JP2014219286A - 信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法 - Google Patents

信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法 Download PDF

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Abstract

【課題】信号光の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの信号光を漏洩させつつ光ファイバ内部における光損失の過度の増加を防ぐ。
【解決手段】信号光取得構造10は、接触位置P1で被測定ファイバ50に曲げを付与する曲げ支柱11と、第1の把持位置P2で被測定ファイバ50を把持するとともに、被測定ファイバ50の光軸方向と交差する方向に移動可能であることにより曲げ支柱11における被測定ファイバ50の曲げ角度θ1を制御する第1の把持部12と、第2の把持位置P3において被測定ファイバ50を把持する第2の把持部13と、被測定ファイバ50の側面に対し空隙Gを隔てて対向する一端面14aを有し、曲げ支柱11による被測定ファイバ50の曲げにより被測定ファイバ50の側面から漏洩して一端面14aに入射した漏洩光L2を伝搬する測定用ファイバ14とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法に関するものである。
特許文献1には、複数の光ファイバの中から特定の光ファイバを識別する方法が開示されている。この方法では、光ファイバを伝搬する光信号に含まれるファイバ識別データ信号を検出することによって特定の光ファイバを識別する。そのために、この方法では、光ファイバを屈折させて該光ファイバの側面から光信号を取り出し、該光信号をフォトダイオードによって検出する。
特表2010−529466号公報
信号光を伝搬する光ファイバの側面から一部の信号光を漏洩させて取り出し、該一部の信号光を測定するための技術が研究されている。このような信号光の取り出しのために、特許文献1では、光ファイバを屈折させて曲げを付与し、その曲げ部分からの漏洩光を検出している。この方式では、或る程度の検出精度を得るために曲げ角度を大きくして必要な大きさの信号光を漏洩させなければならない一方、曲げ角度を大きくし過ぎると、光ファイバ内部における信号光の損失が増加して通信を妨げるおそれがあるという、トレードオフが存在する。しかしながら、信号光を伝搬する光ファイバの種類や製造ばらつき等によって信号光の漏洩光量及び曲げ損失にばらつきがあるので、このようなトレードオフを解決することは困難を伴う。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光ファイバの種類や製造ばらつき等に起因する、信号光の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの信号光を漏洩させつつ光ファイバ内部における光損失の過度の増加を防ぐことができる信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明による信号光取得構造は、信号光を伝搬する被測定ファイバの側面から一部の信号光を漏洩させて取り出すための信号光取得構造であって、被測定ファイバの所定の接触位置において被測定ファイバと接触することにより被測定ファイバに曲げを付与する曲げ付与部材と、接触位置に対し信号光の伝搬方向後方に位置する第1の把持位置において被測定ファイバを把持するとともに、被測定ファイバの光軸方向と交差する方向に移動可能であることにより曲げ付与部材における被測定ファイバの曲げ角度を制御する第1の把持部と、接触位置に対し信号光の伝搬方向前方に位置する第2の把持位置において被測定ファイバを把持する第2の把持部と、被測定ファイバの側面に対し空隙を隔てて対向する一端面を有し、曲げ付与部材による被測定ファイバの曲げにより被測定ファイバの側面から漏洩して一端面に入射した一部の信号光を伝搬する測定用ファイバとを備えることを特徴とする。
この信号光取得構造では、第1及び第2の把持部によって把持された被測定ファイバに曲げ付与部材が接触することにより、被測定ファイバに所定角度の曲げが付与される。そして、第1の把持部が被測定ファイバの光軸方向と交差する方向に移動可能となっており、第1の把持部の位置を変更することによって被測定ファイバの曲げ角度を任意に変更することができる。したがって、例えば被測定ファイバの曲げ損失が比較的大きい(すなわち漏洩光量が大きい)場合には曲げ角度を小さくして曲げ損失の過度の増加を抑え、また、被測定ファイバの曲げ損失が比較的小さい(すなわち漏洩光量が小さい)場合には曲げ角度を大きくして必要な漏洩光強度を得ることができる。このように、上記の信号光取得構造によれば、被測定ファイバの種類や製造ばらつき等に起因する、信号光の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの信号光を漏洩させつつ被測定ファイバ内部における光損失の過度の増加を防ぐことができる。
また、上記の信号光取得構造では、測定用ファイバの一端面が、被測定ファイバの側面に対し空隙を隔てて対向している。これに対し、例えば測定用ファイバと被測定ファイバとの間に屈折率整合剤(グリース)を塗布する方式も考えられるが、作業現場において屈折率整合剤を安定的に塗布及び管理するためには個々の作業員に高い技術が要求される。また、信号光を測定した後に屈折率整合剤を拭き取る作業が必要となるが、完全に拭き取ることは極めて困難である。上記の信号光取得構造のように測定用ファイバと被測定ファイバの側面とを空隙を隔てて対向させることにより、上記のような問題を回避することができる。また、例えば測定用ファイバを被測定ファイバの側面に当接させる方式も考えられるが、そのような方式では被測定ファイバを押圧し、光損失を増大させるおそれがある。上記の信号光取得構造のように測定用ファイバと被測定ファイバの側面とを空隙を隔てて対向させることにより、被測定ファイバにおける光損失を抑えつつ信号光を好適に取得することができる。
