(57)【要約】【課題】傾斜型ファイバーブラッググレーティングを使用して媒体の屈折率を精度良く検出すること。【解決手段】光ファイバー（３）の長手方向に対して傾斜する屈折率が異なる部分（４ｃ）がコア（４ａ）に設けられた傾斜型ファイバーブラッググレーティング（４）と、コア（４ａ）を通過した光と、クラッド（４ｂ）を通過した光とを測定する測定部（８）と、コア（４ａ）を通過した光の波長のピークに基づいて、クラッド（４ｂ）に接触する媒体（７）の温度を検出する温度の検出手段（Ｃ５）と、温度の検出手段（Ｃ５）で検出された温度と、クラッド（４ｂ）を通過した光の波長のピークとに基づいて、クラッド（４ｂ）に接触する媒体（７）の屈折率を検出する屈折率の検出手段（Ｃ６）と、を備えた媒体（７）の温度および屈折率の検出装置（１）。【選択図】図１
2014235007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、前記コアの外周を覆い且つ外表面が媒体に接触するクラッドと、を有する光ファイバーにおいて、予め設定された間隔をあけ且つ前記光ファイバーの長手方向に対して傾斜する屈折率が異なる部分が前記コアに設けられた傾斜型ファイバーブラッググレーティングと、
前記コアを通過した光と、前記クラッドを通過した光とを測定する測定部と、
前記コアを通過した光の波長のピークに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の温度を検出する温度の検出手段と、
前記温度の検出手段で検出された温度と、前記クラッドを通過した光の波長のピークとに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の屈折率を検出する屈折率の検出手段と、
を備えたことを特徴とする媒体の温度および屈折率の検出装置。
【請求項２】
温度と前記コアを通過した光の波長のピークとの関係を特定する情報を予め記憶する温度関係の記憶手段と、
前記クラッドを通過した光の波長のピークと温度と屈折率との関係を予め記憶する屈折率関係の記憶手段と、
前記温度関係の記憶手段に記憶された情報と、前記コアを通過した光の波長のピークとに基づいて、前記媒体の温度を検出する前記温度の検出手段と、
前記屈折率関係の記憶手段に記憶された情報と、前記クラッドを通過した光の波長のピークと前記温度とに基づいて、前記媒体の屈折率を検出する前記屈折率の検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の媒体の温度および屈折率の検出装置。
【請求項３】
予め設定された間隔をあけ且つ光ファイバーの長手方向に対して傾斜する屈折率が異なる部分が前記光ファイバーのコアに設けられた傾斜型ファイバーブラッググレーティングに対して、光を入射して、前記コアを通過した光と、前記コアを覆い且つ外表面が媒体に接触するクラッドを通過した光とを測定し、前記コアを通過した光の波長のピークに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の温度を検出すると共に、検出された温度と前記クラッドを通過した光の波長のピークとに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の屈折率を検出することを特徴とする媒体の温度および屈折率の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体の温度および屈折率を検出する検出装置および検出方法に関し、特に、光ファイバーのコアの部分に長手方向に沿って周期的に屈折率が異なる部分が配置され且つ屈折率が異なる部分が長手方向に傾斜する傾斜型ファイバーブラッググレーティングを使用した媒体の温度および屈折率の検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアとコアの外周を覆うクラッドとを有する光ファイバーにおいて、光ファイバーのコアに周期的な屈折率変化を持たせたファイバーブラッググレーティング（FBG: Fiber Bragg Grating）が知られている。ＦＢＧを使用して光ファイバーのコアを通過する光の波長の変動を測定することで、歪みや体積変化などの機械的な変形量やコア部の屈折率の変化を検知する技術が、特許文献１（特開２００１−２２１６１５号公報）等で従来公知である。また、ＦＢＧが熱膨張、熱収縮することで歪み等が変化することを利用して、ＦＢＧの歪み等から、温度を間接的に測定することも知られている。
