JP2009300317A - 光ファイバの接続損失を推定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの接続部での接続損失を簡便に推定または評価する。
【解決手段】本発明によれば、光ファイバ同士の接続時に必然的に発生する光ファイバのコア以外を伝搬する光（クラッドモード光）の強度を測定し、この値を用いて接続部の接続損失を推定することができる。光ファイバのコアを通る光とは違って、クラッドモード光は容易に光ファイバの外に漏洩し、接続部での作業のみで測定を実施することができる。このクラッドモード光は、接続部の接続損失により発生しているので、接続部での漏洩光を測定することにより、接続損失を推定ないし評価することができる。これにより、従来はファイバの遠端側での出射光パワーＰ_outの測定に必要であった作業を削減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバの接続損失を推定する方法および装置に関する。特に、本発明は、光ファイバを敷設する際またはその後に、光ファイバの接続点における接続損失を推定または評価する方法および装置に関する。

従来、光ファイバの接続部の接続損失は、直接的に測定されてきた。図１は、その方法を説明するための図である。図１において、光は、入力端部１０から光ファイバ１２へ入射する。光ファイバ１２から出射した光は、接続部２０において、光ファイバ２２に入射し、出力端部３０に伝搬する。接続部２０における接続損失は、次のように測定される。まず、光ファイバ１２および２２を接続する前に、光ファイバ１２からの出射光パワーＰ_inを測定する。次に、光ファイバ１２および２２を接続した後に、光ファイバ２２からの出射光パワーＰ_outを測定する。接続部２０における接続損失は、これら出射光パワーの差（Ｐ_in−Ｐ_out）から光ファイバ２２の伝送損失を減算して求めることができる（非特許文献１）。

T. Tanifuji and Y. Kato, "Realization of a Low Loss Splice for Single-Mode Fibers in the Field Using an Automatic Arc-Fusion Splicing Machine," in Proceedings, Optical Fiber Communication (Feb. 1983), paper MG3 http://oshimashisaku.jp/Jhome/optical/05.html

しかしながら、上述した直接的に光ファイバの接続損失を測定する従来の方法は、接続部と出力端部の２箇所での作業を必要とする。すなわち、光ファイバ１２からの出射光パワーＰ_inを測定するために、接続部２０への作業員の派遣と、光ファイバ２２からの出射光パワーＰ_outを測定するために、出力端部３０へ作業員を派遣する必要がある。そして、それぞれの場所において、光ファイバの終端での出射光パワーの測定のために、光ファイバの端面の整形加工や光コネクタの取り付け、光パワーメータの設置が必要となる。接続部２０と出力端部３０とは、通常、遠く離れた場所に存在しているので、同時に作業するには少なくとも二人の作業員を要する。あるいは、一人で作業する場合には、二つの場所を移動して作業を行わなければならない。また、光ファイバ２２の伝送損失を予め測定しておく必要があり、誤差の要因ともなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ファイバの接続部での接続損失を簡便に推定または評価するための方法および装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１の光ファイバと、第２の光ファイバの接続部における接続損失を評価するための方法であって、前記第１の光ファイバに光を入射することと、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することと、前記測定した漏洩光パワーから前記接続部における接続損失を評価することとを備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第１の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバにマイクロベントを生じさせることをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバに当該光ファイバのクラッドよりも屈折率の高い部材を接触させることをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において押圧による漏洩光パワーが飽和するときの漏洩光パワーを測定することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において複数のパワーメータにより漏洩光パワーを測定することを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において複数回にわたって漏洩光パワーを測定することを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の方法であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において漏洩光パワーを集光し、漏洩光以外の光を遮蔽する部材で覆って漏洩光パワーを測定することを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の方法であって、前記測定した漏洩光パワーから前記接続部における接続損失を評価することは、前記第１の光ファイバからの入射光パワーＰ_inと、前記測定した漏洩光パワーＰ_lと、事前に確認した受光効率係数ｋ₁とをＰ_l＝ｋ₁Ｐ_in（１−１０^-L/10）に代入して、前記接続部における接続損失Ｌを評価することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の方法であって、記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、異なる条件で前記漏洩光パワーを測定し、前記測定した漏洩光パワーから前記接続部における接続損失を評価することは、前記異なる条件で測定した漏洩光パワーの差から前記接続部における接続損失を評価することを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、第１の光ファイバと、第２の光ファイバの接続部における接続損失を評価するための装置であって、前記第１の光ファイバと、前記第２の光ファイバを接続するための接続手段と、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバにマイクロベントを生じさせるための手段と前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定するための手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の装置であって、前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバに当該光ファイバのクラッドよりも屈折率の高い部材を接触させるための手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の装置であって、前記漏洩光パワーを測定するための手段は、複数のパワーメータからなることを特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれかに記載の装置であって、前記接続部の近傍において漏洩光パワーを集光し、漏洩光以外の光を遮蔽するための手段をさらに備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバ同士の接続時に必然的に発生する光ファイバのコア以外を伝搬する光（クラッドモード光）の強度を測定し、この値を用いて接続部の接続損失を推定することができる。光ファイバのコアを通る光とは違って、クラッドモード光は容易に光ファイバの外に漏洩し、接続部での作業のみで測定を実施することができる。このクラッドモード光は、接続部の接続損失により発生しているので、接続部での漏洩光を測定することにより、接続損失を推定ないし評価することができる。これにより、従来はファイバの遠端側での出射光パワーＰ_outの測定に必要であった作業を削減することができる。さらに、出射光パワーＰ_inおよびＰ_outに伴う光ファイバの端面の整形加工や光コネクタの取り付けなどの作業を削減することができる。

