(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、面倒な調整作業をすることなく、光ファイバの任意の部位に光学的に結合できるようにする。【解決手段】  ２つの挟持体２１、２５によって所定曲率ｒに湾曲保持された光ファイバ１の湾曲部２に対して、その反対方向に湾曲形成された光導波路３０を外接させ、その接触部Ｂを介して光を入出射できるようにした。光導波路３０の一旦側から入射した光はコア３０ａ内を伝搬し曲率半径ｒで曲げられた湾曲部３１に達すると、その一部Ｐがコア３０ａの接線方向に漏出し、クラッド３０ｂおよび外皮３０ｃを通過し、さらにその外皮３０ｃと密着し且つその外皮３０ｃと等しいか近い屈折率の光ファイバ１の湾曲部２の外皮１ｃに入射し、クラッド１ｂを通過してコア１ａにその接線方向に沿って入射する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合対象の光ファイバを挟んで所定曲率で湾曲する状態に保持する２つの挟持体（２１、２５）と、
前記挟持体の一方に設けられ、前記光ファイバの湾曲部に外接し、該接触部を挟んで前記光ファイバの湾曲方向と反対方向に湾曲形成され、前記接触部を介して前記光ファイバに光を入出射する光導波路（３０）とを備えた光結合器。
【請求項２】
前記光導波路の外周部の屈折率が、前記光ファイバの外周部の屈折率と等しいまたは近いことを特徴とする請求項１記載の光結合器。
【請求項３】
前記光導波路が前記結合対象の光ファイバと同等の光ファイバで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光結合器。
【請求項４】
前記光導波路が、複数形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の光結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバとの間でその光ファイバを切断することなく光を入射、出射することができる光結合器において、簡易な構成で、煩雑な調整を不要にするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
敷設済みの光ファイバ線路の点検等を行う際に、その光ファイバの中間部から試験用の光を入射して伝搬させたり、その中間部から光を出射させる必要がある。
【０００３】
このような場合、従来の一つの方法として、光ファイバの中間点を一旦切断し、その切断部の端面加工をして試験用の光を入出射する方法があった。
【０００４】
しかし、この方法では切断した光ファイバの融着等による再接続作業が必要となり、その再接続作業によって接続損失が増加する等、線路に与える悪影響が無視できず、また、再接続には熟練が必要であり、作業効率も低いという問題があった。
【０００５】
これを解決する方法として、近年では、光ファイバの曲げ部で光が漏出されることを利用して、その曲げ部に試験光を照射して、光ファイバのコア内に光を入射する方法が、提案されている。
【０００６】
例えば、次の特許文献１には、光ファイバの曲げ部に対し、入射用光ファイバの先端からレンズを介して出射される光を、結合対象の光ファイバの曲げ部に入射する技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２１４１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この文献のように、レンズから出射された光を光ファイバの曲げ部に入射する技術では、結合効率を高くするためにレンズの光軸調整が必須となり、その調整機構等を含めて構造が複雑化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、この問題を解決し、簡単な構成で、面倒な調整作業をすることなく、光ファイバの任意の部位に光学的に結合できる光結合器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光結合器は、
結合対象の光ファイバを挟んで所定曲率で湾曲する状態に保持する２つの挟持体（２１、２５）と、
