JP2020003709A - 光ファイバ側方入出力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】様々な光ファイバ心線の種類に対応できる汎用性の高い光ファイバ側方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出力装置は、光ファイバ心線１００に対して長手方向に湾曲する凹部２２、及び曲げが与えられた光ファイバ心線１００に対して光を入射し、光ファイバ心線１００から漏洩する光を受光する光入出力手段１４を有する第１治具１１と、光ファイバ心線１００に対して長手方向に湾曲し、第１治具１１の凹部２２との間で光ファイバ心線１００の種類に応じて光ファイバ心線１００を挟み込む凸部２３を有する第２治具１２と、第１治具１１の凹部２２と第２治具１２の凸部２３とが近づく方向に押圧力を印加し、光ファイバ心線１００に曲げを形成する押圧部と、光ファイバ心線１００の種類に応じた凸部２３に切り換える切替機構と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、曲げた光ファイバ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（現用光ファイバ）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、現用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。）
特開２０１５−０４０９１６号公報
光ファイバ側方入出力技術の主な適用先の一つである既設線路の接続点には、様々な種類の光ファイバ心線が敷設されている。単心線に限定しても、外径０．２５ｍｍ単心線や０．５ｍｍ単心線、０．９ｍｍ単心線が存在する。従来手法では、適用する対象の光ファイバ心線に応じて曲げ形状を最適設計するため、全ての単心線に対応するためには作業者がそれぞれの心線に特化した光ファイバ側方出力装置を用意し、心線種別に合わせて入れ替えながら作業する必要があった。つまり、従来の光ファイバ側方出力装置は、作業対象の光ファイバ心線の種類が決まっており、汎用性に欠ける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、様々な光ファイバ心線の種類に対応できる汎用性の高い光ファイバ側方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出力装置は、光ファイバ心線の外径に応じて曲げ付与部の構造が変化する機能を有し、一台で様々な外径の光ファイバ心線に対して所望の曲げ形状が得られることを可能とした。
具体的には、本発明に係る光ファイバ側方出力装置は、
光ファイバ心線に対して長手方向に湾曲する凹部、及び曲げが与えられた前記光ファイバ心線に対して光を入射し、前記光ファイバ心線から漏洩する光を受光する光入出力手段を有する第１治具と、
前記光ファイバ心線に対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記光ファイバ心線の種類に応じて前記光ファイバ心線を挟み込む凸部を有する第２治具と、
前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部とが近づく方向に押圧力を印加し、前記光ファイバ心線に曲げを形成する押圧部と、
前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部に切り換える切替機構と、
を備える。
本光ファイバ側方出力装置は、曲げを付与する凸部が光ファイバ心線の種類に対応できる構造になっており、光ファイバ心線の種類に応じて凸部を変更する。従って、本発明は、様々な光ファイバ心線の種類に対応できる汎用性の高い光ファイバ側方出力装置を提供することができる。
例えば、前記第２治具は、前記光ファイバ心線の長手方向Ｚと前記押圧部の押圧力の方向Ｙとに垂直な方向Ｘに、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部を並列させており、前記切替機構は、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部で前記光ファイバ心線を前記第１治具の凹部との間で挟み込めるように前記第２治具を方向Ｘへ駆動させる構造である。
この構造の場合、前記切替機構の、前記方向Ｘへ駆動させる構造は、前記光ファイバ心線の種類に応じて前記凸部を移動させる粗調整部と、前記光ファイバ心線に対して入射する光の光軸と前記光ファイバ心線のコアとの相対位置を調整する微調整部と、を有することが好ましい。
また、例えば、前記第２治具の前記凸部は、無段階に変化する形状であり、前記切替機構は、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部の形状部分で前記光ファイバ心線を前記第１治具の凹部との間で挟み込めるように前記凸部を無段階に移動させる機構であってもよい。
また、例えば、前記第２治具の前記凸部は、有段階に変化する形状であり、前記切替機構は、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部の形状部分で前記光ファイバ心線を前記第１治具の凹部との間で挟み込めるように前記凸部を有段階に移動させる機構であってもよい。
前記第２治具は、前記凸部に前記光ファイバ心線が填まるガイド溝を有し、前記ガイド溝は、前記凸部が対応する前記光ファイバ心線の種類に応じた形状とすることができる。
この場合、前記ガイド溝は、
底角度を２θ、開口幅を２ｗ、前記光ファイバ心線の外径を２ａとすると、
ａ（１＋１／ｓｉｎθ）≧ｗ／ｔａｎθ
を満たすＶ溝であることを特徴とする。
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
本発明は、様々な光ファイバ心線の種類に対応できる汎用性の高い光ファイバ側方出力装置を提供することができる。
