JP2016206286A - 光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供する。【解決手段】光ファイバ側方入出力装置は、光ファイバ１を曲げた際の放射における第一回目の放射の方向に沿ってマルチモードファイバ１２を設置し、第二回目の放射の方向に沿ってシングルモードファイバ１１を設置し、マルチモードファイバ１２で漏洩光を受光し、シングルモードファイバ１１で入射光を曲げ部へ入射することとした。【選択図】図８

Description

本発明は、光ファイバの側方から光を入出力する技術に関する。

光ファイバ側方入出力技術は、或る角度で曲げられた光ファイバの曲がり部分の側面に別の光ファイバを突き当てるという構造により、２つの光ファイバ間での光信号の授受を可能にする技術である。以下、この明細書では曲げられるほうの光ファイバを曲げ光ファイバと称し、曲げ光ファイバの側面に突き当てられるほうの光ファイバをプローブファイバと称する。光ファイバ側方入出力技術は、漏洩光モニタ、心線対照用の試験光入射、あるいは光回線の経路変更に係る短瞬断切替器などへの適用が検討されている。

図１は、光ファイバ側方入出力装置を説明するための概念図である。被覆付き光ファイバ（主光ファイバ１）などが円筒状の剛体である曲げ付与円筒部２に押し当てられ、曲げ部３が形成される。透明のゲル状部材である屈折率整合剤４が、円筒部２に密着する曲げ部３を覆うように或る程度の厚みを持って盛り上げ形成される。この屈折率整合剤４に差し込むようにプローブファイバ５の端面が曲げ部３に突き当てられて、側方入出力の光学系が形成される。プローブファイバ５の端面には図示しないレンズが形成されても良い。

曲げ部３の円筒部２に接触する部分の曲率半径は例えば１．７ｍｍであり、円弧部分のなす角度は３０度程度である。曲げ部３が形成されることで光ファイバの全反射条件が緩和され、光を光ファイバの側方から入出力させることが可能になる。曲げ部３からの光は屈折率整合剤４を通ってプローブファイバ５に入射され外部に出力される。光の進行方向は可逆的であり、プローブファイバ５からの光を同じ経路で主光ファイバ１に入力することもできる。

この技術の利用用途として例えば短瞬断切替器が提案されている。短瞬断切替器は例えばアクセス網における光通信線路切替装置に適用されることが可能である。光通信線路切替装置は、光ファイバ側方入出力技術により光信号を迂回線路にバイパスさせるための装置である。この種の装置を用いれば支障移転工事などで現用光ファイバを切断しても迂回線路で通信を維持できるので、光通信線路の切替工事をインサービスで実施できる。

図２は、特許文献１に示される光通信線路切替装置を示す図である。現用光線路光ファイバの途中に対をなす側方光入出力機構を設けて光を迂回させることで光通信線路切替装置が形成される。さらに図３に示されるように、一対の光通信線路切替装置（５３、５４）を現用光線路光ファイバ上に対向配置し、新規光線路光ファイバ２００を現用光線路光ファイバ１００と並列に接続することで、光経路を現用光線路光ファイバ１００から新規光線路光ファイバ２００に短瞬断で切り替え可能な光学系を形成することができる。

特開２０１２−２５２０９９号公報

図１のような光ファイバ側方入出力装置においては結合効率が高いほうが望ましい。結合効率が変わらずとも光源強度を高めることによって、曲げ部３へ入射する光を数倍程度高めることは可能である。一方、曲げ部３から放射される光を受光する場合においてはシングルモードファイバ同士の結合であり、結合効率を高めることは容易ではなく、わずか１０μｍ程度の位置ずれによっても大きく減少することになる。位置ずれによる結合効率の低下が発生すると、増幅中継器の最小受光感度に到達せず信号として受信して伝送することが不能になることがある。このように、図１の構成の光ファイバ側方入出力装置には、曲げ部からの漏洩光を確実に補足することが困難という課題があった。

ここで、図４のようにプローブファイバとして、ファイバコアが大きなマルチモードファイバ（例えばコア直径５０μｍ）を使用すれば、曲げ部３から放射される光を受光する際の結合効率は改善する。しかし逆方向のプローブファイバ５ａから曲げ部３へ入射する場合においては、光源サイズが５０μｍとなり、曲げ部３上へ投影される像の大きさがそれに伴って拡大されるため、入射する側の結合効率が数十分の１に低下することになる。このような結合効率の低下は光源強度の増大でも補うことは難しい。すなわち、図４の構成の光ファイバ側方入出力装置には、プローブファイバから主光ファイバへの光入力が困難という課題があった。

