(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬する光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致する屈折率分布型レンズと、
コア径が前記シングルモードファイバより小さく、光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致するように前記シングルモードファイバとＴＥＣ融着させ、前記シングルモードファイバと前記屈折率分布型レンズとを接続する細径ファイバと、
断面において一様な屈折率分布を有し、前記細径ファイバと前記屈折率分布型レンズとを接続する光学体と、
を備えるプローブファイバであって、
前記光学体の屈折率は、前記光学体の周囲にある屈折率媒体と同じであることを特徴とするプローブファイバ。
【請求項２】
伝搬する第１の光の波長においてマルチモードとなるマルチモードファイバと、
伝搬する第２の光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
コア径が前記シングルモードファイバより小さく、光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致するように一端を前記シングルモードファイバとＴＥＣ融着させた細径ファイバと、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルであり、中心側コアの直径が前記細径ファイバのコアの直径と等しいダブルクラッドファイバと、
光軸が前記ダブルクラッドファイバの光軸と一致するように前記ダブルクラッドファイバの一端に接続された屈折率分布型レンズと、
前記マルチモードファイバの一端、前記細径ファイバの他端、及び前記ダブルクラッドファイバの他端が接続され、前記細径ファイバからの第２の光を前記ダブルクラッドファイバの前記中心側コアに結合し、前記屈折率分布型レンズから前記ダブルクラッドファイバの外側コアを伝搬する第１の光を前記マルチモードファイバに結合する波長合分波器と、
を備えるプローブファイバ。
【請求項３】
伝搬する第１の光の波長においてマルチモードとなるマルチモードファイバと、
伝搬する第２の光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルであり、中心側コアの直径が前記シングルモードファイバのコアの直径より小さく、一端において中心側コアがＴＥＣ加工されているダブルクラッドファイバと、
光軸が前記ダブルクラッドファイバの光軸と一致するように前記ダブルクラッドファイバの他端に接続された屈折率分布型レンズと、
前記マルチモードファイバの一端、前記シングルモードファイバの一端、及び前記ダブルクラッドファイバの一端が接続され、前記シングルモードファイバからの第２の光を前記ダブルクラッドファイバの前記中心側コアに結合し、前記屈折率分布型レンズから前記ダブルクラッドファイバの外側コアを伝搬する第１の光を前記マルチモードファイバに結合する波長フィルタを有する波長合分波器と、
を備えるプローブファイバ。
【請求項４】
請求項１に記載のプローブファイバを備え、
主光ファイバを曲げた曲げ部に近接された、前記屈折率分布型レンズの前記シングルモードファイバと反対側の端面を介して前記曲げ部に光を入射することを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。
【請求項５】
請求項２又は３に記載のプローブファイバを備え、
主光ファイバを曲げた曲げ部に近接された、前記屈折率分布型レンズの前記ダブルクラッドファイバと反対側の端面を介し、前記曲げ部から漏洩する第２の光を受光し、前記曲げ部へ第１の光を入射することを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに形成した曲げ部の側方から光信号を光ファイバ心線に入出射するプローブファイバ及びこれを備える光ファイバ側方入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを切断することなく光信号を光ファイバに入出力する技術として、既設の現用光ファイバ（主光ファイバ）に曲げを与え、この曲げ部位に側面から別の光ファイバ（プローブファイバ）を対向させ、当該プローブ光ファイバの先端部から光信号を入射すると共に、被入力側の曲げた光ファイバから漏洩出射される光信号をプローブ光ファイバの先端部で受光する技術が検討されている（例えば非特許文献１を参照。）。
【０００３】
