(57)【要約】【課題】本発明は、振動センサーの作製方法において、向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置の精密な調整を必要とせず、容易に光ファイバを用いた振動センサーを作製できる振動センサー作製方法を提供することを目的とする。【解決手段】本願発明の振動センサー作製方法は、固定された１本の光ファイバを分断して２本の光ファイバとすることで、従来必要とされていた、２本の光ファイバの端面を向き合わせる作製方法における向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置の調整を不要とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを用いた振動センサーの作製方法であって、
前記光ファイバの２点を基台面に設けられた二ヶ所の台部にそれぞれ固定する固定工程と、
前記光ファイバを前記２点間で半径方向に２つに分断する分断工程と、
を順に有する光ファイバを用いた振動センサー作製方法。
【請求項２】
前記分断した側の光ファイバの端面を凸形状に加工する加工工程を、前記分断工程の後のいずれかに有する請求項１に記載の光ファイバを用いた振動センサー作製方法。
【請求項３】
前記分断する箇所に半径方向に傷を入れる傷入れ工程を、前記分断工程の前のいずれかに有し、
前記分断工程において、前記光ファイバを、前記傷に半径方向の荷重を加えて折ることで分断することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバを用いた振動センサー作製方法。
【請求項４】
前記２点間の少なくとも分断する箇所をワックスで凝固させる凝固工程を、前記固定工程と前記分断工程との間に有し、
前記ワックスを溶融して排出する排出工程を、前記分断工程の後いずれかに有し、
前記分断工程において、前記光ファイバの分断する箇所をダイシングソーで切断することで分断することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバを用いた振動センサー作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面を向き合わせた２本の光ファイバを用いた振動センサーの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを用いた振動センサーの作製方法として、２本の光ファイバの端面を向き合わせる作製方法があった（例えば、特許文献１参照。）。この作製方法を用いた振動センサーは、振動を光ファイバ中を伝搬する光の強度の変化として検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０６３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の２本の光ファイバの端面を向き合わせた構成の振動センサーは、向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置を精密に調整する必要があった。前記課題を解決するために、本発明は、振動センサーの作製方法において、向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置の精密な調整を必要とせず、容易に光ファイバを用いた振動センサーを作製できる振動センサー作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本願発明の振動センサー作製方法は、固定された１本の光ファイバを分断して２本の光ファイバとすることで、向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置の調整を不要とした。
【０００６】
具体的には、本願発明の振動センサー作製方法は、光ファイバを用いた振動センサーの作製方法であって、前記光ファイバの２点を基台面に設けられた二ヶ所の台部にそれぞれ固定する固定工程と、前記光ファイバを前記２点間で半径方向に２つに分断する分断工程と、を順に有する。
【０００７】
この方法によれば、固定された１本の光ファイバを分断して２本の光ファイバとするため、向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置の精密な調整を不要とすることができる。
【０００８】
また、本願発明の振動センサー作製方法は、前記分断した側の光ファイバの端面を凸形状に加工する加工工程を、前記分断工程の後のいずれかに有する。
【０００９】
この方法によれば、分断した側の光ファイバの端面と反対側の分断した光ファイバの端面との間が狭い場合は、分断した側の光ファイバの端面を凸形状に加工することで、隙間を持たせることができ、また、分断した側の光ファイバの端面にレンズ効果を持たせることができる。
【００１０】
また、本願発明の振動センサー作製方法は、前記分断する箇所に半径方向に傷を入れる傷入れ工程を、前記分断工程の前のいずれかに有し、前記分断工程において、前記光ファイバを、前記傷に半径方向の荷重を加えて折ることで分断する。
【００１１】
この方法によれば、容易に光ファイバを分断できるため、分断工程を省力化することできる。
【００１２】
