JP2706585B2 - 光ファイバ断線検知器及び検知方法 - Google Patents

光ファイバ断線検知器及び検知方法

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JP2706585B2 JP24607191A JP24607191A JP2706585B2 JP 2706585 B2 JP2706585 B2 JP 2706585B2 JP 24607191 A JP24607191 A JP 24607191A JP 24607191 A JP24607191 A JP 24607191A JP 2706585 B2 JP2706585 B2 JP 2706585B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は安価で感度の高い光ファ
イバ断線検知器及び光ファイバ断線検知方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信技術、光情報処理技術の進展によ
り、近年、光ファイバを用いた情報通信システムが増大
し、これに伴い光ファイバ敷設量が急速に増えてきてい
る。これら光ファイバを用いたシステムを信頼性高く運
用するためには光ファイバ網に発生した故障をいち早く
発見してこれを保守していくことが重要であることは言
うまでもない。そして、光ファイバ網で発生する故障に
は種々のものがあるが、その一つに光ファイバの断線が
挙げられる。通常、光線路網の断線箇所を特定するもの
としては、光ファイバ中に光信号を通して断線箇所から
の反射光の時間的遅れを測定し、断線箇所を特定するO
TDR(optical time domain reflectometer )や、光
ファイバに曲げを付与して光ファイバから漏洩する光を
検出して導通を確認する光ファイバテスタなどがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述したOTDRを用
いる方法では、OTDRで測定可能な距離精度が1m程
度であるため、断線箇所の詳細特定が困難であるという
欠点があり、また、光ファイバテスタを用いる方法で
は、区間分割法により断線箇所の特定を行う必要がある
ため、詳細箇所特定には多数回の測定を行わねばならな
いという欠点がある。以上の欠点は、敷設する光ファイ
バの本数が数百本と多くなってきている今日では深刻な
問題であり、破損箇所の詳細特定に要する時間が極めて
長くなってしまう。また、更に上記検出器は精密な電子
回路やInGaAsなどの高価な光検出素子をもちいて
いるため非常に高価であるという欠点も有する。
【0004】本発明はこのような事情に鑑み、安価で感
度の高い光ファイバ断線検知器及び検出方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光ファイバ断線検知器は、光ファイバの融着接
続部を挟持する融着接続部補強材と、この融着接続部補
強材を覆う被覆材とを有し、上記融着接続部補強材又は
上記被覆材の少なくとも一部に赤外可視変換材料が含有
若しくは塗布されており、該赤外可視変換材料がアルカ
リ土類金属の硫化物あるいはセレン化物を主成分とする
蛍光体にユーロピウム及びサマリウムの2種の希土類又
はセリウム及びサマリウムの2種の希土類を添加した赤
外輝尽蛍光体であることを特徴とする。一方、本発明に
係る光ファイバ断線検知方法は、光ファイバの融着接続
部を挟持する融着接続部補強材と、この融着接続部補強
材を覆う被覆材とを有し、上記融着接続部補強材又は上
記被覆材の少なくとも一部に赤外可視変換材料が含有若
しくは塗布されており、該赤外可視変換材料がアルカリ
土類金属の硫化物あるいはセレン化物を主成分とする蛍
光体にユーロピウム及びサマリウムの2種の希土類又は
セリウム及びサマリウムの2種の希土類を添加した赤外
輝尽蛍光体である光ファイバ断線検知器を用い、断線検
知に先立ち上記断線検知器に波長200〜700nmの光
を照射した後、光ファイバ接続部で断線した場合には、
当該断線部分からの漏洩光が赤外可視変換材料を刺激す
ることにより当該赤外可視変換材料が発光することを利
用して当該断線検知器の赤外可視変換材料が発する光を
検出することにより接続部の断線を検知することを特徴
とし、また、光ファイバの融着接続部を挟持する融着接
続部補強材と、この融着接続部補強材を覆う被覆材とを
有し、上記融着接続部補強材又は上記被覆材の少なくと
も一部に赤外可視変換材料が含有若しくは塗布されてお
り、該赤外可視変換材料がアルカリ土類金属の硫化物あ
るいはセレン化物を主成分とする蛍光体にユーロピウム
及びサマリウムの2種の希土類又はセリウム及びサマリ
ウムの2種の希土類を添加した赤外輝尽蛍光体である光
ファイバ断線検知器を用い、断線検知に先立ち上記断線
検知器に波長200〜700nmの光を照射した後、一定
期間700nm以下の光を遮閉し、その後0.8μm〜2
