(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の屈折率を検出する屈折率の検出方法において、
入射されたレーザ光を回折させることにより生じさせた回折光を全反射させながら導く導波体であって、局在表面プラズモン共鳴を誘起する50ｎｍより大きく、エバネッセント波の染み出している深さよりも十分小さい大きさの金属ナノ粒子を、その外面に凝集させることで可視光より波長の長い光通信波長領域での吸光度を0.6以上とした導波体を被検体内に配設して、全反射にともなって回折光に生じる位相変化に基づいて屈折率を検出する屈折率の検出方法。
【請求項２】
レーザ光を出射する投光器と、
前記投光器に一端を接続して前記レーザ光を導く第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバの他端を接続して前記第１の光ファイバから入射されたレーザ光を回折させて回折光を生じさせるとともに全反射させながら導く長手状の局在表面プラズモン共鳴を誘起する金属ナノ粒子をその外面に配置した導波体と、
前記第１の光ファイバと対向させて前記導波体に一端を接続した第２の光ファイバと、
前記第２の光ファイバの他端を接続した受光器と、
前記受光器から出力された信号を解析する解析器と
を備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記導波体をセンサ部として、前記導波体と接した被検体の屈折率を前記局在表面プラズモン共鳴を誘起する50ｎｍより大きく、エバネッセント波の染み出している深さよりも十分小さい大きさの金属ナノ粒子をその外面に凝集させることで可視光より波長の長い光通信波長領域での吸光度を0.6以上とした導波体での全反射によって回折光に生じた位相変化に基づいて検出する光ファイバセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバで導波したレーザ光の回折光を利用して被検体の屈折率を検出する検出方法及び光ファイバセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを利用した各種のセンサシステムが提案されている。従来のセンサシステムでは、光ファイバの中途部分にコア内の光をリークさせるセンサ部を設けており、リークさせた光の散乱等による透過損失を検出することにより歪みや温度等の変動を検出可能としている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
センサシステムのセンサ部では、コアとクラッドとで構成された光ファイバのクラッドを部分的に除去してコアを露出させたり、あるいは、センサ部のコア径をセンサ部以外の部分の光ファイバのコア径よりも小さくまたは大きくしたり、場合によって、コアを有さずにクラッドだけとしたりして、光ファイバで導波した光を効果的にリークさせるようにしている。
【０００４】
特に、界面活性剤の濃度測定に用いるセンサシステムでは、被検体の界面活性剤溶液に発色指示薬を添加しておき、光をリークさせているセンサ部において生じたエバネッセント波のエネルギーを発色指示薬に移動させることによって、界面活性剤溶液の濃度に依存した光の透過損失を検出して濃度測定を行うことが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
また、この他、グースヘンシェンシフトとして知られている位相変化を利用することにより、エネルギーロスの少ない光ファイバセンサシステムもある。被検体の屈折率を検出する屈折率の検出方法において、第１の光ファイバの他端を接続して第１の光ファイバから入射されたレーザ光を回折させて回折光を生じさせるとともに全反射させながら導く長手状の導波体と、第１の光ファイバと対向させて導波体に一端を接続した第２の光ファイバより成り、入射されたレーザ光を回折させることにより生じさせた回折光を全反射させながら導く導波体を被検体内に配設して、全反射にともなって回折光に生じる位相変化により、第２の光ファイバの接続部において起こる光の干渉（マルチモード干渉：MMI）に基づいて屈折率を検出するものである。上記構造を、マルチモード干渉構造と呼ぶ。（例えば、特許文献４参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１８０９５９号公報
【特許文献２】特開２００７−０４０７３８号公報
【特許文献３】特開２００９−０６３５３８号公報