図１や図４の構成の課題を解決するために、ビームスプリッタのような光学系で入力光と漏洩光の経路を分離する光ファイバ側方入出力装置が提案されている。図５は、入力光と漏洩光の経路を分離する光ファイバ側方入出力装置を説明する図である。図５の光ファイバ側方入出力装置は、図１の光ファイバ側方入出力装置の構成にビームスプリッタ６と漏洩光を受光する大コア径のマルチモードファイバ９を備える。

具体的には、図５の光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部３を形成された主光ファイバ１に曲げ部３を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
曲げ部３に断面を突き当てられ、当該断面を介して曲げ部３に入射光を入射可能なプローブファイバ５と、
曲げ部３と前記断面との間に設けられ、曲げ部３から漏洩する漏洩光の経路を前記断面とは異なる方向に変化させるビームスプリッタ６と、
前記経路を変更された漏洩光を捕捉するマルチモードファイバ９と、
を具備することを特徴とする。

図５の光ファイバ側方入出力装置は、主光ファイバ１（シングルモードファイバ）の曲げ部３からの漏洩光λ１を確実に補足するためにコア径の大きなマルチモードファイバ９を用いる。つまり、図５の光ファイバ側方入出力装置は、図１の光ファイバ側方入出力装置の課題を解決することができる。一方、図５の光ファイバ側方入出力装置において、主光ファイバ１へ入射する入射光λ２については図１の光ファイバ側方入出力装置と同じ構成であるから、結合効率は図１の光ファイバ側方入出力装置と同等である。つまり、図５の光ファイバ側方入出力装置は、図４の光ファイバ側方入出力装置の課題を解決することができる。以上のように、図５の光ファイバ側方入出力装置は、図１や図４の構成の課題を解決することができる。

しかし、図５の光ファイバ側方入出力装置は、ビームスプリッタ６が挿入された分、プローブファイバ端部から曲げ部までの入射光の光路長及び曲げ部からマルチモードファイバ端部までの漏洩光の光路長が長くなる。入射光は、その光強度を高めればよいが、漏洩光は漏洩した時点で微弱であり、光路での散乱によりマルチモードファイバ端部に到着するまでにさらに光強度が低減し、十分な光結合効率が得られ難い。この結合効率の低下は光源強度の増大でも補うことは難しい。すなわち、図５の構成の光ファイバ側方入出力装置には、曲げ部からの漏洩光を確実にとらえることができるが、光路長が長く漏洩光の光強度が低下し、結合効率の向上が困難という課題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力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、光ファイバを曲げた際の放射における第一回目の放射の方向に沿ってマルチモードファイバを設置し、第二回目の放射の方向に沿ってシングルモードファイバを設置し、マルチモードファイバで漏洩光を受光し、シングルモードファイバで入射光を曲げ部へ入射することとした。

具体的には、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
前記曲げ部から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部から漏洩光を補足する受光用光ファイバと、
前記曲げ部から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部に入射光を入射する入射用光ファイバと、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ側方入出力方法は、曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、
前記曲げ部から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に受光用光ファイバの断面を近接し、該断面を介して前記曲げ部から漏洩光を補足し、
前記曲げ部から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に入射用光ファイバの断面を近接し、該断面を介して前記曲げ部に入射光を入射する
ことを特徴とする。

本光ファイバ側方入出力装置は、主光ファイバの曲げ部から放射される漏洩光が、複数の放射光束となって放射される特性（第１放射光束、第２放射光束、・・）に着目している。本光ファイバ側方入出力装置は、第１放射光束に対し、既設光ファイバよりコア径の大きい受光用ファイバを突き当て、第２放射光束に対し、既設光ファイバとコア径が同じ、もしくはより小さい入射用ファイバを突き当てている。漏洩光に対しては、従来の光ファイバ側方入出力装置と同じ第１放射光束の方向にコア径の大きな受光用光ファイバを配置することで光結合効率を向上させることができる。入射光に対しては、従来の光ファイバ側方入出力装置では使用されていなかった第２放射光束の方向にコア径が主光ファイバと同じ又は小さい入射用光ファイバを配置する。第２放射光束の結合効率は第１放射光束よりも低下するが、増幅器を用いて光源強度を高めることで結合効率の低下に対応できる。

従って、本発明は、主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することができる。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、前記曲げ部と前記受光用光ファイバの前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を集光する集光レンズをさらに備えることを特徴とする。集光レンズにて漏洩光を収束させることで漏洩光の散乱を防止でき、光結合効率をさらに向上させることができる。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の前記受光用光ファイバは、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバ、前記入射用光ファイバは、前記入射光の波長においてシングルモード伝搬するシングルモードファイバとすることができる。