前記ＦＢＧにおいて屈折率変化をコア部の軸方向（光ファイバーの長手方向）に対して傾斜させた傾斜型ＦＢＧ（TFBG：Tilted Fiber Bragg Grating）を使用して、クラッドの
外周に接触する液体の屈折率変化など、光ファイバーに接触している外部環境の非力学的物理量の変化を捉えられることが知られている。前記ＴＦＢＧに関する技術として、以下の非特許文献１、特許文献２が知られている。
【０００３】
非特許文献１には、ＴＦＢＧを通過した光におけるクラッドモードのピーク波長のシフトと、外部の屈折率との関係について実験が行われた結果が記載されている。なお、非特許文献１では、液体の温度に応じて、クラッドモードのピークがシフトすることを示しており、その影響について検討されている。
特許文献２（特開２０１０−１０１８０１号公報）には、エタノール混合ガソリン燃料に対して、ＴＦＢＧを使用して、屈折率からエタノールの濃度及びガソリンの重軽質を推定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２１６１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０１８０１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】G.Laffont、他１名、「Tilted short-period fibre-Bragg-grating-induced coupling to cladding modes for accurate refractometry 」、Measurement Science and Technology、Institute of Physics Publishing、2001年、12号、p.765-770
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（従来技術の問題点）
特許文献１に記載の技術のようなＦＢＧでは、単一のコアモードで反射が生じ、透過光強度が減少する。ＦＢＧでは、コア部からの光のエバネッセント光場がクラッドの厚みで減衰し、クラッド外へ出ることがないので、外部の光とコア内の光が結合することが無い。したがって、ＦＢＧでは、外部からの光学的な情報がコア部に影響しないため、高精度な測定が可能である。しかし、それ故に、逆に、機械的な伸張以外の物理現象の検知には不向きであった。したがって、ＦＢＧでは、屈折率を計測することは不可能であり、屈折率を測定するためには別の測定装置を使用する必要があった。
【０００７】
これに対して、非特許文献１や特許文献２に記載のＴＦＢＧでは、コアモード以外に、多数のクラッドモードのピークが透過スペクトルに観測される。クラッド部へ伝搬した光は、クラッドと外部との界面で反射を繰り返しているので、界面で外部との光学的な結合が生じれば、ピーク強度が変化する。したがって、クラッドモードのピーク強度に基づいて、クラッドの外周に接触する液体や気体等の媒体の屈折率を測定することも可能である。
しかしながら、ＴＦＢＧでは、非特許文献１にも記載があるように、屈折率を計測する場合、温度が測定精度に影響を与える。したがって、ＴＦＢＧで屈折率を計測する場合、液体の温度の影響を受けて、正確な測定が困難であった。よって、特許文献２に明記はないが、実用上は、屈折率を計測する際に、液体の温度を温度計等の別の装置を使用して測定し、且つ、液体を特定の温度に保温（恒温）して測定する必要があった。また、非特許文献１に記載の技術のように、温度計等の何らかの方法で温度を測定して、測定した温度と熱の感度とから補正値を見積もって、補正を行う必要がある。いずれにしても、従来の技術では、温度計を使用せずに、ＴＦＢＧのみで屈折率を精度良く測定することが困難である問題があった。
【０００８】
本発明は、傾斜型ファイバーブラッググレーティングを使用して媒体の屈折率を精度良く検出することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の媒体の温度および屈折率の検出装置は、
コアと、前記コアの外周を覆い且つ外表面が媒体に接触するクラッドと、を有する光ファイバーにおいて、予め設定された間隔をあけ且つ前記光ファイバーの長手方向に対して傾斜する屈折率が異なる部分が前記コアに設けられた傾斜型ファイバーブラッググレーティングと、
前記コアを通過した光と、前記クラッドを通過した光とを測定する測定部と、
