特許 6971981 光ファイバおよびファイバセンサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971981

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】光ファイバおよびファイバセンサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/353 20060101AFI20211111BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/353 B

   G02B6/02 461

   G02B6/02 411

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-525667(P2018-525667)

(86)(22)【出願日】2016年11月14日

(65)【公表番号】特表2018-536162(P2018-536162A)

(43)【公表日】2018年12月6日

(86)【国際出願番号】US2016061773

(87)【国際公開番号】WO2017087301

(87)【国際公開日】20170526

【審査請求日】2019年11月11日

(31)【優先権主張番号】62/257,375

(32)【優先日】2015年11月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】コズロヴ，ヴァレリー エイ

(72)【発明者】

【氏名】イ，ミン−ジョン

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１−１２９１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−１５７６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２９５５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２１６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３８７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０３１２９９（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２６−５／３８

Ｇ０１Ｋ １１／３２

Ｇ０１Ｂ １１／１６

Ｇ０２Ｂ ６／００ー６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において、単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成され、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径、およびファイバ長さによって画定される光ファイバであって、
同等のコア直径および構成を有する複数のコアと、
該ファイバ外径によって画定され、また該複数のコアを囲んでいるクラッドと
を備え、
該ファイバは、該伝送端でテーパーされて、該ファイバ外径および該コア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定し、
前記ファイバが、該ファイバの伝送端への光の伝送上０ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられている、光ファイバ。

【請求項2】

前記テーパーされたファイバ外径および前記テーパーされたコア直径のそれぞれが、前記ファイバ外径および前記コア直径のそれぞれに対して１％から９５％減少されている、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

前記光ファイバは、約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長で単一モード動作のために構成される、請求項１または２のいずれかに記載の光ファイバ。

【請求項4】

前記コアは、少なくとも１０マイクロメートルのコアからコアの間隔にしたがって配置され、該コアからコアの間隔は、該各コアの中央から隣接するコアの中央までの距離として定義されている、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。

【請求項5】

前記複数のコアが、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルまでのコアからクラッドの間隔にしたがって配置されている１つまたは複数の最も外側のコアを備え、該コアからクラッドの間隔は、該最も外側のコアのそれぞれの中央から前記ファイバ外径までの距離として定義される、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ。

【請求項6】

前記ファイバの伝送端の前記複数のコアが、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルまでのスポットサイズを有する単一の光源からの入射光を受け取るために、該ファイバ内に配置され、また構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバ。

【請求項7】

約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において、単一モード動作のために構成され、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径、および約１０ｍから約１００ｋｍのファイバ長さによって画定される光ファイバであって、
同等のコア直径および構成を有する複数のコアと、
該ファイバ外径によって画定され、該複数のコアを囲んでいるクラッドと
を備え、
該ファイバは、該伝送端でテーパーされて、該ファイバ外径および該コア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定し、また、
さらに、該ファイバの伝送端は、単一源からの光が該ファイバの伝送端の該コアに入射された後、該コアから発する後方散乱信号の合計を示し、
前記ファイバが、該ファイバの伝送端への光の伝送上０ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられている、光ファイバ。

【請求項8】

ファイバセンサシステムにおいて、
約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成され、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径およびファイバ長さによって画定された光ファイバであって、
同等のコア直径および構成を有する複数のコアと、
該ファイバ外径によって画定され、また該複数のコアを囲んでいるクラッドと
を有する光ファイバ、
入射光の単一のスポットを、該ファイバの伝送端の該複数のコアへ向けるように構成された光源、
該スポットが該ファイバの伝送端の該コアへ入射された後、該コアから発する後方散乱信号の合計を受け取るように構成された受信機、および
該ファイバに近接または接触する特徴に応答するセンサ測定を得るために該後方散乱信号を処理するように構成された信号質問素子、
を備え、
該ファイバは、該伝送端でテーパーされて、該ファイバ外径および該コア直径のそれぞれより小さい、テーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定し、
前記ファイバが、該ファイバの伝送端への光の伝送上０ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられている、ファイバセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１５年１１月１９日に出願された米国特許仮出願第６２／２５７，３７５号に対する優先権の恩典を主張するものであり、なお、本出願は当該仮出願の内容に依拠し、ならびに当該仮出願の全体が参照により本明細書に組み入れられる。

【背景技術】

【0002】

本開示は一般に、分布型ファイバセンサおよびファイバセンサシステムに関する。より詳細には、本開示は、センシングのためのレイリー散乱メカニズムに依拠するマルチコアファイバを使用するこのようなセンサおよびセンサシステムに関する。

【0003】

レイリー散乱に依拠する分布型ファイバセンサおよびシステムは、これらに限定されないが、構造ヘルスモニタリング（ＳＨＭ）、地盤工学、送電線、石油およびガスのパイプライン、石油およびガスの溶接を含む、多くの用途に採用されている。特に、これらのセンサおよびシステムは、レイリー散乱メカニズムを使用して、温度、圧力、歪み、音波および他のパラメータを１ｍ未満の空中分解能で測定することができる。

【0004】

レイリー散乱に依拠する従来のアプローチは、これらの測定（たとえば温度、圧力、歪みなど）を得るために分布型ファイバセンサおよびシステムにおいて電気通信グレード光ファイバをしばしば使用する。このような光ファイバに依拠する分布型ファイバセンサおよびシステムは、様々な欠点に悩まされている。たとえば、発信された信号の光強度は、ファイバにおける低い閾値、非線形効果によって制限され得る。結果として、伝送端から離れたファイバの遠端では特に、散乱信号はしばしば低くなる。他の例として、これらの光ファイバにおける減衰はまた、特にファイバ全長が数１０ｋｍの場合、ファイバの遠端で散乱信号強度を制限することになり得る。さらに、単一モード動作のために構成された電気通信グレードファイバにおける光強度は、しばしば、このようなファイバの小さい開口数のために低くなる。これらの影響すべてが、電気通信グレード光ファイバを使用する従来の分布型ファイバセンサおよびシステムに関連するＳＮ比を低下させる傾向にある。

