WO2020032234A1 - 光ファイバ側方入出力装置および設計方法 - Google Patents

光ファイバ側方入出力装置および設計方法 Download PDF

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jig
tube
interval
convex portion
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卓威 植松
廣田　栄伸
裕之 飯田
真鍋　哲也
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日本電信電話株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2852—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4287—Optical modules with tapping or launching means through the surface of the waveguide
    • G02B6/4289—Optical modules with tapping or launching means through the surface of the waveguide by inducing bending, microbending or macrobending, to the light guide

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber side input / output device for inputting / outputting light from the side of a bent optical fiber core wire and a method for designing the device.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of an optical fiber core with tube (hereinafter, tube core) 100 in which an optical fiber 1 is covered with a protective tube 2.
  • the tube core 100 has a gap between the coating of the optical fiber core 1 and the protective tube 2.
  • An optical fiber side input / output device that bends an optical fiber with respect to a tube core 100 as shown in FIG. 1 and inputs and outputs light from a bent portion has been studied (for example, see Non-Patent Document 1). .
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the optical fiber side input / output device 301.
  • the optical fiber side input / output device 301 sandwiches the tube core wire 100 between the concave first jig 11 and the convex second jig 12, and inputs and outputs light from the bent portion.
  • Non-Patent Document 1 discloses that communication can be monitored without affecting communication by setting an interval S between the concave first jig 11 and the convex second jig 12 to an appropriate value. Have been.
  • the optical fiber side input / output device 301 sets the distance S between the bending vertex of the first jig 11 and the bending vertex of the second jig 12 to S ⁇ d + 2t (where d is the diameter of the optical fiber 1 and t is Thickness of protection tube 2) And had In other words, the optical fiber side input / output device 301 crushes the protective tube 2 to remove the gap between the optical fiber core 1 and the protective tube 2, and receives the leaked light from the bent optical fiber core 1. I was
  • FIGS. 6, 7, and 9 of Non-Patent Document 1 show that the insertion loss and the output efficiency also change due to the change in the thickness of the protective tube.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the dependency between the insertion loss and the spacing S when the optical fiber side input / output device 301 is set. It is necessary to set the interval S for each tube core 100 according to the thickness of the protective tube so that the insertion loss when the tube core 100 is sandwiched as shown in FIG. 3 is equal to or less than a specified value (for example, 2 dB or less). is there.
  • the present invention provides an optical fiber side input / output device capable of inputting / outputting light from the side of a tube core without adjusting the interval S even when the thickness of the protective tube is different, and a design method thereof.
  • the purpose is to provide.
  • an optical fiber side input / output device appropriately sets a central angle of a vertex portion of a first jig having a convex portion, and sets an interval S and a side at the angle. Because of the insertion loss at the time of input and output, the structure is such that the loss insertion is equal to or less than a predetermined value even if the thickness of the protective tube changes, and the adjustment of the interval S is unnecessary.
  • the optical fiber core is covered with a protective tube, and a concave portion that bends in the longitudinal direction and a bend are given to the optical fiber with a tube having a structure in which a gap exists between the protective tube and the optical fiber.
  • a first jig having light input / output means for receiving light leaking from the optical fiber with a tube, the light being incident on the optical fiber with a tube,
  • a second jig curved in the longitudinal direction with respect to the optical fiber with a tube, and having a convex portion for sandwiching the optical fiber with a tube between the concave portion of the first jig;
  • a pressing portion that applies a pressing force to the optical fiber with a tube to form a bend With
  • the convex part of the second jig is an arc having a radius of curvature r and a central angle ⁇ (165 ° ⁇ ⁇ ⁇ 180 °).
  • the present invention can provide an optical fiber side input / output device capable of inputting / outputting light from the side of the tube core without adjusting the interval S even when the thickness of the protective tube is different.
  • the radius of curvature r of the convex portion of the second jig is 2.8 mm or less
  • the concave portion of the first jig is an arc having a radius of curvature R (2 mm ⁇ R ⁇ 3 mm) and a central angle ⁇ (160 ° ⁇ ⁇ ⁇ 170 °).
  • the distance S is not less than 0.2 mm and not more than 0.3 mm.
  • the interval S is set in the optical fiber side input / output device as follows.
  • a first jig having an optical fiber core covered with a protective tube, and having a concave portion curved in a longitudinal direction with respect to an optical fiber with a tube having a structure in which a gap exists between the protective tube and the optical fiber core;
  • a second jig that is curved in the longitudinal direction with respect to the optical fiber with a tube and has a convex portion that sandwiches the optical fiber with a tube between the optical fiber with the tube and the concave portion of the first jig.
