JP2010032650A

JP2010032650A - 活線検出装置

Info

Publication number: JP2010032650A
Application number: JP2008192760A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Uchida; 雄一内田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】より安定した活線検出が可能な活線検出装置を提供する。
【解決手段】２本の光ファイバ１，１の一端部同士を接続して形成する光線路Ａが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を接続するときに両光ファイバ１，１の光軸方向に直交する断面の屈折率分布を上記光軸方向の他の部位とは異ならせることにより形成され一方の光ファイバ１のコア１１内を伝搬してきた光の一部を他方の光ファイバ１のクラッド１２へ漏光させる漏光発生部３と、漏光発生部３から漏れる光に対して透明な接着剤からなる透明接着層４を介して上記他方の光ファイバ１のクラッド１２の外周面に接着され漏光発生部３から漏れた光を検出可能な受光素子チップ５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２本の光ファイバの一端部同士を接続して形成した光線路が活線状態（光線路を光が正常に伝送されている状態）にあるか否かを検出する活線検出装置に関するものである。

従来から、光ファイバ通信技術の分野において、局内、ビル内、宅内などに設置される光成端箱などに収納され光通信用の光ファイバにより形成される光線路が活線状態か否かを検出する活線検出装置として、光ファイバを屈曲させる必要のない活線検出装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、この種の活線検出装置は、光ファイバを屈曲させることなく、光線路が活線状態にあるか否かを検出することができるので、光ファイバを屈曲させることによる光ファイバの折損や、一時的な伝送損失の増加による伝送エラーの発生などの問題がないという特徴がある。

ここにおいて、上記特許文献１には、上述の活線検出装置として、図１０に示すように、２本の光ファイバ１’，１’を接続して形成した光線路Ａ’における２本の光ファイバ１’，１’の一端部同士の融着部２’を保護するとともに融着部２’から漏れる光を漏洩させる融着補強スリーブ４２’と、融着補強スリーブ４２’を収納するとともに各光ファイバ１’，１’が導出されるケース４０’と、ケース４０’の開口部に嵌入され融着部２’から融着補強スリーブ４２’を通して漏れた光を検出する受光素子（図示せず）を有する光検出部５０’とを備えたものが提案されている。
特開２００７−８５９３４号公報（段落〔００８９〕−〔００９６〕、および図４）

ところで、２本の光ファイバ１’，１’の一端部同士を融着する場合には、当該２本の光ファイバ１’，１’の光軸の軸ずれ、角度ずれなどに起因した接続損失が最小となるように融着するのが普通であり、上述の融着部２’での接続損失は波長１３１０ｎｍで０．２ｄＢ程度となっている。

しかしながら、光通信では光ファイバを伝搬する光のパワー（以下、光パワーと称する）の範囲が広く、光パワーが小さい場合には−２０ｄＢｍ程度の場合もあり、融着部２’から漏れる漏光の光パワーが小さくなることや、融着補強スリーブ４２’外に設置される上記受光素子と融着部２’との距離が離れているため上記受光素子での受光効率が低く、上記受光素子の受光面に到達する光量も少なくなるので、Ｓ／Ｎ比が小さくなり、活線検出が困難となってしまうことがあった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、より安定した活線検出が可能な活線検出装置を提供することにある。

