(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の光ファイバの接続点における接続損失を判定する方法であって、
第１の光ファイバの接続端面近傍に該第１の光ファイバのクラッドを伝搬する光の強度を検出する第１のクラッド光強度検出手段を設け、
第２の光ファイバの接続端面近傍に該第２の光ファイバのクラッドを伝搬する光の強度を検出する第２のクラッド光強度検出手段を設け、
第２の光ファイバから接続点を通過して第１の光ファイバへと進む光の光源が第２の光ファイバ側に接続されている状況において、前記第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度と前記第２のクラッド光強度検出手段で検出した光強度とを比較対比し、前記第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度と前記第２のクラッド光強度検出手段で検出した光強度との差異に基づき、接続損失が所定の基準値を超えるか否かを判定する
ことを特徴とする光ファイバの接続損失判定方法。
【請求項２】
第１の光ファイバと第２の光ファイバの接続作業中において、前記第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度と前記第２のクラッド光強度検出手段で検出した光強度との差異の変化に基づき、接続損失が所定の基準値を超えるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの接続損失判定方法。
【請求項３】
前記クラッド光強度検出手段は、光ファイバを所定の曲率で着脱自在に湾曲固定する固定部材と、該固定部材により湾曲した光ファイバの所定部位からの漏れ光の強度を検出する受光素子とを備えた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバの接続損失判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信網を構築する際又は構築後において、光ファイバ接続点における損失を測定・判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバの接続部の接続損失測定・判定は、直接的に接続損失を測定する方法（非特許文献１参照）や、接続部の光ファイバを拡大してそのコア形状などから推定する方法（非特許文献２参照）が用いられている。
【０００３】
前者の方法の一例を図１１に示す。同図において、１は光ファイバ接続部、１１，１２は光ファイバ、１００は光源、２０１は光ファイバの端面から出射する光強度を受ける端面受光素子、２０２は該端面受光素子２０１で受光した光の強度を光電力として計算・表示する表示部である。接続損失の測定方法は、まず、光ファイバの接続作業前に光ファイバ１２からの出射光電力Ｐｉｎを測定し、接続作業後に光ファイバ１１からの出射光電力Ｐｏｕｔを測定する。そして、両測定値の差分Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔから接続損失を求める。
【０００４】
後者の方法は、融着接続で広く用いられており、融着された光ファイバを顕微鏡などで拡大し、光ファイバ１１と１２におけるコアのずれや変形などの不整量を測定し、当該不整量から接続損失を計算する方法である。なお、この方法は光ファイバコアを拡大表示する必要があるため、光ファイバ接続部１の材質は透明であることが必要である。このため、現在広く使用されているメカニカルスプライスといった光ファイバを突き合わせ・固定する接続方法（以降、突き合わせ接続と呼ぶ）では、スプライスの材質として有色（例えば黒）のプラスチックや金属が用いられていることから、当該方法は適用できない。
【非特許文献１】T.Tanifuji and Y.Kato, "Realization of a Low Loss Splice for Single-Mode Fibers in the Field Using an Automatic Arc-Fusion Splicing Machine", in Proceedings, Optical Fiber Communication, Feb. 1983, paper MG3