主光ファイバがテープファイバであってもよい。主光ファイバがテープファイバの場合、次のような構成となる。

テープファイバについての光ファイバ側方入出力装置は、複数のファイバの並列方向に曲げ部がそれぞれ形成されたテープファイバの前記ファイバに対して、それぞれの前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
前記曲げ部から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部から漏洩光をそれぞれ補足する受光用光ファイバアレイと、
前記曲げ部から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部に入射光をそれぞれ入射する入射用光ファイバアレイと、
を備えることを特徴とする。

テープファイバについての光ファイバ側方入出力装置は、前記曲げ部と前記受光用光ファイバアレイのそれぞれの前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光する集光レンズアレイをさらに備えることを特徴とする。

テープファイバについての光ファイバ側方入出力装置は、前記曲げ部と前記受光用光ファイバアレイのそれぞれの前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光する共用の集光レンズをさらに備えることを特徴とする。

テープファイバについての光ファイバ側方入出力装置の前記受光用光ファイバアレイは、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバアレイ、前記入射用光ファイバアレイは、前記入射光の波長においてシングルモード伝搬するシングルモードファイバアレイとすることができる。

本発明は、主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することができる。

光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。主光ファイバ（シングルモードファイバ）コアとプローブファイバのシングルモードファイバコア同士の結合であり、主光ファイバからの漏洩光をシングルモードファイバコアで取得する。主光ファイバからの漏洩光の受光量が低いと後段の増幅中継器の最小受光感度に達せず伝送できない。また、プローブファイバの受光できる領域が狭く光軸調整に時間がかかる。 特許文献１に示される光通信線路切替装置を示す図である。 特許文献１に示される光通信システムを示す図である。 光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。主光ファイバ（例えばコアφ１０μｍのシングルモードファイバ）からプローブファイバ（例えばコアφ５０μｍマルチモードファイバ）への結合効率は高い。しかし、プローブファイバから主光ファイバへ、光はほとんど結合しない。 光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。 光ファイバから放射する、第１放射光束、第２放射光束、・・・第ｎ放射光束を説明する図である。 光ファイバ側方入出力装置のプローブファイバの配置位置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プローブファイバの配置位置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を説明する概念図である。主光ファイバ（シングルモードファイバ）コアから出射する漏洩光λ１はコア径の大きなマルチモードファイバ部分で取得できるため受光量を上げることができる。主光ファイバへ入射する入射光λ２に対しては最適位置から少し外れているため結合効率は図１の構成より低下するが、シングルモードファイバコア同士の結合であり，図２の構成ほどの大きな低下はなく、光源のパワー増強で補える。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。

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形態であり、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。

まず、本発明が利用する「第１放射光束」と「第２放射光束」について説明する。図６は、光ファイバから放射する、第１放射光束、第２放射光束、・・・第ｎ放射光束（ｎは自然数）を説明する図である。曲げたファイバからは複数回の光の放射がある（図６ではｎ＝３以上の放射光束を省略している。）。これらの放射光束の光強度は、第１放射光束が最も強く、第２、第３、・・・の順で小さくなっていく。

図７は、図１で説明した光ファイバ側方入出力装置のプローブファイバの配置位置を説明する図である。図１の光ファイバ側方入出力装置では、最も強い第１放射光束方向に沿ってプローブファイバ５を設置して光の入出力を行っている。なお、図７のプローブファイバ５には、光の入出力効率を高める先端に集光レンズ１４が装着されている。図７（Ａ）は、主光ファイバ１から放射する漏洩光（第１放射光束）を、コアが１０μｍ径のシングルモードファイバであるプローブファイバ５で受光する様子を示している。図７（Ｂ）は、第１放射光束方向に沿って配置したプローブファイバ５から入射光を主光ファイバ１へ結合する様子を示している。

図８は、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置のプローブファイバの配置位置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では、第１放射光束方向と第２放射光束方向それぞれにプローブファイバを配置する。なお、図８のプローブファイバには、光の入出力効率を高める先端に集光レンズ１４が装着されている。図８（Ａ）は、主光ファイバ１から放射する漏洩光のうち第１放射光束をプローブファイバである受光用光ファイバ１２で受光する様子を示している。受光用光ファイバ１２は、コアが５０μｍ径のマルチモードファイバである。図８（Ｂ）は、第２放射光束方向に沿って配置したプローブファイバである入射用光ファイバ１１から入射光を主光ファイバ１へ結合する様子を示している。入射用光ファイバ１１は、コアが１０μｍ径のシングルモードファイバである。