また、信号光取得構造は、第1の把持位置から接触位置までの間の被測定ファイバの第1の光軸方向に対して角度θ1(但しθ1>0°)を成し、第2の把持位置から接触位置までの間の被測定ファイバの第2の光軸方向に対して角度θ2(但しθ2≧0°)を成す基準線と直交する方向に対し、測定用ファイバの光軸が第1の光軸方向側へ傾斜していることを特徴としてもよい。このように、測定用ファイバの光軸方向を被測定ファイバの第1の光軸方向に近づけることによって、被測定ファイバから漏洩した信号光のうち測定用ファイバに入射する光の割合を高めることができる。
また、信号光取得構造は、測定用ファイバの一端面側の端部に取り付けられたフェルールを更に備え、被測定ファイバの側面と対向するフェルールの一端面が基準線に沿っていることを特徴としてもよい。これにより、測定用ファイバの端部に取り付けられたフェルールによる被測定ファイバへの押圧を防ぎ、被測定ファイバの光損失の増加を抑えることができる。
また、信号光取得構造は、第2の光軸方向と基準線との成す角度θ2が0°より大きいことを特徴としてもよい。このように、被測定ファイバの第2の把持位置から接触位置までの部分をフェルールの一端面から離すことによって、当該部分がフェルールに向けて撓んだ場合であっても被測定ファイバとフェルールとの接触を回避し、被測定ファイバの光損失の増加を抑えることができる。
また、信号光取得構造は、被測定ファイバの側面と、フェルールの一端面との間隔が50μm以上100μm以下であることを特徴としてもよい。この間隔が50μm以上であることにより、被測定ファイバの外径のばらつきに拘わらず被測定ファイバとフェルールとの接触を回避し、被測定ファイバの光損失の増加を抑えることができる。また、本発明者の知見によれば、この間隔が100μm以下であることにより、測定用ファイバに必要な大きさの信号光を入射させることができる。
また、信号光取得構造は、曲げ付与部材が、被測定ファイバに曲げを付与するように移動可能に設けられていることを特徴としてもよい。これにより、曲げを付与しない状態で第1及び第2の把持部に被測定ファイバを把持させた後に曲げ付与部材を移動させて曲げを付与することができるので、被測定ファイバを設置する作業を容易にすることができる。
また、信号光取得構造は、曲げ付与部材並びに第1及び第2の把持部を支持するベース部材を更に備え、第1の把持部、または第1及び第2の把持部の双方が、被測定ファイバを把持するファイバクランプ部と、被測定ファイバの光軸方向および曲げ付与部材の移動方向と交差する所定軸回りに回動可能なようにベース部材に固定された固定部と、ファイバクランプ部と固定部との距離を可変としつつ、ファイバクランプ部と固定部とを相互に連結する連結部材とを有することを特徴としてもよい。これにより、曲げ付与部材を移動させた際の被測定ファイバの角度変化および長さの変化を、第1の把持部、または第1及び第2の把持部の双方において好適に吸収することができる。
また、信号光取得構造は、被測定ファイバの光軸方向および曲げ付与部材の移動方向を含む平面に沿って固定部の位置を調整するための機構を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、ファイバクランプ部を移動可能として被測定ファイバの曲げ角度を好適に制御することができる。
また、信号光取得構造は、測定用ファイバを保持するファイバ保持部を更に備え、曲げ付与部材及びファイバ保持部のうち少なくとも一方に、被測定ファイバに曲げを付与するように曲げ付与部材が移動した状態における曲げ付与部材と測定用ファイバの一端面との間隔を調整するための機構が設けられていることを特徴としてもよい。これにより、被測定ファイバの側面と測定用ファイバの一端面との間隔を調整して、測定用ファイバへの漏洩光の入射効率を更に高めることができる。
また、信号光取得構造は、曲げ付与部材における被測定ファイバとの接触部分の断面形状が円弧または楕円弧であることを特徴としてもよい。これにより、被測定ファイバの曲げ角度の増加に対する曲げ損失の急激な増加を防ぎ、曲げ損失および漏洩光量の制御を容易にすることができる。
また、本発明による信号光測定装置は、上述したいずれかの信号光取得構造と、測定用ファイバの他端面と光学的に結合され、測定用ファイバを伝搬した一部の信号光の強度を測定する受光部とを備えることを特徴とする。この信号光測定装置によれば、上述したいずれかの信号光取得構造を備えることによって、被測定ファイバにおける信号光の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの信号光を漏洩させつつ被測定ファイバ内部における光損失の過度の増加を防ぐことができる。
また、本発明による信号光取得方法は、信号光を伝搬する被測定ファイバの側面から一部の信号光を漏洩させて取り出すための信号光取得方法であって、被測定ファイバの所定の接触位置に対して信号光の伝搬方向後方及び伝搬方向前方にそれぞれ位置する第1及び第2の把持位置において被測定ファイバを把持するとともに、所定の接触位置において被測定ファイバに曲げ付与部材を接触させることにより被測定ファイバに曲げを付与する第1ステップと、一端面が被測定ファイバの側面に対し空隙を隔てて対向するように配置された測定用ファイバを用い、曲げ付与部材による被測定ファイバの曲げにより被測定ファイバの側面から漏洩した一部の信号光を一端面に入射させる第2ステップと、被測定ファイバの光軸方向と交差する方向に第1の把持位置を移動させることにより被測定ファイバの曲げ角度を変更したのち、被測定ファイバの側面から漏洩した一部の信号光を再び一端面に入射させる第3ステップとを含むことを特徴とする。
この信号光取得方法では、第3ステップにおいて第1の把持位置を被測定ファイバの光軸方向と交差する方向に移動させることにより、被測定ファイバの曲げ角度を任意に変更することができる。したがって、上述した信号光取得装置と同様に、被測定ファイバの種類や製造ばらつき等に起因する、信号光の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの信号光を漏洩させつつ被測定ファイバ内部における光損失の過度の増加を防ぐことができる。
