(57)【要約】【課題】      温度変化に対して影響が少なく、且つヒステリシス補正を必要としない、高感度な圧力検出が可能で、しかも取扱いが簡単な光導波型圧力センサを提供する。【解決手段】  光導波路型圧力センサは、被検査部材表面に当接するハードコート膜５と、前記光ファイバー３の少なくとも一部に形成される弾性導波路6と、光ファイバー３中に出入射する光の光学的変化を検知する検知部とを備え、前記弾性導波路６は、ハードコート膜５を介して伝播する被検査部材表面の圧力により弾性変形する。【選択図】      図１
2005156178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路を用いた圧力評価方法において、光導波路の少なくとも一部に、弾性変形する弾性導波路を形成し、前記弾性導波路を被検査部材表面に直接又は間接的に当接して、弾性導波路の弾性変形による光導波路の透過光又は反射光の光学的変化を検知することにより、前記被検査部材に加わる圧力を評価することを特徴とする圧力評価方法。
【請求項２】
光導波路を用いた圧力評価方法において、光導波路の少なくとも一部に、弾性変形する光学的な異相端面を形成し、該異相端面を被検査部材表面に直接又は間接的に当接して、異相端面の弾性変形による異相端面における反射角又は入射角の変化に起因した光学的変化を検知することにより、被検査部材に加わる圧力を評価することを特徴とする圧力評価方法。
【請求項３】
光導波路の少なくとも一部に形成される弾性導波路における体積弾性率（Pa）を変化させることにより、被検査部材に加えられる圧力に対する弾性導波路の弾性変位量を変化させ、光導波路における光学的変化量を調節することを特徴とする請求項１記載の圧力評価方法。
【請求項４】
光導波路中を伝播する光の強度、光の偏光強度、光の波長分散の変化量からなる群より選ばれる少なくとも１以上の特性と、被検査部材に加わる圧力との相関関係を用いて圧力を測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力評価方法。
【請求項５】
光導波路中に入射した入射光の反射光量を光導波路の入射側で計測するか、又は、光導波路中に入射した入射光の透過光量を光導波路の透過側で計測することにより、弾性導波路又は光導波路の弾性変形による光学的変化を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力評価方法。
【請求項６】
光導波路を備えた光導波路型圧力センサであって、被検査部材表面に当接する当接面と、前記光導波路の少なくとも一部に形成される弾性導波路とを備え、前記弾性導波路は、前記当接面を介して伝播する被検査部材表面の圧力により弾性変形することを特徴とする光導波路型圧力センサ。
【請求項７】
弾性導波路は、体積弾性率が５×１０９Ｐａ以下であるゴム及び／又は合成樹脂であることを特徴とする請求項６記載の光導波路型圧力センサ。
【請求項８】
光導波路を備えた光導波路型圧力センサであって、被検査部材表面に当接する当接面と、前記光導波路の少なくとも一部に形成される光学的な異相端面とを備え、前記異相端面は、前記当接面を介して伝播する被検査部材表面の圧力により弾性変形することを特徴とする光導波路型圧力センサ。
【請求項９】
光導波路中に出入射する光の光学的変化を検知する検知部を備えたことを特徴とする請求項６〜8のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【請求項１０】
光導波路が光ファイバーであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【請求項１１】
光導波路に対して当接面と反対側に設けられ、光導波路を支持するための支持基板と、当接面側に設けられ被検査部材表面の圧力を弾性導波路又は光導波路に伝播するための感圧部とを備えていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【請求項１２】
光導波路に対して当接面と反対側に設けられ、光導波路を支持するための支持基板と、該支持基板と光導波路との間に設けられ、被検査部材表面から光導波路を介して伝播する圧力により弾性変形する弾性部が設けられていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学プラント、製薬プラントなどに用いられる流体輸送管や圧力容器、また、日常のガスや水道管等の配管などの管壁圧力検出器や、水圧・ガス圧測定用の圧力センサとして好適に使用される光導波型圧力センサ及び圧力評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体輸送管や圧力容器などの管壁に作用する圧力を検出する管壁圧力検出器としては、歪ゲージが用いられている。流体輸送管は、輸送液による内外の圧力差により管壁に力が作用することで、管が膨脹又は収縮する。蒸気管圧力検出器は、管の膨張又は収縮の変化量を歪ゲージで測定する方法である。