  • the concave portion of the first jig and the convex portion of the second jig are sandwiched so that the distance S (S> 0) between the concave portion of the first jig and the convex portion of the second jig is reduced.
  • Apply a pressing force in the approaching direction to give a bend An optical fiber side input / output device for receiving light leaking from the tubed optical fiber by inputting light to the bent optical fiber with a tube by the optical input / output means of the first jig;
  • Design method The center of the convex portion of the second jig when the optical fiber side input / output device is installed with respect to the optical fiber with a tube having the smallest thickness of the protective tube among the optical fibers with the tube.
  • a third step of measuring dependence A fourth step of obtaining, from the second dependence measured in the third step, an interval S2 that is an interval S at which the second insertion loss is equal to or less than a specified loss of the insertion loss and equal to or less than an interval S1; A fifth step of setting an interval between the concave portion of the first jig and the convex portion of the second jig to an interval S2; Is performed.
  • the interval S2 or less When the output efficiency at which the light input / output unit receives light leaking from the tube-containing optical fiber having the smallest thickness of the protective tube is less than the specified output efficiency, the interval S2 or less.
  • the optical input / output unit is centered on a position at which the input / output efficiency is maximized with respect to the optical fiber with a tube having the smallest thickness of the protective tube among the optical fibers with a tube.
  • the present invention can provide an optical fiber side input / output device capable of inputting / outputting light from the side of the tube core without adjusting the interval S even when the thickness of the protective tube is different, and a design method thereof.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical fiber side input / output device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the dependence of the insertion loss and the spacing S when the optical fiber side input / output device is set. It is a figure explaining the 1st jig of the optical fiber side input / output device concerning the present invention. It is a figure explaining the 2nd jig of the optical fiber side input / output device concerning the present invention. It is a figure explaining the dependence of the insertion loss and interval S for every (phi) of the 2nd jig of the optical fiber side input / output device which concerns on this invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the dependence of the insertion loss and the spacing S when the optical fiber side input / output device is set. It is a figure explaining the 1st jig of the optical fiber side input / output device concerning the present invention. It is a figure explaining the 2nd jig of the optical fiber side input / output device concerning the
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the dependence of the spacing S on the insertion loss (FIG. 7A) and the output efficiency (FIG. 7B) when ⁇ of the optical fiber side input / output device according to the present invention is 165 °. It is.
  • ⁇ of the optical fiber side input / output device according to the present invention is set to 165 °
  • the insertion loss (FIG. 8A) and the output efficiency (FIG. 8B) and the radius R of curvature of the concave jig are compared. It is a figure explaining dependence.
  • ⁇ of the optical fiber side input / output device according to the present invention is 165 °
  • FIG. 9B 9B and the bending angle ⁇ of the concave jig are shown. It is a figure explaining dependence.
  • 5 is a flowchart illustrating a design method according to the present invention. It is a figure explaining the procedure which acquires S1 among interval S of the crevice of the 1st jig and the convex part of the 2nd jig of the optical fiber side input-output device concerning the present invention. It is a figure explaining the procedure which acquires S2 among interval S of the crevice of the 1st jig and the convex part of the 2nd jig of the optical fiber side input / output device concerning the present invention.
  • the optical fiber side input / output device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams illustrating the structures of the first jig 11 and the second jig 12, respectively.
  • the optical fiber side input / output device 301 includes: A concave portion 22 that is bent in a longitudinal direction with respect to an optical fiber 100 with a tube in which an optical fiber 1 is covered with a protective tube 2 and an air gap exists between the protective tube 2 and the optical fiber 1; A first jig 11 having light input / output means 14 for receiving light leaking from the tubed optical fiber 100 by inputting light to the given tubed optical fiber 100; A second jig 12 that is curved in the longitudinal direction with respect to the optical fiber 100 with a tube and has a convex portion 23 that sandwiches the optical fiber 100 with a tube between the concave portion 22 of the first jig 11; The concave portion 22 of the first jig 11 and the convex portion 23 of the second jig 12
  • the convex portion 23 of the second jig 12 is characterized by an arc having a radius of curvature r and a central angle ⁇ (165 ° ⁇ ⁇ ⁇ 180 °) (see FIG. 5).
  • the present design method has a concave portion that is bent in the longitudinal direction with respect to an optical fiber with a tube in which an optical fiber is covered with a protective tube and a gap exists between the protective tube and the optical fiber.
