JPS6328282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された指向性光学繊維信号のタツ
プ装置、即ちサンプリング装置に関し、より詳細
には、かかる伝搬の方向を認識し得るようにした
サンプリング装置に関する。

機械的構成が簡単で、光学繊維の改変が最小で
済み、或る有用範囲にわたり可調節の結合を提供
し、光学繊維の過大な損失がなく、しかも指向性
を呈する、光学繊維に沿つて通過する光信号をサ
ンプリング及び検出する装置又は技術に対する需
要が存在する。

本発明の目的は、こうした需要を満たすための
改良された指向性光学繊維信号のサンプリング装
置を提供することにある。

本発明は、第１および第２の光パイプであつ
て、その各々が溝を含むものと、これら光パイプ
の前記溝の中に位置決めされた光学繊維と、第１
および第２の孔を有する支持部材とを備え、前記
第１の光パイプは前記第１の孔の中にしつかりと
固定され、かつ前記第２の光パイプは前記第２の
孔の中に位置決め手段で支持されるが、その際に
前記第１および第２の光パイプは前記光学繊維を
選択的に曲げるために横方向でお互いに選択的に
変位されることができ、もつて前記光学繊維から
漏れて前記光パイプに結合される光の量を変える
指向性光学繊維信号サンプリング装置、にある。

本発明の一実施態様により、ステツプインデツ
クス型及び勾配インデツクス型の両者を含めて、
現在量産されている緩衝低損失全シリカ多モード
光学繊維導波管と共に使用する光学繊維信号サン
プリング装置が提供される。比較的簡単な工程で
ある保護緩衝被膜の局所的なはぎ取り以外の光学
繊維の持続的変更は不要である。信号取出し能力
は光学繊維を曲げて指向的な漏れを生じさせるこ
とによつて付与され、漏れ信号のエネルギーはこ
の信号を検出器に導くための湾曲端を有するロツ
ド状の光パイプ中に補そくされる。必要な漏れ
は、可調節曲げ応力を導入し、ある特定の個所で
光学繊維を或る選定可能な角度だけ曲げることに
より生起される。漏れの程度は加えられる曲げ応
力の大きさに比例する。曲げ応力は破断又は主信
号の過大な損失の可能性が回避される安全なレベ
ルに保たれる。或る種の用途においては、間欠的
な信号サンプリングしか必要とされないことがあ
り、この場合には、不要な挿入損失と、光学繊維
の寿命を短縮することがある光学繊維の応力領域
においての長期コールドフローの傾向とを回避す
る目的で、サンプリングの間だけ応力を与え、そ
れ以外は応力を除くようにしてもよい。連続サン
プリングが望ましい場合、結合量を少くして、光
学繊維の寿命が短縮されないようにすることが望
ましいこともあり得る。

次に図面に示した実施例について更に詳述す
る。

第１図に示した光学繊維１は、外面に塑性物質
層を有する緩衝型であつてよく、領域２において
やや過度に曲げられ、矢印３の方向に光学繊維１
に沿つて進む光信号の一部がこのような光学繊維
１の境界を離れて放射状に外方に漏れるようにな
つている。漏れを誘起させるベンド領域２に続く
長手方向の真直な領域４からは光学繊維１の緩衝
被膜がはがされ、その代り光学繊維１はロツド状
の光パイプ５中に収納される。光パイプ５は、光
学繊維１において真直な領域４を越えかつこのよ
うな真直な領域４の一端で光信号検出器７に光学
的に結合されるように延長するベンド領域６を具
えている。光パイプ５は、光学繊維１からベンド
領域２によつて誘起される漏れ信号を受信してこ
れを光信号検出器７へ伝送する。ベンド領域２の
ベンドの大きさは、光学繊維１を経て伝搬されて
いる主信号を過度に減少させずに漏れ量が光信号
検出器７により認識されるべき有用な信号サンプ
ルを表わすものとなるように定める。

第２図を参照して、信号サンプルを効率良く取
出せるようにするには、光パイプ５の材料の屈折
率N₀は、光学繊維１の外層則ちクラツド層の屈
折率N₂に等しいか又はこれより少し大きくなけ
ればならない。光学繊維１から光パイプ５に入る
伝搬されない光線の信号サンプル取出し作用の
内、ベンド領域２のすぐ後方の光学繊維１の緩衝
被膜が除かれた真直な領域４において生じた作用
を第２図に示す。ここで、光線が光パイプ５に結
合される際、光線の本来の指向性は保たれること
に注目されたい。図示を簡単にするために子午線
方向の光線を図示したが、傾斜した光線の挙動も
同様になる。破線は正確な屈折率整合が存在しな
い界面における光線の部分反射を表わしている。
しかしこのような反射光線は最終的には光学繊維
１から漏れて光パイプ５により捕えられる。

