JP4927028B2 - 通信光検知器 - Google Patents

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Description

本発明は、光伝送路中に設置され、光伝送路の通信状況を確認する通信光検知器に関する。
近年、通信の分野においては、高速・大容量伝送が可能な光ファイバが伝送線路の主流となり、さらなる発展が期待されている。これに伴い、特に、データセンタや局舎などの光通信関連設備では、光伝送路の変更や廃止、増設などの工事が頻繁に行われるようになってきた。
このような光通信関連設備の光伝送路を伝送する通信光は、可視光領域にない不可視光であるため、目視にて確認することができない。そのため、光伝送路が使用されているか否かといった運用状態を容易に把握できず、その運用状態の把握に時間がかかったり、あるいは、使用されている光伝送路の光コネクタを使用されていないものと勘違いして抜いてしまうヒューマンエラーなどの懸念があり、光通信関連設備における未使用の光伝送路を有効に活用することができないといった問題があった。
そこで、光通信関連設備の保守性や運用効率を向上させるため、光伝送路を目視確認するための多くの手段が検討されている。
光ファイバを接続した状態で通信光の有無を確認する通信光検知器として、例えば、光ファイバが内蔵されて割スリーブ内で突き合わせ接続されるフェルールの端面同士間に、ギャップを設け、そのギャップに光透過性樹脂からなる導波体を設け、導波体の上方に導かれた通信光の一部を蛍光体で受光し、通信光の伝送の有無を検出している(例えば、特許文献1参照)。
また、光ファイバを内蔵した2つのフェルール間に光導波路基板を配置し、通信光の一部を光導波路基板にて分岐して通信光出力部へ取り出すことにより、通信光の有無を確認する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
通信光の一部を分岐して取り出す分岐器を使用し、分岐光の端末部に可視光変換素子を取り付ける構造の通信光検知器の検討も行われている(例えば、特許文献3参照)。
特開2004−170488号公報 特開2004−133071号公報 特開2003−218813号公報 特開2002−214487号公報
しかしながら、特許文献1の通信光検知器では、非常に狭いギャップ内に導波体を設けるため、その組み立てに時間と高度な位置合わせが必要である。しかも、光検知体が蛍光体からなるので、その発光時間が極端に短く目視確認しにくいため、光通信関連設備で使用するためには実用困難であった。
また、特許文献2では、光導波路基板とフェルールおよび通信光出力部とを接続する必要があることから、やはり、その組み立てに時間と高精度な位置合わせが必要となり、また、光導波路基板などの部材が高価であることから、さらなる実用化のために低コスト化の実現が困難であった。
特許文献3でも、可視光変換素子の発光時間が極端に短く目視確認しにくい。
そこで、本発明の目的は、光伝送路を伝播する不可視光を用いて光伝送路の使用状態の有無を目視で容易に判別できる通信光検知器を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、通信光検知器において、受光素子の位置に依存する検出感度の低下を改善することにある。
前記目的を達成するために創案された本発明は、光ファイバからなる光伝送路の端部同士をスリーブを介して接続し、その接続部で前記光伝送路の通信光の有無を検知する通信光検知器において、前記スリーブ内の前記接続部に設けられ、前記光伝送路の端部同士と接合すると共に、前記光伝送路のコアと異なる外径のコア部を有する光検知接合体と、前記光検知接合体の上方に設けられ、前記光検知接合体を介して漏れる通信光の漏れ光を検知する光検知部とを備える通信光検知器である。
前記光検知接合体は、その軸方向の長さが前記光伝送路のコアから、前記漏れ光を受光する前記光検知部の受光面までの距離と同等であるとよい。
