JP2018063391A - 光ファイバ側方入出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テープ心線を所定の位置へ正確に案内し、所定の曲げ形状を形成できる光ファイバ側方入出力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、テープ心線に曲げを付与し、曲げ部から光信号を入出力させる装置であって、テープ心線に曲げを付与するための凹型曲面を有する冶具１および凸型曲面を有する冶具２と、テープ心線を所定の位置へ案内するために冶具１または冶具２に備えられた溝と、テープ心線を前記溝へ案内するためのガイド溝と、冶具１と冶具２によりテープ心線に曲げを付与した状態１とテープ心線に曲げを付与しない状態２とに切り替える切替機構１と、を備え、前記ガイドによりテープ心線を前記溝へ案内し、切替機構により状態１に切り替えることで冶具１および冶具２によりテープ心線に曲げを付与し、切替機構により状態２に切り替えテープ心線を解放し取り出すことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本開示は、光ファイバテープ心線を曲げ、光ファイバテープ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に関する。

光ファイバを切断することなく光信号を光ファイバに入出力する技術として、既設の光ファイバ（被入力側光ファイバ）に曲げを与え、この曲げ部位に側面から別の光ファイバ（プローブ光ファイバ）を対向させ、当該プローブ光ファイバの先端部から光信号を入射すると共に、被入力側光ファイバから出射される光信号をプローブ光ファイバの先端部で受光する光ファイバ側方入出力技術が検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。

光ファイバ側方入出力を実現するための装置として、凸曲面を有する第１の部材と凹曲面を有する第２の部材で光ファイバ心線を挟み込むことで、光ファイバを所望の曲げ形状で曲げ、かつ第２の部材内に具備されたプローブ光ファイバを用いて光を入出力する装置がある（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１５−０４０９１６号公報 特開２０１５−１４１２４５号公報

特許文献２の光ファイバ側方入出力装置は、単心の光ファイバ心線を所望の曲げ形状で曲げ、かつ第２の部材内に具備されたプローブ光ファイバを用いて光を入出力するため、高効率に光を入出力できるように、単心の光ファイバ心線をプローブ光ファイバに対して正確に位置合わせする必要がある。ここで、プローブ光ファイバは光ファイバ側方入出力装置に固定されているため、単心の光ファイバ心線を所定の位置へ正確に案内し、所定の曲げ形状を形成、保持する必要がある。このため、単心用の光ファイバ側方入出力装置は、たとえば凹曲面または凸曲面にＶ溝を設置し、単心の光ファイバ心線をＶ溝へ案内し所定の曲げを形成する構造が提案されている。

光通信においては、単心の光ファイバ心線だけではなく、複数の光ファイバ心線を並列させたテープ心線を用いることもある。テープ心線の場合も、光ファイバ側方入出力装置に正確に配置する必要があるが、単心の光ファイバ心線と異なりテープ心線には幅があるので単心用の光ファイバ側方入出力装置のようなＶ溝を利用することが困難という課題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、テープ心線を所定の位置へ正確に案内し、所定の曲げ形状を形成できる光ファイバ側方入出力装置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、テープ心線に曲げを与える治具にテープ心線の幅に相当する溝を形成するとともに、テープ縁を挿入してテープ心線を当該溝へ案内するガイドを配置することとした。

具体的には、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、
テープ心線の各光ファイバ心線が並列可能な幅と、両端に比べて中央部が深くなるような凹曲面の底を持つ溝、及び曲げが与えられた前記テープ心線に対して光を入出力するプローブ光ファイバを保持する保持部を有する第１治具と、
前記第１治具の前記溝に挿入可能であり、前記溝の前記凹曲面に嵌め合う凸曲面を持つ力付与部を有する第２治具と、
前記第１治具の前記溝の両端に配置され、前記テープ心線が挿入されたときに、前記テープ心線が前記第１治具と前記第２治具との間で前記溝に沿うように、且つ前記光ファイバ心線が並列する前記テープ心線の面に垂直な方向が前記第１治具の前記溝の深さ方向となるように前記テープ心線の前記第１治具に対する位置と向きを案内するガイド溝を有する第３治具と、
前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に対して挿抜でき、前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に挿入した時に前記第１治具と前記第２治具との間の前記テープ心線に前記凹曲面と前記凸曲面に沿う前記曲げを与える挿抜機構と、
を備える。