【特許文献４】特開２０１２−２５１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光ファイバセンサシステムでは、センサ部においてリークさせた光はエネルギーの損失でしかなく、エネルギーロスの多いセンサシステムであった。
【０００８】
また、位相変化を利用する光ファイバセンサシステムでは、屈折率を検出するための位相変化量が大きい方が好ましいが、測定対象物の屈折率変化のみでは、位相変化量が十分大きく取れない場合があった。
【０００９】
このような現状に鑑み、本発明者らは、エバネッセント光と局在表面プラズモン共鳴として知られている光共鳴現象を利用することにより、位相変化量を大きく増大させる光ファイバセンサシステムを構成すべく研究開発を行って、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の屈折率の検出方法では、被検体の屈折率を検出する屈折率の検出方法において、入射されたレーザ光を回折させることにより生じさせた回折光を全反射させながら導く導波体を被検体内に配設して、全反射にともなって回折光に生じる位相変化を利用するが、全反射部に局在表面プラズモン共鳴を誘起する50ｎｍより大きく、エバネッセント波の染み出している深さよりも十分小さい大きさの金属ナノ粒子をその外面に凝集させることで可視光より波長の長い光通信波長領域での吸光度を0.6以上とて、より大きな位相変化を作り出し、これにより屈折率を超高感度に検出するものである。
【００１１】
また、本発明の光ファイバセンサシステムでは、レーザ光を出射する投光器と、投光器に一端を接続して前記レーザ光を導く第１の光ファイバと、第１の光ファイバの他端を接続して第１の光ファイバから入射されたレーザ光を回折させて回折光を生じさせるとともに全反射させながら導く長手状の導波体と、第１の光ファイバと対向させて導波体に一端を接続した第２の光ファイバと、第２の光ファイバの他端を接続した受光器と、受光器から出力された信号を解析する解析器とを備えた光ファイバセンサシステムであって、導波体をセンサ部として、導波体での全反射によって回折光に生じる位相変化を利用するが、全反射部に局在表面プラズモン共鳴を誘起する50ｎｍより大きく、エバネッセント波の染み出している深さよりも十分小さい大きさの金属ナノ粒子をその外面に凝集させることで可視光より波長の長い光通信波長領域での吸光度を0.6以上として、より大きな位相変化を作り出し、これにより導波体と接した被検体の屈折率を超高感度に検出するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の屈折率の検出方法によれば、入射されたレーザ光を回折させることにより生じさせた回折光を全反射させながら導く、局在表面プラズモン共鳴を誘起する金属ナノ粒子をその外面に配置した導波体を被検体内に配設して、全反射にともなって回折光に生じる位相変化に基づいて屈折率を検出する手法において、金属ナノ粒子を配置することにより、より大きな位相変化を作り出し、極めて高感度な検出方法とすることができる。
【００１４】
また、本発明の光ファイバセンサシステムによれば、第１の光ファイバから入射されたレーザ光を回折させて回折光を生じさせるとともに全反射させながら導く長手状の導波体をセンサ部とし、その外面に局在表面プラズモン共鳴を誘起する金属ナノ粒子を配置し、局在表面プラズモン共鳴を誘起する金属ナノ粒子をその外面に配置した導波体と接した被検体の屈折率を導波体での全反射によって回折光に生じた位相変化に基づいて、極めて高感度に検出する光ファイバセンサシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】金属ナノ粒子が配置された界面でのエバネッセント波の説明図である。
【図２】金ナノ粒子をファイバセンサ部にシランカップリング剤で固定した場合の透過光強度の吸光度スペクトルの測定結果のグラフである。
【図３】金属ナノ粒子の無いものと図2の(C)に対応する金属ナノ粒子の付いたファイバの周囲を水とエタノールとした場合の透過光スペクトルのグラフである。
【図４】エタノール水溶液の濃度を変化させることで、周囲媒質の屈折率を変化させた場合のスペクトルディップの波長シフト量の関係のグラフである。
【図５】本発明に係る光ファイバセンサシステムの概略説明図である。
【図６】センサ部である導波体の他の実施形態の説明図である。
【図７】センサ部である導波体の他の実施形態の説明図である。
【図８】センサ部である導波体の他の実施形態の説明図である。
【図９】センサ部である導波体の他の実施形態の説明図である。
【図１０】センサ部である導波体の他の実施形態の説明図である。