左側から真直な領域４に入つた光学繊維１中の
光信号は上向きモード変換過程により光パイプ５
に弱く結合されるが、このエネルギーは光学繊維
１のベンド領域２に隣接した光学的に黒体である
端面１０により実質的に吸収される。この上向き
モード変換による漏れは、ベンド領域２内におい
てより顕著に光学繊維１を離れる傾向を示すが、
このベンド領域２に存在する光学繊維１の緩衝被
膜により吸収される。サンプリング装置の指向性
は、散乱効果が最少となつて左方から入るエネル
ギーが付随する被覆モードを実質的に含まなくな
る程度に増大する。後者の配慮は信号強度が増大
するにつれて重要になり、信号強度の大な条件の
下では左方から光パイプ５に、光学繊維１が入る
直前にモードストリツパー（図示しない）を設け
ることが望ましい。

第４図に、背面同士が接するように位置させた
１対のサンプリング装置（各サンプリング装置は
第１図に示したサンプリング装置と同様のもので
よい。）から成る光学繊維用の２方向性光学繊維
信号サンプリング装置を示す。このサンプリング
装置は、１対の光パイプ５に組合せた１対の光信
号検出器７及び互に反対方向に向いた２重ベンド
領域２，２により結合された中間の真直な領域４
を有し、一方のベンド領域２は光信号が或る方向
に進行する間に光学繊維１からの光信号の漏れを
生じさせ、他方のベンド領域２は光信号がこれと
反対の方向に進行する間に光信号の漏れを生じさ
せる。第４図の構成において２つの光パイプ５の
先端の間の繊維領域にＳ字形のベンドを形成する
には、光学繊維１を２個の光パイプ５の中心部に
通し、一方の光パイプの軸線を他方の光パイプの
軸線に関し半径方向に変位させる。第１図の単一
パイプ型の構成においても、第４図の複式パイプ
型の構成においても、ベンド領域２又は２，２を
非湾曲形状に戻すように操作すると、上述したよ
うに漏れによる信号サンプルの取出しは終了し、
光学繊維１を通る信号伝搬は通常の効率レベルに
戻される。

第３図に、光パイプ５の外周から中心まで延長
し更に長手方向には端面１０から真直な領域４の
全長に延長する縦長のスロツトを光パイプ５に形
成する工程を含むサンプリング装置の信号サンプ
ル取出し部分の製造方法を示す。緩衝被膜をはが
した光学繊維１の部分を光パイプ５のこのスロツ
ト中に挿入した後、光学繊維１の外側被覆部分の
屈折率と光パイプ５の屈折率との中間の屈折率を
有する物質をスロツトに充填する。光学繊維１の
典型的な外側被覆層となるシリカの屈折率は約
1.46、光パイプ５となるケイホウ酸ガラス
（BK7）のロツドの屈折率は1.5である。屈折率
1.48の弾性結合媒体１２を使用することが適切で
あろう。この見地から、溶媒中に溶解させたデユ
ポン・アルバツクX150エチレン−醋酸ビニル樹
脂を用いてもよい。この材料は光パイプ５のスロ
ツト中の所定位置に光学繊維１を保持する接着剤
としても用いられ、このものの弾性（デユロメー
ター65）は光学繊維１のベンド領域２のための可
撓性支持物となる。この結合媒体１２は光学繊維
１の過度な歪みを防ぐためのベンド領域２のクツ
シヨンとして作用する。これは例として第４図に
示した２方向性信号サンプリング装置の光パイプ
５間の中間領域に関連して第６図に図示されてい
る。結合媒体１２を充填した２つの隣接する光パ
イプ５のスロツトはそれぞれ反対の放射方向に延
張し、２個の光パイプ５は互に半径方向に変位さ
れていることが理解できる。光学繊維１の２重ベ
ンドを実現するべく一方の光パイプ５を他方の光
パイプ５に対し半径方向に変位させる場合、この
半径方向の間に光学繊維１中に生ずる張力の大き
さを制限するように、２個の光パイプ５を少し軸
方向に変位させることが望ましい場合もあり得
る。

第４および６図に示した２方向性のサンプリン
グ装置において、２個の光パイプの内一方をしつ
かりと固定し、他方の光パイプを動かすことによ
つて相対運動を行わせることにより、２個の光パ
イプの間に半径方向変位を生じさせてもよい。こ
のために用いる第５図の取付け装置において、左
側の光パイプ５は堅強な円筒状部材１４の中心孔
１３中に固定され、これに隣接する光パイプ５は
弾性控え部材１８の付勢に抗した調節ねじ１６及
びサドル部材１７の作用により円筒状部材１４の
凹み１５内において横方向又は半径方向に変位で
きるようにする。控え部材１８は調節ねじ１６を
ゆるめた際に右側の光パイプ５が中心孔１３の延
長部分１９に係合するまで右側の光パイプ５を付
勢して左側の光パイプ５と整列する位置に返却す
るように作用する。調節ねじ１６に組合めた止め
ナツト集合体２０を使用し、この集合体２０を円
筒状部材１４と係合させることにより、調節ねじ
１６の抜出しの程度、従つて右側の光パイプ５の
横移動の程度及び光パイプ５，５間の光学繊維１
のベンドの程度を制限できる。光パイプ５，５の
先端の初期間隔の最適値は主に機械工作上の配慮
によつて制御されるが、光パイプ端間の短い光学
繊維区分からの光線の漏れを最小にするにはこの
間隔を小さくすることが望ましい。全ての入射角
について全内部反射を得るために外面に金属化処
理を施した直径約2.54mm（0.1インチ）のBK7グ
ラスロツドから光パイプ５，５を形成することが
望ましい。この直径のグラスロツドは相当大きな
直径の光感度を有するPINホトダイオード検出器
に対して好適なインターフエースを提供する。内
部に光学繊維１が延長し且つ結合媒体１２が収納
されるスロツトは、全ての入手し得る光学繊維
〔典型的な光学繊維直径は約0.127mm（５ミル）で
ある〕を収容するに適した約0.305mm（12ミル）
から約0.356mm（14ミル）の範囲のスロツト幅を
得るために低速ダイヤモンドソーを用いて形成す
ることができる。