本発明に係る光ファイバ側方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出力装置（実施例１）を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方出力装置（実施例１）を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方出力装置（実施例２）を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方出力装置（実施例３）を説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方出力装置（実施例３）を説明する図である。
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１は、本実施形態の光ファイバ側方出力装置３０１を説明する図である。光ファイバ側方出力装置３０１は、
光ファイバ心線１００に対して長手方向に湾曲する凹部２２、及び曲げが与えられた光ファイバ心線１００に対して光を入射し、光ファイバ心線１００から漏洩する光を受光する光入出力手段１４を有する第１治具１１と、
光ファイバ心線１００に対して長手方向に湾曲し、第１治具１１の凹部２２との間で光ファイバ心線１００の種類に応じて光ファイバ心線１００を挟み込む凸部２３を有する第２治具１２と、
第１治具１１の凹部２２と第２治具１２の凸部２３とが近づく方向に押圧力を印加し、光ファイバ心線１００に曲げを形成する押圧部（不図示）と、
光ファイバ心線１００の種類に応じた凸部２３に切り換える切替機構（不図示）と、
を備える。
本明細書では、光入出力手段１４の例として、光ファイバ心線１００に対して光を入出力するプローブ光ファイバ５０とこれを保持する第１治具１１が有する保持部５１を説明している。光入出力手段１４の他の例として、漏洩光を集光するレンズであってもよい。
図２は、図１の光ファイバ側方出力装置３０１をＺ方向に垂直な面で切断した切断面である。第２治具１２は、凸部２３に光ファイバ心線１００が填まるガイド溝２３ａを有し、ガイド溝２３ａは、凸部２３が対応する光ファイバ心線１００の種類に応じた形状である。
光ファイバ側方出力装置３０１は、第１治具１１と第２冶具１２とで光ファイバ心線１００を挟み込むことで光ファイバ心線１００に曲げを形成する。光ファイバ心線１００の外径に応じて、第１冶具１１や光入出力手段１４を変更することなく、第２冶具１２だけを変更することにより様々な外径の光ファイバ心線１００に対して所望の曲げ形状が得られる。特に、第２冶具１２のガイド溝２３ａを変更することにより異なる外径に対して対応可能となる。
図３は、ガイド溝２３ａの一例を説明する図である。ガイド溝２３ａは、
底角度を２θ、開口幅を２ｗ、光ファイバ心線１００の外径を２ａとすると、
ａ（１＋１／ｓｉｎθ）≧ｗ／ｔａｎθ
を満たすＶ溝であることを特徴とする。
この式を満たすとき、光ファイバ心線１００がＶ溝から飛び出すため、光ファイバ心線１００と第１冶具１１が接触し光を入出力できる。式を満たさないと光ファイバ心線１００と第１冶具１１との間に空隙が生じるため結合効率が著しく低下する。
（実施例１）
図４は、光ファイバ心線１００の種類に応じて凸部２３を変更する構造の一例である。本実施例では、
第２治具１２は、光ファイバ心線１００の長手方向Ｚと押圧部の押圧力の方向Ｙとに垂直な方向Ｘに、光ファイバ心線１００の種類に応じた凸部２３を並列させており、
切替機構は、光ファイバ心線１００の種類に応じた凸部２３で光ファイバ心線１００を第１治具１１の凹部２２との間で挟み込めるように第２治具１２を方向Ｘへ駆動させる構造である。
図４は、第２冶具１２を方向Xへ平行移動させる例である。本例では３種類の外径を有する光ファイバ心線１００（たとえば０．２５，０．５，０．９ｍｍ単心線）それぞれに対応するため、３つのV溝を有する。切替機構（不図示）は、光入出力対象の光ファイバ心線１００のコア中心が光入出力手段１４の光軸と一致するように、第２冶具１２を平行移動させる。
前記切替機構の、前記方向Ｘへ駆動させる構造は、
前記光ファイバ心線の種類に応じて前記凸部を移動させる粗調整部と、
前記光ファイバ心線に対して入射する光の光軸と前記光ファイバ心線のコアとの相対位置を調整する微調整部と、
を有することが好ましい。
例えば、粗調整部は、第２冶具１２を方向Xに移動させるためのガイドレールであり、微調整部は、第２冶具１２を方向Xに微調整するためのマイクロメータや精密ねじである。
（実施例２）
図５は、光ファイバ心線１００の種類に応じて凸部２３を変更する構造の一例である。
本実施例では、
第２治具１２の凸部２３は、無段階に変化する形状であり、
切替機構は、光ファイバ心線１００の種類に応じた凸部２３の形状部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１の凹部２２との間で挟み込めるように凸部２３を無段階に移動させる機構であることを特徴とする。
図５では、第２冶具１２を回転させると、ガイド溝２３ａの大きさが変化していく構造である。例えば、Ａ部分は外径が最小の心線用（たとえば０．２５ｍｍ心線）のガイド溝、Ｂ部分は外径が中間の心線用（たとえば０．５ｍｍ心線）のガイド溝、Ｃ部分は外径が最大の心線用（たとえば０．９ｍｍ心線）のガイド溝である。
光入出力対象の光ファイバ心線１００の外径に応じたガイド溝の位置となるように第２冶具１２を回転させ調整する。ガイド溝としてＶ溝を用いた場合、実施例１で説明した式を満たすように設計する必要がある。
図６（ａ）は、外径０．２５ｍｍの光ファイバ心線１００を押圧するために第２冶具１２を回転し、Ａ部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１へ押圧した時の切断面である。
図６（ｂ）は、外径０．９ｍｍの光ファイバ心線１００を押圧するために第２冶具１２を回転し、C部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１へ押圧した時の切断面である。