請求項１の発明は、２本の光ファイバの一端部同士を接続して形成する光線路が活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続するときに当該２本の光ファイバの光軸方向に直交する断面の屈折率分布を前記光軸方向の他の部位とは異ならせることにより形成され一方の光ファイバのコア内を伝搬してきた光の一部を他方の光ファイバのクラッドへ漏光させる漏光発生部と、漏光発生部から漏れる光に対して透明な接着剤からなる透明接着層を介して前記他方の光ファイバのクラッドの外周面に接着され漏光発生部から漏れた光を検出可能な受光素子チップとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続するときに当該２本の光ファイバの光軸方向に直交する断面の屈折率分布を前記光軸方向の他の部位とは異ならせることにより形成され一方の光ファイバのコア内を伝搬してきた光の一部を他方の光ファイバのクラッドへ漏光させる漏光発生部を備えているので、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続損失が最小となるように融着したものに比べて、漏れる光の絶対光量を増やすことができ、しかも、漏光発生部から漏れた光を検出可能な受光素子チップが、漏光発生部から漏れる光に対して透明な接着剤からなる透明接着層を介して前記他方の光ファイバのクラッドの外周面に接着されているので、受光素子チップとクラッドの外周面との距離を短くでき、しかも、受光素子チップと前記他方の光ファイバのクラッドの外周面との間に空気が介在する場合に比べて、空気よりも大きい屈折率を有する透明接着層にクラッドから多くの漏れ光が入射して、漏れ光の受光素子チップへの到達効率が向上するから、より安定した活線検出が可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続するときに前記光軸方向に直交する断面において当該２本の光ファイバそれぞれの前記他の部位におけるクラッドの屈折率よりも屈折率が高く且つ前記他の部位におけるコアの屈折率よりも屈折率が低い屈折率分布を有するように融着することで形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、漏光発生用の別部材を追加することなく、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続するときに前記光軸方向に直交する断面において当該２本の光ファイバそれぞれの前記他の部位におけるクラッドの屈折率よりも屈折率が高く且つ前記他の部位におけるコアの屈折率よりも屈折率が低い中間屈折率領域が形成されるように融着することで漏光発生部を形成することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を融着する前に前記各一端部それぞれを各別に溶融させて前記各一端部の屈折率分布を前記他の部位とは異ならせてから前記一端部同士を融着することで形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、漏光発生部をより確実に形成することができるとともに、前記光軸方向に直交する断面における漏光発生部の形成領域の範囲をより広くすることが可能となり、活線検出に必要な漏れ光の光量をさらに多くすることができる
請求項４の発明は、請求項１の発明において、漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を当該２本の光ファイバとはコア径の異なる漏光発生用の光ファイバを挟んで接続することにより形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、２本の光ファイバの前記一端部同士の間に挟む漏光発生用の光ファイバのコア径を適宜選定して当該漏光発生用の光ファイバの両端部それぞれを２本の光ファイバの前記各一端部と融着すれば漏光発生部を形成することができるので、活線検出に必要な漏れ光の光量をより確実に確保することが可能となるとともに、融着の条件を変更することなく前記漏光発生部を形成することが可能となる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、漏光発生用の光ファイバのコアの屈折率が、２本の光ファイバそれぞれのコアの屈折率とは異なることを特徴とする。

この発明によれば、漏光発生部で発生する漏れ光の光量を増加させることができ、より確実に活線検出を行うことができる。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を当該２本の光ファイバとコア径が同じで当該２本の光ファイバのコアとはコアの屈折率が異なる漏光発生用の光ファイバを挟んで接続することにより形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、２本の光ファイバの前記一端部同士の間に挟む漏光発生用の光ファイバのコアの屈折率を異ならせて当該漏光発生用の光ファイバの両端部それぞれを２本の光ファイバの前記各一端部と融着すれば漏光発生部を形成することができるので、活線検出に必要な漏れ光の光量をより確実に確保することが可能となるとともに、融着の条件を変更することなく前記漏光発生部を形成することが可能となる。

請求項７の発明は、請求項１の発明において、漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を当該２本の光ファイバのクラッドと同じ材料からなり屈折率が一様なファイバを挟んで接続することにより形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、２本の光ファイバのクラッドと同じ材料からなり屈折率が一様なファイバの両端部それぞれを２本の光ファイバの前記各一端部と融着すれば漏光発生部を形成することができるので、活線検出に必要な漏れ光の光量をより確実に確保することが可能となるとともに、融着の条件を変更することなく前記漏光発生部を形成することが可能となる。

請求項１の発明は、２本の光ファイバの一端部同士を接続損失が最小となるように融着したものに比べて、コアから漏れる光の絶対光量を増やすことができ、しかも、受光素子チップと光ファイバのクラッドの外周面との間に空気が介在する場合に比べて、漏れ光の受光素子チップへの到達効率が向上するから、より安定した活線検出が可能となるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の活線検出装置は、図１に示すように、２本の光ファイバ１，１の一端部同士を接続して形成する光線路Ａが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を接続するときに両光ファイバ１，１の光軸方向に直交する断面の屈折率分布を上記光軸方向の他の部位とは異ならせることにより形成され一方の光ファイバ１（図示例では、右側の光ファイバ１）のコア１１内を伝搬してきた光の一部を他方の光ファイバ１（図示例では、左側の光ファイバ）のクラッド１２へ漏光させる漏光発生部３と、漏光発生部３から漏れる光に対して透明な接着剤からなる透明接着層４を介して上記他方の光ファイバ１のクラッド１２の外周面（つまり、コア１１とクラッド１２とで構成される素線１０の外周面）に接着され漏光発生部３から漏れた光を検出可能な受光素子チップ５とを備えている。なお、本実施形態では、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着することで接続してあり、当該２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士の融着部２に漏光発生部３が形成されている。また、図１中の太線の矢印は光の伝搬方向を示している。