  • a first jig and a second jig that is curved in the longitudinal direction with respect to the optical fiber with a tube and has a convex portion that sandwiches the optical fiber with a tube between a concave portion of the first jig and The concave portion of the first jig and the second jig are sandwiched by an optical fiber with a tube so that the distance S (S> 0) between the concave portion of the first jig and the convex portion of the second jig is reduced.
  • a third step of measuring dependence A fourth step of obtaining, from the second dependence measured in the third step, an interval S2 that is an interval S at which the second insertion loss is equal to or less than a specified loss of the insertion loss and equal to or less than an interval S1; A fifth step of setting an interval between the concave portion of the first jig and the convex portion of the second jig to an interval S2; Is performed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the dependency between the insertion loss and the spacing S for each ⁇ of the second jig 12 obtained in the first step.
  • ⁇ is 150 to 170 °.
  • R of the first jig 11 is 2.125 mm, ⁇ is 170 °, r of the second jig 12 is 1 mm, and the measurement wavelength is 1550 nm.
  • the tube core 100 having the largest tube thickness was used, and an R30 fiber was used as the optical fiber core 1 in the tube core.
  • the R30 fiber is an optical fiber that can be bent to a radius of 30 mm (the bending loss is 0.1 dB or less (wavelength: 1550 nm when the number of windings at the radius of 30 mm is 100). As shown in FIG.
  • the maximum value of the insertion loss can be controlled by appropriately setting ⁇ .
  • ⁇ 165 ° or more, the insertion loss can be reduced to a specified value of 2 dB or less.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the dependence of the insertion loss (FIG. 7A) and the output efficiency (FIG. 7B) and the spacing S when ⁇ is set to 165 °.
  • the measurement wavelength has an insertion loss of 1550 nm and an output efficiency of 1310 nm.
  • the tube core 100 has a maximum thickness and a minimum thickness, and the optical fiber core 1 in the tube core 100 has an R30 fiber and an R15 fiber (a bending loss of 0.1 when the number of turns is 10 at a radius of 15 mm is 10).
  • 03 dB or less was used.
  • the design method includes: When the output efficiency at which the light input / output unit receives light leaking from the tube-containing optical fiber having the smallest thickness of the protective tube is less than the specified output efficiency, the interval S2 or less.
  • the output efficiency may be lower than a specified value depending on the interval S. Therefore, the interval S is set in a section A in which the insertion loss satisfies the specified value and the power efficiency exceeds the specified value.
  • the insertion loss can be set to a specified value of 2 dB or less and the output efficiency can be set to a specified value of -33 dB or more for all four types of tube cores.
  • the interval S was about 0.2 to 0.3 mm, which satisfied the condition. This is a value smaller than the conventional interval S (0.325 to 0.33 mm) shown in Non-Patent Document 1.
  • both the insertion loss and the output efficiency are reduced for all the tube cores having different tube thicknesses.
  • the specified value could be satisfied. That is, by setting ⁇ to 165 ° or more and setting the interval S to 0.2 to 0.3 mm, the operator does not need to switch the interval S for each tube core type.
  • the optical input / output unit 14 is moved to a position where the input / output efficiency is maximized with respect to the optical fiber 100 with a tube having the smallest thickness of the protective tube. It is desirable to align.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the dependence of the insertion loss (FIG. 8A) and the output efficiency (FIG. 8B) when ⁇ is 165 ° and the radius R of curvature of the concave jig. .
  • the measurement wavelength has an insertion loss of 1550 nm and an output efficiency of 1310 nm.
  • the maximum and minimum thicknesses of the tube core wires were used, and R30 fiber and R15 fiber were used for the optical fiber core wires in the tube core wire.
  • R 8 shows that the insertion loss and the output efficiency are constant when R is 2 to 3 mm, the insertion loss is equal to or less than a specified value of 2 dB, and the output efficiency is equal to or more than a specified value of ⁇ 33 dB. Therefore, R can be set to 2-3 mm.
  • the radius of curvature r of the convex jig needs to be a radius of curvature obtained by subtracting the interval S from the radius of curvature R of the concave jig in order to sufficiently sandwich the tube core wire. That is, r ⁇ RS Needs to be satisfied.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the dependence of the insertion loss (FIG. 9A) and the output efficiency (FIG. 9B) when ⁇ is 165 ° and the bending angle ⁇ of the concave jig. .
  • the measurement wavelength has an insertion loss of 1550 nm and an output efficiency of 1310 nm.
  • the maximum and minimum thicknesses of the tube core wires were used, and R30 fiber and R15 fiber were used as the optical fiber core wires in the tube core wire. From FIG. 9, it can be seen that the insertion loss is equal to or less than the specified value 2 dB and the output efficiency is equal to or more than the specified value ⁇ 33 dB when ⁇ is 160 to 170 °. Therefore, ⁇ can be set to 160 to 170 °.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a design method of the optical fiber side input / output device 301 according to the present embodiment.