前記コアを通過した光の波長のピークに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の温度を検出する温度の検出手段と、
前記温度の検出手段で検出された温度と、前記クラッドを通過した光の波長のピークとに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の屈折率を検出する屈折率の検出手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の媒体の温度および屈折率の検出装置において、
温度と前記コアを通過した光の波長のピークとの関係を特定する情報を予め記憶する温度関係の記憶手段と、
前記クラッドを通過した光の波長のピークと温度と屈折率との関係を予め記憶する屈折率関係の記憶手段と、
前記温度関係の記憶手段に記憶された情報と、前記コアを通過した光の波長のピークとに基づいて、前記媒体の温度を検出する前記温度の検出手段と、
前記屈折率関係の記憶手段に記憶された情報と、前記クラッドを通過した光の波長のピークと前記温度とに基づいて、前記媒体の屈折率を検出する前記屈折率の検出手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記技術的課題を解決するために、請求項３に記載の発明の媒体の温度および屈折率の検出方法は、
予め設定された間隔をあけ且つ光ファイバーの長手方向に対して傾斜する屈折率が異なる部分が前記光ファイバーのコアに設けられた傾斜型ファイバーブラッググレーティングに対して、光を入射して、前記コアを通過した光と、前記コアを覆い且つ外表面が媒体に接触するクラッドを通過した光とを測定し、前記コアを通過した光の波長のピークに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の温度を検出すると共に、検出された温度と前記クラッドを通過した光の波長のピークとに基づいて、前記クラッドに接触する媒体の屈折率を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１，３に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、傾斜型ファイバーブラッググレーティングを使用して媒体の屈折率を精度良く検出することができる。
請求項２に記載の発明によれば、予め記憶された温度や屈折率の関係に基づいて、媒体の温度や屈折率を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の実施例１の傾斜型ファイバーブラッググレーティングを使用した媒体の温度および屈折率の検出装置の説明図である。
【図２】図２は実施例１のパーソナルコンピュータの制御部分が備えている各機能をブロック図で示した図である。
【図３】図３は実施例１の温度関係の説明図である。
【図４】図４は実施例１の屈折率関係の説明図である。
【図５】図５は実施例１の温度および屈折率の検出処理のフローチャートの説明図である。
【図６】図６は実験例の説明図である。
【図７】図７は実験例の各試料と温度、屈折率との関係を示す図である。
【図８】図８は同一の温度における純水とグリセリン水溶液の透過スペクトルの説明図であり、図８Ａはコアモードの透過スペクトルのグラフ、図８Ｂはクラッドモードの透過スペクトルのグラフである。
【図９】図９は純水において温度を変化させた場合の透過スペクトルの説明図であり、図９Ａはコアモードの透過スペクトルのグラフ、図９Ｂクラッドモードの透過スペクトルのグラフである。
【図１０】図１０は温度とピーク波長との説明図であり、図１０Ａはコアモードと１５４０．６ｎｍ近傍のクラッドモードのグラフ、図１０Ｂはコアモードと波長が１５６０．５ｎｍ近傍のクラッドモードのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の実施例１の傾斜型ファイバーブラッググレーティングを使用した媒体の温度および屈折率の検出装置の説明図である。
図１において、実施例１の媒体の温度及び屈折率の検出装置１は、光源の一例としてのＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission：自然放出光）光源２を有する。実施例１のＡＳＥ光源２は、一例として、１５２０ｎｍ〜１６１０ｎｍの光を出力する光源を使用可能である。なお、ＡＳＥ光源２の出力する波長帯は、測定対象の媒体に応じて、任意の波長帯に変更可能である。
