(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
データセンタや局舎などの光通信関連設備では、光伝送路を伝搬する通信光は、可視光領域にない不可視光であることが多いため、目視にて確認することができない。そのため、光伝送路が使用されているか否かといった運用状態を容易に把握できず、また、使用中の光伝送路を未使用と誤認して、光コネクタを抜いてしまうなどの問題があった。
【0003】
そこで、光通信関連設備の保守性や運用効率を向上させるため、光ファイバを接続した状態で、光伝送路を伝搬される通信光の有無を目視で確認するための多くの手段が検討されている。
【0004】
例えば、光ファイバが内蔵された割スリーブ内で突き合わせ接続されるフェルールの端面同士の間にギャップを設け、そのギャップに光透過性樹脂からなる導波体を設け、その導波体の上方に導かれた通信光の一部を蛍光体で受光し、通信光の伝搬の有無を検出する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、光ファイバを内蔵した2つのフェルール間に光導波路基板を配置し、通信光の一部を光導波路基板にて分岐して通信光出力部へ取り出すことにより、通信光の有無を確認する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
更に、通信光の一部を分岐して取り出す分岐器を使用し、取り出した分岐光を検知する可視光変換素子を取り付ける方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1では、非常に狭いギャップ内に導波体を設けるため、その組み立てに時間と光軸の高精度な位置合わせが必要である。しかも、光検知体が蛍光体からなるので、その発光時間が極端に短く目視確認しにくいため、光通信関連設備で使用するためには実用困難であった。
【0009】
また、特許文献1では、光ファイバを内蔵したフェルールを圧着等により固定するため、フェルール(光ファイバ)の挿抜による応力の印加によって、ギャップに設けた光透過性樹脂からなる導波体が剥離や摩耗してしまう場合がある。これにより、通信光を精度よく外部へ導出できない等、長期的に精度よく通信光を検知できないという問題がある。さらに、パワーモニタを用いて通信光の損失を測りながらギャップの長さを調整するため、ギャップ間の制御が困難であるという問題もある。
【0010】
特許文献2では、光導波路基板とフェルール及び通信光出力部とを接続する必要があることから、やはり、その組み立てに時間と高精度な位置合わせが必要となり、また、光導波路基板などの部材が高価であることから、更なる実用化のために低コスト化の実現が困難であった。
【0011】
特許文献3でも、可視光変換素子の発光時間が極端に短く目視確認しにくい問題があった。
【0012】
そこで、本発明の目的は、光軸の高精度な位置合わせなど、煩雑な組み立て作業が不要であり、光伝送路を伝搬する通信光の一部を効率良く取り出すことができる通信光検知コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
この目的を達成するために創案された本発明は、光伝送路同士を光接続すると共に前記光伝送路の通信状況を確認可能とする通信光検知コネクタにおいて、前記光伝送路同士を光接続すると共に通信状況を確認するための漏れ光を生じさせる光接続体を備え、前記光接続体は、前記光伝送路と光接続するコアと、前記コアの周囲に設けられたクラッドと、前記コアの一部が前記クラッド内で前記コアの形状が変形されてなる光取り出し部と、を有し、前記光取り出し部のクラッド外径がそれ以外の部分のクラッド外径より小さい通信光検知コネクタである。
【0014】
前記光取り出し部は、1本の光ファイバの一部を溶融延伸させて形成されても良い。
【0015】
前記光取り出し部は、軸ズレさせて突き合わせた2本の光ファイバの端部同士を融着延伸させて形成されると良い。
【0016】
前記光取り出し部以外の前記クラッドの外径が124〜126μmであり、前記光取り出し部の前記クラッド外径が70〜124μmであり、かつ、前記光取り出し部の前記クラッド外径が小さい部分の光ファイバ長手方向の長さが40μm以上であると良い。
【0017】
前記光接続体は、直線状の貫通孔が形成されたフェルール内に収容されると良い。
【0018】
