(57)【要約】【課題】  光電流センサ全体として存在する温度可逆性がある安定な温度依存性を相殺する温度補償素子およびそれを用いたサニャック干渉型光電流センサを提供することを目的とする。【解決手段】  実施形態の温度補償素子は、偏波面保持ファイバと、この偏波面保持ファイバの外表面を被覆する保護層と、を備え、前記偏波面保持ファイバの長さ方向の一部外表面は、保護層の代わりに応力付与層が被覆されたことを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波面保持ファイバと、
この偏波面保持ファイバの外表面を被覆する保護層と、を備え、
前記偏波面保持ファイバの長さ方向の一部外表面は、保護層の代わりに応力付与層が被覆されたことを特徴とする温度補償素子。
【請求項２】
前記応力付与層は、金属薄膜層であることを特徴とする請求項１に記載の温度補償素子。
【請求項３】
前記金属薄膜層は、金属メッキ膜または金属蒸着膜であることを特徴とする請求項２に記載の温度補償素子。
【請求項４】
前記金属薄膜層は、熱膨張係数の異なる多層の金属メッキ膜および／または金属蒸着膜を有することを特徴とする請求項２に記載の温度補償素子。
【請求項５】
前記応力付与層は、前記金属薄膜層の外表面に、さらにフェルールを備え、
前記金属薄膜層および前記フェルールは蝋材で蝋付けされていることを特徴とする請求項２に記載の温度補償素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の温度補償素子を用いることを特徴とするサニャック干渉型光電流センサ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は温度補償素子およびそれを用いたサニャック干渉型光電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバをセンサとして用いたサニャック干渉型光電流センサは、光ファイバのベルデ定数に温度依存性があるため、測定値が外部温度で影響を受ける。そのため、例えばセンサーファイバの両端に位相差部品を設け、その位相差部品を所定の位相差に制御し、ベルデ定数の温度依存性を相殺することで、センサ周囲の温度変化に対して安定なサニャック干渉型光電流センサを提案している（例えば、参照文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、二つの位相差部品を用いて温度依存性を相殺しようとすると、例えばセンサーファイバの一端が反射端子で構成される光ファイバセンサー（例えば、参照文献２参照）のような態様では適用が困難である。
【０００４】
また、光ファイバ電流センサにベルデ定数以外の温度可逆性がある安定な温度依存性の因子（例えば、温度ヒステリシスがない位相差部品そのものの温度依存性）が存在する場合、特許文献１に示されるような二つの位相差部品の位相差を９０度より大きくシフトさせる必要がある。この場合、センサーファイバを伝播する光は円偏光から大きく逸脱した楕円偏光となり、測定の不確かさや光電流センサの安定性を損なってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５１７９６１号公報
【特許文献２】特表２００２−５２９７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、光電流センサ全体として存在する温度可逆性がある安定な温度依存性を相殺する温度補償素子およびそれを用いたサニャック干渉型光電流センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、実施形態の温度補償素子は、偏波面保持ファイバと、この偏波面保持ファイバの外表面を被覆する保護層とを備え、前記偏波面保持ファイバの長さ方向の一部外表面は、保護層の代わりに応力付与層が被覆されたことを特徴としている。
【０００８】
また、実施形態のサニャック干渉型光電流センサは上記の温度補償素子を用いることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による温度補償素子の構成を示す簡略断面図。
【図２】第２の実施形態による温度補償素子の構成を示す簡略断面図。
【図３】第３の実施形態によるサニャック干渉型光電流センサの構成を示す簡略図。
【図４】第１実施形態による温度補償素子および一般的なサニャック干渉型電流センサのそれぞれの温度特性を示す図。
【図５】第１の実施形態による温度補償素子とサニャック干渉型光電流センサを組み合わせた場合の温度特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の温度補償素子を図１を参照して説明する。図１は第１の実施形態の温度補償素子を示す断面図である。
【００１２】
温度補償素子１は偏波面保持ファイバ２を有し、その外周表面は保護層３で被覆されている。
【００１３】
保護層３は、ＵＶ硬化樹脂、アクリル等で形成されており、厚さは、３０μｍから４００μｍ程度で偏波面保持ファイバ２の長さ方向に被覆されている。
【００１４】
温度補償素子１の外表面は一部保護層３の代わりに応力付与層４で被覆される。応力付与層４は、偏波面保持ファイバ２に外部から印加される応力の大きさを、周囲の温度変化に応じて制御するために形成される。応力の大きさを制御することによって、偏波面保持ファイバの消光比またはクロストークの変動量を温度依存性のあるものとすることができる。
【００１５】
応力付与層４は、金属薄膜層５で形成されることが好ましく、具体的には金属メッキまたは金属蒸着膜がさらに好ましい。金属薄膜層５の形成方法としては、偏波面保持ファイバ２の保護層３を形成する前に、マスキングを施し、電解メッキや金属蒸着等を行い形成することができる。使用される金属は、ニッケルや金、アルミなど線膨張等が既知で安定している材料が好ましい。
