(57)【要約】【課題】環境の変化に対する高い検知感度を得る。【解決手段】環境変化検知センサ１は、シングルモード光ファイバ２からなる光損失部４と、光損失部４を設置環境の変化により曲げ変形させる変形機構３と、光損失部４を伝搬する第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光とを有している。第１波長ｙ１は、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有している。第２波長ｙ２は、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモード光ファイバからなる光損失部と、
前記光損失部を設置環境の変化により曲げ変形させる変形機構と、
前記光損失部を伝搬する第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光とを有し、
前記第１波長ｙ１は、前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有し、
前記第２波長ｙ２は、前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有することを特徴とする環境変化検知センサ。
【請求項２】
前記シングルモード光ファイバの少なくとも片端に、連結用シングルモード光ファイバを接続し、前記光の波長が前記連結用シングルモード光ファイバのカットオフ波長以上、かつ、前記連結用シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘ１に対して、ｘ１＋３００（単位：ｎｍ）以下となることを特徴とする請求項１に記載の環境変化検知センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の複数の前記環境変化検知センサを直列状の接続形態で備えたことを特徴とする環境変化検知センサ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の環境変化検知センサと、
前記環境変化検知センサに前記光を所定光量で出射する光源と、
前記環境変化検知センサから出射された光の光量を検出する光量検出器と
を有することを特徴とする環境変化検知装置。
【請求項５】
前記環境変化検知センサの一方側に出力ポートが接続されると共に、前記光源と前記光量検出器とが入力ポートにそれぞれ接続された光合分岐器と、
前記環境変化検知センサの他方側に配置され、当該環境変化検知センサから出射された光を反射する反射機構と
を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の環境変化検知装置。
【請求項６】
シングルモード光ファイバを環境変化により曲げ変形するように設け、
前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有する第１波長ｙ１及びｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する第２波長ｙ２としたとき、
前記第１波長ｙ１以上前記第２波長ｙ２以下の光を、前記シングルモード光ファイバに伝搬させたときの前記光の損失に基づいて前記環境変化を検知することを特徴とする環境変化検知方法。
【請求項７】
シングルモード光ファイバの所定部位に、当該シングルモード光ファイバを環境変化により曲げ変形させる変形機構を取り付け、
前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有する第１波長ｙ１及びｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する第２波長ｙ２としたとき、
前記第１波長ｙ１以上前記第２波長ｙ２以下の光を、前記シングルモード光ファイバに伝搬させたときの前記光の損失に基づいて前記環境変化を検知することを特徴とする環境変化検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の有無や温度の変化等の環境の変化を検知する環境変化検知センサ、環境変化検知装置、及び環境変化検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光ファイバを用いて環境の変化を検知する構成は、電気信号による検知が不要であるため、電気信号線の配線が困難な環境下に適用できる点で注目されている。具体的には、光ファイバを環境の変化により変形可能に検知対象や検知場所に設置し、所定の光を光ファイバに伝搬させたときの光ファイバの曲げ損失による光量変化に基づいて、環境の変化を検知する構成が提案されている（特許文献１〜６等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６１−５６４５３号公報