【０００３】
上記歪ゲージを用いた測定方法は、流体輸送管の外壁に歪ゲージを接着により固定し、流体輸送管の膨脹、収縮に伴う管外周の長さの変化によりゲージの長さが変化する方式で、その歪みの抵抗値を変化させる方法である。
【０００４】
この方法では、この時の抵抗変化をホイートストンブリッヂなどの抵抗測定回路や直流4端子法を用いて測定することにより、流体輸送管の管壁に作用した圧力を間接的に知るようにしている。
【０００５】
その他の圧力評価方法としては、誘電体を用いた方法がある。この方法では、圧力を受けた際に発生する歪を電歪として電圧変換し、電圧値より圧力を測定する方法が一般的に用いられている。また、誘電体の誘電率の変化による容量変化からも、同様に圧力を評価することができる。
【０００６】
一方、磁性体の磁歪効果を用いる方法も知られている。この方法では、ホールプローブを磁性体表面に装着して、磁性体に加わる圧力により発生する磁束密度を測定し圧力を評価する。例えばFe2Dy系のような超磁歪材料を用いて、磁歪で発生する磁束を評価することが行われている。
【０００７】
他に、光ファイバーを用いた方法、光導波路を用いた方法についても開示がなされている（特許文献１〜２参照）。
【特許文献１】特願平５−６１４８９号公報
【特許文献２】特願平５−４０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のような、抵抗変化を用いた歪ゲージでの測定方法では、抵抗値が温度により変化するために温度補正を必要とし、特に、歪ゲージ全体に温度分布を持つ場合には、温度補正ができないという根本的な問題がある。
【０００９】
また、上記のような誘電体の特性を用いて圧力を測定する場合の問題点として、温度による誘電体特性の変化が大きく、室温から100℃程度の間でも誘電率や電歪特性が大きく変わるため、温度補正を掛ける必要がある。特に室温から100℃程度の低温では熱量の拡散が小さく、センサ全体で温度分布が生じやすく、温度補正を掛けにくいという根本的な問題を含んでいる。
【００１０】
更に、用いる誘電体として、ＰＬＺＴやＰＺＴ等では電歪特性にヒステリシスを有しており、温度補正以外にも補正を行うという複雑な回路を必要としていた。更にはピエゾ素子による起電が小さいこと、及び得られた起電力変化を信号処理するには静電容量が足りないことや、多少のヒステリシスも伴うために精度が出ないという問題があった。
【００１１】
一方、上記特許文献２に示すような、光ファイバーを用いた歪測定では、10mmHg程度の圧力に対する感度は低いという問題がある。この方法では回折格子間が歪により変化し反射スペクトル特性が変化する方法を用いているが、直接圧力を測定するものではなく、歪により伸縮する状態から圧力を間接的に評価するものである。
【００１２】
上記のように、歪みゲージを用いた管壁圧力検出器や誘電体薄膜を用いた電歪による圧力測定、更に光ファイバーでの歪計測等、様々な方法があるが、温度やヒステリシス補正等を必要としない、且つ簡易な方法で微小の圧力変化を計測することが出来なかった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、温度変化に対して影響が少なく、且つヒステリシス補正を必要としない、高感度な圧力検出が可能で、しかも取扱いが簡単な光導波型圧力センサ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】
【００１４】
１．光導波路を用いた圧力評価方法において、光導波路の少なくとも一部に、弾性変形する弾性導波路を形成し、前記弾性導波路を被検査部材表面に直接又は間接的に当接して、弾性導波路の弾性変形による光導波路の透過光又は反射光の光学的変化を検知することにより、前記被検査部材に加わる圧力を評価することを特徴とする圧力評価方法。
【００１５】
２．光導波路を用いた圧力評価方法において、光導波路の少なくとも一部に、弾性変形する光学的な異相端面を形成し、該異相端面を被検査部材表面に直接又は間接的に当接して、異相端面の弾性変形による異相端面における反射角又は入射角の変化に起因した光学的変化を検知することにより、被検査部材に加わる圧力を評価することを特徴とする圧力評価方法。
【００１６】
３．光導波路の少なくとも一部に形成される弾性導波路における体積弾性率（Pa）を変化させることにより、被検査部材に加えられる圧力に対する弾性導波路の弾性変位量を変化させ、光導波路における光学的変化量を調節することを特徴とする請求項１記載の圧力評価方法。
【００１７】