前記挟持体の一方に設けられ、前記光ファイバの湾曲部に外接し、該接触部を挟んで前記光ファイバの湾曲方向と反対方向に湾曲形成され、前記接触部を介して前記光ファイバに光を入出射する光導波路（３０）とを備えている。
【００１１】
また、本発明の請求項２の光結合器は、請求項１の光結合器において、
前記光導波路の外周部の屈折率が、前記光ファイバの外周部の屈折率と等しいまたは近いことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項３の光結合器は、請求項１または請求項２の光結合器において、
前記光導波路が前記結合対象の光ファイバと同等の光ファイバで構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項４の光結合器は、請求項１または請求項２または請求項３の光結合器において、
前記光導波路が、複数形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明の光結合器では、２つの挟持体によって所定曲率に湾曲保持された光ファイバの湾曲部に対して、その反対方向に湾曲形成された光導波路を外接させ、その接触部を介して光を入出射できるようにしたので、簡単な構成で、面倒な調整作業をすることなく、光ファイバに光学的に結合できる。
【００１５】
また、光導波路の外周部の屈折率が光ファイバの外周部の屈折率と等しいまたは近いので、光導波路と光ファイバとの間で入出射される光が接触部の境界で散乱や反射することなく効率の良い結合状態が得られる。
【００１６】
また、光導波路として結合対象の光ファイバと同等の光ファイバを用いることで、簡易に構成することができる。
【００１７】
また、光導波路が複数形成されているものでは、１本の光ファイバに対して複数の光導波路による結合が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した光接合器２０の構成を示している。
【００１９】
この光結合器２０は、結合対象の光ファイバ１の中間部（任意の部位でよい）を挟んで、所定曲率で湾曲する状態に保持する２つの挟持体２１、２５を有している。
【００２０】
一方の挟持体２１の下部には、所定の曲率半径ｒ（例えば３ｍｍ）で半円柱状に突出する突出部２１ａが形成されており、その突出部２１ａの外周には、結合対象の光ファイバ１の任意の部位を受け入れて所定の曲率で曲げた状態にガイドするための上ガイド溝２２が形成されている。
【００２１】
また、他方の挟持体２５の上面中央には、一方の挟持体２１の突出部２１ａと係合するように半円柱状に陥没する陥没部２５ａが形成されており、この陥没部２５ａの表面には、挟持体２１の上ガイド溝２２と重なり合って、結合対象の光ファイバ１を受け入れて所定の曲率半径（例えば３ｍｍ）で曲げた状態に保持するための下ガイド溝２６が形成されている。
【００２２】
上ガイド溝２２と下ガイド溝２６によって形成される穴の大きさや形状は、その中を通る結合対象の光ファイバ１が移動しないように設定されている。
【００２３】
挟持体２５には、結合対象の光ファイバ１と同等の光ファイバからなる光導波路３０が通過している。
【００２４】
この光導波路３０には、図２に示すように、下ガイド溝２６の最下部で、ガイド溝２２、２６に保持されて曲率半径ｒで湾曲する光ファイバ１の湾曲部２の外皮部（被覆部）にある長さと幅をもって外接し、その接触部Ｂを挟んで光ファイバ１の湾曲方向と反対方向に対称に、曲率半径ｒで湾曲する湾曲部３１が設けられている。なお、光ファイバ１および光導波路３０の外皮部（被覆部）は弾性変形材で構成されている。
【００２５】
光導波路３０の両端は挟持体２５から突出し、その端部には試験用機器等に接続可能な光コネクタ３２、３３が取り付けられている。
【００２６】
２つの挟持体２１、２５は支持装置３５に支持されている。支持装置３５は、図１のように２つの挟持体２１、２５が互いに離間して、結合対象の光ファイバ１の取り付け、取り外しができる状態と、挟持体２１の突出部２１ａと挟持体２５の陥没部２５ａとが結合対象の光ファイバ１を挟んで係合して、図２、図３のように、光ファイバ１と光導波路３０の湾曲部同士が所定圧で接した状態に切り替えることができるようになっている。
