WO2010021207A1 - 心線対照装置および心線対照方法 - Google Patents

心線対照装置および心線対照方法 Download PDF

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grating
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邦弘 戸毛
利雄 倉嶋
茂 冨田
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    • G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
    • G02B6/02366—Single ring of structures, e.g. "air clad"

Definitions

  • the present invention relates to a core wire contrast device and a core wire contrast method, which are test devices for optical continuity tests in an optical transmission system, and more particularly to a core wire contrast device and a core wire contrast method using a long-period grating.
  • a core contrast device (see, for example, Patent Document 2) is widely used because it can take out a part of light propagating through an optical fiber and check whether the optical fiber is a desired optical fiber. .
  • the optical fiber contrast device forms a bent portion in the optical fiber and receives light leaking from the bent portion, thereby determining whether or not the light is propagated in the optical fiber.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a cord contrast device and a cord contrast method capable of realizing cord contrast for a single-mode optical fiber with a hole. With the goal.
  • a core line contrast device comprising: grating forming means for forming a grating by applying a load to an optical fiber with a plurality of protrusions; and leakage light generated in the optical fiber. And a light receiving means for detecting.
  • the core wire contrast device according to the second invention for solving the above-described problem is the fiber core contrast device according to the first invention, wherein the period of the plurality of protrusions is along the installation direction of the optical fiber. It is characterized by changing.
  • a cord contrast device according to a third invention for solving the above-described problem is the cord contrast device according to the first or second invention, wherein the load is 8 N or more.
  • a fiber optic contrast device that solves the above-described problem is the fiber optic contrast device according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the optical fiber imparts bending to the optical fiber. It further has a fiber bend imparting means, and the curvature radius of the bend is in the range of 8 mm to 12 mm.
  • a core wire contrast device for solving the above-described problem is the core wire contrast device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the plurality of protrusions are 0.24 mm to It arrange
  • a fiber optic contrast device that solves the above-described problem is the fiber optic contrast device according to the fourth aspect of the present invention, wherein the plurality of protrusions are arranged in the optical fiber bending imparting means. It is characterized by.
  • the optical fiber is loaded with a plurality of protrusions arranged with a period within a range of 0.24 mm to 0.75 mm.
  • a cord contrast method according to an eighth invention for solving the above-described problem is the cord contrast method according to the seventh invention, wherein the lengths of the plurality of protrusions and the optical fiber are changed by changing the length of the long wires.
  • a periodic grating is formed.
  • a method for contrasting cores according to a ninth invention for solving the above-described problem is the method for contrasting cores according to the seventh or eighth invention, wherein bending is applied to the optical fiber to be generated in the optical fiber. It is characterized by detecting leaked light.
  • the core wire contrast device and the core wire contrast method according to the present invention it is possible to realize core wire contrast for a single-mode optical fiber with holes.
  • FIG. 1A is a schematic diagram for explaining a cord contrast device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a relationship between a portion to which stress is applied by the grating forming tool included in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention and a refractive index change amount.
  • FIG. 1C is a flowchart for performing the cardiac line contrast using the cardiac line contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram schematically showing a single-mode optical fiber with holes having six holes.
  • FIG. 2B is a diagram schematically showing a single-mode optical fiber with holes having ten holes.
  • FIG. 3A is a graph showing the relationship between the wavelength and the loss spectrum according to the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a graph showing the relationship between the period of the protrusion and the center wavelength (the wavelength at which the loss spectrum becomes the maximum value) related to the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the dependency of the grating period on the hole structure in the HAF, related to the core line contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a graph showing the relationship between the HAF core diameter 2a ( ⁇ m) and the grating period ( ⁇ m) related to the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a graph showing the relationship between the relative refractive index difference ⁇ (%) of HAF and the grating period ( ⁇ m) related to the cord control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a graph showing the relationship between the normalized hole diameter d / 2a of HAF and the grating period ( ⁇ m) related to the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a graph showing the relationship between the normalized hole diameter d / 2a and the grating period ( ⁇ m) related to the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6C is a graph showing the relationship between the normalized hole diameter d / 2a and the grating period ( ⁇ m) related to the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6D is a graph showing the relationship between the normalized hole diameter d / 2a and the grating period ( ⁇ m) related to the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a portion to which stress is applied by the grating forming tool included in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention and the amount of change in refractive index.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the HAF standardized hole position c / 2a and the grating period in the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a plan view for explaining another example of the grating forming tool provided in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a side view for explaining another example of the grating forming tool provided in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9C is a diagram illustrating another example of the grating forming tool included in the optical fiber contrast device according to the first embodiment of the present invention, where the optical fiber position and the refractive index change amount when the optical fiber installation angle is 0 degrees; It is a figure which shows the relationship.
  • FIG. 9A is a plan view for explaining another example of the grating forming tool provided in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a side view for explaining another example of
  • FIG. 9D shows another example of the grating forming tool provided in the optical fiber contrast device according to the first embodiment of the present invention, in which the optical fiber position and the refractive index change amount when the optical fiber installation angle is ⁇ . It is a figure which shows a relationship.
  • FIG. 9E is a flowchart for performing core line contrast using another example of the grating forming tool provided in the fiber core contrast apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing a relationship between a wavelength and a loss spectrum according to another example of the grating forming tool included in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the load F and the leakage light power when the grating is formed by the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is a diagram showing a case where the optical fiber bending device according to the second embodiment of the present invention includes one optical fiber bending imparting mechanism.
  • FIG. 12B is a diagram showing a case where the optical fiber bending device according to the second embodiment of the present invention includes two optical fiber bending imparting mechanisms.
  • FIG. 12C is a flowchart for performing cardiac contrast using the cardiac contrast device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A is a diagram showing a relationship between a bending radius (mm) and a bending loss (dB) in the optical fiber bending imparting mechanism provided in the optical fiber contrast device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13B is a diagram showing the relationship between the bending radius (mm) and the leakage light power (dBm) in the optical fiber bending imparting mechanism provided in the optical fiber contrast device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a core wire contrast device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a graph showing leakage light power and insertion loss at the time of grating formation in the core-line contrast device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1A to 1C, 2A and 2B A first embodiment of a cord contrast device and method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1C, 2A and 2B. In this embodiment, a case where the present invention is applied to an optical fiber with improved bending loss characteristics will be described.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are views for explaining a core wire contrast device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1A shows an outline thereof
  • FIG. 1B shows a grating forming tool provided therein. The relationship between the location to which stress is applied and the amount of change in refractive index is shown.
  • ⁇ 1 represents a propagation mode propagating through the optical fiber
  • ⁇ 1 ′ represents leaked light leaked from the optical fiber.
  • the core wire contrast device 100 includes a grating forming tool 20 (grating forming means), a light receiver 30 (light receiving means) and the like as shown in FIG. 1A.
  • the light receiver 30 is a device that detects leakage light generated in the optical fiber 1.
  • the grating forming tool 20 is a tool for forming a grating by applying a load F to the optical fiber 1 with a plurality of protrusions 23 (uneven portions).
  • the grating forming tool 20 includes an optical fiber fixing tool 21, a stress applying tool 22, a protrusion 23, and the like.
  • the optical fiber fixture 21 is an instrument that can fix the optical fiber 1 so that it cannot move in the axial direction of the optical fiber 1 and cannot move in the circumferential direction of the optical fiber.
  • Examples of the optical fiber fixture 21 include a fixing base having a V-groove formed on the upper surface, and a pressing plate that presses and fixes the optical fiber arranged in the groove to the fixing base.
  • the stress applying tool 22 is a rod-like or plate-like instrument, and has a plurality of protrusions 23 provided on the lower surface 22a of the instrument.
  • the plurality of protrusions 23 are arranged such that the distance between the tip portions 23a of the adjacent protrusions 23 is a predetermined period ⁇ .
