(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一緒に融着された２つの光ファイバから形成され、テーパ腰部を形成するためにドローダウンされた融着部を提供する融着テーパ光ファイバ・カプラであって、前記２つの光ファイバのうちの１つの入力非融着部を含む入力端と、前記２つの光ファイバのうちの１つの出力非融着部を含む出力端とを有するカプラと、
光を前記入力非融着部に沿って前記テーパ腰部に入力するように構成された光源と、
前記テーパ腰部から前記出力非融着部へ伝送される光のパラメータを示す信号を生成するように構成された光検出器と、を備えたセンサを含み、
前記テーパ腰部がループとして形成され、前記ループの少なくとも一部分が測定量に応答して曲がるように構成されることを特徴とするセンシング装置。
【請求項２】
前記センサが、測定量によって前記ループの少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段をさらに含む、請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
前記ループが実質的に平面内に形成され、前記曲げ手段が前記ループを前記平面内で曲げるように構成された、請求項２に記載のセンシング装置。
【請求項４】
前記ループが実質的に平面内に形成され、前記曲げ手段が前記ループを前記平面より外に曲げるように構成された、請求項２または３に記載のセンシング装置。
【請求項５】
前記ループが１８０°の曲げを組み込んでおり、実質的にＵ字型である、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項６】
前記入力端がさらに第２入力非融着部を含み、前記第２入力非融着部が前記２つの光ファイバのうちの他の１つの非融着部であり、前記入力非融着部が実質的に平面内に配置され、前記ループが前記入力非融着部の平面に対して垂直な平面内に形成される、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項７】
前記入力および出力非融着部が実質的に第１平面内に配置され、前記ループが実質的に前記第１平面内に形成される、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項８】
前記出力端がさらに第２出力非融着部を含み、前記第２出力非融着部が前記２つの光ファイバの他の１つの非融着部であり、前記装置がさらに第２光検出器を含み、光検出器が各出力非融着部に伝送される光のパラメータを示すそれぞれの信号を生成するように構成される、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項９】
少なくとも２つの光ファイバのそれぞれの部分を一緒に融着しドローダウンすることによって形成された光ファイバのテーパ腰部と、
各非融着部が前記少なくとも２つの光ファイバのそれぞれの非融着部であり、前記テーパ腰部の第１端を光ファイバの少なくとも１つの非融着部に光学的に接続する光ファイバのテーパ遷移部と、
前記少なくとも１つの非融着部の１つに沿って、前記テーパ腰部の前記第１端に光を入力するように構成された光源と、を含むセンサを含むセンシング装置であって、
前記センサが、前記第１端から第２端へ前記テーパ腰部に沿って伝搬する入力光の少なくとも一部を逆に前記テーパ腰部に沿って前記第１端へ反射するための手段をさらに含み、
前記センシング装置が、前記テーパ腰部の前記第１端から前記少なくとも１つの非融着部の１つに伝送された反射入力光のパラメータを示す信号を生成するように構成された光検出器をさらに含み、
前記テーパ腰部の少なくとも一部分が測定量に応答して曲がるように構成されることを特徴とするセンシング装置。
【請求項１０】
前記センサが、測定量によって前記テーパ腰部の少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段をさらに含む、請求項９に記載のセンシング装置。
【請求項１１】
前記テーパ遷移部が前記テーパ腰部の第１端を２つの前記非融着部に光学的に接続し、前記装置が第２光検出器をさらに含み、光検出器が各非融着部に伝送された反射入力光のパラメータを示すそれぞれの信号を生成するように構成される、請求項９または１０に記載のセンシング装置。
【請求項１２】
前記センサの光ファイバ部が融着テーパ・カプラの少なくとも一部分によって提供される、請求項９ないし１１のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項１３】
前記テーパ腰部が前記伝搬する光を反射するように構成された実質的に平面状の表面で第２端を終端する、請求項９ないし１２のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項１４】
前記表面が切削によって形成された、請求項１３に記載のセンシング装置。
【請求項１５】
前記表面が鏡面化される、請求項１３または１４に記載のセンシング装置。
【請求項１６】
前記テーパ腰部が実質的に平面内に配置され、前記曲げ手段が前記テーパ腰部を前記平面内で曲げるように構成される、請求項１０または請求項１０の従属としての請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項１７】
前記非融着部（単数または複数）および前記テーパ腰部が実質的に共面的である、請求項９ないし１６のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項１８】
前記それぞれの信号の比率を示す信号を生成するための手段をさらに含む、請求項８もしくは１１または請求項１１の従属としての請求項１２ないし１７のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項１９】
前記それぞれの信号の差に対する和の比を示す信号を生成するための手段をさらに含む、請求項８、１１または１８のいずれか一項もしくは請求項１１の従属としての請求項１２ないし１７のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項２０】
前記２つの光ファイバが単一モード・ファイバであり、各々がより低い屈折率のクラッド材によって包囲されたコアをさらに含み、前記コアが単一基本モードの光だけをファイバに伝搬させることができるように定寸され、前記基本モードが前記コアとクラッド材との間の境界によって誘導される、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項２１】
前記コアが１５μｍ未満の直径を有する、請求項２０に記載のセンシング装置。
【請求項２２】
前記テーパ腰部が、基本モードをテーパ腰部のクラッド材とコア材との間の境界によって実質的に誘導することができないように、しかし前記クラッド材の外部境界によって誘導して前記テーパ腰部に沿って伝搬することができるように定寸される、請求項２０または２１に記載のセンシング装置。
【請求項２３】
前記テーパ腰部がその長さに沿って実質的に均一な断面を有し、前記断面が３０μｍ未満の直径を有する、請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項２４】
前記ループが０．５ｍｍより小さい曲率半径を有する曲げを含む、請求項１ないし８のいずれか一項の従属としての請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項２５】
前記１８０°の曲げが０．５ｍｍより小さい曲率半径を有する、請求項５の従属としての請求項２４に記載のセンシング装置。
【請求項２６】
前記テーパ腰部が対称長軸を有する実質的に楕円形の断面を持つ、請求項１ないし２５のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項２７】
前記テーパ腰部が２つの重複する円形に実質的に似た断面を持ち、前記断面が前記円形の名目中心を通る対称長軸を有する、請求項１ないし２６のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項２８】
前記テーパ腰部が少なくとも１つの対称長軸を有する実質的に均一な断面を持つ、請求項１ないし２７のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項２９】
前記ループが前記テーパ腰部を前記長軸に垂直な平面内で曲げることによって形成された、請求項１ないし８のいずれか一項の従属としての請求項２６ないし２８のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項３０】
前記長軸が前記平面に対して実質的に垂直である、請求項２６ないし２８のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項３１】
前記センシング装置が管状プローブ本体をさらに含み、前記センサが前記本体内部に配置され、前記曲げ手段が弾性膜を含み、
前記膜の少なくとも一部分の片面が前記プローブ本体の外側の領域と連絡するように配置され、前記膜の前記少なくとも一部分の第２面が前記プローブ本体の内側の領域と連絡するように配置され、
前記膜の前記少なくとも一部分が前記領域間の圧力差によってたわみを受け、前記たわみを前記テーパ腰部に伝達する、
請求項１ないし３０のいずれか１つに記載のセンシング装置。
【請求項３２】
前記プローブ本体の一端が前記プローブ本体の長手軸に対して斜めに終端し、前記膜が前記斜めに終端された端を密閉するように配置され、前記センサが前記テーパ腰部の一部分を前記膜と接触した状態に保持するように配置される、請求項３１に記載のセンシング装置。
【請求項３３】
前記プローブ本体の少なくとも一部分が可撓性である、請求項３１または３２のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項３４】
前記プローブ本体が剛性部を含み、前記センサの少なくとも１つの非融着部の少なくとも一部分が前記剛性部に対して固定され、前記膜が前記剛性部のオリフィスを封止する、請求項３１ないし３３のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項３５】