【特許文献２】特開平９−１０１２２５号公報
【特許文献３】特開平７−２２５１７４号公報
【特許文献４】実開昭６３−８６３８号公報
【特許文献５】特開２００９−５２９６４号公報
【特許文献６】実開昭６２−１４３２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来から、環境の変化を光ファイバの曲げ損失を利用して検知する様々な構成が提案されている。そして、近年においては、僅かな環境の変化についても検知可能であること、即ち、検知感度が高いことが望まれている。
【０００５】
本発明は、環境の変化に対する検知感度が高い環境変化検知センサ、環境変化検知装置、及び環境変化検知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】
【０００６】
本発明は、環境変化検知センサであって、シングルモード光ファイバからなる光損失部と、前記光損失部を設置環境の変化により曲げ変形させる変形機構と、前記光損失部を伝搬する第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光とを有し、前記第１波長ｙ１は、前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有し、前記第２波長ｙ２は、前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する。
【０００７】
上記の構成によれば、第１波長ｙ１がシングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対してｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有し、第２波長ｙ２がシングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対してｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有している。そして、これらの第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光が光損失部を伝搬しているため、光損失部における曲げ変形量に対する光の損失量が大きなものとなる。即ち、僅かな曲げ変形でも光が大きく損失するため、環境変化検知センサの感度が高いものとなる。これにより、環境変化検知センサは、光損失部の設置環境の変化を高感度で検知することが可能になる。
【０００８】
本発明の環境変化検知センサにおいて、前記シングルモード光ファイバの少なくとも片端に、連結用シングルモード光ファイバを接続し、前記光の波長が前記連結用シングルモード光ファイバのカットオフ波長以上、かつ、前記連結用シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘ１に対して、ｘ１＋３００（単位：ｎｍ）以下とされてもよい。
【０００９】
上記の構成によれば、連結用シングルモード光ファイバのカットオフ波長以上、かつ、連結用シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘ１に対して、ｘ１＋３００（単位：ｎｍ）以下の光が連結用シングルモード光ファイバを伝搬する場合において、曲げ変形に対して損失の小さい状態で伝搬させることができる。これにより、シングルモード光ファイバに連結用シングルモード光ファイバが接続されることによって、長距離伝送が可能になり、結果として遠方の検知箇所を高感度に監視することができる。
【００１０】
本発明の環境変化検知センサにおいて、複数の前記環境変化検知センサを直列状の接続形態で備えてもよい。
【００１１】
上記の構成によれば、環境変化検知センサを複数箇所に配置することによって、複数点観測が可能になる。
【００１２】
本発明は、環境変化検知装置であって、前記環境変化検知センサと、前記環境変化検知センサに前記光を所定光量で出射する光源と、前記環境変化検知センサから出射された光の光量を検出する光量検出器とを有する。
【００１３】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバからなる光損失部において第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光が伝搬しているため、光損失部における曲げ変形量に対する光の損失量が大きなものとなる。即ち、僅かな曲げ変形でも光が大きく損失するため、環境変化検知センサの感度が高いものとなる。これにより、環境変化検知センサを備えた環境変化検知装置は、光損失部の設置環境の変化を高感度に検知することが可能になる。
【００１４】