ＡＳＥ光源２には、光ファイバー３の一端が接続されている。光ファイバー３は、従来公知の光ファイバーを使用しており、長手方向に延びるコアと、コアよりも屈折率が低く且つコアの外周を覆うクラッドと、クラッドのさらに外周を覆う被覆とを有する。
【００１６】
光ファイバー３の途中には、検知部４が設けられている。実施例１の検知部４は、傾斜型ファイバーブラッググレーティング：ＴＦＢＧにより構成されている。すなわち、検知部４は、コア４ａとクラッド４ｂとを有し、光ファイバー３の被覆が部分的に取り除かれた形状に構成されている。そして、コア４ａには、光ファイバー３の長手方向に対して傾斜する屈折率が異なる部分４ｃが予め設定された間隔をあけて設けられている。
実施例１では、屈折率が異なる部分４ｃは、一例として、軸方向に垂直な方向に対して、７．３°傾斜したものを使用しているが、傾斜角度は、測定対象の媒体や設計や仕様等に応じて、任意に変更可能である。なお、ＴＦＢＧ自体の製造方法や基本的な構成、特性に関しては、非特許文献１や特許文献２等に記載されているように、従来公知であるため、詳細な説明については省略する。
【００１７】
検知部４は、媒体の収容部の一例としてのビーカー６の内部に配置されている。ビーカー６には、媒体の一例として、屈折率を測定する対象の液体７が収容されている。したがって、検知部４は、液体７中に浸けられた状態で支持されており、検知部４のクラッド４ｂの外周が液体に接触した状態となっている。
光ファイバー３の他端には、測定部８が接続されている。実施例１の測定部８は、ＯＳＡ（Optical Spectrum Analyzer:光スペクトラムアナライザ）により構成されており、光ファイバー３を透過した光の透過スペクトルを測定する。
測定部８は、情報処理装置の一例としてのパーソナルコンピュータ９に接続されている。実施例１のパーソナルコンピュータ９は、コンピュータ本体９ａと、表示部の一例としてのモニター９ｂと、入力部の一例としてのキーボード９ｃおよびマウス９ｄと、を有する。
【００１８】
（実施例１の制御部の説明）
図２は実施例１のパーソナルコンピュータの制御部分が備えている各機能をブロック図で示した図である。
図２において、コンピュータ本体９ａの制御部Ｃは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏを有する。また、制御部Ｃは、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ：リードオンリーメモリを有する。また、制御部Ｃは、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ：ランダムアクセスメモリを有する。また、制御部Ｃは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ：中央演算処理装置を有する。したがって、実施例１の制御部Ｃは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
前記制御部Ｃには、入力部９ｃ，９ｄや測定部８等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。また、制御部Ｃは、モニター９ｂ等へ、それらの制御信号を出力している。
【００１９】
（制御部Ｃの機能）
制御部Ｃは、前記信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。すなわち、制御部Ｃは次の機能を有している。
Ｃ１：コアモードのピーク波長の測定手段
コアモードのピーク波長の測定手段Ｃ１は、測定部８で測定された透過スペクトルに基づいて、コア４ａを通過したコアモードのピーク波長を測定する。実施例１のコアモードのピーク波長の測定手段Ｃ１は、実験等に基づいて予め設定された波長領域において、最も透過光の強度の絶対値が大きな波長をピーク波長として判定する。なお、実施例１では、測定対象の媒体やＴＦＢＧの傾斜角に対応して、１５７１ｎｍ〜１５７３ｎｍの波長領域におけるピーク波長を、コアモードのピーク波長として判定する。なお、波長領域は、例示した数値範囲に限定されず、測定対象の媒体等に応じて、適宜変更可能である。
【００２０】
Ｃ２：クラッドモードのピーク波長の測定手段
