特開 2022-164366 光スプリッター、光部品および検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022164366

(43)【公開日】2022-10-27

(54)【発明の名称】光スプリッター、光部品および検出装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/125 20060101AFI20221020BHJP

   G02B 6/28 20060101ALI20221020BHJP

   G02B 6/30 20060101ALI20221020BHJP

【ＦＩ】

G02B6/125 311

G02B6/125 301

G02B6/28 T

G02B6/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021069807

(22)【出願日】2021-04-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002141

【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】寺田 信介

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AA14

2H137AB09

2H137AC02

2H137AC12

2H137BA06

2H137BA15

2H137BA46

2H137BA55

2H137BB02

2H137BB12

2H137BC51

2H137CA12A

2H137CA12B

2H137CA33

2H137CC01

2H137DA12

2H137DA13

2H137DA14

2H137DB04

2H137EA02

2H137FA03

2H137FA06

2H147AA02

2H147BA09

2H147BA11

2H147BA12

2H147BD01

2H147BD02

2H147BD20

2H147BE12

2H147BE13

2H147CA05

2H147CA13

2H147CB01

2H147CB03

2H147CC02

2H147CC12

2H147CD02

2H147DA02

2H147DA19

2H147EA16A

2H147EA16B

2H147EA16C

2H147EA17A

2H147EA17B

2H147EA17C

2H147EA18A

2H147EA18B

2H147EA19A

2H147EA19B

2H147EA20A

2H147EA20B

2H147EA25B

2H147FC08

2H147GA10

2H147GA12

2H147GA19

(57)【要約】      （修正有）

【課題】分岐型導光路間の損失バラつきが抑えられ、かつ、製造が容易な光スプリッター、および、光スプリッターを備える光部品および検出装置を提供する。
【解決手段】光スプリッター１は、分岐前コア部１２１、第１分岐後コア部１２２、第２分岐後コア部１２３、および、分岐前コア部を第１分岐後コア部と第２分岐後コア部とに分岐する分岐部１２４、を有する分岐型導光路１２０を複数備え、分岐型導光路同士が同一平面内で交差しており、隣り合う分岐型導光路の分岐比が、互いに等しい。そして、分岐前コア部に光を反射する構造体ＰＲが接続されるように用いられる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

分岐前コア部、第１分岐後コア部、第２分岐後コア部、および、前記分岐前コア部を前記第１分岐後コア部と前記第２分岐後コア部とに分岐する分岐部、を有する分岐型導光路を複数備え、
前記分岐型導光路同士が同一平面内で交差しており、
隣り合う前記分岐型導光路の分岐比が、互いに等しく、
前記第１分岐後コア部に入射された光が、前記分岐前コア部から外部に出射し、外部で反射した後、前記分岐前コア部に入射され、前記第２分岐後コア部から外部に出射するように用いられることを特徴とする光スプリッター。

【請求項2】

前記分岐前コア部、前記第１分岐後コア部および前記第２分岐後コア部にそれぞれ対応して設けられているコネクターを備える請求項１に記載の光スプリッター。

【請求項3】

前記第１分岐後コア部と前記第２分岐後コア部との距離は、前記第１分岐後コア部と前記第２分岐後コア部との分岐点から１００μｍまでの間における拡大率が０超０．０５以下の範囲内になるように拡大している請求項１または２に記載の光スプリッター。

【請求項4】

前記分岐型導光路は、クロソイド曲線に沿って湾曲している部位を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光スプリッター。

【請求項5】

前記分岐型導光路同士の交差部に、前記分岐型導光路の光路を横切るように設けられ、前記分岐型導光路よりも屈折率が低い低屈折率部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光スプリッター。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光スプリッターと、
前記分岐前コア部から外部に出射した光を、前記分岐前コア部に向けて反射させる、複数の光反射構造体と、
を備えることを特徴とする光部品。

【請求項7】

前記光反射構造体は、
被着体に取り付けられるシート状の光導波路と、
前記光導波路を伝搬する光を反射する光反射部と、
前記光導波路と光学的に接続されている光ファイバーと、
を備える請求項６に記載の光部品。

【請求項8】

請求項６または７に記載の光部品と、
前記第１分岐後コア部に向けて光を射出する発光素子と、
前記第２分岐後コア部から出射した光を受光する受光素子と、
前記受光素子で受光した光の強度を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光スプリッター、光部品および検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、導波路を含む複数の光スプリッターを備え、少なくとも一部の導波路が平面上で互いに交差している交差スプリッターが開示されている。この交差スプリッターでは、光スプリッターが含む導波路同士が交差している数の差に応じて、光スプリッターの分岐比が異なっている。

【0003】

このような構成により、光スプリッターごとの損失バラつきを少なく抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１６／１６７０１０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の光スプリッターにおいて、損失バラつきを少なく抑えるためには、分岐比の合計を１００％としたとき、０．１％という高い精度で分岐比を異ならせる必要がある。このような精度で分岐比を異ならせることは、製造難易度が極めて高い。また、製造効率を追求した場合には、損失バラつきを十分に小さく抑えることができない。

【0006】

本発明の目的は、第１分岐後コア部から入射した光を分岐前コア部から出射させ、外部で反射後、再び分岐前コア部に入射させた光を第２分岐後コア部から出射させるように用いられる光スプリッターであって、分岐型導光路間の損失バラつきが抑えられており、かつ、製造が容易な光スプリッターを提供することにある。また、本発明の目的は、前記光スプリッターを備える光部品および検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このような目的は、下記（１）～（８）の本発明により達成される。
（１） 分岐前コア部、第１分岐後コア部、第２分岐後コア部、および、前記分岐前コア部を前記第１分岐後コア部と前記第２分岐後コア部とに分岐する分岐部、を有する分岐型導光路を複数備え、
前記分岐型導光路同士が同一平面内で交差しており、
隣り合う前記分岐型導光路の分岐比が、互いに等しく、
前記第１分岐後コア部に入射された光が、前記分岐前コア部から外部に出射し、外部で反射した後、前記分岐前コア部に入射され、前記第２分岐後コア部から外部に出射するように用いられることを特徴とする光スプリッター。

【0008】

（２） 前記分岐前コア部、前記第１分岐後コア部および前記第２分岐後コア部にそれぞれ対応して設けられているコネクターを備える上記（１）に記載の光スプリッター。

【0009】

（３） 前記第１分岐後コア部と前記第２分岐後コア部との距離は、前記第１分岐後コア部と前記第２分岐後コア部との分岐点から１００μｍまでの間における拡大率が０超０．０５以下の範囲内になるように拡大している上記（１）または（２）に記載の光スプリッター。

【0010】

（４） 前記分岐型導光路は、クロソイド曲線に沿って湾曲している部位を含む上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光スプリッター。

【0011】

（５） 前記分岐型導光路同士の交差部に、前記分岐型導光路の光路を横切るように設けられ、前記分岐型導光路よりも屈折率が低い低屈折率部を有する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光スプリッター。

【0012】

（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光スプリッターと、
前記分岐前コア部から外部に出射した光を、前記分岐前コア部に向けて反射させる、複数の光反射構造体と、
を備えることを特徴とする光部品。

【0013】

（７） 前記光反射構造体は、
被着体に取り付けられるシート状の光導波路と、
前記光導波路を伝搬する光を反射する光反射部と、
前記光導波路と光学的に接続されている光ファイバーと、
を備える上記（６）に記載の光部品。

【0014】

（８） 上記（６）または（７）に記載の光部品と、
前記第１分岐後コア部に向けて光を射出する発光素子と、
前記第２分岐後コア部から出射した光を受光する受光素子と、
前記受光素子で受光した光の強度を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする検出装置。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、第１分岐後コア部から入射した光を分岐前コア部から出射させ、外部で反射後、再び分岐前コア部に入射させた光を第２分岐後コア部から出射させるように用いられる光スプリッターであって、光が交差部を通過する回数を分岐型導光路間で揃えることにより、分岐型導光路間の損失バラつきが抑えられ、かつ、分岐部の構造が簡単であるため、製造が容易な光スプリッターが得られる。

