JPH0777952B2

JPH0777952B2 - 光ファイバ巻取装置

Info

Publication number: JPH0777952B2
Application number: JP14202990A
Authority: JP
Inventors: 昭森貞
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0439272A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、敷設又は架設されている光ファイバを巻取っ
たり、敷設するために光ファイバ長を検出しながら繰出
していく光ファイバ巻取装置に関する。

［従来の技術］一般に敷設又は架設済みの光ファイバを巻取ったり、新
たに光ファイバを敷設する場合には、光ファイバ巻取装
置を使用する。この場合、現在どのくらいの長さの光フ
ァイバを巻取ったか、又は、現在どのくらいの長さまで
の光ファイバの敷設が終了したかを知ることは重要であ
る。

従来、光ファイバ巻取装置の巻取ボビンに巻取った光フ
ァイバの長さを測定する手法としては、巻取るべき光フ
ァイバを既知直径を有したローラに接触させながら巻取
ボビンに巻取り、巻取った後に、前記ローラの回転数を
読取り、この回転数と前記直径とから巻取ボビンに巻取
った光ファイバの長さを算出していた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上述した従来の光ファイバ巻取装置におい
ては、現在までに巻取ボビンに巻取られた光ファイバの
長さを検出することが可能であるが、敷設又は架設され
た光ファイバのうちのまだ巻取っていない光ファイバの
長さを検出することはできなかった。すなわち、あとど
の程度の長さの光ファイバを巻取る必要があるかを巻取
途中においても把握することは重要なことである。

また、新たに光ファイバを敷設する場合に、巻取ボビン
から繰出した光ファイバの長さは前述したローラの回転
数を読取ることで検出できる。しかし、例えば海底にこ
の光ファイバを敷設する場合、船の航行速度が光ファイ
バの繰出し速度より速すぎると光ファイバーが伸長する
が、その伸長量を検出することができない。

さらに、敷設又は架設済の光ファイバを巻取る場合に、
巻取作業過程で光ファイバが障害物に引っ掛かって切断
した場合には、切断事故の有無および切断発生位置が簡
単に把握できない問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
光バルス試験装置と光ファイバ屈曲装置とを設けること
により、巻取過程および繰出し過程で巻取量および残量
を同時に常時監視しながら巻取および繰出し作業が実施
でき、さらに切断発生および切断箇所を即座に把握でき
る光ファイバ巻取装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記課題を解消するために本発明の光ファイバ巻取装置
のおいては、光ファイバを巻取るための巻取ボビンと、
この巻取ボビンを回転させる回転駆動装置と、巻取ボビ
ンに巻取られる光ファイバを一時的に規定曲率以上に屈
曲させるローラを有した光ファイバ屈曲装置と、巻取ボ
ビンに設けられ、この巻取ボビンに巻取られた光ファイ
バの巻取開始端を外部へ導く光回転コネクタと、この光
回転コネクタに接続され、巻取開始端から光パルスを前
記光ファイバ内へ送出して、この光パルスが光ファイバ
内を伝播していく過程で光ファイバ屈曲装置による屈曲
点および光ファイバの先端にて反射される光の各到達時
間に基づいて巻取開始端から屈曲点又は巻取開始点から
先端まで、若しくは屈曲点から先端までの各光ファイバ
長を検出する光パルス試験装置とを備えたものである。

［作用］先ず、光パルス試験装置を用いて巻取開始端から屈曲点
および先端までの光ファイバ長を測定する原理を第４図
を用いて説明する。第４図（ａ）に示すように、光ファ
イバ１は中心のコア２の周囲をクラッド３で覆った構造
を有する。そして、このコア２内を光４が伝播する。そ
の伝播モードは種々のモードが存在するが、軸方向断面
を考えると、光４はコア２の内周面で反射されながら軸
方向に伝播していく。光４が内周面で全反射されるため
には、法線に対する傾斜角度で示した入射角度θがこの
コア１の屈折率等の物理特性で定まる臨界角度θ_c以上
である必要がある。この入射角度θが臨界角度θ_c未満
になると、光４が全反射されなくて、一部がクラッド３
へ入射する。よって、伝播損失が増大する。したがっ
て、第４図（ｂ）に示すように、光ファイバ１を規定曲
率以上に屈曲させると、屈曲点での入射角度αが臨界角
度θ_c以下になり、その屈曲点で伝播損失が増大する。