μmの波長の近赤外光を当該断線検知器に照射して赤外
可視変換材料から発する光を検出することにより接続部
の断線を検知することを特徴とする。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いる赤外輝尽蛍光体とは、予め短波長の光を照射した
後、赤外光を照射すると可視域の発光を発生するという
蛍光体であり、アルカリ土類金属の硫化物あるいはセレ
ン化物を主成分とし、これにユーロピウム(Eu)及び
サマリウム(Sm)又はセリウム(Ce)及びサマリウ
ム(Sm)などの2種類以上の希土類を添加した蛍光体
が最も赤外可視変換効率の高い赤外輝尽蛍光体として良
く知られている。これら赤外輝尽蛍光体は0.8μm〜
2μm範囲の波長の近赤外光に対して感度を有し、この
波長域の光を照射によって赤、緑、青などの可視域の光
を発する。
【0007】図3は、赤外輝尽蛍光体の1つであるCa
S:Eu,Smのバンドモデルを示す図である。keller
のモデル(S. P. Keller and G. D. Pettit “Quenchin
g, stimulation, and exhaustion studies on some inf
rared stimulable phosphors”:Phys. Rev., 111 (195
8)p1533.)を簡略化して示してある。同図に示すよう
に、この赤外輝尽蛍光体は以下の励起過程、発光過程の
2つの過程によって動作する。 励起過程 励起光の照射によりEu2+はイオン化さ
れ、伝導帯上に電子を放出し、Eu3+となる。 伝導帯上に励起された電子はSm3+に捕獲され、Sm
3+はSm2+になる。 発光過程 赤外光の刺激によりSm3+に捕獲されてい
た電子は、伝導帯上に励起されSm2+はSm3+となる。 伝導帯上に励起された電子はEu3+に捕獲されEu3+
はEu2+になる。このときEu2+は発光遷移により基底
状態に遷移して光を放出する。なお、このときの発光を
赤外輝尽発光と呼ぶ。 即ち、以上の〜の過程を経ることにより赤外輝尽発
光が生じる。
【0008】上述した説明から明らかなように、赤外輝
尽蛍光体によると、上記の過程によって赤外光が可視
光に変換される。そして、試験を行ったところ、このと
きの変換効率は4%にも及び、目視によって1.3μm
の光に対して−60dB以上の感度を有し、感度が極めて
高いことが明らかとなった。
【0009】前記構成の光ファイバ断線検知器を用いる
と、光ファイバ接続部で断線した場合には、当該断線部
分からの漏洩光が赤外可視変換材料を刺激し、当該赤外
可視変換材料が発光するので、目視により断線箇所が検
知できる。なお、ファイバの断線箇所の中では光ファイ
バ融着部が断線の発生頻度が高いものの一つである。し
たがって、光ファイバ融着接続部における断線の有無が
確認できれば断線箇所の確認作業の多くが省略できる。
【0010】ところで、赤外輝尽蛍光体では赤外可視変
換を行うためには予め蛍光体を励起しておく必要がある
が、赤外輝尽蛍光体の光蓄積感度は極めて高く、室内光
程度の明りで充分に励起されて赤外光の刺激によって明
るく発光するため、通常は特に励起のための光照射は必
要ない。一方、とう道など赤外輝尽蛍光体の励起に必要
な光が差し込まない所に光ファイバが敷設されている場
合でも、赤外輝尽蛍光体に懐中電灯などによって光を照
射することにより簡単に赤外輝尽蛍光体は励起され赤外
光の刺激により発光するようになる。図4はCaS:E
u,Sm赤外輝尽蛍光体の励起波長感度特性を示す図で
あり、200nm〜700nmの波長の光に対して感度を有
している。したがって、この波長域に発光スペクトルを
有する光源、例えば懐中電灯などで赤外輝尽蛍光体を充
分励起することができ、漏洩赤外光検出の上で問題は無
い。
【0011】また、赤外輝尽蛍光体は励起エネルギを蓄
積して赤外光の刺激によりエネルギを光の形態で放出す
るエネルギ蓄積型の赤外可視変換材料であり、蓄積エネ
ルギの保持能力は極めて高く、図5に示すように200
0時間経過後でも初期蓄積エネルギの20%以上を保持
している。したがって、とう道などの暗所に敷設されて
いる断線検知器の赤外輝尽蛍光体に定期的に光照射を行
い検査時に赤外光を照射すると、ファイバ破断などによ
って赤外光が赤外輝尽蛍光体に照射されていない限り当
該赤外輝尽蛍光体は明るく発光する。一方、ファイバが
破断し赤外光が漏洩している場合には、赤外輝尽蛍光体
に蓄積されたエネルギが漏洩赤外光により放出され減少
するので、検査時の赤外光照射により漏洩箇所が暗部と
して検出されファイバ破断を特定することができる。こ
のように検査する場合、漏洩赤外光による蓄積エネルギ
消費量は積算されて観測されるので、ファイバ破損の程
度が軽微で漏洩光が極めて少ない場合でも感度よく漏洩
箇所を特定できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0013】(実施例1)図1は本実施例に係る光ファ