【0016】

また、本発明によれば、前記光スプリッターを備える光部品および検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係るセンシングシステムの概略を示す平面図である。

【図2】図１に示すセンシングシステムの断面図である。

【図3】図１に示すセンシングシステムが備えるセンサープローブの１つを示す斜視図である。

【図4】図３に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。

【図5】図３に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。

【図6】図５の断面図である。

【図7】図１に示すセンシングシステムおよびセンシングシステムが備える光スプリッターを示す平面図である。

【図8】図７のＡ部拡大図である。

【図9】図８のＢ部拡大図である。

【図10】図７のＣ部拡大図である。

【図11】図７に示す光スプリッターが備える本体部の部分拡大斜視図である。

【図12】図２の部分拡大図である。

【図13】図２に示す光導波路の部分拡大斜視図である。

【図14】図２に示す筐体と光導波路および光ファイバーとを分解して示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の光スプリッター、光部品および検出装置について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0019】

１．センシングシステム
まず、実施形態に係るセンシングシステムについて説明する。

【0020】

図１は、実施形態に係るセンシングシステムの概略を示す平面図である。図２は、図１に示すセンシングシステムの断面図である。図３は、図１に示すセンシングシステムが備えるセンサープローブの１つを示す斜視図である。図４および図５は、それぞれ、図３に示すセンシングシステムの動作を説明する平面図である。図６は、図５の断面図である。

【0021】

なお、各図では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定し、矢印で示している。また、矢印の先端側を「プラス側」といい、基端側を「マイナス側」という。さらに、Ｚ軸を表す矢印の先端側を「上」といい、基端側を「下」という。

【0022】

１．１．システムの概要
図１に示すセンシングシステム１０００は、複数のセンサープローブＰＲおよび光スプリッター１を有する光部品１００と、発光素子１０２と、受光素子１０４と、制御部１０８と、を備える。

【0023】

センサープローブＰＲは、図２ないし図４に示すように、光導波路１０と、光ファイバー３と、筐体４と、を備える。光ファイバー３の先端と光導波路１０とは、光学的に接続されている。筐体４は、光ファイバー３の先端部および光導波路１０を覆っている。

【0024】

センサープローブＰＲは、図２および図３に示すように、被着体９に取り付けられた状態で使用される。「取り付ける」とは、センサープローブＰＲのうち、少なくとも光導波路１０が、被着体９に密着している状態をいう。密着とは、外力を受けて被着体９に押し付けられている状態や、接着力により被着体９に接着している状態等を指す。

【0025】

本実施形態では、図２に示すように、センサープローブＰＲが被着体接着層２を介して被着体９に接着されている。これにより、被着体９の機械的または熱的な変化を、センサープローブＰＲを介して検出するセンシングシステム１０００を実現する。具体的には、このセンシングシステム１０００では、被着体９にセンサープローブＰＲを取り付けた状態で、図４に示すように、センサープローブＰＲに入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射する。入射光Ｌ１は、センサープローブＰＲの内部で反射し、出射光Ｌ２として入射光Ｌ１と同じ経路を戻る。センシングシステム１０００では、この戻り光である出射光Ｌ２の強度をモニターする。

【0026】

入射光Ｌ１を入射している状態で、被着体９の表面に機械的または熱的な変化、例えば図５に示す亀裂９１が発生すると、センサープローブＰＲの一部が破断し、破断面８が生じる。そうすると、破断面８で入射光Ｌ１が反射し、図５および図６に示す漏れ光Ｌ３が発生する。この漏れ光Ｌ３が発生すると、破断面８が生じる前に比べて、出射光Ｌ２の強度が低下する。センシングシステム１０００では、このような出射光Ｌ２の強度変化を検出することにより、破断面８の発生を検出する。これにより、センシングシステム１０００では、亀裂９１の発生、すなわち被着体９における異常の発生を推定することができる。なお、被着体９の表面の機械的な変化は、亀裂９１に限定されず、伸びや段差、せん断等であってもよい。また、被着体９の熱的な変化とは、例えば、発熱、吸熱である。

【0027】

図１に示すセンシングシステム１０００は、上記のようなセンサープローブＰＲを、複数備えている。複数のセンサープローブＰＲを被着体９の様々な位置に取り付けることで、被着体９の広い範囲で異常の有無を監視することができる。本実施形態に係るセンシングシステム１０００は、一例として、８つのセンサープローブＰＲを備えている。

【0028】

光スプリッター１は、発光素子１０２と複数のセンサープローブＰＲとの間を一括して接続する機能を有する。この機能により、発光素子１０２から射出された入射光Ｌ１を複数のセンサープローブＰＲに入射するための接続作業を、光スプリッター１を介して容易に行うことができる。

【0029】

また、光スプリッター１は、複数のセンサープローブＰＲから戻ってきた出射光Ｌ２を、２つに分配し、一方を受光素子１０４に導く機能を有する。この機能により、複数のセンサープローブＰＲから戻ってきた出射光Ｌ２を受光素子１０４に受光させるための接続作業を、光スプリッター１を介して容易に行うことができる。

【0030】

したがって、光スプリッター１によれば、１つの部材で、上記２つの機能を実現することができる。

【0031】

ここで、仮に、光スプリッター１を設けない場合には、１つの入出力ポートで、１つのセンサープローブＰＲに対する入射光Ｌ１の射出と、戻ってきた出射光Ｌ２の受光と、を担う装置が必要になる。このような装置では、戻ってきた出射光Ｌ２を受光素子に導くための光路、例えば光サーキュレーターを装置の内部に設けておく必要がある。このような光路を備えた装置は、高価であり、小型化が困難であるため可搬性も乏しい。

【0032】

これに対し、光スプリッター１を用い、戻ってきた出射光Ｌ２を２つに分配すれば、一方を受光素子１０４に導くことができる。特に、平面上で分岐型導光路同士を交差させて形成された交差スプリッターは、低コスト化、構造の簡素化および小型化を容易に図ることができるので、センシングシステム１０００に用いる光スプリッター１として有用である。分岐型導光路とは、１本のコア部を２本のコア部に分岐する分岐部を備えた導光路である。

【0033】

ところで、一般に、交差スプリッターでは、分岐型導光路同士が同一平面内で交差しているため、必然的に、多数の交差部が形成される。そして、分岐型導光路を光が伝搬するとき、隣り合う分岐型導光路同士では、光が交差部を通過する回数が異なる。そうすると、隣り合う分岐型導光路同士で、光が交差部を通過する際に生じる伝搬損失（交差損失）が異なる。その結果、この交差損失が、受光素子で検出される光の強度に影響を及ぼし、光の強度を正しく検出することができない。

【0034】

そこで、従来の交差スプリッターでは、隣り合う分岐型導光路同士で、分岐比をわずかに異ならせている。そして、この分岐比の差が、交差損失の差を相殺するように設定されている。これにより、隣り合う分岐型導光路同士で、光の強度における交差損失の影響を実質的になくすことができる。

【0035】

しかしながら、分岐比をわずかに異ならせるためには、分岐型導光路を非常に高い精度で形成する必要がある。このため、従来の交差スプリッターは、製造難易度が高く、低コスト化を図ることは容易ではなかった。また、交差スプリッターの製造効率を追求した場合には、分岐型導光路の分岐比の精度が低下し、結果として光の強度を検出する精度が低下する。その結果、従来の交差スプリッターをセンシングシステム１０００に適用したとしても、被着体９の異常を検出する精度が低下する。

