JP6730965B2 - 光ファイバ側方入出力装置 - Google Patents
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Description
(1)保護チューブを曲げ部ならびに直線部全体にわたって押しつぶすため、曲げ部だけでなく直線部での光ファイバ心線へ側圧がかかり、曲げ損失が増大してしまい現用通信への影響が大きい。
(2)入出力効率は曲げを大きくしてプローブが集光できる漏洩光を多くするほど高くなるが、入出力効率に寄与するのは曲げ部頂点付近だけである。曲げ部全体および直線部にわたって保護チューブを押しつぶす従来手法では、曲げ部の曲げ損失以外の曲げ損失を発生させることになる。つまり、特許文献1の手法では、曲げ損失と入出力効率とはトレードオフの関係にあり、光ファイバの曲げを小さくすると直線部の曲げ損失は低減するが、低減させた曲げ損失に相当する分の入出力効率が低下する。
空隙を挟んで保護チューブが心線を覆う構造のチューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲する凹部、及び曲げが与えられた前記チューブ付き光ファイバの前記心線に対して光を入出力するプローブ光ファイバを保持する保持部を有する第1治具と、
前記チューブ付き光ファイバに形成される前記曲げの頂点となる部分のみに接触する凸部を有する第2治具と、
前記第1治具の凹部と前記第2治具の凸部との最近接距離SがS>0となるように前記第1治具の凹部と前記第2治具の凸部とが近づく方向に押圧力を印加し、前記チューブ付き光ファイバに前記曲げを形成する押圧部と、
を備える。
前記円筒の側面の半径rは
r≦R−d−2t
を満たすことが好ましい。ただし、dは前記チューブ付き光ファイバの前記心線の直径、tは前記チューブの厚み、Rは前記第1治具の前記凹部の曲率半径である。
また、チューブ直径Dが0.9mm、チューブ厚みtが0.2mm、光ファイバ心線の直径dが0.25mmのチューブ付き光ファイバから側方入出力を行う場合、曲げ損失2dB以下且つ出力効率−30dB以上の要件を満たすには、前記最近接距離Sは、0.63mm以上0.69mm以下とする。
図4は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置301の概要を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置301は、
空隙を挟んで保護チューブ32が心線31を覆う構造のチューブ付き光ファイバ101に対して長手方向に湾曲する凹部21、及び曲げが与えられたチューブ付き光ファイバ101の心線31に対して光を入出力するプローブ光ファイバ50を保持する保持部51を有する第1治具11と、
チューブ付き光ファイバ101に形成される前記曲げの頂点となる部分のみに接触する凸部22を有する第2治具12と、
第1治具11の凹部21と第2治具12の凸部22との最近接距離SがS>0となるように第1治具11の凹部21と第2治具12の凸部22とが近づく方向に押圧力を印加し、チューブ付き光ファイバ101に前記曲げを形成する押圧部(不図示)と、
を備える。
ここで、凸部22の前記円筒の側面の半径rは、r≦R−d−2tを満たす。ただし、dは心線31の直径、tは保護チューブ32の厚み、Rは第1治具11の凹部21の曲率半径である。
本実施形態では、光ファイバ側方入出力装置301の設計手順について説明する。
設計手順は次の通りである。
[ステップ1]
第1治具11の凹部21の曲率半径Rを決める。光ファイバ心線の中心軸の曲げ半径はR−t−d/2となる。
[ステップ2]
第2治具12の凸部22の曲率半径rを決める。rは実施形態1で説明した通り、R−d−2t以下とする。
[ステップ3]
ステップ1と2で設計した第1治具11と第2治具12を用いて、押しつぶし量Xを変化させたときの曲げ損失および入出力効率を測定する。この際、押しつぶし量XはD−2t−dを基準として変化させると効率的である。
[ステップ4]
曲げ損失に求められる条件をA以下、入力効率に求められる条件をB以上、出力効率に求められる条件をC以上とすると、ステップ3で測定した結果を用いて、A、BおよびC全てを満たす押しつぶし量Xを求める。
[ステップ5]
押しつぶし量X=チューブ直径D−最近接距離Sであるため、ステップ4で求めた押しつぶし量Xを用いて最近接距離Sを算出する。
以下の条件において、実験による検証を行った。
・チューブ直径D:0.9mm
・チューブ厚みt:0.275mm
・光ファイバ心線の直径d:0.25mm
・凹曲面の曲率半径R:2.125mm
・凸曲面の曲率半径r:1.0mm
以下のように具体例1とチューブ厚みtが異なる寸法の保護チューブを用いて実験を行った。チューブ厚み以外の条件は実施例1と同じである。
・チューブ直径D:0.9mm
・チューブ厚みt:0.2mm
・光ファイバ心線の直径d:0.25mm
・凹曲面の曲率半径R:2.125mm
・凸曲面の曲率半径r:1.0mm
以下に本実施形態の設計手法を具体例毎にまとめる。ここでは一例としてAを2dB以下、Bを−30dB以上、Cを−40dB以上としている。
(具体例1)
[ステップ3]D−2t−d=0.1mmであるため、0.1mm周辺で曲げ損失および入出力効率を測定すると図7(A)及び(B)のようになる。