一緒に融着して融着部を提供しそれをドローダウンしてテーパ腰部を形成する２つの光ファイバから形成される融着テーパ光ファイバ・カプラを含むセンサであって、前記カプラは前記２つの光ファイバのうちの１つの入力非融着部を含む入力端と前記２つの光ファイバのうちの１つの出力非融着部を含む出力端とを有し、
前記テーパ腰部がループとして形成されることを特徴とするセンサ。
【請求項３６】
測定量によって前記ループの少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段をさらに含む、請求項３５に記載のセンサ。
【請求項３７】
実質的に剛性部を有するセンサ本体をさらに含み、前記入力および出力非融着部の少なくとも１つが前記剛性部に取り付けられ、前記曲げ手段がループを前記剛性部に対してたわませるように構成される、請求項３６に記載のセンサ。
【請求項３８】
少なくとも２つの光ファイバを一緒に融着しそれぞれの部分をドローダウンすることによって形成される光ファイバのテーパ腰部であって、第１端および第２端を有するテーパ腰部と、
各非融着部が前記少なくとも２つの光ファイバのそれぞれの非融着部であり、前記テーパ腰部の前記第１端を光ファイバの少なくとも１つの非融着部に光学的に接続する光ファイバのテーパ遷移部と、を含むセンサであって、
前記センサが、前記第１端から第２端へ前記テーパ腰部に沿って伝搬する光を、逆に前記テーパ腰部に沿って前記第１端へ反射させるための手段をさらに含むことを特徴とするセンサ。
【請求項３９】
測定量によって前記テーパ腰部の少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段をさらに含む、請求項３８に記載のセンサ。
【請求項４０】
実質的に剛性部を有する本体をさらに含み、前記少なくとも１つの非融着部の少なくとも１つが前記剛性部に取り付けられ、前記曲げ手段が前記テーパ腰部を前記剛性部に対してたわませるように構成される、請求項３９に記載のセンサ。
【請求項４１】
前記剛性部が管状であり、かつ斜めに終端された端を含み、前記曲げ手段が、前記斜めに終端された端を密閉すると共にその前後間の圧力差によってたわむように配置された弾性膜を含み、前記非融着部の少なくとも１つが取付け手段によって前記管状剛性部の内面に取り付けられ、前記取付け手段が前記膜と接触した状態で前記テーパ腰部の一部分を保持するように構成される、請求項３７または４０に記載のセンサ。
【請求項４２】
融着テーパ光ファイバ・カプラのテーパ腰部からループを形成するステップと、
前記カプラの名目入力ファイバに沿ってテーパ腰部に光を入力するステップと、
前記テーパ腰部から前記カプラの名目出力ファイバに伝送される光のパラメータを示す信号を生成するステップと、
測定量によって前記ループをひずませるステップと、
前記信号を使用して、前記測定量の指標を提供するステップと、
を含む測定方法。
【請求項４３】
前記信号が前記名目出力ファイバに伝送された光の強度を示し、前記方法がさらに、
前記テーパ腰部から前記カプラの第２名目出力ファイバに伝送された光の強度を示す第２信号を生成するステップと、
前記信号および前記第２信号から、前記名目出力ファイバの各々に伝送された光パワーの分配比を表すさらなる信号を生成するステップと、
前記さらなる信号を前記測定量の指標として使用するステップと、
を含む、請求項４２に記載の測定法。
【請求項４４】
前記ループを形成するステップが、実質的に平面状のループを形成するステップを含む、請求項４２または４３に記載の測定法。
【請求項４５】
前記ループの少なくとも一部分をひずませる前記ステップが、前記ループの少なくとも一部分をその名目平面から外に曲げることを含む、請求項４４に記載の測定法。
【請求項４６】
前記ループを形成する前記ステップが、１８０°の曲げを含むＵ字型ループを形成するステップを含む、請求項４２ないし４５のいずれか一項に記載の測定法。
【請求項４７】
融着テーパ光ファイバ・カプラのテーパ腰部にカプラの名目入力ファイバに沿って光を入力するステップと、
前記入力ファイバから前記テーパ腰部に沿って伝搬する光の少なくとも一部分を逆に前記入力ファイバに向かって反射させるステップと、
前記テーパ腰部から前記カプラの名目入力ファイバへ伝送された反射光のパラメータを示す信号を生成するステップと、
測定量によって前記テーパ腰部の少なくとも一部分をひずませるステップと、
前記信号を使用して前記測定量の指標を提供するステップと、
を含む測定方法。
【請求項４８】
前記テーパ腰部を切断して反射面を提供するステップをさらに含み、前記反射するステップが前記反射面から光の前記部分を反射することを含む、請求項４７に記載の測定方法。
【請求項４９】
前記信号が前記テーパ腰部から前記名目入力ファイバに伝送された光の強度を示し、前記方法がさらに、
前記テーパ腰部から前記カプラの第２名目入力ファイバに伝送された反射光の強度を示す第２信号を生成するステップと、
前記信号および前記第２信号から、前記名目入力ファイバの各々に伝送された光パワーの分配比を示すさらなる信号を生成するステップと、
前記さらなる信号を測定量の指標として使用するステップと、
を含む、請求項４７または４８に記載の測定方法。
【請求項５０】
前記名目入力ファイバおよび前記テーパ腰部が実質的に共通平面内にあり、前記ひずませるステップが前記テーパ腰部を前記共通平面内で曲げることを含む、請求項４９に記載の測定方法。
【請求項５１】
光を入力する前記ステップが、単一光モードを入力することを含む、請求項４２ないし５０のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項５２】
前記テーパ腰部が実質的に円形断面を有する、請求項１ないし３４のいずれか一項に記載のセンシング装置。
【請求項５３】
前記ループを焼き鈍すステップをさらに含む、請求項４２ないし４６のいずれか一項に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光ファイバを使用するセンシング装置に関し、特に圧力の生体内測定など医療用途のカテーテル・プローブに装着された光ファイバ・センサを組み込んだセンシング装置に関するが、これに限定されるものではない。
【０００２】
圧力、温度、およびひずみなど、特定の測定量のためのセンサは、できるだけ小型であることがしばしば要求され、これは生体内医療用途について特に当てはまる。センサはまた受動型であること、つまり機能するために電力入力を必要としないこと、あるいは作動中の消費電力がごくわずかまたは零であることも、しばしば要求される。
【０００３】
光学センサは、これらの要件を持つ用途にとって適正な候補であり、実際、光ファイバ技術を使用する光学センサは、診断および介入に関連する医療処置に適用するための最も魅力的な装置である。それは、より古典的なセンサ（たとえば電子式）にまさる多数の重要な利点、すなわちその小サイズ、ＥＭノイズに対する安定性、高度の生体適合性、高い感受性、滅菌の容易さ、および受動動作などを持つ。しかし、それは、干渉法に基づく光ファイバ・センサの場合と同様に、複雑かつ高価な光学系および電子工学系の使用をしばしば必要とする。したがって、光ファイバ・センシング装置の複雑さおよびコストを低減することが望ましい。
【０００４】
干渉法、非線形効果、蛍光（たとえば温度の関数として）、ファイバ内ブラッグ回折格子の寸法変化、および光信号の振幅変調に基づくものをはじめ、様々な動作原理に基づく光ファイバ・センサが周知である。外因性および真性振幅変調センサの両方が知られている。外因性振幅センサでは、光は光ファイバから出、センサは変動量の光が別のまたは同一のファイバに再捕獲されるように構成され、その量は特定の測定量に依存する。したがって、装置に入力された光の一部は失われ、再捕獲された信号のパワーが低下する。さらに、再捕獲された信号のパワーは、測定量のみの関数であるよりむしろ、入力光のパワーにも依存し、それは変動することがある。
【０００５】
真性振幅センサは一般的に、光ファイバと相互作用して、ファイバ内の光の損失の変動につながる測定量を含んできた。そのような相互作用は通常ファイバの圧搾または撓みの形を取るので、微小な曲げ損失が発生し、入力光のパワーが再び失われ、出力は入力光のパワーの変動によって影響される。
【０００６】
出力信号の強度に依存する光ファイバ・センサは、光源のパワー・レベルの変動に敏感であるという本質的な欠点を持つ。
【０００７】
したがって、先行技術に関連する問題を処理するセンシング装置および測定法を提供することが望まれる。
【０００８】
本発明の第１態様に従って提供するセンシング装置は、
一緒に融着された２つの光ファイバから形成され、テーパ腰部を形成するためにドローダウンされた融着部を提供する融着テーパ光ファイバ・カプラであって、前記２つの光ファイバのうちの１つの入力非融着部を含む入力端と、前記２つの光ファイバのうちの１つの出力非融着部を含む出力端とを有するカプラと、
光を入力非融着部に沿ってテーパ腰部に入力するように構成された光源と、
テーパ腰部から出力非融着部へ伝送される光のパラメータを示す信号を生成するように構成された光検出器と、を備えたセンサを含み、
テーパ腰部がループとして形成され、このループの少なくとも一部分が測定量に応答して曲がるように構成されることを特徴とする。
【０００９】
センサはさらに、測定量によって前記ループの少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段を備えることができる。
【００１０】
生成される信号が示す光のパラメータは、たとえば、光のパワー、強度、または波長とすることができる。
【００１１】
融着テーパ・カプラは、２つの非融着入力部および２つの非融着出力部を備えた典型的な２×２装置とすることができ、あるいは３つまたはそれ以上の光ファイバから形成することができる。
【００１２】
代替的に、融着テーパ・カプラは１つだけの非融着入力部を持つこともできる。そのような構成は、２×２カプラの入力部の１つを切り落とすか、別な方法で除去することによって、または適切なカプラの製作、構成、組立によって形成することができる。
【００１３】
同様に、出力端は単一の非融着出力部、または２つかそれ以上の非融着出力部を含むことができる。
【００１４】
