(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＢＧ（光ファイバブラッグ回折格子）を、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付ける構造であって、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、他の金属部品を介して、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように固定したことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項２】
ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付ける構造であって、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分をそれぞれ金属台座に金属接合手段により固定し、これらの金属台座を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように固定したことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項３】
ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付ける構造であって、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分をそれぞれ前記ＦＢＧの両側の光ファイバに外装した金属管に金属接合手段により固定し、これらの金属管を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように固定したことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項４】
請求項３記載のＦＢＧの取付け構造であって、金属基体に金属管を位置決めする溝が形成されていることを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項５】
請求項３記載のＦＢＧの取付け構造であって、金属管として断面多角形の金属管を用いたことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項６】
請求項３記載のＦＢＧの取付け構造であって、金属管には台座部分が一体に形成されており、この台座部分が金属基体に金属接合手段により固定されていることを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項７】
ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付ける構造であって、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分をそれぞれ前記ＦＢＧの両側の光ファイバに外装した金属管に金属接合手段により固定し、これらの金属管をそれぞれ金属台座に固定し、これらの金属台座を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように固定したことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項８】
請求項７記載のＦＢＧの取付け構造であって、金属台座には金属管を位置決めする溝が形成されていることを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項９】
請求項３ないし８のいずれかに記載のＦＢＧの取付け構造であって、金属管の代わりに、表面に金属層を設けたセラミック管を使用したことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【請求項１０】
請求項２、７又は８記載のＦＢＧの取付け構造であって、金属台座の代わりに、表面に金属層を設けたセラミック台座を使用したことを特徴とするＦＢＧの取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力、張力、温度等の物理量を検出する物理量センサー、あるいはフィルター、ファブリ・ペローレーザーなどに使用されるＦＢＧ（光ファイバブラッグ回折格子）の取付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長手方向の一部にＦＢＧを設けた光ファイバに、一端側から光を入射すると、ＦＢＧは特定の波長の光のみを反射する。ＦＢＧに伸び歪みが加わると、反射光の波長は長くなる側にシフトする。したがってＦＢＧを、圧力により歪みを発生する部材に取り付けて、反射光の波長シフト量を測定すれば、圧力を検出することができる(特開2001-83031号公報)。またＦＢＧを、張力により伸び歪みを発生する部材に取り付けて、反射光の波長シフト量を測定すれば、張力を検出することができる（特開平11-173820号公報）。同様に、ＦＢＧを、温度変化により伸縮する部材に取り付けて、反射光の波長シフト量を測定すれば、温度を検出することができる。
【０００３】
上記のようにＦＢＧを各種のセンサーとして使用する場合には、ＦＢＧを、物理量の変化で歪みを発生する部材に、その部材と共に伸縮するように取り付ける必要がある。従来、ＦＢＧの歪み発生部材への取付けは、接着剤を用いてＦＢＧの全長を歪み発生部材に固定することにより行われていた。
【０００４】
またＦＢＧを用いたフィルタやレーザーなどでは、反射波長を安定させるために、ＦＢＧを、剛性を有する支持部材に一定の張力をかけた状態で固定しておくことが好ましい。この場合もＦＢＧの剛性支持部材への取付けは接着剤により行うのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