例えば関連技術では、切替工事の際の回線路形成のための臨時カプラ形成を目的として、現用光ファイバを、凸曲面を有する円筒ブロックとこの円筒ブロックに対応する凹曲面を有する透明ブロックとの間に挟み込むことで現用光ファイバに曲げを与えると共に、上記透明ブロック内に形成した空隙部にプローブファイバを挿入してその先端を上記曲げ部に突き当てるように配置し、これにより上記現用光ファイバから透明ブロックの凹曲面に放射された光信号を、上記プローブファイバに受光させる技術が記載されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
関連技術では、臨時カプラのための光ファイバ側方入出力装置においては、曲げた現用ファイバから漏れ出る光を、先端にレンズを設置したシングルモードファイバのプローブファイバで受光して増幅器へ伝送するとともに、レーザ光源からの光をプローブ先端のレンズ（屈折率分布型レンズ等）によって現用ファイバの曲げ部へ結合させて線路へ伝送させている。この場合における結合効率の典型的な値は光入力、光出力ともに−２０ｄＢである。
【０００５】
光ファイバ側方入出力装置においては、プローブファイバから曲げた現用ファイバへ再結合する際の効率、すなわち入射結合効率が重要である。入射結合効率が小さいと光信号がロスしてＳ／Ｎ比の劣化などの多くの不具合がもたらされる。既存の技術では入射ビームを形成するプローブファイバの結像径が大きく、プローブファイバ側のコア（コア径：φ９μｍ）に集光する際の損失が大きい。このため入射光を確実に捕捉することが難しく、入射結合効率の向上が頭打ちになる。特に短瞬断切替器などへの適用においては、プローブファイバと現用ファイバとの間で十分な光入射結合効率を得られないという問題があった。光入射結合効率が低いと，光が弱すぎてフォトダイオードの最小受光感度に到達せず，通信不可能となっていた．
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】廣田ほか、「側方入出力技術を用いた光線路切替装置の検討」、電子情報通信学会信学技報、ＩＥＩＣＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＯＦＴ  ２０１３−５０  （２０１４−０１）
【非特許文献２】廣田ほか、「ローカル光入出力技術を用いた光線路切替の結合効率    検討」電子情報通信学会ソサイエティ大会２０１３年９月  Ｂ−１０−１７
【非特許文献３】田野辺ほか、「ＳＭ／ＭＭ共用デュアルモード光ファイバ」  電子情報通信学会信学技報  ＩＥＩＣＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＯＣＳ２００７−３７（２００７−８）
【非特許文献４】清倉ほか、「デュアルモードファイバプローブ利用によるローカル光入出力技術の受光効率改善検討」，電子情報通信学会ソサイエティ大会２０１５年９月
【非特許文献５】Ｔｈｏｒｌａｂｓ製品情報、“ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｏｒｌａｂｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｈｏｒｃａｔ／ＴＴＮ／ＤＣＦ１３−ＳｐｅｃＳｈｅｅｔ．ｐｄｆ”、２０１５年１０月１６日検索
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
関連技術の光ファイバ側方入出力装置においては入射結合効率が高いほうが望ましい。結合効率が変わらずとも光源強度を高めることによって、現用ファイバの曲げ部へ入射する光を数倍程度高めることは可能である。しかしいたずらに光源強度を上げてレーザ安全による規制値を超えてしまうと、安全対策が厳格化して使用手続きが煩雑化するとともに、設備コストが増大してしまう。
【０００８】
もし、プローブファイバの先端の屈折率分布型レンズとして、集光サイズを小さくすることができれば、結合効率は増加する。図１（Ａ）は典型的な屈折率分布型レンズ付ファイバの例である。ファイバコア９μｍの像が屈折率分布型レンズにより集光されて、レンズ端面から１３１０μｍ先に結像されるが、像の直径は１８μｍでファイバコアの拡大像として得られている。この場合の現用ファイバの曲げ部への結合効率は３７％と計算される。ここで、像の直径が小さくすることができれば、結合効率が向上する（例えば非特許文献２を参照。）。
【０００９】
例えば屈折率分布型レンズにおいて光源の像を拡大せずに結像できれば、像の直径は上記より小さくすることができる。そこで屈折率分布型レンズのピッチを０．５０とすると、屈折率分布型レンズの前側（屈折率分布型レンズの両端のうちＬＤ側の一端）の光源の像が拡大せずに後ろ側の端面（他端）に結像される。しかし端面に結像されるため作業距離をとることができず現用ファイバの曲げ部へ接近させることができない。このように、通常使用される屈折率分布型レンズの単一のレンズによっては、ファイバコアの像を小さくすることは困難であった。
【００１０】
なお、ピッチとは、屈折率分布型レンズ内を通る光線の蛇行周期を表す。ピッチ０．２５とは無限遠にある物体の倒立実像が出射端面上に結像する長さである。ピッチＰは無次元の数であり以下の式で表される。