光ファイバ屈曲装置でもって前述した屈曲点を強制的に
作成した光ファイバの巻取端から光パルス試験装置でも
って光パルスを印加すると、この光パルスは光ファイバ
内を伝播するが、前記屈曲点で大きく減衰する。よっ
て、この伝播していく光パルスの後方散乱光による反射
光を光パルス試験装置で観測していけば、光パルス印加
時刻からその反射光が大きく減衰する時刻までの時間差
から屈曲点までの光ファイバ長が算出できる。また、光
パルスは光ファイバの先端で反射されるので、その反射
光の入射時刻から先端までの光ファイバ長が算出でき
る。

すなわち、巻取ボビンに巻取られている光ファイバ長
（巻取量）とまだ巻取られていない光ファイバ長（残
量）とを個別に把握できる。

［実施例］以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の光ファイバ巻取装置の概略構成を示す
斜視図である。図中６は第４図に示した光ファイバ１を
巻取るための巻取ボビンであり、光ファイバ１は円盤状
の両側板7a,7b間の中心軸に巻取られる。この中心軸は
回転駆動装置８内に収納されたモータにて回転駆動され
る。また、この巻取ボビン６の中心軸は支持部材9a,9b
にて枢支されている。

中心軸にはこの巻取ボビン６に巻取られている光ファイ
バ１の巻取開始端を外部に取出すための光回転コネクタ
10が取付けられており、この光回転コネクタ10にて取出
された光ファイバ１の巻取開始端は光ケーブル11を介し
て光パルス試験装置12に接続されている。

また、巻取ボビン６の光回転コネクタ10側の側板7aには
半径方向に長方形状の窓13が穿設されており、その窓13
に近接して光コネ14が取付けられている。

さらに、巻取ボビン６の近傍位置に光ファイバ屈曲装置
15が配設される。この光ファイバ屈曲装置15において、
ベース15上に垂直に形成された垂直板17の側面に３個の
ローラ18a,18b,18cが取付けられている。そして、光フ
ァイバ１の巻取過程でこの光ファイバ１が各ローラ18a
〜18cから脱落しないように、各ローラ18a〜18cの中央
部の外径が両端の外径より小さく形成されている。そし
て、この中央部の外径ｄは、各ローラ18a〜18cの外周面
に光ファイバ１が押当てられた状態で、光ファイバー１
の曲率が、前述した光４の入射角度θが臨界角度θ_c未
満になる値に設定されている。したがって、光ファイバ
１はこの各ローラ18a〜18cに押当てられれている区間の
光ファイバ１内を伝播する光４の単位長さ当りの減衰量
は直線状に伸ばした状態の減衰量に比較して格段に大き
くなる。

また、ローラ18aの取付位置は固定であるが、他の２個
の各ローラ18b,18cは、垂直板17に穿設された傾斜窓19
b,19cの配設方向に沿って移動可能である。

そして、第１図においては、光ファイバ１は先頭のロー
ラ18aの下側を通り、次のローラ18bの上側を通り、最終
のローラ18cの下側を通ったのち、巻取ボビン６に巻取
られる。

なお、この光ファイバ屈曲差装置15における光ファイバ
１の各ローラ18a〜18cに対する巻取パターンは第１図に
限らず、第３図（ａ）（ｂ）に示すように、光ファイバ
１の種類に応じて任意に変更できるようように構成され
ている。例えば第３図（ａ）においては、１本の光ファ
イバを屈曲する場合で、曲率が最大になるように設定さ
れている。逆に、第３図（ｂ）においては、多数の光フ
ァイバを束ねた光ケーブルの場合を示し、曲率が最小に
なるように設定されている。