【0036】

そこで、本発明者は、従来の交差スプリッターが抱える課題と、センシングシステム１０００用の交差スプリッターに求められる要件と、を比較、検討した。そして、発光素子１０２および受光素子１０４と、光が反射するように構成されたセンサープローブＰＲと、の間に交差スプリッターを配置した場合、交差スプリッターを通過する光が交差部を通過する回数は、隣り合う分岐型導光路同士で等しくなることを見出した。つまり、センサープローブＰＲは、入射された入射光Ｌ１を反射し、出射光Ｌ２として同じ経路に戻す機能を有しているため、交差スプリッター内を光が往復することになる。このため、交差スプリッターに対して発光素子１０２および受光素子１０４を適切に接続した場合、隣り合う分岐型導光路同士で、光が交差部を通過する回数を揃えることができる。これにより、交差スプリッター内の隣り合う分岐型導光路同士で分岐比を等しくしたとしても、交差損失の差を実質的になくすことができる。その結果、隣り合う分岐型導光路同士で分岐比を等しくした、製造難易度の低い交差スプリッターを用いることが可能になる。そして、そのような交差スプリッターを用いたとしても、センサープローブＰＲごとの検出感度のバラつきを抑制し、出射光Ｌ２の強度を精度よく検出可能なセンシングシステム１０００を実現することができることがわかった。

【0037】

以上を踏まえ、本実施形態に係るセンシングシステム１０００は、隣り合う分岐型導光路同士で分岐比が等しく、分岐型導光路同士が同一平面内で交差している交差スプリッターを備えている。

【0038】

１．２．光スプリッター
図７は、図１に示すセンシングシステム１０００およびセンシングシステム１０００が備える光スプリッター１を示す平面図である。

【0039】

なお、各図では、互いに直交する３つの軸として、α軸、β軸およびγ軸を設定し、矢印で示している。また、矢印の先端側を「プラス側」といい、基端側を「マイナス側」という。

【0040】

１．２．１．光スプリッターの概要
図７に示す光スプリッター１は、シート状をなす本体部１１０と、本体部１１０に取り付けられたコネクター１１６、１１７、１１８と、を備える。

【0041】

本体部１１０は、β軸プラス側に突出するように延在する第１突出部１１１と、β軸マイナス側に突出するように延在する第２突出部１１２および第３突出部１１３と、を備える。また、第２突出部１１２は、第３突出部１１３よりもα軸プラス側に位置している。

【0042】

本体部１１０は、複数の分岐型導光路１２０を備えている。本体部１１０が備える分岐型導光路１２０の本数は、特に限定されず、例えば２～２００本とされるが、図７に示す光スプリッター１は、一例として、８本の分岐型導光路１２０を備えている。

【0043】

分岐型導光路１２０は、１本のコア部が２本のコア部に分岐している形状を有する導光路であって、それぞれ、分岐前コア部１２１、第１分岐後コア部１２２、第２分岐後コア部１２３、および、分岐部１２４を有する。コア部とは、後述するように、周囲よりも屈折率が高い部位であり、光を閉じ込めて伝搬する機能を有する。

【0044】

分岐前コア部１２１は、第１突出部１１１に配置されている。第１分岐後コア部１２２は、第２突出部１１２に配置されている。第２分岐後コア部１２３は、第３突出部１１３に配置されている。

【0045】

分岐部１２４は、第１突出部１１１に配置され、分岐前コア部１２１を第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３とに分岐する。なお、分岐部１２４の配置は、第１突出部１１１に限定されず、本体部１１０のいずれの位置であってもよい。

【0046】

１．２．２．光スプリッターの機能
図７には、入射光Ｌ１および出射光Ｌ２を矢印で示している。発光素子１０２から射出された入射光Ｌ１は、第２突出部１１２の端面に露出している第１分岐後コア部１２２に入射すると、分岐部１２４まで伝搬する。このとき、分岐型導光路１２０の配置によっては、入射光Ｌ１が１つ以上の交差部ＣＰを通過する。その後、入射光Ｌ１は、分岐部１２４を通過し、分岐前コア部１２１からセンサープローブＰＲに向けて出射する。

【0047】

センサープローブＰＲに入射した入射光Ｌ１は、センサープローブＰＲ内で反射し、出射光Ｌ２として光スプリッター１に戻ってくる。出射光Ｌ２は、再び分岐前コア部１２１に入射すると、分岐部１２４で２つに分配される。２つに分配された出射光Ｌ２のうち、一方は、第２分岐後コア部１２３を伝搬する。このとき、分岐型導光路１２０の配置によっては、出射光Ｌ２が１つ以上の交差部ＣＰを通過する。その後、出射光Ｌ２は、第３突出部１１３の端面に露出している第２分岐後コア部１２３から受光素子１０４に向けて出射する。

【0048】

ここで、図７に示す８本の分岐型導光路１２０のうち、隣り合う２本を、分岐型導光路１２０ａ、１２０ｂとする。分岐型導光路１２０ａでは、入射光Ｌ１が通過する交差部ＣＰの数は０であり、出射光Ｌ２が通過する交差部ＣＰの数は７である。一方、分岐型導光路１２０ｂでは、入射光Ｌ１が通過する交差部ＣＰの数は１であり、出射光Ｌ２が通過する交差部ＣＰの数は６である。したがって、発光素子１０２から出射した光が受光素子１０４に戻ってくるまでの間に通過する交差部ＣＰの数を比較すると、分岐型導光路１２０ａおよび分岐型導光路１２０ｂは、互いに等しい。

【0049】

したがって、センシングシステム１０００に組み込まれる光スプリッター１は、上記のような用途に使用されるため、隣り合う分岐型導光路１２０同士では、分岐部１２４の分岐比を等しくしてもよい。これにより、分岐比を、最も製造しやすい値、例えば後述するように１：１またはそれに近い値に設定することができるので、光スプリッター１の製造難易度を下げることができる。

【0050】

１．２．３．光スプリッターの分岐部
図８は、図７のＡ部拡大図である。Ａ部は、８つの分岐部１２４の近傍である。図８に示す各分岐部１２４では、分岐前コア部１２１が第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３の２つに分岐している。

【0051】

図９は、図８のＢ部拡大図である。Ｂ部は、分岐型導光路１２０ａ、１２０ｂが有する分岐部１２４の近傍である。

【0052】

図９では、分岐型導光路１２０ａが有する分岐部１２４の分岐比を、幅Ｗ１ａ：幅Ｗ２ａで表すことができる。本明細書において「分岐比」とは、分岐前コア部１２１が分岐部１２４で第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３に分岐するとき、分配される光の強度比である。そして、この分岐比は、強度比が１：３～３：１の範囲内であれば、分岐点ＢＰの位置における、第１分岐後コア部１２２の幅Ｗ１ａと、第２分岐後コア部１２３の幅Ｗ２ａと、の比と実質的に同一である。第１分岐後コア部１２２の幅Ｗ１ａとは、分岐点ＢＰの位置における、第１分岐後コア部１２２のα軸に沿う長さである。第２分岐後コア部１２３の幅Ｗ２ａとは、分岐点ＢＰの位置における、第２分岐後コア部１２３のα軸に沿う長さである。

【0053】

同様に、図９では、分岐型導光路１２０ｂが有する分岐部１２４の分岐比を、幅Ｗ１ｂ：幅Ｗ２ｂで表すことができる。この分岐比は、強度比が１：３～３：１の範囲内であれば、分岐点ＢＰの位置における、第１分岐後コア部１２２の幅Ｗ１ｂと、第２分岐後コア部１２３の幅Ｗ２ｂと、の比と実質的に同一である。第１分岐後コア部１２２の幅Ｗ１ｂとは、分岐点ＢＰの位置における、第１分岐後コア部１２２のα軸に沿う長さである。第２分岐後コア部１２３の幅Ｗ２ｂとは、分岐点ＢＰの位置における、第２分岐後コア部１２３のα軸に沿う長さである。