［式］
Ｐ＝（１／２π）ｚ√Ａ
ここでｚはレンズの長さであり、√Ａは屈折率分布定数で単位は長さの逆数である。
【００１１】
屈折率分布型レンズにおいて像の直径を小さくするため、プローブファイバとしてコア径４μｍ程度の細径ファイバを使用すると、入射するための光源サイズは小さくなり、図２に示すように像直径も小さくなる。しかし、通信レーザ光源からコア径４μｍ程度の細径ファイバにレーザ光を結合させる際の結合効率が低下してしまい、現用ファイバの曲げ部へ入射する光量の増加にはつながらない。
【００１２】
また、通信は双方向から行われるが、図３のように細径ファイバをプローブファイバとして使用した場合は現用ファイバの曲げ部から漏洩する光を受光する際に、コア径４μｍであるため、従来のプローブファイバ（コア径８μｍ）で受光する場合と比較すると受光側の結合効率が大幅に低減してしまうというトレードオフがある。
【００１３】
上記のように、現用ファイバの曲げ部とプローブファイバとの結合効率を高めることが困難という課題があった。そこで、本発明は上記課題を解決すべく、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を向上させることができるプローブファイバ及び光ファイバ側方入出力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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明では、上述した作業性悪化やトレードオフを発生させずに屈折率分布型レンズの焦点における像の直径を低減する手段を採用することとした。
【００１５】
具体的には、本発明に係る第１のプローブファイバは、
伝搬する光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致する屈折率分布型レンズと、
断面において一様な屈折率分布を有し、前記シングルモードファイバと前記屈折率分布型レンズとを接続する光学体と、
を備える。
【００１６】
本プローブファイバは、屈折率分布型レンズをシングルモードファイバ先端に直接設置せず、屈折率分布型レンズとシングルモードファイバとの間に、透明ガラス棒のような外界の屈折率と同等の一様屈折率をもつ光学体を設置する。光学体は、屈折率分布型レンズによって像を得る際の収差を除去して集光径を小さくできるため、入射結合効率を高めることができる。屈折率分布型レンズから離れた位置に焦点があるため作業距離を確保でき、上述したトレードオフもない。そして、入射結合効率が高いため、現用ファイバの曲げ部に入射する光を非常に強めなくとも現用ファイバで伝送することができる。
【００１７】
従って、本発明は、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を向上させることができるプローブファイバを提供することができる。
【００１８】
本発明に係る第２のプローブファイバは、
伝搬する光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致する屈折率分布型レンズと、
コア径が前記シングルモードファイバより小さく、光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致するように前記シングルモードファイバとＴＥＣ融着させ、前記シングルモードファイバと前記屈折率分布型レンズとを接続する細径ファイバと、
を備える。
【００１９】
本プローブファイバは、屈折率分布型レンズをシングルモードファイバ先端に直接設置せず、屈折率分布型レンズとシングルモードファイバとの間に、シングルモードファイバよりコア径が小さな細径ファイバを配置する。細径ファイバは光源直径を小さくできるので屈折率分布型レンズによって投影される像直径は縮小する。しかし、細径ファイバはコア径が小さいためレーザダイオードとの結合効率が低下してしまう。それを防ぐために、レーザダイオードに対しては通常のシングルモードファイバを接続して、光量を確保する。シングルモードファイバに細径ファイバを接続するが、その接続はＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）融着を行う。ＴＥＣ融着とは、光ファイバのコアにドープされたＧｅの分布を熱拡散して高屈折率の領域を広げることにより、融着した際の損失を抑えながらＭＦＤの異なるファイバ間で融着する技術である。ＴＥＣ融着により、シングルモードファイバコアと細径ファイバコアをスムーズに接続するため、接続部の損失は０．５ｄＢ以下に抑えられる。これによって、レーザダイオードからプローブファイバへの結合効率低減を抑制しながら、細径ファイバコアを屈折率分布型レンズで投影した小径の像が得られ、現用ファイバへの入射結合効率を高めることができる。