また、一般に測定精度が重要となる接続損失２ｄＢ程度以下の領域において、クラッドモード光の強度は接続損失に対して急激に変化する。そのため、本発明によれば、この領域において、誤差の小さい、高精度な推定が可能になる。また、ファイバの外部へ漏洩させるクラッドモード光は接続部での接続損失値に依存するが、ファイバ接続に用いる技術には依存しない。そのため、本発明は、融着接続やメカニカルスプライス、各種の光コネクタ、さらにはメカニカルスプライス機構を利用した現場での組み立てコネクタなど、光ファイバ接続技術全般に対して適用することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、光ファイバ同士の接続時に必然的に発生するクラッドモード光の強度を測定し、この値を用いて接続部の接続損失を推定する。図２は、その原理を説明するための図である。

図２は、図１の接続部２０における光ファイバ１２および２２の接続点を拡大し、一部破断して示す図である。光ファイバ１２のコア１を伝搬してきた光は、接続点において、その一部が光ファイバ２２のコア１に結合してコア結合光４となるが、一部は光ファイバ２２のクラッド２に結合してクラッドモード光６となる。そして、クラッドモード光６はさらに、光ファイバ２２の被覆３を透過して漏洩光８となる。クラッドモード光６は、接続点における光ファイバの軸ずれや間隙などの損失要因によって発生するので、クラッドモード光６を意図的に漏洩させて漏洩光８を測定することで、接続部２０における光ファイバの接続損失を推定することができる。

漏洩光を意図的に発生させるには、ファイバを曲げてマクロベントを生じさせたり、ファイバを押圧してマイクロベンド（微小な曲げ）を生じさせたりすることができる。なお、各種条件での検討を行ったところ、あえて意図的にマクロベンドやマイクロベンドを与えない場合でも、クラッドモード光の漏洩が観測されることがある。これは、被覆外径などに不可避的に生じる微小な凹凸によって生じたマイクロベントによるものと考えられる。

図３は、本発明による光ファイバの接続部での漏洩光を測定するための構成例である。この構成は、図１の構成と同様であるが、接続部２０の近傍に漏洩光を測定するためのパワーメータ４０を配置している。接続部２０では、Ｖ溝を用いて単一モード光ファイバ１２および２２の接続を行った。漏洩光の検出量を増大するために、接続部において意図的にマクロベントやマイクロベントを生じさせる工夫をしてもよい。

図４に、図３の構成例における漏洩光パワーと接続損失の依存性に関する測定値と計算値を示す。計算値は、漏洩光パワーＰ_l、接続部への入射光パワーＰ_in、接続損失Ｌ（ｄＢ）、受光効率係数ｋ₁として次式より求めた。
Ｐ_l＝ｋ₁Ｐ_in（１−１０^-L/10）・・・（１）