【図１１】エタノールと水の混合溶液の混合比と屈折率との関係を示すグラフである。
【図１２】センサ部である導波体の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の屈折率の検出方法、及びこの屈折率の検出方法を利用した光ファイバセンサシステムでは、従来の光ファイバセンサシステムのような透過損失を利用するものではなく、光の全反射時に生じる位相変化を利用して、被検体の屈折率を検出しているものである。
【００１７】
すなわち、本発明での光ファイバセンサシステムは、レーザ光を出射する投光器に一端を接続してレーザ光を導く第１のファイバと、この第１のファイバの他端を接続した長手状の導波体と、第１光ファイバと対向させて導波体に一端を接続した第２のファイバと、第２のファイバの他端を接続した受光器を備え、投光器から出射されたレーザ光を導波体で全反射させた際に生じる位相変化を利用している。
【００１８】
導波体の全反射界面では、エバネッセント波が生じる。これは、図１に定性的に示すように、屈折率n1の物質Ａ中の光Ｌが、屈折率n1の物質Ａと屈折率n2の物質Ｂとの境界面Ｐで全反射する場合に、電磁波の染み出しが生じ、境界面よりも屈折率n2の物質Ｂ側の仮想反射面P'で反射しているかのように、少し遅れてから反射する状態となる。これと共に位相遅れが生じる。
【００１９】
エバネッセント波による位相変化の大きさは、屈折率n2と相関を有するので、この位相変化の影響を光の干渉を利用して検出し、屈折率n2の特定することが可能となる。
【００２０】
ここで、導波体の全反射界面に特定の金属ナノ粒子の状態を形成すると、エバネッセント波は、この金属ナノ粒子中の電子のプラズマ振動を励起することができ、その結果、局在表面プラズモン共鳴現象が起きる。エバネッセント波の染み出している深さは、波長程度であるが、金属ナノ粒子は、それより十分小さいため、エバネッセント波は、局在表面プラズモン共鳴現象が起きる波長の前後で、金属ナノ粒子を含む等価的な屈折率の大きな変化を受け、それによって大きな位相変化を起こす。このため、感度が大きく向上する。
【００２１】
局在表面プラズモン共鳴現象が起きる金属ナノ粒子の典型的なものとして、金ナノ粒子がある。この共鳴波長は、約520ｎｍと短波長領域にある。この可視光領域では、光ファイバに導光する強度の十分大きな光源や波長可変光源は特殊で、高価である。一方、光通信波長帯では、光通信技術の進歩に合わせて、ファイバ出力の広波長帯域の光源や、波長可変光源が比較的安価に利用できる。
【００２２】
孤立した金ナノ粒子では、局在表面プラズモン共鳴波長は、短波長にあるため、この局在表面プラズモン共鳴波長を光通信波長帯に拡大することを試みた。金ナノ粒子径は、塩化金酸水溶液(HAuCl4・4H2O)へ異なる濃度のクエン酸ナトリウム水溶液 (C6H5O7Na3)を加える手法で、制御でき、クエン酸ナトリウム水溶液を0.4，0.07，0.03％の場合でその平均値は、それぞれ、15，37，53ｎｍとなっていた。
【００２３】
図２は、前述の第１のファイバと第２のファイバのコア径が極めて大きく、導光体の間で回折がほぼ起きないセンサ構造ファイバで、金ナノ粒子をこのファイバセンサ部にシランカップリング剤で固定した場合の透過光強度の吸光度スペクトルの測定結果である。この構造では、金ナノ粒子の吸光特性のみが評価できる。ここで、吸光度は、センサファイバへの入力光強度をI0、センサを透過した光強度をIとした時、-log10(I/I0)で与えられる光吸収の大きさを表す量である。
【００２４】
図２の(A),(B),(C)は、それぞれ、クエン酸ナトリウム水溶液が0.4，0.07，0.03％の場合の金ナノ粒子を固定した場合に対応している。(A),(B),(C)の順に、通信波長帯(1.3-1.6μｍ)まで、吸光度がブロードに拡大していき、同時に、その大きさも大きくなっている。
【００２５】
実施例として、第１のファイバと第２のファイバは、それぞれコア径が典型値8.2μｍ、クラッド径が125μｍの光ファイバであり、導波体は、径寸法が125μｍで、長さが80ｍｍの円柱状とし、第１のファイバと導波体、及び導波体と第２のファイバはそれぞれ融着接続器を用いて接続したものを用い、ファイバセンサ部となる導波体の外周面にシランカップリング剤で金ナノ粒子を固定した（図１２）。同時に、通常のマルチモード干渉構造ファイバセンサのみ（金ナノ粒子が付いていない）のものも作製し，特性の比較を行った。
【００２６】
