JP6018988B2 - 光ファイバ側方入出力装置と光ファイバ側方入出力方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの側方から光信号を光ファイバに入出力する光ファイバ側方入出力装置と光ファイバ側方入出力方法とに関する。

側方入出力技術とは、光ファイバの側方から、例えば、光信号を光ファイバに入力可能または光ファイバから出力可能とする技術である。この技術が実施されるためには、光ファイバにおける全反射条件が緩和され、光信号が入出力する曲げ部が光ファイバに付与される必要がある。このため光ファイバは、一時的に曲げを付与されている。このような技術は、例えば、特許文献１と非特許文献１とに開示されている。
側方入出力技術において、図９Ａに示すように、被覆付き光ファイバ１０１は、円筒部１０３によって曲げられる。そして、光信号は、曲げ部１０５から外部に入出力される。図９Ａに示すように、例えば出力される光信号は、屈折率整合剤１０７を経由してレンズ付きファイバ１０９などで取得されている。

この技術の利用用途としては、例えば、以下の３種類、漏洩光モニタと試験光入力ツールと短瞬断切替器とが提案されている。
用途１・漏洩光モニタ：通信に影響を与えず、例えばカバー付き光ファイバからレンズ付き光ファイバへの光信号の挿入損失が保たれるように、曲げ部の曲げ具合が調整される。そして漏洩光モニタは、曲げ部から外部に出力される光信号を、レンズ付き光ファイバを通じて取得し、この光信号における信号をモニタする。
用途２・試験光入力ツール：用途１に示した光信号の進行方向における光結合効率と、用途１とは逆の光信号の進行方向（光信号がレンズ付き光ファイバからカバー付き光ファイバに進むことを示す）における光結合効率とは、入力及び出力のファイバ径が同じ場合、互いに等しい。よって試験光入力ツールにおいて、通信に影響を与えず、例えばレンズ付き光ファイバからカバー付き光ファイバへの光信号の挿入損失が保たれるように、曲げ部の曲げ具合が調整される。そして試験光入力ツールは、光信号を外部からレンズ付き光ファイバを通じて入力する。
用途３・短瞬断切替器：短瞬断切替器は、曲げ部にて光信号が入出力されると共に、光を遮断し光の経路を切り替える。
用途１乃至用途３は、例えば非特許文献２乃至非特許文献４に開示されている。

次に図９Ｂを参照して、光信号が曲げ部２２３から外部に出力される現象を幾何光学的に説明する。曲げ部２２３の曲率半径が例えば略２．５ｍｍ、光ファイバ２００の曲げ角度が例えば略１５０度であることを一例に説明する。
曲げ部２２３において、コア２００ａを伝搬する光信号の一部は、コア２００ａの屈折率とクラッド層２００ｂの屈折率との差によって決まる臨界角未満の角度でクラッド層２００ｂに入力される。次に、光信号は、クラッド層２００ｂから出力されて、クラッド層２００ｂを覆う被覆層２００ｃに入力する。そして光信号は、被覆層２００ｃの最外層に達する。外界が空気の場合、光信号は最外層と空気との界面で全反射される。しかしながら、外界が例えば屈折率１．５程度の屈折率整合剤やガラスの場合、光信号は最外層から外部に出力される。この外部に出力された光信号を、１次出力光と称する。

また、コア２００ａとクラッド層２００ｂとの界面において臨界角以上となり全反射されてクラッド層２００ｂへ到達しなかった光信号はコア２００ａ内を全反射しながら伝搬する。そして光信号は、曲げ部２２３において臨界角未満となったところで次々にクラッド層２００ｂに入力される。前記したように、この光信号は最外層から外部に出力される。この外部に出力された光信号を、２次出力光と称する。以後、同様に外部に出力された光信号を、３次出力光、４次出力光と称する。

外部に出力される光信号の強度は、１次出力光において最大となり、２次出力光において少なくなり、３次出力光においてさらに少なくなり、４次出力光においてまた更に少なくなるといったように、徐々に減少する。この現象は、被覆層２００ｃの屈折率が屈折率整合剤の屈折率と同程度であれば、被覆層２００ｃの厚さにほとんど依存しない。

特開２００９−２５２１０号公報

田中、荒木、東、「ローカルインジェクションによるＰＯＮ分岐線路の個別試験」、２００８年電子情報通信学会総合大会 Ｂ−１０−５、通信講演論文集２、ＰＰ２８８、２００８−３ 本田、廣田、真保、川野、真鍋、東、「小径曲げ試験における光ファイバ破断に関する検討」、２０１２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会 Ｂ−１０−２３、通信講演論文集２、Ｐ２０５ 廣田、納戸、本多、真鍋、東、「光ファイバ側方入力技術を用いた試験光入射機構の設計検討」、社団法人電子情報通信学会、信学技法、ＯＦＴ２０１１−８４、ＯＰＥ２０１１−２１０、ｐｐ．５７−６０、２０１２−３−２ 真保、廣田、本多、川野、真鍋、東、「ローカル光入力技術を用いた心線対照器の入力部における基本検討」社団法人電子情報通信学会、信学技法