【0005】

光ファイバおよびレイリー散乱メカニズムに依拠する分布型ファイバセンサおよびシステムは、様々な用途（たとえば地盤工学、送電線など）で使用され続けているので、これらのセンサおよびシステムの使用は、より長くまたより遠い距離において、それらの有効性の点で究極的に制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、より少ない損失およびより高いＳＮ比で光学信号を伝送できる光ファイバを使用する分布型ファイバセンサおよびファイバセンサシステムが必要である。より詳細には、ある距離わたって、特におよそ数十キロメートルの非常に長い距離にわたって、より高いＳＮ比を有するレイリー散乱メカニズムに依拠するマルチコアファイバを使用する分布型ファイバセンサおよびセンサシテムが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様によると、ファイバセンサが提供されており、これは約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成された、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバの外径およびファイバ長さによって画定された光ファイバを含む。光ファイバは、同等のコア直径および構成を有する複数のコア、ならびにファイバ外径によって画定され、また複数のコアを囲んでいるクラッドを含む。さらに、ファイバは、伝送端部でテーパーされて、ファイバ外径およびコア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定する。

【0008】

本開示のさらなる一態様によると、ファイバセンサが提供されており、これは約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成された、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバの外径および約１０ｍから約１００ｋｍのファイバ長さによって画定された光ファイバを含む。光ファイバは、同等のコア直径および構成を有する複数のコア、ならびにファイバ外径によって画定され、また複数のコアを囲んでいるクラッドを含む。さらに、ファイバは、伝送端でテーパーされて、ファイバ外径およびコア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定する。さらに、ファイバの伝送端は、単一源からの光がファイバの伝送端でコアに入射された後、コアから発する後方散乱信号の合計を示す。

【0009】

これらのファイバセンサ態様のいずれにおいても、マルチコアファイバは、同等のコア直径および構成を有する２から１００のコアと共に構成され得る。他のマルチコアファイバ構成は、２から５０のコア、２から４０のコア、２から３０のコア、２から２０のコア、２から１０のコア、２から５のコアおよびこれらの特定の範囲の間の任意の数のコアを使用する。

【0010】

これらのファイバセンサ態様のいくつかの実施において、マルチコアファイバは、テーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径のそれぞれが、ファイバの非テーパー部分におけるファイバ外径およびコア直径のそれぞれと比較して１％から９５％減少するように構成されている。さらに、テーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径は、１％、１５％、３０％、４５％、６０％、７５％、９０％、９５％、および特定の実施においてこれらの特定のパーセンテージ間のすべてのパーセンテージで縮小され得る。

【0011】

これらのファイバセンサ態様の他の実施において、マルチコアファイバは、その長さの範囲が約１０ｍから約１００ｋｍになるように構成されている。さらに、ファイバ長さは約１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍ、５０ｍ、６０ｍ、７０ｍ、８０ｍ、９０ｍ、１００ｍ、１５０ｍ、２００ｍ、２５０ｍ、３００ｍ、３５０ｍ、４００ｍ、４５０ｍ、５００ｍ、５５０ｍ、６００ｍ、６５０ｍ、７００ｍ、７５０ｍ、８００ｍ、８５０ｍ、９００ｍ、９５０ｍ、１ｋｍ、５ｋｍ、１０ｋｍ、１５ｋｍ、２０ｋｍ、２５ｋｍ、３０ｋｍ、３５ｋｍ、４０ｋｍ、４５ｋｍ、５０ｋｍ、５５ｋｍ、６０ｋｍ、６５ｋｍ、７０ｋｍ、７５ｋｍ、８０ｋｍ、８５ｋｍ、９０ｋｍ、９５ｋｍ、１００ｋｍ、および、特定の実施においてこれらの特定の長さの間の全ての長さの値に設定され得る。

【0012】

これらのファイバセンサ態様のさらなる実施形態において、マルチコアファイバは、そのコアからコアの間隔が少なくとも１０マイクロメートルであり、コアからコアの間隔がそれぞれのコアの中心から隣接するコアの中心までの距離として定義されるように構成されている。他の実施において、コアからコアの間隔は、少なくとも２０マイクロメートルに設定されている。さらに、これらのファイバセンサ態様において使用されるマルチコアファイバは、コアからコアの間隔が、約０マイクロメートル、５マイクロメートル、１０マイクロメートル、１５マイクロメートル、２０マイクロメートル、２５マイクロメートル、３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、５５マイクロメートル、６０マイクロメートル、６５マイクロメートル、７０マイクロメートル、７５マイクロメートル、８０マイクロメートル、８５マイクロメートル、９０マイクロメートル、９５マイクロメートル、１００マイクロメートル、およびこれらの特定のコアからコアの間隔量の間の全ての間隔値で構成されている。

【0013】

さらに、これらのセンサ態様において使用されるマルチコアファイバのいくつかの実施は、ファイバの長さにわたり±１％未満で変動するコアからコアの間隔を有する。さらに、マルチコアファイバは、±１０％、±１５％、±２０％、±２５％、±３０％、±３５％、±４０％、±４５％、±５０％未満、および、これらの特定のレベル間のすべての変動値で変動するコアからコアの間隔を有することができる。

【0014】

これらのファイバセンサ態様の実施形態において、マルチコアファイバは、ファイバの伝送端への光の伝達上約−５５ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられ得る。さらに、マルチコアファイバは、これらのファイバセンサ態様の他の実施にしたがって、約−８０ｄＢ、−５０ｄＢ、−４５ｄＢ、−４０ｄＢ、−３５ｄＢ、−３０ｄＢ、−２５ｄＢ、−２０ｄＢ、−１５ｄＢ、−１０ｄＢ、−５ｄＢ、０ｄＢ未満のクロストーク、および、これらの特定の制限間のクロストークの上限すべてと共に構成され得る。