マルチモード干渉構造ファイバセンサのみの場合と図２の(C)に対応する状態の金ナノ粒子が付着固定したファイバの周囲を水とエタノールとした場合の透過光スペクトルを図３(a)と(b)に示す。通信波長帯まで、吸光度がブロードに拡大したファイバで、ディップの波長シフト量が大きくなっていることがわかる(図３(b))。
【００２７】
図４は、それぞれのサイズの金ナノ粒子を導波体に固定したファイバセンサ部に対し、周囲媒質を水からエタノールまでエタノール水溶液の濃度を変化させることで、周囲媒質の屈折率を変化させた場合のスペクトルディップの波長シフト量をまとめたものである。図１１は、別途報告されているエタノール水溶液の割合と屈折率の関係を示したものである。屈折率と波長シフト量が良く対応していることがわかる。
【００２８】
従って、屈折率と波長シフト量の対応表を作っておけば、波長シフト量より、屈折率が求まり、また、波長シフト量が大きいほど、高感度となる。この図４では、同時に、金ナノ粒子が付いていない通常のマルチモード干渉構造ファイバセンサの結果も合わせて示している。図２の(A)に対応するファイバセンサの結果は、通常のマルチモード干渉構造ファイバセンサの結果とほぼ一致しているが、図２の(C)に対応するファイバセンサの結果は、通常のマルチモード干渉構造ファイバセンサの結果に比べ、波長シフト量がほぼ２倍となっており、感度が大きく増大していることがわかる。
【００２９】
マルチモード干渉構造ファイバセンサに金ナノ粒子を付けた場合、局在表面プラズモン共鳴による光吸収により、スペクトルの強度変化が大きくなることは我々の実験結果として、(PS-7-18) International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2013)に示した。この時に比べ、金ナノ粒子径が大きく、また、粒子が凝集することによって吸光度が0.6より大きくなった今回の場合、明瞭に、スペクトルの波長シフトが観測された。この結果から、金ナノ粒子径が50ｎｍより大きく、また、粒子が凝集することによって吸光度が0.6より大きくなるようなファイバ構造を特徴とすることで、周囲媒質の屈折率変化によるスペクトル波長シフト量が大きく増大でき、波長シフト量を利用する屈折率センサとしての感度が大幅に増大できる。
【００３０】
ここで、局在表面プラズモン共鳴現象が起きる金属ナノ粒子は、測定に応用する波長域において、大きな吸光度を示すことができるような金属ナノ粒子であれば、Ag,CuやAl等、どのようなものであってもよく、また、それらの合金や層構造体などを含めた、どのような形状、形態であってもよい。ここで、被検体は、一般的には液体や気体であるが、導波体と緊密に接触できるのであれば固体であってもよく、あるいは屈折率を測定する時だけ固体状となっていたりするものであってもよい。また、ここでは、マルチモード干渉法が光の位相変化の検出に利用されているが、これに限定するものではなく、マイケルソン干渉法など他の光干渉法を利用しても、同様の効果が得られる。
【００３１】
以下において、図面を用いながら本発明の光ファイバセンサシステムの構成を詳説する。図５は、本発明の光ファイバセンサシステムの概略模式図である。
【００３２】
光ファイバセンサシステムは、レーザ光を出射する投光器11と、投光器11に一端を接続してレーザ光を導く第１光ファイバ12と、第１光ファイバ12の他端を接続した長手状の導波体13と、第１光ファイバ12と対向させて導波体13に一端を接続した第２光ファイバ14と、第２光ファイバ14の他端を接続した受光器15と、受光器15から出力された信号を解析する解析器16とを備えている。なお、導波体13の表面には、金属ナノ粒子17が付着固定されている。
【００３３】
投光器11は、所定の波長のレーザ光を出射できるレーザ光源である。投光器11は、単一の波長のレーザ光を出射できるレーザ光源であってもよいし、所定の帯域の波長のレーザ光を出射できるレーザ光源であってもよい。なお、所定の帯域の波長のレーザ光を出射できるレーザ光源を用いる場合には、解析器16からの制御信号の入力を可能として、解析器16の制御に基づいてレーザ光を出射するようにすることが望ましい。
【００３４】
第１光ファイバ12は、投光器11から出射されたレーザ光を導くことができる光ファイバであり、コア12aと、クラッド12bと、図示しない被腹膜とで構成している。第１光ファイバ12のコア12aは、導波体13に入射した光に強い回折を生じさせることができるように、できるだけ径寸法の小さいものを用いることが望ましい。
【００３５】