【００２０】
従って、本発明は、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を向上させることができるプローブファイバを提供することができる。
【００２１】
本発明に係る第３のプローブファイバは、
伝搬する第１の光の波長においてマルチモードとなるマルチモードファイバと、
伝搬する第２の光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
コア径が前記シングルモードファイバより小さく、光軸が前記シングルモードファイバの光軸と一致するように一端を前記シングルモードファイバとＴＥＣ融着させた細径ファイバと、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルであり、中心側コアの直径が前記細径ファイバのコアの直径と等しいダブルクラッドファイバと、
光軸が前記ダブルクラッドファイバの光軸と一致するように前記ダブルクラッドファイバの一端に接続された屈折率分布型レンズと、
前記マルチモードファイバの一端、前記細径ファイバの他端、及び前記ダブルクラッドファイバの他端が接続され、前記細径ファイバからの第２の光を前記ダブルクラッドファイバの前記中心側コアに結合し、前記屈折率分布型レンズから前記ダブルクラッドファイバの外側コアを伝搬する第１の光を前記マルチモードファイバに結合する波長合分波器と、
を備える。
【００２２】
上述した第２のプローブファイバは細径ファイバを利用して小さいコアの像が得られるため、入射の結合効率を向上させることができるが、現用光ファイバからの漏洩光の受光の際には結合効率が低下してしまう。そこで、本プローブファイバは漏洩光の受光を考慮してダブルクラッドファイバ（例えば、非特許文献３、４、５を参照。）を使用する。本プローブファイバは漏洩光をダブルクラッドファイバを外側の大きなコアで受光して受光効率も同時に向上させることができる。
【００２３】
具体的には第２のプローブファイバの細径ファイバのクラッドの周囲に低屈折率のＦドープ石英の層を配置することにより、細径ファイバのクラッドをマルチモードコアとして利用する。さらに、屈折率分布型レンズとダブルクラッドファイバを融着し、屈折率分布型レンズ受光した漏洩光の伝送はダブルクラッドファイバのマルチモードコア（外側コア）で行う。そして、ダブルクラッドファイバを伝搬した漏洩光は波長合分波器で受光素子が接続するマルチモードファイバへ結合される。
【００２４】
一方、現用ファイバの曲げ部への入射する光はシングルモードファイバのコアと細径ファイバのコアをＴＥＣ融着した伝送路から波長合分波器に入り、波長合分波器でダブルクラッドファイバの内側コアに結合される。そして、第２のプローブファイバと同様にダブルクラッドファイバの内側コアから屈折率分布型レンズを介して現用光ファイバの曲げ部に照射される。以上のように、本ファイバプローブは、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率と、曲げ部からの漏洩光の受光結合効率を両立させて向上させることができる。
【００２５】
従って、本発明は、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を向上させることができるプローブファイバを提供することができる。
【００２６】
本発明に係る第４のプローブファイバは、
伝搬する第１の光の波長においてマルチモードとなるマルチモードファイバと、
伝搬する第２の光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルであり、中心側コアの直径が前記シングルモードファイバのコアの直径より小さく、一端において中心側コアがＴＥＣ加工されているダブルクラッドファイバと、
光軸が前記ダブルクラッドファイバの光軸と一致するように前記ダブルクラッドファイバの他端に接続された屈折率分布型レンズと、
前記マルチモードファイバの一端、前記シングルモードファイバの一端、及び前記ダブルクラッドファイバの一端が接続され、前記シングルファイバからの第２の光を前記ダブルクラッドファイバの前記中心側コアに結合し、前記屈折率分布型レンズから前記ダブルクラッドファイバの外側コアを伝搬する第１の光を前記マルチモードファイバに結合する波長合分波器と、
を備える。
【００２７】
本プローブファイバは第３のプローブファイバと構成が似ているが、光源からの波長合分波器までの経路に細径ファイバを配置しない。本プローブファイバは波長合分波器とダブルクラッドファイバの内側コアとをＴＥＣ融着することで波長合分波器とダブルクラッドファイバとの間で光源からの光の結合効率が低下することを防止する。本プローブファイバは、第３のプローブファイバと比較してシングルモードファイバと細径ファイバとを融着する作業が不要というさらなる利点がある。