【0054】

本実施形態に係る光スプリッター１では、分岐型導光路１２０ａの分岐比と、分岐型導光路１２０ｂの分岐比と、が等しくなっている。換言すれば、光スプリッター１では、隣り合う分岐型導光路１２０同士の分岐比が等しくなっている。分岐比が等しいとは、分岐型導光路１２０ａにおける、第１分岐後コア部１２２の強度をＰ１ａとし、第２分岐後コア部１２３の強度をＰ２ａとするとともに、分岐型導光路１２０ｂにおける、第１分岐後コア部１２２の強度をＰ１ｂとし、第２分岐後コア部１２３の強度をＰ２ｂとしたとき、Ｐ１ａ／Ｐ２ａ［％］と、Ｐ１ｂ／Ｐ２ｂ［％］と、の差が、１．８％以下であることをいう。分岐比を等しくすることにより、光スプリッター１の製造難易度を下げることができる。これにより、光スプリッター１の低コスト化および生産性向上を図ることができる。

【0055】

また、強度比が１：３～３：１の範囲内であれば、幅の比によって上記を置き換えてもよい。すなわち、Ｗ１ａ／Ｗ２ａ［％］と、Ｗ１ｂ／Ｗ２ｂ［％］と、の差が、１．８％以下であってもよい。

【0056】

なお、光スプリッター１では、隣り合う分岐型導光路１２０同士の分岐比が等しければよいが、より好ましくは、分岐型導光路１２０ａにおけるＰ１ａとＰ２ａとの比は１：１に近い方が好ましい。同様に、分岐型導光路１２０ｂにおけるＰ１ｂとＰ２ｂとの比も１：１に近い方が好ましい。これにより、幅Ｗ１ａ、幅Ｗ２ａ、幅Ｗ１ｂ、幅Ｗ２ｂがそれぞれ狭くなりすぎるのを避けることができるので、製造難易度を特に下げることができる。具体的には、Ｐ１ａ／Ｐ２ａ［％］は、９０～１１０％であるのが好ましく、９５～１０５％であるのがより好ましい。同様に、Ｐ１ｂ／Ｐ２ｂ［％］も、９０～１１０％であるのが好ましく、９５～１０５％であるのがより好ましい。

【0057】

なお、分岐比を評価するときには、必要に応じて、評価対象の光スプリッター１から分岐部１２４を切り出した上で評価するようにしてもよい。

【0058】

また、強度比が１：３～３：１の範囲内であれば、幅の比によって上記を置き換えてもよい。すなわち、Ｗ１ａ／Ｗ２ａ［％］は、９０～１１０％であるのが好ましく、９５～１０５％であるのがより好ましい。同様に、Ｗ１ｂ／Ｗ２ｂ［％］は、９０～１１０％であるのが好ましく、９５～１０５％であるのがより好ましい。

【0059】

また、分岐部１２４の近傍では、第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３との距離ｄの変化量が、小さく抑えられている。具体的には、図９に示す分岐点ＢＰからβ軸マイナス側に１００μｍの範囲では、距離ｄの拡大率が０超０．０５以下の範囲内に抑えられているのが好ましく、０超０．０３以下の範囲内に抑えられているのがより好ましい。これにより、分岐損失を特に小さく抑制することができる。

【0060】

距離ｄの拡大率とは、１００μｍの長さに対する距離ｄの比として求められる。したがって、距離ｄの拡大率が０超０．０５以下の範囲内に収まるためには、距離ｄが０μｍ超５μｍ以下であればよい。

【0061】

なお、分岐点ＢＰからβ軸マイナス側に１００μｍの範囲内では、距離ｄが単調に拡大していてもよいし、不連続的に拡大していてもよい。

【0062】

１．２．４．光スプリッターの交差部
図１０は、図７のＣ部拡大図である。Ｃ部は、光スプリッター１が有する交差部ＣＰの近傍である。図１０に示す交差部ＣＰでは、第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３とが同一平面内で交差している。交差部ＣＰでは、第１分岐後コア部１２２が連続していてもよいが、図１０に示すように、低屈折率部１２６を介して不連続になっていてもよい。同様に、交差部ＣＰでは、第２分岐後コア部１２３が連続していてもよいが、図１０に示すように、低屈折率部１２６を介して不連続になっていてもよい。連続になっているとは、周囲に比べて屈折率が相対的に高い部位（コア部）が、途切れることなくつながっている状態を指している。したがって、低屈折率部１２６が設けられていると、屈折率が相対的に高い部位が途切れることになる。

【0063】

また、図１０に示す分岐型導光路１２０は、第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３とが重複する部位に設けられた島状コア部１２５と、島状コア部１２５に隣接する位置に設けられた低屈折率部１２６と、を有している。低屈折率部１２６は、島状コア部１２５を取り囲むように配置されている。これにより、低屈折率部１２６は、第１分岐後コア部１２２および第２分岐後コア部１２３の光路を横切るように設けられることになる。その結果、第１分岐後コア部１２２を伝搬する光は、その進行方向とほぼ平行に設けられる低屈折率部１２６によって、第２分岐後コア部１２３へ進入しにくくなる。同様に、第２分岐後コア部１２３を伝搬する光も、その進行方向とほぼ平行に設けられる低屈折率部１２６によって、第１分岐後コア部１２２へ進入しにくくなる。これにより、光が交差部ＣＰを通過するときの伝搬損失（交差損失）を低減させることができる。

【0064】

低屈折率部１２６と第１分岐後コア部１２２との屈折率差は、第１分岐後コア部１２２の屈折率の０．５％以上であるのが好ましく、０．８～５．５％程度であるのがより好ましい。これにより、交差損失をより確実に低減させることができる。

【0065】

第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３との交差角θは、４５°以上９０°以下であるのが好ましく、６０°以上９０°以下であるのがより好ましい。これにより、交差損失を特に小さく抑えることができる。なお、交差角θは、第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３との間にできる角のうち、最小のものをいう。

【0066】

１．２．５．光スプリッターの湾曲部
また、分岐型導光路１２０は、図７に示すように、様々な形状の曲線に沿って湾曲した部位を含んでいる。様々な形状の曲線とは、例えば円弧曲線、クロソイド曲線（緩和曲線）、カテナリー曲線（懸垂曲線）、サイクロイド曲線、放物線等が挙げられる。このうち、分岐型導光路１２０は、クロソイド曲線に沿って湾曲している部位を含むことが好ましい。

【0067】

このような部位を含むことにより、分岐型導光路１２０は、曲げ損失を特に小さく抑えることができる。なお、クロソイド曲線は、曲率が曲線長に比例して一様に増大する曲線である。特に、直線の部位と円弧曲線に沿って湾曲した部位との間に、クロソイド曲線に沿って湾曲した部位を配置することで、円弧曲線に沿って湾曲した部位を含んでいても、曲げ損失を抑制することができる。

【0068】

様々な形状の曲線における最小曲げ半径は、屈折率差に応じて適宜設定されるが、３ｍｍ以上であるのが好ましく、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、曲げ損失を抑えつつ、光スプリッター１の小型化を図りやすくなる。また、分岐型導光路１２０同士で曲げ損失のバラつきを低減させやすくなる。このため、分岐型導光路１２０同士で伝搬損失のバラつきが特に少ない光スプリッター１を実現することができる。

【0069】

１．２．６．光スプリッターのコネクター
また、前述したように、本実施形態に係る光スプリッター１は、本体部１１０に取り付けられたコネクター１１６、１１７、１１８を備える。コネクター１１６は、第１突出部１１１に取り付けられ、コネクター１１７は、第２突出部１１２に取り付けられ、コネクター１１８は、第３突出部１１３に取り付けられている。つまり、コネクター１１６は、分岐前コア部１２１に対応して設けられ、コネクター１１７は、第１分岐後コア部１２２に対応して設けられ、コネクター１１８は、第２分岐後コア部１２３に対応して設けられている。

【0070】

コネクター１１６、１１７、１１８を設けることにより、光スプリッター１と他の光学部品との接続作業を容易に行うことができる。

【0071】

コネクター１１６、１１７、１１８としては、例えばＭＴフェルール等が挙げられる。その他のコネクターとしては、例えば、ＳＣ、ＦＣ、ＭＵ、Ｄ、ＤＪ、ＳＴ、ＬＣ、ＳＣＦ、ＳＣＨ、ＭＴ、ＭＰＯ、ＭＴ－ＲＪ等の各種規格に沿ったコネクターが挙げられる。