導波体13は、第１光ファイバ12のコア12aと同材質の透光材料で形成しており、第１光ファイバ12から入射されたレーザ光を回折させて回折光を生じさせるとともに全反射させながら導くこととしている。導波体13と第１光ファイバ12のコア12aとを同材質とすることにより、第１光ファイバ12から導波体13に入射されたレーザ光はリークすることなく導波体13に入射させることができる。なお、導波体13は、必ずしも第１光ファイバ12のコア12aと同材質である必要はなく、第１光ファイバ12から導波体13に入射されたレーザ光を、できるだけ少ないリークで導波体13内に導くことができればよい。
【００３６】
導波体13は、最も簡単には円柱体としてよいが、円柱体に限定するものではなく、径方向と平行な断面の形状を、断面の中心を回転対称軸とする対称性を有する形状としてもよい。具体的には、断面の形状が長方形または正方形となっている四角柱体や、断面の形状が六角形となっている六角柱体や、断面の形状が楕円形となっている楕円柱体等であってもよい。
【００３７】
導波体13の表面に付着固定されている金属ナノ粒子17は、導波体13の表面部のエバネッセント波と局在表面プラズモン共鳴を起こす物質であり、その共鳴波長域が、マルチモード干渉波長と重なるような粒子径や粒子の凝集状態となっている。また、測定に用いる波長域で、十分大きな局在表面プラズモン共鳴が起きる状態であることが重要である。
【００３８】
導波体13は、必ずしも長手方向に一様な断面を有する棒状となっているものに限定するものではなく、図６に示すように、第１光ファイバ12側から第２光ファイバ14側にかけて径方向の寸法を漸次拡大させたテーパ状としてもよいし、逆に、図７に示すように、第１光ファイバ12側から第２光ファイバ14側にかけて径方向の寸法を漸次縮小させたテーパ状としてもよい。
【００３９】
導波体13は、第１光ファイバ12のコア12aと同材質の材料を用いて、第１光ファイバ12とは別に形成しており、放電を利用した既存の融着接続器を用いて第１光ファイバ12と接続している。
【００４０】
したがって、導波体13では、図６及び図７に示すように、導波体13の第１光ファイバ12側の端部の外周形状を第１光ファイバ12の端部の外周形状と一致させて連続的とした方が、融着接続器による接続作業を確実に行うことができるが、場合によっては、図８に示すように、導波体13の第１光ファイバ12側の端部における径方向の寸法を、第１光ファイバ12の径寸法よりも大きくしてもよいし、逆に、図９に示すように、導波体13の第１光ファイバ12側の端部における径方向の寸法を、第１光ファイバ12の径寸法よりも小さくしてもよい。
【００４１】
第２光ファイバ14は、第１光ファイバ12と対向させて導波体13に一端を接続して、導波体13内の回折光を後段の受光器15に導く光ファイバであり、コア14aと、クラッド14bと、図示しない被腹膜とで構成している。
【００４２】
第２光ファイバ14のコア14aは、導波体13及び第１光ファイバ12のコア12aと同材質の透光材料で形成しており、導波体13と第２光ファイバ14のコア14aとの界面で反射を生じさせることなく、導波体13内の回折光を第２光ファイバ14のコア14aに導けるようにしている。なお、第１光ファイバ12の場合と同様に、導波体13と第２光ファイバ14のコア14aとは、必ずしも同材質である必要はなく、導波体13内の光をできるだけ損失させることなく第２光ファイバ14のコア14aに入射させることができればよい。
【００４３】
ここで、導波体13から第２光ファイバ14のコア14aに導かれた光は干渉光となっている。すなわち、第２光ファイバ14で導かれる光は、第１光ファイバ12のコア12aから第２光ファイバ14のコア14aまで導波体13内を直線的に進んだ直進光と、導波体13内で局在表面プラズモン共鳴現象が起きる波長の前後で、17の金属ナノ粒子を含む等価的な屈折率の大きな変化を受け、それによって大きな位相変化を受けた回折光とが干渉した光となっており、この干渉光が受光器15に導かれることとなっている。
【００４４】
そのため、第２光ファイバ14のコア14aの径寸法を小さくすると、直進光と干渉する回折光の第２光ファイバ14への入射が制限されることにより、直進光からの位相ズレの小さい回折光だけが第２光ファイバ14に入射することとなって、波の重ね合わせにより光強度分布の急峻な干渉光が受光器15に導かれることとなっている。
【００４５】
一方、第２光ファイバ14のコア14aの径寸法を大きくすると、直進光からの位相ズレの大きい回折光も第２光ファイバ14に入射することとなって、波の重ね合わせにおいて位相ズレの大きい回折光の成分による緩和を受けた干渉光が受光器15に導かれることとなっている。
【００４６】
