JP5596022B2 - 光ファイバケーブルコネクタ内の光ファイバの接合部分における終端品質を検証する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して光ファイバの接続に、より具体的には光ファイバコネクタの性能を測定する新規の装置及び方法に関する。

光ファイバネットワークは、電気通信用途においてますます一般的になってきている。しかしながら、光ファイバの接合部分内において隣接するガラスコア間の正確な位置合わせは、光ファイバネットワーク内のコネクタの性能にとって重大である。したがって、標準的な「ポット仕上げ(pot and finish)」の光ファイバコネクタは、非常に労力がかかりかつ専門的である。大部分の用途において、設置者は、ファイバ端部を前加工し、ファイバ端部をコネクタ内に接着し、コネクタの端面から余分なファイバを切り裂き、そしてコネクタの端面を研磨して光学性能について最適な幾何形状を得る必要がある。端面を研磨することは、特にシングルモードファイバを用いる場合に、困難で時間がかかる工程であり、これは、自動研磨装置を使用した場合にその最も良好な性能が達成される。しかし、自動研磨装置は、たいてい大型かつ高価であり、これら装置を現地で使用するのに実用的でないようにさせる。

ピッグテイルファイバコネクタ(fiber pigtail connector)は、このような長期間の工程の必要性を排除し、工場において所定長さのファイバで前加工されている。しかしながら、これらは、高価な融着接続装置及び保護スリーブを必要とする。

ファイバスタブコネクタ(fiber stub connector)は、融着接続装置及び長期間の終端工程の必要性を排除するように設計されている。ファイバスタブコネクタは、コネクタ内でフィールドファイバに接続される短いファイバスタブを採用している。スタブコネクタは、主として、接続を達成するもしくはフィールドファイバを保持するまたは双方のために圧着を必要とする。しかしながら、圧着動作は、フィールドファイバを保持するために接合点またはある別の点において発生しても、フィールドファイバ及びスタブファイバを引っ張って離間させる、さもなければ接合部分における信号通過機能に損害を与える。

その上、圧着後に接続が不十分であることを発見した場合、圧着がたいてい不可逆動作であるであるので、コネクタを切断しなければならない。これは、スタブファイバコネクタ及び光ファイバケーブルの浪費であり、新たなコネクタ及び終端される光ファイバケーブルの端部を必要とする。

近年、特許文献１で開示されたような再使用可能または再度終端可能なファイバスタブコネクタが開発されており、その主題は、そのすべてが参照として本明細書に組み込まれる。別の公知の再使用可能または再度接続可能なファイバスタブコネクタは、特許文献２において開示されており、その主題は、同様に、そのすべてが参照として本明細書に組み込まれる。

このような再度終端可能なコネクタが小型であるので、このようなコネクタを現地で終端することはたいてい困難である。特許文献１及び２に開示された光ファイバコネクタのような光ファイバコネクタの終端の適切性を検証するために、コネクタ内にある光ファイバの接合部分で散乱する光を検出し、散乱光の量が許容限界内であることを検証することは、実用的である。光ファイバの接合部分の領域においてコネクタから放射される光を検出することは、光ファイバコネクタにおける挿入損失を概算する（さもなければ品質を決定する）方法を提供する。特許文献３は、積分球を使用して散乱光の量を直接測定することを開示している。特許文献４は、１以上の光ファイバのストランド(strand)を使用して集光しかつ光を測定デバイスに案内することを開示している。しかしながら、複数の場所で散乱光を測定しても、光が均等にまたは集光点に向けて散乱しないので、散乱光の総量を正確に測定することが不可能である。このため、散乱光の総量を限られた数の集光点のみで測定することは、ありえそうにない。

米国特許第７０１１４５４号明細書 米国特許第７３４６２５６号明細書 米国特許第４３６０２６８号明細書 米国特許第７１９２１９５号明細書

その結果、集光点の１つに向けて初期的には散乱しない光ファイバの接続部分から放射される光を検出することが可能な方法及び装置を提供することは、望ましい。

光ファイバコネクタ内の光ファイバの接続部分の終端品質を検証する装置の概観を示すシステム図である。 従来技術のテストコネクタを示す断面図である。 請求項１の装置において使用されるテストコネクタを示す断面図である。 図３のテストコネクタの頂部厚板を示す斜視図である。 図３ａの線３ｂ−３ｂに沿う図３ａの頂部厚板を示す断面図である。 光ファイバコネクタ内の光ファイバの接続部分の終端品質を検証する方法の詳細を示すフローチャートである。