本発明の環境変化検知装置において、前記環境変化検知センサの一方側に出力ポートが接続されると共に、前記光源と前記光量検出器とが入力ポートにそれぞれ接続された光合分岐器と、前記環境変化検知センサの他方側に配置され、当該環境変化検知センサから出射された光を反射する反射機構とを有してもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、光源から出射された光が光合分岐器を介して環境変化検知センサに到達し、環境変化検知センサを伝搬した光が出射した後に反射機構で反射し、さらに環境変化検知センサに入射して伝搬した後、光合分岐器を介して光量検出器に入射するため、一つの環境変化検知センサで２回分の光の伝搬による損失を実現することができる。この結果、環境変化検知装置の検知感度を向上させることができる。さらに、環境変化検知センサの片側（他方側）が解放端になるため、環境変化検知センサの配置が容易になる。
【００１６】
本発明は、環境変化検知方法であって、シングルモード光ファイバを環境変化により曲げ変形するように設け、前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有する第１波長ｙ１及びｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する第２波長ｙ２としたとき、前記第１波長ｙ１以上前記第２波長ｙ２以下の光を、前記シングルモード光ファイバに伝搬させたときの前記光の損失に基づいて前記環境変化を検知する。
【００１７】
上記の構成によれば、第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光が伝搬しているため、シングルモード光ファイバにおける曲げ変形量に対する光の損失量が大きなものとなる。即ち、シングルモード光ファイバの僅かな曲げ変形でも光が大きく損失するため、環境変化を検知する感度が高いものとなる。これにより、環境変化検知方法は、シングルモード光ファイバの設置環境の変化を高感度に検知することが可能になる。
【００１８】
本発明は、環境変化検知方法であって、シングルモード光ファイバの所定部位に、当該シングルモード光ファイバを環境変化により曲げ変形させる変形機構を取り付け、前記シングルモード光ファイバのカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有する第１波長ｙ１及びｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する第２波長ｙ２としたとき、前記第１波長ｙ１以上前記第２波長ｙ２以下の光を、前記シングルモード光ファイバに伝搬させたときの前記光の損失に基づいて前記環境変化を検知する。
【００１９】
上記の構成によれば、第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光が伝搬しているため、シングルモード光ファイバにおける曲げ変形量に対する光の損失量が大きなものとなる。即ち、シングルモード光ファイバの僅かな曲げ変形でも光が大きく損失するため、環境変化を検知する感度が高いものとなる。また、検知対象や検知場所に対応させてシングルモード光ファイバの所定部位を決定し、この所定部位に変形機構を取り付けることができるため、一本の長尺のシングルモード光ファイバを用いて１以上の所望部位の環境変化を検知することが可能になり、取扱いが容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、高い検知感度により僅かな環境の変化についても検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】環境変化検知センサの斜視図である。
【図２】環境変化検知センサの斜視図である。
【図３】環境変化検知装置の概略構成図である。
【図４】環境変化検知装置の概略構成図である。
【図５】環境変化検知装置の概略構成図である。
【図６】曲げ損失の試験方法を示す説明図である。
【図７】光ファイバの種類と波長の説明図である。
【図８Ａ】曲げ損失と曲げ直径の関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】曲げ損失と曲げ直径の関係を示すグラフである。
【図８Ｃ】曲げ損失と曲げ直径の関係を示すグラフである。
【図９】光の波長の上限値及び下限値を算出する関係式を求めるための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（環境変化検知センサ）
図１に示すように、本実施形態に係る環境変化検知センサ１は、曲げ変形に伴う光損失が顕著に現れる波長領域の光１１をシングルモード光ファイバ２に伝搬させたときの光量変化に基づいて設置環境の変化を検知できるように構成されている。
【００２３】