本発明による信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法によれば、光ファイバの種類や製造ばらつき等に起因する、信号光の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの信号光を漏洩させつつ光ファイバ内部における光損失の過度の増加を防ぐことができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る信号光測定装置の構成を概略的に示す図である。 図2は、測定用ファイバの光軸とフェルールの一端面との成す角度を示す図である。 図3は、信号光測定装置の動作を説明するための図である。 信号光取得構造の具体例を示す平面図であって、被測定ファイバに曲げを付与していない状態を示している。 信号光取得構造の具体例を示す平面図であって、被測定ファイバに曲げを付与している状態を示している。 図4に示されたVI−VI線に沿った曲げ支柱及びベース部材の断面図である。 図7は、被測定ファイバの一例を説明するための図であって、一般的な加入者系光線路の構成が示されている。 図8は、被測定ファイバの側面とフェルールの一端面との間隔と、漏洩光の受光率および被測定ファイバの透過率との関係を示すグラフである。
以下、添付図面を参照しながら本発明による信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る信号光測定装置1Aの構成を概略的に示す図である。同図に示されるように、本実施形態の信号光測定装置1Aは、信号光取得構造10を備えている。信号光取得構造10は、信号光L1を伝搬する測定対象の光ファイバ心線(以下、被測定ファイバという)50の側面から一部の信号光L1を漏洩させて取り出すための構造である。本実施形態の信号光取得構造10は、曲げ支柱11と、第1の把持部12と、第2の把持部13と、測定用ファイバ14と、フェルール15とを備えている。
曲げ支柱11は、本実施形態における曲げ付与部材である。曲げ支柱11は、被測定ファイバ50の所定の接触位置P1において、被測定ファイバ50と接触することにより被測定ファイバ50に曲げを付与する。曲げ支柱11における被測定ファイバ50との接触部分の、被測定ファイバ50の光軸を含む断面の形状は、円弧または楕円弧である。なお、図1には、該断面形状が円弧である場合を示している。このような曲げ支柱11は、例えば被測定ファイバ50の光軸方向と交差する方向を中心軸方向とする円柱状部材(または楕円柱状部材)によって好適に実現される。なお、曲げ支柱11の断面形状は被測定ファイバ50との接触部分において円弧または楕円弧であればよく、それ以外の領域は例えば平坦形状等であっても良い。即ち曲げ支柱11の断面形状は、例えばD形状であっても良い。
被測定ファイバ50の一部は、このような円柱状部材の側面に沿って配設されることにより、円弧状(または楕円弧状)に変形する。なお、このとき被測定ファイバ50の曲率は曲げ支柱11の形状により決定され、例えば曲げ支柱11の断面が円弧である場合には、被測定ファイバ50の曲率は一定である。このような曲げ支柱11による被測定ファイバ50の曲げによって、信号光L1のうち一部の光L2が被測定ファイバ50の側面から漏洩する。
第1の把持部12は、接触位置P1に対し信号光L1の伝搬方向後方に位置する第1の把持位置P2において、被測定ファイバ50を把持(クランプ)する。このような第1の把持部12は、例えば互いに対向する面を有する一対の部材により被測定ファイバ50の第1の把持位置P2を挟持することによって好適に実現される。また、第1の把持部12は、被測定ファイバ50の光軸方向と交差する方向B1,B2(好ましくは、被測定ファイバ50の光軸方向と直交し、且つ曲げ支柱11の中心軸方向と直交する方向)に移動可能なように構成されている。第1の把持部12を方向B1,B2に移動させることによって、曲げ支柱11における被測定ファイバ50の曲げ角度を制御することができる。
第2の把持部13は、接触位置P1に対し信号光L1の伝搬方向前方に位置する第2の把持位置P3において、被測定ファイバ50を把持(クランプ)する。このような第2の把持部13は、例えば互いに対向する面を有する一対の部材により被測定ファイバ50の第2の把持位置P3を挟持することによって好適に実現される。
ここで、基準線Aを定義する。基準線Aは、曲げ支柱11を構成する円柱状部材(又は楕円柱状部材)の中心軸方向と直交する方向に延びる直線であり、被測定ファイバ50のうち第1の把持位置P2から接触位置P1までの間の部分の光軸a1と、被測定ファイバ50のうち第2の把持位置P3から接触位置P1までの間の部分の光軸a2との双方を含む面内に含まれる直線である。そして、基準線Aは、光軸a1の光軸方向(第1の光軸方向)に対して角度θ1(但しθ1>0°)を成す。すなわち、第1の把持部12は、被測定ファイバ50のうち第1の把持位置P2から接触位置P1までの間の部分が基準線Aに対して角度θ1を成すように配置される。また、基準線Aは、光軸a2の光軸方向(第2の光軸方向)に対して角度θ2(但しθ2≧0°)を成す。換言すれば、第2の把持部13は、被測定ファイバ50のうち第2の把持位置P3から接触位置P1までの部分が基準線Aに対して角度θ2を成すように配置される。なお、角度θ2は、0°より大きいことが好ましい。一実施例では、角度θ2は10°である。
