the example of FIG. 5B, the "envelope" of the reflectance (reflection intensity) indicated by the broken line monotonically increases to the right, but the horizontal axis of the graph of FIG. Is the wavelength and need not necessarily match the physical arrangement of the fiber grating.
【００４５】図３の例では、ファイバグレーティングＦ
ＢＧjの添字ｊが大きくなるつれて測定光の入力端側か
ら遠ざかるようにファイバグレーティングＦＢＧ1〜Ｆ
ＢＧnが配列されているが、ファイバグレーティングＦ
ＢＧ1〜ＦＢＧnの物理的な配列順序は、このような場合
に限定されるものではない。すなわち、λ1＜λ2＜・・・
λn-1＜λnの関係が成立し、かつ、各反射光の強度が波
長λに応じて増加するようにファイバグレーティングＦ
ＢＧ1〜ＦＢＧnを書き込めば、ファイバグレーティング
ＦＢＧ1〜ＦＢＧnの物理的な配列順序が異なっていて
も、反射率と反射ピーク波長との間に図５（ｂ）に示す
関係を与えることができる。In the example of FIG. 3, the fiber grating F
The fiber gratings FBG 1 to FBG 1 to F G 1 are separated from the input end side of the measurement light as the subscript j of BG j increases.
BG n are arranged, but the fiber grating F
The physical arrangement order of BG 1 to FBG n is not limited to such a case. That is, λ 1 <λ 2 <...
λ n-1 <λ n holds, and the fiber grating F is adjusted so that the intensity of each reflected light increases according to the wavelength λ.
Writing a BG 1 ~FBG n, even with different physical arrangement order of the fiber grating FBG 1 ~FBG n, to give the relationship shown in FIG. 5 (b) between the reflectance and the reflection peak wavelength it can.
【００４６】しかしながら、図６（ａ）に示すように、
ファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnが広帯域光
（測定光）の入力端側から順番に配列されている場合
は、その逆の場合に比較して測定感度が増加するという
利点がある。それは、一般に入力端側から離れた位置の
ファイバグレーティングによって反射された光の強度
は、入力端側に近い位置のファイバグレーティングによ
って反射された光の強度よりも低下する傾向にあるた
め、入力端側から離れた位置のファイバグレーティング
に大きな反射率を与えれば測定感度を増加することがで
きるからである。従って、長い距離にわたって多数のフ
ァイバグレーティングを分散配置する場合は、測定光の
入力端側から遠ざかるにつれてファイバグレーティング
の反射率が高くなる構成を採用することが好ましいと言
える。However, as shown in FIG.
If the fiber grating FBG 1 ~FBG n are arranged in order from the input end of the broadband light (measurement light) is advantageous in that measurement sensitivity as compared to increase in the opposite case. In general, the intensity of light reflected by the fiber grating located far from the input end tends to be lower than the intensity of light reflected by the fiber grating located closer to the input end. This is because the measurement sensitivity can be increased by giving a large reflectivity to the fiber grating at a position away from the fiber grating. Therefore, when a large number of fiber gratings are dispersed and arranged over a long distance, it can be said that it is preferable to adopt a configuration in which the reflectance of the fiber grating increases as the distance from the input end of the measurement light increases.
【００４７】波長変化量Δλがそれほど大きくない場合
は、図６（ｂ）に示すように、波長を幾つかのブロック
に分け、ブロック毎に反射ピーク値の包絡線が右肩上が
りになるようにしてもよい。このような鋸型の分布を持
つ場合でも、図６（ａ）に示す場合と同様の効果が得ら
れるともに、それに加えて、反射ピーク値の包絡線の傾
きを大きくとることができるので、隣接する波長間で反
射強度差を大きく確保できるという効果も得られる。ま
た、鋸型の場合は、反射率の最低値を図６（ａ）の場合
に比較して大きく設定することも可能になる。If the wavelength change Δλ is not so large, the wavelength is divided into several blocks as shown in FIG. 6 (b), and the envelope of the reflection peak value rises to the right for each block. You may. Even with such a sawtooth distribution, the same effect as in the case shown in FIG. 6A can be obtained, and in addition, the slope of the envelope of the reflection peak value can be made large, so There is also obtained an effect that a large difference in reflection intensity can be secured between different wavelengths. In the case of the saw type, the minimum value of the reflectance can be set to be larger than that in the case of FIG.