また、本実施形態の活線検出装置は、受光素子チップ５の出力電流をオペアンプを用いた電流−電圧変換回路により電圧信号に変換し、上記電流−電圧変換回路から出力される電圧信号に基づいて光線路Ａが活線状態にあるか否かをマイクロコンピュータにより判別して判別結果をディスプレイに表示させたり、あるいは、抵抗器、コンデンサ、増幅回路を内蔵したＩＣなどを用いた判別回路による判別結果を発光ダイオードなどの表示手段に表示させるようになっている。

各光ファイバ１としては、各種の光ファイバの中で伝搬損失、伝送帯域幅および機械的強度などの耐環境性などに優れている石英ガラスファイバを用いている。ここで、本実施形態の光ファイバ１として用いる石英ガラスファイバとしては、シングルモードファイバを採用しているが、シングルモードファイバに限らず、ステップインデックス型（ＳＩ型）マルチモードファイバや、グレーデッドインデックス型（ＧＩ型）マルチモードファイバ、その他の特殊ファイバなど漏光発生部３を形成可能なファイバを採用してもよい。なお、各光ファイバ１としては、石英ガラスファイバに限らず、多成分ガラスファイバやプラスチックファイバなどを用いてもよい。

また、各光ファイバ１は、上記一端部側において被覆１３が除去され素線１０の外周面（つまり、クラッド１２の外周面）が露出しており、受光素子チップ５は、受光面が上記他方の光ファイバ１のクラッド１２側となる形で透明接着層４を介して上記他方の光ファイバ１のクラッド１２の外周面に接着されている。ここで、各光ファイバ１において素線１０の外周面が露出した部分の長さは１０ｍｍ程度であり、受光素子チップ５は、上記他方の光ファイバ１の光軸方向において漏光発生部３から規定長さ（例えば、２〜５ｍｍ程度）だけ離れて配置されている。

光ファイバ１を伝搬する光としては、例えば波長が１３１０ｎｍの光や波長が８５０ｎｍの光を想定しており、透明接着層４は、これらの波長の光に対して透明な接着剤であるエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などにより形成すればよい。なお、透明接着層４は、必ずしもクラッド１２よりも屈折率が高い材料で形成する必要はなく、空気とクラッド１２との中間の屈折率を有する材料で形成してもよい。

また、受光素子チップ５としては、フォトダイオードチップを用いている。ここで、光ファイバ１を伝搬する光（つまり、光通信用の光）の波長が１μｍ帯波長領域（例えば１３１０ｎｍ）の場合には当該１μｍ帯波長領域で受光感度の高いＩｎＧａＡｓフォトダイオードチップを採用し、光の波長が０．８μｍ帯波長領域（例えば８５０ｎｍ）の場合には当該０．８μｍ帯波長領域で受光感度の高いＳｉフォトダイオードチップを採用すればよく、例えば１μｍ帯波長領域の光および０．８μｍ帯波長領域の光が光線路Ａ内を伝搬される場合には、各波長領域それぞれにおいて受光感度の高い受光素子チップ５を各別に設ければよい。

ここで、上述の光線路Ａの屈折率分布について図２を参照しながら説明する。なお、図２（ｂ）〜（ｄ）は上記光軸方向に直交する方向をｘ方向（横方向）としたときの上記光軸方向に直交する断面の屈折率分布を示している。

図２は、各光ファイバ１，１がシングルモードファイバの場合の屈折率分布の説明図であり、同図（ａ）が上記光軸方向に沿った概略断面図、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ’断面（上記他方の光ファイバ１１のＣ−Ｃ’断面）における屈折率分布図、（ｃ）が（ａ）の融着部２における屈折率分布図、（ｄ）が（ａ）のＢ−Ｂ’断面（上記一方の光ファイバ１１のＢ−Ｂ’断面）における屈折率分布図である。ここで、図２（ｂ），（ｄ）は両光ファイバ１，１を融着する際に溶融されない部位であって両光ファイバ１，１本来の階段状の屈折率分布を有している。これに対して、図２（ｃ）は中心から離れるにつれて屈折率が徐々に小さくなっていき且つ屈折率がコア１１の屈折率ｎ_１よりも低くクラッド１２の屈折率ｎ_２よりも高い領域の径が両光ファイバ１，１本来のコア径よりも大きくなる屈折率分布を有している。なお、各光ファイバ１，１がＳＩ型マルチモードファイバの場合の屈折率分布も図２と同様である。

また、各光ファイバ１，１がＧＩ型マルチモードファイバの場合を例示した図３（ａ）での屈折率分布は図３（ｂ）〜（ｄ）のようになる。ここで、図３（ｂ），（ｄ）は両光ファイバ１，１を融着する際に溶融されない部位であって両光ファイバ１，１本来の屈折率が中心から外に向かって２乗分布をもって徐々に小さくなっている屈折率分布を有している。これに対して、図３（ｃ）は屈折率がコア１１の中心の屈折率ｎ_１よりも低くクラッド１２の屈折率ｎ_２よりも高い領域の径が両光ファイバ１，１本来のコア径よりも大きくなる屈折率分布を有している。