４．光導波路中を伝播する光の強度、光の偏光強度、光の波長分散の変化量からなる群より選ばれる少なくとも１以上の特性と、被検査部材に加わる圧力との相関関係を用いて圧力を測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力評価方法。
【００１８】
５． 光導波路中に入射した入射光の反射光量を光導波路の入射側で計測するか、又は、光導波路中に入射した入射光の透過光量を光導波路の透過側で計測することにより、弾性導波路又は光導波路の弾性変形による光学的変化を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力評価方法。
【００１９】
６．光導波路を備えた光導波路型圧力センサであって、被検査部材表面に当接する当接面と、前記光導波路の少なくとも一部に形成される弾性導波路とを備え、前記弾性導波路は、前記当接面を介して伝播する被検査部材表面の圧力により弾性変形することを特徴とする光導波路型圧力センサ。
【００２０】
７．弾性導波路は、体積弾性率が５×１０９Ｐａ以下であるゴム及び／又は合成樹脂であることを特徴とする請求項６記載の光導波路型圧力センサ。
【００２１】
８．光導波路を備えた光導波路型圧力センサであって、被検査部材表面に当接する当接面と、前記光導波路の少なくとも一部に形成される光学的な異相端面とを備え、前記異相端面は、前記当接面を介して伝播する被検査部材表面の圧力により弾性変形することを特徴とする光導波路型圧力センサ。
【００２２】
９．光導波路中に出入射する光の光学的変化を検知する検知部を備えたことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【００２３】
１０．光導波路が光ファイバーであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【００２４】
１１．光導波路に対して当接面と反対側に設けられ、光導波路を支持するための支持基板と、当接面側に設けられ被検査部材表面の圧力を弾性導波路又は光導波路に伝播するための感圧部とを備えていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【００２５】
１２．光導波路に対して当接面と反対側に設けられ、光導波路を支持するための支持基板と、該支持基板と光導波路との間に設けられ、被検査部材表面から光導波路を介して伝播する圧力により弾性変形する弾性部が設けられていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載の光導波路型圧力センサ。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の圧力評価方法によれば、被検査部材の表面、又は支持基板上に弾性変形する弾性導波路を形成し、被検査部材の圧力を弾性導波路の弾性変形による光学的変化を用いて圧力評価を行う。この弾性導波路として、弾性定数、反発弾性率又は体積弾性率を様々に変えたゴム材質を利用したり、又はゴム材質中に高屈折率材料や逆に低屈折率材料を添加して圧力による媒体密度の変化を利用して媒体の屈折率を大きく変化させることができる。本発明の圧力評価方法は、これにより、伝播する光の強度や光スペクトルの変化を評価して、高感度な圧力検知が可能であり、しかも取り扱いが簡単な圧力評価方法を提供することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、被検査部材の壁面等に作用する圧力に対して、被検査部材の表面、又は支持基板上に、光学的な異相端面（異相界面）を有する弾性導波路を形成し、被検査部材の壁面等に作用する圧力を、該異相界面部の弾性変形による媒体密度の変化を利用して媒体の屈折率をより大きく変化させて光学的変化を検知することができる。
【００２８】
本発明の光導波路型圧力センサを用いれば、前記光学的変化を検知することにより、前記圧力を評価でき、光導波路の一部に弾性変形する弾性導波路を形成し、この弾性導波路を被検査部材に接触させて被検査部材に加わる圧力を弾性導波路の変形による光導波路の光学的変化を用いて評価する。これにより、従来に比較して、温度に依存せず、且つ高感度に圧力を検知し、評価することができる。また構成も簡易であり製作しやすい上に、取扱いも簡単にできるなど産業上利用価値が大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３０】
本発明の圧力評価方法は、光導波路の少なくとも一部に、弾性変形する弾性導波路を形成し、被検査部材の圧力を該弾性導波路の変形による光学的変化を検知することにより、圧力測定を行うなど、圧力を評価する方法である。
【００３１】