測定用ファイバ14は一端面14aおよび他端面14bを有する光ファイバである。測定用ファイバ14の一端面14aは、被測定ファイバ50の側面に対し空隙Gを隔てて対向している。すなわち、一端面14aと被測定ファイバ50の側面との間には、屈折率整合剤やレンズ等は一切設けられていない。一端面14aには、被測定ファイバ50の曲げによって被測定ファイバ50の側面から漏洩した光L2が入射する。測定用ファイバ14は、こうして入射した漏洩光L2を伝搬する。本実施形態では、一端面14aへの漏洩光L2の入射率を高めるために、基準線Aと直交する方向(図中の直線N)に対し、測定用ファイバ14の光軸が光軸a1方向側へ傾斜している。また、漏洩光L2の入射率を高めるためには、測定用ファイバ14は通常のシングルモードファイバよりもコア径の大きなマルチモードファイバ等であることが好ましく、GI(Graded Index)ファイバまたは、SI(Step Index)ファイバを用いることが好ましい。
フェルール15は、測定用ファイバ14の一端面14a側の端部において、その中心軸線が測定用ファイバ14の中心軸線と一致するように取り付けられた略円柱状の部材である。本実施形態では、被測定ファイバ50の側面と対向するフェルール15の一端面15aが基準線Aに沿っており、より好適には一端面15aが基準線Aと平行である。上述したように、測定用ファイバ14の光軸が基準線Aと直交する方向(直線N)に対して傾斜しているため、フェルール15の一端面15aは、測定用ファイバ14の光軸に対して傾斜することとなる。ここで、図2は、測定用ファイバ14の光軸とフェルール15の一端面15aとの成す角度θ3を示す図である。この角度θ3は、例えば測定用ファイバ14の光軸と基準線Aとの成す角度と等しい。好ましくは、角度θ3は30°以下である。
また、後述する実施例から明らかなように、被測定ファイバ50の側面と、フェルール15の一端面15aとの間隔dは、50μm以上であることが好ましく、また100μm以下であることが好ましい。
本実施形態の信号光測定装置1Aは、上述した信号光取得構造10に加えて、集光レンズ28と、受光素子29とを更に備えている。受光素子29は例えばフォトダイオード(PD)であり、アバランシェフォトダイオード(APD)であることが好ましい(以下では、APDを例示して説明する)。集光レンズ28は、測定用ファイバ14の他端面14bと光学的に結合されており、他端面14bから出射された漏洩光(信号光L1の一部)L2をAPD29に向けて集光する。APD29は、本実施形態における受光部であって、集光レンズ28を介して測定用ファイバ14の他端面14bと光学的に結合されている。APD29は、測定用ファイバ14を伝搬した漏洩光L2を受け、漏洩光L2の光強度に応じた電気信号を生成する。なお、APD29は、漏洩光L2に含まれる信号成分(MACアドレス信号など)を識別可能な程度に高速動作が可能なものであることが好ましい。また、前述のコア径の大きな光ファイバを測定用ファイバ14として用い、集光レンズ28等の集光光学系を介して受光部(APD29)に漏洩光を結合させることで、十分に漏洩光L2を受光部に結合し、信号成分を識別可能となる。
図3は、信号光測定装置1Aの動作を説明するための図である。図3を参照して、信号光測定装置1Aの動作とともに本実施形態による信号光測定方法について説明する。なお、ここでは、被測定ファイバ50として、曲げ損失特性が異なる2種類の光ファイバ、すなわちR15ファイバおよびR30ファイバを例に挙げて説明する。なお、R15ファイバは許容曲げ半径が15mmである光ファイバであり、曲げに強く大きな曲げ損失が生じにくいが、曲げ部分からの漏洩光が小さいので、信号を識別するために必要な大きさの漏洩光を得ることが難しい。また、R30ファイバは許容曲げ半径が30mmである光ファイバであり、曲げ部分からの漏洩光が大きいので信号を識別し易いが、曲げに弱く大きな曲げ損失が生じ易い。
まず、図3(a)に示されるように、第1の把持部12及び第2の把持部13によって被測定ファイバ50の第1の把持位置P2及び第2の把持位置P3を把持固定しつつ、被測定ファイバ50の接触位置P1を曲げ支柱11の表面に沿うように接触させて被測定ファイバ50に曲げを付与する(第1ステップ)。このとき、被測定ファイバ50の曲げ角度はθ1+θ2であり、θ1の調整によって曲げ角度を変更することが好ましく、本実施形態ではθ1=θ1aとなる。以下ではθ1によって曲げ角度を調整する形態を説明するため、曲げ角度をθ1と称して説明する。
次に、曲げ支柱11による被測定ファイバ50の曲げにより被測定ファイバ50の側面から漏洩した光L2を、測定用ファイバ14の一端面14aに入射させる(第2ステップ)。そして、漏洩光L2をAPD29で検出し、漏洩光L2に含まれる信号を識別する。
例えば曲げ角度θ1aを20°としたとき、被測定ファイバ50がR30ファイバである場合には、望ましい透過率(例えば−2.0dB以上)を満足するので、曲げ損失が抑えられ、信号光L1の伝搬を妨げない。また、必要な光量(例えば−30dB以上)の漏洩光L2を検出することが可能である。しかし、被測定ファイバ50がR30ファイバよりも曲げ損失が小さい(すなわち漏洩が少ない)R15ファイバである場合には、必要な大きさの漏洩光L2が得られず、信号の識別ができない可能性がある。
すなわち、信号を識別できないということは、被測定ファイバ50がR15ファイバであることを意味する。そこで、図3(b)に示されるように、第1の把持部12を移動させて曲げ角度をθ1=θ1bに変更したのち、この状態で被測定ファイバ50の側面から漏洩する光L2を測定用ファイバ14の一端面14aに入射させ、光L2をAPD29で検出して再び信号の識別を行う(第3ステップ)。
例えば、曲げ角度θ1bを25°としたとき、R15ファイバは望ましい透過率(例えば−2.0dB以上)を満足するので、曲げ損失が抑えられ、信号光L1の伝搬を妨げない。また、必要な大きさ(例えば−35dB以上)の漏洩光L2を検出することが可能である。なお、R15ファイバは、曲げ角度θ1bが30°であっても透過率及び受光率を満足することができる。