【非特許文献２】T.Haibara, M.Matsumoto, T.Tanifuji and M.Tokuda, "Monitoring Method for Axis Alignment of Single-Mode Optical Fiber and Splice-Loss Estimation", Opt. Lett. 8. 235 1983
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した直接的に接続損失を測定する方法（非特許文献１）は、接続作業場所以外の稼働を前提とする。すなわち、光ファイバ１１が長尺の場合などＰｏｕｔを測定する地点への作業員の派遣が必要であり、Ｐｏｕｔ測定のための光ファイバ１１の切断・端面作成が必要であるという課題がある。
【０００６】
また、コア形状などから推定する方法（非特許文献２）は、接続作業場所以外の稼働は不要であるが、接続損失の推定値と実際の接続損失とに差がある可能性がある。また、融着以外には適用することが困難であるという課題がある。
【０００７】
さらに、接続作業を完了し、光ファイバ伝送路の両端に伝送装置を設置、通信利用を開始した後の接続損失の経時的及び長期的な変化をモニタすることは、伝送路の保守監視の観点からは高い必要があるものの、従来方法では、上述の理由に加えて、伝送路及び通信へ影響を与える可能性を考慮すれば極めて困難であるという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した課題に鑑みて提案されたもので、接続作業現場のみの稼働に限定し、光ファイバの切断・端面作成を不要とするとともに、顕微鏡などの手段を用いず、光ファイバ接続部の材質に依存せず、通信利用を開始した後でも伝送路中の接続点での接続損失の経時的な変化をモニタ可能な、簡便な光ファイバ接続損失の判定方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願では、一対の光ファイバの接続点における接続損失を測定する方法であって、第１の光ファイバの接続端面近傍に該第１の光ファイバのクラッドを伝搬する光の強度を検出する第１のクラッド光強度検出手段を設け、第２の光ファイバから接続点を通過して第１の光ファイバへと進む光の光源が第２の光ファイバ側に接続されている状況において、前記第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度に基づき、接続損失が所定の基準値を超えるか否かを判定することを特徴とするものを提案する。
【００１０】
一般的に、光ファイバの接続損失が所定の基準値を超えている場合には、光軸ずれ等により光ファイバのクラッドに光が漏れていることが多々ある。そこで本発明では、第１の光ファイバの接続端面近傍に該第１の光ファイバのクラッドを伝搬する光の強度を検出する第１のクラッド光強度検出手段を設け、クラッドを伝搬する光の強度に基づいて、接続損失が所定の基準値を超えるか否かを判定する。これにより、接続作業現場のみの稼働で足りる。また、光ファイバの切断・端面作成が不要であり、さらに顕微鏡などの手段を用いないので、光ファイバ接続部の材質に依存せず、融着接続やメカニカルスプライスや各種の光コネクタを用いた場合であっても接続損失の判定が可能となる。また、通信利用を開始した後でも伝送路中の接続点での接続損失の経時的な変化をモニタ可能となる。
【００１１】
また、上記発明の好適な態様の一例として、第１の光ファイバと第２の光ファイバの接続作業中において、第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度の変化に基づき、接続損失が所定の基準値を超えるか否かを判定することを特徴とするものを提案する。
【００１２】
一般的に、接続作業が適切に実施されれば、接続作業後に第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度は作業中よりも十分に低下したものとなり、一方、接続作業が適切に実施されなかった場合には、接続作業後に第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度は作業中よりやや低い値であるか、もしくは高い値となる。本発明では、このような作業中におけるクラッド光強度の変化に基づき接続損失の判定を行うので、確実な判定作業が可能となる。
【００１３】
また、上記発明の好適な態様の一例として、第２の光ファイバの接続端面近傍に該第２の光ファイバのクラッドを伝搬する光の強度を検出する第２のクラッド光強度検出手段を設け、第１のクラッド光強度検出手段で検出した光強度及び第２のクラッド光強度検出手段で検出した光強度に基づき、接続損失が所定の基準値を超えるか否かを判定することを特徴とするものを提案する。