【0015】

これらのファイバセンサ態様の他の実施形態において、マルチコアファイバは、その複数のコアが、約１マイクロメートルから約２００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔にしたがって配列された１つまたは複数の最も外側のコアを含むように構成され得、コアからクラッドの間隔は、最も外側のコアのそれぞれの中心からファイバの外径までの距離として定義される。さらに、これらのファイバセンサ態様において使用されるマルチコアファイバは、約１マイクロメートル、１０マイクロメートル、２０マイクロメートル、３０マイクロメートル、４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１２５マイクロメートル、１５０マイクロメートル、１７５マイクロメートル、２００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔、および、これらの特定のコアからクラッドの間隔量の間の全ての間隔値で構成され得る。

【0016】

これらのファイバセンサ態様の他の実施において、マルチコアファイバは、ファイバの伝送端の複数のコアが、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルのスポットサイズを有する単一の光源から入射光を受け取るように、ファイバ内で配置され、かつ構成されるように構成され得る。さらに、これらのファイバセンサ態様において使用されるマルチコアファイバは、その複数のコアが約１マイクロメートル、１０マイクロメートル、２０マイクロメートル、３０マイクロメートル、４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、６０マイクロメートル、７０マイクロメートル、８０マイクロメートル、９０マイクロメートル、１００マイクロメートルのスポットサイズ、および、これらの特定のスポットサイズの間のすべてのスポットサイズを有する単一の光源から入射光を受け取るように構成され得る。

【0017】

これらのファイバセンサ態様の他の例示的実施によると、マルチコアファイバは、マルチコアファイバの伝送端でコアから発する後方散乱信号の合計が、参照、単一のコアファイバから得られる後方散乱信号からのＳＮ比より大きいＳＮ比を有するように構成され得る。この実施において、参照、単一のコアファイバは、テーパーされておらず、また、マルチコアファイバのように、同じファイバ外径、コア直径、コア構成、クラッド構成および長さを有する。さらに、マルチコアファイバのコアから発する後方散乱信号の合計は、参照、単一のコアファイバから得られる後方散乱信号に関連したＳＮ比を、約１．５、２、２．５、３、３．５、４、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、１０倍、これらの特定の倍数の間のすべての値、およびマルチコアファイバにおけるコアの数に実質的に比例するさらに高い倍数で超え得る。

【0018】

本開示の他の態様によると、ファイバセンサシステムが提供されており、これは約３００ナノメートルから約２０００ナノメートルの波長において単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成された、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径およびファイバ長さによって画定された光ファイバを含む。光ファイバは、同等のコア直径および構成を有する複数のコア、およびファイバ外径によって画定され、また複数のコアを囲んでいるクラッドを含む。さらに、ファイバは、伝送端でテーパーされて、ファイバ外径およびコア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定する。ファイバセンサシステムはまた、入射光の単一のスポットをファイバの伝送端の複数のコアに向けるように構成された光源と、単一のスポットがファイバの伝送端のコアに入射された後、コアから発する後方散乱信号の総計を受信するように構成された受信機と、ファイバに近接または接触する特徴に応答するセンサ測定を得るために後方散乱信号を処理するように構成された信号質問素子を含む。

【0019】

ファイバセンサシステムの他の実施形態によると、本開示において概説された前述のマルチコアファイバおよびファイバセンサ構成のいずれかが、システムにおいて使用され得る。ファイバセンサシステムの特定の態様において、センサ測定は、温度、圧力、歪み、変位、およびノイズからなるグループから１つまたは複数の特徴を含み得る。

【0020】

ファイバセンサシステムの特定の実施において、システムは、健康、保全性、構造の性能および／または特徴、送電線、オイルラインまたはパイプ、ガスラインまたはパイプ、水運搬ラインまたはパイプ、地盤、道路、チャネル、水路、貯水池、井戸、または他の地盤工学機能のモニタリングにおいて使用するために構成されている。

【0021】

さらなる特徴および利点が、以下の詳細な説明において記載され、またある程度は説明から当業者には容易に明らかであり、また、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を含めて、本明細書に記載の実施形態を実践することにより認識されるであろう。

【0022】

前述の概要および以下の詳細な説明の両方が、単なる例示であり、特許請求の範囲の性質および特質を理解するための概説または枠組みを提供するように意図されていることが理解される。添付の図はさらなる理解を提供するために含まれ、また組み込まれ本明細書の一部分を成す。図面は、１つまたは複数の実施形態を示し、記述と共に様々な実施形態の原理および動作を説明するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本開示の態様による、４つのコアの光ファイバを使用するファイバセンサの軸方向の概略断面図である。

【図1A】図１に示されるファイバの非テーパー部分におけるファイバセンサの横方向断面図である。

【図1B】図１に示されるファイバセンサのテーパー部分における概略縦正面図である。

【図2】本開示の態様による、４つのコア光ファイバを使用するファイバセンサシステムの透視概略図である。

【図2A】図２に示されるファイバセンサシステムの光ファイバにおける光源からコアへ向けられた入射光の拡大縦正面図である。

【図2B】図２に示されているファイバセンサシステムの光ファイバにおけるコアから発する後方散乱光信号の拡大縦正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

ここで本好適な実施形態が詳細に参照され、その例示は添付図面に例証されている。可能な限り、同様の参照番号が、同様または類似の部分を参照するために、図面を通して使用される。

【0025】

低い信号損失および、より高いＳＮ比によって特徴づけられるセンシングのためのレイリー散乱メカニズムに依拠する分散型ファイバセンサおよびファイバセンサシステムが、本開示において例示的方法において概説されている。より詳細には、本開示は、テーパーされた送電端を有するマルチファイバを使用する分布型センサおよびセンサシステムを詳述している。