また、漏光発生部３は、図２に示すように、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を接続するときに両光ファイバ１，１の上記光軸方向に直交する断面において当該２本の光ファイバ１，１それぞれの上記他の部位におけるクラッド１２の屈折率ｎ_２よりも屈折率が高く且つ上記他の部位におけるコア１１の屈折率ｎ_１よりも屈折率が低い中間屈折率領域１１ａを有するように融着することで形成されている。ここにおいて、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着する際には、両光ファイバ１，１の上記一端部側の端面を突き合わせ、アーク放電などによって加熱溶融させてから冷却することにより２本の光ファイバ１，１を接続しているので、加熱溶融させたときにコア１１およびクラッド１２が短時間ではあるが固相から液相に相変化して混じり合いコア１１とクラッド１２との中間的な屈折率を有する領域ができるから、融着する際の条件（温度、時間など）を、接続損失が最小となるような条件から適宜変更することにより、所望の中間屈折率領域１１ａを積極的に形成すればよい。

ところで、図１には漏光発生部３で発生した漏れ光の光線経路を矢印で例示してある。すなわち、漏光発生部３で発生した漏れ光のうちクラッド１２と空気との境界でも入射補角が全反射臨界補角よりも大きな光線Ｐ１はクラッド１２からも漏れて外部に出てしまうが、全反射臨界補角よりも小さな光線Ｐ２，Ｐ３はクラッド１２と空気との境界で全反射する。ここで、本実施形態のように両光ファイバ１，１として石英ガラスファイバを用いている場合には、クラッド１２と空気との屈折率差が大きいので、漏光発生部３で発生した漏れ光についてはクラッド１２と空気との境界で全反射される割合が高く、漏光発生部３で発生した漏れ光の多くは光線Ｐ２，Ｐ３のように伝搬する。ここにおいて、光線Ｐ２は全反射を繰り返しながら素線１０内を伝搬していく。また、クラッド１２と透明接着層４との屈折率差はクラッド１２と空気との屈折率差よりも小さいので、クラッド１２と透明接着層４との界面で全反射される光の割合が少なく、クラッド１２と透明接着層４との界面を通過して受光素子チップ５の受光面に到達する。光線Ｐ３は、クラッド１２と空気との境界で１回だけ全反射された後、クラッド１２と透明接着層４との界面を通過して受光素子チップ５の受光面に到達する例を示してあるが、クラッド１２と空気との境界で複数回全反射された後、クラッド１２と透明接着層４との界面を通過して受光素子チップ５の受光面に到達してもよい。

以上説明した本実施形態の活線検出装置では、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を接続するときに上記光軸方向に直交する断面の屈折率分布を上記光軸方向の他の部位とは異ならせる（要するに、光線路Ａの途中で屈折率分布を局所的に異ならせる）ことにより形成され上記一方の光ファイバ１のコア１１内を伝搬してきた光の一部を上記他方の光ファイバ１のクラッド１２へ漏光させる漏光発生部３を備えているので、図１０に示した従来例のように２本の光ファイバ１’，１’の上記一端部同士を接続損失が最小となるように融着したものに比べて、漏れる光の絶対光量を増やすことができ、しかも、漏光発生部３から漏れた光を検出可能な受光素子チップ５が、漏光発生部３から漏れる光に対して透明な接着剤からなる透明接着層４を介して上記他方の光ファイバ１のクラッド１２の外周面に接着されているので、図１０に示した従来例のように融着補強スリーブ４２’などが介在する場合に比べて受光素子チップ５とクラッド１２の外周面との距離を短くでき、しかも、受光素子チップ５と上記他方の光ファイバ１のクラッド１２の外周面との間に空気が介在する場合に比べて、空気よりも大きい屈折率を有する透明接着層４にクラッド１２から多くの漏れ光が入射して、漏れ光の受光素子チップ５への到達効率が向上するから、光線路Ａを伝搬する光の光パワーの大小によらず活線検出が可能となる。要するに、光線路Ａを伝搬する光の光パワーが大きいときは勿論、光パワーが小さい場合であっても活線検出が可能となり、より安定した活線検出が可能となる。