  • the optical fiber 1 is an optical fiber having excellent bending loss characteristics, such as a single-mode optical fiber with holes (HAF), even if bending is applied to the optical fiber 1 without applying the load F shown in FIG. Since it does not occur, the light receiver 30 cannot detect leaked light.
  • a load F is applied to the grating forming tool 20, as shown in FIG. 1B, a change in refractive index occurs at a predetermined location 1a of the optical fiber 1 in contact with the tip 23a of the projection 23. Since the tips 23a of the plurality of protrusions 23 are arranged with a predetermined period ⁇ , a long period grating in which a refractive index change occurs with the period ⁇ is formed.
  • the propagation mode is converted to a higher-order mode when the period ⁇ and the wavelength ⁇ of the light wave satisfy the phase matching condition expressed by the following equation (1).
  • n 0 denotes the effective refractive index of the propagating mode
  • n m indicates the effective refractive index of the higher order mode.
  • the higher-order mode generated by the conversion has much larger propagation loss and bending loss than the propagation mode. Therefore, a part of the propagation mode is converted into a higher-order mode by the grating forming tool 20 and the leaking higher-order mode is detected by the light receiver 30 so that the optical fiber is excellent in bending loss characteristics such as HAF. Can be realized. That is, a load F is applied to the optical fiber 1 with a plurality of protrusions 23 arranged at a predetermined period ⁇ to form a long-period grating with a period ⁇ on the optical fiber 1, and the leakage light generated thereby By detecting ⁇ 1 ′ with the light receiver 30, it can be determined that a light wave is conducted to the optical fiber 1.
  • FIG. 1C shows a flowchart for performing the core contrast using the core contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • leakage light is detected by applying a load to the grating forming tool of the fiber core contrast device (S101). At this time, if leakage light is detected (S102), it is determined that the optical fiber is conducting (S103). If no leakage light is detected (S102), it is determined that this optical fiber is not conducting (S104).
  • FIG. 2A and FIG. 2B show an example of the structure of the HAF that is the subject of the core control of the present invention.
  • the HAF includes a core portion 10, a clad portion 11 covering the periphery thereof, and six holes 12 provided at a predetermined distance from the core portion.
  • HAF has a core, a clad, and a plurality of holes, and has excellent bending loss characteristics due to the confinement effect of holes and excellent connectivity with a conventional single mode fiber (SMF).
  • SMF single mode fiber
  • the core diameter 2a is in the range of 6.4 ⁇ m to 9.6 ⁇ m
  • the relative refractive index difference ⁇ with respect to the cladding of the core is 0.3 to 0.55%
  • the normalized hole position It is necessary that c / 2a is in the range of 2.0 to 4.5 and the normalized hole diameter d / 2a is 0.2 or more.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams for explaining the relationship between the period of the protrusion and the loss.
  • FIG. 3A shows the wavelength and loss spectrum when the load F is 15.4 N and the period of the protrusion is 440 ⁇ m and 445 ⁇ m.
  • FIG. 3B shows the relationship between the period of the protrusion and the center wavelength (the wavelength at which the loss spectrum becomes maximum).
  • a solid line indicates a case where the period ⁇ of the protrusion is 440 ⁇ m
  • a dotted line indicates a case where the period ⁇ of the protrusion is 445 ⁇ m.
  • FIG. 3A it can be seen from the loss spectrum that optical loss occurs at a predetermined wavelength due to the formation of the grating.
  • FIG. 3B it can be seen that when the period ⁇ of the protruding portion is increased, the center wavelength is decreased in inverse proportion to it. Therefore, it can be seen that the wavelength at which loss is generated can be controlled by changing the period ⁇ due to the period dependence of the center wavelength. From these facts, it is understood that an optical loss can be obtained at a desired wavelength by appropriately designing the grating period.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the dependence of the grating period on the pore structure in the HAF, related to the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • the wavelength for performing the contrast control was 1550 nm
  • the relative refractive index difference ⁇ 0.35%.
  • the grating period increases monotonically as the position of the hole is further (away). It can be understood that the farther the holes are, the smaller the influence of the holes on the light wave is, and the closer to the SMF grating period.
  • the grating period is increased by the same principle. It can be easily analogized that this relationship is the same in other core structures.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are graphs showing the core structure dependence of the grating period in HAF relating to the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A shows the core diameter 2a ( ⁇ m) and The relationship between the grating period ( ⁇ m) is shown, and
  • FIG. 5B shows the relationship between the relative refractive index difference ⁇ (%) and the grating period ( ⁇ m).
  • the hole diameter d 2.7 ⁇ m
  • the number of holes was 10.
  • the core structure and the hole structure are designed between them, it can be easily understood that the grating period continuously changes between the values of these structures.
  • FIG. 6A to 6D are graphs showing the relationship between the normalized hole diameter d / 2a and the grating period ( ⁇ m).
  • FIG. 6D shows a case of a single mode optical fiber with a hole
  • 6A to 6D show cases where the normalized hole positions c / 2a are 2.0 and 4.5, and the wavelengths ⁇ that are often used as test light are 1550 nm and 1650 nm.
  • FIG. 7 is a schematic view of an example of a grating forming tool provided in the cord control device according to the first embodiment of the present invention.
  • the grating forming tool 220 is provided with a plurality of protrusions 223 on the lower surface portion 222 a of the stress applying tool 222.
  • the period of the plurality of protrusions 223 (the distance between the tip portions 223 a of the adjacent protrusions 223) changes in the longitudinal direction of the optical fiber 1. Specifically, the period between the adjacent tip portions 223a at the left end in the drawing in the plurality of protrusions 223 is ⁇ 1. On the other hand, the period between the front end portions 223a adjacent to the left end in the drawing in the plurality of protrusions 223 is ⁇ 2 (> ⁇ 1).
  • the period between the tip portions 223a adjacent to each other in the plurality of projections 223 gradually increases from ⁇ 1 at the left end from the left side to the right side in the figure, and becomes ⁇ N at the right end.
  • the period ⁇ of the plurality of protrusions 223 changes along the installation direction of the optical fiber 1. If the grating period changes from ⁇ 1 to ⁇ N at this time, optical loss can be generated at all operating wavelengths satisfying the phase matching condition for ⁇ 1 to ⁇ N. Thereby, a plurality of periods can be effectively realized simultaneously.
  • the grating period required for HAF varies with the fiber structure. Since an optical fiber actually manufactured has a predetermined structural deviation, the grating period required for the HAF also varies.
  • the configuration of FIG. 7 is preferable because variations due to structural deviation can be absorbed.
  • the protrusions may be arranged so that the period of the protrusions gradually changes from 445 ⁇ m to 465 ⁇ m.
  • the core line contrast of the holed single mode optical fiber (HAF) having various core structures and hole structures can be adjusted. It can be done reliably.
  • FIG. 9A to FIG. 9D are views for explaining another example of the grating forming tool provided in the core wire contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A shows a plan view thereof
  • FIG. 9C shows the relationship between the optical fiber position and the amount of change in refractive index when the optical fiber installation angle is 0 degrees
  • FIG. 9D shows the optical fiber when the optical fiber installation angle is ⁇ . The relationship between a position and a refractive index change amount is shown.
  • the grating forming tool 320 has a stress applying tool 322 having a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • a plurality of protrusions 323 are provided on the lower surface 322 a of the stress applying tool 322.
  • the plurality of protrusions 323 are arranged at a predetermined period ⁇ along the longitudinal direction of the stress applying tool 322.
  • a load is applied to the optical fiber 1 at a predetermined period ⁇ through the protrusion 323.
  • the installation angle of the optical fiber 1 is ⁇ with respect to the longitudinal direction of the stress applying tool 322 (the arrangement direction of the plurality of protrusions 323), as shown in FIG. 9D, the plurality of protrusions 323 are provided.