前記光検知接合体は、前記コア部の周囲に設けられて前記光伝送路のクラッドと同じ外径のクラッド部をさらに備えるとよい。
前記光検知接合体は、フェルールを備えてもよい。
前記光検知部は、前記漏れ光を受光する受光素子と、前記受光素子にて受光した前記漏れ光を可視光に変換する光出力部とを備えるとよい。
前記光検知部は、その故障の有無を知らせる故障検知部をさらに備えるとよい。
前記スリーブは、前記光検知接合体を介して漏れる通信光の漏れ光の一部を透過するセラミックスからなるとよい。
本発明によれば、光伝送路を伝播する不可視光を用いて光伝送路の使用状態の有無を発光時間に依存することなく目視で容易に判別することができ、光伝送路の保守性や運用効率を向上させることができる。
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
まず、通信光検知器の全体構成を、図1(a)および図1(b)を用いて説明する。
図1(a)および図1(b)に示すように、通信光検知器1は、その主要部が収容される角形筒状のハウジング16と、そのハウジング16上の中央部に設けられ、光検知部12を覆う箱状のカバー17とを備えた光アダプタ型の通信光検知器である。
ハウジング16は、一端部(図2では左側)が設備側の光コネクタアダプタ18cとなり、他端部(図1では右側)がユーザ側の光コネクタアダプタ18yとなる。設備側の光コネクタアダプタ18c内には、設備側の光コネクタプラグを予め挿入して固定するためのコネクタロック片19cが設けられる。同様に、ユーザ側の光コネクタアダプタ18y内には、挿抜自在に設けられるユーザ側の光コネクタプラグを固定するためのコネクタロック片19yが設けられる。
設備側の光コネクタアダプタ18c内のコネクタロック片19cより奥側には、設備側のスリーブホルダ20cを収容するスリーブホルダ収容室21cが形成され、そのスリーブホルダ収容室21cに設備側のスリーブホルダ20cが予め収容される。同様に、ユーザ側の光コネクタアダプタ18y内のコネクタロック片19yより奥側には、ユーザ側のスリーブホルダ20yを収容するスリーブホルダ収容室21yが形成され、そのスリーブホルダ収容室21yにユーザ側のスリーブホルダ20yが予め収容される。
ハウジング16内の中央部には、1つのスリーブ6と、光検知接合体7とからなる検知器本体1bを収容する本体収容室22が形成され、その本体収容室22に、検知器本体1bが予め収容される。ハウジング16内の本体収容室22の上部には、PD14を収容するPD収容室19が形成される。
ハウジング16の両側面には、光通信関連設備に設置される光モジュールに通信光検知器1を予め収容して固定するための係合部24が形成される。ハウジング16上の中央部の四隅には、ハウジング16の上面から起立し、ハウジング16上にカバー17を固定するためのカバーロック片25がそれぞれ設けられる。
カバー17の両側面には、各カバーロック片25とそれぞれ嵌合するカバーロック穴26が形成される。カバー17内には、回路基板27が収容される。カバー17は、後述する通信有無判別用LEDと回路故障検知用LEDとが出射する光に対してほぼ透明な材料で作製される。
一方、光検知部12は、PD素子13(後述する図2(a)参照)と、そのPD素子13にて受光した漏れ光E(後述する図2(c)参照)を可視光に変換する光出力部28と、回路基板27の故障の有無を知らせる故障検知部29と、これらPD素子13、光出力部28、故障検知部29が搭載されて光検知回路を構成する回路基板27とを備える。
また、本実施形態では、通信有無判別用LEDとして赤色光を出射するものを使用し、回路故障検知用LEDとして青色光を出射するものを使用した。これにより、出射する光の色を目視して通信有無判別と回路故障検知の区別を簡単にでき、通信光検知器1をより信頼性の高いものにできる。
本実施形態では、光出力部28として、通信光が光ファイバ2a,2b間を伝播しているとき点灯し、伝播していないとき消灯する通信有無判別用LED(発光ダイオード)を用いた。故障検知部29としては、回路基板27が故障しているあるいは動作していないとき(例えば、給電されていないとき)点灯し、故障していないとき消灯する回路故障検知用LEDを用いた。