また、本願発明の振動センサー作製方法は、前記２点間の少なくとも分断する箇所をワックスで凝固させる凝固工程を、前記固定工程と前記分断工程との間に有し、前記ワックスを溶融して排出する排出工程を、前記分断工程の後いずれかに有し、前記分断工程において、前記光ファイバの分断する箇所をダイシングソーで切断することで分断する。
【００１３】
この方法によれば、光ファイバの分断する箇所をダイシングソーで切断するため、正確に分断する位置で光ファイバを分断できる。
【００１４】
なお、上記各方法は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動センサーの作製方法において、向き合わせた２本の光ファイバの端面の間隔及び配置の精密な調整を必要とせず、容易に光ファイバを用いた振動センサーを作製できる振動センサー作製方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】振動センサー作製方法の基本形態を示す図である。
【図２】振動センサー作製方法の光ファイバの端面の加工例を示す図である。
【図３】振動センサー作製方法の実施形態を示す図である。
【図４】振動センサー作製方法の実施形態の詳細図である。
【図５】振動センサー作製方法の他の実施形態を示す図である。
【図６】振動センサー作製方法の他の実施形態の詳細図である。
【図７】本発明に係る振動センサー作製方法により作製した振動センサーの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１８】
本発明に係る振動センサー作製方法は、光ファイバを用いた振動センサーの作製方法であって、光ファイバの２点を基台面に設けられた二ヶ所の台部にそれぞれ固定する固定工程と、光ファイバを２点間で半径方向に２つに分断する分断工程と、を順に有する。図１は振動センサー作製方法の基本形態を示す図である。
【００１９】
図１において、１１は光ファイバ、１２は光ファイバ押さえ板、１３は溝、１４は固定台、１５は固定台１４の基台面、１６は台部、１７は分断された光ファイバの端面である。光ファイバ１１の材質は、石英ガラス、プラスティックが例示できる。光ファイバ押さえ板１２の材質は、ガラス、樹脂が例示できる。その他に、光ファイバ１１を押さえることができれば、材質は問わない。固定台１４は、基台面１５及び基台面１５に設けられた二ヶ所の台部１６を備え、二ヶ所の台部１６には光ファイバ１１を固定する溝１３が備えられている。固定台１４は光ファイバ押さえ板１２と同一の材質が好ましい。材質を同一とすることで、熱膨張による歪みを抑えることができる。基台面１５は、二つの台部１６を支える。台部１６は、分断された光ファイバ１１の振幅以上の高さを有する。光ファイバ１１を固定するための溝１３を備える。溝１３は、Ｕ字又はＶ字の断面形状を有する。なお、溝１３は無くてもよい。溝１３が無い場合は、光ファイバ１１の弾性を利用して直接配置する。分断された光ファイバの端面１７は、反対側の分断された光ファイバの端面１７と同軸の位置にある。
【００２０】
以下、図１（ａ）〜図１（ｄ）を参照して、本発明に係る振動センサー作製方法の基本形態を説明する。まず、固定工程において、光ファイバ１１を、固定台１４の基台面１５に備えられた二ヶ所の台部１６に設けられた溝１３に、延伸させた光ファイバ１１を接着する。さらに、光ファイバ押さえ板１２で押圧して固定する（図１（ａ））。次に、分断工程において、光ファイバ１１を分断する（図１（ｂ））。中央で分断すると、分断された光ファイバの端面１７は、反対側の分断された光ファイバの端面１７と等しい固有振動数で振動する。光ファイバ１１を分断する箇所を中央から一方の台部１６へ片寄らせると、光ファイバ１１の固有振動数が変化する。よって、振動センサー３０の固有振動数を光ファイバ１１を分断する箇所によって決定できる。以上の工程を経て、分断された光ファイバを用いた振動センサー３０が完成する（図１（ｄ））。
【００２１】
この方法によれば、１本の光ファイバ１１を分断して２本の光ファイバ１１とするため、分断された光ファイバの端面１７は、反対側の分断された光ファイバの端面１７と同軸の位置にあり、軸心は変化しない。よって、光ファイバの配置の調整をする必要はない。
【００２２】
また、本願発明の振動センサー作製方法は、前記分断した側の光ファイバの端面を凸形状に加工する加工工程を、前記分断工程の後に有する（図１（ｃ））。
【００２３】
この方法によれば、分断した側の光ファイバの端面と反対側の分断した光ファイバの端面との間が狭い場合は、分断した側の光ファイバの端面を凸形状に加工することで、隙間を持たせることができ、また、分断した側の光ファイバの端面にレンズ効果を持たせることができる。
【００２４】
例として、図２において、（ａ）は加工前の分断した側の光ファイバの端面、（ｂ）は半球凸形状に加工した光ファイバの端面を示す。これらの加工では、例えばフッ化水素酸、レーザー又はアーク放電を用いて、分断した光ファイバの端面１７を溶融し、表面張力により半球凸形状を得る。
【００２５】
また、本発明に係る振動センサー作製方法において分断する箇所に半径方向に傷を入れる傷入れ工程を、分断工程の前のいずれかに有し、分断工程において、光ファイバ１１を、傷に半径方向の荷重を加えて折ることで分断する実施形態を図３に示す。
【００２６】