【００１４】
本発明では、接続端面より光源側である第２の光ファイバのクラッド伝搬光強度と、第１の光ファイバのクラッド伝搬光強度を比較対比することにより、より正確な判定が可能となる。
【００１５】
上記のクラッド光強度検出手段の好適な態様の一例としては、光ファイバを所定の曲率で着脱自在に湾曲固定する固定部材と、該固定部材により湾曲した光ファイバの所定部位からの漏れ光の強度を検出する受光素子とを備えたものが挙げられる。このクラッド光強度検出手段では、光ファイバの切断が不要であり、また湾曲率や側圧条件を適切に調整することにより、コアを伝搬する通信光に影響を与えることなくクラッド光強度の検出が可能となる。これにより、光ファイバ通信網構築後の通信中の状況においても、接続損失を任意時に判定可能となる。したがって、接続損失の経時的変化を把握することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光ファイバ接続損失を測定する方法によれば、接続作業場所にてクラッドを伝搬する光を検出するので、Ｐｏｕｔの測定に必要であった稼働や光ファイバ切断作業を不要にすることができる。また、光ファイバ接続部の材質も任意でよく、融着接続やメカニカルスプライス、さらに各種の光コネクタでの接続損失を判定することが可能となる。また、クラッドを伝搬する光はわずかな曲げや側圧によって、光ファイバ及び外皮皮膜から漏洩し、光ファイバの側方からその光電力を検知できる。その際の曲げや側圧条件を適切に調整すれば、コアを伝搬する通信光に影響を与えないため、伝送路を構成し、通信中の状況においても、光ファイバ接続損失の経時的な変化を判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態に係る光ファイバ接続損失の判定方法について図面を参照して説明する。まず、メカニカルスプライスに代表される突き合わせ接続を例に、光ファイバ接続部１の概要を説明する。
【００１８】
光ファイバ接続部１は、図１の構成図に示すように、断面Ｖ字形状の溝２ａが直線状に形成されたＶ溝基板２と、Ｖ溝２ａに沿って挿入された一対の光ファイバ１１，１２を挟み込むように押さえつける押さえ板３とを備えている。溝２ａの深さは両端部は深く、光ファイバの端面同士が突き合う中心部は浅く形成されており、さらに両端部と中心部の接続部は段差が生じないように滑らかに接続している。なお、同図中、ＹとＹ’は対向する光ファイバ１１と１２が挿入される方向を表す。
【００１９】
このような光ファイバ接続部１にて突き合わせ接続を行う手順を図２及び図３を参照して説明する。図２は接続作業時の光ファイバ接続部の構成を説明する図、図３は接続作業時における光ファイバ１１と１２の状態を模式的に示す図である。
【００２０】
図２に示すように、本実施の形態では、Ｖ溝基板２と押さえ板３との間に、光ファイバ１１，１２の挿入作業の必要な隙間を作るために楔４を用いる。この楔４をＶ溝基板２と押さえ板３との間に挿入することにより両者間に隙間が生じるので、この状態で光ファイバ１１，１２をＶ溝２ａに沿って挿入し、各光ファイバ１１，１２の端面を突き合わせる。そして、楔４を引き抜くことにより光ファイバ１１，１２がＶ溝２ａに沿って軸が一致した状態で固定される。
【００２１】
このような突き合わせ接続作業は、以下のような状態の遷移として捉えることができる。すなわち、状態１：メカニカルスプライスの挿入状態（図３（ａ））、状態２：メカニカルプライズ内部でのファイバ端面突き当て（図３（ｂ））、状態３：メカニカルプライスからの楔の除去（図３（ｃ））、である。状態１では、光ファイバの端面間隔が減少していく。状態２では、対向する光ファイバ中心の軸が径方向にずれた状態で、ファイバ端面間隔が極小となっている。状態３では、ファイバ端面間隔が極小の状態で、対向する光ファイバ中心軸が調心している。
【００２２】
このような突き合わせ接続における接続損失を判定する方法について図４の構成図を参照して説明する。同図において、１００は光源、１０１は光ファイバ１１に装着し該光ファイバ１１のクラッドを伝搬する光を受光するクラッド光受光部、１０２は該クラッド光受光部１０１で受光した光の強度を光電力として計算・表示する表示部である。
【００２３】