この測定では、波長１３１０ｎｍの光源を用い、Ｐ_inは約２．８ｄＢｍであった。図４より、接続部２０で測定した漏洩光パワーは、計算値Ｐ_lと良好な一致を示している。この結果は、接続部のＶ溝のふたからの押圧を受けて生じた光ファイバのマイクロベンドによってクラッドモード光が集中的に空間へ放射されたものと考えられる。

実験では、パワーメータ４０の位置をファイバの接続点よりもやや光ファイバ２２側に設置している。しかしながら、接続の状況によっては、ファイバ接続点での反射（戻り光）が無視できない損失要因になることもあり得る。そのような場合は、パワーメータ４０の位置をやや光ファイバ１２側に設置するか、別個のパワーメータを新たに光ファイバ１２側に設置すれば、反射によって生じたクラッドモード光を検知し、反射によって生じた接続損失を推定ないし評価することができる。

実際の漏洩光８には、クラッドモード光６だけでなく、コア結合光４が含まれる場合もある。そこで、漏洩光にコア結合光とクラッドモード光の両方が含まれる場合の理論式を以下に示す。ここで、Ｐ_lは漏洩光パワー、Ｐ_lcは漏洩光中に含まれるコア結合光パワーをそれぞれ表している。また、ｋ₁とｋ_xはクラッドモード光とコア結合光の受光効率係数、Ｐ_inとＰ_cは接続点への入射光パワーと対向側のファイバのコアに結合するパワー、Ｌは接続損失をそれぞれ表している。
Ｐ_l＝ｋ₁Ｐ_in（１−１０^-L/10）＋ｋ_xＰ_lC・・・（２）

図５に、式（２）による漏洩光パワーと接続損失の依存性を示す。この図において、実線は、式（２）の右辺第１項の寄与分だけを表しており、これは式（１）そのものであり、クラッドモード光のみが漏洩した場合の結果である。破線は下から、クラッドモード光だけでなく、コア結合光がコアから１、５、１０％の割合でそれぞれ漏洩した場合の結果である。この結果から、コア結合光の漏れ量が大きい程、接続損失が低い領域において漏洩光の変化量が少なくなり、接続損失の推定精度が低下することがわかる。

次に、マイクロベンドと、マクロベントをクラッドモード光の漏洩手段として用いた場合の漏洩光パワーの特性の違いを比較して説明する。本明細書において、マイクロベンドとは、押圧などによって生じるミクロンからｍｍオーダーの光ファイバ（被覆を含む）の変形を指す。また、マクロベンドとは、ｃｍオーダーの光ファイバ（被覆を含む）の円弧状の曲げを指す。前述したように、押圧を全く加えていないような状況でもマイクロベントが生じ、クラッドモード光の漏洩が生じ得ることに留意されたい。

図６に、接続点の約６ｃｍ下部にマクロベントを与えたときの測定結果を示す。マクロベントの曲げ径は、ｒ＝７ｃｍ、１１ｃｍ、１３ｃｍの３種とした。ｒ＝７ｃｍのデータは、図５と比較すると、コア結合光の漏洩を示す結果と同様に接続損失に対する漏洩光の変化量が少なくなっている。この場合は、接続損失の正確な評価が困難となる。このように、接続損失の正確な評価のためには、曲げ径ｒを適切な値に設定する必要があることがわかる。ｒ＝１３ｃｍのデータのように、漏洩光の検出パワーレベルが低下している場合も接続損失の正確な評価はできない。図６においては、ｒ＝１１ｃｍの場合に良好な結果が得られている。しかし、最適なｒの値はファイバごとに異なるため、この値をファイバ毎に決定する必要がある。

図６において、ｒ＝１１ｃｍとした場合にも漏洩光のパワーは、マイクロベンドによる場合の図４と比較して３０ｄＢも低い。これは、マクロベンドを接続点の約６ｃｍ後方で与えたため、接続点で発生したクラッドモード光が光ファイバのクラッドだけでなく被覆をも伝搬し、そのときの損失によってパワーが減衰したためと考えられる。したがって、マクロベンドを用いた場合、クラッドモード光の受光効率係数ｋ₁を大きな値とすることは困難であり、心線や被覆材質によって生じるｋ₁のばらつきを抑えることは難しい。そのため、受光効率係数ｋ₁の絶対値を大きくする必要がある場合、マイクロベンドを用いることが好ましい。しかし、後述するように受光効率係数ｋ₁の絶対値をそれほど考慮する必要がない場合は、マクロベンドを用いてもよい。