【0072】

なお、β軸方向における光スプリッター１の全長Ｌβ、すなわち、図７のβ１－β２間の長さは、特に限定されないが、３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるのがより好ましい。また、α軸方向におけるコネクター１１７とコネクター１１８との離間距離Ｌαは、特に限定されないが、１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるのが好ましく、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。

【0073】

１．２．７．光スプリッターの構造
図１１は、図７に示す光スプリッター１が備える本体部１１０の部分拡大斜視図である。

【0074】

本体部１１０は、図６および図１１に示すように、下方から、第１カバー層１８Ｓ、クラッド層１１Ｓ、コア層１３Ｓ、クラッド層１２Ｓ、および第２カバー層１９Ｓがこの順で積層されてなるシート体１６Ｓを備える。シート体１６Ｓの各層は、α－β面と平行に広がっている。コア層１３Ｓ中には、図１１に示すように、例えばβ軸に沿って延在する長尺状のコア部１４Ｓと、コア部１４Ｓの側面に隣接する側面クラッド部１５Ｓと、が形成されている。

【0075】

コア部１４Ｓは、図１１に示すように、その側面が、側面クラッド部１５Ｓおよびクラッド層１１Ｓ、１２Ｓで囲まれている。そして、コア部１４Ｓの屈折率は、側面クラッド部１５Ｓやクラッド層１１Ｓ、１２Ｓの屈折率よりも高くなっている。これにより、コア部１４Ｓに光を閉じ込めて伝搬させることができる。前述した分岐前コア部１２１、第１分岐後コア部１２２、第２分岐後コア部１２３、分岐部１２４および島状コア部１２５は、コア部１４Ｓで構成されている。また、前述した低屈折率部１２６は、側面クラッド部１５Ｓで構成されている。

【0076】

コア層１３Ｓにおいて、コア部１４Ｓの光路に直交する面内における屈折率分布は、いかなる分布であってもよく、例えば屈折率が不連続的に変化した、いわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化した、いわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。

【0077】

β－γ面によるコア部１４Ｓの断面形状、つまりコア部１４Ｓの横断面形状は、特に限定されないが、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、その他の異形状が挙げられる。

【0078】

コア層１３Ｓの平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、５～１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０～７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、コア部１４Ｓに必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

【0079】

コア層１３Ｓの構成材料（主材料）としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。なお、樹脂材料には、異なる組成のものを組み合わせた複合材料も用いられる。また、本明細書において「主材料」とは、構成材料の５０質量％以上を占める材料のことをいい、好ましくは７０質量％以上を占める材料のことをいう。

【0080】

クラッド層１１Ｓ、１２Ｓの平均厚さは、それぞれ１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、クラッド層１１Ｓ、１２Ｓに必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

【0081】

また、クラッド層１１Ｓ、１２Ｓの主材料は、例えば、前述したコア層１３Ｓの構成材料として挙げた材料から適宜選択して用いられる。

【0082】

なお、クラッド層１１Ｓ、１２Ｓは、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。このとき、例えばコア層１３Ｓが外気（空気）に曝されていれば、その外気がクラッド層１１Ｓ、１２Ｓとして機能する。

【0083】

光スプリッター１は、コア層１３Ｓと第１カバー層１８Ｓとの間に設けられているクラッド層１１Ｓと、コア層１３Ｓと第２カバー層１９Ｓとの間に設けられているクラッド層１２Ｓと、を有しているので、コア部１４Ｓとその外部との間で、安定した屈折率差を形成し、維持することができる。このため、コア部１４Ｓの伝搬効率をより高めることができる。なお、クラッド層１１Ｓ、１２Ｓのいずれか一方または双方は、側面クラッド部１５Ｓと一体になっていてもよい。

【0084】

第１カバー層１８Ｓは、クラッド層１１Ｓの下面に設けられている。第２カバー層１９Ｓは、クラッド層１２Ｓの上面に設けられている。このような第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓを設けることにより、コア層１３Ｓやクラッド層１１Ｓ、１２Ｓを保護し、外部環境等に起因したコア部１４Ｓの伝搬効率の低下を抑制することができる。

【0085】

第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓの平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

【0086】

第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓは、互いに同じ構成であっても互いに異なる構成であってもよい。例えば、第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓは、平均厚さが互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓの少なくとも一方は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

【0087】

第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓの主材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂を含む材料が挙げられる。

【0088】

このうち、第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓの主材料は、それぞれポリイミド系樹脂であるのが好ましい。ポリイミド系樹脂は、弾性率が比較的大きく、熱分解温度も高いことから、外力や外部環境に対する十分な耐久性を有している。

【0089】

なお、第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓの構成材料には、必要に応じて、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、劣化防止剤、帯電防止剤等が添加されていてもよい。このうち、フィラーを添加することにより、第１カバー層１８Ｓおよび第２カバー層１９Ｓの熱膨張係数を調整することができる。

【0090】

１．３．発光素子、受光素子および制御部
図１に示すセンシングシステム１０００は、発光素子１０２と、受光素子１０４と、制御部１０８と、を備える。

【0091】

発光素子１０２は、光スプリッター１に向けて入射光Ｌ１を射出する。発光素子１０２としては、例えば、半導体レーザー、ガスレーザー、発光ダイオード等が挙げられる。

【0092】

受光素子１０４は、光スプリッター１から出射した出射光Ｌ２を受光する。受光素子１０４は、出射光Ｌ２の強度に応じた受光信号を制御部１０８に向けて出力する。受光素子１０４としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスター等が挙げられる。

【0093】

制御部１０８は、出射光Ｌ２の強度変化を検出し、例えば、判定基準に基づいて被着体９の表面における機械的または熱的な変化の有無を推定する。判定基準は、強度変化と被着体９に生じた事象との関係を、あらかじめ把握して作成される。制御部１０８は、必要に応じて、この推定結果を出力する。

【0094】

このような制御部１０８は、例えば、内部バスで互いに接続されたプロセッサー、メモリーおよび外部インターフェース等を備えるデバイスで構成される。制御部１０８は、メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーで実行することにより動作する。

【0095】

以上のように、本実施形態に係る光スプリッター１は、分岐前コア部１２１、第１分岐後コア部１２２、第２分岐後コア部１２３、および、分岐部１２４、を有する分岐型導光路１２０を複数備える。分岐部１２４は、分岐前コア部１２１を第１分岐後コア部１２２と第２分岐後コア部１２３とに分岐する。また、分岐型導光路１２０同士は同一平面内で交差している。さらに、隣り合う分岐型導光路１２０の分岐比は、互いに等しくなっている。そして、光スプリッター１は、第１分岐後コア部１２２に入射された入射光Ｌ１が、分岐前コア部１２１から外部、すなわちセンサープローブＰＲに向けて出射し、外部で反射した後、分岐前コア部１２１に入射され、第２分岐後コア部１２３から外部に出射するように用いられる。

【0096】

このような目的で用いられた場合、光スプリッター１内を光が往復するため、隣り合う分岐型導光路１２０同士で、光が交差部ＣＰを通過する回数を揃えることができる。これにより、隣り合う分岐型導光路１２０間で交差損失のバラつきを抑えることができる。その結果、例えばセンサープローブＰＲごとの検出感度が異なるといった使い勝手の低下が起きにくいセンシングシステム１０００を実現することができる。

【0097】

また、交差損失のバラつきが抑えられているため、隣り合う分岐型導光路１２０同士で、分岐部１２４の分岐比を互いに等しくすることができる。これにより、分岐部１２４の構造が比較的簡単になるため、光スプリッター１の製造難易度を下げることができる。

【0098】

さらに、光スプリッター１を用いることで、光サーキュレーターのような特殊な素子を用いる必要がなくなるため、センサープローブＰＲを接続する装置の低コスト化を図ることができる。そして、発光素子１０２、受光素子１０４および制御部１０８には、それぞれ汎用性が高く小型の素子を適用することができる。このため、センシングシステム１０００のさらなる低コスト化および小型化を図ることができる。