【0026】

図１、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本開示の態様によるファイバセンサ１００が示されている。ファイバセンサ１００は、長さ５２、ファイバ外径５４、伝送端１０ａおよび散乱端１０ｂによって画定されている光ファイバ５０を含む。ファイバ５０はさらに、複数のコア３０を含む。図１、図１Ａおよび図１Ｂにおける例示的方式に示されているように、ファイバ５０は、４つのコア３０を包含する。ファイバ５０はまた、コア３０を囲み、かつファイバ直径５４によって画定されているクラッド４０を包含する。

【0027】

ファイバセンサ１００のいくつかの実施形態において、光ファイバ５０は、約１０ｍから約１００ｋｍの範囲の長さ５２によって画定されている。特定の実施形態において、ファイバ長さ５２は、約１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍ、５０ｍ、６０ｍ、７０ｍ、８０ｍ、９０ｍ、１００ｍ、１５０ｍ、２００ｍ、２５０ｍ、３００ｍ、３５０ｍ、４００ｍ、４５０ｍ、５００ｍ、５５０ｍ、６００ｍ、６５０ｍ、７００ｍ、７５０ｍ、８００ｍ、８５０ｍ、９００ｍ、９５０ｍ、１ｋｍ、５ｋｍ、１０ｋｍ、１５ｋｍ、２０ｋｍ、２５ｋｍ、３０ｋｍ、３５ｋｍ、４０ｋｍ、４５ｋｍ、５０ｋｍ、５５ｋｍ、６０ｋｍ、６５ｋｍ、７０ｋｍ、７５ｋｍ、８０ｋｍ、８５ｋｍ、９０ｋｍ、９５ｋｍ、１００ｋｍ、および、これらの特定の長さの間の長さの値すべてに設定され得る。さらに、本開示の他の態様は、あまり厳しくないＳＮ比および／または空間分解能要件（たとえば＞１ｍ）を有するファイバセンサ１００のいくつかの用途に実行可能な、１００ｋｍを超えるファイバ長さ５２を有する光ファイバ５０を含む。

【0028】

本開示のファイバセンサ１００において使用される光ファイバ５０は、いくつかの態様において、約４０マイクロメートルから約１０００マイクロメートルのファイバ直径を有し得る。さらに、これらの態様において使用されるファイバ５０は、約４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、３００マイクロメートル、４００マイクロメートル、５００マイクロメートル、６００マイクロメートル、７００マイクロメートル、８００マイクロメートル、９００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、およびこれらの特定の直径の間のすべての直径と共に構成され得る。

【0029】

再び図１、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、光ファイバ５０、また、より詳細には、コア３０およびクラッド４０は、典型的にはシリカ組成物によって製造される。さらに、光ファイバ５０、また、より詳細には、コア３０およびクラッド４０は、好ましくは約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一モードまたは少数のモード動作のために十分な全体の屈折率分布をファイバにおいて実現するために様々なドーパントレベルによって構成される。さらに、ファイバ５０内に含まれているコア３０は、実質的に同様または同等のコア直径３４および構成物によって構成されている。特定の態様において、コア３０は、コア３０の屈折率を上げるために、１つまたは複数のドーパント、たとえばＧｅＯ_２と共にドープされる。特定の実施において、クラッド４０は、クラッドの屈折率を下げるために、１つまたは複数のドーパント、たとえばフッ素と共にドープされる。

【0030】

図１、図１Ａおよび図１Ｂにさらに示されているように、光ファイバ５０は、本開示におけるファイバセンサ１００の実施によると、そのコア３０がファイバの中央軸８０に対して対照的に配置されるように構成されている。さらに、コア３０は好ましくは中央軸８０から実質的に同等の距離に配置される。図１Ａおよび図１Ｂに関して、光ファイバ５０は、約０マイクロメートルから約１００マイクロメートルのコアからコアの間隔６０によって構成され得る。コアからコアの間隔６０は、各コア３０の中央から隣接するコア３０の中央までの距離として定義される。好適な態様において、１０マイクロメートル以上のコアからコアの間隔６０が、光ファイバ５０において使用されている。他の好適な態様において、２０マイクロメートル以上のコアからコアの間隔６０が、ファイバセンサ１００内の光ファイバ５０において使用されている。さらに、本開示の特定の様態において、ファイバセンサ１００において使用されている光ファイバ５０は、約０マイクロメートル、５マイクロメートル、１０マイクロメートル、１５マイクロメートル、２０マイクロメートル、２５マイクロメートル、３０マイクロメートル、４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、６０マイクロメートル、７０マイクロメートル、８０マイクロメートル、９０マイクロメートル、１００マイクロメートル、および、コアからコアの間隔６０のためのこれらの特定の量の間のすべての間隔値と共に構成され得る。コアからコアの間隔６０が、軸８０によって離されて隣接するコア３０と対向するコア３０の間で変化し得ることは理解されるべきである。これらの距離は、コアからコアの間隔６０が２つの値の小さい方によって与えられるという点で等しくはない。

【0031】

光ファイバ５０を使用するファイバセンサ１００に関して、コアからコアの間隔６０が増大すると、コア３０を介して伝送される光信号に関連したクロストークの程度は減少し得る。逆に、コアからコアの間隔６０が減少すると、クラッド４０および／またはファイバ５０の外側において明らかな損失なしに、単一の光源からの入射光が各コア３０に完全に入り得ることが確実になる点で有益であり得る。これらのコアからコアの間隔を考慮して、ファイバセンサ１００の実施形態は、ファイバのテーパー部分２０ａにおける伝送端１０ａへの光の伝送上、約−５５ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられた光ファイバ５０を含む。さらに、ファイバセンサ１００の他の実施によると、光ファイバ５０は、約−６０ｄＢ、−５０ｄＢ、−４０ｄＢ、−３０ｄＢ、−２０ｄＢ、−１０ｄＢ、０ｄＢ未満のクロストーク、および、これらの特定の制限の間のすべてのクロストークの上限と共に構成され得る。