次に、クラッドモード光を選択的に光ファイバの外部へ漏洩させる手段として、光ファイバの接続点近傍に光ファイバのクラッドよりも高い屈折率を有する部材を接触させる方法について説明する。接続に用いる技術によっては、接続点を保護する部材などによって漏洩光が遮断され、接続点での測定だけでは十分な漏洩光パワーが得られないことがある。その場合、接続点のごく近傍の光ファイバの被覆部分に高屈折率の部材を接触させると、クラッドモード光を選択的に高い効率で空間に放射でき、漏洩光が検出し易くなる。高屈折率部材の接触面の大きさについては、特に制限はないが、典型的には光ファイバとの接触している部分の長さを数ｃｍ程度とすれば良い。

この手法を用いて、ファイバパラメータの異なる２種類の単一モードファイバＤおよびＥについて実験を行った。ファイバＤには、Ｒ１５ファイバ（比屈折率差０．５）を用い、ファイバＥには、Ｒ３０ファイバ（比屈折率差０．３）を用いた。Ｖ溝の接続点から、約２ｃｍ離れたファイバ被覆部分に、高屈折率の部材として、紫外線硬化樹脂を滴下し、これを硬化した。硬化後の樹脂の屈折率は約１．５であり、ファイバのコアや被覆の屈折率に比べ、同等もしくはやや高い値である。

図７に、単一モードファイバＤおよびＥについて、接続点から約２ｃｍ離れたところで測定した漏洩光と接続損失との依存性を示す。図より、両者の漏洩光パワーの挙動がほとんど一致していることが分かる。このように、この手法は、ファイバパラメータの異なるファイバに対しても同様に適用することができる。また、この傾向は理論式（１）と良好な一致を示している。この手法は、融着、メカニカルスプライス、各種光コネクタ等のさまざまな接続技術全般に対して適用可能である。また、被覆材質やファイバの構造パラメータの違いがある場合であっても、入射光パワーが一定であれば、ほぼ一定の漏洩光パワーＰ_lが得られる。

次に、マイクロベンドを用いた場合に、クラッドモード光の受光効率係数ｋ₁、したがってクラッドモード光の漏洩パワーＰ_lの値をより大きくするとともに、心線や被覆による値のばらつきを抑制する方法について説明する。

図８は、押圧によりマイクロベンドを生じさせたときの押圧と漏洩光パワーの関係を模式的に表したものである。図８（ａ）において、領域（１）では、漏洩しやすいクラッドモード光がほぼ押圧に対応して漏洩している。領域（２）では、クラッドモード光がほとんど漏れきってしまい、押圧による漏洩の効果が弱まり、漏洩光パワーが飽和している。領域（３）では、押圧によりコア結合光が漏洩し始めている。

また、図８（ｂ）に示したように、接続損失が同じ場合であっても心線によって押圧に対する応答の敏感さがある程度は異なると考えられる。そこで、心線毎に押圧により漏洩光パワーを変化させて、押圧に対する漏洩光パワーの増加率が領域（２）の中にあるような漏洩パワーの値Ｐ_l1を用いれば、検知されるＰ_lの値をより大きくするとともに、かつ心線や被覆による値のばらつきを抑制できる。この押圧を変化させる操作は実際の接続作業環境下で行うことができる。また、図８（ｂ）に示すように、事前に同種の光ファイバに対して、実験室などで事前に測定を行い、最適と考えられる押圧値Ｑ１を事前に求めておき、作業現場では押圧Ｑ１の近傍のみで測定を行うことも可能である。なお、押圧を付与する部分の心線長については、特に制限はなく、典型的には数ｃｍ程度とすれば良い。押圧を付与する部分は１箇所に限る必要もなく、複数箇所に押圧を付与しても良い。

次に、マイクロベンドを用いた場合に、クラッドモード光の受光効率係数ｋ₁、したがって検知されるクラッドモード光の漏洩パワーＰ_lの値をより大きくする各種の方法について説明する。