【００２８】
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、第１又は第２のプローブファイバを備え、
主光ファイバを曲げた曲げ部に近接された、前記屈折率分布型レンズの前記シングルモードファイバと反対側の端面を介して前記曲げ部に光を入射することを特徴とする。
【００２９】
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、第３又は第４のプローブファイバを備え、
主光ファイバを曲げた曲げ部に近接された、前記屈折率分布型レンズの前記ダブルクラッドファイバと反対側の端面を介し、前記曲げ部から漏洩する第２の光を受光し、前記曲げ部へ第１の光を入射することを特徴とする。
【００３０】
本光ファイバ側方入出力装置は、第１から第４のプローブファイバを備えている。従って、本発明は、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を向上させることができる光ファイバ側方入出力装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を向上させることができるプローブファイバ及び光ファイバ側方入出力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の関連技術を説明するための図である。（Ａ）は１３１０μｍの作業距離をとった場合の入射光率を説明している。（Ｂ）は屈折率分布型レンズのピッチを０．５とした場合を説明する。ピッチ０．５０の屈折率分布レンズを使用することで像拡大無しで集光することができるが、作業距離がゼロになってしまい、現用ファイバの曲げ部へ近づけて配置することができない。
【図２】本発明の関連技術を説明するための図である。シングルモードファイバの代わりに、コア径が４μｍと小さい細径ファイバをプローブファイバとして使用することにより光源直径が縮小されて像直径も縮小可能し、入射結合効率が向上する。しかし、ＬＤからの光を細径ファイバ端面に集光して結合する際にコア径が小さいので結合効率が低下して現用ファイバ曲げ部への入射光量を向上させることができない。
【図３】本発明の関連技術を説明するための図である。シングルモードファイバの代わりに，コア径が４μｍと小さい細径ファイバをプローブファイバとして使用することにより光源直径が縮小されて像直径も縮小可能し、入射結合効率が向上する。しかし、現用光ファイバの曲げ部からの漏洩光を受光する際、コア４μｍの細径ファイバへの受光結合効率が低下する。
【図４】本発明に係るプローブファイバを説明する図である。（Ａ）と（Ｂ）は、外界と同等の屈折率をもつガラス棒を屈折率分布型レンズとシングルモードファイバ間に設置し、光源と等価な像を投影できる１対１配置として収差低減し、像の径拡大を抑制した実施例である。（Ｃ）は参考例である。
【図５】本発明に係るプローブファイバを説明する図である。（Ａ）コア径が小さい細径ファイバを使用することにより光源直径を縮小でき、像直径縮小が可能となる。このため、入射結合効率が向上する。また、光源と接続する際の損失については、ＴＥＣ融着技術で、ＳＭＦと細径ファイバ（４ｕｍ／８０ｕｍ）間融着の損失を０．２ｄＢに抑えられる。ＳＭＦと光源の接続損失は従来通りで減少しない。（Ｂ）と（Ｃ）は、本発明に係るプローブファイバの効果を説明する図である。
【図６】本発明に係るプローブファイバを説明する図である。
【図７】本発明に係るプローブファイバが備えるダブルクラッドファイバを説明する屈折率プロファイルである。
【図８】本発明に係るプローブファイバを説明する図である。
【図９】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明
は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる
。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すもの
とする。
【００３４】
［第１実施形態］
図４（Ａ）と図４（Ｂ）は、本実施形態のプローブファイバ１０１を説明する図である。図４（Ｃ）は比較例である。プローブファイバ１０１は、伝搬する光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバ１０と、光軸がシングルモードファイバ１０の光軸と一致する屈折率分布型レンズ１２と、断面において一様な屈折率分布を有し、シングルモードファイバ１０と屈折率分布型レンズ１２とを接続する光学体１１と、を備える。
【００３５】
非特許文献２のプローブファイバ（図１（Ａ）及び図４（Ｃ））はシングルモードファイバ１０の先端に直接屈折率分布型レンズ１２を配置して集光した。プローブファイバ１０１は、シングルモードファイバ１０の先端に直接屈折率分布型レンズ１２を配置するのではなく、シングルモードファイバ１０と屈折率分布型レンズ１２との間に、外界（例えば、空気）の屈折率と同等の一様な屈折率をもつ光学体１１を設置する。光学体１１は、
