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公開番号2024166144
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2024079066
出願日2024-05-15
発明の名称ファブリー・ペローセンサアセンブリ、およびファブリー・ペロー光キャビティを作成する方法
出願人シモンズ・プレシジョン・プロダクツ・インコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01L 9/00 20060101AFI20241121BHJP(測定;試験)
要約【課題】ファブリー・ペローキャビティ光センサのための改良されたシステムと方法を提供する。
【解決手段】ファブリー・ペローセンサアセンブリは、ファブリー・ペロー光キャビティを内部に画定する光学素子を含む。フェルールは光学素子に取り付けられている。フェルールは光ファイバに物理的に接続するように構成され、光ファイバをキャビティと光学的に位置合わせする。光学素子は、MgAl₂O₄スピネルまたは酸窒化アルミニウムAl₂₃N₂₇O₅を含む。ファブリー・ペロー光キャビティを作製する方法は、セラミック加工エッチングプロセスを使用して、第1の光学部材から材料を除去し、その中にキャビティを形成し、キャビティの周囲を取り囲む光学部材の縁部を残すことを含む。この方法は、第2の光学部材を縁部に取り付け、キャビティを囲むことを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ファブリー・ペローセンサアセンブリであって、
ファブリー・ペロー光キャビティを内部に画定する光学素子と、
前記光学素子に取り付けられたセンサフェルールと、を含み、
前記センサフェルールは光ファイバに物理的に接続するように構成され、前記光ファイバを前記光キャビティに対して光学的に位置合わせして間隔をあけて配置し、前記光学素子はＭｇＡｌ
２
Ｏ
４
スピネルまたは酸窒化アルミニウムＡｌ
２３
Ｎ
２７
Ｏ
５
を含む、
前記ファブリー・ペローセンサアセンブリ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
軸に沿って前記光キャビティと光学的に位置合わせされている、前記センサフェルール内に取り付けられた前記光ファイバをさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記光ファイバに光学的に接続されたインタロゲータをさらに含み、前記インタロゲータは、前記光ファイバを通して前記キャビティを照射し、前記キャビティからの反射スペクトルを受信し、前記反射スペクトルに基づいて前記キャビティの温度及び圧力のうち少なくとも一方を測定するように構成される、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記センサフェルールが、前記光ファイバを受け入れるためのボアを画定し、前記ボアが、前記光学素子まで延びる長手方向軸に沿って延び、前記光キャビティが、前記長手方向軸に沿って第１の光学部材と前記第１の光学部材から間隔をあけて配置された第３の光学部材との間に画定された第２の光学部材である、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
光路は、前記ボアから前記第１の光学部材を通り、前記光キャビティを通り、前記第３の光学部材で反射し、前記光キャビティを通り、前記第１の光学部材を通って前記ボアに戻り、さらに前記ファイバに戻る、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第３の光学部材は、前記光キャビティ内と前記光ファイバ内へ戻る信号反射を増加させるために、少なくとも部分的に鏡面を有するエンドプレートである、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第１の光学部材はセンサ本体であり、前記フェルールは前記センサ本体に取り付けられている、請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記第１及び第３の光学部材の少なくとも一方がＭｇＡｌ
２
Ｏ
４
スピネルである、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記第１及び第３の光学部材の少なくとも一方が酸窒化アルミニウムＡｌ
２３
Ｎ
２７
Ｏ
５
である、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記光キャビティが前記第１の光学部材に画定され、前記第１の光学部材が前記キャビティの周囲を取り囲むキャビティ縁部を含み、前記エンドプレートが前記キャビティ縁部に取り付けられる、請求項８に記載のアセンブリ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧力及び温度用センサに関し、より詳細には、圧力及び温度用ファブリー・ペローキャビティ光センサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ファブリー・ペローキャビティセンサは、圧力、温度、またはその両方を測定することができる。センサは、温度または圧力の変化に応答するダイアフラム、ダイアフラムに接続されたベース、光キャビティ、ダイアフラムの表面から反射された光を伝導し得る光ファイバを含む。ダイアフラムの撓みを検出するためにインタロゲータを設けてもよい。キャビティの大きさが変わると、インタロゲータでの反射光の干渉が変化し、温度または圧力、あるいはその両方を推測するように校正することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術は、その意図した目的を満たすと考えられてきた。しかしながら、ファブリー・ペローキャビティ光センサのための改良されたシステムと方法に対する必要性が常に存在している。本開示は、この必要性に対する解決策を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ファブリー・ペローセンサアセンブリは、ファブリー・ペロー光キャビティを内部に画定する光学素子を含む。センサフェルールは光学素子に取り付けられている。センサフェルールは光ファイバに物理的に接続するように構成され、光ファイバをキャビティと光学的に位置合わせする。光学素子はＭｇＡｌ
２
Ｏ
４
スピネルを含む。
【０００５】
光ファイバは、キャビティと光学的に位置合わせされたセンサフェルール内に取り付けることができる。センサフェルールは、センサフェルールをハウジングに機械的に取り付けるように構成される外部特徴を含むことができる。インタロゲータを光ファイバに光学的に接続することができる。インタロゲータは、光ファイバを通してキャビティを照射し、キャビティからの反射スペクトルを受信し、反射スペクトルに基づいてキャビティの温度及び／または圧力を測定するように構成することができる。
【０００６】
センサフェルールは、ファイバフェルールを含み得る光ファイバを受け入れるためのボアを画定することができる。ボアは、キャビティを通って延びる長手方向軸に沿って延びることができる。キャビティは、第１の光学部材と、第１の光学部材から間隔をあけて配置された第３の光学部材との間に画定され、これにより長手方向軸に沿って第２の光学部材を形成することができる。光路は、ボアから第１の光学部材を通り、第２の光学部材を構成するキャビティを通って形成され、光が第３の光学部材で反射し、キャビティを通り、第１の光学部材を通ってボアに戻り、さらにファイバに戻ることを可能にする。
【０００７】
第３の光学部材は、キャビティを通る信号反射を増加させるために少なくとも部分的に鏡面を有するエンドプレートとすることができる。第１の光学部材はセンサ本体の一部とすることができ、フェルールはセンサ本体に取り付けられる。第１及び第３の光学部材は互いに直接取り付けることができ、第１及び第３の光学部材の少なくとも一方はＭｇＡｌ
２
Ｏ
４
スピネルである。第１及び第３の光学部材の少なくとも一方は、酸窒化アルミニウム（公称Ａｌ
２３
Ｎ
２７
Ｏ
５
）とすることができる。光学素子の少なくとも一方の表面に反射防止コーティングを含めることができる。
【０００８】
キャビティは、第１の光学部材に画定することができる。第１の光学部材は、キャビティの周囲を取り囲む縁部を含むことができる。エンドプレートをキャビティ縁部に取り付けることができる。
【０００９】
キャビティは、第３の光学部材に画定することができる。第３の光学部材は、キャビティの周囲を取り囲む縁部を含むことができる。第１の光学部材をキャビティ縁部に取り付けることができる。
【００１０】
リングを第１及び第３の光学部材の間に取り付けることができる。キャビティは、キャビティリングと、第１及び第３の光学部材とによって境界が定められる。
（【００１１】以降は省略されています）

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