【００１６】
また、金属薄膜層５の厚さは、金属蒸着膜形成時の蒸着の電解強度や蒸着時間等により制御できるといった利点がある。
【００１７】
ところで、応力付与層４はいずれの材料、プロセスを採用し形成してもその熱膨張係数が既知で温度的に安定であることが好ましい。熱膨張係数が既知で温度的に安定であることは、応力付与層４が偏波面保持ファイバ２に対して安定的に応力を働かせることに寄与する。なお、応力付与層４の熱膨張係数は、偏波面保持ファイバ２のそれより大きくても小さくても良い。周囲の温度変化に対し、どのような位相変化を偏波面保持ファイバ２に与えるかといった設計思想によって適宜選択できる。
【００１８】
また、応力付与層４を金属薄膜層５とする場合、熱膨張係数の異なる金属メッキや金属蒸着膜を多層にして構成することもできる。すなわち、金属メッキのみあるいは金属蒸着膜のみを多層としても良いし、それぞれを組み合わせて多層としても良い。
【００１９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図２を用いて説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、温度補償素子１の応力付与層４が、第１の実施形態に加えて蝋材およびフェルールを含めたものとした点である。これ以外は第１の実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２０】
繰り返しになるが、温度補償素子１の応力付与層４は、偏波面保持ファイバ２の長さ方向の一部外表面に金属薄膜層５を備え、この外表面にさらにフェルール６を備えている。
【００２１】
フェルール６は偏波面保持ファイバ２をコネクタ等に差し込んで固定し得るように構成されるもので、いわば円筒形状を有している。
【００２２】
フェルール６は具体的にはＦｅ−Ｎｉインバー合金やコバール合金などを用いることができる。フェルール６の製造方法としては、射出成形や機械加工などのプロセスを採用することができる。
【００２３】
また、フェルール６の熱膨張係数は金属薄膜層５のそれよりも小さいことが好ましい。金属薄膜層５の外表面に相対的に熱膨張係数の小さなフェルール６を備えることにより、周囲の温度変化に対して偏波面保持ファイバ２への横荷重応力の影響を大きくすることができる。偏波面保持ファイバ２に対する応力は、縦荷重応力よりも横荷重応力の方が、複屈折変化または光学的位相の変化の影響が小さい。そのため、より微小な制御応力を偏波面保持ファイバ２に印加することができ、結果として精度よく偏波面保持ファイバのクロストークまたは消光比を制御することができる。
【００２４】
フェルール６と金属薄膜層５とは蝋材７で接着されていてもよい。蝋材７はＳｎ−Ｐｂ共晶ハンダやスズ・銀・銅やスズ・ビスマスの合金など公知の蝋材が用いられる。このとき、応力付与層４は偏波面保持ファイバの外表面から順に、金属薄膜層、蝋材、フェルールを備えることになる。この場合でも、熱膨張係数が既知で安定している複数のいわゆる金属コートを多層に施すことにより、より温度安定的に偏波面保持ファイバに応力を働かせることができる。また、異種金属を組み合わせることで、周囲の温度変化に応じた様々な大きさの応力を偏波面保持ファイバに与えることが可能となり、消光比またはクロストークの変動量をさらに温度依存性のあるものとすることができる。
【００２５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図３乃至図５を用いて説明する。第３の実施形態は第１、第２の実施形態の温度補償素子をサニャック干渉型光電流センサに適用した例である。
【００２６】
サニャック干渉型光電流センサは公知のセンサ部、偏波面保持ファイバ部および信号処理部から構成されており、温度補償素子は偏波面保持ファイバ部に挿入されている。
【００２７】
図４に温度補償素子およびサニャック干渉型光電流センサのそれぞれの温度特性を、図５に温度補償素子とサニャック干渉型光電流センサを組み合わせた場合の温度特性を示す。
【００２８】
図４では、センサ温度が１０℃であるときを境に、相対的に温度が低い範囲、高い範囲において温度補償素子およびサニャック干渉型光電流センサの比誤差が大きくなっている。
【００２９】
一方、図５では全温度範囲にわたって、小さい比誤差で安定しており、所定の温度補償素子とサニャック干渉型光電流センサを組み合わせることで、より温度特性が安定なサニャック干渉型電流センサを実現できている。
【００３０】
以上説明した実施形態の温度補償素子によれば、応力付与層４を介して偏波面保持ファイバ２に温度変化に応じた大きさの応力を印加することにより、偏波面保持ファイバ２のクロストークや消光比を任意に制御することができる。また実施形態の温度補償素子をサニャック干渉型光電流センサに用いれば、温度安定性に優れた高精度なサニャック干渉型電流センサを提供することができる。
【００３１】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の意図を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１  温度補償素子
２  偏波面保持ファイバ
３  保護層
４  応力付与層
５  金属薄膜層
６  フェルール
７  蝋材
【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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