このように、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は入射と出射（受光）を分けている。受光は第１放射光束方向に配置したマルチモードファイバで行い、入射は第２放射光束方向に配置したシングルモードファイバで行う。入射用光ファイバ１１の光の伝搬方向は第２放射光束の放射方向の逆である。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、受光に関しては、図４で説明したようにコア径の大きなマルチモードファイバをプローブファイバとして用いているため、図４の光ファイバ側方入出力装置と同様に高い結合効率を得られる。一方、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、入射に関しては、図１で説明したプローブファイバを第１放射光束方向に沿わせた構成よりも結合効率が低下するが、光源の光強度を高めることで結合効率の低下を補償することができる。

（実施形態１）
図９は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０１を説明する概念図である。図９は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０１は、曲げ部３が形成された主光ファイバ１に対して曲げ部３を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
曲げ部３から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、曲げ部３に断面が近接され、該断面を介して曲げ部３から漏洩光を補足する受光用光ファイバ１２と、
曲げ部３から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、曲げ部３に断面が近接され、該断面を介して曲げ部３に入射光を入射する入射用光ファイバ１１と、
を備えることを特徴とする。

ここで、受光用光ファイバ１２は、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバであり、入射用光ファイバ１１は、前記入射光の波長においてシングルモード伝搬するシングルモードファイバである。

上記目的を達成するために光ファイバ側方入出力装置３０１は以下のような対策を講じている。
主光ファイバ１（単心ファイバ）を曲げ付与円筒部２によって曲げた曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を、曲げ部３に近接させたマルチモードの大コアファイバ（受光用光ファイバ１２）の端面で受光し、受光用光ファイバ１２経由で光検出器７に伝送されるため、波長λ１の光は結合効率が高まる。一方、光源８からシングルモードファイバ（入射用光ファイバ１１）経由で伝送されてきた波長λ２の入射光を、曲げ部３に近接させた入射用光ファイバ１１の端面から曲げ部３へ入射する。

さらに、本実施形態について説明する。実線路上におけるシングルモードファイバ（主光ファイバ１）に対して、曲げ付与円筒部２で曲げを与え、曲げ部３を形成する。そして、シングルモードファイバと大コアのマルチモードファイバが隣接するのペアプローブファイバ１５の端部を曲げ部３に近接する。ここで、マルチモードファイバの光軸を曲げ部３から放射される第１放射光束に合わせ受光用光ファイバ１２とする。一方、シングルモード光ファイバの光軸を曲げ部３から放射される第２放射光束に合わせ、入射用光ファイバ１１とする。受光用光ファイバ１２の他端には光検出器７が接続され、入射用光ファイバ１１の他端には光源８が接続される。

光源８は、光通信に用いられる半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）を想定している。また、光検出器７は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を想定している。シングルモードファイバコアの直径は略１０μｍであり、マルチモードファイバコアの直径は５０μｍを想定している。一般的なＡＰＤの直径は５０μｍであるので、この径のマルチモードファイバと光結合は容易である。

光ファイバ側方入出力装置３０１は、曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を受光用光ファイバ１２の端面で受光し、受光用光ファイバ１２経由で光検出器７に伝送して検出する。一方、光ファイバ側方入出力装置３０１は、入射用光ファイバ１１経由で光源８から伝送されてきた波長λ２の入射光を、入射用光ファイバ１１の端面から曲げ部３へ入射して光結合する。

曲げ部３から放射される漏洩光は、大コアマルチモードファイバ（受光用光ファイバ１２）で受光されるため、受光効率は図１で説明した光ファイバ側方入出力装置よりも向上し、受光用光ファイバ１２が最適位置である第１放射光束方向にあれば、図４で説明した光ファイバ側方入出力装置と同様に高い結合効率を得ることができる。

一方、光源８から発せられる波長λ２の入射光は、シングルモードファイバ（入射用光ファイバ１１）経由で伝送されて曲げ部３へ入射されるが、入射用光ファイバ１１の位置は最適位置ではなく、主光ファイバ１の直径程度ずれている第２放射光束方向にある。入射光の主光ファイバ１への結合効率は、光強度が同じであれば図１で説明した光ファイバ側方入出力装置の結合効率に達しないが、図４で説明した光ファイバ側方入出力装置の結合効率のように極端に低下することはない。

［効果］
曲げファイバから放射される光を大口径の大コアマルチモードファイバ端面で受光することによって効率よく受光することができるようになる。そのため曲げファイバから放射される光が弱い場合や、軸ずれによって最適位置から外れた場合でも受光して増幅し伝送することができる。

（実施形態２）
図１０は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０２を説明する概念図である。図１０（Ａ）は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図、図１０（Ｂ）は集光レンズ１４のＰ１−Ｐ２における断面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０２は、図９の光ファイバ側方入出力装置３０１に曲げ部３と受光用光ファイバ１２の前記断面との間に設けられ、曲げ部３から第１放射光束方向へ漏洩する漏洩光を集光する集光レンズ１４ｂをさらに備えることを特徴とする。光ファイバ側方入出力装置３０２は、曲げ部３と入射用光ファイバ１１の前記断面との間に設けられ、第２放射光束方向から曲げ部３へ入射する入射光を集光する集光レンズ１４ａをさらに備える。