図９Ｂに示すように、光信号は、１次出力光、２次出力光、３次出力光、４次出力光と、複数回出力されている。これら光信号をすべて効率よく集光して、他の光ファイバ２００へ効率よく入力させることは容易ではない。
また曲げ部２２３から出力される光信号において、１次出力光以外の出力光である２次出力光と３次出力光と４次出力光とは、１次出力光とは離れて出力される。つまり、出力光全体の発散角度は、大きくなる。このため、１次出力光と、１次出力光以外の出力光とを、１つの入力光学系に集光することは困難である。
また１次出力光以外の出力光は、漏洩光となり、無駄な光となる、迷光となる。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、光信号を効率よく集光でき、光信号を他の光ファイバに効率よく入力でき、１つの光学系に容易に集光でき、迷光を防止できる光ファイバ側方入出力装置と光ファイバ側方入出力方法とを提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、光ファイバの側方から光信号を前記光ファイバに入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、直線状の前記光ファイバの中途部に曲げ部を形成するために前記中途部が載置される曲面部と、前記中途部が載置され前記中途部に直線部を形成するために前記曲面部の両端に配設されている平面部とを有する固定治具と、前記曲面部と共に前記中途部を挟み込むように前記曲面部とは反対側から前記中途部に突き当たり、突き当りによって前記曲面部と共に前記中途部に曲げ部を形成する突き当て部と、前記固定治具に配設され、前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力されるように、前記光信号を入出力する入出力光学系と、を具備し、前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力される際、前記光信号が前記直線部から入出力されるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成し、前記光信号が前記直線部から入出力されるために、前記曲げ部の曲率半径が略２．５ｍｍ以下で、前記光ファイバの曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成することを特徴とする光ファイバ側方入出力装置を提供する。

また本発明は目的を達成するために、光ファイバの側方から光信号を前記光ファイバに入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、固定治具に、直線状の前記光ファイバの中途部に曲げ部を形成するために前記中途部が載置される曲面部と、前記中途部が載置され前記中途部に直線部を形成するために前記曲面部の両端に配設されている平面部とを形成し、前記曲面部と共に前記中途部を挟み込むように前記曲面部とは反対側から、突き当て部を前記中途部に突き当て、突き当りによって前記突き当て部と前記曲面部とよって前記中途部に曲げ部を形成し、入出力光学系を前記固定治具に配設し、前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力されるように、前記入出力光学系から前記光信号を入出力し、前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力される際、前記光信号が前記直線部から入出力されるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成し、前記光信号が前記直線部から入出力されるために、前記曲げ部の曲率半径が略２．５ｍｍ以下で、前記光ファイバの曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成することを特徴とする光ファイバ側方入出力方法を提供する。

本発明によれば、光信号を効率よく集光でき、光信号を他の光ファイバに効率よく入力でき、１つの光学系に容易に集光でき、迷光を防止できる光ファイバ側方入出力装置と光ファイバ側方入出力方法とを提供することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の概略図であり、光信号が出力されることを示す図である。 図１Ｂは、光信号が入力されることを示す図である。 図２Ａは、光信号が条件Ａによって曲げ部から出力されている状態を示し、１次出力光以外の光も出力されていることを示す図である。 図２Ｂは、光信号が条件Ｂによって直線部から出力されている状態を示し、１次出力光のみが出力されていることを示す図である。 図２Ｃは、各種条件における、光ファイバを伝播する光信号の割合と、１次出力光として側方に出力された光信号の割合とを示す図である。 図２Ｄは、１次出力光が出力された結果をまとめた図である。 図３は、第２の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の概略図である。 図４は、第３の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の概略図である。 図５は、第４の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の概略図である。 図６は、第５の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の概略図である。 図７は、第６の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の概略図である。 図８は、第７の実施形態に係り、光ファイバ側方入出力装置を有する光通信線路切替装置の概略図である。 図９Ａは、一般的な側方入出力技術を説明するための図である。 図９Ｂは、光信号が曲げ部から外部に出力される現象を幾何光学的に説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略している。
［第１の実施形態］
［構成］
図１Ａと図１Ｂと図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図２Ｄとを参照して第１の実施形態について説明する。

［光ファイバ側方入出力装置］
図１Ａと図１Ｂとに示すように、光ファイバ側方入出力装置（以下、入出力装置１０）は、光ファイバ２０の側方から光信号を光ファイバ２０に入出力する。