例えば、回路故障検知用LEDのみで青色に光る場合(青だけ光るとき)は、通信光検知器1は動作しておらず、かつ通信していないことを示し、通信有無判別用LEDが赤色に光る場合(赤だけ光るとき)には、通信光検知器1が動作しており、かつ通信していることを示す。つまり、色違いのLEDを用いて通信光検知器1の故障・通信の有無をより簡単に区別できるようにした。
さて、図2(a)は、本発明の好適な第1の実施形態を示す通信光検知器の主要部の縦断面図である。
図2(a)に示すように、第1の実施形態に係る通信光検知器1は、例えば、データセンタや局舎などの光通信関連設備に設置されて使用され、光伝送路としての光ファイバの端部同士を突き合わせ接続した光ファイバの接続部において、光伝送路の使用状態を監視して通信光の有無(光通信しているか否か)を検知するものである。
この通信光検知器1は、光伝送路としての光ファイバ2a,2bがそれぞれ内蔵されたフェルール5a,5bの端部が挿入され、フェルール5a,5bの光軸位置合わせをするためのスリーブ6と、そのスリーブ6内に設けられ、光ファイバ2a,2bの端部(光ファイバの接続部側の端部)同士と接合すると共に、光ファイバ2a,2bのコア3と異なる外径の(コア径が異なる)コア部9を有する光検知接合体7とからなる検知器本体1bを備える。
通信光検知器1に挿入される光伝送路としての各光ファイバ2a,2bは、コア3とクラッド4からなる。これら光ファイバ2a,2bには、一般的に石英ガラス製のシングルモード光ファイバや、GI(グレーデッドインデックス)型のマルチモード光ファイバが用いられる。各光ファイバ2a,2bとしてシングルモード光ファイバを用いる場合は、波長が1310nm帯、あるいは1550nm帯の通信光が使用される。各光ファイバとしてマルチモード光ファイバが用いられる場合には、波長が850nm帯、あるいは1310nm帯の通信光が使用される。
フェルール5aは、設備側の光コネクタプラグ33c(後述する図3(a)参照)に内蔵され、フェルール5bは、ユーザ側の光コネクタプラグ33y(後述する図3(a)参照)に内蔵される。これらフェルール5a,5bは、セラミックスあるいは金属で作製され、その端面(光ファイバの接続部側の端面)がPC(物理的接触)端面となるように研磨される。
スリーブ6は、通信光の少なくとも一部を透過する(あるいは通信光を受光するとこれを散乱する)セラミックス製やガラス製のもの、あるいはスリーブ長手方向(軸方向)に延びるスリットを有するセラミックス製、ガラス製、金属製の割スリーブを用いる。通信光の少なくとも一部を透過するセラミックスとしては、例えば、ジルコニアセラミックスがある。
光検知接合体7は、光ファイバ2a,2bのコア3の端部中心同士と接合されるコア部9と、そのコア部9の周囲に設けられ、光ファイバ2a,2bのクラッド4と同じ外径のクラッド部10と、そのクラッド部10の周囲に設けられるフェルール部11とからなる。この光検知接合体7のうち、コア部9とクラッド部10からなる部分が検知側の光伝送路8となる。
光検知接合体7は、コア部5が各光ファイバ2a,2bのコア3と同じ材料で作製され、クラッド部10が各光ファイバ2a,2bのクラッド4と同じ材料で作製される。光検知接合体7の光ファイバ長手方向の両端面は、各光ファイバ2a,2bの端面(光ファイバの接続部側の端面)とPC接続されるため、PC端面となるように研磨される。光検知接合体7の外径(フェルール部11の外径)は、各フェルール5a,5bの外径Φfと同じか、又はそれよりも小さい。
光検知接合体7と光ファイバ2aの接合部は、光入射方向が白抜き矢印の場合、図2(c)に示すように、コア径の違いによる損失発生箇所ともなる。光入射方向が黒塗り矢印の場合も同様である。このため、通信光Cが光検知接合体7と光ファイバ2aの接合部Jを通過し、その一部が漏れ光Eとして漏れたときの伝送損失が、光通信に悪影響を与えない範囲である1〜2dBとなるように、光検知接合体7のコア部9のコア径を設定する。光検知接合体7のコア部9は、コア径が約2〜3μmまでのものが作製可能である。