  • FIG. 9E shows a flowchart for performing the core wire contrast using another example of the grating forming tool provided in the fiber core contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • an optical fiber installation angle ⁇ is set to an initial value and arranged in this core wire contrast device (S201).
  • the leak light from the optical fiber is detected by the core wire contrast device (S202).
  • the detection of leaked light is repeated while increasing the installation angle of the optical fiber until sufficient leaked light is detected (S203).
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the wavelength and the loss spectrum by the grating forming tool.
  • the optical fiber has 10 holes, the mode field diameter and the bending loss at a wavelength of 1550 nm are 10.5 ⁇ m and 0.1 dB / turn or less (bending radius 5 mm). did.
  • the load F applied to the stress applying tool was 15.4 N, and the period ⁇ of the plurality of protrusions provided on the stress applying tool was 500 ⁇ m.
  • the loss spectrum becomes maximum at a wavelength of about 1360 nm.
  • the period of the protrusions is 500 ⁇ m and the installation angle ⁇ of the optical fiber with respect to the arrangement direction of the plurality of protrusions is 20 degrees, it is the same as the case where the period ⁇ ′ of the protrusions is 532 ⁇ m. It can be seen that the loss spectrum becomes maximum at a wavelength of about 1560 nm.
  • the effective grating period can be changed by using a grating forming tool having a plurality of protrusions arranged at the lower limit period ( ⁇ min) of the desired range. That is, assuming that the angle when the optical fiber is installed in the direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of protrusions is 0 degree, the effective grating period when the installation angle of the optical fiber is inclined by ⁇ is ⁇ min / cos ⁇ . Therefore, the effective grating period can be changed by changing the installation angle ⁇ of the optical fiber. Therefore, work efficiency can be improved.
  • various cores can be obtained by changing the arrangement angle ⁇ of the optical fiber with respect to the arrangement direction of the plurality of protrusions and changing the effective grating period within the range of 0.24 mm to 0.75 mm. It is possible to reliably perform the core contrast of the single mode optical fiber (HAF) with a hole having a structure and a hole structure.
  • HAF single mode optical fiber
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the load F and the leakage light power when the grating is formed by the cord contrast device according to the first embodiment of the present invention.
  • the range in which the grating is formed is 4 cm in total length (88 protrusions)
  • the input optical power was set to ⁇ 30 dBm.
  • the minimum light receiving sensitivity of the light receiver was -80 dBm.
  • the present invention when no load is applied (the present invention is not applied), it can be seen that leaked light cannot be detected by the light receiver. Further, it can be confirmed that the function of the grating can be strengthened by increasing the load, and the cord contrast can be realized by increasing the leakage light power. Furthermore, in the grating forming tool, it is preferable that the total load on all the protrusions is 8 N or more (the load per protrusion is 0.09 N or more), so that the leakage light power can be improved by 10 dB.
  • FIGS. 12A and 12B A core wire contrast device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12A and 12B.
  • FIG. 12A and 12B are views for explaining a core wire contrast device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A shows a case where one optical fiber bending imparting mechanism is provided, and FIG. The case where two optical fiber bending provision mechanisms are provided is shown.
  • This embodiment is an apparatus in which an optical fiber bending imparting mechanism is added to the cord control apparatus according to the first embodiment described above.
  • the same devices as those in the core wire contrast device according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the optical fiber contrast device 400 includes an optical fiber bending imparting mechanism 451 (optical fiber bend imparting means) for imparting a bend to the optical fiber 1, a grating forming tool 20, and a light receiver. 30 and the like.
  • the optical fiber bending imparting mechanism 451 is a mechanism that can hold the optical fiber 1 in a state of being bent once with a predetermined radius of curvature R.
  • the optical fiber bending imparting mechanism 451 is disposed immediately before the light receiver 30. That is, the optical fiber bending imparting mechanism 451 is disposed in the vicinity of the light receiver 30. Thereby, the light reception efficiency in the light receiver 30 is improved.
  • the optical fiber bend imparting mechanism 451 since the higher order mode generated by the grating has a larger bending loss than the propagation mode, the presence of the optical fiber bend imparting mechanism 451 in the vicinity of the optical receiver 30 efficiently leaks the higher order mode. Can do.
  • the optical fiber bending imparting mechanism 451 is preferable because the bending loss can be detected with respect to an optical fiber having a normal bending loss such as SMF, and the HAF and SMF core wires can be realized simultaneously by one unit.
  • a cord contrast device 410 including a grating forming tool 20, a light receiver 30, optical fiber bending imparting mechanisms 452, 453, and the like.
  • the optical fiber bending imparting mechanism 452 is a mechanism that can hold the optical fiber 1 in a state of being bent once with the first radius of curvature R1.
  • the optical fiber bending imparting mechanism 453 is a mechanism that can hold the optical fiber 1 in a state of being bent once with a second curvature radius R2 different from the first curvature radius R1. Even the core wire contrast device 410 having such a configuration has the same effects as the above-described core wire contrast device 400.
  • a two-fiber bend imparting mechanism can be a cord contrast device that is a mechanism that can hold an optical fiber with the same radius of curvature. It is also possible to provide a cord control device having three or more optical fiber bending imparting mechanisms. It is also possible to use a cord-contrast device in which the optical fiber bending imparting mechanism is disposed in the light receiver. Even if it is such a core wire contrast apparatus, there exists an effect similar to the core wire contrast apparatus which concerns on 2nd embodiment mentioned above.
  • FIG. 12C shows a flowchart for performing the cardiac line contrast using the cardiac line contrast device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 13A and 13B are graphs showing optical characteristics of an optical fiber bending imparting mechanism provided in the optical fiber contrast device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A shows a bending radius (mm) and bending loss
  • FIG. 13B shows the relationship between the bending radius (mm) and the leakage light power (dBm). That is, FIGS. 13A and 13B show the insertion loss with respect to the bending radius of the optical fiber bending imparting mechanism and the detectable leakage light power related to the core wire contrast device according to the present embodiment. Since it is not always possible to determine whether or not the optical fiber for controlling the core is an optical fiber that is resistant to bending, excessive bending may occur, for example, if SMF is bent suddenly, and communication may be interrupted.
  • FIG. 13A shows bending loss at 1625 nm on the longest wavelength side of the communication wavelength band in SMF as the most vulnerable condition to bending. As shown in FIG. 13A, by setting the bending radius to 8 mm or more, the bending loss can be set to 2 dB or less, which is preferable.
  • FIG. 13B shows the leakage light power and the bending radius when the bending loss of the SMF is detected.
  • the bending radius is preferably in the range of 8 mm to 12 mm.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a core wire contrast device according to a third embodiment of the present invention.
  • the core wire contrast device is a device including the grating forming tool and the optical fiber bending imparting mechanism provided in the fiber core contrast device according to the second embodiment described above in the same instrument.
  • the same device (light receiver 30) as that of the core wire contrast device according to the second embodiment described above is denoted by the same reference numeral, and the description thereof is omitted.
  • the core wire contrast device 500 includes an optical fiber bending imparting mechanism 510, a grating forming tool 520 (grating forming means), a light receiver 30, and the like.
  • the optical fiber bend imparting mechanism 510 includes a convex member 511 and a concave member 515.
  • the convex member 511 includes one convex portion formed in an arc shape and a curved portion 512 including two concave portions that are smoothly connected to both sides of the convex portion.
  • the convex member 511 is slidably disposed with respect to the concave member 515.
  • the recess material 515 includes a first recess material 513 and a second recess material 514.
  • the first concave member 513 and the second concave member 514 include curved portions 513a and 514a, respectively, and are formed in a shape that can sandwich the optical fiber with the curved portion 512.