光源は、ＬＥＤなどの単純な光源とすることができる。テーパ腰部はその長さに沿って実質的に均一な断面積を一般的に有し、当業界で「テーパリング」、「伸長」、または「引張り」とも呼ばれるドローダウン工程は結果的に、その断面積を非融着ファイバの断面積の和より小さくする。光ファイバを一緒に融着しドローダウンする（つまり制御されたやり方で引っ張る）ことにより、それらの間の光学的相互作用が可能になる。したがって、特定の実施形態では、光は１つだけの非融着「入力」ファイバに沿ってセンサに入力されるが、一般的に、出力端に到達する光の全部が、１つの出力非融着部に伝送されるわけではない。出力端が２つの非融着出力部を含む実施形態では、一般的に、出力ファイバに沿って装置から出射する全光パワーは、それらの間で分配される。分配比は、２つの非融着出力ファイバ内を伝搬する光パラーの比と定義することができるが、しばしば全出射パワーの分数または百分率として表現される、１つの出力ファイバの光パワーによって定義される。
【００１５】
テーパ部内のオプチカル・フィールドは、形状の変化に非常に敏感であり、ループを曲げると結果的に、一般的に分配比が変化する。用語「曲げ」は、ループの一部分または全体の変形、撓み、ひずみ、または曲率の変化を発生させるどんな動作をも表すために使用される。
【００１６】
出力端が単一の非融着部を含む実施形態では、ループの変形は一般的に、出力部に伝送される光のパラメータの変化、たとえばその強度の変化を発生させる。
【００１７】
センサは、ループに加えられる曲げが、センシング装置によって測定される量すなわち測定量に従うように構成される。したがって、加えられる曲げは、測定量の実質的に再生可能な関数である。たとえば、ループの端部は、測定量の大きさに比例する距離だけ側方にたわませることができる。
【００１８】
測定量の変化は結果的に、ループに加えられる曲げの変化を引き起こし、ひいては分配比の変化を引き起こす。これが今度は、光検出器によって生成される信号の変化につながり、したがって光検出器は測定量を監視するために使用することができる。
【００１９】
本発明のこの第１態様は、次をはじめとする多数の利点を提供する。
ａ）テーパ腰部をループとして構成することによって、センサが、入力および出力ファイバがループの同一「端」にあるプローブ様形状を持つことができる。
ｂ）たとえばフォトダイオードを使用して、信号の大きさまたはその他の面を単に監視するだけで、測定量の指標を得ることができる。したがってセンシング装置は、複雑度およびコストを低くすることができる。
ｃ）出力非融着部に伝送される光のパラメータ（または分配比）は、テーパ腰部の形状の変化に非常に敏感なので、曲げ手段は、特定の用途に適合するように、多種多様な方法で実現することができる。ループに加えられる曲げが測定量に従う、つまり実質的に測定量の再現可能な関数であるならば、生成される信号は測定量の有用な指標になる。したがって、かなりの設計の自由がある。さらに、再現可能な曲げは、正軸歪みを加えるより実現が容易である。また、ループは保持媒体内に包封する必要がない。これは、テーパ腰部内を伝搬する光が強く閉じ込められ、損失が低下するという利点を生む。
ｄ）センシング装置は、受動型センサを含む。事実上、センサは真性振幅変調装置であるが、損失を変化させることによって振幅を変調しないので有利である。代りに、出力ファイバに伝送される光（または分配比）が変調され、したがってセンサは、より強い出力信号を出すことができる。
【００２０】
有利なことに、ループは、その形成後に焼き鈍しておくことができる。焼鈍工程で、ループは、ループを形成するためにテーパ腰部の曲げによって生じる応力を緩和させるように充分に（一般的に火炎により）加熱される。焼鈍は、ループの安定性および／またはその機械的信頼性を改善することができる。
【００２１】
ループは名目上平面的とすることができ（すなわち、それは平面内に形成され、かつ／または曲げ手段によって力が加えられないときは実質的に平面内にある）、曲げ手段は、ループを実質的にこの名目的平面内で、またはそこから逸れるように曲げるように構成することができる。
【００２２】
有利なことに、出力端は光ファイバの２つの非融着出力部を含むことができ、センシング装置は第２光検出器を含むことができ、２つの光検出器は、出力非融着部（すなわち名目上の出力ファイバ）の各々に伝送される入力光のパラメータを示すそれぞれの信号を生成するように構成される。次いで信号は、測定量を示しかつ入力パワーとは独立した出力信号を提供するような方法で、結合することができる。たとえば、出力信号は、それぞれの信号の比、または信号の和に対する信号間の差の比に比例して変化することができる。
【００２３】
本発明の実施形態によって提供するセンシング装置は、
２つの光ファイバのそれぞれの部分を一緒に融着しドローダウンすることによって形成されたテーパ腰部と、
テーパ腰部を前記２つの光ファイバの２つのそれぞれの第１非融着部に光学的に接続し、テーパ腰部から前記２つのそれぞれの第１非融着部への遷移が起きる部分である、テーパ腰部の第１端における光ファイバの第１テーパ遷移部と、
テーパ腰部を前記２つの光ファイバの２つのそれぞれの第２非融着部に光学的に接続し、テーパ腰部から前記２つのそれぞれの第２非融着部への遷移が起きる部分である、テーパ腰部の第２端における光ファイバの第２テーパ遷移部と、を備えたセンサを含み、装置はさらに、
前記２つのそれぞれの第１非融着部の１つに沿って、光をテーパ腰部に入力するように構成された光源と、
テーパ腰部から前記２つのそれぞれの第２非融着部の１つに伝送された光のパラメータを示す信号を生成するように構成された光検出器と、を含み、
テーパ腰部がループとして形成され、センサが、前記ループの少なくとも一部分を測定量に従って曲げるように構成された曲げ手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２４】
便利なことに、本発明の実施形態の光ファイバ部は、事前形成された融着テーパ２×２双方向性カプラによって提供することができる。これらの装置はよく知られており、２つの光ファイバを接触状態に保持し、ファイバ間の光学的相互作用が可能となるように、熱源内で一区画に沿って引き伸ばし融着させることによって形成される。一般的にこれらの装置は、ファイバが張り状態に保持されるように固定され、包装される。２×２装置は２つの入力ファイバおよび２つの出力ファイバを有し、「双方向」は、名目上の入力および出力の役割を交換できることを示す。明らかに、本発明の実施形態では、他の数の入力および／または出力ファイバを有する融着テーパ・カプラを使用することができる。既知の融着テーパ・カプラを図１に示す。テーパ腰部１は、減少した断面積を有する。テーパ腰部は、テーパ・ネックとしても知られる。テーパ遷移部２、３は、テーパ腰部１をそれぞれ入力および出力ファイバの非融着部２１、２２および３１、３２に光学的に接続する。これらの装置はまた、テーパ遷移部が実質的に円錐形であるので、双円錐テーパ・カプラとしても知られる。融着およびドローダウン（テーパリング）工程を制御して、所望のテーパ遷移部形状を与えることが知られている。線形テーパは、指数関数的遷移より堅固であり、すなわち機械的に曲げに対する抵抗がより高い。
【００２５】
光ファイバは、単一モード（モノ・モードとしても知られる）ファイバとすることができ、有利である。そのようなファイバは、コアより低い屈折率を有するクラッドのシースによって包囲されたコアを含む。コアは一般的に円形であり、基本モードだけが非テーパ・ファイバ内を伝搬できるように充分に小さい直径を持つ。この基本モードは、コア・クラッド境界によって非テーパ・ファイバ内を誘導される。コア径は一般的に１５μｍより小さいが、他のサイズも知られている。単一モード・ファイバを使用し、非融着入力ファイバの１つだけに光を入力することによって、マルチモード・ファイバの場合より、曲げによる分配比のより顕著な変化を達成することができる。テーパ腰部は、腰部のコア材とクラッド材の界面が基本モードを閉じ込めて誘導することが事実上それ以上できなくなる程度までドローダウンすることができる。この状況で、基本モードは、それがテーパ腰部内を伝搬するときに、クラッド材の外部境界（一般的に空気との界面）によって強く誘導され、コアはもはや役割を果たさない。最初、基本モードはファイバ・コアによって誘導され、入力ファイバ（非融着）に沿って伝搬する。第１テーパ遷移部に入ると、それは半径が徐々に縮小するコアに遭遇する。コアが小さすぎて基本モードを誘導できなくなり、次いでそれが「脱出」して、クラッドと空気の界面によって誘導されるようになる位置がある。すなわち、伝搬フィールドが今や腰部断面全体に及ぶ。
【００２６】
単一モノ・モード・ファイバの充分にテーパを付けた領域は、以前コアによって弱く閉じ込められた基本モードがクラッドと空気の境界によってテーパ領域に強く閉じ込められるので、非テーパ・ファイバより曲げ損失を生じにくいことが知られている。たとえば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ誌１９９１年１２月５日号、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．２５、ｐｐ２３３４−２３３５のＯａｋｌｅｙらの論文「Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｌｏｏｐ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ」には、単一モード・ファイバのテーパ腰部領域で、測定可能な損失（すなわち、この場合には０．０５ｄＢ未満）を導入することなく、１．５ｍｍ直径の曲げを形成することができることが報告されており、非テーパ・ファイバは１０μｍのコア径、１２５μｍのクラッド径、および１２５０ｎｍのカットオフ波長を有し、テーパ腰部のクラッド径は当初３０μｍと報告された。テーパ腰部の真のクラッド径は、後で発表された訂正に報告されているように、実際は１５μｍであった。対照的に、低損失と矛盾しない非テーパ・ファイバの最小曲げ径は約４ｃｍであった。
【００２７】
本発明の実施形態では、テーパ遷移領域の入力ファイバ・コアからの入力基本モード・フィールドの分離を確実にするように充分に光ファイバをドローダウンすることによって、テーパ腰部のループは、無視できる追加損失により急な曲げを組み込むことができることが突き止められた。テーパ腰部は５０μｍ未満の直径を持つことができ、好都合である。
【００２８】
好ましくは、テーパ腰部は３０μｍまたはそれ以下の「直径」を持つことができる。一般的に、テーパ腰部の直径が小さければ小さいほど、受け入れられない損失を導入することなくループを形成するために行うことができる曲げが小さくなる。しかし、最小直径は、腰部が誘導するように意図された光の波長によって決定される。
【００２９】