図１に示すように、あらかじめ研磨されている光ファイバコネクタ内の光ファイバの接続部分の終端品質を検証するための一実施形態における装置１０は、テストコネクタ２２に光を供給する光源１２を備える。光源１２は、半導体ＬＥＤもしくはレーザのような比較的狭帯域のエミッタまたはガス放電アークランプもしくは白熱電球のような比較的広帯域のエミッタで構成されている。光は、光源１２からテストコネクタ２２まで結合組立体１４を介して伝送される。一実施形態において、結合組立体１４は、一端部において光源１２に接続された光ファイバケーブルと、他端部においてテストコネクタの接続部分１６と、を備えており、このテストコネクタの接続部分は、光ファイバアダプタを備えている。別の実施形態において、結合組立体１４は、レンズ及び絞りのような自由空間光学部材(free space optical component)からなる。光源１２の放射スペクトルは、光エネルギーが結合組立体１４及び光ファイバによって効率よく伝送されるように、かつ光が光検出器１８によって効率よく検出されるように、選択されている。

光源１２からの光がテストコネクタ２２に達すると、光は、フィールドファイバ２４に結合するか、テストコネクタ２２内に散乱する。テストコネクタ２２内に散乱する一部の光は、光検出器１８までテストコネクタ２２の伝達可能な部分を通過する。好ましい実施形態において、光検出器とテストコネクタ２２の接続部分２０であってスタブファイバ及びフィールドファイバ２４の間の接続部分との間にあるテストコネクタ２２の構成部材は、高度に伝達可能であるように構成されている一方で、スタブファイバ／フィールドファイバの接続部分２０を囲む他の構成部材は、高度な反射面を有するように構成されている。これにより、光検出器１８に向けて最初は散乱しない光を測定するために光検出器１８に向けて反射して戻すことが可能となる。

光検出器１８は、テストコネクタ２２内に散乱する光エネルギー強度を計る。光検出器は、光源１２によって放射された光に感度がある１つのまたは複数のフォトダイオードで構成されてもよい。あるいは、光検出器１８は、１次元または２次元のＣＣＤまたはＣＭＯＳ光センサのような受光素子のアレイで構成されてもよい。光検出器から測定された光強度は、分析回路２８に送達され、そして、この分析回路は、許容の合格／不合格限界に対する光強度を比較する。表示器３０は、ユーザにテストコネクタについての合格または不合格を示す。

図２は、従来技術のテストコネクタ２２を示す断面図である。スタブファイバ３２は、フェルール３４を通過する。スタブファイバ３２は、スタブファイバ／フィールドファイバの接続部分２０でフィールドファイバ２４に結合されている。スタブファイバ３２とフィールドファイバ２４との接続部分２０は、頂部厚板４２と底部厚板４４との間で固定されている。頂部厚板４２及び底部厚板４４は、フェルールホルダ３６内に収容されており、フェルール３４は、フェルールホルダ３６の端部に固定されている。厚板４２及び４４は、カム４６内に固定されている。スタブファイバ３２からフィールドファイバ２４に結合されない光は、屈折率適合ジェルを通って、スタブファイバ／フィールドファイバの接続部分２０においてテストコネクタの構成部材に向けて散乱される。

図３は、一実施形態におけるテストコネクタを示しており、底部厚板４４は、伝達可能であり、かつ厚板がスタブファイバ／フィールドファイバの接続部分２０と光検出器１８との間にあるように位置付けられている。頂部厚板４２は、伝達可能であり、その外面の一部にある高反射材料からなるコーティング４３を有し、最初はテストコネクタ２２内へ頂部厚板４２に向けて散乱する光は、底部厚板４４を通って光検出器１８に向けて反射して戻される（コーティングの厚さは、図３及び図３ｂにおいて誇張されている）。

図３ａは、頂部厚板４２の斜視図を示しており、図３ｂは、図３ａの線３ｂ−３ｂに沿う頂部厚板４２の段面図を示している。頂部厚板４２は、外面（光ファイバとの接続部分に近接しない面）が反射材料、好ましくは銀、アルミニウムまたは金のような反射金属で被覆された伝達可能な成形されたプラスチックで形成されている。一実施形態において、コーティング４３の厚さは、約１００ｎｍである。頂部厚板４２の被覆面は、化学気相堆積法または技術的に公知の他の同様の方法を用いて被覆されてもよい。あるいは、頂部厚板４２は、反射材料または半導体材料で形成されてもよい。