いずれにしても、各光ファイバ１自体の曲率は前述した
光の減衰量がこの屈曲部で大きくなるように設定されて
いる。

第２図は巻取ボビン６の内部を示す断面模式図である。
前述したように巻取ボビン６の中心軸7cに光ファイバ１
が巻取られる。そして、この中心軸7cの外径Ｄはこの中
心軸7cに光ファイバ１が巻取られた状態で、光ファイバ
１の曲率が前述した光４の入射角度θが臨界角度θ_c以
上になる値に設定されている。したがって、光ファイバ
１はこの巻取ボビン６に巻取られれている状態において
は、この光ファイバ１内を伝播する光の単位長さ当りの
減衰量は直線状に伸ばした状態の減衰量と大差ない。

また、中心軸7c内には軸心に沿って貫通孔7dが形成され
ており、この貫通孔7d内の側板7a側端に光切換器20が取
付けられている。また、側板7aには光コネクタ21が取付
けられている。各光コネクタ14,21は光切換器20に接続
され、光切換器20は前述した光回転コネクタ10に接続さ
れている。

前記内側の光コネクタ21はこの巻取ボビン６に光ファイ
バ１を巻取開始する時点で、光ファイバ１の巻取開始端
を接続するものである。一方、外側の光コネクタ14は光
ファイバ１を巻取る過程で、切断事故が発生し、切断し
た光ファイバを新たにその上に重ねて巻取る場合に、そ
の切断後の光ファイバの巻取開始端を接続するためのも
のである。なお、切断事故でなくとも、別の光ファイバ
を先に巻取った光ファイバの上に重ねて巻取る場合にお
ける巻取開始端を接続するたための光コネクタでもあ
る。

したがって、同時に両方の光コネクタ14,21を使用する
必要がないので、光切換器20でいずれか一方の光コネク
タ14,21を選択する。なお、この光切換器20の切換は作
業者が外部から手動で切換操作可能である。

また、光パルス試験装置12は例えば第７図に示すように
構成されている。

すなわち、レーザ光源装置等で構成された光パルス発生
回路12aから一定周期で出力される光パルスは光パルス
送出部12bおよび送・受結合部12cを介して外部の光ファ
イバ１へ供給される。一方、光ファイバ１から前記送・
受結合部12cを介して装置内に入力された光は光パルス
受光部12dで電気信号に変換されて信号処理部12eへ入力
される。信号処理部12eは送信信号および受信信号をCRT
表示部12fに表示するとともに、各信号をデジタルデー
タに変換して演算処理部12gへ送出する。演算処理部12g
は光ファイバ長等の各種演算処理を実行するとともに演
算結果を前記CRT表示部12fに表示し、かつ記憶部12hに
記憶する。なお、タイミング回路12iは光パルスの送受
信タイミング差等を測定する。

次にこのように構成された光パルス試験装置12の動作を
第５図を用いて説明する。第５図は敷設又は架設されて
いる光ファイバ１を中途位置まで巻取った時点における
CRT表示部12fに表示される信号のタイムチャートであ
る。

操作者は操作パネルを操作して光パルス発生回路12aに
おける光パルスの発生周期を、光４が敷設されている光
ファイバ１を往復するのに要する時間より格段に長い一
定周期に調整する。すると、光パルス試験装置12から出
力された光パルス22は光回転コネクタ10を介して光ファ
イバ１の巻取開始端に印加される。例えば時刻t₀にて光
パルス22が送出されると、光パルス22は巻取ボビン６に
巻取られた状態の光ファイバ１内を伝播する。そして、
光パルス22が光ファイバ１内を伝播する過程で、その光
パルス22の後方散乱光23が光パルス試験装置12に入射さ
れる。