歪み発生部材は一般に金属製であるので、精度、長期信頼性などに問題はないが、ＦＢＧを、歪み発生部材に接着剤により取り付けると、次のような問題がある。
(1) 接着強度にバラツキが生じやすいので、精度、性能を安定させることが難しい。
(2) 接着剤は光ファイバより熱膨張係数が大きいため、ＦＢＧが接着剤の膨張収縮の影響を受けやすい。
(3) 接着剤は高温になるとクリープを生じやすいので、長期的には精度、性能が劣化するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、以上のような課題を解決したＦＢＧの取付け構造（取付け構造体）を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＦＢＧの取付け構造は、ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付けたものにおいて、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、他の金属部品を介して、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように（好ましくは張力をかけた状態で）固定したことを特徴とするものである。
【０００８】
金属接合手段は、公知の半田付け、ろう付け、溶接等のうちのいずれかである。本発明では、接着剤を使用せずに、金属接合によりＦＢＧの両側を金属基体に固定する構造としたので、固定強度が高く、精度、性能が安定し、長期信頼性が向上する。
【０００９】
また、ＦＢＧが金属基体から離して取り付けられていると、物理量センサーとしての感度を向上させることが可能である。
【００１０】
また本発明に係るＦＢＧの取付け構造は、ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付けたものにおいて、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分をそれぞれ金属台座に金属接合手段により固定し、これらの金属台座を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように（好ましくは張力をかけた状態で）固定したことを特徴とするものである。
【００１１】
上記のような金属台座を使用することにより、金属基体からＦＢＧを離す距離を正確に設定することができる。また金属台座の高さを調整することにより物理量センサーとしての感度を調整することが可能である。この場合、金属コーティング部分と金属台座の接合は半田付けによることが好ましく、金属台座と金属基体の接合は溶接によることが好ましい。
【００１２】
また本発明に係るＦＢＧの取付け構造は、ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付けたものにおいて、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分をそれぞれ前記ＦＢＧの両側の光ファイバに外装した金属管に金属接合手段により固定し、これらの金属管を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に、金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように（好ましくは張力をかけた状態で）固定したことを特徴とするものである。
【００１３】
上記のような金属管を使用することにより、ＦＢＧの両側の光ファイバをより強固に金属基体に固定することができる。またＦＢＧを金属基体から離して取り付けることができる。この場合、金属コーティング部分と金属管の接合は半田付けにより、金属管と金属基体の接合は溶接により、行うことが好ましい。
【００１４】
上記のように金属管を使用する場合には、金属基体に金属管を位置決めする溝を形成しておくと、金属管を正確に固定することができる。
【００１５】
また金属管としては、断面多角形の金属管を使用すると、金属管を金属基体に接合するときに、金属管の位置が安定するので好ましい。
【００１６】
また金属管を使用する場合、金属管に台座部分を一体に形成して、この台座部分を金属基体に金属接合手段により固定する構造にすると、ＦＢＧを金属基体から離して、物理量センサーとしての感度を向上させるのに有効である。
【００１７】
また本発明に係るＦＢＧの取付け構造は、ＦＢＧを、曲げ歪み発生部材を構成する金属基体に取り付けたものにおいて、前記ＦＢＧの両側の光ファイバに又は前記ＦＢＧとその両側の光ファイバに金属コーティングを施し、ＦＢＧの両側の金属コーティング部分をそれぞれ前記ＦＢＧの両側の光ファイバに外装した金属管に金属接合手段により固定し、これらの金属管をそれぞれ金属台座に固定し、これらの金属台座を前記金属基体の曲げ歪みの凸側に金属接合手段により、ＦＢＧを金属基体から離してＦＢＧにたるみがないように（好ましくは張力をかけた状態で）固定したことを特徴とするものである。
【００１８】
このような構造にしても、ＦＢＧの両側の光ファイバを金属基体に、より強固に固定できると共に、物理量センサーとしての感度を向上させることができる。この場合、金属コーティング部分と金属管の接合は半田付けにより、金属管と金属台座の接合、金属台座と金属基体との接合は溶接により、行うことが好ましい。
【００１９】
また上記のように金属管と金属台座を使用する場合には、金属台座に金属管を位置決めする溝を形成しておくことが、金属管を正確な位置に固定するのに好ましい。
【００２０】
