JP5049639B2 - 光ファイバ曲げヘッドおよび光ファイバ対照装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ対照装置などに用いられる光ファイバ曲げヘッドおよびこれを用いた光ファイバ対照装置に関する。

光線路における光ファイバの対照（例えば光ファイバ心線の対照）の手法として、導通状態を維持したまま光ファイバに曲げを与えて漏洩光を発生させ、この漏洩光を、心線対照機（いわゆるＩＤテスタ）等の光ファイバ対照装置の光検出器で検出し、光ファイバの識別（対照）を行う手法が普及している。
光ファイバ対照装置に関する技術としては、例えば特許文献１〜３が知られている。
特開２００４−３４７５２８号公報 特開２００６−２３５３６２号公報 特開２００７−４０９１１号公報

近年では、曲げ損失を小さくできる光ファイバが開発されている。例えば、モードフィールド径、コアとクラッドの比屈折率、コア径などを最適化することによって曲げ損失を小さくできるものが知られている。
この種の耐屈曲性の光ファイバは漏洩光が発生しにくいため、対照検査などの際に、漏洩光と光検出器の結合効率が低くなってしまう。
曲げの曲率を大きくすれば漏洩光を増大させることができるが、一般に、曲率を大きくすると曲げ損失は増大するため、この曲率を一般の光ファイバに適用すると曲げ損失が大きくなり、通信が遮断されるなどの問題が生じる。
光ファイバの種類に応じて異なる光ファイバ曲げヘッドを使用することによって、その光ファイバに適した曲率を適用することもできるが、対照検査作業の現場において、複数の光ファイバ曲げヘッドを使い分けるのは、作業効率やコストなどの点で問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバの種類によらず、十分な漏洩光が得られる光ファイバ曲げヘッドおよび光ファイバ対照装置を提供することを目的とする。

本発明は、光ファイバに曲げを加え、検出可能な光を漏洩させる光ファイバ曲げヘッドであって、湾曲凸部を有する凸形ヘッド部材と、凹部を有する凹形ヘッド部材とを有し、これら凸形および凹形ヘッド部材が、前記湾曲凸部と凹部で光ファイバを押圧して曲げを付与して光を漏洩させる曲げ付与部を画定し、前記凹形ヘッド部材の前記凹部には、前記漏洩光を光検出器に導く開口部が形成され、前記湾曲凸部には、この湾曲凸部の突出方向に突出して前記光ファイバを押圧する突出部が形成され、前記突出部は、外面に沿って前記光ファイバに前記曲げを付与できる凸形状を有し、前記湾曲凸部の中央を含む範囲に形成され、この突出部の端部は、高さが不連続に変化する段部をなす光ファイバ曲げヘッドを提供する。
前記曲げ付与部は、前記湾曲凸部と凹部で光ファイバに前記曲げを加える主湾曲部と、この主湾曲部の一端側および他端側に形成されて前記光ファイバに主湾曲部とは逆方向の曲げを加える副湾曲部とを有し、前記突出部の端部は、前記主湾曲部と副湾曲部との境界またはその近傍に位置することが好ましい。
前記突出部は、前記湾曲凸部の湾曲方向に延在して形成されていることが好ましい。
前記突出部は、前記光ファイバを前記開口部に向けて突出させるように形成されていることが好ましい。
本発明では、前記突出部外面および前記凹部が、略円弧状に湾曲して形成され、前記突出部外面の曲率半径が前記凹部の曲率半径より大きいことが好ましい。
前記湾曲凸部および前記突出部外面が、同心の略円弧状に湾曲して形成されていることが好ましい。
本発明の光ファイバ対照装置は、前記光ファイバ曲げヘッドと、前記光ファイバに試験光を入射させる送信部と、前記光ファイバ曲げヘッドで得られた前記漏洩光を検出する光検出器と、前記光検出器で得られた検出信号に基づいて前記光ファイバが目的の光ファイバであるか否かを判定する受信部とを有することが好ましい。

本発明の光ファイバ曲げヘッドによれば、湾曲凸部に突出部が形成され、その端部が段部をなすので、この段部において、光ファイバに局所的な曲げが加えられ、この部分で光の漏洩が起こりやすくなる。
従って、許容曲げ半径が小さい種類の光ファイバに適用した場合でも、十分な漏洩光が得られ、漏洩光と光検出器との結合効率を高めることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態である光ファイバ曲げヘッド１０を用いた光ファイバ対照装置（光ファイバ心線対照装置）を示す正面図である。
この光ファイバ対照装置は、光ファイバ曲げヘッド１０と、光ファイバ３０に試験光を入射させる送信部４０と、光ファイバ曲げヘッド１０で得られた漏洩光を検出する光検出器５０と、光検出器５０からの検出信号に基づいて光ファイバ３０を対照として判定する受信部６０とを有する。