【0032】

図１、図１Ａおよび図１Ｂにもまた示されているように、光ファイバ５０は、そのコア３０が実質的に同様または同等のコア直径３４を有するように構成されている。本開示のいくつかの実施形態において、ファイバ５０のコア３０は、約１マイクロメートルから約２０マイクロメートルのコア直径と共に構成されている。他の態様において、ファイバ５０のコア３０は、好ましくは約５マイクロメートルから約１５マイクロメートルのコア直径３４と共に構成される。

【0033】

ファイバセンサ１００のいくつかの実施によると、光ファイバ５０は、ファイバの長さ５２にわたり±１％未満で変動するコアからコアの間隔６０および／またはコア直径３４を有し得る。さらに、ファイバ５０は、±１０％、±１５％、±２０％、±２５％、±３０％、±３５％、±４０％、±４５％、±５０％未満、およびこれらの特定のレベルの間のすべての変動値で変動するコアからコアの間隔６０および／またはコア直径３４を有し得る。理論に縛られることなく、ファイバセンサ１００の光ファイバ５０において、伝送された後方散乱信号が、ファイバの長さ５２にわたりコアからコアの間隔６０およびコア直径３４において変動のレベルが制御された状態で、損失が少なく、ＳＮ比がより高く、および／またはより良い空間分解能を証明できる。

【0034】

ファイバセンサ１００のいくつかの実施形態において、光ファイバ５０は、２から１００の範囲の複数のコアと共に構成され得る。ファイバ５０の他の構成は、２から５０コア、２から４０コア、２から３０コア、２から２０コア、２から１０コア、２から５コア、およびこれらの特定の範囲間の任意のコア数を使用し得る。

【0035】

図１Ａに示されるように、ファイバセンサ１００の他の実施形態において、光ファイバ５０は、その複数のコア３０が約１マイクロメートルから約２００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔７０にしたがって配置された、１つまたは複数の最も外側のコア３０を含むように構成され得る。さらに、コアからクラッドの間隔７０は、最も外側のコア３０のそれぞれの中央からファイバ外径５４までの距離として定義されている。さらに、これらのファイバセンサ１００態様において使用される光ファイバ５０は、約２０マイクロメートル、３０マイクロメートル、４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１２５マイクロメートル、１５０マイクロメートル、１７５マイクロメートル、２００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔７０、および、コアからクラッドの間隔７０のためのこれらの特定の値の間のすべての間隔値と共に構成され得る。

【0036】

図１および図１Ｂを改めて参照すると、ファイバ５０はまた、伝送端１０ａにおいてテーパーされてテーパー部分２０ａを画定し、結果的にファイバ５０もまたテーパー部分２０に隣接する非テーパー部分２０を含んでいる。さらに、テーパー部分２０は、非テーパー部分２０におけるファイバ外径５４と比較すると減少されているテーパーされたファイバ外径１４ａを有する。同様に、テーパー部分２０ａにおけるコア３０は、非テーパー部分２０におけるコア外径３４と比較すると減少されたテーパーされたコア直径３４ａを有する。したがって、ファイバ５０のテーパー部分２０ａは、ファイバ５０の非テーパー部分２０におけるファイバ外径５４およびコア直径３４それぞれと比較して１％から９５％減少されているテーパーされたファイバ外径１４ａおよびテーパーされたコア直径３４ａによって特徴づけられている。さらに、いくつかの態様において、テーパーされたファイバ外径１４ａおよびテーパーされたコア直径３４ａは、ファイバ５０の非テーパー部分２０におけるファイバ外径５４およびコア直径３４のそれぞれと比較すると、約１％、１５％、３０％、４５％、６０％、７５％、９０％、９５％、および特定の実施におけるこれらの特定のパーセンテージ間のすべてのパーセンテージで減少し得る。

【0037】

本開示のファイバセンサ１００に関して、光ファイバ５０のテーパーされた特質は、単一光源から複数のコア３０への入射光の入射を容易にする上で有利である。つまり、単一光源からのスポットパターンは、ファイバのテーパー部分２０ａの伝送端１０ａでファイバ５０内の各ファイバコア３０に重ね合わすことができる。したがって、ファイバセンサ１００の実施において、光ファイバ５０は、ファイバの伝送端１０ａのその複数のコア３０が、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルのスポットサイズを有する単一光源から入射光を受け取るようにファイバ内に配置され、かつ構成されるように構成され得る。さらに、ファイバセンサ１００の他の態様において使用される光ファイバ５０は、その複数のコアが約１マイクロメートル、１０マイクロメートル、２０マイクロメートル、３０マイクロメートル、４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、６０マイクロメートル、７０マイクロメートル、８０マイクロメートル、９０マイクロメートル、１００マイクロメートルのスポットサイズ、およびこれらの特定のスポットサイズ間のすべてのスポットサイズを有する単一光源から入射光を受け取るように構成され得る。

【0038】

ファイバ５０のテーパリングにより提供される他の恩恵は、ファイバのテーパー部分２０ａの伝送端１０ａにおける増加されたコア密度であり、これは別の方法では、同じコア数を有する非テーパーのファイバ端において達成可能であろう。ファイバ５０をテーパリングすることによって、入射光源からの一定のスポットサイズ内により多くのコア３０が位置され得る。したがって、光源から各コア３０へ伝送された光信号は、同様のフェーズで実質的に同等のタイミングを有する。各コア３０から後方散乱信号を受信する検知器は、任意のフェーズやコア間３０の他の信号のタイミング差を考慮する必要なしに、これらの信号を合計して、後方散乱信号の振幅を増加させ得る。その結果、光ファイバ５０のテーパーされた性質は、コア３０から発する後方散乱信号の合計に対してより低いＳＮ比という結果になり、分布型センシング用途のためのファイバセンサ１００においてより高い空間分解能を導くことになる。さらに、本開示の当業者は、ファイバセンサ１００と共に使用するために選択された単一光源からのスポットサイズを収容するために、特定のテーパリングレベルを有する特定の数のコア３０で、光ファイバ５０を構成し得る。