  • the grating forming tool 520 is composed of a plurality of protrusions 521 (uneven portions) provided on the entrance side curved portion 512a located on the entrance side (left side in the figure) in the light propagation direction in the curved portion 512 of the convex member 511.
  • the grating forming tool 520 is installed in the optical fiber bending imparting mechanism 510.
  • the plurality of protrusions 521 are arranged at a predetermined period (interval) ⁇ . Note that, in the curved portion 512 of the convex member 511, a plurality of protrusions are not provided on the outgoing curved portion 512b located on the outgoing side (right side in the drawing) in the light propagation direction.
  • the optical fiber bending imparting mechanism 510 and the grating forming tool 520 can be integrated, and a core wire contrast device having a small size and good workability can be realized.
  • FIG. 15 is a graph showing the leakage light power and insertion loss when the grating is formed.
  • HAF hole positions
  • the installation direction of the optical fiber (longitudinal direction of the optical fiber) is changed, and the applied load F is 0 to 20 N. It was. Further, the light receiver 30 was bent with a radius of curvature of 10 mm immediately before the light receiving element.
  • the measurement wavelength and the input optical power were 1550 nm and ⁇ 10 dBm, respectively.
  • the light beam contrast device and the core wire contrast method according to the present invention can be used for specifying an optical fiber during construction, maintenance, and operation of an optical line.

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Abstract

　空孔付き単一モード光ファイバに対する心線対照を実現することが可能な心線対照装置を提供する。複数の突起部２３を以って光ファイバ１に荷重Ｆを与えることでグレーティングを形成するグレーティング形成具２０と、光ファイバ１で生じる漏洩光λ１´を検出する受光器３０から構成され、複数の突起部２３が、０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内の周期Λで配置されている。

Description

心線対照装置および心線対照方法
　本発明は、光伝送システムにおける光の導通試験の試験装置である心線対照装置および心線対照方法に関し、詳細には長周期グレーティングを用いた心線対照装置および心線対照方法に関する。
　ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）サービスの普及にともない光線路における施工や保守の稼動が増加しているが、従来の光ファイバでは許容曲げ半径が大きく取り扱い性に劣る。そこで、近年、曲げ損失特性を改善し許容曲げ半径を小さくした種々の光ファイバが開発されている。特に特許文献１に記載の空孔付き単一モード光ファイバは優れた曲げ損失特性を有すると同時に従来の単一モードファイバとの接続性にも優れるため、積極的に検討が進められている。
　光線路の工事、運用に際して任意の光ファイバ心線を確認するために、作業現場において任意の光ファイバ心線を見つけることができることが必要となる。そのため、心線対照装置（例えば、特許文献２参照）は光ファイバ中を伝搬する光の一部を取り出して、その光ファイバが所望の光ファイバであるかを確認できるため、広く用いられている。心線対照装置は光ファイバ中に曲げ部を形成し、曲げ部から漏れ出る光を受光することによって、その光ファイバに光が伝搬しているかどうかを判別する。
特許第３８５４６２７号公報 特許第３４０７８１２号公報
　しかしながら、特許文献１に示された空孔付き単一モード光ファイバは従来の単一モード光ファイバに比べて曲げ損失が非常に小さいため、従来の心線対照方法を適用できず、心線対照を行えないといった課題があった。
　そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、空孔付き単一モード光ファイバに対する心線対照を実現することが可能な心線対照装置および心線対照方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決する第１の発明に係る心線対照装置は、複数の突起部を以って光ファイバに荷重を与えることでグレーティングを形成するグレーティング形成手段と、前記光ファイバで生じる漏洩光を検出する受光手段とを備えることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第２の発明に係る心線対照装置は、第１の発明に係る心線対照装置であって、前記複数の突起部の周期が、前記光ファイバの設置方向に沿って変化していることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第３の発明に係る心線対照装置は、第１または第２の発明に係る心線対照装置であって、前記荷重が８Ｎ以上であることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第４の発明に係る心線対照装置は、第１乃至第３の何れか一つの発明に係る心線対照装置であって、前記光ファイバに対して曲げを付与する光ファイバ曲げ付与手段をさらに有し、前記曲げの曲率半径が８ｍｍ～１２ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第５の発明に係る心線対照装置は、第１乃至第４の何れか一つの発明に係る心線対照装置であって、前記複数の突起部が、０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内の周期で配置されていることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第６の発明に係る心線対照装置は、第４の発明に係る心線対照装置であって、前記複数の突起部が、前記光ファイバ曲げ付与手段に配置されることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第７の発明に係る心線対照方法は、０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内の周期で配置された複数の突起部を以って光ファイバに荷重を与えることで長周期グレーティングを形成し、前記光ファイバで生じる漏洩光を検出することにより、前記光ファイバに光波が導通していることを確認することを特徴とする。
　上述した課題を解決する第８の発明に係る心線対照方法は、第７の発明に係る心線対照方法であって、前記複数の突起部と前記光ファイバとの角度を変えて、前記長周期グレーティングを形成することを特徴とする。
　上述した課題を解決する第９の発明に係る心線対照方法は、第７または第８の発明に係る心線対照方法であって、前記光ファイバに曲げを付与して、前記光ファイバで生じる漏洩光を検出することを特徴とする。
　本発明に係る心線対照装置および心線対照方法によれば、空孔付き単一モード光ファイバに対する心線対照を実現することが可能となる。