ここで、光パルス試験装置12は光パルス22を送出すると
同時に、送・受係合部12c,光パルス受光部12dでその光
パルス22の後方散乱光23の光強度を測定し、信号処理部
12eでもって第５図に示すようにCRT表示部12fに時刻
（経過時間）ｔを横軸にして表示する。なお、この経過
時間ｔは前記タイミング回路12fから得られる。

一方、光ファイバ１内を伝播する光パルス22はたとえ前
述した入射角度θが臨界角度θ_c以上であっても一定量
は減衰する。よって、光パルス試験装置21で受光される
後方散乱光23の光強度は光パルス22が巻取開始端から遠
距離に移動するに伴って減衰する。

そして、光パルス22が光ファイバ１内を光屈曲装置15に
よる屈曲点へ達すると、この屈曲点を通過する過程で光
パルス22は急激に減衰する。その結果、その屈曲点を通
過した時点の光パルス22の後方散乱光23が光パルス試験
装置12に入射される時刻t₁において、受光された後方散
乱光23の光強度が急激に低下する。さらに、光パルス22
がまだ巻取られていない光ファイバ１内を伝播して先端
に達すると、光パルス22の一部はその先端でフレネル反
射されて、光ファイバ１内を逆方向に伝播して光パルス
試験装置12内へ入射する。その結果、その反射された光
パルスが入力する時刻t₂において、受光された後方散乱
光23の光強度にパルス波形が生じる。したがって、これ
らの波形は、第５図に示すように、前記CRT表示部12fに
表示される。

光ファイバ１内を伝播する光４の伝播速度は予め既知で
あるので、演算処理部12gにおいて、光パルス22の送信
時刻t₀から光強度が急激に低下する時刻t₁までの時間
（t₁−t₀）を1/2倍した時間に光の伝播速度を乗算する
と、光ファイバ１の巻取開始端から屈曲点までの距離が
算出される。同様に、光パルス22の送信時刻t₀から光強
度にパルス波形が生じる時刻t₂までの時間（t₂−t₀）を
1/2倍した時間に光の伝播速度を乗算すると、光ファイ
バ１の巻取開始端から先端までの距離が算出される。こ
のようにした得られた２つの距離から屈曲点から先端ま
での距離が簡単に算出される。

さらに、送出時刻t₀，光強度が急激に低下する時刻t₁，
光強度にパルス波形が発生する時刻t₂，これらの時刻を
用いて計算された巻取開始端から屈曲点までの距離およ
び巻取開始端から先端までの距離は前述演算処理部12g
における演算処理後に記憶部12hに記憶されるととも
に、CRT表示部12fに表示される。

なお、これらの諸元は少なくとも計測諸元が更新され、
更新された諸元による諸量の計算が完了するまで記憶部
12hに保持される。その後、記憶部12hの諸元は新諸元に
より更新される。

よって、巻取ボビン６に巻取済み距離（巻取量）とまだ
巻取っていない距離（残量）を個別に把握できる。した
がって、回転駆動装置８でもって巻取ボビン６を回転さ
せて光ファイバ１を巻取ながら現在までの巻取量と残量
を常時監視できるので、従来装置のように、巻取量のみ
しか把握できない場合に比較して、より一層便利は装置
を提供できる。

また、例えば敷設された光ファイバ１の巻取作業過程
で、光ファイバ１の切断事故が発生した場合には、切断
する前の先端までの距離が監視されており、その先端ま
での距離が切断事故によって急激に短縮されるので、切
断事故発生を確認でき、CRT表示部12fに切断事故発生を
表示できる。また、そのとき短縮された距離に基づいて
切断位置、および切断位置までのファバ長，切断後放置
された切断位置から先端位置までのファイバ長等が即座
に把握できる。したがって、たとえ切断事故が発生した
としても、切断されて放置される光ファイバの巻取作業
を忘れるという事態を未然に防止でき、切断事故に対し
て的確に対処できる。よって、作業の信頼性を向上でき
る。