  • the optical fiber side input / output device is installed with respect to the optical fiber with a tube having the smallest thickness of the protective tube among the optical fibers with a tube to be monitored, the convex portion of the second jig.
  • a first step of measuring the first dependence of the first insertion loss and the spacing S on the central angle ⁇ of A second step (see FIG.
  • an interval S1 which is an interval S at which the first insertion loss is maximum, from the first dependence measured in the first step;
  • the optical fiber side input / output device is installed with respect to the optical fiber with a tube in which the thickness of the protective tube is the largest among the optical fibers with a tube, the second insertion loss and the distance S between the second insertion loss and the spacing S are set.
  • a fourth step (see FIG.
  • the output efficiency at which the light input / output unit receives light leaking from the tube-containing optical fiber having the smallest thickness of the protective tube is less than the specified output efficiency.
  • a sixth step of calculating the interval S3, which is the interval S at which the output efficiency becomes equal to or greater than the specified output efficiency, from the range of the interval S2 or less without performing the fifth step A seventh step of setting an interval between the concave portion of the first jig and the convex portion of the second jig to an interval S3; I do.
  • the interval S is set to a unique value irrespective of the thickness of the tube, so that the ⁇ of the second jig is appropriately set, and the interval S is smaller than the interval S which is conventionally set for a tube having a small thickness.
  • Optical fiber core wire 2 Protective tube 11: First jig 12: Second jig 13: Pressing part 14: Optical input / output part 50: Probe optical fiber 51: Holding part 22: Depression 23: Convex part 100: Optical fiber core with tube, tube core 301: Optical fiber side input / output device

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Abstract

保護チューブの厚みが異なる場合でも間隔Ｓを調整することなくチューブ心線の側方から光を入出力できる光ファイバ側方入出力装置及びその設計方法を提供することを目的とする。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、凸部を有する第１治具の頂点部の中心角の角度を適正に設定し、その角度における間隔Ｓと側方入出力時の挿入損失の関係から損失挿入が保護チューブの厚みが変わっても所定の規定値以下となる構造とし、間隔Ｓの調整を不要とした。

Description

光ファイバ側方入出力装置および設計方法
　本開示は、曲げた光ファイバ心線の側方から光を入出力する光ファイバ側方入出力装置およびその装置の設計方法に関する。
　図１は、光ファイバ心線１が保護チューブ２で覆われたチューブ付光ファイバ心線（以下、チューブ心線）１００の構造を説明する図である。チューブ心線１００は、光ファイバ心線１の被覆と保護チューブ２との間に空隙を有する。図１に示すようなチューブ心線１００に対して、光ファイバを曲げ、曲げ部から光を入出力する光ファイバ側方入出力装置が検討されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
　図２は、光ファイバ側方入出力装置３０１の構成を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０１は、凹型の第１冶具１１と凸型の第２冶具１２とでチューブ心線１００を挟み込み曲げを形成し、曲げ部から光を入出力する。非特許文献１では、凹型の第１冶具１１と凸型の第２冶具１２との間隔Ｓを適切な値に設定することで、通信に影響を与えることなく通信をモニタすることができることが示されている。