図１Ａは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置を説明するための概略図である。 図１Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具により応力が付与された箇所と屈折率変化量との関係を示す図である。 図１Ｃは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置を用いて心線対照を行うフローチャートである。 図２Ａは、６個の空孔を有する空孔付き単一モード光ファイバを模式的に示す図である。 図２Ｂは、１０個の空孔を有する空孔付き単一モード光ファイバを模式的に示す図である。 図３Ａは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、波長と損失スペクトルの関係を示すグラフである。 図３Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、突起部の周期と中心波長（損失スペクトルが最大値となる波長）の関係を示すグラフである。 図４は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦにおけるグレーティング周期の空孔構造依存性の一例を示すグラフである。 図５Ａは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦのコア直径２ａ（μｍ）とグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフである。 図５Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦの比屈折率差Δ（％）とグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフである。 図６Ａは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦの規格化空孔直径ｄ／２ａとグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフである。 図６Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、規格化空孔直径ｄ／２ａとグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフである。 図６Ｃは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、規格化空孔直径ｄ／２ａとグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフである。 図６Ｄは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、規格化空孔直径ｄ／２ａとグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフである。 図７は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具により応力が付与された箇所と屈折率変化量との関係を示す図である。 図８は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦの規格化空孔位置ｃ／２ａとグレーティング周期との関係を示すグラフである。 図９Ａは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例を説明するための平面図である。 図９Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例を説明するための側面図である。 図９Ｃは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例において、光ファイバの設置角度が０度である場合の光ファイバ位置と屈折率変化量との関係を示す図である。 図９Ｄは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例において、光ファイバの設置角度がθである場合の光ファイバ位置と屈折率変化量との関係を示す図である。 図９Ｅは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例を用いて心線対照を行うフローチャートである。 図１０は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例による波長と損失スペクトルの関係を示すグラフである。 図１１は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置によるグレーティング形成時の荷重Ｆと漏洩光パワーとの関係を示すグラフである。 図１２Ａは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置において、光ファイバ曲げ付与機構を一つ具備する場合を示す図である。 図１２Ｂは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置において、光ファイバ曲げ付与機構を二つ具備する場合を示す図である。 図１２Ｃは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置を用いて心線対照を行うフローチャートである。 図１３Ａは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置が具備する光ファイバ曲げ付与機構における曲げ半径（ｍｍ）と曲げ損失（ｄＢ）の関係を示す図である。 図１３Ｂは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置が具備する光ファイバ曲げ付与機構における曲げ半径（ｍｍ）と漏洩光パワー（ｄＢｍ）との関係を示す図である。 図１４は、本発明の第三の実施形態に係る心線対照装置を模式的に示す図である。 図１５は、本発明の第三の実施形態に係る心線対照装置において、グレーティング形成時の漏洩光パワーおよび挿入損失を示すグラフである。
　以下に、本発明に係る心線対照装置の最良の形態について、各実施形態で詳細に説明する。
　［第一の実施形態］
　本発明に係る心線対照装置および方法の第一の実施形態につき図１Ａから図１Ｃ、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。本実施形態では、曲げ損失特性を改善した光ファイバに適用した場合について説明する。
　図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置を説明するための図であり、図１Ａは、その概略を示し、図１Ｂは、それが具備するグレーティング形成具により応力が付与された箇所と屈折率変化量との関係を示す。なお、図１Ａにおいて、λ１は光ファイバを伝搬する伝搬モードを示し、λ１´は光ファイバから漏洩した漏洩光を示す。
　本実施形態に係る心線対照装置１００は、図１Ａに示すように、グレーティング形成具２０（グレーティング形成手段）、受光器３０（受光手段）などを具備する。
　受光器３０は光ファイバ１中で生じる漏洩光を検出する機器である。
　グレーティング形成具２０は、複数の突起部２３（凹凸部）を以って光ファイバ１に荷重Ｆを与えることによってグレーティングを形成する器具である。具体的には、グレーティング形成具２０は、光ファイバ固定具２１、応力付与具２２、突起部２３などを有する。
　光ファイバ固定具２１は、光ファイバ１の軸方向へ移動不能に且つ光ファイバの周方向へ移動不能に当該光ファイバ１を固定できる器具である。光ファイバ固定具２１としては、例えば上面にＶ溝が形成された固定台、その溝に配置された光ファイバを固定台に押えて固定する押え板などが挙げられる。
　応力付与具２２は、棒状または板状の器具であり、この器具の下面２２ａに設けられた複数の突起部２３を有する。複数の突起部２３は、隣接する突起部２３の先端部２３ａの距離が所定の周期Λとなるように配置されている。
　光ファイバ１が空孔付き単一モード光ファイバ（ＨＡＦ）など曲げ損失特性に優れた光ファイバである場合、図１Ａに示す荷重Ｆを与えずに曲げを光ファイバ１に付与しても損失が発生しないため、受光器３０は漏洩光を検出することができない。ここでグレーティング形成具２０において荷重Ｆを与えると、図１Ｂに示すように、突起部２３の先端部２３ａと接触する光ファイバ１の所定の箇所１ａにて屈折率変化が生じる。複数の突起部２３の先端部２３ａが所定の周期Λで配置されるため、周期Λで屈折率変化が生じる長周期グレーティングが形成される。この長周期グレーティングでは周期Λと光波の波長λが、次式（１）で表される位相整合条件を満たすとき、伝搬モードが高次モードへ変換される。次式（１）にて、ｎ0が伝搬モードの実効屈折率を示し、ｎｍが高次モードの実効屈折率を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　変換によって生じた高次モードは伝搬損失、曲げ損失が伝搬モードに比べて非常に大きい。したがって、グレーティング形成具２０をもって伝搬モードの一部を高次モードに変換し、漏洩する高次モードを受光器３０で検出することで、ＨＡＦのような曲げ損失特性に優れる光ファイバにおいて心線対照を実現できる。すなわち、所定の周期Λに配置された複数の突起部２３を以って光ファイバ１に荷重Ｆを付与して、光ファイバ１に周期Λの長周期グレーティングを形成し、これにより生じた漏洩光λ１´を受光器３０で検出することで、光ファイバ１に光波が導通していることを判別できる。