なお、本実施形態の活線検出装置では、受光素子チップ５が上記他方の光ファイバ１のクラッド１２の外周面に透明接着層４を介して接着されているが、上記他方の光ファイバ１の光軸方向において受光素子チップ５と漏光発生部３との距離が近すぎると、漏光発生部３から漏れる光の光強度分布が受光素子チップ５の出力電流にそのまま影響するので、受光素子チップ５の出力電流がばらつくことが考えられる。これに対して、本実施形態では、上述のように受光素子チップ５が、上記光軸方向において漏光発生部３から規定長さ（例えば、２〜５ｍｍ程度）だけ離れて配置されているので、漏光発生部３で発生した光が全反射を繰り返すことで光強度分布が平均化され、受光素子チップ５の出力電流がばらつくのを抑制することができ、受光素子チップ５の安定した出力を得ることが可能となる。

また、本実施形態の活線検出装置では、漏光発生部３が、上述のように、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を接続するときに両光ファイバ１，１の上記光軸方向に直交する断面において当該２本の光ファイバ１，１それぞれの上記他の部位におけるクラッド１２，１２の屈折率よりも屈折率が高く且つ上記他の部位におけるコア１１，１１の屈折率よりも屈折率が低い中間屈折率領域１１ａを有するように融着することで形成されており、光の伝搬方向で局所的な屈折率分布の変化が存在し、融着部２を光が通過する際に光強度分布も変化し、一部の光を漏光発生部３から漏れ光としてコア１１からクラッド１２に漏れさせることができるので、両光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着する際に中間屈折率領域１１ａの屈折率分布を制御することにより、活線検出に必要な漏れ光を得ることができる。要するに、本実施形態の活線検出装置では、漏光発生用の別部材を追加することなく、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を接続するときに上記光軸方向に直交する断面において当該２本の光ファイバ１，１それぞれの上記他の部位におけるクラッド１２，１２の屈折率よりも屈折率が高く且つ上記他の部位におけるコア１１，１１の屈折率よりも屈折率が低い中間屈折率領域１１ａが形成されるように融着することで漏光発生部３を形成することができる。

（実施形態２）
本実施形態の活線検出装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着する前に図４（ａ）に示すように上記各一端部それぞれを各別に溶融させて上記各一端部の屈折率分布を上記他の部位とは異ならせてから（光ファイバ１，１本来の屈折率分布とは異ならせてから）、図４（ｂ）に示すように２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着して融着部２を形成することで漏光発生部３が形成されている点が相違する。なお、他の構成は実施形態１と同じなので図示および説明を適宜省略する。

ところで、実施形態１で説明したように２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着する際には、光ファイバ１，１の溶融が伴いコア１１，１１とクラッド１２，１２とが混じり合って中間屈折率領域１１ａが形成されるが、単に融着の条件を変化させただけでは、中間屈折率領域１１ａをあまり大きくすることができない。これに対して、本実施形態では、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を融着する前に図４（ａ）に示すように各光ファイバ１の上記一端部を素線１０の直径よりも直径が大きな球状に変形させて各光ファイバ１のコア径を上記光軸方向に沿って連続的に変化させている。

しかして、本実施形態の活線検出装置によれば、漏光発生部３をより確実に形成することができるとともに、上記光軸方向に直交する断面における漏光発生部３の形成領域の範囲をより広くすることが可能となり、活線検出に必要な漏れ光の光量をさらに多くすることができる。

（実施形態３）
本実施形態の活線検出装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図５に示すように、漏光発生部３が、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を当該２本の光ファイバ１，１とはコア径の異なる漏光発生用の光ファイバ６を挟んで接続することにより形成されている点が相違する。なお、他の構成は実施形態１と同じなので図示および説明を適宜省略する。

漏光発生用の光ファイバ６は、光ファイバ１，１と同様、石英ガラスファイバにより構成されている。ここにおいて、漏光発生用の光ファイバ６は、クラッド６２の外径が両光ファイバ１，１のクラッド１２，１２の外径と同じであり（つまり、漏光発生用の光ファイバ６は、素線６０の外径が両光ファイバ１，１の素線１０，１０の外径と同じであり）、コア６１のコア径（直径）が両光ファイバ１，１のコア１１，１１のコア径よりも大きいものを用いており、当該漏光発生用の光ファイバ６の光軸方向の両端部を両光ファイバ１，１と光軸を合わせて両光ファイバ１，１それぞれの上記一端部と融着してある。なお、図５（ｂ）は光ファイバ１の断面を示し、同図（ｃ）は漏光発生用の光ファイバ６の断面を示している。