本発明で使用する金属管は、線膨張係数が光ファイバ（石英ガラス）と実質的に同じ材料で構成することが好ましい。また金属管の代わりに、表面に金属層を設けたセラミック管を使用することもできる。セラミックの線膨張係数は光ファイバに近い。
【００２１】
また本発明では、金属台座の代わりに、表面に金属層を設けたセラミック台座を使用することもできる。
【００２２】
削除
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
〔関連技術１〕  図１（Ａ）は本発明の一実施形態を示す。図において、10は光ファイバ12の一部に形成されたＦＢＧ、14はＦＢＧ10が取り付けられる金属基体である。金属基体14は、物理量センサーの場合は物理量の変化で歪みを発生する歪み発生部材である。ＦＢＧ10とその付近の光ファイバ12は保護被覆16を除去して裸にしてある。ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12には金属コーティング18が施されている。この金属コーティング18は、例えば光ファイバ12にNi／Au無電解メッキを施した後、厚さ１μm程度の金メッキを施すことにより形成される。金属コーティング18を施した部分は、ＦＢＧ10にたるみが生じないように若干の張力をかけた状態で、半田20により金属基体14に固定されている。半田20としてはAu／Sn半田などを使用することができる。ＦＢＧ10は図示のように金属基体14から離した状態で取り付ける。
【００２５】
なお図１（Ａ）ではＦＢＧ10の両側の光ファイバ12に金属コーティング18を施した場合を示したが、金属コーティング18は同図（Ｂ）のようにＦＢＧ10とその両側の光ファイバ12に連続して施してもよい。この点は以下の実施形態でも同じである。
【００２６】
〔実施形態１〕  図２は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態でも、ＦＢＧ10とその付近の光ファイバ12は保護被覆16が除去され、ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12に金属コーティング18が施されている。金属コーティング18を施した部分は金属台座22上に載置され、半田20により金属台座22に固定されている。金属台座22は、ＹＡＧ溶接等により金属基体14に固定されている。24はその溶接部である。この場合もＦＢＧ10には、たるみが生じないように若干の張力がかけられている。
【００２７】
上記のように金属コーティング18部分を金属台座22を介して金属基体14に固定すると、ＦＢＧ10と金属基体14との距離を大きくとることができる。そして、この場合の金属基体14は、図面で下側から圧力を受けて上側に膨らむようなもの、又は温度上昇により上側に反るバイメタルのようなものである。つまり金属台座22は、曲げ歪み発生部材である金属基体14の曲げ歪みの凸側に固定されている。このようにすると、金属基体14に曲げ歪みが発生したときにＦＢＧ10の歪みが拡大されるので、圧力センサー又は温度センサーとしての感度を向上させることができる。また金属台座22の高さを調整することにより、センサーの感度あるいはダイナミックレンジの調整を行うことができる。
【００２８】
〔実施形態２〕  図３は本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態でも、ＦＢＧ10とその付近の光ファイバ12は保護被覆16が除去され、ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12に金属コーティング18が施されている。前の実施形態と異なる点は、金属コーティング18を施した部分から保護被覆16に跨るように金属管26を外装し、金属コーティング18と金属管26を半田20により固定した上で、金属管26をＹＡＧ溶接等により金属基体14に固定したことである。24はその溶接部である。この場合もＦＢＧ10には、たるみが生じないように若干の張力がかけられている。金属管26としては、線膨張係数が光ファイバ（石英ガラス）と実質的に同じ材料であるコバール（Fe／Ni／Ｃｏ合金）製の管などを使用することが好ましい。
【００２９】
金属管26を使用すると、金属コーティング18部分をより簡単にかつ確実に金属管26に半田付けすることができ、さらに金属管26を金属基体14に溶接により固定できるため、ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12をより強固に金属基体14に固定することができ、固定状態の信頼性を高めることができる。また金属管26を、金属コーティング18部分から保護被覆16に跨るように外装することにより、ＦＢＧ10の両側の裸の光ファイバ12を保護することができ、溶接などの際の取扱いが容易になる。またＦＢＧ10を金属基体14から離して取り付けることもできる。
【００３０】
なおこの実施形態のように、金属管26を直接、金属基体14に溶接する場合には、金属管26として断面多角形（断面四角形、六角形など）の金属管を使用すれば、金属基体14上での金属管26の位置が安定するので、溶接作業を容易に行うことができる。
【００３１】
〔実施形態３〕  図４は本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、金属管26に台座部分28を一体に形成し、この台座部分28を金属基体14に溶接により固定したものである。台座部分28を形成することにより、実施形態１と同様な効果を得ることができる。上記以外の構成は図３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説明を省略する。
【００３２】