　光ファイバ側方入出力装置３０１の従来の設計方法を説明する。光ファイバ側方入出力装置３０１は、従来、第１冶具１１の曲げ頂点部と第２冶具１２の曲げ頂点部との間隔Ｓを
　　Ｓ≒ｄ＋２ｔ　　　　（ｄは光ファイバ心線１の直径、ｔは保護チューブ２の厚み）
としていた。つまり、光ファイバ側方入出力装置３０１は、保護チューブ２をつぶして光ファイバ心線１と保護チューブ２との間の空隙を除去し、曲げた光ファイバ心線１からの漏洩光を受光していた。
植松他，"ルースチューブで覆われた光ファイバ心線からの漏洩光取得装置の設計，"　信学技報，ＯＦＴ２０１７－５９，２０１８年１月．
　非特許文献１の図６、７、９に、保護チューブの厚みの変動により挿入損失および出力効率も変動することが示されている。光アクセス網における所外８分岐スプリッタモジュールには、保護チューブの厚みが大きく異なる数種類のチューブ心線が用いられている。図３は、光ファイバ側方入出力装置３０１をセットした時の挿入損失と間隔Ｓとの依存性を説明する図である。図３のようにチューブ心線１００を挟み込んだときの挿入損失が規定値以下（たとえば２ｄＢ以下）となるように間隔Ｓを、保護チューブの厚みに応じてチューブ心線１００毎に設定する必要がある。非特許文献１のような設計方法では、保護チューブの厚みによって間隔Ｓを調整するため、保護チューブの厚みが大きく異なる場合には、保護チューブの厚みに応じて個別に光ファイバ側方入出力装置を調整する必要があり、作業性の向上が課題であった。
　そこで本発明は、上記課題を解決すべく、保護チューブの厚みが異なる場合でも間隔Ｓを調整することなくチューブ心線の側方から光を入出力できる光ファイバ側方入出力装置及びその設計方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、凸部を有する第１治具の頂点部の中心角の角度を適正に設定し、その角度における間隔Ｓと側方入出力時の挿入損失の関係から損失挿入が保護チューブの厚みが変わっても所定の規定値以下となる構造とし、間隔Ｓの調整を不要とした。
　具体的には、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、
　光ファイバ心線が保護チューブで覆われ、前記保護チューブと前記光ファイバ心線との間に空隙が存在する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に対して光を入射し、前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を受光する光入出力手段を有する第１治具と、
　前記チューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記チューブ付き光ファイバを挟み込む凸部を有する第２治具と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔Ｓ（Ｓ＞０）が小さくなるように前記第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曲げを形成する押圧部と、
を備え、
　前記第２治具の前記凸部は、曲率半径ｒ及び中心角φ（１６５°≦φ＜１８０°）の円弧であることを特徴とする。
　第２治具の凸部を構成する円弧の中心角φを大きくすることで挿入損失の値及び間隔Ｓに対する挿入損失の変動が小さくなる。特にφを１６５°以上とすることで全ての間隔Ｓで挿入損失の最大値が規定損失より小さくなる。つまり、保護チューブの厚みが変わっても挿入損失が規定値より大きくならず、間隔Ｓを調整する必要が無くなる。従って、本発明は、保護チューブの厚みが異なる場合でも間隔Ｓを調整することなくチューブ心線の側方から光を入出力できる光ファイバ側方入出力装置を提供することができる。
　また、その他の構造パラメータは次の通りに設定することが好ましい。
　前記第２治具の前記凸部の曲率半径ｒは、２、８ｍｍ以下であり、
　前記第１治具の前記凹部は、曲率半径Ｒ（２ｍｍ≦Ｒ≦３ｍｍ）及び中心角θ（１６０°≦φ≦１７０°）の円弧である
ことを特徴とする。
　さらに、　前記間隔Ｓは、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
　また、間隔Ｓについては、次のように光ファイバ側方入出力装置に設定する。
　光ファイバ心線が保護チューブで覆われ、前記保護チューブと前記光ファイバ心線との間に空隙が存在する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を有する第１治具と、前記チューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記チューブ付き光ファイバを挟み込む凸部を有する第２治具とで、前記チューブ付き光ファイバを挟み込み、前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔Ｓ（Ｓ＞０）が小さくなるように前記第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て曲げを与え、
　前記第１治具が有する光入出力手段で、曲げが与えられた前記チューブ付き光ファイバに対して光を入射し、前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を受光する光ファイバ側方入出力装置の設計方法であって、
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、前記第２治具の前記凸部の中心角φについて第１挿入損失と間隔Ｓとの第１依存性を測定する第１工程と、
　前記第１工程で測定した第１依存性から、前記第１挿入損失が最大となる間隔Ｓである間隔Ｓ１を求める第２工程と、
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も大きい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、第２挿入損失と間隔Ｓとの第２依存性を測定する第３工程と、