図４は、光ファイバの接続をテストする方法の詳細を示すフローチャートである。まず、装置１０を作動させる。テスト装置１０の電源は、光源１２、光検出器１８及び分析回路２８に給電するために使用される。次に、テストコネクタ２２は、装置１０内に搭載される。テストコネクタ２２及び光検出器１８に近接する発光状態は、一体化したカバーを有する装置１０を使用することによって制御される。一実施形態において、光源１２の機能性は、光源１２に近接して取り付けられたモニタ用フォトダイオードを使用することによってテストされてもよい。あるいは、結合組立体１４は、光源１２によって放射された光エネルギーの既知の割合を分岐させてこの光をモニタ用フォトダイオードに向け、光源１２のパワーを計ってもよい。

そして、テストコネクタ２２が正確に搭載されたか否かを判断するため、光源１２は、フィールドファイバ２４をスタブファイバ３２に接続しない状態で電圧印加される。光は、終端されていないスタブファイバ３２の端部によってテストコネクタ２２内に散乱する。そして、分析回路２８は、光検出器１８で検出された光強度の値を測定してこの値をあらかじめプログラムされている合格／不合格限界と比較することによって、テストコネクタ２２が正確に搭載されているか判断する。この比較の結果は、音響的または光学的信号によって示されてもよい。テストコネクタ２２が正確に搭載されていない場合、これが正確に搭載されていることを分析回路が示すまで、コネクタを装置１０内へ再度取り付けるべきである。

いったんテストコネクタ２２を正確に搭載したことを確認すると、フィールドファイバ２４は、前加工され、テストコネクタ２２内へ取り付けられる。光源１２は、この工程の間は停止されるべきである。フィールドファイバ２４は、好ましくは、PANDUIT（登録商標）のOpticam（登録商標）のようなカム機構を用いることによってテストコネクタ２２内へ取り付けられる。光源１２は、電源印加され、テストコネクタ２２内へ散乱する光量は、測定される。一実施形態において、光源１２は、一定の放射パワーで連続して電圧印加される。あるいは、光源１２は、異なる強度の放射パワーで間欠的に電圧印加されてもよい。後者の実施形態により、空間的なコントラストのレベルの増大をもたらし、これは、機械的接続品質のより正確な評価を可能とする。

そして、分析回路２８は、測定された散乱光強度をあらかじめプログラムされた合格／不合格限界と比較する。一実施形態において、分析回路２８は、単一の光検出器１８からの光測定を使用してもよい。あるいは、分析回路は、複数の光検出器１８からの光強度の測定値を用いてもよい。この比較の結果は、光学的または音響的信号によって示されてもよい。そして、検出された散乱光の量が合格／不合格限界を超えたことを分析回路が示した場合、フィールドファイバ２４は、接続解除され、再度取り付けられるべきである。いったん散乱光の量が所定の合格／不合格限界を超えていないと制御回路が示すと、テストコネクタ２２は、装置１０から取り外される。

１０ テスト装置，装置、１２ 光源（エミッタ）、１４ 結合組立体、１６ 接続部分（テストコネクタ接続部分）、１８ 光検出器、２２ テストコネクタ、４２ 頂部厚板，厚板（第１伝達可能厚板）、４３ コーティング（反射部分，反射面，反射コーティング）、４４ 底部厚板（第２厚板）

Claims (10)

1. テストコネクタに挿入されるフィールドファイバの接続部分の終端品質を検証するシステムであって、
   光を放射するエミッタと、
   前記エミッタから前記テストコネクタに光を向ける結合組立体と、
   テスト中に前記テストコネクタから散乱した光を検出する光検出器と、
   を備え、
   前記テストコネクタが、光を前記光検出器に向けて伝達させる少なくとも１つの伝達可能部分と、前記光検出器に向けて光を反射する少なくとも１つの反射部分と、を有し、
   前記反射部分が、前記テストコネクタのうちの、前記光検出器とは反対側を少なくとも部分的に囲んで配置されていることを特徴とするシステム。
2. 前記結合組立体が、光ファイバケーブルと、前記テストコネクタに取り付けるためのテストコネクタ接続部分と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記結合組立体が、自由空間光学部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記光検出器が、感光性素子のアレイからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記光検出器で検出された光強度を許容可能な合格／不合格限界と比較する分析回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記テストコネクタが、第１伝達可能厚板と、反射面を有する第２厚板と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記テストコネクタについて合格または不合格を表示する表示器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記光検出器が、前記エミッタによって放射された周波数の光を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記反射面が、前記第２厚板にある反射コーティングであることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
10. 前記第２厚板が、反射材料で形成されていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。

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