本実施形態では、光検知接合体7のコア部9のコア径が、光ファイバ2a,2bのコア3のコア径よりも小さい例で説明するが、逆に、光検知接合体のコア部のコア径が、光ファイバ2a,2bのコア3のコア径よりも大きい場合でも、図2(c)と同様の作用となる。この場合にも、光検知接合体7のクラッド部の外径と光ファイバ2a,2bのクラッド4の外径は同じとなる。
図2(a)に戻り、通信光検知器1は、光検知接合体7の上方に設けられてその光検知接合体7を介して漏れる漏れ光Eを検知する光検知部12を備える。詳細には、光検知接合体7とスリーブ6に関して対称な位置に、漏れ光Eを受光する受光面が光伝送路と平行となるように光検知部12は配置されている。図2(a)では、光検知部12の一部を構成し、漏れ光Eを受光する受光素子としてのPD素子13を備えたPD14のみを描いた。本実施形態では、PD14として安価なCanパッケージタイプのものを用いた。
光検知接合体7は、その軸方向の長さLが、各光ファイバ2a,2bのコア3からPD素子13の受光面までの距離Qと同等であるとよい。この場合、漏れ光Eの約50%がPD14に入射するため、漏れ光の検出感度が最大となる。
すなわち、直径Φfの各フェルール5a,5bでは、PD14の光入射口15からPD素子13の受光面までの距離がLr、フェルール半径がΦf/2なので、スリーブ6の厚さをdとすると、損失発生箇所からPD素子13の受光面までの距離Qは、Q=Lr+(Φf/2)+dとなる。そして、このとき長さLが距離Qと同等(一般的なフェルールではΦf=2.5mmなので、長さLと距離Qがほぼ2.35mm+d)であれば、漏れ光Eの検出感度が最適となる。
次に、図3(a)および図3(b)を用いて、通信光検知器1を用いた光モジュールの一例を説明する。
図3(a)および図3(b)に示すように、光モジュール(光プレ配線モジュール)31は、ケース32内に通信光検知器1を複数個(図3(a)では、4個)収容して主に構成される。光モジュール31としては、例えば、光通信関連設備内に設置される光集約器や光成端箱の他、架空光クロージャなどが挙げられる。
ケース32は、箱状の下ケース(ファイバ収納用トレイ)32dと、その下ケース32dに開閉自在に設けられるフタ32uとからなる。本実施形態では、フタ32uとして、前述した通信有無判別用LEDと回路故障検知用LEDが出射する光に対してほぼ透明な材料で作製したものを用いた。
下ケース32dの端部には、各通信光検知器1のユーザ側の光コネクタアダプタ18yが、下ケース32dの長手方向に突出するように収容されて固定される。各ユーザ側の光コネクタアダプタ18yには、光ファイバ2bとフェルール5b(図2(a)参照)が内蔵されたユーザ側の光コネクタプラグ33yがそれぞれ挿抜自在に設けられる。本実施形態では、ユーザ側の光コネクタアダプタ18yとユーザ側の光コネクタプラグ33yとで構成される光コネクタの一例としてSC光コネクタを用いた。
各通信光検知器1の設備側の光コネクタプラグ18cには、光ファイバ2aとフェルール5a(図2(a)参照)が内蔵された設備側の光コネクタプラグ33cが、予めそれぞれ挿入されて固定される。
光伝送路を使用する場合には、使用したい光伝送路にあたるユーザ側の光コネクタアダプタ18yに、ユーザ側の光コネクタプラグ33yを挿入して固定することで、ユーザ側の光伝送路としての光ファイバと、設備側の光伝送路としての光ファイバ2aとを光結合させる。
下ケース32d内には、設備側の光コネクタプラグ18cから延びる光ファイバ2aの余長を収納するためのファイバ余長収納部34が設けられる。各光ファイバ2aは、ファイバ余長収納部34を介して複数本束ねられ、光ファイバケーブルとして光モジュール31の外部と接続される。
