JPH04223245A - 多重シミュレート剥離位置屈曲の導入による光ファイバの試験方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの試験、特
にそのようなファイバの屈曲試験に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは、ガラスファイバを通って
伝送された光は全反射を受けるように処理されたガラス
ファイバから構成される。たとえファイバが何百メータ
の長いものであっても、ファイバへ導入された光の入射
強度の大部分がファイバの他端部で受信される。高密度
な情報がファイバに沿って伝送されることが可能であり
、信号の品質は金属線で伝送された電気信号よりも種々
の型式の外部的干渉を受けないので、光ファイバは通信
技術において発展が約束がされている。さらに、ガラス
ファイバは軽く、地球上に非常に多量に存在する物質す
なわち２酸化シリコンから構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガラスファイバは一方
が他方の内側に配置された２個の異なる光屈折率のガラ
スのプレフォームを処理し、プレフォームをファイバに
処理することによって製造される。光ファイバはガラス
をスクラッチおよび他の損傷から保護するためにバッフ
ァと呼ばれるポリマー層で被覆される。１形状の寸法の
例として、ガラス光ファイバの直径は約１２５　マイク
ロメータであり、ファイバプラスポリマーバッファの直
径は約２５０　マイクロメータ（約０．０１０　インチ
）である。

【０００４】そのような非常に微細なファイバに対して
、光伝送特性を減少させる損傷を避けるための光ファイ
バの処理は重要である。ファイバは平行に並んで互いに
隣接する多くの巻回によって円筒形またはテーパを有す
る円筒形巻枠上に巻かれることができる。１個の層が完
成した後、別のファイバ層は第１の層の上に順番に積層
される。巻枠および巻かれたファイバ層の最後の組立体
はキャニスタと呼ばれ、巻かれたファイバ全体はファイ
バパックと呼ばれる。光ファイバが後に使用されるとき
、ファイバは円筒の軸と平行な方向でキャニスタから繰
出される。

【０００５】ファイバが急速でキャニスタから繰出され
る場合、例えば１秒当り１００　メータ以上として、光
ファイバの巻回は接着剤でキャニスタ上に保持されなけ
ればならないことが経験によってわかった。接着剤は隣
接する巻回の１層が最初にキャニスタ上に巻かれ、隣接
する巻回および層が繰出されるときファイバパック上の
ファイバの各巻回の位置を保持する。接着剤を使用しな
いと、ファイバが繰出されるときに損傷を与えたり破損
させるファイバのもつれが生じるために、ファイバの繰
出しは均一で規則的ではない。

【０００６】光ファイバがキャニスタの円筒軸と平行な
方向においてキャニスタから繰出されるとき、光ファイ
バは剥離角度と呼ばれる角度で屈曲される。接着剤で接
着されるファイバパックから牽引されるので、比較的小
さい屈曲半径である。剥離角度は剥離張力および剥離の
形状に依存して変化できるが、典型的に約３０乃至６０
度である。繰出し中に経験するファイバの屈曲はファイ
バを通る光伝送を減少させ、機械的故障を生じることで
知られている。

【０００７】光ファイバの処理技術は剥離屈曲によって
生じる光エネルギの損失が０．１　デシベルより小さく
なるまで進歩した。ファイバを十分に特徴付けるために
そのような小さいエネルギ損失を測定することは重要で
あるが、そのような測定は種々の影響によって困難であ
る。 故に、光ファイバの小さい屈曲損失の信頼できる測定を
許容する光ファイバの試験の手段が必要である。本発明
はこの必要性を十分に満たし、関連する利点を提供する
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、小さい半径の
屈曲からの光損失を従来使用した手段よりもより確実に
正確に測定することを許容する試験方法を提供する。そ
の方法は現在の光測定装置および特殊の試験装置を使用
して実行される。この方法は確実で容易に行われる。

【０００９】本発明によると、光ファイバを試験する方
法は、巻回された光ファイバが屈曲位置上を通過するよ
うに配置された少なくとも２個のシミュレート剥離点屈
曲位置を有する屈曲マンドリルを備え、各剥離点屈曲位
置はファイバキャニスタから繰出されるときに受ける屈
曲をシミュレートすることによって光ファイバを屈曲し
、屈曲マンドリル上に光ファイバを巻回するステップを
含む。故に、多重シミュレート剥離点屈曲をマンドリル
と接触する光ファイバに同時に与える。好ましい方法に
おいて、その方法は光ファイバの単一屈曲によって光損
失を決定するために光伝送測定装置と関係して行われる
。