［入出力装置１０の構成］
図１Ａと図１Ｂとに示すように、入出力装置１０は、曲面部３１と曲面部３１の両端に配設されている平面部３３とを有する固定治具３０と、曲面部３１と共に光ファイバ２０の一部である中途部２１を挟み込むように曲面部３１とは反対側から中途部２１に突き当たり、突き当りによって曲面部３１と共に中途部２１に曲げ部２３を形成する突き当て部４０とを有している。また入出力装置１０は、固定治具３０に配設され、光信号が側方から光ファイバ２０に入出力されるように、光信号を入出力する入出力光学系５０をさらに有している。

［固定治具３０］
曲面部３１と平面部３３と含む固定治具３０は、図１Ａに示すように光ファイバ２０から出力された光信号が透過可能で、さらに図１Ｂに示すように光信号が光ファイバ２０に入力するように透過可能な部材によって形成されている。このような部材は、例えばガラスやアクリルなどの透明な部材を有している。

図１Ａと図１Ｂとに示すように、平面部３３は、光ファイバ２０の軸方向において曲面部３１の両端に配設されており、曲面部３１と連接している。平面部３３は、曲面部３１と同一平面に配設されることとなる。曲面部３１は突き当て部４０に向かうように曲がっている。このため一方の平面部３３ａは、他方の平面部３３ｂに対して起上するように傾斜している。

図１Ａと図１Ｂとに示すように、曲面部３１は直線状の光ファイバ２０の中途部２１に曲げ部２３を形成するために配設されており、曲面部３１には中途部２１が載置される。中途部２１が載置されていない状態で、曲面部３１は、突き当て部４０と当接可能となっている。
図１Ａと図１Ｂとに示すように、平面部３３には、中途部２１が載置される。平面部３３は、中途部２１に直線部２５を形成するために配設されている。
中途部２１は、曲面部３１と平面部３３とに同時に載置される。

［突き当て部４０］
図１Ａと図１Ｂとに示すように、突き当て部４０は、曲面部３１と共に中途部２１を挟み込む曲面部分４１を有している。突き当て部４０は例えば円筒部を有しており、曲面部分４１は円筒部の周面の一部に配設されている。

図１Ａに示すように、曲面部分４１と曲面部３１とは、光ファイバ２０の軸方向に直交する方向から、言い換えると中途部２１の側方から、中途部２１を挟み込む挟み込み部として機能する。曲面部分４１は、中途部２１を曲面部３１に向かって押し付け、例えば中途部２１を曲面部３１の曲がり具合に沿わせる。
曲面部３１の曲がり具合と、曲面部分４１の曲がり具合とは、曲げ部２３の曲がり具合に対応し、互いに同一である。

［光信号の入出力］
図１Ａと図１Ｂとに示すように、本実施形態では、光信号の入出力が曲げ部２３から直線部２５にずれ、光信号が直線部２５から入出力する。このため本実施形態では、光信号が側方から光ファイバ２０に入出力される際、光信号が直線部２５から入出力されるように、突き当て部４０と曲面部３１とは曲げ部２３を形成する。この条件については、下記にまとめる。

［光信号が直線部２５から出力される条件］
曲げ部２３の曲率半径と光ファイバ２０の曲げ角度とを様々に変えて、光ファイバ２０から出力された光信号を追跡し観察した結果を下記にまとめる。
なお、曲率半径と曲げ角度とがいずれであっても、曲げ部２３の曲げ開始位置から例えば略５ｍｍの位置にて光ファイバ２０から出力された光信号（以下、出力光）を観察するものとする。

一例として、条件を、例えば、以下のように設定する。
条件Ａ：図２Ａに示すように、曲げ部２３の曲率半径が略２．５ｍｍで、光ファイバ２０の曲げ角度が略１５０度。
条件Ｂ：図２Ｂに示すように、曲げ部２３の曲率半径が略２．５ｍｍで、光ファイバ２０の曲げ角度が略１７０度。
図２Ｂに示す条件Ｂの曲げ角度は、図２Ａに示す条件Ａの曲げ角度よりも大きい。このため、条件Ｂにおける曲げ部２３は条件Ｂにおける曲げ部２３よりも急峻となり、条件Ｂにおける曲げ部２３の長さは条件Ａにおける曲げ部２３の長さよりも短くなる。

図２Ａに示す条件Ａにおいて、出力光を追跡し観察した結果は、以下の通りである。例えば、光ファイバ２０を伝播する光信号の略３８％が１次出力光として側方に出力され、光ファイバ２０を伝播する光信号の略１９％が１次出力光以外の出力光（例えば、２次出力光、３次出力光、４次出力光）として側方に出力され、光ファイバ２０を伝播する光信号の略４３％が光ファイバ２０を伝播する。条件Ａでは、光信号の略５７％が出力光として出力されたこととなる。これら出力光は、曲げ部２３から出力される。

図２Ｂに示す条件Ｂにおいて、光信号を追跡し観察した結果は、以下の通りである。例えば、光ファイバ２０を伝播する光信号の略３８％が１次出力光として側方に出力され、光ファイバ２０を伝播する光信号の略６２％が光ファイバ２０を伝播する。なお１次出力光以外の出力光として側方に出力された光信号は、観察されなかった。このため、条件Ａでは、光信号の略３８％が出力光として出力されたこととなる。これら出力光は、直線部２５から出力される。