前述したように、突き合わせ接続の際に、状態１では対向する光ファイバ１１と１２の軸はずれている。このため、光ファイバ１２から出射する光の大部分は、光ファイバ１１のコアに結合せず、両ファイバ端面の間で散乱・減衰するか、若しくは光ファイバ１１のクラッドに結合し伝搬する。端面の間隔が減少するにつれて、光ファイバ１１のクラッドに結合し伝搬する光が増加し、状態２でクラッドを伝搬する光の電力は安定する。そして、楔４が抜かれた状態３になると、両光ファイバの軸が一致する場合、すなわち良好な接続の場合には、それまでクラッドに結合していた光がコアと結合し、該クラッドを伝搬する光が急激に減少する。上記の各状態におけるクラッドを伝搬する光電力の変化を図５に示す。
【００２４】
一方、楔４が抜かれたにもかかわらず、両光ファイバの軸が一致しない若しくはずれがさらに増大する場合は、図６に示すように、クラッドを伝搬する光は十分には減少しない、或いは増加する。
【００２５】
すなわち、状態１から３に亘る、クラッド伝搬光強度の推移を測定することが、光ファイバ接続部１の接続損失の判定に好適となる。具体的には、状態３におけるクラッド伝搬光強度（光電力）が所定の基準値を超えるか否かにより接続の適否を判定する。なお、本例のメカニカルスプライスに限らず、各種の光コネクタや融着接続においても接続作業完了時の状態を状態３とし、それ以降の光電力の推移を測定すれば、光ファイバ接続部１の接続損失の経時的変化の判定に好適となる。
【００２６】
また、本発明の変形例について図７の構成図を参照して説明する。同図において、１０１’は光ファイバ１２に装着し該光ファイバ１２のクラッド伝搬光を受光するクラッド受光部である。このクラッド光受光部１０１’は、光ファイバ１１に装着したクラッド光受光部１０１と同じものである。光ファイバ１２では、クラッドを伝搬する光の強度は極めて小さく、且つ、状態１〜３の間で殆ど変化しない。該光ファイバ１２のクラッド伝搬光の光電力と光ファイバ１１のクラッド伝搬光の光電力の変化を図８に示す。図８において、実線は光ファイバ１１のクラッド伝搬光の光電力を表し、一点鎖線は光ファイバ１２のクラッド伝搬光の光電力を表す。
【００２７】
同図に示すように、クラッド光受光部１０１での光電力がクラッド光受光部１０１’での光電力と比較して十分に大きい場合、光ファイバ１１のクラッドに光が多く存在することから、接続点でコアに結合していない光が存在する、すなわち接続損失が発生していることが分かる。そして、状態３において、クラッド光受光部１０１での光電力とクラッド光受光部１０１’での光電力とが近似することが分かる。以上から、両光電力を比較対比することが、光ファイバ接続部１の接続損失の判定に好適となる。
【００２８】
なお、図７では、クラッド光受光部１０１と１０１’を用いて同時にクラッド伝搬光の光強度を測定する構造を記載しているが、１つのクラッド受光部のみで同様の接続損失の判定を行うことができる。この場合は、接続する前に、光ファイバ１２にクラッド光受光部１０１にて測定を行った後、これを光ファイバ１１に付け替えて、接続作業中の状態１〜３のクラッドを伝搬する光電力を測定すればよい。この方法は、限られた数のクラッド光受光部でも、光ファイバ接続部前後の光ファイバにおけるクラッド伝搬光を測定できるので、より確度の高い接続損失の判定を行うのに好適である。
【００２９】
また、図７の構成で測定を行った後にクラッド光受光部１０１’を取り除き、図４に示す構成によって、それ以降の光電力の推移を測定すれば、光ファイバ接続部１の接続損失の経時的な変化の判定に好適となる。
【００３０】
次に、クラッド光受光部１０１の構造について図９を参照して説明する。図９に示すように、クラッド光受光部１０１は、光ファイバ１１を湾曲した状態で着脱自在に固定保持する保持具１０１ａと、湾曲した光ファイバ１１から漏れる光を受光する受光素子１０１ｂとからなる。保持具１０１ａには所定の曲率半径ｒで湾曲した溝（図示省略）と、該溝の略中間地点から前記受光素子１０１ｂに亘って開口した導波口１０１ｃとが形成されている。
【００３１】
実際に、１．３μｍ零分散単一モード光ファイバを対象に実験したところ、光源１００として波長１．３μｍの光源を用いる場合、曲率半径ｒが１０ｍｍ以上ではクラッド伝搬を十分受光することが難しく、１０ｍｍ未満が望ましいことが分かった。
【００３２】
一方、１．３μｍ零分散単一モード光ファイバに対して光源１００として波長１．５μｍ以長の光源を用いる場合は、曲率半径ｒが１０ｍｍでもクラッド伝搬光を受光できる。ただし、コア伝搬光も曲げによって一部漏れて、受光素子１０１ｂで受光されるため、接続損失が小さめに判定される危険性がある。