前記フェルールは、光検知器を前記光取り出し部に近接して配置するための光検知用溝を有すると良い。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、光軸の高精度な位置合わせなど、煩雑な組み立て作業が不要であり、光伝送路を伝搬する通信光の一部を効率良く取り出すことができる通信光検知コネクタを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0022】
図1に示すように、通信光検知コネクタ10は、光伝送路11a,11b同士を光接続すると共に、通信光の一部を漏れ光として取り出し、その漏れ光を光検知器12の受光部13(例えば、フォトダイオード)に出力するためのものである。
【0023】
この光検知器12は、漏れ光を検知するためのものであり、通信光検知コネクタ10とは別体に構成され、通信光検知コネクタ10に対して着脱可能に取り付けられる。
【0024】
このように構成することにより、通信光検知コネクタ10自体を小型化できるだけでなく、複数の通信光検知コネクタ10に対して光検知器12を兼用できるため、コストの低減に大きく寄与することができる。
【0025】
本実施の形態に係る通信光検知コネクタ10は、光伝送路11a,11b同士を光接続すると共に光伝送路11a,11bの通信状況を確認可能とするものであり、光伝送路11a,11b同士を光接続すると共に通信状況を確認するための漏れ光を生じさせる光接続体14を備え、光接続体14は、光伝送路11a,11bと光接続するコア15と、コア15の周囲に設けられたクラッド16と、コア15の一部がクラッド16内でコア15の形状が変形されてなる光取り出し部17と、を有し、光取り出し部17のクラッド外径D1がそれ以外の部分のクラッド外径D2より小さいことを特徴とする。
【0026】
光伝送路11a,11bは、通信光を伝搬するコア18と、そのコア18を伝搬する通信光を閉じ込めるクラッド19と、を有する光ファイバからなる。例えば、光伝送路11aが設備側であり、光伝送路11bがユーザ側である。
【0027】
光伝送路11a,11bとしては、石英ガラス製のシングルモード光ファイバや、GI(グレーデッドインデックス)型のマルチモード光ファイバを用いることができる。このとき、光伝送路11aを構成する光ファイバと光伝送路11bを構成する光ファイバのコア径が同じであることが好ましい。
【0028】
これら光伝送路11a,11bは、それぞれフェルール20a,20b内に収容され、そのフェルール20a,20b間に光接続体14が収容されたフェルール21が介在されることで光伝送路11a,11b同士が光接続される。
【0029】
フェルール20a,20bは、セラミックス又は金属で構成され、その端面が光接続体14の端面とPC(フィジカルコンタクト)されるため、PC端面となるように研磨される。
【0030】
光接続体14は、光伝送路11a,11bのコア18,18と突き合わせ接続されるコア15と、そのコア15の外周に形成されコア15よりも屈折率の低い材料からなるクラッド16と、を有する。
【0031】
光接続体14のコア15は光伝送路11a,11bのコア18,18と同じ材料、同じ屈折率で構成され、光接続体14のクラッド16は光伝送路11a,11bのクラッド19と同じ材料、同じ屈折率で構成される。また、光接続体14のコア15とクラッド16の各外径は、その端面においてそれぞれ光伝送路11a,11bのコア18とクラッド19の各外径と等しくされる。
【0032】
これらの構成により、屈折率や外径の大きさの違いに起因して光接続体14と光伝送路11a,11bとの突き合わせ端面で発生する伝送損失を最小限にすることが可能となる。
【0033】
光接続体14の両端面は、光伝送路11a,11bの端面とPCされるため、PC端面となるように研磨されることが好ましい。これにより、光接続体14と光伝送路11a,11bとの光接続部において発生する伝送損失を低減することができる。
【0034】
光接続体14の光取り出し部17は、通信光の一部を漏れ光として光検知器12側(の方向)へ取り出すものであり、以下のようにして形成することができる。
【0035】
光取り出し部17は、
図2に示すように、1本の光ファイバ22の一部を段差状の変形部分を有するように変形加工すると共に、この変形部分を溶融延伸させて形成される。
【0036】
具体的には、
図2(a)に示すように、1本の光ファイバ22の一端部を固定し、光ファイバ22の他端部に荷重W1を印加した状態で光ファイバ22の一部(曲がりが生じた部分)を放電により加熱、溶融し、その後、