[ステップ4]A、B及びCすべてを満足するためには、図7(A)及び(B)より押しつぶし量Xは0.06〜0.145mmとすればよいことがわかる。
[ステップ5]S=D−Xであり、D=0.9mmであるため、Sは0.755〜0.84mmとすればよい。
(具体例2)
[ステップ3]D−2t−d=0.2mmであるため、0.2mm周辺で曲げ損失および入出力効率を測定すると図8(A)及び(B)のようになる。
[ステップ4]A、B及びCすべてを満足するためには、図(A)及び(B)より押しつぶし量Xは0.21〜0.27mmとすればよいことがわかる。
[ステップ5]S=D−Xであり、D=0.9mmであるため、Sは0.63〜0.69mmとすればよい。
本実施形態の光ファイバ側方入出力装置は、実施形態1の光ファイバ側方入出力装置301に対して、前記最近接距離Sを可変する調整部(不図示)をさらに備えることを特徴とする。実施形態2の具体例のように寸法の異なるチューブ付光ファイバに対応するために、チューブ付光ファイバの寸法に応じてつぶし量Xを調整する調整部を備えることが望ましい。
図9は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置302を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置302は、実施形態1の光ファイバ側方入出力装置301に対して、プローブ光ファイバ50が複数の光ファイバ55を並列させる構造であり、チューブ付き光ファイバ11の中心軸及び全ての光ファイバ55の中心軸が同一平面上にあることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は次のような効果を得ることができる。
チューブ付光ファイバを曲げ、曲げ部からプローブ光ファイバを用いて光を入出力する光ファイバ側方入出力装置において、曲げ損失を低減することにより現用通信への影響を減らし、かつ高い入出力効率を得られる。
12:第2治具
21:凹部
22:凸部
31:心線
32:保護チューブ
50:プローブ光ファイバ
51:保持部
55:光ファイバ
101:チューブ付き光ファイバ
301、302:光ファイバ側方入出力装置
Claims (7)
- 空隙を挟んで保護チューブが心線を覆う構造のチューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲する凹部、及び曲げが与えられた前記チューブ付き光ファイバの前記心線に対して光を入出力するプローブ光ファイバを保持する保持部を有する第1治具と、
前記チューブ付き光ファイバに形成される前記曲げの頂点となる部分のみに接触する凸部を有する第2治具と、
前記第1治具の凹部と前記第2治具の凸部との最近接距離SがS>0となるように前記第1治具の凹部と前記第2治具の凸部とが近づく方向に押圧力を印加し、前記曲げの頂点となる部分のみを前記凸部で押圧して前記チューブ付き光ファイバに前記曲げを形成する押圧部と、
を備え、
前記第2治具は、前記凸部の先端形状が円筒の側面の一部であり、前記円筒の母線が前記押圧力が印可される方向と前記チューブ付き光ファイバの長手方向とに垂直であり、前記円筒の側面の半径は前記第1治具の凹部の曲率半径より小さいこと、及び
前記凸部は、前記チューブ付き光ファイバを押圧するときに変形しないことを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。 - 前記円筒の側面の半径rは
r≦R−d−2t
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ側方入出力装置。
ただし、dは前記チューブ付き光ファイバの前記心線の直径、tは前記チューブの厚み、Rは前記第1治具の前記凹部の曲率半径である。 - 前記最近接距離Sは、前記押圧部が押圧力で前記チューブ付き光ファイバに前記曲げを形成したとき、前記チューブ付き光ファイバの曲げ損失が許容値以下、且つ前記プローブ光ファイバから前記チューブ付き光ファイバへの光の入力効率及び前記チューブ付き光ファイバから前記プローブ光ファイバへの光の出力効率が規定値以上となるように設計された値であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ側方入出力装置。
- 前記最近接距離Sは、0.755mm以上0.84mm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバ側方入出力装置。
- 前記最近接距離Sは、0.63mm以上0.69mm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバ側方入出力装置。
- 前記最近接距離Sを可変する調整部をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光ファイバ側方入出力装置。
- 前記プローブ光ファイバは複数の光ファイバが並列する構造であり、
前記チューブ付き光ファイバの中心軸及び全ての前記プローブ光ファイバの中心軸が同一平面上にあることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光ファイバ側方入出力装置。
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