本発明の光導波路型圧力センサは、光導波路を備えた光導波路型圧力センサであって、被検査部材表面に当接する当接面と、前記光導波路の少なくとも一部に形成される弾性導波路とを備え、前記弾性導波路は、前記当接面を介して伝播する被検査部材表面の圧力により弾性変形する構成である。
【００３２】
本発明の光導波路型圧力センサには、光導波路中に出入射する光の光学的変化を検知する検知部が備えられていてもよく、検知部が光導波路型圧力センサ外部に取り付けられている構成であってもよい。
【００３３】
本発明によれば、被検査部材の表面又は支持基板上に、弾性変形する弾性導波路を形成し、被検査部材の圧力を弾性導波路の弾性変形による光学的変化を検知することにより圧力評価を行うことができる。
【００３４】
また、本発明の圧力評価方法は、光導波路の少なくとも一部に光学的な異相端面を形成した構成としてもよい。この異相端面は、被検査部材表面から伝播する圧力により弾性変形するように構成する。
【００３５】
このように異相端面を形成することで、被検査部材の圧力を光導波路の弾性変形による異相端面の反射角や入射角の違いに起因した光学的変化を検知することにより圧力評価を行うことができる。
【００３６】
具体的には、例えば光導波路の異相端面としては、単純にクラックだけの状態、つまり非接合界面として空気があるという状態であってもよく、また、他の媒質、例えば透明なゴムやプラスチック媒体により非連続界面を形成したものであってもよい。このように、同一の光導波路材料が連続して存在しない非連続界面が形成されていれば、該非連続界面部において光の透過性が変化するので、該界面部に圧力が加えられた時の光の変化量から、被検査部材表面に作用する圧力を推定し評価することができる。
【００３７】
上記いずれの方法でも、形成された光導波路は、同一の導波路材料が連続しているのではなく、圧力測定部において異相端面、すなわち、不連続界面、又は弾性定数の異なる不連続層を有している。
【００３８】
本発明の光導波路に用いられる材質又は異相端面部の材料としては、透明な材質であれば特に限定されるものではないが、シロキサン骨格のシリコンゴム系、ポリエチレン、ポリカーボネイト、フッ素系樹脂等が挙げられる。
【００３９】
また、これらの材質の中に、屈折率が相対的に異なる他の材質として、例えば酸化チタンや酸化ケイ素、PLZT，PZT，チタン酸バリウム等の添加物を加えて、媒体の屈折率を大きく、圧力を受けた際の密度変化に伴って生じる光学物性の変化を大きくする構成を用いてもよい。これにより、圧力の測定精度をさらに向上させることができる。
【００４０】
本発明の光導波路は、シリコンウエハー等の結晶を支持基板として用いて、CVDやスパッター法により、酸化ケイ素等により形成してもよく、また、一般的な回路基板のエポキシ基板の上に光ファイバーを設置する構成としてもよい。
【００４１】
本発明の弾性導波路としては、弾性定数、反発弾性率又は体積弾性率を様々に変えたゴムや合成樹脂を利用することができる。また、ゴムや合成樹脂の材質中に高屈折率材料や逆に低屈折率材料を添加して圧力による媒体密度の変化を利用して媒体の屈折率を大きく変化させた媒体を用いることもできる。例えば、弾性導波路としては、体積弾性率が５×１０９Ｐａ以下であるゴム又は合成樹脂等が用いられる。本発明の圧力評価方法は、前記弾性光導波路を用いて、伝播する光の強度や光スペクトルの変化を検知することによって、被検査部材表面に作用する圧力を評価するものである。
【００４２】
本発明の光導波路型圧力センサには、被検査部材表面に直接又は間接的に当接する当接面が設けられている。これにより、圧力を均一化してセンサ側に伝播することができる。
【００４３】
本発明の光導波路型圧力センサには、前記当接面と反対側に設けられ、光導波路を支持するための支持基板が設けられていてもよい。また、当接面側に、被検査部材表面の圧力を弾性導波路に伝播するための感圧部が設けられていることが好ましい。感圧部は、例えば、弾性導波路と同じ材質で、該弾性導波路と一体に成形し、光導波路に対して当接面側に設ける。また、感圧部表面を当接面自体として形成してもよい。このように感圧部を設けることで、圧力を均一化して伝播できる。
【００４４】
また、上記当接面と反対側に設けられ、光導波路を支持するための支持基板を設ける構成としてもよい。また、支持基板と光導波路との間に、被検査部材表面から光導波路を介して伝播する圧力により弾性変形する弾性部を設ける構成としてもよい。弾性部は、例えば、弾性導波路と一体に成形し、前記支持基板に嵌合する。
【００４５】
本発明の光導波路型圧力センサには、上記当接面上をさらに被覆するハードコート膜が設けられていてもよい。ハードコート膜としては、例えば、SUSやNi,Fe，SiO2，アルミナ、ガラス基板、ポリアクリル系ハードコート等の金属や無機化合物、所定の硬度を有する有機樹脂等が用いられる。また、当接面自体を上記ハードコート膜で形成する構成としてもよい。