光ファイバ曲げヘッド１０は、主湾曲凸部１を有する凸形ヘッド部材２と、主湾曲凹部３を有する凹形ヘッド部材４とを有する。
凸形ヘッド部材２は、主湾曲凸部１と、主湾曲凸部１の一端側および他端側にあって主湾曲凸部１とは逆の方向に湾曲した副湾曲凹部６、６と、主湾曲凸部１に形成された突出部７とを有する。
主湾曲凸部１は、略円弧状とすることができる。主湾曲凸部１の曲率等は、例えば、一般的な光ファイバで光の漏洩が起きるような曲げを与え得るように定めることができる。図示例では、主湾曲凸部１は、最下部１ｃと曲率中心１ｄを通る中央線Ｃ１を対称軸として線対称となるように形成されている。

副湾曲凹部６、６は、略円弧状とすることができ、主湾曲凸部１の一端部１ａおよび他端部１ｂを起点として形成することができる。副湾曲凹部６、６は、主湾曲凸部１と滑らかに連続するように、すなわち端部１ａ、１ｂでの接線方向が主湾曲凸部１の接線方向と一致するように形成するのが好ましい。
なお、主湾曲凸部１は、中央線Ｃ１に対し線対称となる形状に限らず、中央線Ｃ１に対し非対称となる形状であってもよい。主湾曲凸部１および副湾曲凹部６、６の形状は、円弧以外の曲線をなすものであってもよい。

突出部７は、曲げ損失が小さい光ファイバでも漏洩光を放出させるためのもので、主湾曲凸部１の突出方向に突出して形成されている。
突出部７は、主湾曲凸部１の湾曲方向に延在して形成されている。図示例では、突出部７は、主湾曲凸部１に沿う円弧状、すなわち、主湾曲凸部１と同心の円弧状とされている。突出部７は、中央線Ｃ１を対称軸として線対称となるように形成されている。
突出部７の一端部７ａおよび他端部７ｂの中央線Ｃ１からの水平方向の距離α１、α２は、１０ｍｍ以下とするのが好ましい。この距離α１、α２をこの範囲とすることによって、光ファイバ３０からの漏洩光を光検出器５０で検出しやすくなる。

一端部７ａおよび他端部７ｂは、主湾曲凸部１に対し高さが不連続に変化する段部７ｃ、７ｄを形成する形状とされる。すなわち、一端部７ａおよび他端部７ｂにおいては、主湾曲凸部１を基準とする高さが、不連続的に大きくなっている。
一端部７ａおよび他端部７ｂの形状は、光ファイバ３０に局所的な曲げを与え、光の漏洩を促進するものであればよく、端面が曲面をなすものであってもよいし、端面が平坦であってもよい。例えば、ほぼ中央線Ｃ１に沿う平坦な端面であってもよい。端面が曲面をなす場合においても、外面の接線方向が主湾曲凸部１に対し不連続に変化するように形成するのが好ましい。

突出部７の厚さ、すなわち段部７ｃ、７ｄの高さは、小さすぎれば漏洩光の放出が不十分となり、大きすぎれば曲げ損失が増大する。このため、突出部７の厚さは、光ファイバ３０の外径以下が好ましく、例えば、光ファイバ３０の外径に対し１／４〜１とすることができる。突出部７の厚さは、具体的には、例えば０．０５〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．５ｍｍとすることができる。
なお、図示例の突出部７は一定厚さとされているが、突出部７の厚さは一定でなくてもよい。
一端部７ａおよび他端部７ｂの形成位置は、それぞれ主湾曲凸部１の端部１ａ、１ｂまたはその近傍とすることができる。図示例では、端部７ａ、７ｂは、端部１ａ、１ｂの近傍位置、詳しくは端部１ａ、１ｂよりやや副湾曲凹部６、６寄りの位置にある。

突出部７は、合成樹脂、金属などで形成できる。合成樹脂製とする場合には、弾性を有する材料を使用してもよいし、非弾性材料を使用してもよい。例えば、ＡＢＳ系樹脂が使用できる。
突出部７は、凸形ヘッド部材２とは別部材であってもよいし、凸形ヘッド部材２に一体に形成されていてもよい。
突出部７を凸形ヘッド部材２とは別部材とする場合には、凸形ヘッド部材２とは別に成形した突出部７を主湾曲凸部１に固定することによって突出部７を形成できる。突出部７を凸形ヘッド部材２に一体とする場合には、例えば、周知の樹脂成形法によって、突出部７が一体に形成された凸形ヘッド部材２を成形することができる。