この直進光からの位相ズレの大きい回折光の影響は、第２光ファイバ14のコア14aの寸法で調整でき、センサ部に要求される感度に応じて、適宜とすることができる。
【００４７】
なお、第２光ファイバ14のコア14aの寸法を第１光ファイバ12のコア12aの寸法よりも大きくした場合には、第２光ファイバ14の寸法を第１光ファイバ12の寸法よりも大きくしてもよいし、第２光ファイバ14のクラッド14bで調整して、第２光ファイバ14の寸法を第１光ファイバ12の寸法に一致させてもよい。
【００４８】
第２光ファイバ14は、導波体13と融着接続器を用いて接続しており、図６及び図７に示すように、導波体13の第２光ファイバ14側の端部の外周形状を第２光ファイバ14の端部の外周形状と一致させて連続的とした方が、融着接続器による接続作業を確実に行うことができる。
【００４９】
ただし、場合によっては、図８に示すように、導波体13の第２光ファイバ14側の端部における径方向の寸法を、第２光ファイバ14の径寸法よりも大きくしてもよいし、逆に、図９に示すように、導波体13の第２光ファイバ14側の端部における径方向の寸法を、第２光ファイバ14の径寸法よりも小さくしてもよい。
【００５０】
また、必要に応じて、例えば図１０に示すように、導波体13は、第１光ファイバ12側の端部における径方向の寸法を第１光ファイバ12の径寸法よりも大きくし、第２光ファイバ14側の端部における径方向の寸法を第２光ファイバ14の径寸法よりも小さくしてもよい。
【００５１】
受光器15は、フォトセンサ等の光電変換素子を備えており、第２光ファイバ14によって導かれた光を受けて、光の強度、すなわち透過光量に対応した信号を出力することとしている。
【００５２】
解析器16は、受光器15から出力された信号から透過光量を特定し、透過光量から屈折率を特定する。
【００５３】
ここで、投光器11が単一の波長のレーザ光を出射するレーザ光源である場合には、予め解析器16に登録された透過光量と屈折率の相関テーブルに基づいて、屈折率を特定することとしている。
【００５４】
また、投光器11が所定の帯域の波長のレーザ光を出射するレーザ光源である場合には、出射する波長を変えながら透過光量を検出し、透過光量が最大となる波長を特定し、特定された波長と屈折率の相関テーブルに基づいて、屈折率を特定することとしている。
【００５５】
さらに、例えば糖度等のように屈折率との相関性を有している物性の相関テーブルがある場合には、その相関テーブルを用いて物性値を特定することもできる。すなわち、被検体の糖度変化を検出することもできる。
【００５６】
特に、解析器16は、パーソナルコンピュータで構成しており、光ファイバセンサシステムの動作プログラムに基づいてＣＰＵを制御部として機能させるとともに、透過光量と屈折率の相関テーブルや波長と屈折率の相関テーブル、さらには屈折率と糖度等の物性値の相関テーブルを予めハードディスクに記憶させておくことにより、屈折率だけでなく所定の物性値を検出できる光ファイバセンサシステムとすることができる。
【００５７】
ここで、センサ部としての導波体13は、気体状または液体状の被検体内、あるいは固体状となる被検体内に配設することにより被検体を導波体13に接触させ、導波体13と接触した被検体の屈折率あるいは所定の物性値を検出している。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の屈折率の検出方法、及びこの屈折率の検出方法を利用した光ファイバセンサシステムでは、被検体の屈折率をリアルタイムで検出でき、例えば、清涼飲料の製造工程中における材料溶液の糖度変化をリアルタイムかつ高感度にモニタリングできる。
【００５９】
また、糖度だけでなくエタノールと水の混合溶液における混合比のように、屈折率との相関性を有する物性値を検出するセンサシステムとして用いることができる。また、極めて高感度とできるため、バイオセンサなどの、極微量の生体物質検知などにも応用できる。
【符号の説明】
【００６０】
11  投光器
12  第１光ファイバ
12a コア
12b クラッド
13  導波体
14  第２光ファイバ
14a コア
14b クラッド
15  受光器
16  解析器
17  局在表面プラズモン共鳴を起こす金属ナノ粒子
【図１】
0006535856.tif 000002
【図２】
0006535856.tif 000003
【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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