　図１Ｃに、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置を用いて心線対照を行うフローチャートを示す。まず、この心線対照装置において、心線対照装置のグレーティング形成具に荷重をかけて漏洩光を検出する（Ｓ１０１）。このとき、漏洩光が検出されると（Ｓ１０２）、この光ファイバは導通していると判定される（Ｓ１０３）。漏洩光が検出されなければ（Ｓ１０２）、この光ファイバは導通していないと判定される（Ｓ１０４）。
　ここで、本発明の心線対照の対象とするＨＡＦの構造の一例を図２Ａおよび図２Ｂに示す。ＨＡＦとしては、図２Ａに示すように、コア部１０と、その周囲を覆うクラッド部１１と、コア部から所定の距離に設けられた６つの空孔１２とを有し、規格化空孔位置をｃ／２ａとし、規格化空孔直径をｄ／２ａとした空孔付き単一モード光ファイバや、図２Ｂに示すように、コア部１０と、その周囲を覆うクラッド部１１と、コア部から所定の距離に設けられた１０個の空孔１２とを有し、規格化空孔位置をｃ／２ａとし、規格化空孔直径をｄ／２ａとした空孔付き単一モード光ファイバなどが挙げられる。特許文献１に示されるように、ＨＡＦはコア、クラッドと複数の空孔を有し、空孔の閉じ込め効果によって優れた曲げ損失特性および従来の単一モードファイバ（ＳＭＦ）との優れた接続性を実現するためには、コア直径２ａが６．４μｍ～９．６μｍの範囲内であり、コアのクラッドに対する比屈折率差Δが０．３～０．５５％であり、規格化空孔位置ｃ／２ａが２．０～４．５の範囲内であり、規格化空孔直径ｄ／２ａが０．２以上である必要がある。
　［突起部の周期と損失の関係］
　ここで、突起部の周期と損失の関係について、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。
　図３Ａおよび図３Ｂは、突起部の周期と損失の関係を説明するための図であり、図３Ａに荷重Ｆを１５．４Ｎとし、突起部の周期が４４０μｍおよび４４５μｍの場合における波長と損失スペクトルの関係を示し、図３Ｂに突起部の周期と中心波長（損失スペクトルが最大となる波長）の関係を示す。ここで、光ファイバは、コア直径２ａ＝９μｍであり、比屈折率差Δ＝０．３５％であり、規格化空孔位置ｃ／２ａ＝２．０であり、規格化空孔直径ｄ／２ａ＝１．０であり、空孔数が６であるＨＡＦとした。図３Ａにて、実線は突起部の周期Λが４４０μｍである場合を示し、点線は突起部の周期Λが４４５μｍの場合を示す。
　図３Ａに示すように、損失スペクトルより、グレーティング形成により所定の波長で光損失が発生していることが分かる。また、図３Ｂに示すように、突起部の周期Λを大きくするとそれに反比例して中心波長が小さくなることが分かる。よって、中心波長の周期依存性により、周期Λを変えることによって損失が発生する波長を制御できることが分かる。これらのことから、グレーティング周期を適切に設計することにより、所望の波長において光損失を得ることができることが分かる。
　［ＨＡＦの空孔構造（コア部を中心として対向する空孔間の距離ｃ）とグレーティング周期の関係］
　ここで、ＨＡＦの空孔構造とグレーティング周期の関係の一例について、図４を参照して説明する。
　図４は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦにおけるグレーティング周期の空孔構造依存性の一例を示すグラフである。ここで、心線対照を行なう波長は１５５０ｎｍとし、ＨＡＦのコア構造はコア直径２ａ＝９μｍとし、比屈折率差Δ＝０．３５％とした。図４にて、実線が、空孔直径ｄ＝４．５μｍとし、空孔を１０個有するＨＡＦの場合を示し、１点鎖線が、空孔直径ｄ＝２．７μｍとし、空孔を１０個有するＨＡＦの場合を示し、２点鎖線が、空孔直径ｄ＝９μｍとし、空孔を６個有するＨＡＦの場合を示す。
　図４に示すように、ＨＡＦでは空孔位置を遠くするほど（離間させるほど）、グレーティング周期が単調に大きくなることが分かる。これは空孔が遠くなるほど、光波に対する空孔の影響が小さくなり、ＳＭＦのグレーティング周期に近づいていると理解できる。空孔が小さくなった場合、空孔数が減った場合も同様の原理で、グレーティング周期は大きくなる。またこの関係は他のコア構造でも同様であることは容易に類推できる。
　［ＨＡＦのコア構造（コア直径２ａまたは比屈折率差Δ）とグレーティング周期の関係］
　図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置に係わる、ＨＡＦにおけるグレーティング周期のコア構造依存性を示すグラフであり、図５Ａは、コア直径２ａ（μｍ）とグレーティング周期（μｍ）の関係を示し、図５Ｂは、比屈折率差Δ（％）とグレーティング周期（μｍ）の関係を示す。ここで、ＨＡＦの空孔構造はコア部を中心として対向する空孔間の距離ｃ＝１８μｍとし、空孔直径ｄ＝２．７μｍとし、空孔数を１０とした。
　図５Ａおよび図５Ｂに示すように、コア直径２ａが大きくなった場合、比屈折率差Δが小さくなった場合にグレーティング周期が大きくなっていることが分かる。
　これらの条件と特許文献１に記載のＨＡＦの要件をあわせると、空孔構造に対しては、図４から、空孔が最も近いｃ／２ａ＝２．０においてグレーティング周期が最小となり、空孔が最も遠く空孔直径が最も小さいｃ／２ａ＝４．５、ｄ／２ａ＝０．２においてグレーティング周期が最大となることが分かる。またコア構造に対しては、図５Ａおよび図５Ｂから、コアが最も小さく比屈折率差が最も大きい２ａ＝６．４μｍ、Δ＝０．５５％においてグレーティング周期は最小となり、コアが最も大きく比屈折率差が最も小さい２ａ＝９．６μｍ、Δ＝０．３％においてグレーティング周期は最大となることが分かる。また、コア構造、空孔構造は、これらの間で設計されるため、グレーティング周期もこれらの構造の値の間で連続的に変化することは容易に理解できる。
　［突起部の周期］
　ここで、突起部の周期について、図６Ａから図６Ｄを参照して説明する。
　図６Ａから図６Ｄは、規格化空孔直径ｄ／２ａとグレーティング周期（μｍ）の関係を示すグラフであり、図６Ａは、コア直径２ａ＝６．４μｍ、比屈折率差Δ＝０．５５％とし、６個の空孔を有する空孔付き単一モード光ファイバの場合を示し、図６Ｂは、コア直径２ａ＝９．６μｍ、比屈折率差Δ＝０．３０％とし、６個の空孔を有する空孔付き単一モード光ファイバの場合を示し、図６Ｃは、コア直径２ａ＝６．４μｍ、比屈折率差Δ＝０．５５％とし、１０個の空孔を有する空孔付き単一モード光ファイバの場合を示し、図６Ｄは、コア直径２ａ＝９．６μｍ、比屈折率差Δ＝０．３０％とし、１０個の空孔を有する空孔付き単一モード光ファイバの場合を示す。図６Ａから図６Ｄにて、規格化空孔位置ｃ／２ａが２．０および４．５の場合を示し、試験光として多く用いられる波長λを１５５０ｎｍおよび１６５０ｎｍとした。
　図６Ａから図６Ｄに示すように、コア直径２ａ＝６．４μｍとし、比屈折率差Δ＝０．５５％とし、規格化空孔位置ｃ／２ａ＝２．０で最小のグレーティング周期０．２４ｍｍとなり、コア直径２ａ＝９．６μｍとし、比屈折率差Δ＝０．３％とし、規格化空孔位置ｃ／２ａ＝４．５において最大のグレーティング周期０．７５ｍｍとなることが分かる。したがって、ＨＡＦに対して本発明の心線対照を実現するためには、突起部の周期を０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内にする必要があることがわかる。
　［グレーティング形成具の一例］
　ここで、上述した本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の一例ついて図７を参照して説明する。
　図７は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の一例の概略図である。
　図７に示すように、グレーティング形成具２２０は、応力付与具２２２の下面部２２２ａに複数の突起部２２３が設けられている。複数の突起部２２３の周期（隣接する突起部２２３の先端部２２３ａの間の距離）が光ファイバ１の長手方向で変化している。具体的には、複数の突起部２２３における図中左端で隣接する先端部２２３ａ間の周期はΛ1となっている。他方、複数の突起部２２３における図中左端に隣接する先端部２２３ａ間の周期はΛ2（＞Λ1）となっている。複数の突起部２２３にて隣接する先端部２２３ａ間の周期は図中の左側から右側へ向けて、左端のΛ1から徐々に大きくなり右端にてΛNとなっている。言い換えると、複数の突起部２２３の周期Λが、光ファイバ１の設置方向に沿って変化している。このときグレーティング周期がΛ1～ΛNに変化しているとすると、Λ1～ΛNに対して位相整合条件を満たす全ての動作波長において光損失を発生させることができる。これにより、実効的に複数の周期を同時に実現できるようになる。これまで述べたように、ＨＡＦに対して必要なグレーティング周期はファイバ構造によって変化する。実際に製造される光ファイバは所定の構造偏差を持っていることから、当該ＨＡＦに対して必要なグレーティング周期もばらつくことになる。ここで、図７の構成にすることによって、構造偏差によるばらつきを吸収することができ、好ましい。