具体的に説明すると、環境変化検知センサ１は、シングルモード光ファイバ２からなる光損失部４と、光損失部４を設置環境の変化により曲げ変形させる変形機構３と、光損失部４を伝搬する第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光１１とを有している。第１波長ｙ１は、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有している。第２波長ｙ２は、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有している。第１波長ｙ１及び第２波長ｙ２の関係式の算出根拠については後述する。
【００２４】
換言すれば、環境変化検知センサ１は、カットオフ波長ｘに対して、第１波長ｙ１（＝ｘ＋３００）（単位：ｎｍ）を下限値とし、第２波長ｙ２（＝０．７ｘ＋９００）（単位：ｎｍ）を上限値とする波長の光を有するシングルモード光ファイバ２を有した光損失部４と、光損失部４を設置環境の変化により曲げ変形させる変形機構３とを有している。
【００２５】
尚、環境変化検知センサ１は、予めシングルモード光ファイバ２（光損失部４）が変形機構３にセットされた状態でユニット化されていてもよいし、変形機構３が検知箇所に取り付けられる直前や直後にシングルモード光ファイバ２がセットされるように、光損失部４となるシングルモード光ファイバ２と変形機構３とが分離された状態にされていてもよい。
【００２６】
シングルモード光ファイバ２は、光に対して透過率が高い石英ガラスやプラスチック等の樹脂により形成されている。シングルモード光ファイバ２は、内周側のコアと外周側のクラッドとを有しており、カットオフ波長よりも長い波長の光を伝搬するときにシングルモードとなる。尚、カットオフ波長よりも短い波長の光は、シングルモード光ファイバ２をマルチモードとして伝搬する。即ち、シングルモード光ファイバ２は、波長が長くなるほどクラッドに広がって光が伝搬し、曲げ損失が生じ易くなるという性質を有している。
【００２７】
ここで、『設置環境』は、変形機構３を変形させる環境の全てを含む。変形機構３の変形要素としては、膨潤や乾燥、熱膨張、熱収縮、外力等がある。例えば、油や水（酸性、アルカリ性、中性）等の液体が、変形機構３の膨潤や乾燥を引き起こすことを利用することで設置環境の変化を検知することが可能になる。また、雨や曇り等の気候、水蒸気の放散等による湿度変化、気温、直射日光、火災等による温度変化が、変形機構３の膨潤や乾燥、熱膨張、熱収縮を引き起こすことを利用することで設置環境の変化を検知することが可能になる。また、地震や機械装置の故障、地盤沈下、雪崩等による設置箇所の変形が、変形機構３の外力による変形を引き起こすことを利用することで設置環境の変化を検知することが可能になる。尚、設置環境は、これらの変形要素の１以上の組み合わせで変形機構３を変形させる環境であってもよく、この場合には、変形要素の組み合わせに応じた設置環境の変化を検知することが可能になる。
【００２８】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有した第１波長ｙ１を下限値とし、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有した第２波長ｙ２を上限値とした波長領域（第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下）の光１１が光損失部４としてのシングルモード光ファイバ２を伝搬しているため、光損失部４における曲げ変形量に対する光１１の損失量が大きなものとなる。即ち、環境変化検知センサ１は、光損失部４の僅かな曲げ変形でも光１１が大きく損失するため、感度が高いものとなる。これにより、環境変化検知センサ１は、光損失部４の設置環境の変化を高感度に検知することが可能になる。
【００２９】
また、環境変化検知センサ１は、シングルモード光ファイバ２の少なくとも片端に、連結用シングルモード光ファイバ８を接続し、光１１の波長が連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長以上、かつ、連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長ｘ１に対して、ｘ１＋３００（単位：ｎｍ）以下となる構成にされていてもよい。例えば、波長１３１０ｎｍの光１１を用いる場合には、シングルモード光ファイバ２として１０００ｎｍ用ファイバを使用し、連結用シングルモード光ファイバ８として１３１０ｎｍ用ファイバを使用することができる。
【００３０】
上記の構成によれば、連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長以上、かつ、連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長ｘ１に対して、ｘ１＋３００（単位：ｎｍ）以下の光１１が連結用シングルモード光ファイバ８を伝搬する場合において、連結用シングルモード光ファイバ８は、光損失部４となるシングルモード光ファイバ２よりも曲げ変形に対して損失の小さい状態で光１１を伝搬させるため、シングルモード光ファイバ２よりも遠くまでシングルモードで光１１を伝搬させることができる。これにより、長距離伝送が可能になり、結果として遠方の検知箇所を高感度に監視することができる。