突出部７の外面の曲率半径は、主湾曲凸部１の曲率半径と同じでもよいし、異なっていてもよい。
図示例では、突出部７の外面は、主湾曲凸部１と同心の略円弧状とされているため、突出部７の外面の曲率半径は、主湾曲凸部１の曲率半径より突出部７の厚さぶんだけ大きい。湾曲凹部３の曲率が主湾曲凸部１の曲率にほぼ等しい場合には、突出部７の外面の曲率半径が主湾曲凹部３の曲率半径より若干大きくなるため、光ファイバ３０が凸形ヘッド部材２と凹形ヘッド部材４に挟まれて曲げを与えられる際に、光ファイバ３０には突出部７の端部７ａ、７ｂによって力が加えられやすくなる。このため、突出部７の端部７ａ、７ｂにおいて局所的な曲げが生じやすくなる。
凸形ヘッド部材２は、凹形ヘッド部材４に対し接近および離間する方向に移動可能とすることができる。

凹形ヘッド部材４は、主湾曲凹部３と、主湾曲凹部３の一端側および他端側にあって主湾曲凹部３とは逆の方向に湾曲した副湾曲凸部９、９を有する。
主湾曲凹部３は、主湾曲凸部１に沿って略円弧状に湾曲した形状とすることができる。主湾曲凹部３の曲率は、主湾曲凸部１の曲率にほぼ等しいか、または若干大きくすることができる。
副湾曲凸部９、９は、副湾曲凹部６、６に沿って略円弧状に湾曲した形状とすることができる。副湾曲凸部９、９の曲率は、副湾曲凹部６、６の曲率にほぼ等しいか、または若干小さくすることができる。
副湾曲凸部９、９は、主湾曲凹部３の一端部および他端部を起点として、主湾曲凹部３と滑らかに連続するように形成するのが好ましい。
凹形ヘッド部材４には、主湾曲凹部３の中央部に開口部８が形成され、この開口部８を通して漏洩光を光検出器５０に導くことができる。
凸形ヘッド部材２および凹形ヘッド部材４は、合成樹脂、金属などで形成できる。

凸形ヘッド部材２を、主湾曲凸部１が主湾曲凹部３に対向するように凹形ヘッド部材４上に配置することで、凸形ヘッド部材２と凹形ヘッド部材４との隙間は、曲げ付与部５として画定される。
凸形ヘッド部材２の副湾曲凹部６、６は凹形ヘッド部材４の副湾曲凸部９、９に対向する。
このため、曲げ付与部５は、主湾曲凸部１と主湾曲凹部３によって画定される主湾曲部１１と、副湾曲凹部６、６と副湾曲凸部９、９によって画定される副湾曲部１２、１２とを有する形状となる。
副湾曲部１２、１２は、副湾曲凹部６、６と副湾曲凸部９、９によって画定されるものであるため、主湾曲部１１とは逆の方向に湾曲し、主湾曲部１１の一端部および他端部から滑らかに連続した形状となっている。

突出部７の一端部７ａおよび他端部７ｂの形成位置が、それぞれ主湾曲凸部１の一端部１ａおよび他端部１ｂまたはその近傍である場合には、端部７ａ、７ｂの位置は、主湾曲部１１と副湾曲部１２、１２の境界またはその近傍となる。
端部７ａ、７ｂをこの位置に形成することによって、端部７ａ、７ｂで光ファイバ３０から放出された漏洩光が、光検出器５０に達しやすくなる。

送信部４０は、光源４１と、光源４１の発光を制御する制御部４２とを有し、光カプラ（図示略）を通して、試験光を光ファイバ３０に入射できるようになっている。

光検出器５０は、光ファイバ３０からの漏洩光を検出して検出信号を出力できるようになっており、例えばフォトダイオードが使用できる。
光検出器５０は、その中央部が主湾曲凸部１の中央線Ｃ１上に位置するように設置するのが好ましい。

受信部６０としては、例えば、光検出器５０からの検出信号を増幅する増幅回路と、得られた信号を通信信号と比較するコンパレータと、比較結果を判定する判定回路とを有するものを例示できる。