なお、上記の説明ではR15ファイバおよびR30ファイバを例示したが、同種の被測定ファイバであっても製造誤差等によって曲げ損失特性にばらつきがあることが多い。例えば、同じR15ファイバであっても、曲げ許容半径が15mmから例えば12mm程度までの範囲内でばらつく場合がある。したがって、同種の被測定ファイバであっても、漏洩光L2の強度に応じて曲げ角度θ1を異ならせてもよい。すなわち、被測定ファイバの種類に拘わらず、まず曲げ角度θ1aで漏洩光L2の検出を行い、必要とする光強度が得られない場合には曲げ角度θ1b(>θ1a)で漏洩光L2の検出を行い、それでも必要とする光強度が得られない場合には更に曲げ角度を大きくするとよい。
また、上記の説明では望ましい透過率を−2.0dBとし、望ましい受光率を−35dB以上としたが、透過率及び受光率としては適宜、望ましい値が設定されるとよい。透過率に関しては、被測定ファイバ50が現用線であることから、通信に支障が生じない範囲で適切な値が設定されるとよい。また、受光率に関しては、APD29が反応し得る最低限の光量に基づいて設定されるとよい。例えば、1G伝送に対応しているAPDの場合、最小受光感度は概ね−35dBmである。したがって、被測定ファイバ50を通過する信号光L1の光強度を0dBmとした場合、受光率は−35dB以上であることが望ましい。
ここで、本実施形態の信号光取得構造10の詳細な構成例について説明する。図4及び図5は、信号光取得構造10の具体例を示す平面図である。なお、図4は被測定ファイバ50に曲げを付与していない状態を示しており、図5は被測定ファイバ50に曲げを付与している状態を示している。これらの図に示されるように、信号光取得構造10は、上述した曲げ支柱11と、第1の把持部12及び第2の把持部13と、測定用ファイバ14と、フェルール15とを備えている。更に、信号光取得構造10は、曲げ支柱11、第1の把持部12、及び第2の把持部13を支持する板状のベース部材20を更に備えている。
曲げ支柱11は、被測定ファイバ50に曲げを付与するように移動可能に設けられている。本実施形態では、曲げ支柱11は、被測定ファイバ50の光軸方向と交差する方向に移動可能なようにベース部材20に取り付けられている。図6は、図4に示されたVI−VI線に沿った曲げ支柱11及びベース部材20の断面図である。図6に示されるように、ベース部材20には厚さ方向にベース部材20を貫通する開口21が形成されており、この開口21は、図4及び図5に示されるように被測定ファイバ50の光軸方向と交差する方向を長手方向として形成されている。そして、曲げ支柱11は、ベース部材20の厚さ方向に延びる軸部11aを有しており、この軸部11aが開口21内に挿通されることによって、開口21が曲げ支柱11を案内する。このような構成により、曲げ支柱11は、被測定ファイバ50に曲げを付与していない状態(図4)から被測定ファイバ50に曲げを付与する状態(図5)へ、被測定ファイバ50の光軸方向と交差する方向に移動可能とされている。
また、第1の把持部12は、ファイバクランプ部12a、固定部12b、及び連結部材12cを有している。同様に、第2の把持部13は、ファイバクランプ部13a、固定部13b、及び連結部材13cを有している。ファイバクランプ部12a及び13aは、図1に示された第1の把持位置P2及び第2の把持位置P3のそれぞれにおいて、被測定ファイバ50を把持(クランプ)する部分である。固定部12b及び13bは、被測定ファイバ50の光軸方向および曲げ支柱11の移動方向と交差する所定軸(例えば、図4及び図5の紙面に垂直な軸)回りに回動可能なように、それぞれ支軸12d及び13dを介してベース部材20に固定されている。連結部材12cは、ファイバクランプ部12aと固定部12bとの距離を可変としつつ、ファイバクランプ部12aと固定部12bとを相互に連結する。同様に、連結部材13cは、被測定ファイバ50の光軸方向におけるファイバクランプ部13aと固定部13bとの距離を可変としつつ、ファイバクランプ部13aと固定部13bとを相互に連結する。本実施形態では、連結部材12c及び13cはバネ等の弾性部材から成り、被測定ファイバ50の光軸方向に伸縮することによって上記の構成を実現している。
また、信号光取得構造10は、被測定ファイバ50の光軸方向および曲げ支柱11の移動方向を含む平面(例えば、ベース部材20の板面)に沿って固定部12b及び13bそれぞれの位置を調整するための位置調整機構22及び23を更に備えている。一例では、位置調整機構22は、ベース部材20に形成された溝24にスライド可能に嵌入されたプレート状の部材22aと、該部材22aをベース部材20に固定するボルト22bとを含んで構成されている。そして、固定部12bの支軸12dが部材22aに回転可能に支持されることによって、固定部12bの位置が溝24の長手方向に調整可能とされている。これと同様に、位置調整機構23は、ベース部材20に形成された溝25にスライド可能に嵌入されたプレート状の部材23aと、該部材23aをベース部材20に固定するボルト23bとを含んで構成されている。そして、固定部13bの支軸13dが部材23aに回転可能に支持されることによって、固定部13bの位置が溝25の長手方向に調整可能とされている。
また、信号光取得構造10は、測定用ファイバ14を保持するファイバ保持部26を更に備えている。ファイバ保持部26は、例えばフェルール15を保持することによって測定用ファイバ14を保持する。そして、曲げ支柱11及びファイバ保持部26のうち少なくとも一方には、被測定ファイバ50に曲げを付与するように曲げ支柱11が移動した状態(図5を参照)において曲げ支柱11と測定用ファイバ14の一端面14aとの間隔を調整するための機構が設けられていることが好ましい。本実施形態では、そのような機構として調整部27が設けられている。調整部27は、ベース部材20に取り付けられ、曲げ支柱11と測定用ファイバ14の一端面14aとの間隔が可変となるようにファイバ保持部26を支持している。