図９は、接続部においてメカニカルスプライスに適用した場合の漏洩光を測定する構成例を示している。図において、光ファイバ１２および２２が接続部２０でメカニカルスプライスにより接続されている。光ファイバ２２からの漏洩光は、接続部２０の出力側で複数のパワーメータ４０−１，４０−２により測定される。または、１つのパワーメータで複数回の測定を行い、測定した値を加算するようにしてもよい。

光ファイバ２２は、漏洩光ができるだけパワーメータで検出されるように、その測定部分において高反射率の部材５０の上に配置されている。また、パワーメータのヘッドについても同様に高反射率の部材とし、ヘッド面積を実効的に拡大することでも同様な効果がえられる。

なお、図では簡単のため、部材５０を光ファイバ２２の下部に設置した場合を示しているが、光ファイバ２２の周囲を含めパワーメータ全体を完全に遮蔽する構成とすれば、より高い集光効果が期待できる。これにより、クラッドモード光以外の雑音成分となる光を遮蔽する効果も達成することができる。このように雑音光を遮蔽すれば、測定用の入射光として連続光（ＣＷ光）を用いても高精度な測定が実現できる。

また、クラッドモード光のパワーを減衰させないために、光ファイバ２２には高屈折率の部材５２を接触させている。この高屈折率の部材５２の材質としては、ガラスや樹脂などの高い透過率をもつものが望ましい。また、この接触を通じて光ファイバ２２に最適の押圧を付与している（図の下向きの矢印）。そのため、部材５２は厚みの薄いものが望ましい。

接続部２０のメカニカルスプライスでは、出力側付近で意図しない曲げが生じやすく、測定位置の手前でクラッドモード光の漏洩が生じることがある。そのため、光ファイバ２２に張力を付与して真直ぐに設置することが望ましい。この張力付与は、測定位置から十分に離れた位置でばねなどを光ファイバ２２に取り付けることで容易に実施できる。

次に、図９の構成において、入射光の最適波長について行った実験結果について述べる。実験では、接続損失が１ｄＢのメカニカルスプライスを用いてＵＶ硬化樹脂被覆の単一モード光ファイバを接続し、接続点から測定点までの距離を変えて漏洩光のパワーＰ_lを測定した。この結果を図１０に示す。図の縦軸は、漏洩光パワーＰ_lと入射光強度Ｐ_inとの差(Ｐ_l−Ｐ_in)であり、横軸は、接続点から測定点までの距離である。測定波長は、１３１０ｎｍ，１５５０ｎｍ，１６５０ｎｍの３通りである。

図中の点線の傾きはクラッドモード光の長手方向の伝搬損失（ｄＢ／ｃｍ）を表す。伝搬損失の値は約１ｄＢ／ｃｍであるが、損失値は１３１０ｎｍ，１５５０ｎｍ，１６５０ｎｍの順に小さくなり、漏洩光パワーの相対値である縦軸の(Ｐ_l−Ｐ_in)の値もこの順に小さくなる。つまり、Ｐ_lの値を大きくするには、損失の大きい１３１０ｎｍがこの中では最も有利である。

この傾向は、他のメカニカルスプライス素子や異なる接続損失値で実験した場合にもよく再現した。これはクラッドモード光の長手方向の損失の主要因が主にファイバ外への漏洩（放射）であるため、接続点の近傍では、より損失の大きな１３１０ｎｍにおいて漏洩光パワーも最大になったためと考えられる。つまり、被覆での放射損失に波長依存性がある場合、放射損失の大きな波長を用い、接続点近傍での漏洩光測定を行うことが好適となる。

検知されるクラッドモード光の漏洩パワーを大きくするためには、図９のパワーメータ４０を複数個設置するとよい。また、図１０に示したように、１台のパワーメータによる測定では、漏洩光パワーに測定位置による依存性が生じ、誤差や測定ばらつきの要因となる可能性がある。そこで、適切な間隔に配置した複数台のパワーメータを用い、各パワーメータの測定値の和を計算してＰ_lの値とするとよい。その場合、図１０に示したように、クラッドモード光の長手方向の損失は１ｄＢ／ｃｍ程度なので、接続点から測定位置までの距離が離れすぎると効果が得られない。従って、接続点から光ファイバの長手方向の距離として１０ｃｍ以内の範囲に、複数個のパワーメータを設置することが望ましい。