クラッドモードのピーク波長の測定手段Ｃ２は、測定部８で測定された透過スペクトルに基づいて、クラッド４ｂを通過したクラッドモードのピーク波長を測定する。実施例１のクラッドモードのピーク波長の測定手段Ｃ２は、実験等に基づいて予め設定された波長領域において、最も透過光の強度の絶対値が大きな波長をピーク波長として判定する。なお、実施例１では、測定対象の媒体やＴＦＢＧの傾斜角に対応して、１５４０ｎｍ〜１５４２ｎｍの波長領域におけるピーク波長を、クラッドモードのピーク波長として判定する。なお、波長領域は、例示した数値範囲に限定されず、測定対象の媒体等に応じて、適宜変更可能である。
【００２１】
図３は実施例１の温度関係の説明図である。
Ｃ３：温度関係の記憶手段
温度関係の記憶手段Ｃ３は、温度とコアモードのピークとの関係を特定する情報を予め記憶する。実施例１の温度関係の記憶手段Ｃ３は、図３に示すような実験等で予め導出された温度とコアモードのピーク波長との関係である温度の検量線１１を記憶する。
【００２２】
図４は実施例１の屈折率関係の説明図である。
Ｃ４：屈折率関係の記憶手段
屈折率関係の記憶手段Ｃ４は、クラッドモードの波長のピークと温度と屈折率との関係を予め記憶する。実施例１の屈折率関係の記憶手段Ｃ４は、図４に示すような実験等で予め導出されたクラッドモードのピーク波長との関係である関係式を記憶する。なお、図４において、横軸に屈折率を取り、縦軸に相対的なピーク波長のシフト量（＝λ−λair）を取っている。図４において、実施例１では、実験の結果、室温（２０℃）における屈折率とピークシフト量との関係１２は、ピークシフトした後の波長をλとし、ＴＦＢＧの周囲の物質が空気の場合の波長をλairとし、Ａ，Ｂを係数とし、ｎを屈折率とした場合に、以下の式（１）で表された。
λ＝λair  ＋  Ａ×｛exp［Ｂ（ｎ−１）］−１｝  …式（１）
なお、このとき、λair＝１５４０．４８［ｎｍ］、Ａ＝１．３３×１０−３、Ｂ＝１５．１であった。
【００２３】
また、実験の結果、温度が上昇するとピークは長波長側にシフトすると共に、シフト量は２０℃から８０℃の範囲では直線的に変化することが確認された。よって、任意の温度Ｔにおけるピークの波長は、Ｃを係数とし、Ｔ0を基準の温度とした場合、以下の式（２）で表される。
λ＝λair  ＋  Ａ×｛exp［Ｂ（ｎ−１）］−１｝＋Ｃ（Ｔ−Ｔ0）  …式（２）
なお、このとき、Ｃ＝０．００８０［ｎｍ／℃］、Ｔ0＝２０［℃］であった。
したがって、式（２）を、屈折率ｎについて解いた以下の関係式（３）を使用することで、温度Ｔとピークの波長λを観測すれば、屈折率ｎを検出可能であることがわかる。
ｎ＝１＋（１／Ｂ）×ｌｎ［｛（λ−λair）−Ｃ（Ｔ−Ｔ0）｝／Ａ＋１］  …式（３）
よって、実施例１の屈折率関係の記憶手段Ｃ４は、屈折率とクラッドモードのピーク波長との関係式として、式（３）を記憶する。
【００２４】
Ｃ５：温度の検出手段
温度の検出手段Ｃ５は、温度関係の記憶手段Ｃ３に記憶された情報と、コアモードの波長のピークとに基づいて、液体７の温度を検出する。実施例１の温度の検出手段Ｃ５は、コアモードのピーク波長の測定手段Ｃ１で測定されたピーク波長と、温度関係の記憶手段Ｃ３に記憶された検量線１１と、に基づいて、液体７の温度を検出する。
【００２５】
Ｃ６：屈折率の検出手段
屈折率の検出手段Ｃ６は、屈折率関係の記憶手段Ｃ４に記憶された情報と、クラッドモードのピーク波長の測定手段Ｃ２で測定されたクラッドモードの波長のピークλと、温度の検出手段Ｃ５で検出された温度Ｔとに基づいて、液体７の屈折率を検出する。実施例１の屈折率の検出手段Ｃ６は、屈折率関係の記憶手段Ｃ４に記憶された関係式（３）に基づいて、温度の検出手段Ｃ５で検出された温度Ｔと、測定されたピーク波長λとから、屈折率ｎを演算することで、検出する。
【００２６】
（実施例１の流れ図の説明）
次に、実施例１のパーソナルコンピュータ９における制御の流れを流れ図、いわゆるフローチャートを使用して説明する。
【００２７】
（温度および屈折率の検出処理のフローチャートの説明）
図５は実施例１の温度および屈折率の検出処理のフローチャートの説明図である。
図５のフローチャートの各ステップＳＴの処理は、パーソナルコンピュータ９の制御部Ｃに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理はパーソナルコンピュータ９の他の各種処理と並行して実行される。
図５に示すフローチャートは温度及び屈折率の検出プログラムが起動された場合に開始される。
【００２８】
図５のＳＴ１において、キーボード９ｃやマウス９ｄから、温度および屈折率の測定を開始する入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１を繰り返す。