図4及び図5に示された信号光取得構造10は、次のように操作される。まず、図4に示されるように、第1の把持部12のファイバクランプ部12aおよび第2の把持部13のファイバクランプ部13aにより、被測定ファイバ50が把持される。このとき、曲げ支柱11は開口21の一端側(測定用ファイバ14から離れた側)に位置しており、被測定ファイバ50の配置を妨げない。次に、図5に示されるように、曲げ支柱11が開口21の他端側(測定用ファイバ14に近接する側)に移動することによって、被測定ファイバ50に曲げが付与される。このとき、基準線A(図1を参照)に対する被測定ファイバ50の光軸方向の角度が変化するが、その角度変化は、支軸12d,13d回りの固定部12b,13bの回動動作によって吸収される。また、このとき、第1の把持部12と第2の把持部13との間の被測定ファイバ50の長さも変化するが、その長さの変化は連結部材12c及び13cが伸縮することによって吸収される。
その後、曲げ支柱11による被測定ファイバ50の曲げにより被測定ファイバ50の側面から漏洩した光を、測定用ファイバ14の一端面14aに入射させる。そして、漏洩光を検出し、漏洩光に含まれる信号を識別する。このとき、信号を識別できない場合には、位置調整機構23により第1の把持部12を移動させて曲げ角度を大きくし、この状態で被測定ファイバ50の側面から漏洩する光を測定用ファイバ14の一端面14aに入射させ、再び信号の識別を行う。
以上の構成を備える信号光測定装置1A、信号光取得構造10、および信号光取得方法によって得られる効果について説明する。本実施形態では、前述したように、第1の把持部12が被測定ファイバ50の光軸a1の方向と交差する方向B1,B2に移動可能となっており、第1の把持部12の位置を変更することによって被測定ファイバ50の曲げ角度θ1を任意に変更することができる。したがって、被測定ファイバ50の曲げ損失が比較的大きい(すなわち漏洩光量が大きい)場合には曲げ角度θ1を小さくして曲げ損失の過度の増加を抑え、また、被測定ファイバ50の曲げ損失が比較的小さい(すなわち漏洩光量が小さい)場合には曲げ角度θ1を大きくして必要とする漏洩光強度を得ることができる。このように、本実施形態によれば、被測定ファイバ50の種類や製造ばらつき等に起因する、信号光L1の漏洩光量及び曲げ損失のばらつきによる影響を低減し、必要な大きさの漏洩光L2を取得しつつ被測定ファイバ50内部における光損失の過度の増加を防ぐことができる。
特に、R15ファイバとR30ファイバとでは曲げ特性が大きく異なるので、漏洩光L2を取得する際の好適な曲げ角度θ1も互いに異なる。また、予め被測定ファイバの種類を特定することは手間がかかってしまう。更に、R30ファイバを誤ってR15ファイバに適した曲げ角度で曲げてしまうと、大きな曲げ損失が生じることにより通信を妨げてしまうおそれがある。本実施形態によれば、被測定ファイバ50にR15ファイバとR30ファイバとが混在する場合であっても、各々に適した曲げ角度θ1でもって曲げを付与し、必要な大きさの漏洩光L2を容易に取得することができる。また、測定用ファイバ14の光軸が、基準線Aと直交する方向(図中の直線N)に対し、光軸a1方向側へ傾斜しているので、測定用ファイバ14の一端面14aへの漏洩光L2の入射率を高めることができる。さらに、第1の把持部12によって被測定ファイバ50の曲げ角度を調整することで、漏洩光L2の入射率を悪化させることなく、好適な曲げ角度θ1を設定可能である。即ち、第2の把持部13によって曲げ角度を調整すると、漏洩光L2のうち測定用ファイバ14の光軸とは傾斜の傾きの符号が異なる漏洩光L2が増大するため、入射率を悪化させることが懸念されるが、第1の把持部12によって被測定ファイバ50の曲げ角度を調整すれば、測定用ファイバ14の光軸と傾斜の傾きの符号が同じ漏洩光L2が増大するため、入射率の悪化が抑制される。
また、本実施形態の信号光取得構造10では、測定用ファイバ14の一端面14aが、被測定ファイバ50の側面に対し空隙Gを隔てて対向している。測定用ファイバ14と被測定ファイバ50の側面との光結合効率を高めるため、例えば測定用ファイバ14と被測定ファイバ50との間に屈折率整合剤(グリース)を塗布する方式も考えられる。しかし、作業現場において屈折率整合剤を安定的に塗布及び管理するためには、個々の作業員に高い技術が要求される。また、信号光L1を測定した後に屈折率整合剤を拭き取る作業が必要となるが、完全に拭き取ることは極めて困難である。これに対し、本実施形態の信号光取得構造10のように、測定用ファイバ14と被測定ファイバ50の側面とを空隙Gを隔てて対向させることにより、上記のような問題を回避することができる。また、例えば測定用ファイバ14を被測定ファイバ50の側面に当接させる方式も考えられるが、そのような方式では被測定ファイバ50を押圧し、光損失を増大させるおそれがある。被測定ファイバ50の外径のばらつきを考えると、被測定ファイバ50を押圧しないように測定用ファイバ14の一端面14aの位置を制御する方式も現実的ではない。これらの方式に対し、本実施形態の信号光取得構造10のように、測定用ファイバ14と被測定ファイバ50の側面とを空隙Gを隔てて対向させることにより、被測定ファイバ50における光損失を抑えつつ信号光L1を好適に取得することができる。
但し、空隙Gが過度に広いと漏洩光L2が拡散してしまい、漏洩光L2のうち測定用ファイバ14に入射する光の割合(受光率)が低下してしまう。したがって、空隙Gの広さは適切に設定されることが望ましい。なお、後述する実施例より、被測定ファイバ50の側面と、フェルール15の一端面15aとの間隔dは100μm以下であることが好ましい。間隔dが100μm以下であれば、漏洩光L2の受光率を著しく低下させることなく、必要な大きさの漏洩光L2を得ることができる。
また、被測定ファイバ50としては現在、外径が0.25mmの光ファイバと、外径が0.5mmの光ファイバとがある。外径が0.25mmである光ファイバの外径公差は±0.015mmと規定されており、外径が0.5mmである光ファイバの外径公差は±0.025mmと規定されている。これらのことから、測定用ファイバ14が被測定ファイバ50に接触しない為には、間隔dは50μm以上であることが好ましい。
また、本実施形態のように、測定用ファイバ14の光軸は、基準線Aと直交する方向に対し被測定ファイバ50の光軸a1方向側へ傾斜していることが好ましい。このように、測定用ファイバ14の光軸方向を被測定ファイバ50の光軸a1の方向に近づけることによって、被測定ファイバ50から漏洩した光L2のうち測定用ファイバ14に入射する光の割合を高めることができる。