光ファイバ３０としては、光ファイバ心線、光ファイバコードなどを例示できる。
光ファイバ３０としては、曲げ損失が小さいタイプのもの（許容曲げ半径が例えば１５ｍｍ以下のもの）を用いることもできるし、許容曲げ半径が上記範囲を越えるものを用いることもできる。
例えば、シングルモード（ＳＭ）型光ファイバ心線では、一般的なもの（例えばモードフィールド径９．２±０．４μｍ、カットオフ波長１．２７μｍ以下、許容曲げ半径３０ｍｍ程度）に比べ、許容曲げ半径が小さいものが知られている（例えばモードフィールド径８．６±０．４μｍ、カットオフ波長１．２７μｍ以下、許容曲げ半径１５ｍｍ程度）。
なお、光ファイバ３０としては、マルチモード型のものを使用することもできる。

次に、この光ファイバ対照装置を用いて、対照検査を行う方法について説明する。
図１に示すように、光ファイバ３０を凹形ヘッド部材４上に配置し、凸形ヘッド部材２を下降させ、主湾曲凸部１で光ファイバ３０を押圧する。
これによって、光ファイバ３０は、曲げ付与部５の湾曲部１１において、主湾曲凸部１と主湾曲凹部３に挟まれて曲げが付与される。
光ファイバ３０は突出部７に押圧されて、開口部８に向けて突出した状態となるため、光検出器５０に、より近い位置に配置される。

光ファイバ３０は、突出部７によって下方に押圧されるとともに、副湾曲部１２において、凹形ヘッド部材４の副湾曲凸部９、９によって上方への力が加えられるため、光ファイバ３０は、一端部７ａおよび他端部７ｂ（段部７ｃ、７ｄ）において、段部７ｃ、７ｄの形状に沿って局所的に曲げられ、この部分で光の漏洩が起こりやすくなる。
よって、許容曲げ半径が小さいタイプの光ファイバ３０に適用した場合でも、十分な漏洩光が得られ、漏洩光と光検出器５０との結合効率を高めることができる。
突出部７によって、光ファイバ３０が光検出器５０に近い位置に配置されるため、漏洩光は光検出器５０に達しやすくなり、高い結合効率が得られる。

また、光ファイバ曲げヘッド１０では、光ファイバ３０を凸形ヘッド部材２と凹形ヘッド部材４の間に挟む際の押圧力の調節や、突出部７の高さの最適化などにより、許容曲げ半径が比較的大きいタイプの光ファイバ３０に適用した場合でも、曲げ損失を抑えることができる。

漏洩光は、光検出器５０によって検出され、光検出器５０は検出信号を出力する。
受信部６０では、例えば、検出信号が増幅回路で増幅され、コンパレータで同じ周波数成分の通信信号と比較され、周波数成分が一致するか否かが、判定回路により判定される。これによって、光ファイバ３０が、目的の光ファイバであるか否かがわかる。

なお、突出部は、光ファイバに微細な曲げを与え、漏洩光の放出を促進できるものであれば、その形状および数は図示例に限定されない。例えば、主湾曲凸部１に沿って断続的に複数の突出部を形成してもよい。また、凹部３、６は非湾曲形状であってもよい。
本発明の光ファイバ曲げヘッドは、図示例に限らず、活線判別装置にも適用できる。この場合には、光ファイバに信号光を入射し、漏洩光として検出することによって、この光ファイバが活線か否かを判別できる。

（実施例１）
図１に示す光ファイバ曲げヘッド１０を用いて、漏洩光の検出を試みる際に、検出可能な漏洩光を得るための光パワーの最低値を調べた。
主湾曲凸部１の曲率半径は１０．０ｍｍとした。突出部７は、非弾性のＡＢＳ系樹脂で構成し、その厚さは０．２５ｍｍとした。突出部７の曲率半径は１０．２５ｍｍとした。試験光の波長は１．５５μｍとした。
使用した光ファイバ３０は、ＳＭ型光ファイバ単心線（外径０．５ｍｍ、モードフィールド径８．６±０．４μｍ、カットオフ波長１．２７μｍ以下、許容曲げ半径１５ｍｍ）である。
結果を図２に示す。また、曲げ損失を測定した結果を図３に示す。

（比較例１）
突出部７が形成されていないこと以外は図１に示す光ファイバ曲げヘッド１０と同様の光ファイバ曲げヘッドを使用して、検出可能な光パワーの最低値を調べた結果を図２に示す。また、曲げ損失を測定した結果を図３に示す。その他の試験条件は実施例１に準じた。