なお条件Ａ，Ｂにおいて、曲げ角度の大小にかかわらず、光信号における１次出力光の割合（言い換えると、特定方向の光の強度）は、略３８％と同一である。

条件Ａでは、光信号は曲げ部２３から出力されることがわかり、光信号は複数回出力されることがわかり、出力光全体の発散角度が大きいことがわかった。
つまり条件Ａのように曲げ角度が小さいと、光信号は曲げ部２３から出力されて光信号は複数回に分けて出力されるため、出力光すべてを効率よく集光することを困難となり、出力光を他の光ファイバ２０へ効率よく入力させることは困難となる。また出力光全体の発散角度が大きくなるため、１次出力光と、１次出力光以外の出力光とを、１つの入出力光学系５０に集光することは困難となる。また１次出力光以外の出力光（光信号の略１９％）は、漏洩光となり、無駄な光となる、迷光となる。

これに対して条件Ｂでは、光信号は直線部２５から出力されることがわかり、光信号は１回のみ出力されることがわかり、出力光全体つまり１次出力光の発散角度が小さいことがわかった。
つまり条件Ｂのように曲げ角度が大きいと、光信号は直線部２５から出力されて光信号は１回のみ側方に出力されるため、出力光すべてを効率よく容易に集光でき、出力光を他の光ファイバ２０へ効率よく容易に入力できることとなる。また光信号は１回のみ出力され、出力光全体の発散角度が小さくなるため、１つの入出力光学系５０に容易に集光できることとなる。また１次出力光以外の出力光の発生を抑制でき、光信号が無駄に出力されることを防止でき、迷光を防止できることとなる。

そこで、曲率半径を略１．７ｍｍ、略２．０ｍｍ、略２．５ｍｍ、略４ｍｍ、曲げ角度を略１７０度、略１６５度、略１６０度、略１５０度、略９０度とし、これら条件における１次出力光として側方に出力された光信号の割合Ａ１（％）と、これら条件における光ファイバ２０を伝播する光信号の割合Ｂ１（％）とを、図２Ｃにまとめる。

割合Ａ１において、曲げ角度が同一であるならば、曲率半径が小さいほど、割合が高い、つまり光信号の多くが側方に出力される。また曲率半径が同一であるならば、曲げ角度が小さいほど、割合が高い、つまり光信号の多くが側方に出力される。

割合Ｂ１において、曲げ角度が同一のであるならば、曲率半径が大きいほど、割合が高い、つまり光信号の多くが伝播する。また曲率半径が同一であるならば、曲げ角度が大きいほど、割合が高い、つまり光信号の多くが伝播する。

この結果を基に、光信号が直線部２５から出力された結果を図２Ｄにまとめる。曲率半径が略２．５ｍｍ以下で、曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下に緩やかな条件で、および、曲率半径４ｍｍでは１７０度の条件で、光信号は、直線部２５から１次出力光として出力されることがわかった。好適には曲率半径が略１．７ｍｍ以上略２．５ｍｍ以下で、曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下に緩やかな条件で、および、曲率半径４ｍｍでは１７０度の条件で、光信号は、直線部２５から１次出力光として出力されることがわかった。残りは、曲げ部２３から出力されることがわかった。
なお前記において光信号が出力されることを一例として説明したが、図１Ｂに示すように光信号が入力される場合についても略同様である。

このように光信号が直線部２５から入出力されるために、曲げ部２３の曲率半径が略１．７ｍｍ以上略２．５ｍｍ以下で、光ファイバ２０の曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように、突き当て部４０と曲面部３１とは曲げ部２３を形成する。

光信号が直線部２５から出力される最大条件において、曲率半径は２．５ｍｍ、曲げ角度は１７０度となっており、スクリーン上のサイズ０．１５ｍｍ（ＦＷＨＭ）、発散角度２．２度（ＮＡ＝０．０２）（ＦＷＨＭ）であった。これは例えば直径０．２５ｍｍのレンズを用いて開口数０．１の光ファイバ２０には十分結合可能である。この点は、直線部２５から出力される条件である、曲げ角度１７０度で、曲率半径１．７ｍｍ乃至４．０ｍｍ、曲げ角度１６５度で曲率半径１．７ｍｍ乃至２．５ｍｍにおいても同様に成り立つ。

［入出力光学系５０］
図１Ａと図１Ｂとに示すように、入出力光学系５０は、光ファイバ２０の軸方向において固定治具３０の少なくとも一端部に配設されている。入出力光学系５０には、図１Ａに示すように光ファイバ２０の直線部２５から側方に出力され、図１Ｂに示すように固定治具３０を透過した光信号が入力する。また入出力光学系５０は、固定治具３０を透過し、側方から直線部２５を介して光ファイバ２０に入力されるように、光信号を出力する。