【００４６】
また、上記ハードコート膜を、スパッターやプラズマCVD等により酸化ケイ素や酸化アルミニウム、窒化珪素等で形成して、耐酸化性や耐腐食性を向上させることができる。これにより、被検査部材の状態によって、光導波路型圧力センサを用いる環境が、酸化性や腐食性環境になる場合に備えて、耐酸化性、耐腐食性をさらに向上させることができる。
【００４７】
上記ハードコート膜を設けず、上記感圧部表面に当接面を形成して、直接、被検査部材表面の圧力を感圧部を介して異相端面部に加え、界面部での不均一な圧力分布を計測することも可能である。
【００４８】
光導波路に伝播させる光としては、例えば、半導体レーザー、ガスレーザー、発光ダイオード、通常のタングステンランプ等光源に限定はないが、光スペクトルの変化を用いる場合には抵抗加熱を用いたランプが妥当であり、また光の強度変化を用いる場合にはLD,LEDのどちらを用いても良い。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の一実施例を図面に従い説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５０】
図１は、本発明の一実施例に係る圧力センサ２０の概略構成を示す説明図である。図1に示すように、圧力センサ２０は、1mm厚のポリカーボネイト基板１（支持基板）と、ポリカーボネイト基板１上に嵌合されたシリコンゴム2（弾性部）と、該シリコンゴム２上に設置された、0.1mmφのガラス製の光ファイバー3（光導波路）を備えている。
【００５１】
光ファイバー３の間隙には、シリコンゴムで作製された弾性導波路6が設けられている。光ファイバー３上面には、光ファイバー３上面を全体的に覆うようにシリコンゴム4（感圧部）が形成されている。シリコンゴム４、弾性導波路６、及び、シリコンゴム２は、この順に一体成形されている。さらに、シリコンゴム４上には、圧力センサ２０における被検査部材との接触面に加えられる圧力を均一化し、耐酸化性、耐腐食性を向上させるために、アクリル樹脂系のハードコート膜5が形成されている。
【００５２】
ここで、光ファイバー３には、GaAlAs系LD発光波長760nmの光を、光ファイバー３の片端面6Ａに入射し、戻り光を図示しないハーフミラーで分光し、ＰＤ（photo−detector）（検知部）で光強度を測定する。また、光ファイバーの端面6Ｂより得られる透過光も同様にＰＤ（photo−detector）で光強度を測定する。
【００５３】
本実施例では、シリコンゴムに高屈折材料のPZTの0.5ミクロン粒子を0〜50vol％で充填して屈折率を大きくして、戻り光を大きくしている。こうすることで、不連続界面（シリコンゴムで作製された弾性導波路6と光ファイバー３との界面）に作用する圧力に対する感度を上げることができる。高屈折材料としては、上記PZTが挙げられるが、他に、PLZT、チタン酸バリウム等が挙げられる。また、上記粒子径は、0．5ミクロンであったが、粒子径は特に限定されず、必要に応じ適宜定めればよい。
シリコンゴムに対する高屈折材料の割合が50vol％を超えると、弾性強度の低下が生じるため好ましくない。
【００５４】
異相端面に形成する弾性変形材料として、弾性変形の定数（Ｎ/ｍ）が異なるものを適宜選択し、被検査部材に加えられる圧力に対する弾性変位量を変化させて、光学的変化量を調節する。この時の状態を図2に示しながら説明する。
【００５５】
図2のように、ポリカーボネイト基板１上に、シリコンゴム２を介して、2つに分割された光ファイバー３・３’を載置し、その2つの光ファイバー３・３’の互いに対向する各端面（異相端面）を1mm程度に離したまま固定する。この時、上記互いに対向する光ファイバー３・３’の各端面間は空気が介在する層12を形成する。その他の、ポリカーボネイト基板１の凹部分や、光ファイバー３・３’上面のその他の部分は、シリコンゴム４で覆われた状態となっている。
【００５６】
ここで、光ファイバー３・３’の端面部の上部に当たるハードコート膜５表面に圧力を加えると、互いに平行となっている光ファイバー３・３’の各端面、又は共通の垂線になっている端面が傾くために、伝播する光が該端面で反射され、透過する光量は低下し、また戻り光量を大きくすることができる。
【００５７】
被検査部材表面の圧力に対して光ファイバーが弾性変形する際に、光ファイバーを支持するシリコンゴムも弾性変化する。このため、ある圧力Ｐに対して発生する応力は、光ファイバーからの応力Ｐ1と、支持するシリコンゴムからの応力Ｐ2とが等しくなる。これを、単純にＰ＝Ｐ1+Ｐ2と示す。ここで、シリコンゴムの架橋度を変えて硬くした場合には、シリコンゴムの弾性定数Ｋ2が大きくなるので、シリコンゴム側の応力Ｐ2で発生する歪量が小さくなる。光ファイバーの弾性定数をＫ1とすると、変位量Ｘは光ファイバーとシリコンゴムは接触しているので同じと近似すると、Ｐ＝（Ｋ1+Ｋ2）×Ｘで示せる。ここで、シリコンゴムの弾性定数が大きくなると、変位量Ｘが小さくなることが分かる。