【００３１】
さらに、複数の環境変化検知センサ１が連結用シングルモード光ファイバ８を介して直列状の接続形態にされていてもよい。即ち、環境変化検知センサ１をセンサ単位とし、このセンサ単位を直列状の接続形態で備えた複数点監視用の環境変化検知センサとされていてもよい。この構成によれば、環境変化検知センサ１を複数箇所に配置することによって、複数点観測が可能になる。
【００３２】
（環境変化検知センサ：変形機構）
変形機構３は、光損失部４を設置環境の変化により曲げ変形させる構成であれば、どのような材質及び機構が用いられていてもよい。
【００３３】
具体的に説明すると、変形機構３は、地面や機械装置の所定箇所に取り付け可能な載置台３３と、載置台３３の上面に設けられた当接板３１及び押圧板３２とを有している。載置台３３は、上面視正方形の平板状に形成されている。載置台３３の上面における一方辺側には、当接部３３１が形成されている。当接部３３１は、シングルモード光ファイバ２の直径以上の所定高さを有している。当接部３３１の他方辺側の端面３３１ａは、凹凸を組み合わせた波形形状に形成されている。
【００３４】
また、載置台３３における他方辺側には、当接部３３１と同一高さの保持部３３３が形成されている。保持部３３３は、シングルモード光ファイバ２の直径以上の所定距離を隔てて当接部３３１に対向配置されている。保持部３３３は、当接部３３１側が解放された上面視コ字形状に形成されており、当接部３３１と組み合わせた全体の外形が上面視正方形となるように形成されている。即ち、当接部３３１は、一対の第１壁部３３３ａ・３３３ａの頂部が当接部３３１の端面３３１ａに対向されており、両第１壁部３３３ａ・３３３ａに直交する第２壁部３３３ｂが載置台３３の他方辺側に配置された形状に形成されている。
【００３５】
保持部３３３の内側には、当接板３１及び押圧板３２が摺動自在に設けられている。これにより、当接板３１及び押圧板３２は、保持部３３３により移動方向が規制されることによって、解放側である当接部３３１側にだけ変形自在にされている。当接板３１及び押圧板３２は、載置台３３の一方辺側及び他方辺側にそれぞれ配置されている。押圧板３２は、環境変化により変形する材質により形成されている。例えば、押圧板３２は、液体の含浸により膨潤する材質や、温度変化により変形する材質により形成されている。これにより、押圧板３２は、保持部３３３により解放側である当接部３３１側にだけ変形自在にされているため、環境変化により当接部３３１方向に長さを変化させることによって、当接板３１を当接部３３１側に押し進めることが可能になっている。
【００３６】
また、当接板３１は、当接部３３１に対向配置されている。当接板３１の端面３１ａは、凹凸を組み合わせた波形形状に形成されており、当接板３１の端面３１ａの凸部が当接部３３１の端面３３１ａの凹部に遊嵌し、当接板３１の端面３１ａの凹部が当接部３３１の端面３３１ａの凸部に遊嵌するように形成されている。
【００３７】
当接部３３１と当接板３１とは、端面３３１ａ・３１ａ同士間において載置溝３３２を形成している。載置溝３３２は、押圧板３２の変形前においてはシングルモード光ファイバ２を直線状に載置可能にしている。一方、押圧板３２の変形後においては、端面３３１ａ・３１ａの凹凸により蛇行した載置溝３３２となり、シングルモード光ファイバ２を蛇行して載置可能になる。これにより、変形機構３は、環境変化に伴って当接板３１を押圧板３２により当接部３３１方向に押し進めることによって、載置溝３３２の幅や形状を変化させ、結果として、シングルモード光ファイバ２からなる光損失部４を曲げ変形させるようになっている。
【００３８】
尚、上記の変形機構３は、当接板３１を当接部３３１方向に押し進めることによって、シングルモード光ファイバ２からなる光損失部４を曲げ変形させるようになっているが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、変形機構３は、載置台３５と、載置台３５上に設けられ、シングルモード光ファイバ２を光損失部４としてセット可能な複数の当接部材３４とを有し、当接部材３４が環境変化により変形したときに光損失部４を曲げ変形させるように構成されていてもよい。
【００３９】
具体的には、各当接部材３４は、同一径を有した円柱形状に形成されている。これらの当接部材３４は、載置台３５の    一方側の領域及び他方側の領域にジグザグ状に立設されている。一方側の領域に配置された当接部材３４と他方側の領域に配置された当接部材３４との間には、載置路が形成されている。載置路は、シングルモード光ファイバ２からなる光損失部４を載置する。そして、当接部材３４の変形前においては、載置路が光損失部４を直線状に載置する。一方、当接部材３４の変形後においては、当接部材３４が直径を拡大させることによって、載置路を蛇行させることにより光損失部４を曲げ変形させる。尚、当接部材３４は、図１の押圧板３２と同一の材質を用いることができる。