イバ断線検知器の構造を示す説明図である。同図中、1
1はファイバ、12はその融着接続部、13A,13B
は蒲鉾型形状をした透明セラミックスからなる融着接続
部補強材片であり、該補強材片13A,13Bはその平
坦部同志で融着接続部12の近傍を挟持して融着接続部
補強材13を構成するものである。そして、この融着接
続部補強材13は加熱収縮した熱収縮性チューブ14で
覆われて補強される。本実施例では一方の融着接続部補
強材片13Aの平坦部に赤外輝尽蛍光体層15を設けて
ある。ここで、赤外輝尽蛍光体層15は、硫化カルシウ
ムにユーロピウム及びサマリウムを添加した赤外輝尽蛍
光体とバインダーとを混合したものを塗布乾燥して形成
したものである。
【0014】本実施例の光ファイバ断線検知器は、融着
接続部12に断線があればその漏洩光により赤外輝尽蛍
光体層15が発光し、断線を検知することができるもの
である。また、光ファイバ断線検知器に光を照射した後
遮光しておくと、断線があれば漏洩光により赤外輝尽蛍
光体の蓄積エネルギが放出されるので、後に赤外光を照
射したときに発光しないことにより断線を検出すること
ができる。
【0015】実施例1の光ファイバ断線検知器の検知能
力を調べるために、故意に破断させたファイバを通常の
ファイバ11の代りに設置し、漏洩光検出限界の検出を
行ったところ−50dBまでの漏洩光を検出できた。ま
た、赤外輝尽蛍光体が蓄積エネルギを放出した後におい
ても、懐中電灯により数分間光ファイバ断線検知器に照
射したところ再び明るく発光し漏洩光の検出が行えた。
更に、あらかじめ光ファイバ断線検知器を懐中電灯から
の光を照射することにより励起しておいた後、光ファイ
バ断線検知器を遮光して1時間程放置し、その後、Ga
As LEDからの赤外光を照射したところファイバ破
断箇所以外の部分が明るく発光し、破断箇所が暗部とし
て観測された。本検出法は前記検出法より更に感度が高
く−90dBm までの漏洩光を検出できた。
【0016】(実施例2)図2は本実施例に係る光ファ
イバ断線検知器の構成を示す説明図である。同図に示す
ように、ファイバ21の融着接続部22の近傍が一対の
蒲鉾型形状の融着接続部補強材片23A,23Bの平坦
部で挟持して補強材23を構成し、この補強材23を加
熱収縮した熱収縮性チューブ24で覆って補強する点は
上記実施例1と同じである。本実施例では融着接続部補
強材23に赤外輝尽蛍光体層を設けず、熱収縮性チュー
ブ24に赤外輝尽蛍光体を含有させている。なお、ここ
で用いた赤外輝尽蛍光体は、硫化カルシウムにセリウム
及びサマリウムを添加した赤外輝尽蛍光体である。
【0017】本実施例の光ファイバ断線検知器は、融着
接続部22に断線があればその漏洩光により赤外輝尽蛍
光体を含む熱収縮性チューブ24が発光し、断線を検知
することができるものである。また、光ファイバ断線検
知器に光を照射した後遮光しておくと、断線があれば漏
洩光により赤外輝尽蛍光体の蓄積エネルギが放出される
ので、後に赤外光を照射したときに発光しないことによ
り断線を検出することができる。
【0018】実施例2の光ファイバ断線検知器の検知能
力を調べるために故意に破断させたファイバを通常のフ
ァイバ21の代わりに設置し、漏洩光検出限界の検出を
行ったところ、本検出器で用いた赤外輝尽蛍光体は視感
度の高い緑色に発光するため実施例1よりも更に検出感
度は高く−60dBm までの漏洩光を検出できた。また、
赤外輝尽蛍光体が蓄積エネルギを放出した後において
も、懐中電灯により数分間光ファイバ断線検知器に照射
したところ再び明るく発光して漏洩光の検出が行えた。
更に、予め光ファイバ断線検知器を遮光して1時間程放
置した後、GaAsLEDからの赤外光を照射したとこ
ろファイバ破断箇所以外の部分が明るく発光して破断箇
所が暗部として観測された。本検出法は前記検出法より
更に感度が高く−100dBm までの漏洩光を検出でき
た。
【0019】赤外輝尽蛍光体は半導体を用いた光検出素
子と異なり製造工程が単純であるため極めて安価であ
る。したがって、本発明の光ファイバ断線検知器と検出
方法を用いることにより安価で感度の高い光ファイバ断
線検知器と検知方法を提供することができる。なお、上
記実施例においては、蛍光体として、ユートピウム及び
サマリウム、又はセリウム及びサマリウムを添加した硫
化カルシウムを用いた場合について説明したが、蛍光体
としてMgS,CaS,SrS,MgSe,CaSe,
SrSe,BaSeなどのアルカリ土類金属の硫化物あ
るいはセレン化物及びそれらの混合物を用いた場合でも
安価で感度の高い光ファイバ断線検知器を提供できた。
また、上記実施例では赤外輝尽蛍光体を補強材に塗布し
た場合、あるいは被覆材に含有させた場合について説明
したが、補強材に含有したり、被覆材に塗布した場合も
同様な効果が得られることは言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、光ファイバ融着接続