〔実施形態４〕  図５は本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図３の実施形態と同様に、金属管26を金属基体14に直接固定するものであるが、金属基体14に肉厚部30を一体に設けて、この肉厚部30の間に金属管26を位置決めする溝32を形成したものである。このようにすると金属管26を金属基体14上に正確に位置決めすることができる。上記以外の構成は図３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説明を省略する。
【００３３】
〔実施形態５〕  図６（Ａ）は本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12に金属管26を固定し、この金属管26を、金属台座34を介して金属基体14に固定したものである。
【００３４】
金属管26は光ファイバ12に図６（Ｂ）のように固定されている。すなわち、ＦＢＧ10とその付近の光ファイバ12は保護被覆16が除去され、ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12には金属コーティング18が施されている。金属管26は、金属コーティング18を施した部分から保護被覆16に跨るように外装され、金属コーティング18に半田20により固定されている（図３の実施形態と同様）。
【００３５】
また金属台座34は図６（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、上面に金属管26を位置決めする溝36が形成された管受け部38と、脚部40とが一体に形成されたものである。
【００３６】
金属台座34はその脚部40を図６（Ａ）のように金属基体14に溶接により固定され（24Ａがその溶接部）、金属管26は溝36により位置決めされた状態で金属台座34に溶接により固定されている（24Ｂがその溶接部）。この場合もＦＢＧ10には、たるみが生じないように若干の張力がかけられている。また金属管26の外端側では光ファイバ12の保護被覆16が接着剤42により金属台座34に固定されている。このようにすると、裸の光ファイバ12に直接外力がかかることがなくなり、光ファイバ12の保護をより確実にできる。
【００３７】
なお光ファイバ12の保護被覆16を接着剤により固定する場合、金属管26の外端に固定するようにしてもよい。金属管26を使用する図３、図４、図５の実施形態でも同様な構造を採用することが好ましい。
【００３８】
〔実施形態６〕  図７は本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、ＦＢＧ10を有する光ファイバ12を、歪み発生部材14を支持する金属製固定部材44に、前記歪み発生部材14を跨ぐように取り付け、ＦＢＧ10には、歪み発生部材14に固定された歪み伝達部材46により、歪みを生じさせるものである。なお歪み発生部材14は下面から加圧されて曲げ歪みを発生するものである。この場合も、前記実施形態と同様に、ＦＢＧ10の両側の光ファイバ12に金属コーティング18を施し、これらの金属コーティング18部分をそれぞれ金属管26に半田20により固定し、この金属管26を前記固定部材44に溶接により固定する構造にするとよい。
【００３９】
〔その他の実施形態〕  以上の実施形態において、金属管24を使用する実施形態の場合は、金属管の代わりに、表面に金属層を設けたセラミック管を使用することもできる。また金属台座22、34を使用する実施形態の場合は、金属台座の代わりに、表面に金属層を設けたセラミック台座を使用することができる。セラミック表面の金属層は公知の金属化処理（メタライゼーション）により形成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＦＢＧの両側の光ファイバを金属接合手段により金属基体に固定する構造としたので、固定強度のバラツキが少なく、精度、性能を安定させることができる。また金属管などの金属部品は接着剤よりも熱膨張係数が光ファイバに近いものを使用できるため、温度変化の影響を小さくできる。さらに半田付けなどの金属接合手段は、高温でも接着剤に比べてクリープが小さいので、長期にわたって安定した精度、性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は本発明に係るＦＢＧの取付け構造の一実施形態を示す正面図、（Ｂ）は同実施形態で金属コーティングの施し方の他の例を示す断面図。
【図２】  本発明に係るＦＢＧの取付け構造の他の実施形態を示す正面図。
【図３】  同じくさらに他の実施形態を示す一部切開正面図。
【図４】  同じくさらに他の実施形態を示す、（Ａ）は一部切開正面図、（Ｂ）、（Ｃ）は（Ａ）で使用した金属管の端面図及び正面図。
【図５】  同じくさらに他の実施形態を示す、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図。
【図６】  同じくさらに他の実施形態を示す、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部の一部切開正面図、（Ｃ）、（Ｄ）は（Ａ）で使用した金属台座の端面図及び正面図。
【図７】  同じくさらに他の実施形態を示す正面図。
【符号の説明】
10：ＦＢＧ
12：光ファイバ
14：金属基体
16：保護被覆
18：金属コーティング
20：半田
22：金属台座
24：溶接部
26：金属管
32：溝
34：金属台座
36：溝
【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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