ここにおいて、漏光発生用の光ファイバ６の上記両端部と両光ファイバ１，１の上記一端部とがそれぞれ融着され融着部２，２が形成されており、両光ファイバ１，１の光軸方向において上記一方の光ファイバ１（図５の右側の光ファイバ１）と漏光発生用の光ファイバ６との融着部２（図５の右側の融着部２）を境界としてコア径が小さい方から大きい方へ変化するので接続損失はほとんど発生せず漏光発生部３は形成されないが、両光ファイバ１，１の光軸方向において漏光発生用の光ファイバ６と上記他方の光ファイバ１（図５の左側の光ファイバ１）との融着部２（図５の左側の融着部２）では当該融着部２を境界としてコア径が大きい方から小さい方へ変化するので、漏光発生部３が形成される。ここで、漏光発生部３では、光ファイバ６および上記他方の光ファイバ１がシングルモードファイバの場合、漏光発生用の光ファイバ６の上記光軸方向に直交する断面の屈折率分布と、上記他方の光ファイバ１の上記光軸方向に直交する断面の屈折率分布とに基づいて決まる光分布状態（固有モード）の差に応じて漏れ光の光量が変化し、光ファイバ６および上記他方の光ファイバ１がマルチモードファイバの場合、漏光発生用の光ファイバ６のコア６１の断面積と上記他方の光ファイバ１のコア１１の断面積との面積差に応じて漏れ光の光量が変化し、シングルモードファイバ、マルチモードファイバいずれの場合も上記面積差が大きいほど漏れ光の光量が多くなる。

しかして、本実施形態の活線検出装置では、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士の間に挟む漏光発生用の光ファイバ６のコア径を適宜選定して当該漏光発生用の光ファイバ６の両端部それぞれを２本の光ファイバ１，１の上記各一端部と融着すれば漏光発生部３を形成することができるので、活線検出に必要な漏れ光の光量をより確実に確保することが可能となるとともに、融着の条件を変更することなく漏光発生部３を形成することが可能となる。

ところで、本実施形態の活線検出装置では、漏光発生用の光ファイバ６のコア６１の屈折率と上記他方の光ファイバ１のコア１１の屈折率とが同じであり、図６（ａ）中に太線の矢印で示したように漏光発生用の光ファイバ６のコア６１から上記他方の光ファイバ１のクラッド１２へ光の一部が漏れるが、漏光発生用の光ファイバ６のコア６１の屈折率と上記他方の光ファイバ１のコア１１の屈折率とを異ならせておけば、漏光発生部３で発生する漏れ光の光量を増加させることができ、より確実に活線検出を行うことができる。

例えば、各光ファイバ１，１，６としてＳＩ型マルチモードファイバを採用した場合、コア径が小さい上記他方の光ファイバ１の屈折率が、コア径が大きい漏光発生用の光ファイバ６の屈折率よりも低いとすると、漏光発生用の光ファイバ６と上記他方の光ファイバ１との融着部２での屈折が生じるので、図６（ｂ）に示すように、上記他方の光ファイバ１の素線１０内での光の広がりが大きくなり、上記他方の光ファイバ１のコア１１とクラッド１２との境界での入射補角が全反射臨界補角よりも大きな光は屈折して上記他方の光ファイバ１のクラッド１２へ入っていくので、漏れ光の光量が増加する。

なお、本実施形態では、漏光発生用の光ファイバ６のコア径が両光ファイバ１，１のコア径よりも大きいが、漏光発生用の光ファイバ６として、両光ファイバ１，１よりもコア径の小さなものを用いてもよく、この場合には、上記一方の光ファイバ１と漏光発生用の光ファイバ６との融着部２の方に漏光発生部３が形成され、漏光発生用の光ファイバ６と上記他方の光ファイバ１との融着部２の方には漏光発生部３は形成されない。

（実施形態４）
本実施形態の活線検出装置の基本構成は実施形態３と略同じであって、図７に示すように、漏光発生部３が、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を当該２本の光ファイバ１，１とコア径が同じで当該２本の光ファイバ１，１のコア１１とはコア７１の屈折率が異なる漏光発生用の光ファイバ７を挟んで接続することにより形成されている点が相違する。なお、他の構成は実施形態１と同じなので図示および説明を適宜省略する。

漏光発生用の光ファイバ７は、光ファイバ１，１と同様、石英ガラスファイバにより構成されている。ここにおいて、漏光発生用の光ファイバ７は、クラッド７２の外径が両光ファイバ１，１のクラッド１２，１２の外径と同じであり（つまり、漏光発生用の光ファイバ７は、素線７０の外径が両光ファイバ１，１の素線１０，１０の外径と同じであり）、コア７１のコア径（直径）も両光ファイバ１，１のコア１１，１１のコア径と同じものを用いており、当該漏光発生用の光ファイバ７の光軸方向の両端部を両光ファイバ１，１と光軸を合わせて両光ファイバ１，１それぞれの上記一端部と融着してある。ここで、本実施形態では、両光ファイバ１，１としてＳＩ型マルチモードファイバを用い、漏光発生用の光ファイバ７として両光ファイバ１，１と開口数（Numerical Aperture：ＮＡ）が同じＧＩ型マルチモードファイバを用いている。なお、図７（ｂ）は上記一方の光ファイバ１（図７（ａ）の右側の光ファイバ１）の断面を示し、同図（ｃ）は上記一方の光ファイバ１の屈折率分布を示し、同図（ｄ）は漏光発生用の光ファイバ７の断面を示し、同図（ｅ）は漏光発生用の光ファイバ７の屈折率分布を示している。