【００４０】
以上、本実施形態においては、変形機構３が光損失部４を直線状から曲げ変形状態に変化させることによって、環境の変化を検知する構成について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、変形機構３が予め光損失部４を曲げ変形させると共に、光損失部４の両端に所定の荷重をかけておくことによって、光損失部４を曲げ変形状態から直線状に変化可能にして環境の変化を検知してもよい。この場合には、例えば、液体に浸漬された状態から液体が無くなって乾燥状態に環境が変化したことを検知することができる。
【００４１】
（環境変化検知装置）
上記のように構成された環境変化検知センサ１は、図３に示すように、環境変化検知装置５に備えられている。環境変化検知装置５は、環境変化検知センサ１と、環境変化検知センサ１に光１１を所定光量で出射する光源６と、環境変化検知センサ１から出射された光１１の光量を検出する光量検出器７とを有している。
【００４２】
光源６は、レーザー光源及びＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源の何れであってもよい。尚、レーザー光源は、長距離伝送が可能になるため、大きな設備や施設、機械装置を監視するシステムに組み込まれる環境変化検知装置５の光源６として好適である。光量検出器７は、入射光量を検出する光量検出器と、入射光量の変化量に基づいて一定以上の環境の変化が起こったか否かを判定する判定部とを有している。
【００４３】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバ２からなる光損失部４において第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光１１が伝搬しているため、光損失部４における曲げ変形量に対する光１１の損失量が大きなものとなる。即ち、僅かな曲げ変形でも光１１が大きく損失するため、環境変化検知センサ１の感度が高いものとなる。これにより、環境変化検知センサ１を備えた環境変化検知装置５は、光損失部４の設置環境の変化を高感度に検知することが可能になる。
【００４４】
また、環境変化検知センサ１と光源６及び光量検出器７とは、連結用シングルモード光ファイバ８を介して接続されている。具体的には、環境変化検知センサ１は、シングルモード光ファイバ２の一方端及び他方端が融着等の接続方法により連結用シングルモード光ファイバ８・８にそれぞれ接続されている。尚、連結用シングルモード光ファイバ８・８は、環境変化検知センサ１として予めシングルモード光ファイバ２（光損失部４）に接続されていてもよく、この場合には、設置作業が容易になる。また、光１１の波長と連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長との関係は、光１１の波長が連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長以上、かつ、連結用シングルモード光ファイバ８のカットオフ波長ｘ１に対して、ｘ１＋３００（単位：ｎｍ）以下となるように設定されている。即ち、第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光１１が伝搬する場合において、連結用シングルモード光ファイバ８は、曲げ変形に対して損失の小さい種類が採用されている。そして、これらの連結用シングルモード光ファイバ８・８は、光源６及び光量検出器７にそれぞれ接続されている。
【００４５】
これにより、光伝搬経路がシングルモード光ファイバ２と連結用シングルモード光ファイバ８・８により構成されるため、曲げ変形に対して損失の大きいシングルモード光ファイバが一部となるために、光１１を十分に遠くまでシングルモードで伝搬させることができる。これにより、長距離伝送が可能になり、結果として遠方の検知箇所を高感度に監視することができる。
【００４６】
尚、本実施形態においては、環境変化検知装置５が一つの環境変化検知センサ１を備えた場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図４に示すように、環境変化検知装置５は、複数の環境変化検知センサ１を直列状の接続形態で備えた複数点検知方式の構成にされていてもよい。具体的に説明すると、環境変化検知装置５は、複数の環境変化検知センサ１を直列状の接続形態で備えた環境変化検知センサ群を有しており、環境変化検知センサ群の一方側に光源６が接続されると共に、環境変化検知センサ群の他方側に光量検出器７が接続された構成にされていてもよい。上記の構成によれば、環境変化検知センサ１を複数箇所に配置することによって、一つの光源６及び光量検出器７を用いて複数点観測が可能になる。