光ファイバ側方入出力装置３０２は以下のような特徴を持つ。
光ファイバ側方入出力装置３０２は、単心ファイバを曲げ付与円筒部２によって曲げた曲げ部３を有する主光ファイバ１と、入射用光ファイバ１１（レンズ付シングルモードファイバ）と受光用光ファイバ１２（レンズ付大コアマルチモードファイバ）で構成される。光ファイバ側方入出力装置３０２は、曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を、集光レンズ１４ｂが取り付けられた大コアのマルチモードファイバの端面のコアに集光されて受光し、その大コアマルチモードファイバ経由で光検出器７に伝送するため、波長λ１の光は結合効率が高まる。一方、光ファイバ側方入出力装置３０２は、光源８からシングルモードファイバ経由で伝送されてきた波長λ２の入射光を、シングルモードファイバ端面に取り付けられた集光レンズ１４ａによって曲げ部３へ入射する。上記レンズ付シングルモードファイバとレンズ付大コアマルチモードファイバは近接されている。

さらに、本実施形態について説明する。
本実施形態は、実施形態１の構成に集光レンズ（１４ａ、１４ｂ）をさらに備えることを特徴としている。受光用光ファイバ１２の先端に設置された集光レンズ１４ｂのレンズパラメータは曲げ部３からの漏洩光を受光用光ファイバ１２のコア位置に最適に結合するように設定されている。ここで、集光レンズ１４ｂの光軸は、曲げ部３の第１放射光束方向に一致させている。入射用光ファイバ１１の先端に設置された集光レンズ１４ａのパラメータは、入射光を曲げ部３へ最適に集光するように設定されている。ここで、集光レンズ１４ａの光軸は、曲げ部３の第２放射光束方向に一致させている。

光ファイバ側方入出力装置３０２は、入射用光ファイバ１１及び受光用光ファイバ１２それぞれの先端に集光レンズ（１４ａ、１４ｂ）を設置したことによって、それぞれの結合効率を光ファイバ側方入出力装置３０１よりも向上させることができる。特に大コアマルチモードファイバによる受光の効率は、図４で説明した構成と同程度となる。

［効果］
先端に個々のレンズが設置されたレンズドファイバの場合は、結合効率を向上させることができる。

（実施形態３）
図１１は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０３を説明する概念図である。図１１（Ａ）は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図、図１１（Ｂ）は集光レンズ１４のＰ１−Ｐ２における断面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０３は以下のような特徴を持つ。
光ファイバ側方入出力装置３０３は、単心ファイバを曲げ付与円筒部２によって曲げた曲げ部３を有する主光ファイバ１と、入射用光ファイバ１１（シングルモードファイバ）と受光用光ファイバ１２（大コアマルチモードファイバ）と、入射用光ファイバ１１と受光用光ファイバ１２と共に接する一個の集光レンズ１４で構成される。光ファイバ側方入出力装置３０３は、曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を、集光レンズ１４を介して受光用光ファイバ１２の端面のコアに集光して受光し、その大コアマルチモードファイバ経由で光検出器７に伝送するため、波長λ１の漏洩光の結合効率が高まる。集光レンズ１４には入射用光ファイバ１１も取り付けられている。光ファイバ側方入出力装置３０３は、光源８から入射用光ファイバ１１経由で伝送されてきた波長λ２の入射光を、集光レンズ１４によって曲げ部３に入射する。上記シングルモードファイバと大コアマルチモードファイバは隣接されて共通の集光レンズ１４に取り付けられて集光レンズ１４を光学的に共有している。

さらに、本実施形態について説明する。
集光レンズ１４は、入射用光ファイバ１１のシングルモードファイバ径と受光用光ファイバ１２の大コアマルチモードファイバ径の和程度の直径であり、シングルモードファイバの入射光と大コアマルチモードファイバの漏洩光で光学的に共有されている。そして、集光レンズ１４のレンズパラメータは、曲げ部３からの第１放射光束方向の漏洩光を受光用光ファイバ１２のコア位置に最適に結合するように、且つ入射光を第２放射光束方向から曲げ部３へ最適に集光するように設定されている。

光ファイバ側方入出力装置３０３の受光効率は、図１の構成より向上し、図４の構成と同程度となる。

［効果］
シングルモードファイバとマルチモードファイバを隣接させて、光学的に共有するレンズを先端に設置することもできる。これにより、曲げファイバの発光位置と入射する集光位置を近づけることができるため、入射光の結合効率を向上させることができる。