［作用］
図１Ａに示すように、例えば、光信号は、直線部２５から、光ファイバ２０の側方に出力される。この場合、光信号を１回のみ出力され、言い換えると、１次出力光のみが出力される。光信号は、固定治具３０を透過して、入出力光学系５０に入力される。

［効果］
このように、本実施形態では、光信号が直線部２５から入出力されるために、曲げ部２３の曲率半径が略１．７ｍｍ以上略２．５ｍｍ以下で、光ファイバ２０の曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように、突き当て部４０と曲面部３１とは曲げ部２３を形成する。言い換えると、本実施形態では、光信号の入出力位置を、曲げ部２３から直線部２５にずらしている。
これにより本実施形態では、光信号を直線部２５から出力でき、光信号を１回のみ出力でき、出力光全体つまり１次出力光の発散角度を小さくできる。
よって本実施形態では、出力光すべてを効率よく容易に集光でき、出力光を他の光ファイバ２０へ効率よく容易に入力できる。また本実施形態では、１つの入出力光学系５０に容易に集光でき、迷光を防止できる。なお前記において光信号が出力されることを一例として説明したが、図１Ｂに示すように光信号が入力される場合についても略同様である。また本実施形態では、前記によって、入力における光結合効率を、出力における光結合効率と同程度にできる。

また本実施形態では、曲面部３１と平面部３３との両方を研磨加工する必要はなく、直線部２５を形成する平面部３３のみ研磨加工すればよいため、加工費用を安価にできる。

また本実施形態では、円筒部を有する突き当て部４０を容易且つ安価に製作できる。

なお本実施形態と異なり、光信号が曲げ部２３から外部に出力される場合において、外部へ出力される光信号の強度が弱く、被覆付きファイバとレンズ付きファイバとの光結合効率が低いと、光信号が外部に配設される入出力光学系５０に入力されず、入力エラーが引き起こる。
しかしながら本実施形態では、光信号は直線部２５から出力されて光信号は１回のみ側方に出力されるため、出力光すべてを効率よく容易に集光でき、出力光を他の光ファイバ２０へ効率よく容易に入力できる。よって本実施形態では、光信号を入出力光学系５０に確実に入力でき、入力エラーが引き起こることを防止できる。

また本実施形態とは異なり、光信号が外部から曲げ部２３に入力される場合において、前記した光結合効率が低いと、光アンプ等によって光信号を増幅する必要があり、入出力装置１０が高価となる。
しかしながら本実施形態では、光信号は直線部２５から出力されて光信号は１回のみ側方に出力されるため、出力光すべてを効率よく容易に集光でき、出力光を他の光ファイバ２０へ効率よく容易に入力できる。この点は、入力についても同様である。よって本実施形態では、光アンプ等を不要にでき、入出力装置１０が高価となることを防止できる。

なお、外部に出力される光信号の総量は、曲げ部２３の曲率半径が小さくなるほど、また、光ファイバ２０の曲げ角度が大きい急にするほど、増える。このことは非特許文献１乃至非特許文献４に開示されるように、一般的に知られている。
しかし、単純に、曲率半径が小さくなり、曲げ角度が大きくなることには、以下のような欠点がある。
欠点１：挿入損失が通信に影響を与えてしまうレベルに達してしまうおそれがある。
欠点２：曲率半径が小さくなると、光ファイバ２０が破断する確率が上昇する。例えば、非特許文献２においては、曲率半径は１．７ｍｍを適用可能限界としている。
欠点３：光ファイバ２０の曲げ角度が大きくなるほど、出力される光信号の発散角も大きくなる。これは集光効率の低下を招く。
しかしながら本実施形態では、曲げ部２３の曲率半径が略１．７ｍｍ以上略２．５ｍｍ以下で、光ファイバ２０の曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となることで、このような欠点を防止できる。

また例えば、光通信線路の保守において、光信号をモニタする際に、光信号の損失は最小に抑えることが望ましい。前記したような１次出力光以外の光である２次出力光と３次出力光と４次出力光とは、漏洩光であり、通信に使用されずかつモニタにも使用されない無駄な光であり、迷光である。この光は、異なる光路長の別な経路で遅延してモニタに入力されモニタ信号に悪影響を及ぼす。
しかしながら本実施形態では、曲げ部２３の曲率半径が略１．７ｍｍ以上略２．５ｍｍ以下で、光ファイバ２０の曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように形成される曲げ部２３によって、光信号を１回のみ側方に出力でき、１次出力光以外の出力光の発生を抑制でき、光信号が無駄に出力されることを防止でき、迷光を防止できる。よって本実施形態では、光通信線路の保守において、光信号がモニタ信号に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また一般的に、出力される光信号のサイズが大きいほど、光信号を例えばレンズによって小さく集光できない。また１次出力光の発散角度が広いと、例えば受光側の光ファイバ２０の開口数（約０．１)で制限されるため、受光側の光ファイバ２０のコアへの光結合において損失が生じる。このため、外部に出力された光信号の一部しか取得できず、光信号の取得は非効率となることが知られている。また光信号が曲げ部２３から出力されると、曲げ部２３の曲面に起因して光信号の発散角度が広がり、集光効率が低下する。
しかしながら本実施形態では、光信号を直線部２５から出力でき、光信号を１回のみ出力でき、出力光全体つまり１次出力光の発散角度を小さくできる。よって本実施形態では、出力される光信号のサイズが大きくなることが防止され、光信号を例えばレンズによって容易に小さく集光できる。また本実施形態では、光信号の取得が非効率となることを防止できる。また本実施形態では、集光効率が低下することを防止できる。