また、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、
テープ心線の各光ファイバ心線が並列可能な幅と、両端に比べて中央部が浅くなるような凸曲面を持つ溝を有する第１治具と、
前記第１治具の前記溝に挿入可能であり、前記溝の前記凸曲面に嵌め合う凹曲面を持つ力付与部、曲げが与えられた前記テープ心線に対して光を入出力するプローブ光ファイバを保持する保持部を有する第２治具と、
前記第１治具の前記溝の両端に配置され、前記テープ心線が挿入されたときに、前記テープ心線が前記第１治具と前記第２治具との間で前記溝に沿うように、且つ前記光ファイバ心線が並列する前記テープ心線の面に垂直な方向が前記第１治具の前記溝の深さ方向となるように前記テープ心線の前記第１治具に対する位置と向きを案内するガイド溝を有する第３治具と、
前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に対して挿抜でき、前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に挿入した時に前記第１治具と前記第２治具との間の前記テープ心線に前記凹曲面と前記凸曲面に沿う前記曲げを与える挿抜機構と、
を備える。

第３治具のガイド溝にテープ心線のテープ縁を差し込むだけでガイド溝がテープ心線を第１治具又は第２治具に形成された溝に正確に案内できる。当該溝にテープ心線が配置された後は挿抜機構を用いて第１治具と第２治具とでテープ心線の所定位置に曲げを形成できる。従って、本発明は、テープ心線を所定の位置へ正確に案内し、所定の曲げ形状を形成できる光ファイバ側方入出力装置を提供することできる。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の前記第３治具の前記ガイド溝は、溝幅が前記テープ心線の厚みより広く前記テープ心線の幅より狭いことを特徴とする。ガイド溝に挿入したテープ心線が９０度回転（ねじれ発生）しないようにすることができる。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、前記第１治具と前記第２治具との間に配置された前記テープ心線を前記溝内に留める抑えと、前記抑えを開閉する開閉機構と、をさらに備える。一旦溝に案内されたテープ心線が曲げを形成するときに溝から逃げてしまうことを防止できる。例えば、前記抑えは、板バネ又はピンとすることができる。

本発明は、テープ心線を所定の位置へ正確に案内し、所定の曲げ形状を形成できる光ファイバ側方入出力装置を提供することできる。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装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図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の第３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抑え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図である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の評価を説明する図である。 テープ心線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写真である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する写真である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する写真である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を評価する手順を説明する写真である。 本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を評価する手順を説明する写真である。

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１０は、テープ心線を説明する図である。テープ心線は光ファイバ心線を複数本並列させた構造である。本明細書では、図１０のように名前を定義する。図１０（Ａ）はテープ心線の面に垂直な方向から見た図であり、図１０（Ｂ）はテープ心線をＹ−Ｙ’で切断した時の断面図である。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０１を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０１は、
テープ心線１００の各光ファイバ心線が並列可能な幅と、両端に比べて中央部が深くなるような凹曲面２２の底を持つ溝２１、及び曲げが与えられたテープ心線１００に対して光を入出力するプローブ光ファイバ５０を保持する保持部５１を有する第１治具１１と、
第１治具１１の溝２１に挿入可能であり、溝２１の凹曲面２２に嵌め合う凸曲面２３を持つ力付与部２４を有する第２治具１２と、
第１治具１１の溝２１の両端に配置され、テープ心線１００が挿入されたときに、テープ心線１００が第１治具１１と第２治具１２との間で溝２１に沿うように、且つ前記光ファイバ心線が並列するテープ心線１００の面に垂直な方向が第１治具１１の溝２１の深さ方向となるようにテープ心線１００の第１治具１１に対する位置と向きを案内するガイド溝２５を有する第３治具と、
第２治具１２の力付与部２４を第１治具１１の溝２１に対して挿抜でき、第２治具１２の力付与部２４を第１治具１１の溝２１に挿入した時に第１治具１１と第２治具１２との間のテープ心線１００に凹曲面２２と凸曲面２３に沿う前記曲げを与える挿抜機構１４と、
を備える。