ループは、２ｍｍまたはそれ以下の直径を持つ曲げを組み込むことができ、１８０°の曲げを組み込んで、実質的にＵ字型とすることができる。医療用としては、曲げ直径は１ｍｍまたはそれ以下にすることができ、好都合である。
【００３０】
したがって、ループのサイズを縮小して、小型センサを生成することができる。Ｕ字型ループはセンサをプローブ様形状に構成することを可能にし、好都合である。１ｍｍ未満の直径で１８０°の曲げを持つＵ字型ループを組み込んだセンサは、医療用に特に適しており、生体内測定のためにカテーテル内に配置することができる。
【００３１】
本発明の好適な実施形態の光ファイバ部は、単一モード・ファイバから事前形成された融着テーパ２×２双方向性カプラによって提供することができ、便利である。再び、そのような装置はよく知られており、例を図２に示す。各非テーパ・ファイバ２１、２２、３１、３２は、クラッド２１２、２２２、３１２、３２２によって包囲されたコア２１１、２２１、３１１、３２１を含む。テーパ腰部１で、コアは、テーパリング工程によって、光の誘導において役割を果たさなくなるような程度だけ縮小されている。テーパ腰部におけるそれぞれのコアの名目位置は、破線１１１、１２１として示される。
【００３２】
入力ファイバ２１、２２のうちの１つにだけ入力された光パワーを２つの出力３１、３２に分配する機構については、多くのモデルが提案されている。最も満足のいく説明の１つは、次のとおりである（例えばＡｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ誌１９８３年６月１５日号Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．１２、ｐｐ１９１８−１９２２のＢｕｒｅｓらの「Ａｎａｌｙｓｅ  ｄ´ｕｎ  ｃｏｕｐｌｅｕｒ  ｂｉｄｒｅｃｔｉｏｎｎｅｌ  ａ  ｆｉｂｒｅｓ  ｏｐｔｉｑｕｅｓ  ｍｏｎｏｍｏｄｅｓ  ｆｕｓｉｏｎｎｅｅｓ」を参照されたい）。融着テーパ腰部１は、この領域のコアが小さすぎてどんな役割も果たすこともできないので、オプチカル・フィールドの単一の導波路とみなすことができる。この単一導波路のクラッドは、周囲の空気である。入力ファイバの１つ、例えばファイバ２１内を伝搬する基本モードは最初、コア２１１に閉じ込められるが、テーパ遷移領域２に入ると、サイズが縮小していくコアに遭遇する。この基本モードがもはやコア２１１によって閉じ込めることができず、それが「脱出」して、今度はテーパ腰部１のクラッド材の全断面を含む「単一導波路」によって閉じ込められるようになる位置がある。事実上、テーパ腰部である単一導波路は、光が入力ファイバの１つだけに沿って入力される結果、片側だけで励起されている。図２の線Ａに沿ったテーパ腰部１の略断面図を、図３（ａ）に示す。この図は、単一導波路の片側の励起を概略的に示し、矢印を使用して電界を表す。片側のこの励起は、図３（ｂ）に示すように、単一導波路の２つの最低次数モードつまり基本モードと非対称モードの重ね合わせとみなすことができる。これらの２つのモードは異なる伝搬定数を持ち（すなわち、それらは単一導波路に沿って異なる速度で伝搬し）、テーパ腰部に沿ったそれらの重ね合わせは結果的にビート・パターンを生じ、その周期数はこれらの伝搬定数の差によって決定される。
【００３３】
テーパ腰部に沿った特定の位置で完全に対称なカプラの場合、２つのモードの電界は、単一導波路の一方の半分ではきっかりに取り消し、他方では結合して最大値になる。腰部に沿って移動すると、状況は逆転する。こうして、腰部に沿って移動するにつれて、エネルギは単一導波路の片側から反対側に交互に通過する。したがって、出力ファイバ３１、３２におけるパワーの分配比は、ビート・パターンに関して第２テーパ遷移領域３の位置によって異なる。すなわち、それは、光フィールドが分離した出力のコア３１１、３２１によって再捕獲されるまで、２つのモードが単一導波路に沿って移動しなければならない距離によって異なる。したがって、分配比はテーパ腰部１の長さの関数である。
【００３４】
分配比の変化は、正軸歪みをテーパ領域に加えることによって達成することができ、この原理に基づくセンサは、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．１５８４  Ｆｉｂｒｅ  Ｏｐｔｉｃ  ａｎｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ＩＸ  （１９９１）、ｐｐ２７３−２７９のＢｏｏｙｓｅｎらの論文「Ｒａｔｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｆｉｂｒｅ−ｏｐｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  ｆｕｓｅｄ  ｂｉｃｏｎｉｃａｌｌｙ  ｔａｐｅｒｅｄ  ｃｏｕｐｌｅｒ」に開示されている。
【００３５】
まっすぐに保持された完全に対称なカプラ（つまり基本的に同一ファイバから形成された）の場合、上記モデルは、観察結果をうまく説明する。達成できる最大分配比（ＭＳＲ）は１００％である。すなわち、出力パワーの全部がどちらか一方のファイバに現れることがある。しかし、テーパ腰部を曲げた場合、異なるモデルが適用される。また、テーパ腰部をファイバの名目平面内で曲げた場合、今度は曲げの内側における単一導波路の部分と外側における部分との間に構造上の違いがある。ＭＳＲはもはや対称性によって束縛されず、どんな値でも取ることができる。１００％未満のＭＳＲは、出力ファイバのいずれか一方に出力パワーの全てを持つことができないことを意味する。ファイバの１つが、総出力パワーの１００％未満である最大量より多くを運ぶことはできない。Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ誌１９９２年７月３０日号Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．１６、ｐｐ１４８５−１４８６のＯ´Ｓｕｌｌｉｖａｎらの「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｉｎ  ｂｅｎｔ  ｆｉｂｒｅ  ｃｏｕｐｌｅｒｓ」は、テーパ領域をファイバの平面内で曲げたときに、単一モード・ファイバの対称融着テーパ・カプラのＭＳＲの変化を、曲げ角の関数として記載している。テーパ腰部領域は最初直線であり、曲げの目的は、カプラに波長平坦化応答を与えることである。
【００３６】
同様の状況は、テーパ腰部領域が異なる光ファイバ、例えば異なる直径のファイバから形成されている場合にも当てはまる。一般的に、出力ファイバの１つが出力光の全部を運ぶことはできない。
【００３７】
これらの非対称効果は、上述の２つのモードの不均一な励起の結果生じると考えることができる。つまり、２つのモードがテーパ腰部内を進むときに、入力パワーはそれらの間で不均等に分配される。
【００３８】
テーパ腰部は、単一導波路として処理されるというよりむしろ、それらの共通平面内の曲げによって異なる影響を受ける２つの分離した導波路とみなすことができる。
【００３９】
一般的に、本発明の実施形態によって利用される、ループまたはテーパ腰部の変形に対する分配比の従属性は、異なる伝搬定数を持つモードのビート・パターン、テーパ腰部の対称性、テーパ腰部の対称性に対するループの向き、曲げの方向または面、およびモードの不均等な励起を生じる対称性を含むことができる、要因の組合せの結果である。この従属性の計算は複雑になりそうであり、実際問題として、本発明の実施形態のセンサは、特定の測定量に対して簡単に校正される。
【００４０】
本発明の第１態様の好適な実施形態では、ループは、曲げ手段によってそれに力が加えられていないときは、名目上平面的とすることができる。曲げ手段は、ループをその平面内で、または代替的にその平面から外れるように曲げるように校正することができる。これは、センサの非融着部（例えば入力部および出力部）を固定した状態で、テーパ遷移部から最も遠いループの先端に力を加えることによって達成することができる。したがって、非常に複雑な技術を必要とすることなく、正確に再現可能な変形を達成することができ、それにより設計が促進され、設計柔軟性が向上する。
【００４１】
テーパ腰部が、円形断面を持つ名目上同一のファイバから形成され、その結果、実質的に対称軸を持つ実施形態の場合、ループは、対称短軸の面内で、つまり「簡単」な方向に、テーパ腰部を曲げることによって、形成することができる。ここで「短」とは、テーパ断面がより短い突出を有する対称軸を表すために使用される。そのような実施形態では、曲げ手段は、ループをその名目平面から外れるように曲げるように構成することができる。すなわち、曲げは対称長軸に平行に行われる。この構成は、次のような利点を提供する。
ａ）ループがこの方向により堅固であり、すなわち変形に対する抵抗がより強く、このことから、より正確に再現可能な測定を達成することが可能になる。
ｂ）ループの変形が、テーパ腰部の構成光ファイバに対応する部分が非対称にひずむように行われる。この結果、測定量の所与の変化に対し、より顕著な分配比の変動を生じることができる。
【００４２】
本発明の第２態様に従って提供するセンシング装置は、
少なくとも２つの光ファイバのそれぞれの部分を一緒に融着しドローダウンすることによって形成された光ファイバのテーパ腰部であって、第１端および第２端を有するテーパ腰部と、
各非融着部が前記少なくとも２つの光ファイバのそれぞれ１つの非融着部であり、光ファイバの少なくとも１つの非融着部にテーパ腰部の第１端を光学的に接続する光ファイバのテーパ遷移部と、
前記少なくとも１つの非融着部の１つに沿って光をテーパ腰部の第１端に入力するように構成された光源と、を含むセンサを含み、
前記センサが、第１端から第２端へテーパ腰部に沿って伝搬する入力光の少なくとも一部を逆にテーパ腰部に沿って第１端へ反射させるための手段をさらに含み、
前記センシング装置が、テーパ腰部の第１端から前記少なくとも１つの非融着部の１つに伝送された反射入力光のパラメータを示す信号を生成するように構成された光検出器をさらに含み、
テーパ腰部の少なくとも一部分が測定量に応答して曲がるように構成されることを特徴とする。
【００４３】
センサはさらに、測定量に従ってテーパ腰部の少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段を含むことができ、好都合である。
【００４４】
この第２態様は、第１態様について列挙した利点の全てを提供するが、言うまでもなく「ループ」の言及はここでは「テーパ腰部」に置き換えられる。