例えば、透明ガラス棒である。透明ガラス棒の屈折率は外界の屈折率媒体と同等のものを選ぶ。たとえば、外界の屈折率整合剤の屈折率が１．４４程度である場合は、石英のガラス棒を使用する。
【００３６】
光学体１１の配置により、像点と物点の位置が対象となり、シングルファイバ１０のコアと同じ径の結像が一定の作業距離をもって得られる。図４（Ａ）と図４（Ｂ）に屈折率分布型レンズ１２の直径が１２５μｍと２５０μｍの場合を並列して示した。両方ともにコア径程度の像が得られているが、２５０μｍ径の屈折率分布型レンズ１２の方が開口数が大きくなり、像直径が小さくなることがわかる。像直径が小さいほど結合効率は向上する。このため、非特許文献２のプローブファイバの入射効率が３７％であった（図４（Ｃ））ところ、図４（Ａ）と図４（Ｂ）のプローブファイバ１０１の像直径はそれぞれ１２．３μｍと９．９μｍに縮小され、入射結合効率はそれぞれ５４％と６１％へ向上している。これらの像直径は、シングルモードファイバコアの直径である９μｍと同程度である。
【００３７】
光学体１１を配置することで、屈折率分布型レンズ１２によって像を得る際の収差を除去して集光径を小さくし、入射結合効率を高めることができる。このため現用ファイバの曲げ部に入射する光を非常に強める（ＬＤの出力を上げる）必要がなくなる。つまり、プローブファイバ１０１からの光を現用ファイバの曲げ部で受光することによって、増幅及び伝送することができるようになる。
【００３８】
［第２実施形態］
図５（Ａ）は本実施形態のプローブファイバ１０２を説明する図である。プローブファイバ１０２は、伝搬する光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバと１０、光軸がシングルモードファイバ１０の光軸と一致する屈折率分布型レンズ１２と、コア径がシングルモードファイバ１０より小さく、光軸がシングルモードファイバ１０の光軸と一致するようにシングルモードファイバ１０とＴＥＣ融着させ、シングルモードファイバ１０と屈折率分布型レンズ１２とを接続する細径ファイバ１３と、を備える。
【００３９】
プローブファイバ１０２は、光通信用シングルモードファイバよりコア径が小さな細径ファイバ１３を使用する。細径ファイバ１３の使用により光源直径を小さくできるので屈折率分布型レンズ１２によって投影される像直径は縮小される。しかし、細径ファイバ１３はコア径が小さい（４μｍ）ためレーザダイオードとの結合効率が低下してしまう。結合効率低下を防ぐために、レーザダイオードに対しては通常の光通信用シングルモードファイバ１０を接続して光量を確保する。
【００４０】
シングルモードファイバ１０に細径ファイバ１３を接続する場合、その接続はＴＥＣ融着とする。ＴＥＣ融着により、シングルモードファイバ１０のコアと細径ファイバ１３のコアをスムーズに接続するため、接続部の損失は０．５ｄＢ未満（１１％未満）に抑えられる。プローブファイバ１０２は、ＴＥＣ融着によって、レーザダイオードから細径ファイバ１３への結合効率低減を抑制しつつ、屈折率分布型レンズ１２で細径ファイバ１３のコアを投影した小径の像を得るため、現用ファイバの曲げ部への入射結合効率を高めることができる。例えば、図４（Ｃ）で使用したような屈折率分布型レンズ１２を用いると、図５（Ｂ）に示すように、細径ファイバ１３のコア径４μｍの約２倍の８μｍ程度の直径の像が像点で得られる。
【００４１】
図４のプローブファイバ１０１は、光学体１１として外界の屈折率と同程度の屈折率をもつ透明ガラス棒を採用し、像点と物点の位置が対称とすることで光源であるシングルモードファイバ１０のコア径と同程度の直径の像が得られた。本実施形態のプローブファイバ１０２は、図５（Ｃ）のように、透明ガラス棒とＧＲＩＮレンズを使用し、さらに光学体１１として細径ファイバ１３を採用することで細径ファイバ１３のコア径４μｍと同程度の直径の像が得られ、入射結合効率がさらに向上する。
【００４２】
［第３実施形態］
図６は、本実施形態のプローブファイバ１０３を説明する図である。プローブファイバ１０３は、
伝搬する第１の光の波長においてマルチモードとなるマルチモードファイバ１５と、
伝搬する第２の光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバ１０と、
コア径がシングルモードファイバ１０より小さく、光軸がシングルモードファイバ１０の光軸と一致するように一端をシングルモードファイバ１０とＴＥＣ融着させた細径ファイバ１３と、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルであり、中心側コアの直径が細径ファイバ１３のコアの直径と等しいダブルクラッドファイバ１６と、