光パイプを通る光学繊維１の区分から緩衝被膜
をはがす必要が除かれるように薄い透明な緩衝被
膜を有する光学繊維を用いて有用なサンプリング
装置を製造することもできる。上述したスロツト
幅によりこれらの光学繊維を収納できる。これら
の光学繊維を用いることの利点は、装置の全長を
通じて繊維表面の保護が中断されないことにあ
る。

第７図に、光学繊維レンジシミユレーターに第
４図の２方向性信号サンプリング装置を用いた応
用例を概略的に示す。このシミユレーターは、光
信号が入口端２５に供給され、コイル状の遅延線
部分２６を含む光学繊維１を通つて、ミラー２７
に至り、ここで反射され、遅延線部分２６を経て
入口端２５に戻り、図示しない光学的距離測定装
置をテストするための光エコーの反射情報を供給
する型式のものである。入口端２５とコイル状遅
延線部分２６との間に配設した光学繊維１に組合
せて第４図の型式の２方向性光学繊維信号サンプ
リング装置を用いたことにより、この光学繊維に
供給される光パルスの供給及び返却をそれぞれの
光信号検出器７により検出できる。この情報はテ
スト装置自身の較正用に用いられる。光信号検出
器７の出力間の時間間隔の測定値並びに光パイプ
端間のベンド領域の距離の認識により、光学繊維
の遅延線部分２６の較正が容易に行われる。コイ
ル状遅延線部分２６の動作特性をサンプリングす
る能力を診断上の用途に使用し、繊維特性例えば
パルス分散を評価することもできる。同一の基本
的構成をもつ２方向性の信号サンプリング装置を
用いて、パルス反射法により光学繊維伝送線路の
欠陥を探知することもできる。２方向性信号サン
プリング装置は、遅延線部分の較正の場合にも、
欠陥探知の場合にも、質問パルスが強力になる光
学繊維の一端の近傍に通常位置させる。従つて不
所望の信号伝搬上の被覆モードが存在することが
あり、これらのモードは図示しない適当なストリ
ツパーにより除去せねばならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は１方向性光学繊維信号サンプリング装
置の概略を示す斜視図、第２図は第１図のサンプ
リング装置中の光線反射経路を示すための、第１
図に示したサンプリング装置の一部の拡大断面
図、第３図はサンプリング装置の一部の詳細な構
成を示すための斜視図、第４図は２方向性光学繊
維信号サンプリング装置を示す概略的な説明図、
第５図は第４図のサンプリング装置の信号サンプ
リング部分の断面図、第６図は第５図に示したサ
ンプリング装置の信号サンプリング部分の部分拡
大図、第７図は光学繊維レンジシミユレーターに
組込んだ２方向性光学繊維信号サンプリング装置
の概略的な説明図である。 １……光学繊維、２……ベンド領域、４……真
直な領域（透明な外表面領域）、５……光パイプ、
６……ベンド領域（分岐領域）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２の光パイプであつて、その
   各々が溝を含むものと、これら光パイプの前記溝
   の中に位置決めされた光学繊維と、第１および第
   ２の孔を有する支持部材とを備え、前記第１の光
   パイプは前記第１の孔の中にしつかりと固定さ
   れ、かつ前記第２の光パイプは前記第２の孔の中
   に位置決め手段で支持されるが、その際に前記第
   １および第２の光パイプは前記光学繊維を選択的
   に曲げるために横方向でお互いに選択的に変位さ
   れることができ、もつて前記光学繊維から漏れて
   前記光パイプに結合される光の量を変える指向性
   光学繊維信号サンプリング装置。 ２ 位置決め手段は、第２の光パイプの縁と第２
   の孔の内縁との間に位置決めされた弾性部材と、
   前記第２の光パイプの縁沿いに前記第２の光パイ
   プと接触するように位置決めされたサドル手段
   と、このサドル手段へ圧力を加えることにより前
   記弾性部材を変形させて前記第１および第２の光
   パイプをお互いに変位させ、もつて光学繊維を曲
   げさせるねじ手段とを含む特許請求の範囲第１項
   記載の指向性光学繊維信号サンプリング装置。