【0099】

１．４．センサープローブ
次に、センサープローブＰＲについて説明する。センサープローブＰＲは、図２、図４および図５に示すように、光導波路１０と、光ファイバー３と、筐体４と、を備える。光ファイバー３の先端と光導波路１０とは、光学的に接続されている。筐体４は、光ファイバー３の先端部および光導波路１０を覆っている。

【0100】

図１２は、図２の部分拡大図である。図１３は、図２に示す光導波路の部分拡大斜視図である。

【0101】

１．４．１．光ファイバー
センサープローブＰＲが備える光ファイバー３は、図２に示すように、素線３１と、素線３１の側面を覆う被覆３２と、を備える。

【0102】

このうち、素線３１は、図１２に示すように、コア部３１２と、コア部３１２の側面を覆うクラッド部３１４と、を備える。素線３１としては、例えば、ガラス製光ファイバー、プラスチック製光ファイバー等が挙げられる。

【0103】

また、被覆３２は、素線３１を覆うことにより、素線３１の機械的強度および耐久性を高める。被覆３２の構成材料としては、例えば、樹脂材料、ガラス材料、金属材料、繊維強化複合材料等が挙げられる。

【0104】

図２に示す光ファイバー３では、先端部の被覆３２が除去され、素線３１が露出している。これにより、被覆３２で覆われているときよりも素線３１を曲げやすくなり、素線３１と光導波路１０とを容易に近づけることができる。

【0105】

光ファイバー３の一部は筐体４で覆われている。具体的には、素線３１が露出している部分は、その全体が筐体４で覆われている。これにより、素線３１を保護することができる。また、被覆３２の一部も筐体４で覆われている。これにより、素線３１が筐体４の縁に擦れて傷つくのを防止することができる。

【0106】

１．４．２．光導波路
センサープローブＰＲが備える光導波路１０は、図６、図１２および図１３に示すように、下方から、第１カバー層１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２、および第２カバー層１９がこの順で積層されてなるシート体１６を備える。シート体１６の各層は、Ｘ－Ｙ面と平行に広がっている。コア層１３中には、図１３に示すように、Ｙ軸に沿って延在する長尺状のコア部１４と、コア部１４の側面に隣接する側面クラッド部１５と、が形成されている。

【0107】

光導波路１０の外縁の形状は、図４では長方形であるが、この形状は特に限定されず、正方形、六角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、その他の形状であってもよい。長方形をなす光導波路１０のうち、Ｙ軸と直交する２つの端面には、図１２に示すように、コア部１４の光入出射面１４１および反射面１４２が露出している。

【0108】

図１２に示す光入出射面１４１は、光ファイバー３との光結合に供される面であり、入射光Ｌ１が入射し、かつ、出射光Ｌ２が出射する面である。

【0109】

図１２に示す反射面１４２は、コア部１４を伝搬してきた入射光Ｌ１を一旦外部に出射させ、外部で反射して戻ってきた光を再び入射させる機能を有する面である。具体的には、反射面１４２から外部に出射した入射光Ｌ１は、筐体４で反射し、再び反射面１４２からコア部１４に入射し、光入出射面１４１に向かって戻るように伝搬する。

【0110】

光導波路１０は、図１２に示すように、第１カバー層１８の下面を接着面１０９として、被着体９に接着するように用いられる。接着面１０９と被着体９との間には、必要に応じて、図１２に示す被着体接着層２を介在させてもよい。これにより、光導波路１０を被着体９に固定することができる。なお、本実施形態では、光導波路１０だけでなく、筐体４や光ファイバー３も、被着体接着層２を介して被着体９に接着されている。

【0111】

以下、光導波路１０の各部についてさらに詳述する。
コア部１４は、図１３に示すように、その側面が、側面クラッド部１５およびクラッド層１１、１２で囲まれている。そして、コア部１４の屈折率は、側面クラッド部１５やクラッド層１１、１２の屈折率よりも高くなっている。これにより、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬させることができる。

【0112】

コア層１３において、コア部１４の光路に直交する面内における屈折率分布は、いかなる分布であってもよく、例えば屈折率が不連続的に変化した、いわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化した、いわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。

【0113】

Ｙ－Ｚ面によるコア部１４の断面形状、つまりコア部１４の横断面形状は、特に限定されないが、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、その他の異形状が挙げられる。

【0114】

コア層１３の平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、５～１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０～７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、コア部１４に必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

【0115】

コア層１３の構成材料（主材料）としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。なお、樹脂材料には、異なる組成のものを組み合わせた複合材料も用いられる。また、本明細書において「主材料」とは、構成材料の５０質量％以上を占める材料のことをいい、好ましくは７０質量％以上を占める材料のことをいう。

【0116】

クラッド層１１、１２の平均厚さは、それぞれ１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、クラッド層１１、１２に必要とされる光学的特性および機械的強度が確保される。

【0117】

また、クラッド層１１、１２の主材料は、例えば、前述したコア層１３の構成材料として挙げた材料から適宜選択して用いられる。

【0118】

なお、クラッド層１１、１２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。このとき、例えばコア層１３が外気（空気）に曝されていれば、その外気がクラッド層１１、１２として機能する。

【0119】

本実施形態に係るセンサープローブＰＲは、コア層１３と第１カバー層１８との間に設けられているクラッド層１１と、コア層１３と第２カバー層１９との間に設けられているクラッド層１２と、を有しているので、コア部１４とその外部との間で、安定した屈折率差を形成し、維持することができる。このため、コア部１４の伝搬効率をより高めることができる。なお、クラッド層１１、１２のいずれか一方または双方は、側面クラッド部１５と一体になっていてもよい。

【0120】

第１カバー層１８は、クラッド層１１の下面に設けられている。第２カバー層１９は、クラッド層１２の上面に設けられている。このような第１カバー層１８および第２カバー層１９を設けることにより、コア層１３やクラッド層１１、１２を保護し、外部環境等に起因したコア部１４の伝搬効率の低下を抑制することができる。

【0121】

第１カバー層１８および第２カバー層１９の平均厚さは、特に限定されないが、１～２００μｍ程度であるのが好ましく、３～１００μｍ程度であるのがより好ましく、５～５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

【0122】

第１カバー層１８および第２カバー層１９は、互いに同じ構成であっても互いに異なる構成であってもよい。例えば、第１カバー層１８および第２カバー層１９は、平均厚さが互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。第１カバー層１８および第２カバー層１９の少なくとも一方は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

【0123】

第１カバー層１８および第２カバー層１９の主材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂を含む材料が挙げられる。

【0124】

このうち、第１カバー層１８および第２カバー層１９の主材料は、それぞれポリイミド系樹脂であるのが好ましい。ポリイミド系樹脂は、弾性率が比較的大きく、熱分解温度も高いことから、外力や外部環境に対する十分な耐久性を有している。

【0125】

なお、第１カバー層１８および第２カバー層１９の構成材料には、必要に応じて、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、劣化防止剤、帯電防止剤等が添加されていてもよい。このうち、フィラーを添加することにより、第１カバー層１８および第２カバー層１９の熱膨張係数を調整することができる。

【0126】

１．４．３．筐体
図１４は、図２に示す筐体４と光導波路１０および光ファイバー３とを分解して示す斜視図である。

【0127】

筐体４は、図１４に示すように、光導波路１０を収容する凹部４１と、光ファイバー３の先端部を収容する凹部４２と、を有している。凹部４１および凹部４２は、それぞれ、筐体４の接着面４０に開口する。

【0128】

本実施形態では、光導波路１０および光ファイバー３の先端部が筐体４で覆われている。具体的には、凹部４１に光導波路１０が収容され、凹部４２に光ファイバー３の先端部が収容されている。以下、光導波路１０および光ファイバー３の先端部を「被収容部３０」という。