　前記第３工程で測定した第２依存性から、前記第２挿入損失が前記挿入損失の規定損失以下且つ間隔Ｓ１以下となる間隔Ｓである間隔Ｓ２を求める第４工程と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ２に設定する第５工程と、
を行うことを特徴とする。
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を前記光入出力部が受光する出力効率が規定出力効率未満の場合、間隔Ｓ２以下の範囲から、当該出力効率が規定出力効率以上となる間隔Ｓである間隔Ｓ３を求める第６工程と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ３に設定する第７工程と、
を行うことを特徴とする。
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光入出力部を入出力効率が最大となる位置へ調心することを特徴とする。
　本発明は、保護チューブの厚みが異なる場合でも間隔Ｓを調整することなくチューブ心線の側方から光を入出力できる光ファイバ側方入出力装置及びその設計方法を提供することができる。
チューブ付光ファイバ心線を説明する断面図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の構成を説明する図である。 光ファイバ側方入出力装置をセットした時の挿入損失と間隔Ｓとの依存性を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の第１治具を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の第２治具を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の第２冶具のφ毎の挿入損失と間隔Ｓとの依存性を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置のφを１６５°としたときの挿入損失（図７（Ａ））および出力効率（図７（Ｂ））と間隔Ｓとの依存性を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置のφを１６５°としたときの挿入損失（図８（Ａ））および出力効率（図８（Ｂ））と凹型冶具の曲率半径であるＲとの依存性を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置のφを１６５°としたときの挿入損失（図９（Ａ））および出力効率（図９（Ｂ））と凹型冶具の曲げ角度であるθとの依存性を説明する図である。 本発明に係る設計方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の第１治具の凹部と第２治具の凸部との間隔ＳのうちＳ１を取得する手順を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の第１治具の凹部と第２治具の凸部との間隔ＳのうちＳ２を取得する手順を説明する図である。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
　図２を用いて本実施形態の光ファイバ側方入出力装置を説明する。また、図４及び図５は、それぞれ第１治具１１及び第２治具１２の構造を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０１は、
　光ファイバ心線１が保護チューブ２で覆われ、保護チューブ２と光ファイバ心線１との間に空隙が存在する構造のチューブ付き光ファイバ１００に対して長手方向に湾曲する凹部２２、及び曲げが与えられたチューブ付き光ファイバ１００に対して光を入射し、チューブ付き光ファイバ１００から漏洩する光を受光する光入出力手段１４を有する第１治具１１と、
　チューブ付き光ファイバ１００に対して長手方向に湾曲し、第１治具１１の凹部２２との間でチューブ付き光ファイバ１００を挟み込む凸部２３を有する第２治具１２と、
　第１治具１１の凹部２２と第２治具１２の凸部２３との間隔Ｓ（Ｓ＞０）が小さくなるように第１治具１１の凹部２２と第２治具１２の凸部２３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１００に曲げを形成する押圧部１３と、
を備え、
　第２治具１２の凸部２３は、曲率半径ｒ及び中心角φ（１６５°≦φ＜１８０°）の円弧である（図５参照）ことを特徴とする。
　また、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置を設計する方法も説明する。本設計方法は、光ファイバ心線が保護チューブで覆われ、前記保護チューブと前記光ファイバ心線との間に空隙が存在する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を有する第１治具と、前記チューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記チューブ付き光ファイバを挟み込む凸部を有する第２治具とで、前記チューブ付き光ファイバを挟み込み、前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔Ｓ（Ｓ＞０）が小さくなるように前記第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て曲げを与え、
　前記第１治具が有する光入出力手段で、曲げが与えられた前記チューブ付き光ファイバに対して光を入射し、前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を受光する光ファイバ側方入出力装置の設計方法であって、
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、前記第２治具の前記凸部の中心角φについて第１挿入損失と間隔Ｓとの第１依存性を測定する第１工程と、
　前記第１工程で測定した第１依存性から、前記第１挿入損失が最大となる間隔Ｓである間隔Ｓ１を求める第２工程と、
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も大きい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、第２挿入損失と間隔Ｓとの第２依存性を測定する第３工程と、