【００４７】
また、図５に示すように、環境変化検知装置５は、環境変化検知センサ１の一方側に出力ポート９ａが接続されると共に、光源６と光量検出器７とが入力ポート９ｂ・９ｃにそれぞれ接続された光カプラ９（光合分岐器）と、環境変化検知センサ１の他方側に配置され、この環境変化検知センサ１から出射された光を反射する反射機構１０とを有した反射検知方式の構成にされていてもよい。尚、反射機構１０としては、光ファイバグレーティングや反射板を適用できる。
【００４８】
上記の構成によれば、光源６から出射された光１１が光カプラ９を介して環境変化検知センサ１に到達し、環境変化検知センサ１を伝搬した光が出射した後に反射機構１０で反射し、さらに環境変化検知センサ１に入射して伝搬した後、光カプラ９を介して光量検出器７に入射するため、一つの環境変化検知センサ１で２回分の光１１の伝搬による損失を実現することができる。この結果、環境変化検知装置５の検知感度を向上させることができる。さらに、環境変化検知センサ１の片側（他方側）が解放端になるため、環境変化検知センサ１の配置が容易になる。
【００４９】
さらに、環境変化検知装置５は、反射検知方式と複数点検知方式とを組み合わせた構成にされていてもよい。具体的に説明すると、環境変化検知装置５は、複数の環境変化検知センサ１を直列状の接続形態で備えた環境変化検知センサ群を有しており、環境変化検知センサ群の一方側に出力ポートが接続されると共に、光源６と光量検出器７とが入力ポートにそれぞれ接続された光カプラ９と、環境変化検知センサ群の他方側に配置され、この環境変化検知センサ群から出射された光１１を反射する反射機構１０（光ファイバグレーティング、反射板）とを有した構成にされていてもよい。
【００５０】
上記の構成によれば、環境変化検知センサ１を複数箇所に配置することによって、複数点観測が可能になる。さらに、上記の構成によれば、環境変化検知センサ群を伝搬した光１１が出射した後に反射機構１０で反射し、さらに環境変化検知センサ群に入射して伝搬するため、一つの環境変化検知センサ群における各環境変化検知センサ１で２回分の光１１の伝搬による損失を実現することができる。この結果、環境変化検知装置５の検知感度を向上させることができる。さらに、環境変化検知センサ群の片側（他方側）が解放端になるため、環境変化検知センサ群の配置が容易になる。
【００５１】
（環境変化検知方法）
以上のように構成された環境変化検知センサ１及び環境変化検知装置５は、シングルモード光ファイバ２を環境変化により曲げ変形するように設け、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有する第１波長ｙ１及びｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する第２波長ｙ２としたとき、第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光１１を、シングルモード光ファイバ２に伝搬させたときの光１１の損失に基づいて環境変化を検知する環境変化検知方法を実現している。
【００５２】
上記の環境変化検知方法によれば、上記の関係式で得られた第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光１１がシングルモード光ファイバ２を伝搬しているため、シングルモード光ファイバ２における曲げ変形量に対する光の損失量が大きなものとなる。即ち、シングルモード光ファイバの僅かな曲げ変形でも光１１が大きく損失するため、環境変化を検知する感度が高いものとなる。これにより、環境変化検知方法は、シングルモード光ファイバの設置環境の変化を高感度に検知することが可能になる。
【００５３】
尚、環境変化検知方法は、シングルモード光ファイバ２（光損失部４）と変形機構３とがユニット化された環境変化検知センサ１により実現されてもよいし、変形機構３が検知箇所に取り付けられる直前や直後にシングルモード光ファイバ２（光損失部４）がセットされる組立型の環境変化検知センサ１により実現されてもよい。
【００５４】
シングルモード光ファイバ２と変形機構３とが個別にセットされる組立型の場合は、シングルモード光ファイバ２の所定部位に、シングルモード光ファイバ２を環境変化により曲げ変形させる変形機構３を取り付け、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有する第１波長ｙ１及びｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有する第２波長ｙ２としたとき、第１波長ｙ１以上第２波長ｙ２以下の光１１を、シングルモード光ファイバ２に伝搬させたときの光１１の損失に基づいて環境変化を検知する環境変化検知方法を実現することができる。