［第２の実施形態・図３］
以下に、前記した実施形態とは異なる点のみ記載する。
第１の実施形態では固定治具３０全体は、光信号が透過可能な部材によって形成されているが、これに限定される必要はない。

図３に示すように、本実施形態の固定治具３０は、一方の平面部３３ａを有する第１の部材３０ａと、曲面部３１と他方の平面部３３ｂとを有する第２の部材３０ｂとを有している。第１の部材３０ａは、第２の部材３０ｂと別体である。第１の部材３０ａは、第１の部材３０ａが曲面部３１と同一平面上に配設され、第１の部材３０ａが曲面部３１と連続するように、第２の部材３０ｂに隣接している。第１の部材３０ａは、入出力光学系５０と接している。

第１の部材３０ａは、例えば、光ファイバ２０から出力された光信号が透過可能で、さらに光信号が光ファイバ２０に入力するように透過可能な部材によって形成されている。このような部材は、例えばガラスやアクリルなどの透明な部材を有している。
このように、光信号が入出力する光ファイバ２０の直線部２５が接する平面部３３と入出力光学系５０との間に介在する固定治具３０の一部分である第１の部材３０ａが、光信号が透過する透過部材を有していればよい。

第２の部材３０ｂは、例えば、金属などによって形成されている。第２の部材３０ｂは、不透過性を有している。

このように本実施形態では、突き当て部４０が突き当り、突き当て部４０から圧力を受ける曲面部３１を含む第２の部材３０ｂが金属によって形成されている。よって、本実施形態では、金属で形成される曲面部３１において、曲面部３１がガラスやアクリルで形成されるよりも、繰り返し耐久性を向上させることができ、摩耗による表面品質の低下やこれに伴う結合損失の低下を防止できる。また本実施形態では、ガラスやアクリルなどの第１の部材３０ａに曲面部３１を加工するよりも、金属である第２の部材３０ｂに曲面部３１を加工するほうが容易に加工を実施できる。また本実施形態では、第２の部材３０ｂが金属によって形成されているため、曲面部３１に研磨も不要にできる。よって本実施形態では、安価にできる。
また本実施形態では、研磨が必要な部分は平面部３３ａのみであるため、平面部３３ａに対して素早く安価に研磨できる。

［第３の実施形態・図４］
以下に、前記した各実施形態とは異なる点のみ記載する。
図４に示すように、本実施形態の固定治具３０は、例えば第２の実施形態の固定治具３０と略同一である。
本実施形態の曲面部分４１は、第２の部材３０ｂに配設されている曲面部３１と共に中途部２１を挟み込む。

図４に示すように、本実施形態の突き当て部４０は、直線部２５を形成するために固定治具３０の第２の部材３０ｂに配設されている平面部３３ｂと共に中途部２１を挟み込む第１の平面部分４３ａをさらに有している。第１の平面部分４３ａは、光ファイバ２０の軸方向において曲面部分４１の一端部と連接している。

また突き当て部４０は、例えば突き当て部４０の上面に配設され、突き当て部４０を固定治具３０に押し付ける押し付け力が直接印加する印加平面部４５を有している。押し付け力は、印加平面部４５の略中央部分に印加する。

本実施形態では、固定治具３０の曲面部３１と平面部３３ｂと、突き当て部４０の曲面部分４１と第１の平面部分４３ａとによって、中途部２１をずれることなく、挟み込むことができる。また本実施形態では、固定治具３０の曲面部３１と平面部３３ｂと、突き当て部４０の曲面部分４１と第１の平面部分４３ａとによって、光ファイバ２０を所望の形状に正確かつ容易に制御できる。また本実施形態では、印加平面部４５によって、押しつけ力を無駄なく突き当て部４０に印加できる。

［第４の実施形態・図５］
以下に、前記した各実施形態とは異なる点のみ記載する。
図５に示すように、本実施形態の固定治具３０は、例えば、第２の実施形態の固定治具３０と略同一である。