【００４８】以上、応力を測定対象とする例について本
発明を説明してきたが、本発明によれば、グレーティン
グの周期に影響を与える他の物理量（例えば温度など）
を測定できることは言うまでもない。また、反射光スペ
クトルを検出することによって物理量分布を測定する例
を説明してきたが、透過光スペクトルを検出しても同様
に各種の物理量分布を測定することが可能である。Although the present invention has been described above with respect to an example in which stress is measured, according to the present invention, other physical quantities (for example, temperature, etc.) that affect the grating period are used.
It is needless to say that can be measured. Also, an example in which the physical quantity distribution is measured by detecting the reflected light spectrum has been described. However, various physical quantity distributions can be similarly measured by detecting the transmitted light spectrum.
【００４９】なお上記した実施形態では、紫外線透過型
紫外線硬化樹脂でクラッド層を被覆した後、この樹脂層
を剥がすことなく、樹脂層を透過するように紫外線をコ
アに照射し、それによってグレーティングを書き込んで
いる。このような製造方法によれば、グレーティング書
き込み後も光ファイバ心線が高い機械的強度を発揮する
ことができる。その結果、強い応力で大きな歪を生じさ
せて破断せず、大きな歪を測定することが可能になる。
これに対して、樹脂層を除去した状態でグレーティング
を書き込む方法を採用した場合は、光ファイバ心線の機
械的強度が著しく低下するため、１％程度の軸方向歪み
でファイバ心線が破断するおそれがある。しかしながら
本実施形態の方法で製造した光ファイバ心線によれば、
その５〜６倍の機械的強度を確保できるため、例えば５
％の歪まで安定した測定を実施するこが可能である。In the above-described embodiment, after the cladding layer is coated with an ultraviolet-transmissive ultraviolet-curable resin, the core is irradiated with ultraviolet rays so as to pass through the resin layer without peeling the resin layer, and thereby the grating is formed. Writing. According to such a manufacturing method, the optical fiber core wire can exhibit high mechanical strength even after writing the grating. As a result, it is possible to measure a large strain without causing a large strain due to a strong stress and breaking.
On the other hand, when the method of writing the grating with the resin layer removed is adopted, the mechanical strength of the optical fiber core is significantly reduced, so that the fiber core is broken by about 1% axial strain. There is a risk. However, according to the optical fiber core manufactured by the method of the present embodiment,
Since it is possible to secure 5 to 6 times the mechanical strength, for example,
It is possible to perform stable measurement up to% strain.
【００５０】本発明の物理量センサは、しかしながら、
前述した製造方法以外の方法でファイバグレーティング
を書き込んだ従来のファイバグレーティング内蔵光ファ
イバ心線を用いても充分に優れた効果を発揮することが
できることは言うまでもない。The physical quantity sensor of the present invention, however,
It goes without saying that a sufficiently excellent effect can be exerted even if a conventional optical fiber with a built-in fiber grating in which a fiber grating is written by a method other than the above-described manufacturing method can be used.
【００５１】次に、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照
しながら、本発明による物理量センサを用いて一次元的
または二次元的な応力分布を検知する方法を説明する。Next, a method for detecting a one-dimensional or two-dimensional stress distribution using the physical quantity sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b).
【００５２】この例では、上記実施形態で用いて光ファ
イバ心線と同様の光ファイバ心線を含む光ファイバ７０
が道路７２の中に埋設されている。光ファイバ７０の一
方の端部は監視装置７１に接続されている。監視装置７
１は、内部に図３の光学測定系３０と同様の構成を含ん
でいる。In this example, an optical fiber 70 including an optical fiber core similar to the optical fiber core used in the above embodiment is used.
Are buried in the road 72. One end of the optical fiber 70 is connected to the monitoring device 71. Monitoring device 7
1 includes the same configuration as the optical measurement system 30 in FIG.
【００５３】図７（ｂ）に示すように、光ファイバ７０
は二次元的な広がりを持つ監視区域内に蛇行して埋設さ
れている。光ファイバ７０は多数のファイバグレーティ
ングを内蔵しており、各ファイバグレーティングの反射
ピーク波長は少しずつ異なっている。As shown in FIG. 7B, the optical fiber 70
Is meanderingly buried in a two-dimensional surveillance area. The optical fiber 70 has a large number of built-in fiber gratings, and the reflection peak wavelength of each fiber grating is slightly different.