図２および図３より、実施例１では、比較例１に比べ、損失の増加が非常に小さいにもかかわらず、対照検査を可能とする最低光パワーは約３．２ｄＢも改善されている。
このことから、実施例１では、漏洩光と光検出器の結合効率が大幅に改善されたことがわかる。
また、許容曲げ半径が比較的大きい、一般的なＳＭ型光ファイバ単心線（モードフィールド径９．２±０．４μｍ、カットオフ波長１．２７μｍ以下、許容曲げ半径３０ｍｍ）を用いて、実施例１に準じた漏洩光検出試験を行った結果、大きな曲げ損失の増大は見られなかったことが確認できた。

（比較例２）
突出部７が形成されておらず、主湾曲凸部１の曲率が比較的大きいこと以外は光ファイバ曲げヘッド１０と同様の光ファイバ曲げヘッドを使用して、検出可能な光パワーの最低値を調べた。主湾曲凸部１の曲率半径は９．７ｍｍとした。
結果を図４に示す。また、曲げ損失を測定した結果を図５に示す。その他の試験条件は実施例１に準じた。

（比較例３）
主湾曲凸部１の曲率が比較的小さいこと以外は比較例２と同様の光ファイバ曲げヘッドを使用して、検出可能な光パワーの最低値を調べた。主湾曲凸部１の曲率半径は１０．０ｍｍとした。
結果を図４に示す。また、曲げ損失を測定した結果を図５に示す。その他の試験条件は実施例１に準じた。

図４および図５より、比較例２と比較例３との最低光パワーの差は約０．７ｄＢである。このことから、曲げ損失が大きく増大しない範囲で主湾曲凸部１の曲率を変更しても、最低光パワーの大幅な改善は難しいと判断される。

本発明の光ファイバ対照装置の一例を模式的に示す構成図である。 試験結果を示すグラフである。 試験結果を示すグラフである。 試験結果を示すグラフである。 試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１・・・主湾曲凸部、２・・・凸形ヘッド部材、３・・・主湾曲凹部、４・・・凹形ヘッド部材、５・・・曲げ付与部、７・・・突出部、７ａ、７ｂ・・・突出部の端部、７ｃ、７ｄ・・・段部、１０・・・光ファイバ曲げヘッド、１１・・・主湾曲部、１２・・・副湾曲部、３０・・・光ファイバ、４０・・・送信部、５０・・・光検出器、６０・・・受信部。

Claims (7)

1. 光ファイバに曲げを加え、検出可能な光を漏洩させる光ファイバ曲げヘッドであって、
   湾曲凸部を有する凸形ヘッド部材と、凹部を有する凹形ヘッド部材とを有し、これら凸形および凹形ヘッド部材が、前記湾曲凸部と凹部で光ファイバを押圧して曲げを付与して光を漏洩させる曲げ付与部を画定し、
   前記凹形ヘッド部材の前記凹部には、前記漏洩光を光検出器に導く開口部が形成され、
   前記湾曲凸部には、この湾曲凸部の突出方向に突出して前記光ファイバを押圧する突出部が形成され、
   前記突出部は、外面に沿って前記光ファイバに前記曲げを付与できる凸形状を有し、前記湾曲凸部の中央を含む範囲に形成され、
   この突出部の端部は、高さが不連続に変化する段部をなすことを特徴とする光ファイバ曲げヘッド。
2. 前記曲げ付与部は、前記湾曲凸部と凹部で光ファイバに前記曲げを加える主湾曲部と、この主湾曲部の一端側および他端側に形成されて前記光ファイバに主湾曲部とは逆方向の曲げを加える副湾曲部とを有し、
   前記突出部の端部は、前記主湾曲部と副湾曲部との境界またはその近傍に位置することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ曲げヘッド。
3. 前記突出部は、前記湾曲凸部の湾曲方向に延在して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ曲げヘッド。
4. 前記突出部は、前記光ファイバを前記開口部に向けて突出させるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光ファイバ曲げヘッド。
5. 前記突出部外面および前記凹部が、略円弧状に湾曲して形成され、
   前記突出部外面の曲率半径が前記凹部の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の光ファイバ曲げヘッド。
6. 前記湾曲凸部および前記突出部外面が、同心の略円弧状に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ曲げヘッド。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の光ファイバ曲げヘッドと、
   前記光ファイバに試験光を入射させる送信部と、
   前記光ファイバ曲げヘッドで得られた前記漏洩光を検出する光検出器と、
   前記光検出器で得られた検出信号に基づいて前記光ファイバが目的の光ファイバであるか否かを判定する受信部とを有することを特徴とする光ファイバ対照装置。

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