【0129】

凹部４１、４２が開口している接着面４０は、被着体接着層２を介して被着体９に接着される面である。したがって、凹部４１、４２に被収容部３０を収容した状態で、接着面４０を被着体９に接着することにより、被収容部３０が外部に露出しなくなる。このため、筐体４を用いることにより、被収容部３０を例えば異物の接触や外部環境等から効果的に保護することができる。

【0130】

筐体４の構成材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。

【0131】

このうち、金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、鉄基合金、ニッケル基合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、真ちゅう等が挙げられる。
セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が挙げられる。

【0132】

樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ－（４－メチルペンテン－１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン－スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とするブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0133】

なお、樹脂材料には、剛性等の観点から、特に、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１種が好ましく用いられる。これらは、比較的剛性が高いため、図１４に示すような凹部４１、４２を設けた筐体４の構成材料として有用である。

【0134】

一方、筐体４は、可撓性を有するものであってもよい。この場合、可撓性を有するフィルム状の筐体４を被収容部３０に被せることで、図１４に示す筐体４と同様の機能を持たせることができる。また、フィルム状の筐体４を用いた場合、被収容部３０を被着体９に向けて押し付ける外力を加えて密着させることができるので、被着体接着層２を省略するようにしてもよい。ただし、被着体９の変化を検出する感度や、耐久性の観点から、筐体４は剛性を有することが好ましい。

【0135】

また、図１４に示す凹部４２は、光ファイバー３の外径に応じて幅が変化している。幅とは、Ｘ軸方向の長さのことをいう。図１４に示す光ファイバー３は、被覆３２を備える部位と、素線３１が露出した部位と、に分かれている。このため、図１４に示す凹部４２は、被覆３２の外径に応じた相対的に広い幅を持つ部分と、素線３１の外径に応じた相対的に狭い幅を持つ部分と、に分かれている。これにより、凹部４２内での光ファイバー３の位置ずれを抑制することができる。その結果、位置ずれに伴って光ファイバー３と光導波路１０との接続部に負荷がかかるのを抑制することができる。また、位置ずれに伴う、光導波路１０と光ファイバー３との光結合損失の増大を抑制することができる。
なお、筐体４は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

【0136】

筐体４の厚さ、すなわち筐体４のＺ軸方向の長さは、特に限定されないが、少なくとも光ファイバー３の素線３１の外径より厚く設定され、図１４に示すように光ファイバー３の被覆３２を収容する凹部４２を備える場合には、被覆３２の外径より厚く設定される。

【0137】

したがって、筐体４の厚さは、被覆３２の外径の１０５％以上であるのが好ましく、被覆３２の１２０％以上１０００％以下であるのがより好ましく、１５０％以上５００％以下であるのがさらに好ましい。これにより、筐体４は、十分な剛性を有するとともに、必要以上に厚くなってしまうのを防止することができる。

【0138】

１．４．４．光反射部
図１２および図１４に示す筐体４の凹部４１のうち、Ｙ軸に交差する面が、光反射部７を構成している。光導波路１０の反射面１４２から出射した入射光Ｌ１は、光反射部７で反射し、出射光Ｌ２として再び反射面１４２から入射する。

【0139】

光反射部７のこのような機能は、筐体４の構成材料が持つ光反射性に基づくものであってもよく、凹部４１の内面に設けられた光反射材に基づくものであってもよい。

【0140】

前者の場合、凹部４１の内面を研磨することにより、光反射性を高めるようにしてもよい。後者の場合、光反射材としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料、シリコン材料、ガラス材料等が挙げられ、これらの複合材料も用いられる。

【0141】

また、反射面１４２と光反射部７との間は、空洞になっていてもよい。さらに、反射面１４２に金属膜のような反射部材を設け、その金属膜が上述した筐体４に代わる光反射部を構成していてもよい。

【0142】

１．４．５．接着層
図１２に示すように、光導波路１０と凹部４１との間には、筐体接着層６１、６２が設けられている。

【0143】

筐体接着層６１は、光導波路１０の反射面１４２近傍と凹部４１との間を接着する。本実施形態では、一例として、光導波路１０の反射面１４２および上面が、筐体接着層６１により、凹部４１の内面と接着されている。

【0144】

筐体接着層６２は、光導波路１０の光入出射面１４１近傍と凹部４１、４２との間を接着する。本実施形態では、一例として、光導波路１０の光入出射面１４１、上面および光ファイバー３が、筐体接着層６２により、凹部４１、４２の内面と接着されている。

【0145】

筐体接着層６１、６２を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

【0146】

一方、本実施形態では、光導波路１０の上面のうち、反射面１４２近傍と光入出射面１４１近傍とを除く部分、すなわち、Ｙ軸方向の中央部１４３は、接着されていない。この中央部１４３は、前述した破断面８が発生しやすい部位であるため、中央部１４３を接着しないことで、破断面８がより発生しやすくなる。その結果、センシングシステム１０００の検出感度を高めることができる。

【0147】

ここで、光導波路１０のＹ軸方向の全長をＬ１０とし、光導波路１０の上面のうち筐体接着層６１で接着されている長さをＬ６１とし、筐体接着層６２で接着されている長さをＬ６２とする。

【0148】

Ｌ６１／Ｌ１０の比およびＬ６２／Ｌ１０の比は、特に限定されないが、それぞれ０．４以下であるのが好ましく、０．０１～０．３５であるのがより好ましく、０．０５～０．２５であるのがさらに好ましい。これにより、筐体接着層６１、６２による接着力と、中央部１４３に十分な長さを確保されることによる検出感度と、を両立させることができる。その結果、検出感度と信頼性とを両立するセンシングシステム１０００を実現することができる。

【0149】

なお、中央部１４３は、筐体接着層６１、６２のいずれかで接着されていてもよいし、筐体接着層６１、６２とは別の接着剤で接着されていてもよい。後者の場合、使用する接着剤は、硬化後の弾性率が筐体接着層６１、６２の硬化後の弾性率より低いこと、例えば９０％以下であることが好ましい。これにより、中央部１４３において破断面８が発生しやすいという特性を確保しつつ、光導波路１０と筐体４との一体化を進めることができる。

【0150】

また、本実施形態では、反射面１４２と光反射部７との間に筐体接着層６１が充填されている。さらに、本実施形態では、光入出射面１４１と光ファイバー３との間に筐体接着層６２が充填されている。このため、筐体接着層６１、６２も光透過性を有することが好ましい。また、筐体接着層６２の屈折率は、特に限定されないが、光導波路１０のコア部１４の屈折率と、光ファイバー３のコア部３１２の屈折率と、の間であるのが好ましい。これにより、光導波路１０と光ファイバー３との光結合効率をより高めることができる。

【0151】

なお、筐体接着層６１、６２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。この場合、例えば、光導波路１０、光ファイバー３および筐体４を、個別に、後述する被着体接着層２を介して被着体９に接着することで、これらの部材を相対的に固定すればよい。

【0152】

一方、光導波路１０と被着体９との間には、被着体接着層２が設けられている。
図２および図１２に示す被着体接着層２は、光導波路１０を被着体９に貼り付けるとき、双方の間に介在する。被着体接着層２は、被着体９に設けられていてもよいが、あらかじめ光導波路１０側に設けられていてもよい。すなわち、光導波路１０は、第１カバー層１８の下面（接着面１０９）に設けられた、未硬化の被着体接着層２を備えていてもよい。これにより、センサープローブＰＲを被着体９に貼り付ける作業を効率よく行うことができる。

【0153】

被着体接着層２を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

【0154】

未硬化の被着体接着層２は、未硬化の状態が液状であっても、固形または半固形であってもよく、硬化反応が一部進行している状態であってもよい。また、被着体接着層２を構成する接着剤が硬化性材料を含む場合の硬化原理は、熱硬化であっても、光硬化であってもよい。さらに、未硬化の被着体接着層２は、第１カバー層１８の下面全体に設けられていてもよいし、一部のみに設けられていてもよい。硬化後の被着体接着層２の厚さは、特に限定されないが、１～１００μｍであるのが好ましく、５～６０μｍであるのがより好ましい。