【００５４】図７（ａ）に示すように、自動車７３およ
び７４等が道路７２上に存在すると、その影響で光ファ
イバ７０の対応部分に応力が発生する。前述した原理に
基づいて、監視装置７１は光ファイバ７０上の軸方向応
力分布を検知することができるので、図７（ｂ）に示す
監視区域のどの部分にどの程度の応力が発生しているか
を検出することが可能になる。As shown in FIG. 7A, when automobiles 73 and 74 are on the road 72, a stress is generated in a corresponding portion of the optical fiber 70 due to the influence. Since the monitoring device 71 can detect the axial stress distribution on the optical fiber 70 based on the above-described principle, it is possible to determine how much stress is generated in which part of the monitoring area shown in FIG. Can be detected.
【００５５】この例によれば、ファイバグレーティング
を用いているため高い精度で応力・歪が測定でき、しか
も、一本のファイバを用いて多点計測が実現する。ま
た、ファイバグレーティングは数十ｍｍ間隔で形成する
ことが可能であるため、位置についての高い分解能が得
られる。According to this example, since a fiber grating is used, stress and strain can be measured with high accuracy, and multipoint measurement can be realized using one fiber. Further, since the fiber grating can be formed at intervals of several tens of mm, a high position resolution can be obtained.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、光ファイバの多数のポ
イントにおける物理量を軸方向に分解して精度良く検知
することが可能になる。また、光ファイバを空間的に配
置すれば、二次元的または三次元的な応力分布を精度良
く検知することも可能になる。According to the present invention, it becomes possible to detect physical quantities at a number of points of an optical fiber in the axial direction and detect them with high accuracy. Further, if the optical fibers are spatially arranged, it is possible to accurately detect a two-dimensional or three-dimensional stress distribution.
【図１】本発明に用いるファイバグレーティングの構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fiber grating used in the present invention.
【図２】本発明に用いるファイバグレーティングの書き
込み方法を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a writing method of a fiber grating used in the present invention.
【図３】本発明による物理量測定方法の実施形態を説明
するための構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a physical quantity measurement method according to the present invention.
【図４】（ａ）は、応力が加えられていない状態におけ
るファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnの応力分布
を模式的に示す図であり、（ｂ）は、ｉ番目のファイバ
グレーティングＦＢＧiにのみ応力が加えられた状態に
おけるファイバグレーティングＦＢＧ1〜ＦＢＧnの応力
分布を模式的に示す図である。（ｃ）および（ｄ）は、
それぞれ、（ａ）および（ｂ）の場合に得られる反射光
スペクトルを示す図である。4 (a) is a stress distribution of the fiber grating FBG 1 ~FBG n in a state where stress is not applied is a diagram schematically showing, (b) is the i-th fiber grating FBG i only the stress distribution in the fiber grating FBG 1 ~FBG n in a state in which stress is applied is a diagram schematically illustrating. (C) and (d)
It is a figure which shows the reflected light spectrum obtained in the case of (a) and (b), respectively.
【図５】（ａ）は、各ファイバグレーティングＦＢＧ1
〜ＦＢＧnの反射率を等しくした比較例の反射スペクト
ルを示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施例における
反射光スペクトルを示す図である。FIG. 5 (a) shows each fiber grating FBG 1
Is a diagram showing the reflection spectra of the comparative example in which equal reflectance ~FBG n, (b) is a diagram showing the reflection spectrum in the embodiment of the present invention.
【図６】（ａ）および（ｂ）は、何れも、本発明で得ら
れる反射光スペクトルとファイバグレーティングの位置
関係を示す図である。FIGS. 6A and 6B are diagrams each showing a positional relationship between a reflected light spectrum and a fiber grating obtained by the present invention.
【図７】（ａ）は、本発明による物理量センサの光ファ
イバを道路内に埋設した例を示す模式図であり、（ｂ）
は、埋設された光ファイバの平面レイアウトを示す図で
ある。FIG. 7A is a schematic diagram showing an example in which an optical fiber of a physical quantity sensor according to the present invention is embedded in a road, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a planar layout of an embedded optical fiber.
１ 光ファイバ心線 ２ コア ３ クラッド ４ 被覆層 ２１ グレーティング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber core wire 2 Core 3 Cladding 4 Coating layer 21 Grating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 克昭 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA00 AA46 AA65 DD03 FF11 FF26 FF32 FF42 GG06 GG07 GG23 LL02 LL42 LL67 MM16 PP22 QQ44 UU07 2F103 BA37 CA03 CA04 EB02 EB06 EB17 EC09 EC10 2H038 AA03 AA05 BA25 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Katsuaki Kondo 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Itami Works F-term (reference) 2F065 AA00 AA46 AA65 DD03 FF11 FF26 FF32 FF42 GG06 GG07 GG23 LL02 LL42 LL42 LL67 MM16 PP22 QQ44 UU07 2F103 BA37 CA03 CA04 EB02 EB06 EB17 EC09 EC10 2H038 AA03 AA05 BA25
Claims (7)
類のファイバグレーティングが書き込まれた光ファイバ
心線を備えた物理量センサであって、 前記複数種類のファイバグレーティングの各々が反射ま
たは透過する光の中心波長に応じて、各ファイバグレー
ティングの反射率または透過率が変化していることを特
徴とする物理量センサ。1. A physical quantity sensor comprising an optical fiber core on which a plurality of types of fiber gratings having different reflection characteristics or transmission characteristics are written, wherein a center of light reflected or transmitted by each of the plurality of types of fiber gratings is provided. A physical quantity sensor, wherein the reflectance or the transmittance of each fiber grating changes according to the wavelength.