光軸がダブルクラッドファイバ１６の光軸と一致するようにダブルクラッドファイバ１６の一端に接続された屈折率分布型レンズ１２と、
マルチモードファイバ１５の一端、細径ファイバ１３の他端、及びダブルクラッドファイバ１６の他端が接続され、細径ファイバ１３からの第２の光をダブルクラッドファイバ１６の前記中心側コアに結合し、屈折率分布型レンズ１２からダブルクラッドファイバ１６の外側コアを伝搬する第１の光をマルチモードファイバ１５に結合する波長合分波器１４と、
を備える。
【００４３】
図５のプローブファイバ１０２は小さいコアの像が得られるため、入射結合効率を向上させることができるが、現用光ファイバの曲げ部からの漏洩光を受光する際には細径ファイバ１３のコアが４μｍで通常光通信用シングルモードファイバより小さいため、受光結合効率が低下する。
【００４４】
プローブファイバ１０３は、現用光ファイバの曲げ部からの漏洩光を受光するために、マルチモードファイバのようにコア径を大きくして受光結合効率を高めることとした。具体的には、プローブファイバ１０３は、細径ファイバのクラッドの周囲に低屈折率の紫外線硬化樹脂を形成することにより、図７のような二段階の屈折率分布構造（ダブルクラッド構造）としたダブルクラッドファイバ１６を採用する。中心にＧｅドープした石英によるコア（中心側コア）、外側にドープ無しの石英によるクラッド（外側コア）、さらに外側にＦドープした石英によるクラッドで構成されている（非特許文献３、４、５を参照。）。
【００４５】
プローブファイバ１０３は、ブルクラッドファイバ１６の中心側コア（４μｍ径）で現用光ファイバへ入射する光を伝送し、８０μｍクラッド（外側コア）をマルチモードコアとして現用ファイバから受光した漏洩光を伝送することができる。プローブファイバ１０３は、ダブルクラッドファイバ１６の採用により、入射結合効率を向上させるとともに、受光結合効率の向上も図ることができる。
【００４６】
波長合分波器１４は、３つのポートを有し、それぞれダブルクラッドファイバ１６、マルチモードファイバ１５、及びシングルモードファイバ１０とＴＥＣ融着された細径ファイバ１３が接続される。そして、波長合分波器１４は、波長フィルタ２１を有しており、ダブルクラッドファイバ１６からの波長λ１の漏洩光をマルチモードファイバ１５へ結合し、細径ファイバ１３からの波長λ２の入射光をダブルクラッドファイバ１６へ結合できる。
【００４７】
詳細には、波長合分波器１４は、ダブルクラッドファイバ１６の外側コアをマルチモードで伝搬された漏洩光をマルチモードファイバ１５に結合して光受信器（ＡＰＤ：ａｖａｌａｎｃｈｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）に受光させる。一方、波長合分波器１４は、細径ファイバ１３と接続されており、シングルモードファイバ１０及び細径ファイバ１３を経由したレーザ光源（ＬＤ）からの入射光をダブルクラッドファイバ１６の中心側コアに結合し、現用光ファイバの曲げ部へ出射させる。
【００４８】
このため、光受信器（ＡＰＤ）は、ダブルクラッドファイバ１６の外側コアをマルチモードで伝搬する波長λ１の漏洩光を波長合分波器１４に接続されたマルチモードファイバ１５を介して受光できる。一方、レーザ光源（ＬＤ）は、波長λ２をシングルモードファイバ１０とＴＥＣ融着する細径ファイバ１３へ入射し、小さなコア径のまま、ダブルクラッドファイバ１６の中心側コアへ結合することができる。
【００４９】
本実施形態のプローブファイバ１０３は、ダブルクラッドファイバ１６と波長合分波器１４を採用することで、現用光ファイバの曲げ部への入射結合効率と、曲げ部からの漏洩光の受光結合効率を両立させて向上させることができる。
【００５０】
［第４実施形態］
図８は、本実施形態のプローブファイバ１０４を説明する図である。プローブファイバ１０４は、
伝搬する第１の光の波長においてマルチモードとなるマルチモードファイバ１５と、
伝搬する第２の光の波長においてシングルモードとなるシングルモードファイバ１０と、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルであり、中心側コアの直径がシングルモードファイバ１０のコアの直径より小さく、一端において中心側コアがＴＥＣ加工されているダブルクラッドファイバ１６と、
光軸がダブルクラッドファイバ１６の光軸と一致するようにダブルクラッドファイバ１６の他端に接続された屈折率分布型レンズ１２と、
マルチモードファイバ１５の一端、シングルモードファイバ１０の一端、及びダブルクラッドファイバ１６の一端が接続され、シングルファイバ１０からの第２の光をダブルクラッドファイバ１６の前記中心側コアに結合し、屈折率分布型レンズ１２からダブルクラッドファイバ１６の外側コアを伝搬する第１の光をマルチモードファイバ１５に結合する波長合分波器１４と、
を備える。
【００５１】