ここにおいて、漏光発生用の光ファイバ７の上記両端部と両光ファイバ１，１の上記一端部とがそれぞれ融着され融着部２，２が形成されており、両光ファイバ１，１の上記光軸方向において上記一方の光ファイバ１（図７（ａ）の右側の光ファイバ１）と漏光発生用の光ファイバ７との融着部２（図７（ａ）の右側の融着部２）を境界としてＳＩ型マルチモードファイバからＧＩ型マルチモードファイバへ変化するので漏光発生部３が形成されるが、両光ファイバ１，１の上記光軸方向において漏光発生用の光ファイバ７と上記他方の光ファイバ１（図７（ａ）の左側の光ファイバ１）との融着部２（図７（ａ）の左側の融着部２）を境界としてはＧＩ型マルチモードファイバからＳＩ型マルチモードファイバへ変化するので漏光発生部３は形成されない。この点について図８を参照しながら説明する。

ＳＩ型マルチモードファイバでは図７（ｃ）に示すような階段状の屈折率分布を有するので、図８（ａ）中に太線の矢印で示すように光ファイバ１の径方向（ｘ方向）のどの位置でも最大角度の光が存在するが、ＧＩ型マルチモードファイバでは図７（ｅ）に示すような屈折率分布を有するので、図８（ｂ）中に太線の矢印で示すように光ファイバ７の径方向（ｘ方向）の位置によって存在する光の入射補角が変化する。つまり、ＧＩ型マルチモードファイバからなる光ファイバ７では、コア７１内で当該コア７１の中心に近い部分には最大角度の光が存在するが、クラッド７２に近い周縁部には入射補角の小さい光しか存在しないので、光線の軌跡は正弦波状に蛇行する。したがって、図８（ｃ）に示すようにＳＩ型マルチモードファイバよりなる上記一方の光ファイバ１からＧＩ型マルチモードファイバよりなる光ファイバ７への光の入射時には光ファイバ７のコア７１においてクラッド７２に近い周縁部に入射補角の大きな光が入射すると、コア７１内に留まれずにクラッド７２へ漏れてしまう。一方、図８（ｄ）に示すようにＧＩ型マルチモードファイバよりなる光ファイバ７からＳＩ型マルチモードファイバよりなる上記他方の光ファイバ１への光の入射時には損失は生じない。

以上説明した本実施形態の活線検出装置では、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士の間に挟む漏光発生用の光ファイバ７のコア７１の屈折率を異ならせて当該漏光発生用の光ファイバ７の両端部それぞれを２本の光ファイバ１，１の上記各一端部と融着すれば漏光発生部３を形成することができるので、活線検出に必要な漏れ光の光量をより確実に確保することが可能となるとともに、融着の条件を変更することなく漏光発生部３を形成することが可能となる。

なお、本実施形態では、両光ファイバ１，１としてＳＩ型マルチモードファイバを用い、漏光発生用の光ファイバ７として両光ファイバ１，１とＮＡが同じＧＩ型マルチモードファイバを用いているが、両光ファイバ１，１としてＳＩ型マルチモードファイバを用い、漏光発生用の光ファイバ７として両光ファイバ１，１とはコア径が同じでＮＡが異なる（小さい）ＳＩ型マルチモードファイバを用いてもよい。また、両光ファイバ１，１としてＧＩ型マルチモードファイバを用い、漏光発生用の光ファイバ７として両光ファイバ１，１とはコア径が同じでＮＡも同じＳＩ型マルチモードファイバを用いてもよい。この場合には上記他方の光ファイバ１と漏光発生用の光ファイバ７との融着部２の方に漏光発生部３が形成され、上記一方の光ファイバ１と漏光発生用の光ファイバ７との融着部２の方には漏光発生部３は形成されない。