【0155】

また、本実施形態では、光導波路１０だけでなく、筐体４や光ファイバー３も、被着体接着層２を介して被着体９に接着されている。これにより、センサープローブＰＲを被着体９に安定的に固定することができる。したがって、センサープローブＰＲは、光導波路１０の接着面１０９や筐体４の接着面４０に設けられた、未硬化の被着体接着層２を備えていてもよい。

【0156】

このようなセンサープローブＰＲでは、入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射させたとき、センサープローブＰＲの内部で入射光Ｌ１を反射し、出射光Ｌ２として射出する。このため、被着体９に機械的または熱的な変化が生じたとき、センサープローブＰＲを備えるセンシングシステム１０００では、出射光Ｌ２の強度変化に基づいて、その変化を検出することができる。

【0157】

また、センサープローブＰＲでは、入射光Ｌ１および出射光Ｌ２を、１本の光導波路１０および光ファイバー３を介して伝搬させる。このため、センサープローブＰＲは、構造が簡単であり、安価に製造可能である。また、センサープローブＰＲは、往復の光配線を敷設する必要がないため、被着体９に対する敷設作業も容易である。

【0158】

さらに、センサープローブＰＲでは、光導波路１０の長さを変えるだけでセンシング部のサイズを変えることができる。このため、センサープローブＰＲは、被着体９に応じたセンシング部の最適化を容易に図り得るものとなる。

【0159】

なお、光導波路１０は、必要に応じて、機械的強度を部分的に低下させる構造を有していてもよい。このような構造を設けることにより、被着体９に機械的または熱的な変化が発生した場合、その構造を起点として破断面８が発生しやすくなる。つまり、かかる構造は、容易に破壊する易破壊構造であるといえる。このような易破壊構造を設けることにより、センシングシステム１０００の検出感度をより高めることができる。

【0160】

以上のような複数のセンサープローブＰＲと、前述した光スプリッター１と、を少なくとも備えることにより、光部品１００が構成されている。すなわち、本実施形態に係る光部品１００は、光スプリッター１と、複数のセンサープローブＰＲと、を備える。センサープローブＰＲは、光反射構造体の一例であり、光スプリッター１の分岐前コア部１２１から外部に出射した光（入射光Ｌ１）を、分岐前コア部１２１に向けて反射させる部材である。

【0161】

このような光部品１００によれば、例えば、光スプリッター１の第１分岐後コア部１２２に入射光Ｌ１を入射した場合、第２分岐後コア部１２３から出射光Ｌ２を取り出すことができる。これにより、第１分岐後コア部１２２に発光素子１０２を接続し、第２分岐後コア部１２３に受光素子１０４を接続すれば、比較的簡単にセンシングシステム１０００を構築することができる。したがって、光部品１００を用いることにより、センシングシステム１０００を低コストで実現することができる。

【0162】

また、光スプリッター１は、前述したように、発光素子１０２、受光素子１０４および制御部１０８として、それぞれ汎用性が高い小型の素子を用いることを可能にする。このため、光スプリッター１を備える光部品１００によれば、センシングシステム１０００のさらなる低コスト化および小型化を図ることができる。

【0163】

また、本実施形態に係る光反射構造体であるセンサープローブＰＲは、前述したように、光導波路１０と、光反射部７と、光ファイバー３と、を備える。光導波路１０は、被着体９に取り付けられるシート状の部材である。光反射部７は、光導波路１０を伝搬する入射光Ｌ１を反射する。光ファイバー３は、光導波路１０と光学的に接続されている。

【0164】

このような構成によれば、入射光Ｌ１を連続的または断続的に入射させたとき、センサープローブＰＲの内部で入射光Ｌ１を反射し、出射光Ｌ２として出射させることができる。このため、被着体９に機械的または熱的な変化が生じたとき、センサープローブＰＲを備えるセンシングシステム１０００では、出射光Ｌ２の強度に基づいて、その変化を検出することができる。

【0165】

また、センサープローブＰＲでは、入射光Ｌ１および出射光Ｌ２を、１本の光導波路１０および光ファイバー３を介して伝搬させる。このため、センサープローブＰＲは、構造が簡単であり、安価に製造可能であるとともに、被着体９に対する敷設作業も容易である。

【0166】

さらに、光導波路１０がセンシング部に相当するため、光導波路１０の長さを変えるだけでセンシング部のサイズを変えることができる。このため、センサープローブＰＲは、被着体９に応じたセンシング部の最適化を容易に図り得るものとなる。

【0167】

また、本実施形態に係る検出装置であるセンシングシステム１０００は、光部品１００と、発光素子１０２と、受光素子１０４と、制御部１０８（検出部）と、を備えている。発光素子１０２は、第１分岐後コア部１２２に向けて入射光Ｌ１を射出する。受光素子１０４は、第２分岐後コア部１２３から出射した出射光Ｌ２を受光する。制御部１０８は、受光素子１０４で受光した出射光Ｌ２の強度を検出する。

【0168】

このような構成によれば、出射光Ｌ２の強度に基づいて、被着体９に生じた機械的または熱的な変化を検出可能なセンシングシステム１０００が得られる。また、光部品１００を備えることで、センシングシステム１０００の低コスト化および小型化を容易に図ることができる。

【0169】

なお、光部品１００が備える光反射構造体は、センサープローブＰＲに限定されず、入射した光を反射する機能を有する構造体であれば、特に限定されない。センサープローブＰＲ以外の光反射構造体として、例えば、光反射部を取り付けた光導波路や光ファイバー等が挙げられる。この場合、検出装置として、光導波路や光ファイバーの伝搬損失等の品質を検査する検査装置を構築することができる。

【0170】

以上、本発明の光スプリッター、光部品および検出装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0171】

例えば、本発明の光スプリッター、光部品および検出装置は、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成のものに置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【符号の説明】

【0172】

１ 光スプリッター
２ 被着体接着層
３ 光ファイバー
４ 筐体
７ 光反射部
８ 破断面
９ 被着体
１０ 光導波路
１１ クラッド層
１１Ｓ クラッド層
１２ クラッド層
１２Ｓ クラッド層
１３ コア層
１３Ｓ コア層
１４ コア部
１４Ｓ コア部
１５ 側面クラッド部
１５Ｓ 側面クラッド部
１６ シート体
１６Ｓ シート体
１８ 第１カバー層
１８Ｓ 第１カバー層
１９ 第２カバー層
１９Ｓ 第２カバー層
３０ 被収容部
３１ 素線
３２ 被覆
４０ 接着面
４１ 凹部
４２ 凹部
６１ 筐体接着層
６２ 筐体接着層
９１ 亀裂
１００ 光部品
１０２ 発光素子
１０４ 受光素子
１０８ 制御部
１０９ 接着面
１１０ 本体部
１１１ 第１突出部
１１２ 第２突出部
１１３ 第３突出部
１１６ コネクター
１１７ コネクター
１１８ コネクター
１２０ 分岐型導光路
１２０ａ 分岐型導光路
１２０ｂ 分岐型導光路
１２１ 分岐前コア部
１２２ 第１分岐後コア部
１２３ 第２分岐後コア部
１２４ 分岐部
１２５ 島状コア部
１２６ 低屈折率部
１４１ 光入出射面
１４２ 反射面
１４３ 中央部
３１２ コア部
３１４ クラッド部
１０００ センシングシステム
ＢＰ 分岐点
ＣＰ 交差部
Ｌ１ 入射光
Ｌ２ 出射光
Ｌ３ 漏れ光
Ｌα 離間距離
Ｌβ 全長
ＰＲ センサープローブ
ｄ 距離
θ 交差角
Ｌ１０ 全長
Ｌ６１ 長さ
Ｌ６２ 長さ
Ｗ１ａ 幅
Ｗ１ｂ 幅
Ｗ２ａ 幅
Ｗ２ｂ 幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】