図３において、１８は、光ファイバ１１に傷を入れるための工具、１９は、傷を入れた光ファイバ１１を折るための工具、２０は、傷である。光ファイバ１１に傷２０を入れるための工具１８は、光ファイバ１１に半径方向に傷２０を入れられれば形状を問わない。光ファイバ１１に傷２０を入れるための工具１８の材質は、ダイヤモンド又は鋼が好ましい。傷２０を入れた光ファイバ１１を折るための工具１９は、光ファイバ１１の傷２０を拡げて破断させることができれば形状を問わない。例えば、傷２０の真下から半径方向に押し上げるように荷重を加えることができる棒である。傷２０は、光ファイバ１１を分断する位置に半径方向に付加される。なお、図１と共通の構成要素は説明を省略する。
【００２７】
以下、図３（ａ）〜図３（ｃ）及び図４を参照して、本発明に係る振動センサー作製方法の実施形態の手順を説明する。まず、図１で説明した分断工程の前において、光ファイバに傷を入れるための工具１８を用いて（図３（ａ））半径方向に傷２０を入れる（図３（ｂ））。次に、傷を入れた光ファイバを折るための工具１９を用いて、光ファイバ１１に入れられた傷２０の位置で分断する（図３（ｃ））。傷を入れた光ファイバを折るための工具１９は、例えば図４に示されるように、テーパーが付いた棒であり、傷２０に対して、傷を入れた光ファイバを折るための工具１９を、てこの要領で光ファイバ１１に付加された傷２０の真下から半径方向に押し上げるように荷重を加えることで、光ファイバ１１を折って分断する。以降の工程は、図１（ｃ）〜図１（ｄ）と同様である。
【００２８】
この方法によれば、１本の光ファイバを、傷を入れた光ファイバを折るための工具１９を用いて折って分断するため、分断工程の省力化が可能となる。また、光ファイバ１１を用いた振動センサー３０の固有振動数は、光ファイバ１１を分断する位置によって決定するため、正確に分断することで、より正確な固有振動数を得ることができる。
【００２９】
また、本発明に係る振動センサー作製方法において２点間の少なくとも分断する箇所をワックスで凝固させる凝固工程を、固定工程と分断工程との間に有し、ワックスを溶融して排出する排出工程を、前記分断工程の後いずれかに有し、分断工程において、光ファイバ１１の分断する箇所でダイシングソーで切断することで分断してもよい。図５は振動センサー作製方法の他の実施形態を示す図である
【００３０】
図５において、２１はワックス、２２はダイシングソーである。ワックス２１は、室温では滑らかな固体で、水の沸点より低い融点を有し、加熱すると比較的低い温度で融解する。ダイシングソー２２は、半導体の生産工程で使われる切断工具であり、樹脂に工業用ダイヤモンドを埋没させた構造である。なお、図１及び図３と共通の構成要素は説明を省略する。
【００３１】
以下、図５（ａ）〜図５（ｄ）及び図６を参照して、本発明に係る振動センサー作製方法の他の実施形態の手順を説明する。まず、図１で説明した固定工程と分断工程との間に凝固工程を設ける。凝固工程では、光ファイバ１１をワックス２１により凝固させる（図５（ｂ））。凝固させる箇所は少なくとも分断する箇所である。次に、ダイシングソー２２を用いて、光ファイバ１１を分断する箇所を直接切断して分断する（図５（ｃ）、図６）。そして、図１で説明した分断工程の後に排出工程を設ける。排出工程では、ワックス２１を溶融して排出する（図５（ｄ））。以降の工程は、図１（ｃ）〜図１（ｄ）と同様である。
【００３２】
この方法によれば、光ファイバ１１を分断する際に、ワックス２１で光ファイバ１１を凝固させてから、箇所をダイシングソー２２で切断して分断するため、分断する位置で正確に分断することができる。また、光ファイバ１１を用いた振動センサー３０の固有振動数は、光ファイバ１１を分断する位置によって決定するため、正確に分断することで、より正確な固有振動数を得ることができる。
【００３３】
次に、本発明に係る振動センサー作製方法を用いて作製された振動センサー３０の実施形態について説明する。図７は、本発明に係る振動センサー作製方法により作製した振動センサー３０の実施形態である基本システム５０を示す。４１はパワーメーター、４２はオシロスコープ、４３は光源である。なお、図１〜図２と同じ構成要素は説明を省略する。パワーメーター４１は、振動センサー３０に用いられた光ファイバ１１を伝搬する光の強度の変化を電気信号へ変換する。オシロスコープ４２は、パワーメーター４１により変換された電気信号の波形を表示する。光源４３の波長は任意であり、例えば、６５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍの波長において振動を検知できる。基本システム５０によって計測可能な振動の周波数範囲は、０．５Ｈｚ〜１０ｋＨｚである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の振動センサー作製方法は、端面を向き合わせる２本の光ファイバを用いた振動センサーの作製に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１１：光ファイバ
１２：光ファイバ押さえ板
１３：溝
１４：固定台
１５：基台面
１６：台部
１７：分断された光ファイバの端面
１８：光ファイバに傷を入れる工具
１９：傷に荷重を加える工具
２０：傷
２１：ワックス
２２：ダイシングソー
３０：光ファイバを用いた振動センサー
４１：パワーメーター
４２：オシロスコープ
４３：光源
５０：基本システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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