（実施形態４）
図１２は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０４を説明する概念図である。図１２（Ａ）は曲げ付与円筒部の側面方向から見た下面図、図１２（Ｂ）は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０４は以下のような特徴を持つ。
光ファイバ側方入出力装置３０４は、単心ファイバを曲げ付与円筒部２によって曲げた曲げ部３を有する主光ファイバ１と、入射用光ファイバ１１（シングルモードファイバ）と受光用光ファイバ１２（大コアマルチモードファイバ）と、それぞれのファイバ径よりも大きな集光レンズ３４から構成される。光ファイバ側方入出力装置３０４は、曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を、集光レンズ３４を介して受光用光ファイバ１２の端面のコアに集光して受光し、その大コアマルチモードファイバ経由で光検出器に伝送するため、波長λ１の漏洩光の効率が高まる。一方、光ファイバ側方入出力装置３０４は、光源８から入射用光ファイバ１１経由で伝送されてきた波長λ２の出射光を、集光レンズ３４によって曲げ部３に入射する。上記シングルモードファイバとマルチモード大コアファイバは光学的に集光レンズ３４を共有している。

集光レンズ３４のレンズパラメータは、曲げ部３からの第１放射光束方向の漏洩光を受光用光ファイバ１２のコア位置に最適に結合するように、且つ入射光を第２放射光束方向から曲げ部３へ最適に集光するように設定されている。シングルモードファイバと大コアマルチモードファイバの端面は曲げ部３の像点に配置される。集光レンズ３４を周囲に障害物がない自由空間に位置するため、シングルモードファイバと大コアマルチモードファイバの端面位置の最適位置探索が実施形態１および実施形態３に対して容易となる利点がある。

［効果］
シングルモードファイバとマルチモードファイバを隣接させて、光学的に共有する大レンズを設置することもできる。シングルモードファイバとマルチモードファイバは自由空間に配置され周囲に障害物がないため、最適位置探査を効率よく行うことができる。

（実施形態５）
図１３は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０５を説明する概念図である。図１３（Ａ）は曲げ付与円筒部の側面方向から見た下面図、図１３（Ｂ）は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図、図１３（Ｃ）は集光レンズ１４のＰ１−Ｐ２における断面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０５は、複数のファイバの並列方向に曲げ部３がそれぞれ形成されたテープファイバ１７の前記ファイバに対して、それぞれの曲げ部３を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
曲げ部３から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、それぞれの曲げ部３にそれぞれの断面が近接され、該断面を介して曲げ部３から漏洩光をそれぞれ補足する受光用光ファイバアレイ２２と、
曲げ部３から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、それぞれの曲げ部３にそれぞれの断面が近接され、該断面を介して曲げ部３に入射光をそれぞれ入射する入射用光ファイバアレイ２１と、
を備えることを特徴とする。

ここで、受光用光ファイバアレイ２２は、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバアレイであり、
入射用光ファイバアレイ２１は、前記入射光の波長においてシングルモード伝搬するシングルモードファイバアレイである。

本実施形態では、光ファイバ側方入出力装置３０５は、曲げ部３と受光用光ファイバアレイ２２のそれぞれの前記断面との間に設けられ、曲げ部３から第１放射光束方向へ漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、曲げ部３と入射用光ファイバアレイ２１の前記断面との間に設けられ、第２放射光束方向から曲げ部３へ入射する入射光を集光する集光レンズアレイ２４をさらに備える。

光ファイバ側方入出力装置３０５は以下のような特徴を持つ。
光ファイバ側方入出力装置３０５は、シングルモードファイバが複数配列されたテープファイバを曲げ付与円筒部２によって曲げて曲げ部３を付与したテープファイバ１７と、入射用光ファイバアレイ（レンズ付シングルモードファイバアレイ）２１と受光用光ファイバアレイ（レンズ付大コアマルチモードファイバアレイ）２２がともに複数配列された二段レンズドファイバアレイ３５で構成される。光ファイバ側方入出力装置３０５は、曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を、曲げ部３に近接させた集光レンズ１４ｂを介し、マルチモードの大コアファイバの端面で受光し、受光用光ファイバアレイ２２経由で光検出器に伝送に伝送するため、波長λ１の光は結合効率が高まる。一方、光ファイバ側方入出力装置３０５は、光源から入射用光ファイバアレイ２１経由で伝送されてきた波長λ２の入射光を、曲げ部３に近接させた集光レンズ１４ａを介して曲げ部３へ入射して光結合させる。