　前記第３工程で測定した第２依存性から、前記第２挿入損失が前記挿入損失の規定損失以下且つ間隔Ｓ１以下となる間隔Ｓである間隔Ｓ２を求める第４工程と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ２に設定する第５工程と、
を行うことを特徴とする。
　図６は、前記第１工程で取得する、第２冶具１２のφ毎の挿入損失と間隔Ｓとの依存性を説明する図である。φは１５０～１７０°である。第１冶具１１のＲを２．１２５ｍｍ、θを１７０°とし、第２冶具１２のｒを１ｍｍ、測定波長を１５５０ｎｍとしている。チューブ心線１００はチューブ厚みが最大のものを用い、チューブ心線内の光ファイバ心線１としてＲ３０ファイバを用いた。Ｒ３０ファイバは、半径３０ｍｍまで曲げることができる（半径３０ｍｍでの巻き数が１００のときに曲げ損失が０．１ｄＢ以下（波長１５５０ｎｍ）であること）光ファイバのことである。図６より、間隔Ｓを小さくしていくと挿入損失はある間隔で最大となり、それより小さい間隔Ｓでは挿入損失は小さくなっていく。そのためφを適切に設定することで挿入損失の最大値を制御することができる。本実施形態では、φを１６５°以上とすることで、挿入損失を規定値２ｄＢ以下とすることができる。
　図７は、φを１６５°としたときの挿入損失（図７（Ａ））および出力効率（図７（Ｂ））と間隔Ｓとの依存性を説明する図である。測定波長は、挿入損失が１５５０ｎｍ、出力効率が１３１０ｎｍである。チューブ心線１００は厚みの最大と最小のものを用い、チューブ心線１００内の光ファイバ心線１にはＲ３０ファイバおよびＲ１５ファイバ（半径１５ｍｍでの巻き数が１０のときに曲げ損失が０．０３ｄＢ以下（波長１５５０ｎｍ）であること）を用いた。
　なお、挿入損失が規定値を満たしていても、チューブ心線１００から漏洩する光が少なければ、光ファイバ側方入出力装置３０１を用いて通信をモニタすることが難しくなる。このため、出力効率が規定値以上となるように間隔Ｓを設定する必要がある。具体的には、前記設計方法は、
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を前記光入出力部が受光する出力効率が規定出力効率未満の場合、間隔Ｓ２以下の範囲から、当該出力効率が規定出力効率以上となる間隔Ｓである間隔Ｓ３を求める第６工程と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ３に設定する第７工程と、
を行う。
　例えば、図７（Ｂ）のようにチューブ厚が小のＲ１５ファイバの場合、間隔Ｓによっては出力効率が規定値を下回ることがある。このため、挿入損失が規定値を満たし、且つ力効率が規定値を上回る区間Ａに間隔Ｓを設定する。このような間隔Ｓに設定することで、４種類すべてのチューブ心線に対して挿入損失を規定値２ｄＢ以下、かつ出力効率を規定値－３３ｄＢ以上にすることができる。本測定では、間隔Ｓは０．２～０．３ｍｍ程度で条件を満たしていた。これは非特許文献１に示される従来の間隔Ｓ（０．３２５～０．３３ｍｍ）より小さい値である。
　以上のように、光ファイバ側方入出力装置３０１の間隔Ｓを所定値（０．２～０．３ｍｍ）に設定することでチューブ厚みの異なるチューブ心線全てに対して挿入損失も出力効率も規定値を満たすことができた。つまり、φを１６５°以上とし、間隔Ｓを０．２～０．３ｍｍに設定することで、作業者がチューブ心線種別ごとに間隔Ｓを切り替える必要がなくなる。
　なお、前記設計方法を行う際には、前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さいチューブ付き光ファイバ１００に対して、光入出力部１４を入出力効率が最大となる位置へ調心することが望ましい。
（実施例１）
　図８は、φを１６５°としたときの挿入損失（図８（Ａ））および出力効率（図８（Ｂ））と凹型冶具の曲率半径であるＲとの依存性を説明する図である。測定波長は、挿入損失が１５５０ｎｍ、出力効率が１３１０ｎｍである。チューブ心線は厚みの最大と最小のものを用い、チューブ心線内の光ファイバ心線にはＲ３０ファイバおよびＲ１５ファイバを用いた。図８より、Ｒが２～３ｍｍにおいて挿入損失および出力効率は一定であり、挿入損失が規定値２ｄＢ以下であり、かつ出力効率が規定値－３３ｄＢ以上であることがわかる。したがって、Ｒは２～３ｍｍに設定できる。
　また、凸型冶具の曲率半径であるｒについては、チューブ心線を十分に挟み込むため、凹型冶具の曲率半径Ｒから間隔Ｓを減じた曲率半径であることが必要である。つまり、
　ｒ≦Ｒ－Ｓ
を満たす必要がある。
　前述の通り、Ｒは２～３ｍｍ、Ｓは０．２～０．３ｍｍであるため、ｒは
３－０．２＝２．８ｍｍ以下、
好ましくは
２－０．２＝１．８ｍｍ以下
とする。なお、本実施例ではｒ＝１．０ｍｍを使用している。
（実施例２）
　図９は、φを１６５°としたときの挿入損失（図９（Ａ））および出力効率（図９（Ｂ））と凹型冶具の曲げ角度であるθとの依存性を説明する図である。測定波長は、挿入損失が１５５０ｎｍ、出力効率が１３１０ｎｍである。チューブ心線は厚みの最大と最小のものを用い、チューブ心線内の光ファイバ心線にはＲ３０ファイバおよびＲ１５ファイバを用いた。図９より、θが１６０～１７０°において挿入損失が規定値２ｄＢ以下であり、かつ出力効率が規定値－３３ｄＢ以上であることがわかる。したがって、θは１６０～１７０°に設定できる。
（実施例３）
　図１０は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０１の設計方法を説明する図である。
　モニタ対象のチューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、前記第２治具の前記凸部の中心角φについて第１挿入損失と間隔Ｓとの第１依存性を測定する第１工程と、
　前記第１工程で測定した第１依存性から、前記第１挿入損失が最大となる間隔Ｓである間隔Ｓ１を求める第２工程（図１１参照）と、
　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も大きい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、第２挿入損失と間隔Ｓとの第２依存性を測定する第３工程と、