【００４５】
光のテーパ腰部の同一端に入力され、そこから出力される結果、センサはプローブ様形状を取ることができ、便利である。
【００４６】
その最も簡単な形状では、センサは、光ファイバのただ１つの非融着部を含むことができ、それが入力および出力の両方に使用される。言うまでもなく、テーパ腰部領域では、融着テーパ光ファイバ間の光結合および曲げの結果、反射後に非融着部によって「再捕獲」される光のパラメータに変化が生じる。
【００４７】
１つだけの入力／出力ファイバを持つことにより、センサのサイズおよび複雑度が最小化され、センサを小径のプローブ内に組み込むことができる。
【００４８】
そのようなセンサは例えば、標準融着テーパ・カプラから、名目上の入力ファイバの１つを除去することによって製造することができる。
【００４９】
入力光の反射は、種々の方法で達成することができる。たとえば、特定の実施形態では、センサは第２端から細くなり、光ファイバの非融着部に接続し、その端を反射面で終端するか、または長手方向の光学的接続を行うように接合される。そのようなセンサは、たとえば従来の融着テーパ・カプラから、出力ファイバの端を切断（して反射面を提供）するかまたは接合することにより、形成することができる。
【００５０】
代替的に、反射は、たとえば切断（切削）することによって生じる実質的平面で第２端を終端するように、テーパ腰部を構成することによって達成することができる。再び、そのようなセンサは、従来の２×２融着テーパ・カプラから、テーパ腰部を切断することによって形成することができる。
【００５１】
テーパ遷移部は、光ファイバの２つの非融着部（たとえば、従来のカプラの２つの名目入力ファイバに対応する）に接続することができる。
【００５２】
こうして光は、カプラの名目入力ファイバに沿ってセンサから出力することができる。単一のファイバ対を入力および出力の両方として使用することにより、かつ光をループさせるのではなく、テーパ腰部の端から反射させることによって、センサのサイズおよび複雑度はさらに減少した。
【００５３】
テーパ腰部の反射端は切断（切削）によって作成することができ、テーパ腰部に沿って反射される入力光の部分を増大させるために鏡面にすることができる。しかし、反射は、テーパ腰部の端をループ化してそれ自体に融着させるなど、他の手段によっても達成することができる。
【００５４】
テーパ遷移部が、第１態様の場合のように、２つの非融着部に接続する実施形態では、各非融着部に伝送される光のパラメータを示す信号が生成されるように、第２光検出器を設けることができる。測定量に依存するが、入力パワーからは独立した出力信号を、適切な手段によって生成することができる。
【００５５】
再び、本発明の第２態様の光ファイバ部分は、前と同様にモノモード・ファイバを含むことができる既知の融着テーパ２×２双方向カプラから簡便に設けることができる。この第２態様による装置で使用するため、これらの既知の装置を、テーパ腰部に沿ったいずれかの位置で切断することができる。その場合、切断した構造の半分だけが必要になる。
【００５６】
テーパ腰部の長さは、所望の剛性を得るように選択することができ、有利である。
【００５７】
テーパ腰部の曲げによりファイバの非融着部に沿って反射して伝送される光パワーの分配比を変更させる機構は、第１態様に関連して上述したものと同じである。
【００５８】
テーパ腰部および２つの非融着部は実質的に共平面とすることができ、曲げ手段は、非融着部を固定して保持し、テーパ腰部をこの面内でたわませるように構成することができ、有利である。この平面は一般的にテーパ腰部の対称長軸と平行であり、したがってこの平面内のたわみの結果、それぞれの構成ファイバに対応するテーパ腰部の２つの「半分」の不均等なひずみを生じる。再び、この不均等なひずみは、所与のたわみに対してより顕著な分配比の変化をもたらすことができる。
【００５９】
第１または第２態様のどちらの実施形態でも、テーパ腰部は、製造工程（融着およびドローダウン）中に構成ファイバの名目中心を結ぶ線に対応する方向に少なくとも対称長軸を取り、実質的に均等な断面を持つことができる。断面は、構成ファイバの形状およびサイズならびに融着の程度によって、円形、楕円、２つの重複する円形に似た数字の８、およびその他の形状とすることができる。言うまでもなく、２つのファイバは同一形状またはサイズである必要はない。
【００６０】
ファイバは、テーパ腰部が実質的に円形の断面を持つような程度まで融着することができ、有利である。円形の断面は他の形状より再現しやすい断面であるので、これは有利である。幾何学的な対称長軸または短軸は無いが、非融着部を腰部に接続する遷移領域の向きによって画定される機能上の長軸がある。
【００６１】
測定装置はさらに管状プローブ本体を含むことができ、曲げ手段は、プローブ本体の内部領域と外部領域との間の圧力差によってたわむように構成された弾性膜を含むことができ、有利である。センサはプローブ本体の内側の一端に配置し、テーパ腰部がその端部方向に伸長し、入力／出力ファイバは折り返してプローブに沿って走ることができる。この実施形態では、膜のたわみはテーパ腰部に伝達され、それは第１態様に従ってループとすることができ、分配比は圧力差によって変調される。
【００６２】
膜は、管状プローブ本体の傾斜端を密閉することができ、かつテーパ腰部と直接接触することができる。テーパ腰部またはループは名目上プローブの長手軸に沿って存在するように構成することができる。この構成では、膜のたわみはテーパ腰部を軸からずれるように、すなわちその平面から外れるように曲げさせるので、有利である。
【００６３】
プローブ本体は、可撓性部および剛性部の両方を含むことができ、かつ一端またはそれにより近い位置に剛性部分を含むことができる。膜は剛性部にあるオリフィスを封止することができる。プローブ本体はカテーテルとすることができ、１ｍｍまたはそれ以下の外径を持つことができる。
【００６４】
本発明の第３態様に従って提供するセンサは、一緒に融着して融着部を提供しそれをドローダウンしてテーパ腰部を形成する２つの光ファイバから形成される融着テーパ光ファイバ・カプラを含み、前記カプラは、前記２つの光ファイバのうちの１つの入力非融着部を含む入力端と、前記２つの光ファイバのうちの１つの出力非融着部を含む出力端とを有し、
前記テーパ腰部がループとして形成されることを特徴とする。
【００６５】
センサはさらに、測定量によってループの少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段を含むことができる。
【００６６】
本体は実質的に剛性部を含むことができ、入力および／または出力部は剛性部に取り付けることができる。取付けは、たとえばエポキシ樹脂またはクランプ手段を用いて実質的に不動とするか、またはたとえばシリコンゴムを用いて若干可動にすることができる。
【００６７】
曲げ手段は、ループを剛性部に対してたわませるように構成することができる。
【００６８】
本発明の第４態様に従って提供するセンサは、
少なくとも２つの光ファイバを一緒に融着しそれぞれの部分をドローダウンすることによって形成される光ファイバのテーパ腰部であって、第１端および第２端を有するテーパ腰部と、
各非融着部が前記少なくとも２つの光ファイバのそれぞれの非融着部であり、前記テーパ腰部の第１端を光ファイバの少なくとも１つの非融着部に光学的に接続する光ファイバのテーパ遷移部と、を含み、
前記センサが、第１端から第２端へテーパ腰部に沿って伝搬する光を、逆に前記テーパ腰部に沿って前記第１端へ反射させるための手段をさらに含むことを特徴とする。
【００６９】
センサはさらに、測定量によってテーパ腰部の少なくとも一部分を曲げるように構成された曲げ手段を含むことができる。
【００７０】
再び、本体は実質的に剛性部を含むことができ、１つまたはそれ以上の非融着部は剛性部に取り付けることができる。
【００７１】
本発明の第５態様によって提供される測定方法は、
融着テーパ光ファイバ・カプラの融着テーパ腰部からループを形成するステップと、
カプラの名目入力ファイバに沿ってテーパ腰部に光を入力するステップと、
前記ループを測定量に沿ってひずませるステップと、
テーパ腰部からカプラの名目出力ファイバへ伝送された光のパラメータを示す信号を生成するステップと、
前記信号を使用して測定量の指標を提供するステップと、
を含む。
【００７２】
この方法はループを焼き鈍すステップをも含むことができ、有利である。
【００７３】
本発明の第６態様に従って提供する測定方法は、
融着テーパ光ファイバ・カプラの融着テーパ腰部に、カプラの名目入力ファイバに沿って光を入力するステップと、
入力ファイバからテーパ腰部に沿って伝搬した光の少なくとも一部分を逆に入力ファイバに向かって反射させるステップと、
テーパ腰部からカプラの名目出力ファイバへ伝送された反射光のパラメータを示す信号を生成するステップと、
テーパ腰部の少なくとも一部分を測定量によってひずませるステップと、
前記信号を使用して測定量の指標を提供するステップと、
を含む。
【００７４】
本発明の第７態様に従って提供する測定方法は、
少なくとも２つの名目出力光ファイバに一端を光学的に接続された光ファイバの一部分に光を入力するステップであって、入力された光が前記部分の断面に不均一に分配されるようにしたステップと、
前記部分を測定量によって曲げるステップと、
前記部分から前記名目出力光ファイバの各々に伝送されたそれぞれの光パワーの比を示す信号を生成するステップと、
前記信号を使用して前記測定量を監視するステップと、
を含む。
【００７５】
入力光の不均一な分配は、たとえば融着され前記部分に接続された２つの入力ファイバのうちの１つだけに光を入力することによって、断面の一部だけをオプチカル・フィールドにより励起することによって、達成することができる。しかし、断面における入力光の強度は、何か他の方法でも変化させることができ、断面全体にわたって非ゼロとすることができる。
【００７６】
特定の実施形態では、異なる波長の光を断面の異なる部分に入力することができる。一般的に、断面における入力光のどんな不均一な分配をも使用することができ、その結果、分配比は光ファイバの形状によって異なる。
【００７７】
本発明の実施形態を今から、添付の図面を参照しながら説明する。
【００７８】