【００５５】
上記の環境変化検知方法によれば、環境変化を検知する感度が高いものとなることに加えて、検知対象や検知場所に対応させてシングルモード光ファイバ２の所定部位を光損失部４として決定し、この所定部位に変形機構３を取り付けることができるため、一本の長尺のシングルモード光ファイバ２を用いて１以上の所望部位の環境変化を検知することが可能になることから取扱いが容易になる。
【００５６】
（第１波長ｙ１及び第２波長ｙ２の関係式）
次に、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係を有した第１波長ｙ１の関係式と、シングルモード光ファイバ２のカットオフ波長ｘに対して、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係を有した第２波長ｙ２の関係式との算出根拠について説明する。
【００５７】
先ず、図６に示すように、光源６と光量検出器７とをシングルモード光ファイバ２を介して接続すると共に、シングルモード光ファイバ２の中央部で曲げ変形可能にし、光源６から出射した光をシングルモード光ファイバ２を介して光量検出器７に伝搬させたときの受光量を測定する測定システムを構築した。そして、シングルモード光ファイバ２が曲がっていない状態における受光量をリファレンス測定値Ｐ０（ｍＷ）とし、シングルモード光ファイバ２が３６０度で曲がった状態における受光量を曲げ損失測定値Ｐ１（ｍＷ）とした。これらのリファレンス測定値Ｐ０（ｍＷ）と曲げ損失測定値Ｐ１（ｍＷ）とをパラメータとした曲げ損失（％）を、曲げ損失＝{（Ｐ０−Ｐ１）／Ｐ０}×１００の関係式に基づいて求めるようにした。
【００５８】
（第１波長ｙ１及び第２波長ｙ２の関係式：測定結果）
上記の測定方法において、３種類のシングルモード光ファイバ２と、７種類の曲げ直径（ｍｍ）と、４〜５種類の波長の光とをそれぞれ組み合わせた複数の測定パターンについて、曲げ損失（％）を測定した。各測定パターンの曲げ損失（％）の測定結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2015055597.tif 000003
【００６０】
上記の測定結果に基づいて、曲げ損失（％）と曲げ直径（ｍｍ）との関係を整理すると、７８０ｎｍ用ファイバについては図８Ａの関係図となり、１０００ｎｍ用ファイバについては図８Ｂの関係図となり、１３１０ｎｍ用ファイバについては図８Ｃの関係図となる。この結果、７８０ｎｍ用ファイバに１５５０ｎｍの光を入射すると、初期から損失が９９．９９％発生するため、曲げ損失（％）の検出には不適である。また、カットオフ波長が７０６ｎｍにおいて、少なくとも１０６４ｎｍ〜１３１０ｎｍの波長領域で良好な曲げ損失（％）の検出が可能であることが判明した。また、カットオフ波長が９３９ｎｍにおいて、少なくとも１３１０ｎｍ〜１５５０ｎｍの波長領域で良好な曲げ損失（％）の検出が可能であることが判明した。また、カットオフ波長が１１８６ｎｍにおいて、少なくとも１５５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長領域で良好な曲げ損失（％）の検出が可能であることが判明した。
【００６１】
次に、図９に示すように、使用波長を縦軸とし、カットオフ波長を横軸とする座標系において、カットオフ波長『△』と、使用波長（実施例）『□』・『◇』と使用波長（比較例）『○』・『＋』をプロットした。そして、カットオフ波長の値ｘと使用波長の下限値ｙ１（第１波長ｙ１）との関係を使用波長（実施例）『◇』に基づいて求めたところ、ｙ１＝ｘ＋３００（単位：ｎｍ）の関係式が得られた。また、カットオフ波長の値ｘと使用波長の上限値ｙ２（第２波長ｙ２）との関係を使用波長（実施例）『□』に基づいて求めたところ、ｙ２＝０．７ｘ＋９００（単位：ｎｍ）の関係式が得られた。
【００６２】
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１  環境変化検知センサ
２  シングルモード光ファイバ
３  変形機構
４  光損失部
５  環境変化検知装置
６  光源
７  光量検出器
８  シングルモード光ファイバ
９  光カプラ
１０  反射機構
１１  光
【図１】
2015055597.tif 000004
【図２】
2015055597.tif 000005
【図３】
2015055597.tif 000006
【図４】
2015055597.tif 000007
【図５】
2015055597.tif 000008
【図６】
2015055597.tif 000009
【図７】
2015055597.tif 000010
【図８Ａ】
2015055597.tif 000011
【図８Ｂ】
2015055597.tif 000012
【図８Ｃ】
2015055597.tif 000013
【図９】
2015055597.tif 000014