次に、本発明に従って作業現場で接続損失を評価する具体的手順について説明する。図４に示したように、マイクロベンドを付与することで、理論式（１）によく合致する測定値が得られる。式（１）に含まれる定数は４つなので、Ｐ_lを測定し、Ｐ_inとｋ₁を決定できれば、接続損失Ｌの推定値を得ることができる。

実際に、この方法により、製造会社とモードフィールド径、カットオフ波長などのファイバパラメータの異なる３種類の単一モードファイバについて、接続損失の評価誤差について検討した。図１１に、これらのファイバを用いて突き合わせ接続したときに測定した漏洩光と接続損失の関係を示す。図１１より、心線が異なるにもかかわらず漏洩光パワーと接続損失の関係がほとんど一致し、接続損失の依存性における傾向は理論式（１）と良好な一致を示している。各測定時の入力光パワーＰ_inは一定(２．８ｄＢｍ）であり、接続点には屈折率整合剤を塗布している。なお、図１１の理論値には、心線Ａ、Ｂ、Ｃの受光効率ｋ₁の平均値を用いた。

図に示した結果より、心線Ａ、Ｂ、Ｃの受光効率ｋ₁はそれぞれ、−１８．０、−１７．７、−１８．１ｄＢとなる。図１２に、上記の結果より受光効率ｋ₁として平均値である−１８ｄＢ、Ｐ_in＝２．８ｄＢｍを（１）式に代入して得た推定値と実際の接続損失の測定値との関係を示す。両者は良好な一致を示しており、特に接続損失が１ｄＢ以下の領域では０．１２ｄＢ以内の推定精度が実現できることが確認された。

この方法にいて、Ｐ_inについては、測定現場で実際に測定してもよいし、推定値を用いてもよい。実際にＰ_inを現場で測定するには、接続点の上部側の光ファイバ１２（図１）の切断面に簡易型コネクタ（ＦＣタイプ）（非特許文献２）を取り付け、パワーメータ４０で測定すれば十分に高い精度（典型的には０．１ｄＢ以内程度の精度）の値を得ることができる。

Ｐ_inについて推定値を用いる場合、すなわち光源の出力パワーから伝送損失を減算して推定する場合、光源と接続点までの距離（伝送路長）が短いときは、使用する光源の定格の出力パワーを用いればよい。また、単一モードファイバ伝送路の損失（ｄＢ／ｋｍ）は、測定波長に対してほぼ一定なので、状況に応じて光源と接続点までの距離（ファイバ長）を考慮して補正した値を用いることも可能である。

さらに別の推定方法として、接続点近傍の上部側または下部側の光ファイバ部分に押圧またはマクロベンドを与え、コアを伝搬する光の一部を光ファイバ外に漏洩させ、この漏洩光パワーＰ_xの値からＰ_inの値を推定することも可能である。この場合、誤差を低減する観点からは上部側のファイバを用いる方が望ましい。この方法を用いる場合は、事前に実験室などで、Ｐ_xとＰ_inとの関係を評価しておき、この関係に基づき推定を行う。

受光効率係数ｋ₁の値に関しては、心線や被覆によるばらつきを、上述した方法で低減・抑制できるので、実環境下での使用が予想される各種の光ファイバ心線・被覆に対して、事前に実験室などで評価を行い、受光効率係数ｋ₁が、測定位置、押圧など、これまで述べた各種条件の関数であることを考慮した上で、受光効率係数ｋ₁の値をあらかじめ決定しておくことができる。

心線・被覆の条件ごとにｋ₁の値を設定してもよいが、これが煩雑であれば、複数の条件下での平均値をｋ₁として設定してもよい。また、複数の条件下でｋ₁の値にばらつきがある場合は、最大値、最小値をｋ₁max，ｋ₁minとして、以下の（３）および（４）式から、接続損失ＬをＬmin（ｄＢ）からＬmax（ｄＢ）の範囲であると推定することができる。
Ｐ_l＝ｋ₁maxＰ_in（１−１０^-Lmin/10）・・・（３）
Ｐ_l＝ｋ₁minＰ_in（１−１０^-Lmax/10）・・・（４）