【００１０】屈曲マンドリルの設計は、光ファイバが各
位置におけるキャニスタから繰出されるとき、剥離角度
をシミュレートする角度で屈曲されるように選択される
。その角度は典型的に約３０乃至６０度である。屈曲マ
ンドリルの１つの設計において、マンドリルは円筒形ロ
ッドの片側の平面を機械加工することによって形成され
、個々の平面は同じ円筒直径に対して垂直に位置される
。 平面を形成するために除去された材料の特定の深さを選
択することによって、屈曲面と平面との間の角度は剥離
角度をシミュレートするように決定される。円筒の直径
の約半分の平面間の距離はマンドリルに光ファイバを巻
回することによって４個の約３０度のシミュレート剥離
屈曲部および４個の約６０度のシミュレート剥離屈曲部
を生成することが実験により決定された。

【００１１】屈曲マンドリルの設計によって、平面を有
する部分の周りにおける光ファイバの各巻回は４インチ
以下の長さの光ファイバ内に８個のシミュレート剥離点
屈曲位置を生成し、第２の巻回はさらに８個のシミュレ
ート剥離点屈曲位置を生成する。光ファイバの自由端部
に対する適切な張力の適用によって、３０度および６０
度の剥離作用は十分にシミュレートされ、剥離屈曲によ
る光損失はさらに容易に測定されることができる。

【００１２】屈曲マンドリルの別の設計は光ファイバを
巻回させる正三角柱プリズムセクション形状を有する。 マンドリルに対する光ファイバの各巻回はマンドリルの
正三角形設計によって６個のシミュレート６０度の剥離
点屈曲を生成する。正三角柱プリズムマンドリルは各コ
ーナーにおいて２個の全く等しい剥離形状を生成し、３
個の接点と結合された対称の高い角度は光ファイバの正
確な屈曲の計算を簡単にする。

【００１３】光ファイバが正確に与えられたファイバ張
力によってマンドリルに巻回された後に、光学的、機械
的または他の型の特性について試験されることができる
。現在最も重要な試験において、光信号はマンドリルに
巻回された部分の片側上の光ファイバに導かれ、マンド
リルに巻回される光ファイバの部分を通過し、マンドリ
ルに巻回された部分の反対側で受信される。多重シミュ
レート剥離点屈曲による信号減衰が決定され、１屈曲当
りの減衰を得るためにシミュレート剥離点屈曲の数によ
って減衰は割算される。この決定は単一剥離点屈曲位置
のみの測定による決定よりも正確である。

【００１４】本発明はまた光ファイバの光学的試験を実
行するのに有用な装置に関する。本発明のこの概念によ
ると、光ファイバの光伝送を試験する装置は少なくとも
２個のシミュレート剥離点屈曲位置を有する屈曲マンド
リルと、屈曲マンドリル上に巻回された光ファイバを通
過して光ビームを送る手段と、屈曲マンドリル上に巻回
された光ファイバを通過して送信された光ビームの部分
を受信する手段と、送信および受信された光の強度を比
較する手段とを具備する。装置はまた張力を光ファイバ
に与える手段と、各屈曲位置における実質上同じ光ファ
イバに張力を与えることを保証する手段を含むことが好
ましい。

【００１５】本発明は、キャニスタまたはその類似物か
ら放出されるべき光ファイバを試験する技術に進歩を与
える。それは急速な繰出し中に利用されるべき測定技術
を開発する必要がなく、繰出し形態における光ファイバ
の特性の注意深い試験を許容する。

【００１６】

【実施例】本発明の好ましい１実施例によると、光ファ
イバを試験する方法は円筒形直径と垂直な２つの平面を
有するシリンダから形成された屈曲マンドリルを設け、
光ファイバを屈曲マンドリルを中心に巻回するステップ
を含む。

【００１７】図１を参照にすると、屈曲マンドリル１０
は円筒部材１２から形成される。円筒部材１２の１端部
は円筒形のままである。他端部において、２つの平面１
４がシリンダ機械加工される。図２に示されているよう
に、機械加工する前の他端部において平面１４は円筒形
直径１６と垂直に位置する。平面１４はマンドリル１０
の円筒軸１８から同じ距離に位置する点において対称で
ある。

【００１８】好ましい実施例において、円筒部材１２は
約１インチの直径と約２インチの長さを有する歪まない
ステンレス鋼円筒ストックである。平面１４は円筒軸１
８と平行の方向において約１インチの長さである。平面
１４間の距離２０は円筒形直径１６の約半分であるが、
実施例では約０．５　インチである。マンドリル１０の
寸法は図２に示されたように平面１４と円筒表面２６に
対する接線２４との間で約６０度の角度を生成する。平
面１４の１つと円筒部材１２の屈曲面の間の各コーナー
２２は鋭いが（例えば傾斜または破損しない）、光ファ
イバをもつれるようなぎざぎざはない。