また、本実施形態のように、被測定ファイバ50の側面と対向するフェルール15の一端面15aは、基準線Aに沿っていることが好ましい。これにより、フェルール15による被測定ファイバ50への押圧を防ぎ、被測定ファイバ50の光損失の増加を抑えることができる。
また、光軸a2の方向と基準線Aとの成す角度θ2は、0°より大きいことが好ましい。被測定ファイバ50の第2の把持位置P3から接触位置P1までの部分は、被測定ファイバ50に加えられる張力の大きさによっては完全な直線とならず、フェルール15に向けて撓む場合がある。上記のように、角度θ2を0°より大きくし、被測定ファイバ50の第2の把持位置P3から接触位置P1までの部分をフェルール15の一端面15aから離すことによって、当該部分がフェルール15に向けて撓んだ場合であっても被測定ファイバ50とフェルール15との接触を回避し、被測定ファイバ50の光損失の増加を抑えることができる。
また、図4及び図5に示されたように、曲げ支柱11は、被測定ファイバ50に曲げを付与するように移動可能に設けられていることが好ましい。これにより、曲げを付与しない状態で第1の把持部12及び第2の把持部13に被測定ファイバ50を把持させた後に曲げ支柱11を移動させて曲げを付与することができるので、被測定ファイバ50を設置する作業を容易にすることができる。
また、曲げ支柱11及びファイバ保持部26のうち少なくとも一方に、被測定ファイバ50に曲げを付与するように曲げ支柱11が移動した状態における、曲げ支柱11と測定用ファイバ14の一端面14aとの間隔を調整するための機構(例えば調整部27)が設けられていることが好ましい。これにより、被測定ファイバ50の側面と測定用ファイバ14の一端面14aとの間隔を調整して、測定用ファイバ14への漏洩光の入射効率を更に高めることができる。なお、曲げ支柱11と測定用ファイバ14の一端面14aとの間隔は、曲げ支柱11の可動範囲において調整されても良いが、曲げ支柱11を開口21の他端に当接させることにより位置決めした上で、ファイバ保持部26の位置の微調整を調整部27によって行うことがより好ましい。
また、本実施形態のように、曲げ支柱11における被測定ファイバ50との接触部分の断面形状は円弧または楕円弧であることが好ましい。これにより、被測定ファイバ50の曲げ角度θ1の増加に対する曲げ損失の急激な増加を防ぎ、曲げ損失および漏洩光量の制御を容易にすることができる。
ここで、図7は、本実施形態の被測定ファイバ50の一例を説明するための図であって、加入者系光線路40の構成が示されている。この加入者系光線路40は、基地局に設置されたOLT(Optical Line Terminal)41と、加入者宅に設けられたONU(Optical Network Unit)42と、クロージャー43とを備えている。クロージャー43は、筐体43aと、筐体43aに収容されたスプリッタ43bとを有する。スプリッタ43bは、複数のOLT41から配線された複数の光ファイバ45と、一つのONU42から配線された光ファイバ44とを相互に結合する。
このような加入者系光線路40において、OLT41は所定のONU42に対し、OLT41への上り信号の送出を許可する信号を送出する。これに対し、ONU42は所定時間内にOLT41へ上り信号を送出する。このように、加入者系光線路40では、OLT41とONU42との間で双方向通信が行われる。ONU42から送出される回線の使用状態を把握する際には、個別のMACアドレス信号の識別が必要となる。このような信号識別のために用いられる従来の光キャプチャ装置では、基地局内に設けられる光カプラまたはファイバセレクタを介してONU42からの信号を受信し、その受信信号に含まれるMACアドレス信号を識別する。したがって、従来の光キャプチャ装置では、作業場所が基地局内に限定され、基地局と加入者宅との間の光線路において作業ができないという問題がある。
そのような問題に対し、本実施形態の信号光測定装置1Aは、光ファイバの側面から信号光を取り出すことができるので、基地局内に限定されず、OLT41とONU42との間の光線路において信号を受信することが可能となる。例えば、図7に示されたクロージャー43の筐体43aの内部(図中の部分E)において、ONU42とスプリッタ43bとを接続する光ファイバ45から信号光を取り出し、該信号光に含まれるMACアドレス信号を識別することができる。したがって、光アクセス網の切替工事の高速化や、確実性の向上を図ることができる。また、双方向通信を行う際の上り信号と下り信号の一方の漏れ光を取得でき、且つ、通過損を小さくして双方向通信を妨害しないので、双方向通信を維持しつつ、その通信光を解析出来る。
(実施例)
図8(a)は、上記実施形態の一実施例として、被測定ファイバ50の側面とフェルール15の一端面15aとの間隔dと、漏洩光L2の受光率との関係に関する評価結果を示すグラフである。また、図8(b)は、間隔dと、被測定ファイバ50の透過率との関係を示すグラフである。図8(a)及び図8(b)において、グラフG11及びG21は被測定ファイバ50がR30ファイバである場合を示しており、グラフG12及びG22は被測定ファイバ50がR15ファイバである場合を示している。また、評価に用いた測定用ファイバ14の開口数(NA)は0.22であり、曲げ支柱11の直径(曲げ径)は8mmであった。
図8(a)から明らかなように、間隔dが100μmを超えると受光率が大きく低下するが、100μm以下であれば数dB程度の低下で済む。また、図8(b)から明らかなように、間隔dを50μm以上とすると、空隙Gを設けない場合(d=0)と比較して、透過率が改善することがわかる。例えばR30ファイバの場合(グラフG21)、透過率は約0.5dB改善している。以上のことから、間隔dは50μm以上100μm以下であることが好ましい。
以上、本発明に係る信号光取得構造、信号光測定装置、および信号光取得方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