部補強材あるいは被覆材に、赤外輝尽蛍光体を塗布ある
いは含有させてなる光ファイバ断線検知器とすることに
よって、安価で感度の高い光ファイバ断線検知器を提供
することができ、また、これを用いる本発明の断線検知
法によって感度の高い検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の光ファイバ断線検知器の構成を示す
説明図である。
【図2】実施例2の光ファイバ断線検知器の構成を示す
説明図である。
【図3】赤外輝尽蛍光体の動作原理を示す説明図であ
る。
【図4】CaS:Eu,Sm赤外輝尽蛍光体の励起波長
特性を示す図である。
【図5】赤外輝尽蛍光体中に蓄積したエネルギの時間的
変化を示す図である。
【符号の説明】
11,21 ファイバ 12,22 融着接続部 13,23 融着接続部補強材 14,24 熱収縮性チューブ(被覆材) 15 赤外輝尽蛍光体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 孝二 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 吉野 精一 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 井川 信弘 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−87632(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバの融着接続部を挟持する融着
    接続部補強材と、この融着接続部補強材を覆う被覆材と
    を有し、上記融着接続部補強材又は上記被覆材の少なく
    とも一部に赤外可視変換材料が含有若しくは塗布されて
    おり、該赤外可視変換材料がアルカリ土類金属の硫化物
    あるいはセレン化物を主成分とする蛍光体にユーロピウ
    ム及びサマリウムの2種の希土類又はセリウム及びサマ
    リウムの2種の希土類を添加した赤外輝尽蛍光体である
    ことを特徴とする光ファイバ断線検知器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、融着接続部補強材が
    2片の補強材で光ファイバを径方向両側から挟持するも
    のであり、当該補強材の少なくとも1片に赤外輝尽蛍光
    体層が設けられていることを特徴とする光ファイバ断線
    検知器。
  3. 【請求項3】 請求項1において、被覆材として熱収縮
    性チューブを有するものであり、当該熱収縮性チューブ
    に赤外輝尽蛍光体が含有されていることを特徴とする光
    ファイバ断線検知器。
  4. 【請求項4】 光ファイバの融着接続部を挟持する融着
    接続部補強材と、この融着接続部補強材を覆う被覆材と
    を有し、上記融着接続部補強材又は上記被覆材の少なく
    とも一部に赤外可視変換材料が含有若しくは塗布されて
    おり、該赤外可視変換材料がアルカリ土類金属の硫化物
    あるいはセレン化物を主成分とする蛍光体にユーロピウ
    ム及びサマリウムの2種の希土類又はセリウム及びサマ
    リウムの2種の希土類を添加した赤外輝尽蛍光体である
    光ファイバ断線検知器を用い、断線検知に先立ち上記断
    線検知器に波長200〜700nmの光を照射した後、
    ファイバ接続部で断線した場合には、当該断線部分から
    の漏洩光が赤外可視変換材料を刺激することにより当該
    赤外可視変換材料が発光することを利用して当該断線検
    知器の赤外可視変換材料が発する光を検出することによ
    り接続部の断線を検知することを特徴とする光ファイバ
    断線検知方法。
  5. 【請求項5】 光ファイバの融着接続部を挟持する融着
    接続部補強材と、この融着接続部補強材を覆う被覆材と
    を有し、上記融着接続部補強材又は上記被覆材の少なく
    とも一部に赤外可視変換材料が含有若しくは塗布されて
    おり、該赤外可視変換材料がアルカリ土類金属の硫化物
    あるいはセレン化物を主成分とする蛍光体にユーロピウ
    ム及びサマリウムの2種の希土類又はセリウム及びサマ
    リウムの2種の希土類を添加した赤外輝尽蛍光体である
    光ファイバ断線検知器を用い、断線検知に先立ち上記断
    線検知器に波長200〜700nmの光を照射した後、一
    定期間700nm以下の光を遮閉し、その後0.8μm
    2μmの波長の近赤外光を当該断線検知器に照射して赤
    外可視変換材料から発する光を検出することにより接続
    部の断線を検知することを特徴とする光ファイバ断線検
    知方法。
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