接続損失Ｌの小さな領域でＰ_lは急激に変化するため、ｋ₁のばらつき幅（ｋ₁max−ｋ₁min）が比較的大きな場合でも、接続損失の良否の判別は可能となる。例えば、図１３に示したように、ｋ₁max−ｋ₁min＝３ｄＢ、つまりｋ₁のばらつき幅が３ｄＢと仮定すると、接続損失Ｌの真値が０．５ｄＢのとき、Ｌの評価値は０．３４ｄＢから０．７３ｄＢであると推定できる。

逆に、接続損失の要求値を下回る漏洩光パワーのしきい値を適切に設定し、このしきい値を超えた場合には、接続部の接続損失が要求値を上回ると判定し、接続作業をやり直すようにしてもよい。例えば、漏洩光パワーのしきい値を図１３のＰthに設定すると、接続損失を必ず０．７３ｄＢ以下に抑えることができる。

次に、受光効率係数ｋ₁のばらつきや絶対値を事前に評価することなく、作業現場で接続損失を評価する具体的手順について説明する。この方法では、受光効率係数ｋ₁のばらつきや絶対値を事前に評価する必要がないため、クラッドモード光を漏洩させる手段やその条件を大幅に緩和させることができる。

図１４に、漏洩光パワー（クラッドモード光）の接続損失との依存性を示す。図において、接続損失の小さい領域および大きい領域をそれぞれ領域ｆおよびｇとする。領域ｆおよびｇでは、同程度の接続損失量の変化が生じた場合、漏洩光パワーの変化量がそれぞれαおよびβｄＢと大きく異なっている。実際には、領域ｆでは約１７ｄＢ、領域ｇでは約５ｄＢとなっている。これを利用して、接続作業時に、意図的に、ほぼ一定の接続損失の変化が生じるような操作を行って漏洩光パワーを測定し、その漏洩光パワーの差を求めることにより接続損失がどの領域に存在するかを推定することができる。

例えば、接続作業中に接続完了時とは異なる接続状況で漏洩光パワーを測定することができる。具体的には、メカニカルスプライス接続において、接続する２本の心線を付き合わせ、心線を固定する前に、漏洩光パワーＰ_l1を測定する。このときの接続損失は、典型的には５ｄＢから５０ｄＢ程度の値なので、図１４から漏洩光パワーは−４５ｄＢ程度となるはずである。その後、付き合せた２本の心線を固定した後、漏洩光パワーＰ_l2を測定する。そして、両者の差分（Ｐ_l1−Ｐ_l2）が例えば数ｄＢの範囲内であれば、心線を固定後の接続損失は、図１４の領域ｇにあると推定される。両者の差分（Ｐ_l1−Ｐ_l2）が例えば１０ｄＢを超えれば、心線を固定後の接続損失は、図１４の領域ｆにあり、０．４５ｄＢ以下であると推定できる。これはあくまで一例であり、求める接続損失に応じて漏洩光パワーの差分のしきい値の値を適宜変えることができる。

意図的にほぼ一定の接続損失の変化が生じるような操作として、例えば、入射する光の波長を変化させて、波長λ₁のときの漏洩光パワーＰ_l1と、波長λ₂のときの漏洩光パワーＰ_l2を測定し、その差分（Ｐ_l1−Ｐ_l2）の絶対値から接続損失の大小を推定することも可能である。この場合も、図１４と同様に、差分（Ｐ_l1−Ｐ_l2）の絶対値が大きいほど接続損失は小さい。

また、意図的にほぼ一定の接続損失の変化が生じるような別の操作として、光ファイバの接続完了後に、接続部分を一定の周波数および振幅で加振することができる。これにより、接続損失についてほぼ一定の変動を生じさせ、加振中の漏洩光パワーの最大値Ｐ_l2と加振終了後の漏洩光パワーＰ_l1との差分（Ｐ_l1−Ｐ_l2）より接続損失の大小を推定すること可能である。この場合も、図１４と同様に、差分（Ｐ_l1−Ｐ_l2）の絶対値が大きいほど接続損失は小さい。