今、図４を参照すると、本発明の実施形態によるセンシング装置は、光ファイバの非融着部２１に光を入力するように構成された光源４を含む。ファイバ２１のこの部分は第２部分２２に融着され、テーパ遷移領域２全体にわたって漸減されてテーパ腰部１を形成する。テーパ腰部１は、第２テーパ遷移部３を超えて分離した出力光ファイバ３１、３２に分割する前に、それ自体にループバックされ、ループ１１を形成する。測定量の変化に応答する曲げ装置５は、力Ｆを加えることによって、ループ１１を曲げるように構成される。この例における測定量は磁界であり、曲げ装置５は、加えられる磁界の大きさに比例して変化する寸法を備えた構成要素を含む。他の例では、測定量はたとえば圧力、温度、電界、長さ、またはひずみとすることができる。テーパ腰部１のループ１１内を伝搬する光は、第２テーパ遷移部で２つの出力ファイバ３２、３１の間で分配される。一般的に、分配は均等ではなく、２つの出力ファイバから出射する光信号は異なる強度を持つ。光検出器６１、６２は、２つの出力３１、３２からの信号の強さに比例するそれぞれの信号Ｓ１、Ｓ２を生成し、除算器７は、Ｓ１対Ｓ２の比に比例する出力信号Ｓｏを生成する。したがって、出力信号Ｓｏは光源４の出力パワーとは独立している。
【００７９】
測定量の変化は、曲げ装置５によってループ１１に加えられる力Ｆを変化させ、結果的にループ１１のひずみが生じ、ループの少なくとも一部分が支持されなくなる。テーパ腰部のオプチカル・フィールドはループの形状に敏感であり、このひずみは結果的に、第２テーパ遷移部３における分配比の変化を生じさせる。したがって、出力信号Ｓｏは、測定量の変化によって変化する。明らかに、正確かつ再現可能な測定が要求される場合、曲げ装置５は、ループ１１に加えられるひずみがそれ自体、測定量の再現可能な（かつ、理想的には単一値の）関数となるように構成しなければならない。
【００８０】
この例では、テーパ腰部の断面は、ループを鋭く曲げることができるように、２０ミクロンの直径を持つ。
【００８１】
ファイバ２１、２２、３１、３２の非融着部は、言うまでもなく、任意の長さとすることができる。長さは、プローブまたはセンサを光学電子機器から離すことができるように選択することができる。この例では、第２非融着入力部２２は使用されず、除去することができるので、第１テーパ遷移部２はテーパ腰部を単一非融着入力部２１だけに接続する。したがって、カプラの入力端は、入力ファイバだけで構成することができる。
【００８２】
今、図５を参照すると、本発明を具現するセンサは、テーパ腰部１のループ１１が温度の変化によってたわむように構成されている。この実施形態では、入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２は、アルミニウム・ブロック５１に対して位置が固定されている。この固定は、非融着ファイバの部分を包封材８のブロック内に包封することによって達成され、この場合、包封材はエポキシ樹脂である。この例では、樹脂は非融着入力および出力ファイバの一部分だけを包封し、テーパ遷移部２、３またはテーパ腰部１には伸長せず、これらは支持されず、空気によって包囲されている。これは、遷移部および腰部の光が強く閉じ込められ、従って損失が減少することを確実にする。
【００８３】
ブロック５１の一端の突起５２はループ１１の先端と接触し、ブロックの長さの変化をループ１１に伝達し、その曲率半径をも変化させる。アルミニウムは熱膨張係数が高く、したがってループ１１は温度の変化によって曲がる。
【００８４】
ループのひずみの変化に加えて、長さの変化ΔＬは、エポキシ樹脂によって支持されていないテーパ遷移部２、３の応力パターンをも変化させることができる。分配比は遷移領域の応力およびひずみパターンの変化に特に敏感であり、したがって、センサの光ファイバ部をこのやり方で包封することによって、温度変化に対する出力の感受性を増加することができる。
【００８５】
しかし、テーパ遷移部を乱すと損失を増加することがあり、したがって損失を最小限に維持するために、テーパ腰部のひずみの結果遷移部ができるだけ乱されないように、センサを構成することが好ましい。
【００８６】
図６は、本発明のさらなる実施形態によるセンサの一部の平面図を示す。この実施形態では、ループは名目的に平面内にあり、ループの平面Ｐは用紙の面である。曲げ手段は、ループ１１の先端に力Ｆを加えて、それを平面Ｐ内で変形させるように構成される。ひずみ１１´後のループの形状は、破線で示す。力Ｆの大きさは、測定された量の大きさに依存する。この例では、テーパ遷移部に直接隣接する名目入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２の非融着部もまた、実質的に平面Ｐ内に存在する
【００８７】
図７は、別の実施形態によるセンサの一部を示す。ループ１１は、直径１ｍｍ未満の１８０°の曲げを組み込み、実質的にＵ字型である。これはセンサに細いプローブ様形状をもたらし、便利である。再び、ループは、曲げ手段によってそれに力が加えられないときは、名目的に平面内にあり、ループの平面Ｐは用紙の面に対して斜めに位置する。この例の曲げ手段は、ループ１１の選択付近に力Ｆを加えるように構成され、力Ｆは平面Ｐに対して垂直な成分を有する。したがって、その結果生じるループのたわみは、平面Ｐから外に出る。この構成の利点は、テーパ腰部１のひずみが、加えられる力Ｆのよく定義された予測可能かつ再現可能な関数であることである。
【００８８】
今、図８を参照すると、さらなる実施形態におけるテーパ腰部は、実質的に均一な「８の字」形の断面を有する。これは図８（ａ）に示されており、断面は、均等な直径の２つの重ね合わされた円形によって形成される形状に似ている。テーパ腰部１は、２つの同様のモノモード・ファイバを一緒に融着することによって形成され、これらのファイバの在留コアは、対称長軸Ａ１上に存在する。構成ファイバ間の類似性の結果、テーパ腰部１は、さらなる実質的対称短軸Ａ２を有する。
【００８９】
図８（ｂ）は、ループされたテーパ腰部１１、テーパ遷移部２、３、および入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２の非融着部の斜視図を示す。再び、非ひずみループ１１は実質的に平面内にあり、テーパ腰部１を対称長軸Ａ１に対して垂直方向に曲げることによって形成されている。したがって、非歪みテーパ腰部に沿った全ての位置で、対称長軸Ａ１は平面Ｐに対して垂直である。入力ファイバ２１、２２の非融着部は、それらのコアが平行でありかつ平面Ｐに対して垂直な平面内に存在するように、配置される。出力ファイバも同様に配置される。テーパ遷移部２、３は両方とも実質的に直線的な輪郭を有する。これにより遷移部はより剛性になり、曲げ手段の影響をテーパ腰部１のみに制限するのに役立つ。
【００９０】
図８（ｃ）は、プローブ本体９に装着された、図８（ｂ）の光ファイバ部の側面図である。入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２は、テーパ遷移部２、３の部分を包封するために伸長する１ブロックのエポキシ樹脂８により、プローブ本体９に固定される。これは、テーパ遷移部の剛性をさらに高めるのに役立つ。テーパ腰部１のループ１１は、包封材によって支持されないので、自由にひずむことができる。この例では、曲げ手段５は、一端をプローブ本体９に固定された１ブロックの材料の形を取り、ブロックの他端は傾斜され、ループ１１の先端に接触するように配置される。材料は磁歪性があり、したがって印加される磁界の大きさによって長さが変化する。ブロックの長さの変化ΔＬはループに直接伝達され、それを平面Ｐから外に曲げさせ、新しい形状１１´を取らせる。したがってループ１１のひずみは実質的に対称長軸Ａ１に平行な方向であり、それぞれの構成ファイバ２１、２２に名目的に対応するテーパ腰部の２つの半部分１Ａ、１Ｂが不均等にひずむ結果を生じる。図に示す特定のひずみの場合、テーパ腰部の一方の半部分１Ａは、圧縮ひずみを受け、他方の半部分１Ｂは引張ひずみを受ける。分配比は、テーパ腰部のそのような非対称ひずみに特に敏感である。一般的に、これは２つの要素が結合した結果である。すなわち、非対称ひずみは、テーパ腰部に沿って伝搬する２つの最低次数モードのビート・パターンを変化させ、第二に、図８に示す形状を有するループの非対称ひずみは結果的に、この例では部分的にしか包封されていないテーパ遷移部の非対称応力および／またはひずみを生じさせる。特定の他の好適な実施形態では、テーパ遷移部は包封されない。非融着部だけがプローブ本体９に取り付けられる。入力テーパ遷移部２の非対称応力および／またはひずみは、テーパ腰部内を通過する２つの最低次数モードの相対パワーに影響を及ぼし得る。
【００９１】
図８（ｃ）に示す構成は、測定量の関数としてのループの再現可能な曲げにつながる。ループ１１は、テーパ腰部１を「容易」な方向、つまり対称長軸に対して垂直な方向に曲げることによって形成される。平面Ｐに対して垂直な曲げに対するループ１１の剛性は、直線的な輪郭を持つテーパ遷移部２、３を形成することにより、かつそれらをエポキシ樹脂８のブロックに部分的に包封することによって増加させた。
【００９２】
今、図９を参照すると、本発明のさらなる実施形態において、センサは、テーパ遷移領域３全体にわたって一緒に融着し漸減して、反射面１０１によって終端されたテーパ腰部１を形成する光ファイバ３１、３２の２つの非融着部を含む。テーパ腰部の端を、図９（ｂ）にさらに詳しく示す。反射面１０１は、テーパ腰部を切断（すなわち切削）することによって形成され、実質的に平面である。反射面は、テーパ腰部領域の名目長手軸に対して角度θを成す。この例では、θは鋭角であるが、理想的に９０°とすべきである。反射面１０１は、その反射率を高めるために鏡面化されてもいる。
【００９３】
光は、非融着部３１に適切にスプライスされた光ファイバの側枝３３を介して、ＬＥＤから非融着部３１の１つだけに入力される。入力光は遷移領域３を通過し、テーパ腰部１に沿って端面１０１に伝搬し、そこで反射してテーパ腰部に沿って逆進する。遷移部３に戻ると、入力光は２つの非融着部３１、３２の間の分配される。分配比は、テーパ腰部１の形状の敏感な関数である。テーパ腰部１から非融着部３１、３２の各々に沿って逆進する光は、パワー分配比を示す信号Ｓ１、Ｓ２を生成するそれぞれのフォトダイオード６１、６２に向けられる。これらの信号Ｓ１、Ｓ２は加算器６３で結合され、それらの差を示す信号は、減算器６４によって生成される。和および差の信号は次に除算器７で比例され、分配比を示す、ＬＥＤ４のパワー出力からは独立した出力信号Ｓｏを生成する。
【００９４】
特定の他の好適な実施形態では、減算器は不要である。これらの実施形態では、信号の一方または他方を２つの和によって除算して、０と１の間で変化することのできる分配比の値を出す。この数字に１００を乗算して、分配比を百分率で出すことができる。