図５に示すように、本実施形態の突き当て部４０は、直線部２５を形成するために固定治具３０の第１の部材３０ａに配設されている平面部３３ａと共に中途部２１を挟み込む第２の平面部分４３ｂをさらに有している。第２の平面部分４３ｂは、光ファイバ２０の軸方向において曲面部分４１の他端部と連接している。よって曲面部分４１は、第１の平面部分４３ａと第２の平面部分４３ｂとに挟まれている。

第３の実施形態と第４の実施形態と考慮すると、突き当て部４０は、曲面部分４１の両端の少なくとも一方に配設され、直線部２５を形成するために固定治具３０の平面部３３ａ，３３ｂと共に中途部２１を挟み込む平面部分４３ａ，４３ｂをさらに有していればよい。

本実施形態では、固定治具３０の曲面部３１と平面部３３ａ，３３ｂと、突き当て部４０の曲面部分４１と第１の平面部分４３ａと第２の平面部分４３ｂとによって、中途部２１をずれることなく、より確実に挟み込むことができる。また本実施形態では、固定治具３０の曲面部３１と平面部３３ａ，３３ｂと、突き当て部４０の曲面部分４１と第１の平面部分４３ａと第２の平面部分４３ｂとによって、光ファイバ２０を所望の形状により正確かつより容易に制御できる。

［第５の実施形態・図６］
以下に、前記した各実施形態とは異なる点のみ記載する。
通常、短瞬断切替器は、曲げ部２３にて光が入出力されると共に、光信号を遮断する機能を求められている。
図２Ｄに示す光ファイバ２０を伝播する光信号の割合Ｂ１が少なくなる条件は、曲率半径が略１．７ｍｍで、曲げ角度が略９０度以上であることがわかる。

よって、図６に示すように、本実施形態では、曲げ部２３は、例えば２つ配設されている。一方の曲げ部２３は緩やかに曲がり、光信号が直線部２５から入出力される。また他方の曲げ部２３は略９０度以上に曲がり、光信号が遮断される。一方の曲げ部２３は光ファイバ２０の軸方向において他方の曲げ部２３に対して異なる位置に配設されている。
このため、曲面部３１は２つ配設されており、一方の曲面部３１は光ファイバ２０の軸方向において他方の曲面部３１に対して異なる位置に配設されている。
また円筒形状の突き当て部４０は２つ配設されており、一方の突き当て部４０は光ファイバ２０の軸方向において他方の突き当て部４０に対して異なる位置に配設されている。一方の突き当て部４０は、他方の突き当て部４０とは別体である。突き当て部４０同士は、例えば棒状の連結部材４７によって連結されている。連結部材４７の一端部は一方の突き当て部４０の中心部と連結しており、連結部材４７の他端部は他方の突き当て部４０の中心部と連結している。一方の突き当て部４０は、他方の突き当て部４０と隣り合うように配設されている。

突き当て部４０を固定治具３０に押し付ける押し付け力は、連結部材４７を通じて突き当て部４０に間接的に掛かる。

本実施形態では、連結部材４７によって、２つの曲げ部２３を一度に形成できる。また本実施形態では、光信号の入出力と光信号の遮断とを同時に高効率に実施できる。

［第６の実施形態・図７］
以下に、前記した各実施形態とは異なる点のみ記載する。
第５の実施形態において、短瞬断切替器のために、突き当て部４０は、２つ配設されていたが、これに限定される必要はない。
図７に示すように、突き当て部４０は、１つのみ配設されている。そして、突き当て部４０は、略長円形状を有している。なお突き当て部４０は、第１の平面部４３ａと第２の平面部４３ｂとを有している。

本実施形態では、第１の平面部４３ａと第２の平面部４３ｂとによって押しつけ力を無駄なく突き当て部４０に印加できると共に、突き当て部４０によって２つの曲げ部２３を一度に形成でき、平面部３３と突き当て部４０とによって２つの曲げ部２３を一度に均等の力で形成できる。

［第７の実施形態・図８］
以下に、前記した各実施形態とは異なる点のみ記載する。
図８に示すように、前記した入出力装置１０は、光通信線路切替装置６０に組み込まれてもよい。光通信線路切替装置６０は、入出力装置１０と、光一時遮断機構６１と、光モニタ機構６３と、光スイッチング機構６５と、光増幅機構６７とを有している。

光一時遮断機構６１は、突き当て部４０と隣り合うように配設されている。光一時遮断機構６１は、光ファイバ２０を例えば持ち上げるように曲げることによって、光ファイバ２０を切断することなく、光信号の伝播を遮断する。つまり消光が実施される。

光モニタ機構６３は、入出力光学系５０と接続しており、光一時遮断機構６１とは異なる系統となっている。光スイッチング機構６５は光モニタ機構６３と接続しており、光増幅機構６７は光スイッチング機構６５と接続している。