図２は、光ファイバ側方入出力装置３０１の第１治具１１と第２治具１２を説明する図である。図２の（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ’での切断面である。

第１治具１１はテープ心線が挿入される溝２１を有する。溝２１は、テープ心線１００の各光ファイバ心線が並列可能な幅であり、両端に比べて中央部が深くなるような凹曲面２２の底を持つ。溝２１は、挿入されるテープ心線の幅に応じた幅とする。例えば、溝２１の幅はテープ心線が４心であれば１．１ｍｍ以上１．２ｍｍ以下、８心であれば２．１ｍｍ以上２．２ｍｍ以下、１２心であれば３．１ｍｍ以上３．２ｍｍ以下とする。

後述の第３治具で、テープ心線１００を溝２１まで案内した後、第１冶具１１と第２冶具１２とで挟み、挿抜機構１４で第２冶具１２の力付与部２４を溝２１に押し込み、テープ心線１００に凹曲面２１と凸曲面２３に沿った曲げを付与する（図３（Ａ））。また、挿抜機構１４で第２冶具１２の力付与部２４を溝２１から引き出し、テープ心線１００を溝２１から解放する（図３（Ｂ））。

なお、第１冶具１１は、曲げを付与したテープ心線１００から漏洩する光を受光する、あるいは曲げを付与したテープ心線１００へ光を入射するプローブ光ファイバ５０を保持する保持部５１も有する。保持部５１は、プローブ光ファイバ５０とテープ心線１００との光入出力の効率が高くなるような角度でプローブ光ファイバ５０保持できるように設計されている。

図４は第３治具１３をテープ心線１００の長手方向からみた側面図である。第３治具１３はテープ心線１００を案内するガイド溝２５を有する。第３治具１３のガイド溝２５は、溝幅がテープ心線１００の厚みより広くテープ心線１００の幅より狭いことを特徴とする。

ガイド溝２５の幅はテープ心線１００の厚さ以上である必要がある。ガイド溝２５の幅は、例えば、０．３ｍｍ以上であることが望ましい。一方、ガイド溝２５の幅は、ガイド溝２５内でテープ心線の素線が縦に配列されて案内されるように、テープ心線１００の幅より狭いことが望まれる。例えば、テープ心線１００が４心であれば１．１ｍｍ以下、８心であれば２．１ｍｍ以下、１２心であれば３．１ｍｍ以下が望ましい。

（実施形態２）
図５は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０２を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０２は、図１の光ファイバ側方入出力装置３０１に、第１治具１１と第２治具１２との間に配置されたテープ心線１００を溝２１内に留める抑え１５と、抑え１５を開閉する開閉機構１６と、をさらに備える。抑え１５は、たとえば板ばねやピンであり、開閉機構１６を用いて抑え１５を溝２１に対して開閉する。

図６は、抑え１５を説明する側面図である。抑え１５は溝２１を有する第１治具１１に対して図６のように配置されている。図６（Ａ）は抑え１５が開状態、図６（Ｂ）は抑え１５閉状態を示す。開状態のときは、抑え１５の上方が第１治具１１から離れ、その開口部からテープ心線１００を溝２１に挿入あるいは取り出しをすることができる。閉状態のときは、抑え１５の上方が第１治具１１に近接して上図のように閉じ、テープ心線１００を溝２１に閉じ込め、溝２１内に保持させる。

図７は、光ファイバ側方入出力装置３０２にテープ心線１００を配置する手順を説明する図である。まず、抑え１５を開状態としておき、第３治具１３のガイド溝２５を利用してテープ心線１００を溝２１に案内する（図７（Ａ））。次に、開閉機構１６を用いて抑え１５を閉状態とする（図７（Ｂ））。この時点でテープ心線１００は溝２１内に閉じ込められる。最後に挿抜機構１４を用いて第２治具１２の力付与部２４を溝２１に押し込む（図７（Ｃ））。この時点でテープ心線１００は凹曲面２１と凸曲面２３に沿った曲げが付与される。テープ心線１００の取り出しはこの手順の逆を行う。