　前記第３工程で測定した第２依存性から、前記第２挿入損失が前記挿入損失の規定損失以下且つ間隔Ｓ１以下となる間隔Ｓである間隔Ｓ２を求める第４工程（図１２参照）と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ２に設定する第５工程と、
を行うことを特徴とする。
　なお、第４工程終了後、前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を前記光入出力部が受光する出力効率が規定出力効率未満の場合、第５工程を行わず、間隔Ｓ２以下の範囲から、当該出力効率が規定出力効率以上となる間隔Ｓである間隔Ｓ３を求める第６工程と、
　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ３に設定する第７工程と、
を行う。
（発明の効果）
　本発明では、チューブの厚みにかかわらず間隔Ｓを一意の値とするため、第２冶具のφを適切に設定し、従来チューブ厚みの小さいものに対して設定していた間隔Ｓよりさらに小さいＳとした。
１：光ファイバ心線
２：保護チューブ
１１：第１治具
１２：第２治具
１３：押圧部
１４：光入出力部
５０：プローブ光ファイバ
５１：保持部
２２：凹部
２３：凸部
１００：チューブ付光ファイバ心線、チューブ心線
３０１：光ファイバ側方入出力装置

Claims (6)

  1. 　光ファイバ心線が保護チューブで覆われ、前記保護チューブと前記光ファイバ心線との間に空隙が存在する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に対して光を入射し、前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を受光する光入出力手段を有する第１治具と、
    　前記チューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記チューブ付き光ファイバを挟み込む凸部を有する第２治具と、
    　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔Ｓ（Ｓ＞０）が小さくなるように前記第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曲げを形成する押圧部と、
    を備え、
    　前記第２治具の前記凸部は、曲率半径ｒ及び中心角φ（１６５°≦φ＜１８０°）の円弧であることを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。
  2. 　前記第２治具の前記凸部の曲率半径ｒは、２、８ｍｍ以下であり、
    　前記第１治具の前記凹部は、曲率半径Ｒ（２ｍｍ≦Ｒ≦３ｍｍ）及び中心角θ（１６０°≦φ≦１７０°）の円弧である
    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。
  3. 　前記間隔Ｓは、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下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。
  4. 　光ファイバ心線が保護チューブで覆われ、前記保護チューブと前記光ファイバ心線との間に空隙が存在する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を有する第１治具と、前記チューブ付き光ファイバに対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記チューブ付き光ファイバを挟み込む凸部を有する第２治具とで、前記チューブ付き光ファイバを挟み込み、前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔Ｓ（Ｓ＞０）が小さくなるように前記第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て曲げを与え、
    　前記第１治具が有する光入出力手段で、曲げが与えられた前記チューブ付き光ファイバに対して光を入射し、前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を受光する光ファイバ側方入出力装置の設計方法であって、
    　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、前記第２治具の前記凸部の中心角φについて第１挿入損失と間隔Ｓとの第１依存性を測定する第１工程と、
    　前記第１工程で測定した第１依存性から、前記第１挿入損失が最大となる間隔Ｓである間隔Ｓ１を求める第２工程と、
    　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も大きい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記光ファイバ側方入出力装置を設置したときの、第２挿入損失と間隔Ｓとの第２依存性を測定する第３工程と、
    　前記第３工程で測定した第２依存性から、前記第２挿入損失が規定の損失以下且つ間隔Ｓ１以下となる間隔Ｓである間隔Ｓ２を求める第４工程と、
    　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ２に設定する第５工程と、
    を行うことを特徴とする設計方法。
  5. 　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバから漏洩する光を前記第１治具が備える光入出力部が受光する出力効率が規定出力効率未満の場合、間隔Ｓ２以下の範囲から、当該出力効率が規定出力効率以上となる間隔Ｓである間隔Ｓ３を求める第６工程と、
    　前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部との間隔を間隔Ｓ３に設定する第７工程と、
    を行うことを特徴とする請求項４に記載の設計方法。
  6. 　前記チューブ付き光ファイバのうち、前記保護チューブの厚みが最も小さい前記チューブ付き光ファイバに対して、前記第１治具が備える光入出力部を入出力効率が最大となる位置へ調心することを特徴とする請求項４又は５に記載の設計方法。
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