光モニタ機構６３は、迂回路用光ファイバに光信号が伝播しているか否かをモニタする。
光スイッチング機構６５は、光一時遮断機構６１と連動して、入出力光学系側における迂回路光ファイバ２７における光信号の伝播を遮断・開通する。光スイッチング機構６５は、光一時遮断機構６１が遮断した際に、開通する。また光スイッチング機構６５は、光一時遮断機構６１が遮断しなかった際に、遮断する。
光増幅機構６７は、迂回路光ファイバ２７における光信号の損失を補てんするために、出力光を増幅する。

光ファイバ２０から迂回路光ファイバ２７への切り替えが実施される前に、入出力装置１０は光信号を迂回路光ファイバ２７側に出力する。そして光一時遮断機構６１は遮断し、同時に光ファイバ２０から迂回路光ファイバ２７への切り替えが実施される。

本実施形態では、光モニタ機構６３でモニタするため、光信号が迂回路用光ファイバに伝播していることを確認してから切り替えることができる。また入出力装置１０は消光専門となるため、切り替えを最適化でき高速化できる。光スイッチング機構の既存製品では３ミリ秒程度で切り替えが実施されるため、本実施形態では追加開発を不要にできる。また光スイッチング機構６５における開通と消光との時間差を制御することで、実質的な切り替え時間を短縮できる。

また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば第３乃第６の実施形態では、光に対して第２の部材３０ｂは不透過性を有しているが、これに限定する必要はなく、第２の部材３０ｂは透過性を有していてもよい。
また、光ファイバ２０の図示しないカバー部材の屈折率は、カバー部材に接している透明な部材の屈折率と略同一である。このため、光信号の出力パターンまたは光信号の入力パターンは、カバー部材の厚さに依存しない。よってカバー部材の厚さが異なる光ファイバ２０でも、各実施形態は成り立つ。

１０…入出力装置、２０…光ファイバ、２１…中途部、２３…曲げ部、２５…直線部、３０…固定治具、３１…曲面部、３３…平面部、４０…突き当て部、４１…曲面部分、４３…平面部分、５０…入出力光学系。

Claims (7)

1. 光ファイバの側方から光信号を前記光ファイバに入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
   直線状の前記光ファイバの中途部に曲げ部を形成するために前記中途部が載置される曲面部と、前記中途部が載置され前記中途部に直線部を形成するために前記曲面部の両端に配設されている平面部とを有する固定治具と、
   前記曲面部と共に前記中途部を挟み込むように前記曲面部とは反対側から前記中途部に突き当たり、突き当りによって前記曲面部と共に前記中途部に曲げ部を形成する突き当て部と、
   前記固定治具に配設され、前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力されるように、前記光信号を入出力する入出力光学系と、
   を具備し、
   前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力される際、前記光信号が前記直線部から入出力されるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成し、前記光信号が前記直線部から入出力されるために、前記曲げ部の曲率半径が略２．５ｍｍ以下で、前記光ファイバの曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成することを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。
2. 前記突き当て部は、前記曲面部と共に前記中途部を挟み込む曲面部分を有していることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ側方入出力装置。
3. 前記突き当て部は、前記曲面部分の両端の少なくとも一方に配設され、前記直線部を形成するために前記平面部と共に前記中途部を挟み込む平面部分をさらに有していることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ側方入出力装置。
4. 前記曲げ部が２つ配設されるために、前記固定治具が２つ配設され、
   前記突き当て部は前記固定治具それぞれに突き当たるように２つ配設されており、前記突き当て部同士は連結部材によって連結している、または、
   前記突き当て部は、２つの前記固定治具に同時に突き当たるように１つ配設されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ側方入出力装置。
5. 前記光信号が入出力する前記直線部が接する前記平面部と前記入出力光学系との間に介在する前記固定治具の一部分は、前記光信号が透過する透過部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ側方入出力装置。
6. 前記突き当て部は、前記突き当て部を前記固定治具に押し付ける押し付け力が直接印加する印加平面部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ側方入出力装置。
7. 光ファイバの側方から光信号を前記光ファイバに入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、
   固定治具に、直線状の前記光ファイバの中途部に曲げ部を形成するために前記中途部が載置される曲面部と、前記中途部が載置され前記中途部に直線部を形成するために前記曲面部の両端に配設されている平面部とを形成し、
   前記曲面部と共に前記中途部を挟み込むように前記曲面部とは反対側から、突き当て部を前記中途部に突き当て、突き当りによって前記突き当て部と前記曲面部とよって前記中途部に曲げ部を形成し、
   入出力光学系を前記固定治具に配設し、前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力されるように、前記入出力光学系から前記光信号を入出力し、
   前記光信号が前記側方から前記光ファイバに入出力される際、前記光信号が前記直線部から入出力されるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成し、前記光信号が前記直線部から入出力されるために、前記曲げ部の曲率半径が略２．５ｍｍ以下で、前記光ファイバの曲げ角度が略１６５度以上略１７０度以下となるように、前記突き当て部と前記曲面部とは前記曲げ部を形成することを特徴とする光ファイバ側方入出力方法。

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