【００９５】
図９の実施形態では、曲げ手段は、一端に突起５４を持つバイメタル板５３である。バイメタル板５３の曲率は温度の関数であり、この曲率の変化は、突起５４によってテーパ腰部１に伝達される。テーパ遷移部３の一部はシリコンゴムのブロック８に包封され、バイメタル板５３の一端に固定される。遷移部３の一部は包封されずに残っており、したがってテーパ腰部１が曲がると、ひずむことができる。テーパ遷移部３は、そのスチフネスを低下するために、湾曲した輪郭３００を持って形成されている。これらの特徴の結果、分配比は、支持されていないテーパ腰部および遷移部の一部に加えられる曲げの特に敏感な関数である。
【００９６】
今、図１０を参照すると、本発明のさらなる実施形態におけるセンサの光ファイバ部は、遷移部全体にわたり一緒に融着され漸減されて、その長さに沿って実質的に均一な楕円形の断面を持つテーパ腰部１を形成する、単一モード光ファイバの２つの非融着部３１、３２を含む。テーパ腰部１の端部１０１は、テーパ腰部の名目長手軸に対して垂直に切断して、反射面を設ける。楕円形の断面は対称長軸Ａ１を有し、テーパ腰部１は、その長さＡ１に沿った全ての位置で実質的に共通平面Ｐ内に存在するように構成される。非融着部３１、３２の中心もまた、実質的に平面Ｐ内に存在するように構成される。曲げ手段は、平面Ｐに平行な成分を持ち測定すべき量によって異なる大きさの力Ｆを加えることによって、テーパ腰部１を平面Ｐ内で曲げるように構成される。
【００９７】
図１０（ａ）はセンサの一部の斜視図を示し、図１０（ｂ）は平面図を示す。構成モノモード・ファイバのコア３１１、３２１は、テーパ遷移領域３全体にわたってサイズが減少し、テーパ腰部１では無視できるほど小さい断面を有する。無視できるほど小さいとは、テーパ腰部における断面が、ファイバ３１、３２の１つに沿ってセンサに伝搬する基本モードをもはや実質的に閉じ込めることができないことを意味する。
【００９８】
テーパ腰部１は名目上、それぞれの構成ファイバ３１、３２の材料に対応する２つの班部分１Ａ、１Ｂを有する。図１０（ｂ）は、テーパ腰部１が力Ｆによって平面Ｐ内で曲げられ、結果的に２つの名目半部分１Ａ、１Ｂが不均一なひずみを生じた後のテーパ腰部１の位置を示す。端部１０１からの反射光がコア３１１、３２１によって再捕獲されるので、この非対称ひずみは結果的に、分配比の変化を生じる。
【００９９】
図１１は、本発明を具現する圧力プローブの略断面図である。融着テーパ光ファイバ１のループ１１は管状プローブ本体９１の内部に配置され、ループのセンタが、プローブ本体９１の端を密閉する可撓性膜５５に接触している。テーパ遷移部でループに光学的に接続された入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２は、膜５５から離れるようにプローブ本体９１に沿ってその内部に伸長する。遠端位置で、それらは、光源および信号発生器に接続するためにプローブ本体９１から出る。ループ１１は支持装置９２によりテーパー遷移部付近で支持される。支持装置９２は本実施例では楔型である。この例では、センサの光ファイバ部は、腰部１を漸減させるように熱を加えながら制御されたやり方で引き伸ばされた、光ファイバ方向性カプラ（すなわち、側方に融着され引っ張られて約５０％の分配比を提供する２つの光ファイバ）を含む。次いでテーパ腰部１はそれ自体にループバックされ、ループ径は、受け入れられない損失を導入することなく、できるだけ狭くする（プローブ径を最小化させるため）。したがって、入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２は両方とも、同じ側から出入りする。
【０１００】
一般的に、分配比（ＳＲ）はループ・プロセス中にその初期値から変化するが、これは実際面では必ずしも問題を生じない。カプラは、曲げの後で所望のＳＲが得られるように最初は適切に異なるＳＲを用いて組み立てることができ、あるいはループ後のＳＲがどうなろうと関係なく、カプラは単純に使用することができる。また、５０％のＳＲは重要ではない。
【０１０１】
テーパ領域１内のオプチカル・フィールドは、この領域の形状の変化に非常に敏感であるので、カプラの分配比は、単にループ領域１１をたわませることによって変調させることができる。これは、管状ハウジング９１の端部に可撓性膜５５を追加することによって達成される。膜５５は、圧力の変化によりたわむと、ループ１１を曲げさせる。
【０１０２】
単純な光源（たとえばＬＥＤ）からの光は、カプラの入力アーム２１、２２の１つの供給され、２つの出力アーム３１、３２からの出力は、フォトダイオードによって監視される。信号の比は分配比に対応し、これは今度は、膜の圧力に関連する。
【０１０３】
今、図１２を参照すると、本発明のさらなる実施形態において、入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２の非融着部の一部が、エポキシ樹脂の包封ブロック８によって、支持ブロック９２ｂに固定されている。光がテーパ遷移領域２、３内を光ファイバと空気の界面によって強く誘導され、したがって損失が減少することを確実にするために、エポキシ樹脂ブロック８はこの領域のいずれをも包封するように伸長しない。支持ブロック９２ｂはそれ自体、センサ本体９の剛性部に装着される。エポキシ樹脂の第２ブロック８１はテーパ腰部１の一部を包封し、それを第２支持ブロック９２ａに固定し、第２支持ブロックは再び本体９に固定される。したがって、ループ１１の先端部だけが支持されない。曲げ手段は、力Ｆを加えることによって先端部をたわませるように構成される。支持されていない先端部のスチフネスは、第２支持体９２ａの適切な配置によって制御することができ、したがって装置の感度を設定することができる。
【０１０４】
図１３は、本発明を具現するさらなる圧力プローブを示す。このプローブの動作原理は、ループ融着テーパ２×２双方向カプラの変形による光学的挙動の変化に基づく。２×２融着テーパ・カプラは、２つの光ファイバを接触状態に保持し、ファイバ間の光学的相互作用が可能になるように、ある区間に沿って引き伸ばし融着することによって形成される。分配比（パワー伝達比）は、引き伸ばされ狭隘化した領域１の乱れに非常に敏感である。融着テーパ領域１は、プローブ様形状を持つことができるように、１８０°曲げられてループ１１を形成する（入力および出力ファイバがセンサ先端につながる）。一般的な光ファイバは、曲げ半径が１ｃｍ未満の場合、深刻な光損失を被るが、ファイバのテーパ部１は、無視できるほど小さい損失で、１ｍｍより著しく低い曲率半径で曲げることができる。
【０１０５】
図１３の圧力トランスデューサでは、ループ・カプラは、封止された管９１の内部に固定される。カプラの入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２は、プローブ本体９１の一端から、エポキシ樹脂またはシリコンゴムなど適切な材料のシーリング・プラグ９３を介して、外に出る。光ファイバ２１、２２、３１、３２は管状プローブ本体９１を通過し、適切な材料の包封ブロック８によってくさび形支持体９２に固定される。この例では、ブロック８はエポキシ樹脂を含み、テーパ遷移領域のみならず、非融着構成ファイバ２１、２２、３１、３２の一部をも包封する。包封ブロック８およびくさび形支持体９２は、プローブ本体９１のシールを形成する。管状プローブ９１の端は斜めに切断し（すなわち、プローブ本体は斜めに終端する）、傾斜端にはシリコンゴムのキャップ５０が配置される。キャップ５０は、留め具５０１によってプローブ本体９１に固定される。それに加えて、または代替的に、接着剤を使用することもできる。プローブ本体９１の傾斜端を封止するキャップ５０は、弾性膜５５を形成する。したがって、プローブ本体９１内の容積９４は、膜５５および包封ブロック８によってプローブ外の容積から密閉される。したがって膜５５は、外部圧力の変化によりたわむ。ループ１１は、膜５５にもたれるように配置されるので、プローブの外側と内側の容積間の圧力の差の変化によって生じる膜のたわみは、テーパ腰部に直接伝達される。光はカプラ入力２１、２２の１つの入力され、２つの出力ファイバ３１、３２に分岐される。一般的に、名目分配比は最初、適切なカプラの組立ておよびループ工程の組合せによって、５０％近くに設定される。次いで、圧力プローブ内で、分配比は、結合領域１に生じる変形により加えられる圧力と共に変化する。分配比は、出力信号を検出し、比例することによって単純に監視される。したがって、最終出力信号は、入力パワーまたはシステムの損失の変動について正規化される。
【０１０６】
図１３の実施形態では、プローブ本体９１は、１ｍｍ未満の直径および約１ｃｍの長さを有する、ＭＲＩと両立可能な材料の管から形成される。この実施形態は、光ファイバの使用が特定の利点（光学的測定が、この機械に存在する強い磁界に影響されず、かつそれと干渉しない）をもたらす、ＭＲＩ手続き中の使用に特に適している。圧力センサは、同等に重要なその他の生体内用途を持つかもしれない（たとえば静脈内および心臓内の血圧の直接測定、重症患者および／または頭部外傷患者の脳の圧力測定）。これはまた、工業用途にも著しい関連があるかもしれない。
【０１０７】
一般的に、プローブを作成するために使用する材料は、特定の用途に適合するように選択される。たとえば生体内測定の場合、材料は、生体適合性および滅菌の容易さを考えて選択することができる。
【０１０８】
特定の好適な実施形態では、プローブ本体はステンレス鋼から形成される。
【０１０９】
図１４は、図１３に示したものと類似したセンサを用いて得られた結果のグラフを示す。このセンサは、５０ｍｍＨｇの測定範囲および約０．５ｍｍＨｇの分解能を持つものであった。圧力変化による分配比の変動はほぼ線形であるが、言うまでもなく、一般的に個々のセンサは、それらの類似した応答について前提条件の必要性を回避するために、校正することができる。
【０１１０】
範囲および分解能は、膜またはカプラのパラメータを変更することにより、（より大きくも小さくも）簡単に変更することができる。可能な絶対分解能は、膜５５の利用可能な変形、測定の精度、およびカプラの結合比の安定性によって制限される。これは、一般的に全尺の１％未満であることが期待される。
【０１１１】