　ここで、規格化空孔位置ｃ／２ａとグレーティング周期との関係について、図８を参照して説明する。
　図８は、コア直径２ａ＝９．０μｍとし、比屈折率差Δ＝０．３５％とし、規格化空孔直径ｄ／２ａ＝０．３とした構造のＨＡＦにて、規格化空孔位置ｃ／２ａとグレーティング周期との関係を示すグラフである。
　規格化空孔位置ｃ／２ａ＝２．１を最適構造とし規格化空孔位置ｃ／２ａに対して±０．１の構造偏差を有する場合を考えると、図８に示すように、グレーティング周期は４４５μｍ～４６５μｍで変動する。よって、突起部の周期を４４５μｍから４６５μｍに徐々に変化するように突起部を配置すれば良いことが分かる。
　したがって、突起部２２３の周期を０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内で変化させることにより、様々なコア構造および空孔構造を有する空孔付き単一モード光ファイバ（ＨＡＦ）の心線対照を確実に行うことができる。
　［グレーティング形成具の他例］
　ここで、上述した本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例について図９Ａから図９Ｄを参照して説明する。
　図９Ａから図９Ｄは、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例を説明するための図であり、図９Ａにその平面を示し、図９Ｂにその側面を示し、図９Ｃに光ファイバの設置角度が０度である場合における光ファイバ位置と屈折率変化量との関係を示し、図９Ｄに光ファイバの設置角度がθである場合における光ファイバ位置と屈折率変化量との関係を示す。
　図９Ａおよび図９Ｂに示すように、グレーティング形成具３２０は、略直方体形状の応力付与具３２２を有する。この応力付与具３２２の下面部３２２ａには複数の突起部３２３が設けられている。複数の突起部３２３は、応力付与具３２２の長尺方向に沿って所定の周期Λで配置されている。ここで、応力付与具３２２の長尺方向（複数の突起部３２３の配列方向）に対して、光ファイバ１の設置方向を０度に設置した場合には、図９Ｃに示すように、複数の突起部３２３を以って所定の周期Λにて光ファイバ１に荷重が付与される。他方、応力付与具３２２の長尺方向（複数の突起部３２３の配列方向）に対して、光ファイバ１の設置角度をθとした場合には、図９Ｄに示すように、複数の突起部３２３を以って所定の周期Λ´（＝Λ／ｃｏｓθ）にて光ファイバ１に荷重が付与される。よって、光ファイバ１の設置角度θを変化させることで、実効的なグレーティング周期を変化させることができる。
　図９Ｅに、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具の他例を用いて心線対照を行うフローチャートを示す。まず、この心線対照装置に光ファイバの設置角度θを初期値に設定して配置する（Ｓ２０１）。次に、心線対照装置でこの光ファイバからの漏洩光を検出する（Ｓ２０２）。その後、十分な漏洩光が検出されるまで、光ファイバの設置角度を増やしながら漏洩光の検出を繰り返す（Ｓ２０３）。
　ここで、波長と損失との関係について、図１０を参照して説明する。
　図１０は、グレーティング形成具による波長と損失スペクトルの関係を示すグラフである。ここで、図１０にて、光ファイバは、空孔数が１０個であり、波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径および曲げ損失が１０．５μｍおよび０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下（曲げ半径５ｍｍ）であるＨＡＦとした。応力付与具に付与する荷重Ｆを１５．４Ｎとし、応力付与具に設けられた複数の突起部の周期Λを５００μｍとした。図１０にて、実線が光ファイバの設置角度θ＝０度とした場合を示し、点線が光ファイバの設置角度θ＝２０度とした場合を示す。
　図１０に示すように、突起部の周期Λが５００μｍであり、複数の突起部の配列方向に対する光ファイバの設置角度θが０度である場合、波長約１３６０ｎｍにて損失スペクトルが最大となることが分かる。また、突起部の周期が５００μｍであり、複数の突起部の配列方向に対する光ファイバの設置角度θが２０度である場合には、突起部の周期Λ´が５３２μｍとなる場合と同じであり、波長約１５６０ｎｍにて損失スペクトルが最大となることが分かる。よって、所望の範囲の下限の周期（Λｍｉｎ）で配置された複数の突起部を備えたグレーティング形成具を用いることで、実効的なグレーティング周期を変化させることができる。すなわち、複数の突起部の配列方向に対して垂直方向に光ファイバを設置したときの角度を０度とすると、光ファイバの設置角度をθ傾けたときの実効的なグレーティング周期はΛｍｉｎ／ｃｏｓθとなるため、この光ファイバの設置角度θを変化させることにより、実効的なグレーティング周期を変化させることができる。よって、作業の効率化を図ることができる。
　したがって、複数の突起部の配列方向に対して光ファイバの設置角度θを変更して配置し、実効的なグレーティング周期を０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内で変化させることにより、様々なコア構造および空孔構造を有する空孔付き単一モード光ファイバ（ＨＡＦ）の心線対照を確実に行うことができる。
　［荷重と漏洩光パワーとの関係］
　ここで、荷重と漏洩光パワーとの関係について図１１を参照して説明する。
　図１１は、本発明の第一の実施形態に係る心線対照装置によるグレーティング形成時の荷重Ｆと漏洩光パワーとの関係を示すグラフである。ここで、グレーティングを形成した範囲は全長４ｃｍ（突起部の数を８８個）とし、光ファイバはコア直径２ａ＝９μｍとし、比屈折率差Δ＝０．３５％とし、規格化空孔位置ｃ／２ａ＝２．０とし、規格化空孔直径ｄ／２ａ＝０．３としたＨＡＦを用いた。また、入力光パワーを－３０ｄＢｍとした。受光器の最小受光感度は－８０ｄＢｍとした。
　図１１に示すように、荷重をかけない場合（本発明を適用しない）には、前記受光器にて漏洩光を検出できていないことが分かる。また、荷重を大きくすることによってグレーティングの機能を強くでき、漏洩光パワーを大きくして心線対照を実現できていることが確認できる。さらに、グレーティング形成具において、全ての突起部に対するトータルの荷重を８Ｎ以上（一つの突起部当たりの荷重を０．０９Ｎ以上）とすることで、漏洩光パワーを１０ｄＢ改善でき、好ましい。
　なお、グレーティングを形成するグレーティング形成具の全長を４ｃｍより短くした場合であっても、単位長さ当りの荷重が大きくなるため同じ印加荷重で同様の漏洩光パワーが得られる。したがって、グレーティング形成具の全長によらず、当該グレーティング形成具に印加する荷重を８Ｎより大きくすることで、漏洩光パワーを大きくして心線対照を実現できる。
　［第二の実施形態］
　本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置について、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して説明する。
　図１２ＡおよびＢは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置を説明するための図であり、図１２Ａは、光ファイバ曲げ付与機構を一つ具備する場合を示し、図１２Ｂは、光ファイバ曲げ付与機構を二つ具備する場合を示す。
　本実施形態は、上述した第一の実施形態に係る心線対照装置に光ファイバ曲げ付与機構を追加した装置である。
　本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る心線対照装置と同一機器には同一符号を付記しその説明を省略する。
　本実施形態に係る心線対照装置４００は、図１２Ａに示すように、光ファイバ１に対して曲げを付与する光ファイバ曲げ付与機構４５１（光ファイバ曲げ付与手段）、グレーティング形成具２０、受光器３０などを具備する。この光ファイバ曲げ付与機構４５１は、光ファイバ１を所定の曲率半径Ｒで１回曲げの状態にて保持できる機構である。光ファイバ曲げ付与機構４５１は、受光器３０の直前に配置される。すなわち、光ファイバ曲げ付与機構４５１は、受光器３０近傍に配置される。これにより、受光器３０での受光効率が高められる。具体的には、グレーティングによって生じる高次モードは伝搬モードに比べて大きな曲げ損失を有することから、受光器３０付近に光ファイバ曲げ付与機構４５１があることで高次モードを効率的に漏洩させることができる。また、光ファイバ曲げ付与機構４５１を有することで、ＳＭＦなど通常の曲げ損失を有する光ファイバに対して曲げ損失を検出でき、ＨＡＦとＳＭＦの心線対照を１台で同時に実現でき、好ましい。
　また、図１２Ｂに示すように、グレーティング形成具２０、受光器３０、光ファイバ曲げ付与機構４５２，４５３などを具備する心線対照装置４１０とすることも可能である。光ファイバ曲げ付与機構４５２では、光ファイバ１を第一の曲率半径Ｒ１で１回曲げの状態にて保持できる機構である。光ファイバ曲げ付与機構４５３では、光ファイバ１を、第一の曲率半径Ｒ１と異なる第二の曲率半径Ｒ２で１回曲げの状態にて保持できる機構である。このような構成の心線対照装置４１０であっても、上述した心線対照装置４００と同様な作用効果を奏する。