【００５８】
変位量が小さくなるということは、端面での傾きが小さくなることを意味するため、光の透過量は大きくなる。この結果、シリコンゴムの弾性定数を変化させることにより、圧力に対する光強度の変化量を変えることができ、更には測定する圧力によりシリコンゴムの弾性定数を変えることで、低圧から高圧までの広範囲を測定することができる。
【００５９】
ここでは、シリコンゴムを用いた場合の弾性定数の変化で説明したが、弾性導波路は、必ずしもシリコンゴムである必要はなく、天然ゴムや合成ゴム等、または一般的なエラストマーで良いし、ゴムに限らずに一般的な合成樹脂でも良い。但し、上記の説明では光ファイバーの端面間には空気を介在させていたが、端面間にも強度安定性の為に挿入する場合にはなるべく透明である方が透過光強度を取れるので好ましい。
【００６０】
以上では、光導波路として光ファイバーを用いる構成について説明した。次に、光ファイバーを用いない光導波路をシリコン基板上に形成した場合について、図3に基づいて説明する。
【００６１】
結晶シリコン基板13上にCVD法を用いて100ミクロン幅で高さ200ミクロン厚の酸化ケイ素を形成した後に、リソグラフィを用いて図3に示すような断面を有する酸化ケイ素の光導波路１０を形成する。このときの酸化ケイ素光導波路１０と結晶シリコン基板１３との間には、3mmのギャップが形成されている。この図では0.3ミクロンの酸化ケイ素粉を分散させたシリコン系ゲル媒質を用いた弾性導波路9を酸化ケイ素光導波路１０の中間部分に形成する。これらの上面を、厚み10ミクロン程度のPETフィルム11で被覆する。
【００６２】
上記図1の異相端面を有する光導波路では、10mWのGaAlAsのレーザーを用いて、圧力を10mmHg〜300mmHgで変えた場合に、反射強度、及び透過光強度は図4のように変化し、圧力との相関を確認することが出来た。
図4の縦軸の相対値は、反射量の場合には反射量の変化量を300mmHgでの変化量で割ったものとして定義し、透過光量の場合も透過光量の変化量を300mmHgでの変化量で割ったものとして定義しパーセントで表示した。同様に図3の構造を有する光導波路型圧力センサでも同じ傾向が得られた。
【００６３】
図1において弾性導波路6でシリコンゴムの架橋度を変えて体積弾性率を変えた場合の反射光の変化を一定圧力300mmHgで行った結果を図5に示した。横軸に体積弾性率（１０９Pa）を示し、縦軸に光反射量の変化の最大値で規格化した相対値（％）を示した。この結果から、体積弾性率を変えることにより反射光の変化を変えることが出来ることがわかった。
【００６４】
なお、本発明は上記実施例にのみ限定されず、ガス圧、水圧等に対しても用いることができるほか、低圧に対しても同様な構成で応用展開することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の圧力評価方法及び光導波路を用いた圧力センサの用途としては、例えば、化学プラント、製薬プラントなどに用いられる流体輸送管や圧力容器、また日常のガスや水道管等の配管などの管壁圧力検出器や、水圧・ガス圧測定用の圧力センサとしての用途等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光導波路型圧力センサの概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る光導波路型圧力センサの概略構成を示す説明図である。
【図３】光導波路として結晶シリコン基板上に形成した酸化ケイ素を用いた光導波路型圧力センサの概略構成を示す説明図である。
【図４】圧力と反射強度及び透過光強度との関係を示すグラフである。
【図５】体積弾性率と反射光との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１      ポリカーボネイト基板（支持基板）  
２      シリコンゴム（弾性部）
３      光ファイバー（光導波路）
４      シリコンゴム（感圧部，当接面）
５      ハードコート膜（当接面）
６      弾性導波路
１０    酸化ケイ素光導波路
１１    ＰＥＴフィルム（当接面）
１２    空気が介在する層
１３    結晶シリコン基板（支持基板）
【図１】
2005156178.tif 000003
【図２】
2005156178.tif 000004
【図３】
2005156178.tif 000005
【図４】
2005156178.tif 000006
【図５】
2005156178.tif 000007