【００１９】本発明の実行において、光ファイバ２８は
平面１４を有するマンドリル１０の周囲に巻回される。 シミュレートされた繰出し張力は光ファイバ２８の各自
由端部に与えられ、典型的に約５０グラムである。各コ
ーナー２２において、光ファイバ２８は角周辺で屈曲さ
れる。好ましい実施例において、全屈曲角度は各コーナ
ー２２において約９０度である。しかし、この全屈曲角
度は２つの対称的な３０度および６０度のシミュレート
された剥離点屈曲と等しい。（シミュレートされた剥離
点屈曲の分析は図５および図６に関係して詳細に示され
ている。）４つの角２２が位置するために、平面１４を
有するマンドリル１０の周囲に光ファイバが１回巻回さ
れることは、４個の十分に制御され安定した３０度のシ
ミュレート剥離点屈曲と、４個の十分に制御され安定し
た６０度のシミュレート剥離点屈曲を生じさせる。した
がって、１回の回転当り８個のシミュレート剥離点屈曲
位置が設けられる。図１において、光ファイバ２８はマ
ンドリル１０の周囲に２回巻回し、その２回の回転は８
個の３０度のシミュレート剥離点屈曲位置と、８個の６
０度のシミュレート剥離点屈曲位置の全部で１６個のシ
ミュレート屈曲位置を生成する。付加的な回転は１回当
りさらに８個のシミュレート屈曲位置を生成する。

【００２０】上述の屈曲マンドリル１０は図３のような
装置２９を使用することによって光ファイバ２８の光特
性を試験するために使用される。光ファイバ２８の１方
の自由端部において、レーザのような既知の強度の光源
３０は光カップラ３２を通して光ファイバに光を導入す
る。光は図３の例によると１６個のシミュレート剥離点
屈曲位置を含む光ファイバ２８を通って伝送される。光
は別の光カップラ３４を通って光ファイバ２８の他端部
を離れ、検出器３６によって検出される。素子３０，３
２，３４，３６　の全部は従来技術においてすでに知ら
れている。剥離点屈曲試験中に光を光ファイバ２８に注
入させ、光を光ファイバ２８から取出す別の方法は、光
ファイバが屈曲するときにその側面を横に横断すること
である。この注入およびまたは除去技術は他の関係にお
いて良く知られている。

【００２１】入力光強度および出力光強度は１６個のシ
ミュレート剥離点屈曲による光損失を計算する比較器３
８によって比較される。（普通、装置および屈曲されて
いない光ファイバの損失による光損失は、光ファイバが
マンドリルの周囲に巻回される前に上述の測定を行うこ
とによって予め決定されている。光ファイバがマンドリ
ルに巻回されるときの残りの光損失はシミュレート剥離
点屈曲によって決定される。）例示した実施例において
１６個のシミュレート屈曲が存在しているために、比較
器３８により決定された損失は１屈曲当りの減衰損失４
２を与えるために代数除算器４０によって１６で除算さ
れる。典型的な形態において、１個の剥離点屈曲当りエ
ネルギ損失は約０．１　デシベルであるが、それを正確
に測定することは困難である。１６個のシミュレート屈
曲において、全損失は約１．６　デシベルであり、それ
は容易に正確に測定されることができる。

【００２２】装置２９は上述のような光ファイバ２８の
静止的測定或いは運動状態の測定に使用されることが可
能である。後者の場合において、マンドリル１０は図７
に関係して後述されているように装置中に取付けられる
。この方法では、光ファイバはスプールから供給され、
スプールで巻取られることが可能であり、光カップラは
回転して使用される。

【００２３】本発明の別の実施例によると、光ファイバ
を試験する方法は正三角柱プリズム部分によって形成さ
れた屈曲マンドリルを設け、屈曲マンドリルの正三角柱
プリズム部分に光ファイバを巻回するステップを含む。

【００２４】図４および図５はそのような三角柱プリズ
ム屈曲マンドリル５０を示す。マンドリル５０は円筒部
材５２および図５の端面図に示されたような正三角形を
有するプリズム部５４を含む。光ファイバ２８はプリズ
ム部５４に巻回され、２回の回転が図４に示されている
。各回転はプリズム部５４の各コーナー５６で２回の６
個の６０度のシミュレート剥離点屈曲を有する。２回の
完全な回転はマンドリル１０の１６個のシミュレート剥
離点屈曲と比較して１２個のシミュレート剥離点屈曲を
生じる。続けて測定して正確度を得ることを要求するな
らば、プリズム部５４に対する光ファイバ２８の付加的
な巻回によりさらに多くのシミュレート剥離点屈曲を与
えることができる。