ＳＴ２において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ３に進む。
（１）光源２を作動させる。
（２）測定部８により検知部４（ＴＦＢＧ）を通過した光を測定する。
ＳＴ３において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ４に進む。
（１）測定した光のコアモードのピーク波長を特定する。
（２）測定した光のクラッドモードのピーク波長を特定する。
ＳＴ４において、特定されたコアモードのピーク波長と、温度関係の情報から、温度を導出する。そして、ＳＴ５に進む。
ＳＴ５において、特定されたクラッドモードのピーク波長と、温度と、屈折率関係の情報から、屈折率を導出する。なお、特定された温度および屈折率は、モニター９ｂに表示される。そして、ＳＴ１に戻る。
【００２９】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の検出装置１では、ビーカー６に収容された液体７にＴＦＢＧが浸けられている。そして、ＴＦＢＧを通過した光が測定部８で測定される。測定された光のコアモードのピーク波長から温度が検出されると共に、クラッドモードのピーク波長と温度から屈折率が検出される。
したがって、実施例１の検出装置１では、コアモードのピーク波長から液体７の温度を導出し、クラッドモードのピーク波長と温度から屈折率を導出している。すなわち、ＴＦＢＧ以外に、温度を測定する温度計が必要なくなっており、ＴＦＢＧのみで液体７の温度と、温度の影響も考慮した屈折率とが検出される。よって、ＴＦＢＧのみで、液体７の屈折率を精度良く検出することができる。
【００３０】
（実験例）
図６は実験例の説明図である。
次に、実施例１の構成で温度及び屈折率が検出可能であることを確認するための実験を行った。
実験では、特開２０１３−０５４２７３号公報に記載された製造方法で作成されたＴＦＢＧを使用した。なお、ＴＦＢＧの傾斜角は、７．３°ものを使用した。実験では、媒体として、純水およびグリセリン水溶液を使用して、温度をコントロールしながら、コアモードおよびクラッドモードの測定を行った。
図６において、実験例では、図１に示す実施例１の構成において、ビーカー６をウォーターバス２１の内部に、底上げ部２１ａを介して収容した。ウォーターバス２１は、中の液体の温度を、室温から１００℃の間で調節可能である。なお、ウォーターバス２１中の液体の温度を全体的に変化させるために、底上げ部２１ａの下層に配置されたマグネティックスターラー（Magnetic Stirrer）２２を使用した。また、ビーカー６には、温度計２３を設置して、温度を測定した。
【００３１】
実験例では、先ず、ウォーターバス２１を起動させない状態での純水の水温を測り、８０℃まで５℃毎に透過スペクトルを測定した。なお、最初の純水の温度は２０℃であった。
また、試料（媒体）をグリセリン水溶液（濃度３５［ｗｔ％］と２４［ｗｔ％］）に替えて、同様の実験を行った。なお、グリセリン水溶液は、２０℃から６０℃で実験をおこなった。
各試料と温度、屈折率との関係を図７に示す。また、実験結果を図８に示す。
【００３２】
図７は実験例の各試料と温度、屈折率との関係を示す図である。
図８は同一の温度における純水とグリセリン水溶液の透過スペクトルの説明図であり、図８Ａはコアモードの透過スペクトルのグラフ、図８Ｂはクラッドモードの透過スペクトルのグラフである。
なお、図８のグラフでは、横軸に波長（ｎｍ）を取り、縦軸に透過強度（ｄＢｍ）をとった。
図８Ａにおいて、２０℃の純水と、２０．３℃の２４ｗｔ％グリセリンと、２０．２℃の３５ｗｔ％グリセリンとでは、コアモードの波形がほとんど変わらず、ピーク波長も同一、すなわち、ピークシフトしなかったことが確認された。したがって、温度が同一であれば、液体が変化しても（つまり屈折率が変化しても）、コアモードのピーク波長は変化しないことが確認された。
図８Ｂにおいて、クラッドモードのピークは、試料の屈折率が増加するほど長波長側にシフトした。このことから、クラッドモードのピークのシフト量を測定することにより、屈折率が測定できることが判る。
【００３３】
図９は純水において温度を変化させた場合の透過スペクトルの説明図であり、図９Ａはコアモードの透過スペクトルのグラフ、図９Ｂクラッドモードの透過スペクトルのグラフである。