【0039】

ファイバセンサ１００において使用されているファイバ５０をテーパーするために使用されるプロセスが、比較的短いファイバ長さ（たとえば１ｍより短い）にわたって、コア３０の相関空間配列に影響を与えることなく、テーパーされたファイバ直径１４ａおよびテーパーされたコア直径３４ａに比例して（図１および図１Ｂを参照）ファイバ直径５４およびコア直径３４を縮小し得るので、テーパー部分２０ａに関連した信号損失は、最小であるとみられる。さらに、テーパリングは、ファイバ５０の非テーパー部分２０のコアからコアの間隔６０を、テーパー部分２０ａのテーパーされたコアからコアの間隔６０ａまで比例的に縮小させる。同様に、テーパリングは、ファイバ５０の非テーパー部分２０のコアからクラッドの間隔７０を、テーパー部分２０ａのテーパーされたコアからクラッドの間隔７０ａまで比例的に縮小させる。したがって、コアからコアおよびコアからクラッド空間的関係は、ファイバのテーパー部分２０ａで保持され、結果的にテーパリングに関連した光信号損失が最小になる。

【0040】

図１、図１Ａおよび図１Ｂに示されたファイバセンサ１００の実施によると、光ファイバ５０は、ファイバの伝送端１０ａにおいてコア３０から発する後方散乱信号の合計が、参照、単一のコアファイバから得られた後方散乱信号からのＳＮ比より大きいＳＮ比を有するように構成され得る。この実施において、参照、単一のコアファイバは、テーパーされておらず、ファイバ５０と同様のファイバ外径、コア直径、コア構成、クラッド構成および長さを有する。さらに、光ファイバ５０のコア３０から発する後方散乱信号の合計は、少なくとも約１．５倍、参照、単一のコアファイバから得られた後方散乱信号に関連したＳＮ比を超え得る。特定の態様において、ファイバ５０のコア３０から発する後方散乱信号の合計は、約１．５、２、２．５、３、３．５、４、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、１０倍、これらの特定の因子間のすべての値で、参照、単一のコアファイバから得られた後方散乱信号に関連したＳＮ比を超え得る。本開示の他の態様によると、光ファイバ５０においてコア３０の数に実質的に比例する、より高いＳＮ比でさえ、達成可能である（すなわち、参照、単一のコアファイバからの後方散乱ＳＮ比を超えるファイバ５０から発する後方散乱信号が与えられた場合）。

【0041】

図２、図２Ａおよび図２Ｂを再び参照すると、本開示の他の態様による、光ファイバ５０を使用するファイバセンサシステム２００が、示されている。センサシステム２００は、約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一モードまたは少数のモードのうち1つの動作のために構成された光ファイバ５０を含む。さらに、光ファイバ５０は、伝送端１０ａ、散乱端１０ｂおよびテーパー部分２０ａによって画定されている。さらに、センサシステム２００において使用される光ファイバ５０は、コア３０を囲んでいるクラッド４０と共に、同等のコア直径および構成を有する複数のコア３０を含む。注意書きがない場合は、図２、図２Ａおよび図２Ｂに示されたその関連要素（たとえばクラッド４０）と共に、光ファイバ５０は、図１、図１Ａおよび図１Ｂに示されたファイバ５０と同じまたは同様の特徴および機能によって構成されている。

【0042】

図２、図２Ａおよび図２Ｂに示されているファイバセンサシステム２００はまた、入射光１５０ａの単一のスポット１６０をファイバ５０の伝送端１０ａの複数のコア３０へ向けるように構成された光源１１０を含んでいる。図２Ａに示されるように、光源１１０は、ファイバ５０のテーパー部分２０ａにおいて伝送端１０ａのコア３０の端と重なるスポットサイズ１６０を有する光信号１５０ａを生成する。ファイバ５０におけるテーパリングのおかげで、スポット１６０は、ファイバ５０内で各コア３０と重なることができ、コアに入射された光信号がファイバの長さの下方に伝送された時に、同じタイミングおよびフェーズを有するのを確実にする。ファイバセンサシステム２００における使用のために好ましい光源１１０は、これらに限定されないが、波長可変レーザ、ＬＥＤ光源、半導体レーザダイオードおよびレーザダイオードを含む。

【0043】

再び図２、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ファイバセンサシステム２００はさらに、単一のスポット１６０からの入射光１５０ａが、ファイバ５０の伝送端１０ａのコア３０へ入射された後、コア３０から発する後方散乱信号１５０ｄの合計を受信するように構成された受信機１１０ａを含む。図２、図２Ａおよび図２Ｂに特に示されているように、光源１１０および受信機１１０ａが、単一のユニットの中に包含されており、信号１５０ａおよび１５０ｄは、本開示の当業者によって理解される手段を通して分離される。当業者はまた、光源１１０および受信機１１０ａが、センサシステム２００内で離れたユニットとして構成され得え、それぞれが、光信号１５０ａおよび後方散乱信号１５０ｄの合計それぞれを操作することを理解し得る。ファイバセンサシステム２００において使用するための受信機１１０ａは、本開示の当業者によって理解されるように、たとえばダイオードアセンブリ、単一のフォトダイオード、またはシステム２００において受信機１１０ａの意図した機能を実行するために適切な他の受信機などの光検出器を含み得る。