（実施例３）
図７は、光ファイバ心線１００の種類に応じて凸部２３を変更する構造の一例である。
本実施例では、
第２治具１２の凸部２３は、有段階に変化する形状であり、
切替機構は、光ファイバ心線１００の種類に応じた凸部２３の形状部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１の凹部２２との間で挟み込めるように凸部２３を有段階に移動させる機構であることを特徴とする。
図７は、本実施例の第２治具１２を説明する図である。第２冶具１２は３つの異なる凸部２３を有し、それぞれが対応する３種類の外径を有する光ファイバ心線１００を押圧することができる。例えば、Ａ部分は外径が最小の心線用（たとえば０．２５ｍｍ心線）のガイド溝を有する凸部２３、Ｂ部分は外径が中間の心線用（たとえば０．５ｍｍ心線）のガイド溝を有する凸部２３、Ｃ部分は外径が最大の心線用（たとえば０．９ｍｍ心線）のガイド溝を有する凸部２３である。ここで、３種類は例であって、２種類や４種類、５種類など、複数種類の光ファイバ心線１００に対応させることができる。ガイド溝としてＶ溝を用いた場合、実施例１で説明した式を満たすように設計する必要がある。
図８は、切替機構で第２冶具１２を０度、９０度、または１８０度回転させ、光入出力対象の光ファイバ心線１００の外径に応じた凸部２３を選択し、光ファイバ心線１００を第１治具１１に押し付ける様子を説明する図である。
図８（ａ）は、外径０．９ｍｍの光ファイバ心線１００を押圧するために第２冶具１２を回転し、C部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１へ押圧した時の図である。
図８（ｂ）は、外径０．５ｍｍの光ファイバ心線１００を押圧するために第２冶具１２を回転し、B部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１へ押圧した時の図である。
図８（ｃ）は、外径０．２５ｍｍの光ファイバ心線１００を押圧するために第２冶具１２を回転し、A部分で光ファイバ心線１００を第１治具１１へ押圧した時の図である。
１１：第１治具
１２：第２治具
１４：光入出力手段
２２：凹曲面
２３：凸曲面
２３ａ：ガイド溝
５０：プローブ光ファイバ
５１：保持部
１００：光ファイバ心線
３０１：光ファイバ側方入出力装置

Claims (7)

  1. 光ファイバ心線に対して長手方向に湾曲する凹部、及び曲げが与えられた前記光ファイバ心線に対して光を入射し、前記光ファイバ心線から漏洩する光を受光する光入出力手段を有する第１治具と、
    前記光ファイバ心線に対して長手方向に湾曲し、前記第１治具の凹部との間で前記光ファイバ心線の種類に応じて前記光ファイバ心線を挟み込む凸部を有する第２治具と、
    前記第１治具の凹部と前記第２治具の凸部とが近づく方向に押圧力を印加し、前記光ファイバ心線に曲げを形成する押圧部と、
    前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部に切り換える切替機構と、
    を備える光ファイバ側方入出力装置。
  2. 前記第２治具は、前記光ファイバ心線の長手方向Ｚと前記押圧部の押圧力の方向Ｙとに垂直な方向Ｘに、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部を並列させており、
    前記切替機構は、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部で前記光ファイバ心線を前記第１治具の凹部との間で挟み込めるように前記第２治具を方向Ｘへ駆動させる構造である
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
  3. 前記切替機構の、前記方向Ｘへ駆動させる構造は、
    前記光ファイバ心線の種類に応じて前記凸部を移動させる粗調整部と、
    前記光ファイバ心線に対して入射する光の光軸と前記光ファイバ心線のコアとの相対位置を調整する微調整部と、
    を有することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ側方入出力装置。
  4. 前記第２治具の前記凸部は、無段階に変化する形状であり、
    前記切替機構は、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部の形状部分で前記光ファイバ心線を前記第１治具の凹部との間で挟み込めるように前記凸部を無段階に移動させる機構である
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
  5. 前記第２治具の前記凸部は、有段階に変化する形状であり、
    前記切替機構は、前記光ファイバ心線の種類に応じた前記凸部の形状部分で前記光ファイバ心線を前記第１治具の凹部との間で挟み込めるように前記凸部を有段階に移動させる機構である
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
  6. 前記第２治具は、前記凸部に前記光ファイバ心線が填まるガイド溝を有し、
    前記ガイド溝は、前記凸部が対応する前記光ファイバ心線の種類に応じた形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバ側方入出力装置。
  7. 前記ガイド溝は、
    底角度を２θ、開口幅を２ｗ、前記光ファイバ心線の外径を２ａとすると、
    ａ（１＋１／ｓｉｎθ）≧ｗ／ｔａｎθ
    を満たすＶ溝であることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ側方入出力装置。
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