【００２５】各コーナー５６で屈曲される光ファイバ２
８を通過させる全屈曲角度はマンドリル１０による角度
よりも大きく、図５で示されているように１２０　度で
ある。マンドリル５０により生成された屈曲は、光ファ
イバが角５６の周辺において平面から平面に延在する意
味において、各コーナーにおいて同じように正確である
という利点を有する。（マンドリル１０において、１回
のファイバの回転当り光ファイバは角周辺において２つ
の角において平面から曲面に延在し、別の２つの角にお
いて曲面から平面に延在する。）マンドリル５０は適切
な除算器４０（例えば三角形マンドリルへの光ファイバ
の２回の巻回の場合では、１２で除算する）の使用を除
いては図３に示された装置と同一である測定装置２９に
おいて使用される。

【００２６】マンドリル５０上の光ファイバ２８の屈曲
のメカニズムは図５および図６に示されている。図６は
キャニスタ６２上のファイバパック６０からの光ファイ
バ２８の繰出しを示す概略的な正面図である。各光ファ
イバ２８は剥離点６４においてファイバパック６０から
分離され、典型的に短い長さを有し分離点として理想化
されることが可能である。剥離点屈曲角度Ａは剥離形状
および光ファイバ２８に与えられた張力に依存する。図
示のように、角度Ａは典型的に約３０度乃至６０度であ
り、普通約６０度である。 剥離点における屈曲半径はＲとして示され、典型的に約
０．０６０　インチである。

【００２７】図５はどのように三角形屈曲マンドリル６
０が図６に示された屈曲形態をシミュレートするかを示
す。各コーナー５６の場合では２回回転し、プリズム部
５４を中心にする光ファイバ２８の各巻回では６回回転
する。 図５の上方に位置する角５６において、光ファイバ２８
は１２０　度の角５４の周辺での全屈曲に対して第１の
６０度シミュレート剥離点屈曲６６を通って１つの平面
から角５６へ屈曲され、第２の６０度シミュレート剥離
点屈曲６８を通って角５６から次の平面へ屈曲される。 光ファイバ２８に対する張力は図７の剥離動作中に経験
された屈曲半径に相当する屈曲半径Ｒ（典型的に約０．
０６０　インチ）を与えるように選択される。プリズム
の形状と与えられた張力との組合わせはマンドリル５０
の屈曲半径を決定する。図５の実施例において、１イン
チの表面の寸法および５０グラムの張力は１つの角当り
２個の６０度シミュレート剥離点屈曲による約０．０６
０　インチの屈曲半径をもたらす。これらの寸法および
張力は種々の剥離状態をシミュレートするために必要に
応じて変化することが可能である。

【００２８】本発明はまた屈曲マンドリルの他の形状に
発展し、マンドリル１０と５０に限定されるものではな
い。 マンドリルは例えば四角柱の形状または他の屈曲角度を
与える他の形状をとって構成されることができる。

【００２９】シミュレート剥離点屈曲中の光ファイバに
対する適切な張力の適用は適切な屈曲形状および再現の
可能性を得るために重要である。そのような張力を生成
する張力装置８０は図７に示されている。マンドリル、
ここでは三角柱プリズムマンドリル５０はマンドリル５
０をプリズム軸を中心に自由に回転することを許容する
回転ベアリング８４によってマンドリルスタンド８２に
取付けられる。例示された実施例において、プリズム軸
は水平面中にある。マンドリルスタンド８２はマンドリ
ルスタンド８２したがってマンドリル５０をそこから延
在する光ファイバと平行に滑動させることを許容する滑
動トラック８８のベース８６に取付けられる。

【００３０】光ファイバ２８は縦または横動作に対して
分割ゴムブロック９０中に１端部付近を固定させる。光
は図３に関係して上述された光源３０により光ファイバ
２８に注入される。

【００３１】マンドリルスタンド８２の反対側において
、光ファイバ２８は剥離点における屈曲半径Ｒよりもか
なり大きい半径を有する滑車９２上を通過する。光ファ
イバ２８は滑車９２から固定されるゴムブロック９４に
、そこからさらに検出器３６へと下方へ延在する。重錘
９６はゴムブロック９４に吊される。ゴムブロック９４
および重錘９６の全重量は張力を光ファイバ２８に与え
る。