（実施形態３）
図８は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０３を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０３は、凸曲面を有する治具側に溝が形成されている点が図１の光ファイバ側方入出力装置３０１との相違点である。光ファイバ側方入出力装置３０３は、
テープ心線１００の各光ファイバ心線が並列可能な幅と、両端に比べて中央部が浅くなるような凸曲面２３を持つ溝２１ａを有する第１治具１１ａと、
第１治具１１ａの溝２１ａに挿入可能であり、溝２１ａの凸曲面２３に嵌め合う凹曲面２２を持つ力付与部２４ａ、曲げが与えられたテープ心線１００に対して光を入出力するプローブ光ファイバ５０を保持する保持部５１を有する第２治具１２ａと、
第１治具１１ａの溝２１ａの両端に配置され、テープ心線１００が挿入されたときに、テープ心線１００が第１治具１１ａと第２治具１２ａとの間で溝２１ａに沿うように、且つ光ファイバ心線が並列するテープ心線１００の面に垂直な方向が第１治具１１ａの溝２１ａの深さ方向となるようにテープ心線１００の第１治具１１ａに対する位置と向きを案内するガイド溝２５を有する第３治具１３と、
第２治具１２ａの力付与部２４ａを第１治具１１ａの溝２１ａに対して挿抜でき、第２治具１２ａの力付与部２４ａを第１治具１１ａの溝２１ａに挿入した時に第１治具１１ａと第２治具１２ａとの間のテープ心線１００に凹曲面２２と凸曲面２３に沿う前記曲げを与える挿抜機構１４と、
を備える。

光ファイバ側方入出力装置３０３は、溝が形成されている治具が光ファイバ側方入出力装置３０１と逆であるが、動作や効果は光ファイバ側方入出力装置３０１と同じである。また、抑え１５や開閉機構１６を備えれば動作や効果は光ファイバ側方入出力装置３０２と同じである。

（評価）
図５の光ファイバ側方入出力装置３０２を用いて操作性、効率性、及び曲げ損失の安定性について評価した。図１１から図１３は、図５の光ファイバ側方入出力装置３０２の具体的な形を説明する写真である。

各箇所を補足説明する。第２治具１２は、ばねで第１治具１１の方向へ押されている。挿抜機構１４は、レバーであり、写真の奥側へ倒し、第２冶具１２がテープ心線１００をばね力で押し曲げている状態（ＯＮ）と、写真の手前側へ倒し、テープ心線１００を押し曲げていない状態（ＯＦＦ）を切り替える。抑え１５は、板バネで形成されている。開閉機構１６は、レバーであり、写真下側に下げ、抑え１５（板バネ）を第１治具１１へ押し付ける閉状態と、写真上側に上げ、抑え１５（板バネ）を引いて第１冶具１１から離す開状態とを切り替える。

図１４及び図１５は、本評価の手順を説明する写真である。図１４は、テープ心線１００を光ファイバ側方入出力装置３０２にセットする手順である。まず、初期状態として、挿抜機構１４をＯＦＦ、開閉機構１６を開状態とする（図１４（１））。次に、テープ心線１００を第３治具１３のガイド溝２５に挿入し，第１冶具の溝２１へ案内する（図１４（２））。続いて開閉機構１６を閉状態とし、抑え１５でテープ心線１００を溝２１内に保持させる（図１４（３））。最後に、挿抜機構１４をＯＮとし、ばね力で第２治具をテープ心線１００に押しつけ曲げを付与する（図１４（４））。図１４（４）の状態でテープ心線１００の曲げ損失を測定する。曲げ損失の変動量で作業の安定性を判断することができる。

図１５は、テープ心線１００を曲げから解放して取り出す手順である。初期状態は、挿抜機構がＯＮ、開閉機構が閉状態で図１４（４）と同じである（図１５（１））。次に、挿抜機構１４をＯＦＦとしてテープ心線１００の曲げを解放する（図１５（２））。続いて、開閉機構１６を開状態とし、抑え１５を第１治具１１から離してテープ心線１００を取り出せる状態とする（図１５（３））。最後に装置からテープ心線１００を取り出す（図１５（４））。