ちの少なくとも一部のファイバグレーティングの反射率
は、前記光ファイバ心線に光が入力される側の端部から
遠くなるにつれて大きくなっていることを特徴とする請
求項１に記載の物理量センサ。2. The reflectance of at least a part of the fiber gratings of the plurality of fiber gratings increases as the distance from the end on the light input side to the optical fiber core increases. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein
射ピーク波長は、前記ファイバグレーティングの位置が
前記光ファイバ心線に光が入力される側の端部から遠く
なるにつれて大きくなっていることを特徴とする請求項
１または２に記載の物理量センサ。3. The reflection peak wavelength of the plurality of fiber gratings increases as the position of the fiber grating becomes farther from the end on the side where light is input to the optical fiber core. The physical quantity sensor according to claim 1.
アを囲むクラッドと、前記クラッド層の外周面に形成さ
れた紫外線透過型紫外線硬化樹脂層とを備えており、 前記ファイバグレーティングは、前記紫外線透過型紫外
線硬化樹脂層を通して前記コアに照射された紫外線によ
って前記コア内に書き込まれたものであることを特徴と
する請求項１から３の何れかに記載の物理量センサ。4. The optical fiber core comprises a core, a clad surrounding the core, and an ultraviolet transmission type ultraviolet curable resin layer formed on an outer peripheral surface of the clad layer. 4. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the physical quantity sensor is written in the core by ultraviolet light applied to the core through the ultraviolet transmission type ultraviolet curable resin layer. 5.
と前記コアを囲むクラッドとを備えたファイバ構造の外
周面を紫外線透過型紫外線硬化樹脂から形成した被覆層
で覆う工程と、 第１の紫外線を前記被覆層に照射することによって前記
被覆層を硬化させる工程と、 第２の紫外線を前記被覆層の外側から前記コアに対して
照射することによって、反射特性または透過特性の異な
る複数種類のファイバグレーティングを前記コアの異な
る位置に書き込む工程と、を包含し、 前記ファイバグレーティングを書き込む際に、前記ファ
イバグレーティングの各々が反射または透過する光の中
心波長が軸方向に沿って異なる値を持つようにするとと
もに、前記ファイバグレーティングの反射率または透過
率を軸方向に沿って変化させることを特徴とする光ファ
イバ心線の製造方法。5. A step of covering an outer peripheral surface of a fiber structure having a core on which a grating is to be written and a clad surrounding the core with a coating layer formed of a UV-transmissive UV-curable resin; Curing the coating layer by irradiating a layer, and irradiating a second ultraviolet ray to the core from outside the coating layer to form a plurality of types of fiber gratings having different reflection characteristics or transmission characteristics. Writing at different locations on the core, and when writing the fiber grating, the fiber gratings each have a central wavelength of light reflected or transmitted having a different value along the axial direction, The reflectance or the transmittance of the fiber grating is changed along the axial direction. For manufacturing optical fiber cores.
物理量センサに含まれる前記光ファイバ心線に光を入射
する工程と、 前記光のうち、前記複数種類のファイバグレーティング
の各々によって選択的に反射または透過された光を検知
し、前記複数種類のファイバグレーティングの各々に生
じている物理的状態を個別に検出する工程とを包含する
物理量測定方法。6. A step of irradiating light to the optical fiber core wire included in the physical quantity sensor according to claim 1; and selecting the light by each of the plurality of types of fiber gratings. Detecting the light reflected or transmitted through the optical fiber, and individually detecting the physical state occurring in each of the plurality of types of fiber gratings.
および温度の少なくともひとつを含むことを特徴とする
請求項６に記載の物理量測定方法。7. The physical state includes an axial strain, a bending amount,
7. The physical quantity measuring method according to claim 6, comprising at least one of a temperature and a temperature.
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Cited By (17)
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