【００２７】
この支持装置３５の構造は任意で図では詳述しないが、例えば一方の挟持体２１が他方の挟持体２５に対して上下にスライドできるスライド機構と、挟持体２１を挟持体２５側に付勢する付勢機構を有しているものとする。
【００２８】
この光結合器２０では、支持装置３５により、挟持体２１の突出部２１ａと挟持体２５の陥没部２５ａとを係合させて、光ファイバ１と光導波路３０の湾曲部同士が接した状態にすると、図２、図３に示しているように、その接触圧により、光ファイバ１の外皮１ｃと光導波路３０の外皮３０ｃ同士が弾性変形して、ある長さと幅の範囲で密着して接触部Ｂを形成する。
【００２９】
ここで、例えば光導波路３０の一旦側から試験用の光を入射すると、その光は光導波路３０のコア３０ａ内を伝搬して他端側へ進むが、所定の曲率半径で曲げられた湾曲部３１に達すると、コア３０ａ内の光の一部Ｐがコア３０ａの接線方向に漏出し、クラッド３０ｂおよび外皮３０ｃを通過し、さらにその外皮３０ｃと密着し且つその外皮３０ｃと等しいまたは近い屈折率の光ファイバ１の湾曲部２の外皮１ｃに入射し、クラッド１ｂを通過してコア１ａにその接線方向に沿って入射する。
【００３０】
このように光導波路３０の湾曲部３１から漏出した光が空気層を通過することなく光ファイバ１内に入射されそのコア１ａに接線方向で入射するので、空間結合のような面倒な光軸合わせをすることなく、少ない損失で結合することができる。
【００３１】
また、この実施形態のように、光導波路３０を結合対象の光ファイバ１と同等の光ファイバで構成した場合には、光導波路自体の伝搬損失が少ないことと、接触部Ｂの境界における屈折率の違いによる光の屈折や反射がほとんどなく、光ファイバ１のコア１ａに向かって直進するため、さらに低い損失で結合させることができる。
【００３２】
ここで、曲率半径ｒと結合率（結合損失）についての実験結果を示す。
図４は、光ファイバ１および光導波路３０として、直径０．９ｍｍ（外皮赤色）のシングルモード光ファイバ芯線を用い、光ファイバ１と光導波路３０のいずれか一方に入射した光の強度Ｉａと、他方から出射される光の強度Ｉｂとの比Ｉｂ／Ｉａ（結合率）を、光ファイバ１および光導波路３０の曲率半径ｒを変化させて測定した結果を示すものであり、この実験結果から、曲率半径ｒが３．５ｍｍ付近で最大の結合率（−４１．１ｄＢ）が得られていることが判る。なお、この実験結果は、各曲率半径ｒについて、入射光の偏波を調整して得られた最大の結合率を示している。
【００３３】
また、この結合率は光ファイバ１と光導波路３０の接触圧によっても変化し、この接触圧を調整することで、結合率をさらに高くできる（例えば−３８ｄＢ）ことが確認されている。
【００３４】
前記実施形態では、光導波路３０として結合対象の光ファイバ１と同等の光ファイバを用いていたが、図５に示すように、挟持体２５を結合対象の光ファイバ１の外皮１ｃと同等の材料で構成し、その内部に結合対象の光ファイバ１のコア１ａとクラッド１ｂと同等の材料からなる光導波路３０′を形成し、この光導波路３０′に設けた湾曲部３１を、下ガイド溝２６内の光ファイバ１の湾曲部に、挟持体２５で構成された外皮材を挟んで接触させる構造とすることで、光ファイバ１の湾曲部と光導波路３０の外皮材を兼ねた挟持体２５の下ガイド溝２６の内面とを密着させることができ、上記同様に光導波路３０′を光ファイバ１に結合できる。
【００３５】
また、図６に示すように、前記光導波路３０′の湾曲部３１の一部を下ガイド溝２６から露出させ、光ファイバ１の外皮１ｃに直接接触させる構造であってもよい。
【００３６】
また、図７のように、前記光導波路３０′のコア３０ａの一部を下ガイド溝２６から露出させ、光ファイバ１の外皮１ｃに直接接触させる構造であってもよい。また、前記光導波路３０′は光ファイバを加工することで形成してもよい。さらに、挟持体２５をクラッドとし、その内部に直接コアを形成してもよい。
【００３７】
ただし、図５、図６で示したように、挟持体２５内に光導波路３０′を形成する場合には、この光導波路３０′の両端に、試験用機器などを接続するための光ファイバを予め接続しておく。