（実施形態５）
本実施形態の活線検出装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図９に示すように、漏光発生部３が、２本の光ファイバ１，１の上記一端部同士を当該２本の光ファイバ１，１のクラッド１２，１２と同じ材料（石英ガラス）からなり屈折率が一様なファイバ８を挟んで接続することにより形成されている点が相違する。ここで、ファイバ８の屈折率は、両光ファイバ１，１のクラッド１２，１２の屈折率と同じ値に設定してある。図９（ｂ）は上記一方の光ファイバ１（図９（ａ）の右側の光ファイバ１）の断面を示し、同図（ｃ）は上記一方の光ファイバ１の屈折率分布を示し、同図（ｄ）はファイバ８の断面を示し、同図（ｅ）はファイバ８の屈折率分布を示している。なお、他の構成は実施形態１と同じなので図示および説明を適宜省略する。

本実施形態の活線検出装置では、ファイバ８の両端部と両光ファイバ１，１の上記一端部とがそれぞれ融着され融着部２，２が形成されており、上記一方の光ファイバ１のコア１１からファイバ８中へ拡がって出射した光が上記他方の光ファイバ１のコア１１に結合する分以外は漏れ光となる。

しかして、本実施形態の活線検出装置では、２本の光ファイバ１，１のクラッド１２，１２と同じ材料からなり屈折率が一様なファイバ８の両端部それぞれを２本の光ファイバ１，１の上記各一端部と融着すれば漏光発生部３を形成することができるので、活線検出に必要な漏れ光の光量をより確実に確保することが可能となるとともに、融着の条件を変更することなく漏光発生部３を形成することが可能となる。

実施形態１を示し活線検出装置の要部概略断面図である。同上を示し、（ａ）は光軸方向に沿った概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面における屈折率分布図、（ｃ）は（ａ）の融着部における屈折率分布図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における屈折率分布図である。同上の他の構成例を示し、（ａ）は光軸方向に沿った概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面における屈折率分布図、（ｃ）は（ａ）の融着部における屈折率分布図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における屈折率分布図である。実施形態２の活線検出装置の製造方法の説明図である。実施形態３を示し、（ａ）は光軸方向に沿った概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ’断面図である。同上の要部説明図である。実施形態４を示し、（ａ）は光軸方向に沿った概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における屈折率分布図、（ｄ）は（ａ）のＥ−Ｅ’断面図、（ｅ）は（ａ）のＥ−Ｅ’断面における屈折率分布図である。同上の要部説明図である。実施形態５を示し、（ａ）は光軸方向に沿った概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における屈折率分布図、（ｄ）は（ａ）のＥ−Ｅ’断面図、（ｅ）は（ａ）のＥ−Ｅ’断面における屈折率分布図である。従来例を示す活線検出装置の概略構成図である。

符号の説明

１光ファイバ
２融着部
３漏光発生部
４透明接着層
５受光素子チップ
６光ファイバ
７光ファイバ
８ファイバ
１０素線
１１コア
１１ａ中間屈折率領域
１２クラッド
１３被覆
６１コア
６２クラッド
７１コア
７２クラッド
Ａ光線路

Claims

２本の光ファイバの一端部同士を接続して形成する光線路が活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続するときに当該２本の光ファイバの光軸方向に直交する断面の屈折率分布を前記光軸方向の他の部位とは異ならせることにより形成され一方の光ファイバのコア内を伝搬してきた光の一部を他方の光ファイバのクラッドへ漏光させる漏光発生部と、漏光発生部から漏れる光に対して透明な接着剤からなる透明接着層を介して前記他方の光ファイバのクラッドの外周面に接着され漏光発生部から漏れた光を検出可能な受光素子チップとを備えることを特徴とする活線検出装置。
漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を接続するときに前記光軸方向に直交する断面において当該２本の光ファイバそれぞれの前記他の部位におけるクラッドの屈折率よりも屈折率が高く且つ前記他の部位におけるコアの屈折率よりも屈折率が低い中間屈折率領域が形成されるように融着することで形成されてなることを特徴とする請求項１記載の活線検出装置。
漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を融着する前に前記各一端部それぞれを各別に溶融させて前記各一端部の屈折率分布を前記他の部位とは異ならせてから前記一端部同士を融着することで形成されてなることを特徴とする請求項２記載の活線検出装置。
漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を当該２本の光ファイバとはコア径の異なる漏光発生用の光ファイバを挟んで接続することにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の活線検出装置。
漏光発生用の光ファイバのコアの屈折率が、２本の光ファイバそれぞれのコアの屈折率とは異なることを特徴とする請求項４記載の活線検出装置。
漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を当該２本の光ファイバとコア径が同じで当該２本の光ファイバのコアとはコアの屈折率が異なる漏光発生用の光ファイバを挟んで接続することにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の活線検出装置。
漏光発生部は、２本の光ファイバの前記一端部同士を当該２本の光ファイバのクラッドと同じ材料からなり屈折率が一様なファイバを挟んで接続することにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の活線検出装置。