下ケース32d内には、各通信光検知器1とファイバ余長収納部34間に、光検知部12に電力を供給する電力供給部35が設けられる。この電力供給部35と各通信光検知器1の回路基板27とは、それぞれ給電ケーブル36で接続される。電力供給部35としては、バッテリやソーラーパネルを用いる。
第1の実施形態の作用を説明する。
使用したい光伝送路にあたるユーザ側の光コネクタアダプタ14yに、ユーザ側の光コネクタプラグ33yを挿入して固定し、設備側からユーザ側に向かって通信しているものとする。
この場合、図2(a)および図2(c)に示すように、通信光Cは、設備側の光コネクタに内蔵されたフェルール5a内の光ファイバ2aを通り、光ファイバ2aと光検知接合体7の接合部Jに達する。
通信光Cが接合部Jを通過すると、光ファイバ2aのコアのコア径よりも光検知接合体7のコア部9のコア径が小さいか、又は大きいため、通信光Cの一部が漏れ光Eとして漏れ、その漏れ光Eが光ファイバ2aのコア端面から広がる。
この広がった漏れ光Eは、スリーブ6のスリットを通り、あるいはその一部がスリーブ6を透過し、光検知部12のPD素子13で受光されて電気信号に変換され、その電気信号が回路基板27を伝送して光検知部12の光出力部28で可視光に変換されて出射される。ユーザ側から設備側に向かって通信する場合も同様である。
この可視光の有無を作業者が目視することで、例えば、図3(a)の光モジュール31において、どの光伝送路が使用されているか否かを簡単に確認できる。
このように通信光検知器1は、スリーブ6内に、光伝送路としての光ファイバ2a,2bのコア3と異なるコア径のコア部9を有する光検知接合体7を備えているため、コア部5のコア径のみを設定すれば、通信光Cから所望量の漏れ光Eを簡単に取り出せる。
しかも、光検知接合体7は、光ファイバのコアやクラッドとほぼ同様の構成、材料であり、光伝送路としての光ファイバ2a,2bが内蔵されたフェルール5a,5bの外径と同じか、それよりも小さい外径を有することから、低コストで簡単に作製でき、光ファイバ2a,2bやフェルール5a,5bとの接続も簡単である。
したがって、通信光検知器1によれば、光伝送路を伝播する不可視光を用いて光伝送路の使用状態の有無を発光時間に依存することなく目視で容易に判別することができ、通信伝送路の保守性や運用効率を向上させることができる。
また、通信光検知器1は、光検知接合体7の上方に光検知部8を設けているので、光コネクタに受光素子を内蔵する場合に比べて低コストであり、検知器自体の構成も簡単にできる。
ここで、本発明者らは、通信光検知器において、受光素子(例えば、PD)の位置に依存する検出感度の低下の改善を図る本発明のもう1つの目的が達成されているかどうかを確認するため、通信光検知器1の比較例として図4(a)に示す通信光検知器41を作製し、その漏れ光検知感度を調べた。
比較例の通信光検知41は、光伝送路における各光コネクタ内のフェルール5a,5b間にギャップg4が設けられるように屈折率整合剤mを充填し、ギャップg4により発生する通信光の漏れ光をPD14のPD素子13で検出することで、通信光の有無を検知するものである。
ただし、通信光検知器1,41において、スリーブ6の長さL6を11.4mmとし、フェルール5a,5bの外径Φfを2.5mmとし、PD14の光入射口15からPD素子13の受光面までの距離Lrを1.1mmとした。漏れ光検知感度の基準点は光入射口15(図2(a)、図4(a)中の●)とした。
図4(b)〜図4(d)に示すように、通信光検知器41では、X軸、Z軸方向に関しては、光入射方向にて漏れ光検知感度は変わらないものの、Y軸方向(光ファイバ長手方向)に関しては、光入射方向に依存して最大検知感度の位置が大きく変化してしまう。
これに対し、通信光検知器1は、光検知接合体7により、フェルール5a,5b間に光の入射方向に依存して損失発生箇所が異なる(漏れ光Eが発生する場所が2箇所ある)構造を有するものである。
このため、通信光検知器1のY軸方向の漏れ検知感度は、図2(b)に示すように、最大検知感度の位置が光入射方向に依存しなくなり、通信光検知器41と比べると、漏れ光検知感度を1.3倍程度向上させることができる。