また、実施例装置においては、切断事故が発生すると、
切断された光ファイバの切断端を屈曲装置15の各ロール
18a〜18c間を通して巻取ボビン６の外側の光コネクタ14
に接続した後、回転駆動装置８を再起動することによっ
て、新たな光ファイバに対する巻取作業を巻取量および
残量を確認しながら継続できる。

なお、上述した説明においては、敷設又は架設済みの光
ファイバ１に対する巻取作業について説明したが、新た
に光ファイバ１を敷設又は架設する場合も同様である。
この場合、最初に全部の光ファイバ１が巻取ボビン６に
巻取られた状態である。そして、光ファイバー１の先端
を光屈曲装置15を介して順次繰り出していく。したがっ
て、繰出し量と巻取ボビン６に残っている残量を監視し
ながら敷設又は架設作業を実行できる。

また、光ファイバ１の敷設作業過程で敷設しが光ファイ
バ１の伸びを検出できる。すなわち、第６図（ａ）に示
すように、敷設作業の開始前の巻取開始端から屈曲点
（先端）までの距離で示される初期全長l₀を測定する。
そして、敷設途中における伸びΔｌは、第６図（ｂ）に
示すように、屈曲点までの残量l₁と繰出し量l₂および前
記初期全長l₀とを用いて（１）式で算出される。

Δｌ＝（l₁＋l₂）−l₀ …（１）そして、全部の光ファイバ１の敷設作業が終了した時点
での全伸びΔl_Eは、第６図（ｃ）に示すように、屈曲点
までの残量l_1Eと繰出し量l_2Eおよび前記初期全長l₀とを
用いて（２）式で算出される。

Δｌ＝（l_1E＋l_2E）−l₀ …（２）このように、光ファイバ１の敷設過程で光ファイバ１の
伸び量や伸び率も簡単に測定できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明の光ファイバ巻取装置におい
ては、巻取ボビンに巻取られる光ファイバを光屈曲装置
を用いて強制的に屈曲させて、反射型の光パルス試験装
置によって屈曲点までの距離と先端までの距離とを検出
している。したがって、光ファイバの巻取過程および繰
出し過程で巻取量又は残量を常時監視しながら同時に巻
取および繰出し作業が実施できる。さらに切断発生およ
び切断箇所を即座に、しかも数値的に把握できるから保
守点検において非常に便利で、かつ作業時間の短縮と作
業の信頼性の向上を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係わる光ファイバ巻取装置を示
すものであり、第１図は装置全体を示す斜視図、第２図
は巻取ボビンの断面模式図、第３図は屈曲装置における
光ファイバの取付状態を示す図、第４図は動作原理を説
明するための光ファイバを示す図、第５図は動作を示す
タイムチャート、第６図は光ファイバの伸びを測定する
手順を示す図、第７図は光パルス試験装置の概略構成を
示すブロック図である。１……光ファイバ、２……コア、４……光、６……巻取
ボビン、８……回転駆動装置、10……光回転コネクタ、
12……光パルス試験装置、14,21……光コネクタ、15…
…光屈曲装置、18a,18b,18c……ローラ、20……光切換
器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ（１）を巻取るための巻取ボビ
ン（６）と、この巻取ボビンを回転させる回転駆動装置
（８）と、前記巻取ボビンに巻取られる光ファイバを一
時的に規定曲率以上に屈曲させるローラを有した光ファ
イバ屈曲装置（15）と、前記巻取ボビンに設けられ、こ
の巻取ボビンに巻取られた光ファイバの巻取開始端を外
部へ導く光回転コネクタ（10）と、この光回転コネクタ
に接続され、前記巻取開始端から光パルスを前記光ファ
イバ内へ送出して、この光パルスが光ファイバ内を伝播
していく過程で前記光ファイバ屈曲装置による屈曲点お
よび光ファイバの先端にて反射される光の各到達時間に
基づいて前記巻取開始端から前記屈曲点又は先端までの
各光ファイバ長を検出する光パルス試験装置（12）とを
備えた光ファイバ巻取装置。