1A…信号光測定装置、10…信号光取得構造、11…曲げ支柱、12…第1の把持部、13…第2の把持部、14…測定用ファイバ、15…フェルール、28…集光レンズ、29…APD、40…加入者系光線路、43…クロージャー、44,45…光ファイバ、50…被測定ファイバ、A…基準線、a1,a2…光軸、d…間隔、G…空隙、L1…信号光、L2…漏洩光、P1…接触位置、P2…第1の把持位置、P3…第2の把持位置、θ1…曲げ角度。

Claims (12)

  1. 信号光を伝搬する被測定ファイバの側面から一部の前記信号光を漏洩させて取り出すための信号光取得構造であって、
    前記被測定ファイバの所定の接触位置において前記被測定ファイバと接触することにより前記被測定ファイバに曲げを付与する曲げ付与部材と、
    前記接触位置に対し前記信号光の伝搬方向後方に位置する第1の把持位置において前記被測定ファイバを把持するとともに、前記被測定ファイバの光軸方向と交差する方向に移動可能であることにより前記曲げ付与部材における前記被測定ファイバの曲げ角度を制御する第1の把持部と、
    前記接触位置に対し前記信号光の伝搬方向前方に位置する第2の把持位置において前記被測定ファイバを把持する第2の把持部と、
    前記被測定ファイバの側面に対し空隙を隔てて対向する一端面を有し、前記曲げ付与部材による前記被測定ファイバの曲げにより前記被測定ファイバの側面から漏洩して前記一端面に入射した前記一部の信号光を伝搬する測定用ファイバと
    を備えることを特徴とする、信号光取得構造。
  2. 前記第1の把持位置から前記接触位置までの間の前記被測定ファイバの第1の光軸方向に対して角度θ1(但しθ1>0°)を成し、前記第2の把持位置から前記接触位置までの間の前記被測定ファイバの第2の光軸方向に対して角度θ2(但しθ2≧0°)を成す基準線と直交する方向に対し、前記測定用ファイバの光軸が前記第1の光軸方向側へ傾斜していることを特徴とする、請求項1に記載の信号光取得構造。
  3. 前記測定用ファイバの前記一端面側の端部に取り付けられたフェルールを更に備え、
    前記被測定ファイバの側面と対向する前記フェルールの一端面が前記基準線に沿っていることを特徴とする、請求項2に記載の信号光取得構造。
  4. 前記第2の光軸方向と前記基準線との成す角度θ2が0°より大きいことを特徴とする、請求項3に記載の信号光取得構造。
  5. 前記被測定ファイバの側面と、前記フェルールの前記一端面との間隔が50μm以上100μm以下であることを特徴とする、請求項3または4に記載の信号光取得構造。
  6. 前記曲げ付与部材が、前記被測定ファイバに曲げを付与するように移動可能に設けられていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の信号光取得構造。
  7. 前記曲げ付与部材並びに前記第1及び第2の把持部を支持するベース部材を更に備え、
    前記第1の把持部、または前記第1及び第2の把持部の双方が、
    前記被測定ファイバを把持するファイバクランプ部と、
    前記被測定ファイバの光軸方向および前記曲げ付与部材の移動方向と交差する所定軸回りに回動可能なように前記ベース部材に固定された固定部と、
    前記ファイバクランプ部と前記固定部との距離を可変としつつ、前記ファイバクランプ部と前記固定部とを相互に連結する連結部材と
    を有することを特徴とする、請求項6に記載の信号光取得構造。
  8. 前記被測定ファイバの光軸方向および前記曲げ付与部材の移動方向を含む平面に沿って前記固定部の位置を調整するための機構を更に備えることを特徴とする、請求項7に記載の信号光取得構造。
  9. 前記測定用ファイバを保持するファイバ保持部を更に備え、
    前記曲げ付与部材及び前記ファイバ保持部のうち少なくとも一方に、前記被測定ファイバに曲げを付与するように前記曲げ付与部材が移動した状態における前記曲げ付与部材と前記測定用ファイバの前記一端面との間隔を調整するための機構が設けられていることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか一項に記載の信号光取得構造。
  10. 前記曲げ付与部材における前記被測定ファイバとの接触部分の断面形状が円弧または楕円弧であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の信号光取得構造。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載された信号光取得構造と、
    前記測定用ファイバの他端面と光学的に結合され、前記測定用ファイバを伝搬した前記一部の信号光の強度を測定する受光部と
    を備えることを特徴とする、信号光測定装置。
  12. 信号光を伝搬する被測定ファイバの側面から一部の前記信号光を漏洩させて取り出すための信号光取得方法であって、
    前記被測定ファイバの所定の接触位置に対して前記信号光の伝搬方向後方及び伝搬方向前方にそれぞれ位置する第1及び第2の把持位置において前記被測定ファイバを把持するとともに、前記所定の接触位置において前記被測定ファイバに曲げ付与部材を接触させることにより前記被測定ファイバに曲げを付与する第1ステップと、
    一端面が前記被測定ファイバの側面に対し空隙を隔てて対向するように配置された測定用ファイバを用い、前記曲げ付与部材による前記被測定ファイバの曲げにより前記被測定ファイバの側面から漏洩した前記一部の信号光を前記一端面に入射させる第2ステップと、
    前記被測定ファイバの光軸方向と交差する方向に前記第1の把持位置を移動させることにより前記被測定ファイバの曲げ角度を変更したのち、前記被測定ファイバの側面から漏洩した前記一部の信号光を再び前記一端面に入射させる第3ステップと
    を含むことを特徴とする、信号光取得方法。
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