以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。

光ファイバの接続部の接続損失を直接的に測定する従来の方法を説明するための図である。 本発明の原理を説明するための図である。 本発明による光ファイバの接続部での漏洩光を測定する構成例を示す図である。 図３の構成における漏洩光パワーと接続損失の依存性を示す図である。 漏洩光に含まれるコア結合光の割合に応じた漏洩光パワーと接続損失の依存性を示す図である。 マクロベントの曲げ径を変えた場合の漏洩光パワーと接続損失の依存性を示す図である。 ファイバパラメータの異なる２種類の単一モードファイバについて、漏洩光パワーと接続損失の依存性を示す図である。 押圧によりマイクロベンドを生じさせたときの押圧と漏洩光パワーの関係を模式的に示す図である。 接続部にメカニカルスプライスに適用した場合の漏洩光を測定する構成例を示す図である。 図９の構成において入射光の波長を変えた場合の漏洩光パワーの相対的な強度を示す図である。 ファイバパラメータの異なる３種類の単一モードファイバについて、漏洩光パワーと接続損失の依存性を示す図である。 受光効率係数ｋ₁の平均値を用いた場合の推定値と、実際の接続損失の測定値との関係を示す図である。 受光効率係数ｋ₁の値にばらつきを考慮した場合の漏洩光パワーと接続損失の関係を示す図である。 漏洩光パワーの変化量に応じて接続損失を評価する方法を説明するための図である。

符号の説明

１ コア
２ クラッド
３ 被覆
４ コア結合光
６ クラッドモード光
８ 漏洩光
１０ 入力端部
１２ 光ファイバ
２０ 接続部
２２ 光ファイバ
３０ 出力端部
４０ パワーメータ
５０ 高反射率の部材
５２ 高屈折率の部材

Claims (14)

1. 第１の光ファイバと、第２の光ファイバの接続部における接続損失を評価するための方法であって、
   前記第１の光ファイバに光を入射することと、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することと、
   前記測定した漏洩光パワーから前記接続部における接続損失を評価することと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第１の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することをさらに備えることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバにマイクロベントを生じさせることをさらに備えることを特徴とする方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバに当該光ファイバのクラッドよりも屈折率の高い部材を接触させることをさらに備えることを特徴とする方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において押圧による漏洩光パワーが飽和するときの漏洩光パワーを測定することを特徴とする方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において複数のパワーメータにより漏洩光パワーを測定することを特徴とする方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において複数回にわたって漏洩光パワーを測定することを特徴とする方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の方法であって、
   前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、前記接続部の近傍において漏洩光パワーを集光し、漏洩光以外の光を遮蔽する部材で覆って漏洩光パワーを測定することを特徴とする方法。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の方法であって、
   前記測定した漏洩光パワーから前記接続部における接続損失を評価することは、前記第１の光ファイバからの入射光パワーＰ_inと、前記測定した漏洩光パワーＰ_lと、事前に確認した受光効率係数ｋ₁とをＰ_l＝ｋ₁Ｐ_in（１−１０^-L/10）に代入して、前記接続部における接続損失Ｌを評価することを特徴とする方法。
10. 請求項１から８のいずれかに記載の方法であって、
    前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定することは、異なる条件で前記漏洩光パワーを測定し、
    前記測定した漏洩光パワーから前記接続部における接続損失を評価することは、前記異なる条件で測定した漏洩光パワーの差から前記接続部における接続損失を評価することを特徴とする方法。
11. 第１の光ファイバと、第２の光ファイバの接続部における接続損失を評価するための装置であって、
    前記第１の光ファイバと、前記第２の光ファイバを接続するための接続手段と、
    前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバにマイクロベントを生じさせるための手段と、
    前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバからの漏洩光パワーを測定するための手段と
    を備えたことを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記接続部の近傍において前記第２の光ファイバに当該光ファイバのクラッドよりも屈折率の高い部材を接触させるための手段をさらに備えたことを特徴とする装置。
13. 請求項１１または１２に記載の装置であって、
    前記漏洩光パワーを測定するための手段は、複数のパワーメータからなることを特徴とする装置。
14. 請求項１１から１３のいずれかに記載の装置であって、
    前記接続部の近傍において漏洩光パワーを集光し、漏洩光以外の光を遮蔽するための手段をさらに備えたことを特徴とする装置。

Images