また、図1の通信光検知器1によれば、光伝送路のコアと異なる外径を有するコア部9を備えた光検知接合体7を設けたことのみで、従来の通信光検知器のような光導波路基板などが不要であり、高精度な位置合わせが不要である。
さらに光検知接合体7は、従来のフェルールと同様の役目を果たすので、従来の通信光検知器と比べて部品点数を減らすこともできる。
また、図5に示す第2の実施形態に係る通信光検知器51のように、図1の通信光検知器1の構成に加え、PD素子13あるいは光出力部28の故障の有無を知らせるための光素子用の故障検知部52を備えてもよい。光素子用の故障検知部52としては、スイッチによりON/OFFする光素子故障検知用LEDを用いるとよい。
この場合、ハウジング16のPD収容室23の片側に、PD14の側面と、回路基板27の裏面と、スリーブ6とで区画形成される空間S5を形成し、その空間S5の上方に位置する回路基板27の裏面に光素子用の故障検知部52を搭載する。
通信光検知器51では、作業者がスイッチをONすると、光素子用の故障検知部52からスリーブ6に向けて故障検知用光が出射し、その故障検知用光がスリーブ6で反射(あるいは散乱)されることでPD素子13に入射される。
PD素子13や光出力部28が故障していない場合、作業者が光出力部28から出射する可視光を目視することで、光素子が故障していないことがわかる。また、PD素子13や光出力部28が故障している場合には、作業者がスイッチをONしても光出力部28から可視光が出射されないため、光素子が故障していることがわかる。
図1(a)は、本発明の好適な第1の実施形態を示す通信光検知器の外観斜視図、図1(b)はその縦断面斜視図である。 図2(a)は、図1に示した通信光検知器の主要部の縦断面図、図2(b)はその漏れ光検知感度のY軸方向位置を示す図、図2(c)は接続部の拡大図である。 図3(a)は、図1に示した通信光検知器を用いた光モジュールの内部構成を示す斜視図、図3(b)は光検知部の内部構成を示す斜視図である。 図4(a)は比較例の通信光検知器の縦断面図、図4(b)はその漏れ光検知感度のY軸方向位置を示す図、図4(c)は漏れ光検知感度のX軸方向位置を示す図、図4(d)はその漏れ光検知感度のZ軸方向位置を示す図である。 本発明の第2の実施形態を示す通信光検知器の縦断面斜視図である。
符号の説明
1 通信光検知器
2a,2b 光ファイバ(光伝送路)
3 コア
6 スリーブ
7 光検知接合体
9 コア部

Claims (7)

  1. 光ファイバからなる光伝送路の端部同士をスリーブを介して接続し、その接続部で前記光伝送路の通信光の有無を検知する通信光検知器において、前記スリーブ内の前記接続部に設けられ、前記光伝送路の端部同士と接合すると共に、前記光伝送路のコアと異なる外径のコア部を有する光検知接合体と、前記光検知接合体の上方に設けられ、前記光検知接合体を介して漏れる通信光の漏れ光を検知する光検知部とを備えることを特徴とする通信光検知器。
  2. 前記光検知接合体は、その軸方向の長さが前記光伝送路のコアから、前記漏れ光を受光する前記光検知部の受光面までの距離と同等である請求項1記載の通信光検知器。
  3. 前記光検知接合体は、前記コア部の周囲に設けられて前記光伝送路のクラッドと同じ外径のクラッド部をさらに備える請求項1又は2記載の通信光検知器。
  4. 前記光検知接合体は、フェルールを備える請求項1〜3いずれかに記載の通信光検知器。
  5. 前記光検知部は、前記漏れ光を受光する受光素子と、前記受光素子にて受光した前記漏れ光を可視光に変換する光出力部とを備える請求項1〜4いずれかに記載の通信光検知器。
  6. 前記光検知部は、その故障の有無を知らせる故障検知部をさらに備える請求項1〜5いずれかに記載の通信光検知器。
  7. 前記スリーブは、前記光検知接合体を介して漏れる通信光の漏れ光の一部を透過するセラミックスからなる請求項1〜6いずれかに記載の通信光検知器。
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