図６のプローブファイバ１０３は、ＬＤ光源と波長合分波器１４間にて、シングルモードファイバ１０と細径ファイバ１３とをＴＥＣ融着し、モードフィールド径を縮小した。プローブファイバ１０４は、波長合分波器１４とダブルクラッドファイバ１６の接続部において、ダブルクラッドファイバ１６の中心側コアにＴＥＣ加工を施した例である。
【００５２】
プローブファイバ１０４は、波長合分波器１４を介してシングルモードファイバ１０からＴＥＣ加工されたダブルクラッドファイバ１６の中心側コアへ光結合する。プローブファイバ１０４は、図６のプローブファイバ１０３と同様な効果が得られるが、プローブファイバ１０３で必要であった、シングルモードファイバ１０と細径ファイバ１３との融着作業が不要であるという利点がある。
【００５３】
［第５実施形態］
図９は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０１を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０１は、プローブファイバ（１０１、１０２）を備え、主光ファイバ１００を曲げた曲げ部１１０に近接された、屈折率分布型レンズ１２のシングルモードファイバ１０と反対側の端面を介して曲げ部１１０に光を入射することを特徴とする。なお、主光ファイバ１００は送受信器（１６０、１７０）間を接続する現用光ファイバである。
【００５４】
第１実施形態や第２実施形態で説明したように、プローブファイバ（１０１、１０２）は光学体１１や細径ファイバ１３を採用し、像直径を小さくして入射結合効率を高めている。従って、光ファイバ側方入出力装置３０１は、ＬＤの出力を高める必要なく、光を現用光ファイバ１００へ入射できる。このため、光ファイバ側方入出力装置３０１は、他から伝送されてきた信号を現用光ファイバ１００へ結合する中継器として使用することができる。
【００５５】
［第６実施形態］
図１０は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０２を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０２は、プローブファイバ（１０３、１０４）を備え、主光ファイバ１００を曲げた曲げ部１１０に近接された、屈折率分布型レンズ１２のダブルクラッドファイバ１６と反対側の端面を介し、曲げ部１１０から漏洩する第２の光を受光し、曲げ部１１０へ第１の光を入射することを特徴とする。なお、主光ファイバ１００は送受信器（１６０、１７０）間を接続する現用光ファイバである。
【００５６】
第３実施形態や第４実施形態で説明したように、プローブファイバ（１０３、１０４）はダブルクラッドファイバ１６を採用し、像直径を小さくして入射結合効率を高め、受光面積を広げて曲げ部からの漏洩光の受光結合効率を高めている。従って、光ファイバ側方入出力装置３０１は、ＬＤの出力を高める必要なく、光を現用光ファイバ１００へ入射でき、現用光ファイバ１００からの漏洩光をエラーなく受光することができる。このため、光ファイバ側方入出力装置３０２は、ＡＰＤ後段で信号を増幅整形して他へ伝送することができ、他から伝送されてきた信号を増幅整形してＬＤから現用光ファイバ１００へ伝送する中継器として使用することができる。
【００５７】
［その他の実施形態］
第３及び第４の実施形態において、ダブルクラッドファイバ１６は、中心からＧｅドープ石英、ドープ無し石英、Ｆドープ石英のファイバを例示したが、中心からＧｅドープ石英、ドープ無し石英、ドープ無し石英より低屈折率の被覆をコーティングしたファイバを使用してもよい。
【００５８】
要するにこの発明は、上記各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、上記各実施形態
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、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、
異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０：シングルモードファイバ
１１：光学体
１２：屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）
１３：細径ファイバ
１４：波長合分波器
１５：マルチモードファイバ
１６：ダブルクラッドファイバ
２１：波長フィルタ
１００：主光ファイバ（現用光ファイバ）
１０１、１０２、１０３、１０４：プローブファイバ
１１０：曲げ部
１６０、１７０：送受信器
３０１、３０２：光ファイバ側方入出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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