【００３８】
また、上記説明では、光ファイバ１の中間部を挟持して光導波路と結合させていたが、光導波路との結合位置は、光ファイバ１の中間部だけでなく、図８のように、コネクタ付けされていない光ファイバの末端部であってもよく、この末端部にコネクタ形成作業を行わずに結合することができる。
【００３９】
また、上記した光結合器２０では、光ファイバ１に対して１本の光導波路３０が結合していたが、図９に示すように、支持装置３５で複数の挟持体２１を支持するとともに、挟持体２５の上面側に、各挟持体２１の突出部２１ａにそれぞれ係合する複数の陥没部２５ａを設けて、光ファイバ１の中間部に複数の湾曲部を形成できるようにし、その各湾曲部にそれぞれ光導波路３０を前記同様に設けることで、１本の光ファイバ１に対して複数の光導波路３０を結合できる。なお、この場合、支持装置３５は、光ファイバ１に強い張力を与えて切断することがないように、各挟持体２１をそれぞれ独立にスライド移動できるように支持するものとする。また、数は限定されるが、光ファイバ１の一つの湾曲部に対して、例えば２つの光導波路３０の湾曲部を外接させる構造にしてもよい。
【００４０】
また、前記した光結合器２０では、結合対象の光ファイバ１の中間部に所定曲率の湾曲部を設けるために、挟持体２１の突出部２１ａと挟持体２５の陥没部２５ａとを係合させていたが、図１０、図１１に示す光結合器２０′のように、略平板状の挟持体２５′の上面に、光ファイバ１を受け入れて所定の曲率に湾曲させるガイド溝２６′を設けるとともに、そのガイド溝２６′の内周に光導波路３０の湾曲部３１の外周の一部が露呈するように形成し、この挟持体２５′の上面側に平板状の挟持体２１′を重ね合わせて、光ファイバ１の湾曲状態を維持し、且つその光ファイバ１と光導波路３０の湾曲部同士を所定の接触圧で接触させる構造でもよい。
【００４１】
また、この構造においても、前記図９に示したものと同様に、挟持体２５′に複数のガイド溝２６′を設け、そのガイド溝２６′毎に光導波路３０を設けて、１本の光ファイバ１に対して複数の光導波路３０を結合することができ、また、光ファイバ１の一つの湾曲部に複数の光導波路３０の湾曲部を外接させるようにしてもよい。
【００４２】
なお、結合対象の光ファイバ１と光導波路３０、３０′との接触部における屈折率の違いは結合率に影響を与えるので両者の屈折率が等しいことが望ましいが、多少の差があっても実用的な結合率が得られる。例えば、光ファイバ１の外皮１ｃの屈折率が１．５〜１．６の場合、それと接触する光導波路３０の外皮３０ｃの屈折率が１．３〜１．８の範囲であれば結合率が大きく低下することはなく、他の屈折率の光ファイバに対しても上記程度の近さの屈折率を有する光導波路であれば、実用的な結合率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図
【図２】実施形態の要部の拡大断面図
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図
【図４】曲率半径と結合率との関係を表す図
【図５】本発明の変形例を示す図
【図６】本発明の変形例を示す図
【図７】本発明の変形例を示す図
【図８】光ファイバの末端部に結合する場合を説明するための図
【図９】本発明の変形例を示す図
【図１０】本発明の変形例を示す図
【図１１】図１０の変形例の要部拡大断面図
【符号の説明】
【００４４】
１……光ファイバ、２……湾曲部、２０……光結合器、２１、２１′……挟持体、２１ａ……突出部、２２……上ガイド溝、２５、２５′……挟持体、２５ａ……陥没部、２６、２６′……下ガイド溝、３０……光導波路、３１……湾曲部、３２、３３……光コネクタ、３５……支持装置
【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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【図１１】
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