評価条件は次の通りである。
〔条件〕
・テープ心線１００：４心
・ガイド溝２５の幅：０．８ｍｍ
・溝２１の幅：１．１６ｍｍ
・測定波長：１５５０ｎｍ
・測定回数：１０回（図１４と図１５の手順を１０回繰り返す）

〔操作性及び効率性評価結果〕
・テープ心線を案内し曲げる手順にかかった時間：平均４．７秒
・曲げを解放しテープ心線を取り出す手順にかかった時間：平均３．３秒
この時間は、単心の光ファイバ心線をＶ溝へ案内し所定の曲げを形成する単心用の光ファイバ側方入出力装置とほぼ同じ時間であり、操作性が良好であることを示している。

〔曲げ損失の安定性評価結果〕
図９は、１０回の測定における曲げ損失の変動量を示したグラフである。ここでの変動量の定義は，１０回の測定における曲げ損失の平均値からの変動量である。変動量は最大で０．２８ｄＢであり、安定して所定の曲げを形成できていることがわかる。

１１：第１治具
１２：第２治具
１３：第３治具
１４：挿抜機構
１５：抑え
１６：開閉機構
２１：溝
２２：凹曲面
２３：凸曲面
２４：力付与部
２５：ガイド溝
５０：プローブ光ファイバ
５１：保持部
１００：テープ心線
３０１、３０２、３０３：光ファイバ側方入出力装置

Claims (5)

1. テープ心線の各光ファイバ心線が並列可能な幅と、両端に比べて中央部が深くなるような凹曲面の底を持つ溝、及び曲げが与えられた前記テープ心線に対して光を入出力するプローブ光ファイバを保持する保持部を有する第１治具と、
   前記第１治具の前記溝に挿入可能であり、前記溝の前記凹曲面に嵌め合う凸曲面を持つ力付与部を有する第２治具と、
   前記第１治具の前記溝の両端に配置され、前記テープ心線が挿入されたときに、前記テープ心線が前記第１治具と前記第２治具との間で前記溝に沿うように、且つ前記光ファイバ心線が並列する前記テープ心線の面に垂直な方向が前記第１治具の前記溝の深さ方向となるように前記テープ心線の前記第１治具に対する位置と向きを案内するガイド溝を有する第３治具と、
   前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に対して挿抜でき、前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に挿入した時に前記第１治具と前記第２治具との間の前記テープ心線に前記凹曲面と前記凸曲面に沿う前記曲げを与える挿抜機構と、
   を備える光ファイバ側方入出力装置。
2. テープ心線の各光ファイバ心線が並列可能な幅と、両端に比べて中央部が浅くなるような凸曲面を持つ溝を有する第１治具と、
   前記第１治具の前記溝に挿入可能であり、前記溝の前記凸曲面に嵌め合う凹曲面を持つ力付与部、曲げが与えられた前記テープ心線に対して光を入出力するプローブ光ファイバを保持する保持部を有する第２治具と、
   前記第１治具の前記溝の両端に配置され、前記テープ心線が挿入されたときに、前記テープ心線が前記第１治具と前記第２治具との間で前記溝に沿うように、且つ前記光ファイバ心線が並列する前記テープ心線の面に垂直な方向が前記第１治具の前記溝の深さ方向となるように前記テープ心線の前記第１治具に対する位置と向きを案内するガイド溝を有する第３治具と、
   前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に対して挿抜でき、前記第２治具の前記力付与部を前記第１治具の前記溝に挿入した時に前記第１治具と前記第２治具との間の前記テープ心線に前記凹曲面と前記凸曲面に沿う前記曲げを与える挿抜機構と、
   を備える光ファイバ側方入出力装置。
3. 前記第３治具の前記ガイド溝は、溝幅が前記テープ心線の厚みより広く前記テープ心線の幅より狭い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. 前記第１治具と前記第２治具との間に配置された前記テープ心線を前記溝内に留める抑えと、
   前記抑えを開閉する開閉機構と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ側方入出力装置。
5. 前記抑えは、板バネ又はピンであること特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方入出力装置。