今、図１５を参照すると、本発明の別の実施形態におけるプローブ本体９１が、一端を矩形に切断された管状の形を取っている。管９１の矩形に切断された端に案内部材９９が取り付けられ、これを封止している。管９１の側面の穴９１２は、可撓性スリーブ５００によって封止され、スリーブの一部が穴９１２の上に位置し、可撓性膜５５を形成する。管９１の内部で、封止用シリコンゴムのプラグ８が光ファイバの非融着部３１、３２を保持し、くさび形支持体９２と共に管９１のシールを形成する。テーパ遷移部３およびテーパ腰部１はシリコンゴムのブロック８によって支持されず、テーパ腰部１は反射面１０１で終端する。光は非融着光ファイバ３１の１つの入力され、テーパ腰部１内を伝搬する。表面１０１からの反射により、入力光はファイバ３１、３２に沿って戻り、別個の信号が監視される。テーパ腰部１の変形は、分配比の変化につながる。プローブ本体９１内部の容積９４は、可撓性スリーブ５００、案内手段９９、ならびにくさび形支持体９２および包封ブロック８によって、プローブ外部の容積から密閉される。弾性膜５５は容積間の圧力差によってたわみ、このたわみは、膜５５の内側表面に取り付けられ、テーパ腰部と接触するように配置された部材５５１によって、テーパ腰部１の端に伝達される。
【０１１２】
別の実施形態では、融着テーパ・カプラの入力端は２つの入力ファイバを含み、光は両方のファイバで同時にテーパ腰部に入力される。しかし、各ファイバに入力される光の強度は異なり、上述の通り、テーパ腰部のひずみは結果的に、適切に構成された光検出器からの出力信号に変化を生じる。
【０１１３】
さらに別の実施形態では、異なる波長の光が各「入力」ファイバに入力され、波長感受性光検出器が使用される。そのような構成により、それぞれの異なる波長の分配比を導出することができ、カプラの状態に関してより多くの情報を得ることができ、信頼性および／または精度が高まり、あるいは温度補償の提供さえも可能になるという利点がある。図１６および図１７は、本発明を具現する２つのセンサの略平面図を示す。これらのセンサは、流体の流速（たとえば風洞内の）の測定用である。図１６のセンサは、入力および出力ファイバ２１、２２、３１、３２の一部分を包封する剛性ブロックまたは剛体（取付具）８００を含む。入力および出力ファイバは融着され漸減されて融着テーパ光ファイバ・カプラを形成し、カプラのテーパ腰部は、取付具８００の端面から突出するループ１１として形成される。ループは取付具８００によって包封されず、取付具の一端だけで支持される（すなわち、ループは片持ち梁として構成される）。剛体８００から遠いループの端（すなわち、ループの名目先端）は、包封材によって支持されない。したがって、剛体８００を装置の表面に取り付け、ループを装置の表面に隣接して流動する流体によってたわませる（曲げさせる）ことができる。
【０１１４】
図１７のセンサは、一緒に融着されドローダウンされてテーパ腰部１を形成する、名目入力ファイバ２１および名目出力ファイバ３１を含み、テーパ腰部１は切断されて反射面１０１を提供する。ファイバ２１、３１の非融着部は剛性取付具８００内に包封され、テーパ腰部は取付具の表面から突出する。固定ブロック８００の表面が風洞の壁Ｗに取り付けられ、テーパ腰部が流体の流れの一般的方向に対して名目的に垂直に伸長するように配置されたセンサが、概略的に示されている。流体の流速が増加すると、テーパ腰部のたわみも増加し、２つのファイバ間の反射光の結合比は、風洞内の流体速度の尺度を提供する。
【０１１５】
図１８は、本発明のさらなる実施形態の略斜視図を示す。このセンサでは、包封体８００は、そこを貫通して伸長し、流体が流れることができる流路を提供するアパーチャ（スロットＳ）を含む。ループ１１は、アパーチャ内に配置される。アパーチャ内のループの非支持先端は、アパーチャ内の流体の流動の速度によってたわむ。この構成（アパーチャ／スロット付き包封体）は、比較的脆弱なセンシング素子（すなわち、ループまたはシングル・エンド構成における脆弱なテーパ腰部）のための機械的保護を提供する。
【０１１６】
図１９は、本発明のさらなる実施形態を示す。図１９のセンサは図１６のそれと同様であるが、剛性包封体８００の表面から突出する単一入力ファイバ２１および単一出力ファイバ３１を含む。このセンサはさらに、２つの光ファイバを一緒に融着しドローダウンすることによって形成された光ファイバのテーパ腰部を含む。テーパ腰部はループ１１状に形成され、それは包封体８００から伸長し、したがってそれにより支持されない。包封体８００は、加速度をセンサによって監視される物体Ｏの表面Ｔに取り付けられている状態が示される。質量Ｍがループ状テーパ腰部に取り付けられ、この例ではエポキシ樹脂のビードの形をしている。
【０１１７】
図２０は、図１９のセンサの略側面図を示す。支持されていないループ１１をはっきりと見ることができる。矢印Ａによって示される一般方向（すなわち、試験表面Ｔおよびループの面に対して垂直）の成分を有する物体Ｏの加速度は、ループの曲げを引き起こす。質量Ｍが大きければ大きいほど、所与の加速度に対するループの曲げ力は大きくなる。
【０１１８】
質量Ｍは、テーパ腰部の機械的応答を調整するように選択／配置することができ、したがって、特定の振動周波数を検出するのに適するように構成することができる。したがって、本発明の実施形態では、テーパ腰部に取り付けられた質量の調整および／またはテーパ腰部が包封体によって保持される位置に対する質量の位置の調整により、センサの周波数応答を調整することができる。
【０１１９】
図２１は、本発明のさらなる実施形態であって、再び、試験物体Ｏの振動および／または加速度の測定に適したセンサを示す。この例では、測定量に応答する構成要素は、反射面１０１を提供するために切断されて鏡面化された、融着テーパ・カプラのテーパ腰部である。切断されたテーパ腰部は包封体８００の表面から伸長し、支持位置から（すなわち包封体表面から）予め定められた距離ｄでそれに取り付けられた質量Ｍを有する。予め定められた距離は、所望の応答が得られるように選択される。
【０１２０】
テーパ腰部１の端１０１および質量は包封体８００によって支持されず、したがってテーパ腰部は、センサが取り付けられた本体０の加速度に応答して、ひずみ力を経験する。
【０１２１】
センサは、脆弱かつ高感度のテーパ腰部を保護するケーシング（エンクロージャ）Ｅをさらに含む。
【０１２２】
したがって、本発明の実施形態では、センサはさらに、光ファイバの非融着部の少なくとも一部分を包封する本体（好ましくは剛体）を含み、テーパ腰部は、ループの先端またはテーパ腰部の第２端が本体に対してたわみ可能であってテーパ腰部を曲げさせるように、本体の表面から伸長する。テーパ腰部は、本体の加速度または本体を通過する流体の流速に応答して、曲がるように構成することができる。
【０１２３】
本体の表面からある距離位置で、テーパ腰部に質量を取り付けることができる。
【０１２４】
本体の表面は、装置の取り付けるように適応させることができ、それにより使用中に、先端または第２端は、装置に対して相対的にたわみ可能になる。テーパ腰部が装置表面を通過する流体の流れの中に伸長する状態で、本体を装置に取り付けることができる。
【０１２５】
テーパ腰部は本体を貫通するアパーチャの表面から伸長することができ、それにより、本体はテーパ腰部の機械的保護を提供する。使用中、アパーチャは、流体の流れがテーパ腰部を通過できるように構成することができる。
【０１２６】
センサは、包封体およびテーパ腰部を完全に閉囲するエンクロージャを含むことができ、それでもまだその内部でテーパ腰部のある程度のひずみを起こさせることができる。
【０１２７】
図２２は、本発明を具現するさらなるセンサの略側面図を示す。このセンサは、包封用取付具８００から伸長し、片持梁（この例では微小片持梁）の名目上下側に接着されたループとして形成された融着テーパ光ファイバ・カプラのテーパ腰部を含む。テーパ腰部に接続された入力および出力ファイバは、本体８００の別の表面から伸長する。片持梁のひずみはループ１１のひずみを引き起こし、したがって融着テーパ光ファイバ・カプラの構成ファイバ間の結合比に影響を及ぼす。梁の機械的特性は、特定の用途に適合するように調整することができ、光センサは、その結果得られる運動に応答する。
【０１２８】
したがって、図１９ないし図２１のセンサは、振動および／または加速度の検出／測定に適している。すなわち、それらは、加速度計の一部を形成することができる。流体流速センサおよび加速度／振動センサの両方で、光ファイバ・センサの小サイズおよび受動的な性質は、従来の既知の装置に比べて明らかな利点を提供する。
【０１２９】
この明細書（請求の範囲を含む）で開示し、かつ／または図面に示した各特徴は、開示および／または図示した他の特徴とは独立して、本発明に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で使用するのに適した既知の融着テーパ・カプラの略図である。
【図２】本発明の実施形態で使用するのに適した既知の融着テーパ・モノモード・カプラの略図である。
【図３】入力ファイバのみからの光によって励起されるテーパ腰部の入力端における電界モード・パターンの非常に概略的な図である。
【図４】本発明の実施形態によるセンシング装置の略図である。
【図５】本発明を実施する温度センサの略図である。
【図６】本発明を実施するセンサの一部分の略図である。
【図７】本発明を実施するセンサの様々な部分の略図である。
【図８】本発明を実施するセンサの様々な部分の略図である。
【図９】本発明のさらなる実施形態によるセンシング装置の略図である。
【図１０】本発明の実施形態によるセンサ部分の様々な概観の略図である。
【図１１】本発明の実施形態による圧力測定用プローブの端部の略図である。
【図１２】本発明を具現するセンサ部分の略図である。
【図１３】本発明の実施形態による圧力測定用プローブの略図である。
【図１４】図１３のプローブの圧力による分配比の変化を示すグラフである。
【図１５】さらなる実施形態によるプローブの略図である。
【図１６】本発明を具現するセンサの略平面図である。
【図１７】流体の流れを監視するために風洞内に装着された、本発明を具現するセンサの略図である。
【図１８】流体の流れの高感度測定に適した、さらなる実施形態の略図である。
【図１９】振動／加速度を感知するために試験対象に装着された、本発明を具現するセンサの略図である。
【図２０】図１９のセンサの略側面図である。
【図２１】本発明を具現する加速度センサの略図である。
【図２２】さらなる実施形態の略図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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