　なお、二つの光ファイバ曲げ付与機構を有し、これら二つの光ファイバ曲げ付与機構が、光ファイバを同一の曲率半径で保持できる機構である心線対照装置とすることも可能である。三つ以上の光ファイバ曲げ付与機構を有する心線対照装置とすることも可能である。光ファイバ曲げ付与機構を受光器内に配置した心線対照装置とすることも可能である。これらのような心線対照装置であっても、上述した第二の実施形態に係る心線対照装置と同様な作用効果を奏する。
　図１２Ｃに、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置を用いて心線対照を行うフローチャートを示す。まず、この心線対照装置において、光ファイバに所定の曲げを付与して漏洩光を検出する（Ｓ３０１）。このとき、心線対照装置のグレーティング形成具に荷重をかけずに、漏洩光が検出されると（Ｓ３０２）、この光ファイバは導通しており、ＳＭＦであると判定される（Ｓ３０３）。次に、心線対照装置のグレーティング形成具に荷重をかけて漏洩光を検出する（Ｓ３０４）。このとき、漏洩光が検出されると（Ｓ３０５）、この光ファイバは導通しており、ＨＡＦであると判定される（Ｓ３０６）。漏洩光が検出されなければ（Ｓ３０５）、この光ファイバは導通していないと判定される（Ｓ３０７）。
　［曲げ半径と曲げ損失との関係］
　ここで、上述した第二の実施形態に係る心線対照装置が具備する光ファイバ曲げ付与機構における曲げ半径と曲げ損失との関係について、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して説明する。
　図１３ＡおよびＢは、本発明の第二の実施形態に係る心線対照装置が具備する光ファイバ曲げ付与機構における光学特性を示すグラフであり、図１３Ａは、曲げ半径（ｍｍ）と曲げ損失（ｄＢ）の関係を示し、図１３Ｂは、曲げ半径（ｍｍ）と漏洩光パワー（ｄＢｍ）との関係を示す。すなわち、図１３ＡおよびＢは、本実施形態に係る心線対照装置に係わる、光ファイバ曲げ付与機構の曲げ半径に対する挿入損失および検出できる漏洩光パワーを示している。心線対照の光ファイバが曲げに強い光ファイバかどうかを判別できるとは限らないため、例えばＳＭＦに対して急激な曲げを加えると過剰な損失が発生し通信断を起こす可能性がある。
　図１３Ａは最も曲げに弱い条件として、ＳＭＦで通信波長帯を最長波長側の１６２５ｎｍにおける曲げ損失を示している。この図１３Ａに示すように、曲げ半径を８ｍｍ以上とすることで、曲げ損失を２ｄＢ以下とすることができ、好ましい。
　また図１３ＢはＳＭＦの曲げ損失を検出した場合の漏洩光パワーと曲げ半径を示している。この図１３Ｂに示すように、曲げ半径を１２ｍｍ以下とすることでＳＭＦに対して曲げによる心線対照を実現でき、図１２Ａおよび図１２Ｂに示したようにＨＡＦとＳＭＦとを同時に心線対照できるようになり、好ましい。これらより、曲げ半径は８ｍｍ～１２ｍｍの範囲内が好ましいことが分かる。
　［第三の実施形態］
　本発明の第三の実施形態に係る心線対照装置について、図１４を参照して説明する。
　図１４は、本発明の第三の実施形態に係る心線対照装置を模式的に示す図である。
　本実施形態に係る心線対照装置は、上述した第二の実施形態に係る心線対照装置が具備するグレーティング形成具と光ファイバ曲げ付与機構とを同一器具内に具備する装置である。
　本実施形態では、上述した第二の実施形態に係る心線対照装置と同一機器（受光器３０）には同一符号を付記しその説明を省略する。
　本実施形態に係る心線対照装置５００は、図１４に示すように、光ファイバ曲げ付与機構５１０、グレーティング形成具５２０（グレーティング形成手段）、受光器３０などを具備する。
　光ファイバ曲げ付与機構５１０は、凸部材５１１と凹部材５１５とから構成されている。凸部材５１１は、弧状に形成された一つの凸部と、この凸部の両側に滑らかに繋がる二つの凹部からなる湾曲部５１２を備えている。凸部材５１１は凹部材５１５に対してスライド自在に配置されている。凹部材５１５は、第一の凹部材５１３と第二の凹部材５１４で構成されている。第一の凹部材５１３および第二の凹部材５１４は、それぞれ湾曲部５１３ａ，５１４ａを備えており、湾曲部５１２との間にて光ファイバを挟持可能な形状に形成されている。
　グレーティング形成具５２０は、凸部材５１１の湾曲部５１２における、光の伝搬方向で入り側（図中左側）に位置する入側湾曲部５１２ａに設けられた複数の突起部５２１（凹凸部）で構成されている。すなわち、グレーティング形成具５２０は、光ファイバ曲げ付与機構５１０内に設置されている。複数の突起部５２１は、所定の周期（間隔）Λで配置されている。なお、凸部材５１１の湾曲部５１２における、光の伝搬方向で出側（図中右側）に位置する出側湾曲部５１２ｂには、複数の突起部は設けられていない。
　よって、本実施形態に係る心線対照装置５００によれば、光ファイバ曲げ付与機構５１０およびグレーティング形成具５２０を一体化でき、小型かつ作業性の良い心線対照装置を実現でき、好ましい。
　［漏洩光パワーおよび挿入損失と荷重との関係］
　ここで、漏洩光パワーおよび挿入損失と荷重との関係について、図１５を参照して説明する。
　図１５は、グレーティング形成時の漏洩光パワーおよび挿入損失を示すグラフである。ここで被測定光ファイバは空孔位置の異なる２種類のＨＡＦ（コア部を中心として対向する空孔間の距離ｃ＝２０．５μｍとしたＨＡＦ、コア部を中心として対向する空孔間の距離ｃ＝２７μｍとしたＨＡＦ）を用いた。これらのＨＡＦは曲げ半径５ｍｍにおいて曲げ損失０．０１ｄＢ／巻以下と、ＳＭＦに比べて３桁以上小さい曲げ損失を実現している。また装置系では、図７に示すように、グレーティング周期を０．４９ｍｍから０．５２ｍｍの範囲で光ファイバの設置方向（光ファイバの長手方向）に変化を与え、印加する荷重Ｆを０～２０Ｎとした。また、受光器３０において受光素子の直前で曲率半径１０ｍｍの曲げを与えた。測定波長および入力光パワーはそれぞれ１５５０ｎｍ、－１０ｄＢｍとした。
　図１５に示すように、両ＨＡＦに対して、荷重Ｆを与えることによって、１０ｄＢ以上の漏洩光パワーの改善が得られていることが確認できる。またグレーティング周期を長手方向で変化させることによって、１つの装置で異なる空孔構造を有するＨＡＦの漏洩光パワー検出が実現できていることが確認できる。また荷重印加時の挿入損失は測定範囲において０．４ｄＢ以下と小さく、低い挿入損失で漏洩光パワーの改善ができていることが分かる。したがって、本発明の心線対照装置を用いて、曲げ損失特性に優れるＨＡＦに対する心線対照を実現できることがわかる。
　［他の実施形態］
　上記では、応力付与具に複数の突起部を設けた心線対照装置を用いて説明したが、光ファイバを固定する固定台に複数の突起部を設けた心線対照装置とすることも可能である。このような心線対照装置であっても、上述した第一、第二、第三の実施形態に係る心線対照装置と同様な作用効果を奏する。
　本発明に係る光線対照装置および心線対照方法は、光線路の工事、保守、運用の際の、光ファイバの特定に利用することができる。

Claims (9)

  1. 　複数の突起部を以って光ファイバに荷重を与えることでグレーティングを形成するグレーティング形成手段と、
    　前記光ファイバで生じる漏洩光を検出する受光手段とを備える
    ことを特徴とする心線対照装置。
  2. 　前記複数の突起部の周期が、前記光ファイバの設置方向に沿って変化している
    ことを特徴とする請求項１に記載の心線対照装置。
  3. 　前記荷重が８Ｎ以上である
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の心線対照装置。
  4. 　前記光ファイバに対して曲げを付与する光ファイバ曲げ付与手段をさらに有し、
    　前記曲げの曲率半径が８ｍｍ～１２ｍｍの範囲内である
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の心線対照装置。
  5. 　前記複数の突起部が、０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内の周期で配置されている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の心線対照装置。
  6. 　前記複数の突起部が、前記光ファイバ曲げ付与手段に配置される
    ことを特徴とする請求項４に記載の心線対照装置。
  7. 　０．２４ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内の周期で配置された複数の突起部を以って光ファイバに荷重を与えることで長周期グレーティングを形成し、
    　前記光ファイバで生じる漏洩光を検出することにより、前記光ファイバに光波が導通していることを判別する
    ことを特徴とする心線対照方法。
  8. 　前記複数の突起部と前記光ファイバとの角度を変えて、前記長周期グレーティングを形成することを特徴とする請求項７に記載の心線対照方法。
  9. 　前記光ファイバに曲げを付与して、前記光ファイバで生じる漏洩光を検出することを特徴とする請求項７または８に記載の心線対照方法。
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