【００３２】もし光ファイバ２８が単にマンドリルに巻
回され張力を与えるならば、光ファイバはマンドリル５
０周辺の種々の位置で大きく変化する張力を受ける。張
力は与えられる間マンドリルスタンド８２をトラック８
８に沿って前方および後方に移動させることによって等
しくなることができる。マンドリル５０はベアリング８
４で自由に回転するので、過度の応力は光ファイバ２８
にかからない。 この運動はマンドリル周辺の種々の角５６の光ファイバ
２８に与えられた張力が重錘９６およびゴムブロック９
４の全力によって生成された張力と実質上等しくなるこ
とを保証することを助ける。この張力装置８０はまた光
ファイバ２８に沿った位置の範囲において光損失の測定
を許容する。

【００３３】張力装置８０は図３に示された光測定装置
２９および回路と関係して使用されることが好ましい。

【００３４】本発明は、光ファイバの剥離点屈曲損失を
正確に測定する方法を提供する。本発明の特定の実施例
は例示した目的のために詳細に記載されたが、種々の変
更は本発明の技術的範囲から逸脱することなく行われる
。故に、本発明は添付特許請求の範囲によってのみ制限
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】２回光ファイバを回転させた本発明の１つの屈
曲マンドリルの斜視図。

【図２】図１の屈曲マンドリルの端面図。

【図３】光ファイバからの剥離点屈曲を測定する装置の
概略図。

【図４】正三角柱プリズム屈曲マンドリルの斜視図。

【図５】図４の屈曲マンドリルの端面図。

【図６】キャニスタから繰出される光ファイバの剥離点
屈曲形状の概略的な正面図。

【図７】正確に制御され分配された張力を屈曲マンドリ
ルを中心に巻回された光ファイバに与える装置の正面図
。

【符号の説明】

１０，５０　…屈曲マンドリル、１２…円筒部材、１４
…平面、２２，５６　…コーナー、２８…光ファイバ、
３０…光源、３８…比較器。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　巻回された光ファイバが屈曲位置上を
   通過するように配置された少なくとも２つのシミュレー
   ト剥離点屈曲位置を有する屈曲マンドリルを備え、各剥
   離点屈曲位置はファイバがファイバキャニスタから繰出
   されるときに受ける屈曲をシミュレートするように光フ
   ァイバを屈曲させ、光ファイバを屈曲マンドリル上に巻
   回し、同時にマンドリルと接触する光ファイバに多重シ
   ミュレート剥離点屈曲を与えるステップを含む光ファイ
   バの試験方法。
2. 【請求項２】　　屈曲マンドリルは、円筒の直径に沿っ
   て対称的に形成された対向する平面を有する円筒ロッド
   である請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　屈曲マンドリルは、正三角柱プリズム
   である請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】　　光ファイバは、各屈曲位置において約
   ６０度乃至１２０　度の全角度を通って屈曲される請求
   項１記載の方法。
5. 【請求項５】　　光ファイバを屈曲マンドリル上に巻回
   するとき張力を与えられるステップを含む請求項１記載
   の方法。
6. 【請求項６】　　張力は各屈曲位置において実質上等し
   く与えられることが保証されるステップを含む請求項５
   記載の方法。
7. 【請求項７】　　光ファイバが屈曲マンドリル上に巻回
   されるとき通過する光伝送を測定するステップを含む請
   求項１記載の方法。
8. 【請求項８】　　円筒の直径に垂直な２つの平面を有す
   るシリンダから形成された屈曲マンドリルを備え、この
   屈曲マンドリルに光ファイバを巻回するステップを含む
   光ファイバの試験方法。
9. 【請求項９】　　少なくとも２つのシミュレート剥離点
   屈曲位置を有する屈曲マンドリルと、屈曲マンドリル上
   に巻回された光ファイバを通って光ビームを送信する手
   段と、屈曲マンドリル上に巻回された光ファイバを通っ
   て送信された光ビームの部分を受信する手段と、送信お
   よび受信された光の強度を比較する手段とを具備してい
   ることを特徴とする光ファイバの光伝送試験装置。
10. 【請求項１０】　　屈曲マンドリル上に巻回された光フ
    ァイバに張力を与える手段を具備している請求項９記載
    の装置。
11. 【請求項１１】　　全てのシミュレート剥離点屈曲位置
    で実質上同じ光ファイバの張力を保証するためにマンド
    リル上に巻回された光ファイバを処理する手段を具備し
    ている請求項９記載の装置。
12. 【請求項１２】　　屈曲マンドリルは、軸を中心に回転
    できる支持体上に取り付けられている請求項９記載の装
    置。