さらに、本実施形態について説明する。
光ファイバ側方入出力装置３０５は、図１０の光ファイバ側方入出力装置３０２を複数個並列させたものに相当する。テープファイバ１７はシングルモードファイバを複数（図では４本）並列させてまとめたものである。曲げ付与円筒部２はテープファイバ１７に曲げを与えて曲げ部３から側方光入出力をさせることができる。二段レンズドファイバアレイ３５は、光入出力を行うレンズ付シングルモードファイバとレンズ付大コアマルチモードファイバのペアを複数（図では４ペア）並べたものである。

受光用光ファイバアレイ２２の先端に設置された集光レンズ１４ｂのレンズパラメータは曲げ部３からの漏洩光を受光用光ファイバアレイ２２の各コア位置に最適に結合するように設定されている。ここで、集光レンズ１４ｂの光軸は、曲げ部３の第１放射光束方向に一致させている。入射用光ファイバアレイ２１の先端に設置された集光レンズ１４ａのパラメータは、それぞれの入射光を曲げ部３へ最適に集光するように設定されている。ここで、集光レンズ１４ａの光軸は、曲げ部３の第２放射光束方向に一致させている。

［効果］
テープファイバを曲げた場合においても、シングルモードファイバと大コアマルチモードファイバを並列してアレイ化することによって同様の効果を得ることができる。

（実施形態６）
図１４は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０６を説明する概念図である。図１４（Ａ）は曲げ付与円筒部の側面方向から見た下面図、図１４（Ｂ）は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図、図１４（Ｃ）は集光レンズ４４のＰ１−Ｐ２における断面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０６は、図１３の光ファイバ側方入出力装置３０５の集光レンズがテープファイバ１７のファイバ毎に共用になったものである。

光ファイバ側方入出力装置３０６は、複数のシングルモードファイバを並列したテープファイバ１７を曲げ付与円筒部２によって曲げた曲げ部３を有するテープファイバ１７と、シングルモードファイバと大コアマルチモードファイバが隣接して配置され、これらのファイバの先端に設置されて光学的に共有する集光レンズ４４が複数配列された二段レンズドファイバアレイ３５で構成される。光ファイバ側方入出力装置３０６は、曲げ部３から放射される波長λ１の漏洩光を、一個の集光レンズ４４を介して受光用光ファイバアレイ２２の端面のコアに集光して受光し、その大コアマルチモードファイバ経由で光検出器に伝送するため、波長λ１の光は結合効率が高まる。一方、光ファイバ側方入出力装置３０６は、光源からシングルモードファイバ経由で伝送されてきた波長λ２の入射光を、集光レンズ４４を介して曲げ部３に入射する。上記シングルモードファイバと大コアマルチモードファイバはそれぞれ隣接されて共通の集光レンズ４４に取り付けられて集光レンズ４４を光学的に共有している。

さらに、本実施形態について説明する。
これは実施形態３の光ファイバ側方入出力装置３０３を複数個並列させたものに相当する。二段レンズドファイバアレイ３５は、入射用光ファイバアレイ２１のシングルモードファイバと受光用光ファイバアレイ２２の大コアマルチモードファイバで形成されるペアを複数（図では４ペア）並べて、先端にそれぞれに共通の集光レンズ４４を設置している。集光レンズ４４のレンズパラメータは、曲げ部３からの第１放射光束方向の漏洩光を受光用光ファイバアレイ２２のコア位置に最適に結合するように、且つ入射用光ファイバアレイからの入射光を第２放射光束方向から曲げ部３へ最適に集光するように設定されている。

（実施形態７）
図１５は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０７を説明する概念図である。図１５（Ａ）は曲げ付与円筒部の側面方向から見た下面図、図１５（Ｂ）は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図、図１５（Ｃ）は二段ファイバアレイ３７のＰ１−Ｐ２における断面図である。

光ファイバ側方入出力装置３０７は、図１３の光ファイバ側方入出力装置３０５の集光レンズアレイ２４の代替として１つの集光レンズ３４を有する。すなわち、光ファイバ側方入出力装置３０７は、曲げ部３と受光用光ファイバアレイ２２及び入射用光ファイバアレイ２２のそれぞれの前記断面との間に設けられ、曲げ部３３から第１放射光束方向へ漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、入射用光ファイバアレイ１１それぞれからの入射光を第２放射光束方向から曲げ部３へ入射する共用の集光レンズ３４をさらに備える。