【0044】

やはり図２、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ファイバセンサシステム２００もまた、光源１１０および受信機１１０ａに結合された信号質問素子を含んでいる。信号質問素子１２０は、後方散乱信号１５０ｄを処理してファイバ５０に近接または接触する特徴に応答するセンサ測定を得るように構成されている。ファイバセンサシステム２００において使用するための適切な信号質問素子１２０は、これらに限定されないが、後方散乱信号１５０ｄに関連する信号振幅、信号フェーズおよび／または、信号周波数を検知、さもなければ処理し得る本開示の分野で理解されるデバイス、素子およびアセンブリを含む。

【0045】

また図２、図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、本開示の態様によると、ファイバセンサシステム２００は、光ファイバ５０に近接する、たとえば足音３００などの特徴に応答するセンサ測定（たとえば圧力の読み）を得るように構成され得る。より詳細には、システム２００内の光源１１０および光ファイバ５０は、入射光１５０ａがファイバ５０の伝送端１０ａの複数のコア３０へ入射されるスポット１６０を生成するように構成されている（図１Ａを参照）。入射光１５０ａは、ファイバ５０のコア３０を通して散乱端１０ｂの方へ伝播する。入射光１５０ａは、レイリー散乱メカニズム（たとえばファイバにおいてマイクロスケールおよび／またはナノスケールの欠陥から）により、ファイバの長さの至る所で散乱し、また、入射光の一部は、後方散乱信号１５０ｄとしてコア３０を介してファイバの伝送端１０ａの方へ後方に散乱する。

【0046】

再び図２、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ファイバ５０のコア３０を介して入射光１５０ａが伝播するので、後方散乱信号１５０ｄの波長は、図２に示される位置３００ａなどの特定の位置でファイバに近接または接触する特徴（たとえば足跡３００）に関連した局所変位、温度変化、および／またはファイバの変形に基づいて変位され得る。結果的に、後方散乱信号１５０ｄの合計は、入射光１５０ａに対して変位される波長を有し得る。したがって、コアから発する後方散乱信号１５０ｄは、受信機１１０ａおよび／または信号質問素子１２０により後方散乱信号の総計に合計され得、入射光１５０ａと後方散乱信号１５０ｄの間の波長変位に相関し得る、たとえば圧力などの特徴３００に関連した特定のパラメータを計算する。

【0047】

ファイバセンサシステム２００は、後方散乱信号１５０ｄの合計を利用して、ファイバ５０に近接または接触する特徴３００に関連する時間および位置関連情報を推定するように構成され得る。特に、光源１１０、受信機１１０ａおよび信号質問素子１２０は、光学時間分域反射率測定（ＯＴＤＲ）を使用するレイリー散乱メカニズムを介してファイバ５０を通して跳ね返る光の断片を測定するようにファイバセンサシステム２００内において構成され得る。特に、システム２００は、異なる時間における入射光１５０ａと比較した後方散乱信号１５０ｄの合計における光の量を比較して、ファイバ５０に近接または接触した特徴３００に関連した位置３００ａを確認することができる。

【0048】

ファイバセンサ１００およびファイバセンサシステム２００を含む本開示において概説される分布型ファイバセンサおよびセンサシステムのそれぞれは、単一のコア、光ファイバ、たとえば商用グレードのテレコミュニケーショングレード光ファイバなどを使用する従来の分布型ファイバセンサおよびセンサシステムに対して、１つまたは複数の以下の利点を証明する。本開示のファイバセンサおよびセンサシステムの１つの利点は、それらのマルチコアファイバからの後方散乱信号が、従来の単一コアファイバからの後方散乱信号より、実質的にマルチコアファイバのコアの数に等しい倍数で大きくなることである。結果的に、本開示のファイバセンサおよびセンサシステムに関連した後方散乱信号のＳＮ比は、従来のファイバセンサおよびシステムのＳＮ比に対して著しく向上され得る。他の利点は、本開示では、非線状散乱効果に影響を受けにくいより低い電力信号をマルチコアファイバの各コアに発して、従来の単一コアファイバへ伝送される、より高い電力信号とほぼ同様の後方散乱信号の強さを達成できることである。本開示のセンサおよびシステムにおいて使用されるマルチコアファイバのさらなる利点は、現在の光源および光検出器スポットサイズに関連したスポットサイズに合うように、そのテーパーされた端が容易に構成され得ることである。さらに、これらのマルチコアファイバの伝送端をテーパーするために使用される処理は、比較的コストが低く、テーパリングそのものがファイバにおいてごく少ない信号損失を誘発する。本開示の分布型ファイバセンサおよびシステムの他の恩恵は、それらにおいて使用されるマルチコアファイバが、著しい処理および／または設計調節なしに、既存のファイバコーティング構成、ファイバケーブル設計および分布型ファイバセンサシステム構造で使用され得ることである。

【0049】

さらに、趣旨または特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を加えることができることは、当業者には明白であろう。

【0050】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0051】

実施形態１
ファイバセンサにおいて、
約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において、単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成され、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径、およびファイバ長さによって画定される光ファイバであって、
同等のコア直径および構成を有する複数のコアと、
ファイバ外径によって画定され、また複数のコアを囲んでいるクラッドと
を有する光ファイバ
を備え、
ファイバが、伝送端でテーパーされて、ファイバ外径およびコア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定する、ファイバセンサ。

【0052】

実施形態２
テーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径のそれぞれが、ファイバ外径およびコア直径のそれぞれに対して１％から９５％減少されている、実施形態１に記載のセンサ。

【0053】

実施形態３
ファイバ長さが約１０ｍから１００ｋｍである、実施形態１または実施形態２のいずれかに記載のセンサ。

【0054】

実施形態４
光ファイバは、約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一モード動作のために構成される、実施形態１から実施形態３のいずれかに記載のセンサ。

【0055】

実施形態５
コアは、少なくとも１０マイクロメートルのコアからコアの間隔にしたがって配置され、コアからコアの間隔は、各コアの中央から隣接するコアの中央までの距離として定義される、実施形態１から実施形態４のいずれかに記載のセンサ。