図１０は温度とピーク波長との説明図であり、図１０Ａはコアモードと１５４０．６ｎｍ近傍のクラッドモードのグラフ、図１０Ｂはコアモードと波長が１５６０．５ｎｍ近傍のクラッドモードのグラフである。
図９において、純水の温度とＴＦＢＧのコアモードの透過スペクトルとの関係を示す。なお、５℃毎のスペクトルを全て示すと見づらいため、図９には、２０℃、４０℃、８０℃のみを示した。図９Ａ、図９Ｂから水の温度が上昇するに従い、コアモード及びクラッドモードのピークは共に長波長側にシフトすることが確認された。そのシフト量を温度に対してプロットしたものを図１０に示す。図１０に示すように、２０℃から８０℃の範囲に渡って、コアモードおよびクラッドモード共に温度に対して、線形に増加していた。また、１℃当たりのピークシフト量は、コアモードは０．００８０ｎｍであり、図１０Ａに示す１５４０．６ｎｍ近傍のクラッドモードでは、０．００８０ｎｍ、図１０Ｂに示す１５６０．５ｎｍ近傍のクラッドモードでは、０．００８８ｎｍであった。いずれの場合も、温度変化に対して、ピークシフトはほぼ線形であり、極めてたやすく温度変化分を補正可能である。なお、この０．００８０ｎｍ／℃が、式（３）における係数Ｃとして、採用した。
【００３４】
よって、実験例から、ＴＦＢＧでは、コアモードのピークは温度変化によってのみシフトすることが確認された。一方、クラッドモードの場合は、温度変化以外に周りの媒質の屈折率によっても変化した。したがって、クラッドモードのピークシフトから温度による影響を取り除く必要がある。ここで、図１０に示すように、コアモードとクラッドモードは、温度によって同様に変化するため、温度を補正することができる。
したがって、実施例１のように、検量線１１，１２を実験で予め測定して作成しておき、未知の試料を測定する場合に、コアモードとクラッドモードを測定しておき、コアモードと検量線１１から温度を導出し、クラッドモードと温度と検量線１２から屈折率を測定することが可能である。よって、温度計等の温度を測定する機器を追加しなくても、ＴＦＢＧのみで、温度も屈折率も精度良く測定することができる。
【００３５】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施例で例示した具体的な数値や材料名、光ファイバーの構成材料、選択する波長等は、実施例に例示した構成に限定されず、設計や仕様、測定対象物等に応じて、適宜変更可能である。
また、実施例では、試料として液体を例示したが、これに限定されず、気体に適用することも可能である。
さらに、実施例では、ＡＳＥ光源２やＯＳＡにより構成された測定部８を例示したが、これに限定されず、従来公知の任意の光源や測定部を採用可能である。例えば、光源としてはＬＥＤ（発光ダイオード）を採用可能であり、測定部としては波長計を採用可能である。
また、実施例では、屈折率とクラッドモードのピーク波長、温度との関係として、式（３）を採用したが、これに限定されず、グラフに示された検量線を記憶する等、任意の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
前記本発明の検出装置では、ＴＦＢＧを気体・液体中に挿入することで、気体液体の屈折率を測定可能である。ＴＦＢＧ自体は、小型で電気が不要な検出部材であり、耐腐食性にも優れ、生体に対しても無害である。このことを利用して、化学プラントのモニタリングや生体センサーとして応用することも期待できる。具体的には、化学プロセス工場などの薬液の管理などへの応用はもとより、光ファイバーという髪の毛より細い特性を利用して、人体や生体、動物などの、血液や体液等の状況把握などの医療分野への応用も期待できる。
【符号の説明】
【００３７】
１…媒体の温度および屈折率の検出装置、
３…光ファイバー、
４…傾斜型ファイバーブラッググレーティング、
４ａ…コア、
４ｂ…クラッド、
４ｃ…屈折率が異なる部分、
７…媒体、
８…測定部、
Ｃ３…温度関係の記憶手段、
Ｃ４…屈折率関係の記憶手段、
Ｃ５…温度の検出手段、
Ｃ６…屈折率の検出手段。
【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１０】
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【図８】
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【図９】
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