光ファイバ側方入出力装置３０７は以下のような特徴を持つ。
光ファイバ側方入出力装置３０７は、複数のシングルモードファイバを並列したテープファイバを曲げ付与円筒部２によって曲げた曲げ部３を有するテープファイバ１７と、テープファイバ１７幅よりも大きな集光レンズ３４と、大コアマルチモードファイバを並列する受光用光ファイバアレイ２２とシングルモードファイバを並列する入射用光ファイバアレイ２１を隣接させた二段ファイバアレイ３７とから構成されている。光ファイバ側方入出力装置３０７は、曲げ部３から放射される波長λ１の入射光を、集光レンズ３４を介して大コアマルチモードファイバの端面のコアに集光して受光し、その大コアファイバ経由で光検出器に伝送するため、波長λ１の光は結合効率が高まる。一方、光ファイバ側方入出力装置３０７は、光源からシングルモードファイバ経由で伝送されてきた波長λ２の入射光を、集光レンズ３４を介して曲げ部３に入射する。二段ファイバアレイ３７のシングルモードファイバとマルチモード大コアファイバは光学的に集光レンズ３４を共有している。

光ファイバ側方入出力装置３０７は、実施形態４の光ファイバ側方入出力装置３０４を複数個並列させたものに相当する。二段ファイバアレイ３７は、入射用光ファイバアレイ２１のシングルモードファイバと受光用光ファイバアレイ２２の大コアマルチモードファイバのペア２８を複数（図では４ペア）並べ、それぞれの端部を集光レンズ３４の集光位置に設置する。また、集光レンズ３４のレンズパラメータは、曲げ部３からの第１放射光束方向の漏洩光それぞれを受光用光ファイバアレイ２２のコア位置に最適に結合するように、且つ入射用光ファイバアレイ２１からの入射光それぞれを第２放射光束方向から曲げ部３へ最適に集光するように設定されている。

（その他の実施形態）
この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば屈折率分布型レンズ単体の代わりに、通常のレンズを使用することも可能である。また、屈折率整合剤は一般的にゲル状であるが、これは、アクリルやガラスなど固体透明部材で相当形状のものを使用しても同等の効果が得られる。その他、プローブファイバ及びファイバ保持具の材質や形状等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例え、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１：主光ファイバ
２：曲げ付与円筒部
３：曲げ部
４：屈折率整合剤
５、５ａ：プローブファイバ
６：ビームスプリッタ
７：光検出器
８：光源
９：マルチモードファイバ
１１：入射用光ファイバ
１２：受光用光ファイバ
１３：光学系
１４、１４ａ、１４ｂ：集光レンズ
１５：ペアプローブファイバ
１７：テープファイバ
２１：入射用光ファイバアレイ
２２：受光用光ファイバアレイ
２３：光学系
２４：集光レンズアレイ
２８：ペア
３４：集光レンズ
３５：二段レンズドファイバアレイ
３７：二段ファイバアレイ
４４：集光レンズ
５１、５２：側方光入出力機構
５３、５４：光通信線路切替装置
１００：現用光線路光ファイバ
２００：新規光線路光ファイバ
３０１〜３０７：光ファイバ側方入出力装置

Claims (8)

1. 曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
   前記曲げ部から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部から漏洩光を補足する受光用光ファイバと、
   前記曲げ部から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部に入射光を入射する入射用光ファイバと、
   を備えることを特徴とする光ファイバ側方光入出力装置。
2. 前記曲げ部と前記受光用光ファイバの前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を集光する集光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
3. 前記受光用光ファイバは、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバであり、
   前記入射用光ファイバは、前記入射光の波長においてシングルモード伝搬するシングルモードファイバである
   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光入出力装置。
4. 複数のファイバの並列方向に曲げ部がそれぞれ形成されたテープファイバの前記ファイバに対して、それぞれの前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
   前記曲げ部から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部から漏洩光をそれぞれ補足する受光用光ファイバアレイと、
   前記曲げ部から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、該断面を介して前記曲げ部に入射光をそれぞれ入射する入射用光ファイバアレイと、
   を備えることを特徴とする光ファイバ側方光入出力装置。
5. 前記曲げ部と前記受光用光ファイバアレイのそれぞれの前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光する集光レンズアレイをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
6. 前記曲げ部と前記受光用光ファイバアレイのそれぞれの前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光する共用の集光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
7. 前記受光用光ファイバアレイは、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバアレイであり、
   前記入射用光ファイバアレイは、前記入射光の波長においてシングルモード伝搬するシングルモードファイバアレイである
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の光ファイバ側方光入出力装置。
8. 曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、
   前記曲げ部から漏洩する第１放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に受光用光ファイバの断面を近接し、該断面を介して前記曲げ部から漏洩光を補足し、
   前記曲げ部から漏洩する第２放射光束方向に光軸があるように、前記曲げ部に入射用光ファイバの断面を近接し、該断面を介して前記曲げ部に入射光を入射する
   ことを特徴とする光ファイバ側方光入出力方法。