【００３３】
また、分散シフト光ファイバの場合、光源１００として波長１．５μｍ以長の光源と、曲率半径ｒが１０ｍｍのクラッド光受光部１０１でも、コア伝搬光を受光することはなく、クラッド伝搬光のみを受光でき、本発明を適用可能であることが分かった。
【００３４】
本実施の形態の場合において、通信開始前の状況では判定用の専用光源を光源１００として用いることができる。また、コアを伝搬する通信光波長での曲げ損失が十分に小さくなるように曲率半径ｒを適切に設定すれば、光源１００として、ユーザ宅や局内に設置する伝送装置の通信用光源（波長１．３μｍ帯又は波長１．５５μｍ帯）を用いることもできる。さらに、ユーザの伝送装置前に波長１．６５μｍ帯の試験・監視光の遮断フィルタが設置されている場合、光源１００として、波長１．６５μｍ帯の判定用の光源を用いて、局側の監視光入力ポートから伝送路に光を入光することもできる。これらの方法によって、通信中の状況において、光ファイバの接続損失の経時的な変化を判定することが可能となる。なお、曲率半径ｒの適切な設定については、コア伝搬光の曲げによる損失が生じにくい分散シフト光ファイバの場合の方がより容易であるが、１．３μｍ零分散単一モード光ファイバについても、例えば「山本他、”光線路の上部下部判定を可能とする心線対照器の検討”、２００３年電子情報通信学会ソサエティ大会、Ｂ−１０−１０」に示されているように十分に可能である。
【００３５】
このように光源１００の波長とクラッド光受光部１０１の曲率半径ｒを適切に選ぶことにより、多様な単一モード光ファイバについて、クラッド伝搬光の光強度を確実に検出し、その接続損失を判定することが可能である。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、クラッド光受光部１０１及び表示部１０２を接続作業完了後も装着し続けるか、若しくは、取り外した後に、必要に応じて再度装着することで、接続損失の経時的な変化を判定できる。測定の条件を一定するために、受光部１０１を再度装着する場合は、できるだけ一定の位置に装着することが望ましい。
【００３７】
接続損失の変化の原因としては、温度や湿度などの環境的なもの、引っ張り張力や振動などの機械的なものがあるが、接続部１でのコア伝搬光の損失分が１００％クラッドに結合すると仮定して計算した理論値を図１０に示す。横軸は接続損失の変化量、縦軸はクラッドを伝搬する光電力の変化量で、接続損失０．１ｄＢを初期の基準値として表している。接続損失が０．１ｄＢ付近から０．５〜１ｄ以上に増加すると、クラッドを伝搬する光電力は５〜１０ｄＢ程度の増加が見込まれる。
【００３８】
以上から、本発明では、クラッドを伝搬する光電力を測定することにより、接続損失の経時的な変化、例えば光ファイバ通信網構築後の月単位や年単位での経時的な変化を、良好な精度で判定することが可能である。
【００３９】
以上本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では光ファイバ接続部１としてメカニカルスプライスを用いた端面突き合わせ接続について説明したが、融着接続など種々の接続形態においても本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】光ファイバ接続部の構成図
【図２】光ファイバ接続作業を説明する図
【図３】光ファイバ接続作業時における状態遷移を説明する光ファイバの模式図
【図４】接続損失判定方法で用いるシステム構成図
【図５】接続作業時におけるクラッド伝搬光電力の推移を説明する図
【図６】接続作業時におけるクラッド伝搬光電力の推移を説明する図
【図７】接続損失判定方法で用いるシステム構成図
【図８】接続作業時におけるクラッド伝搬光電力の推移を説明する図
【図９】クラッド光受光部の構成図
【図１０】クラッド伝搬光電力の変化と接続損失の変化の相関図
【図１１】従来の接続損失判定方法を説明する図
【符号の説明】
【００４１】
１…光ファイバ接続部、２…Ｖ溝基板、２ａ…Ｖ溝、３…押さえ板、４…楔、１１，１２…光ファイバ、１００…光源、１０１，１０１’…クラッド光受光部、１０１ａ…保持具、１０１ｂ…受光素子、１０１ｃ…導波口、１０２…表示部
【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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