【0056】

実施形態６
ファイバが、ファイバの伝送端への光の伝送上０ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられている、実施形態５に記載のセンサ。

【0057】

実施形態７
複数のコアが、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔にしたがって配置されている１つまたは複数の最も外側のコアを備え、コアからクラッドの間隔は、最も外側のコアのそれぞれの中央からファイバ外径の距離として定義される、実施形態１から実施形態６のいずれかに記載のセンサ。

【0058】

実施形態８
ファイバの伝送端の複数のコアが、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルのスポットサイズを有する単一の光源からの入射光を受け取るために、ファイバ内に配置され、また構成されている、実施形態１から実施形態７のいずれかに記載のセンサ。

【0059】

実施形態９
ファイバセンサにおいて、
約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において、単一モード動作のために構成され、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径、および約１０ｍから約１００ｋｍのファイバ長さによって画定される光ファイバであって、
同等のコア直径および構成を有する複数のコアと、
ファイバ外径によって画定され、また複数のコアを囲んでいるクラッドと
を有する光ファイバ
を備え、
ファイバは、伝送端でテーパーされて、ファイバ外径およびコア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定し、
さらに、ファイバの伝送端は、単一源からの光がファイバの伝送端のコアに入射された後、コアから発する後方散乱信号の合計を示す、ファイバセンサ。

【0060】

実施形態１０
後方散乱信号の合計が、参照、単一コア光ファイバからの後方散乱信号からのＳＮ比より大きいＳＮ比を有する、実施形態９に記載のセンサ。

【0061】

実施形態１１
後方散乱信号の合計が、参照、単一コア光ファイバからの後方散乱信号からのＳＮ比より少なくとも２倍大きいＳＮ比を有する、実施形態９または実施形態１０のいずれかに記載のセンサ。

【0062】

実施形態１２
コアが、少なくとも１０マイクロメートルのコアからコアの間隔にしたがって配列されており、コアからコアの間隔は、各コアの中央から隣接するコアの中央までの距離として定義される、実施形態９から実施形態１１に記載のセンサ。

【0063】

実施形態１３
ファイバが、ファイバの伝送端への光の伝送上で０ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられている、実施形態１２に記載のセンサ。

【0064】

実施形態１４
複数のコアが、約１マイクロメートルから約２００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔にしたがって配置されている１つまたは複数の最も外側のコアを備え、コアからクラッドの間隔が最も外側のコアのそれぞれの中央からファイバの外径までの距離として定義される、実施形態９から実施形態１３のいずれかに記載のセンサ。

【0065】

実施形態１５
ファイバの伝送端の複数のコアが、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルのスポットサイズを有する単一の光源からの入射光を受け取るためにファイバ内で配置され、構成されている、実施形態９から実施形態１４のいずれかに記載のセンサ。

【0066】

実施形態１６
ファイバセンサシステムにおいて、
約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一または少数のモードのうち１つの動作のために構成され、またさらに、伝送端、散乱端、ファイバ外径およびファイバ長さによって画定される光ファイバであって、
同等のコア直径および構成を有する複数のコアと、
ファイバ外径によって画定され、また複数のコアを囲んでいるクラッドと
を有する光ファイバ、
入射光の単一のスポットをファイバの伝送端の複数のコアへ向けるように構成された光源、
スポットがファイバの伝送端のコアへ入射された後、コアから発する後方散乱信号の合計を受け取るように構成された受信機、および
ファイバに近接または接触する特徴に応答するセンサ測定を得るために後方散乱信号を処理するように構成された信号質問素子、
を備え、
ファイバは、伝送端でテーパーされて、ファイバ外径ならびにコア直径のそれぞれより小さいテーパーされたファイバ外径およびテーパーされたコア直径によって特徴づけられたテーパー部分を画定する、ファイバセンサシステム。

【0067】

実施形態１７
ファイバ長さが、約１０ｍから約１００ｋｍである、実施形態１６に記載のシステム。

【0068】

実施形態１８
光ファイバが、約３００ｎｍから約２０００ｎｍの波長において単一モード動作のために構成されている、実施形態１６または実施形態１７のいずれかに記載のシステム。

【0069】

実施形態１９
コアが、少なくとも１０マイクロメートルのコアからコアの間隔にしたがって配置され、コアからコアの間隔が、各コアの中央から隣接するコアの中央までの距離として定義される実施形態１６から実施形態１８のいずれかに記載のシステム。

【0070】

実施形態２０
ファイバは、単一のスポットがファイバの伝送端のコアへ入射された後、０ｄＢ未満のクロストークによって特徴づけられる、実施形態１９に記載のシステム。

【0071】

実施形態２１
複数のコアは、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルのコアからクラッドの間隔にしたがって配置された１つまたは複数の最も外側のコアを備え、コアからクラッドの間隔が最も外側のコアのそれぞれの中央からファイバ外径までの距離として定義される、実施形態１８に記載のシステム。

【0072】

実施形態２２
センサ測定は、温度、圧力、歪み、変位、およびノイズからなるグループの１つまたは複数の特徴を備える、実施形態１８に記載のシステム。

【符号の説明】

【0073】

１０ａ 伝送端
１０ｂ 散乱端
１４ａ ファイバ外径
２０ 非テーパー部分２０
２０ａ テーパー部分
３０ コア
３４ コア直径
３４ａ テーパーされたコア直径
４０ クラッド
５０ 光ファイバ
５２ 長さ
５４ ファイバ外径
６０ コアからコアの間隔
７０ コアからクラッドの間隔
７０ａ テーパーされたコアからクラッドの間隔
８０ 中央軸
１００ ファイバセンサ
１１０ 光源
１１０ａ 受信機
１２０ 信号質問素子
１５０ａ 入射光
１５０ｄ 後方散乱信号
１６０ スポット
２００ センサシステム
３００ 特徴
３００ａ 位置

【図1】

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図2A】

【図2B】