図2(b)に示すように、荷重W1を取り去ってから光ファイバ22の他端部を引っ張ると共に、光ファイバ22が直線状の外形となるように荷重W2を印加しながら加熱、溶融した部分を溶融延伸させる。なお、荷重W2を印加しなくとも、引っ張り長さを十分に大きくすることによっても直線状の外形に加工することができる。
【0037】
そうすると、
図2(c)に示すように、光ファイバ22の曲がりが生じた部分に位置するコア15の一部がクラッド16内で段差状に変形され、この部分が通信光の一部を漏れ光として取り出す光取り出し部17となる。光ファイバ22に印加した荷重W1,W2に起因する光ファイバ22の曲げ応力(内部応力)は、その後の放電による溶融工程によって開放される(曲げ応力に従って変形される)ので、この形成された段差状の部分には、曲げ応力は作用していない。
【0038】
図2で説明した製造方法により得られた光接続体14の断面写真を
図4に示す。
図4から分かるように、コア15の一部がクラッド16内で段差状に変形された光取り出し部17が形成されていることが確認できる。
【0039】
また、光取り出し部17は、
図3に示すように、軸ズレさせて突き合わせた2本の光ファイバ23a,23bの端部同士を融着延伸させて形成されても良い。
【0040】
具体的には、
図3(a)に示すように、一方の光ファイバ23aの一端を固定し、その固定した光ファイバ23aの他端の端面と他方の光ファイバ23bの端面とを所定のズレ量Sだけ軸ズレさせて突き合わせた後、その状態で2本の光ファイバ23a,23bの端部を放電により加熱、溶融することにより接着し、
図3(b)に示すように、固定していない光ファイバ23bを引っ張ると共に、光ファイバ23a,23bの接着後の形状が直線状の外形となるように荷重W3を印加しながら加熱、溶融した端部を融着延伸させる。なお、荷重W3を印加しなくとも、引っ張り長さを十分に大きくすることによっても直線状の外形に加工することができる。
【0041】
そうすると、
図3(c)に示すように、コア15の一部(軸ズレさせて突き合わせた部分)がクラッド16内で段差状に変形され、この部分が通信光の一部を漏れ光として取り出す光取り出し部17となる。
【0042】
これらの製造方法により光取り出し部17の作製工程が容易となり、また光透過性樹脂等を用いていた従来技術に比べて高信頼性を確保した光取り出し部17を作製することが可能となる。そして、これらの製造方法によれば、荷重W1の大きさ、ズレ量S、及び引張量を様々に設定することで漏れ光の量(光漏れ量)を簡単、且つ、正確に管理することができる。
【0043】
この光接続体14が収容されるフェルール21には、直線状に形成された貫通孔24が形成されており、この直線状の貫通孔24に光接続体14が挿入された後、接着剤等により固定されて収容される。
【0044】
前述した製造方法により得られた光接続体14は、光取り出し部17のクラッド外径D1がそれ以外の部分のクラッド外径D2より小さくなっており、また直線状の外形に形成されている。
【0045】
そのため、光接続体14を直線状の貫通孔24が形成された既存のフェルール21内に収容することが可能となり、独自に設計されたフェルールを用いる必要がなく、既存の部品を流用できるので、本発明の適用に当たって新たな投資が必要となることはない。また、光接続体14とフェルール21との隙間も従来通りの大きさとなるので、光接続体14と光伝送路11a,11bとを軸ずれなく従来通りに低損失で接続することができる。
【0046】
図6に示すように、通信光検知コネクタ10において光漏れ量が最大となる位置は、光取り出し部17の真上付近ではなく、かつ、光入射方向に依存して光ファイバの長手方向で変化する(光取り出し部17よりも光出射側(下流側)の光ファイバにおいて、光漏れ量が最大となる)。そのため、通信光検知コネクタ10に取り付けられる光検知器12の受光部13は、光入射方向に関わらず一定の検知感度を得るために、光取り出し部17の真上付近に設置されており、最大検知感度には必ずしもなっていない。
【0047】
そこで、光入射方向に関わらず検知感度を向上させるためには、光漏れ量が最大となる位置同士をなるべく近づけて、これらの位置が光取り出し部17の真上付近になるようにすれば良い。
【0048】
コア15から漏れてクラッド16中を伝播した光(通信光)は、クラッド16とフェルール21との界面において散乱することにより、光接続体14の外部へと漏れる。従って、光接続体14のクラッド16の外径を小さくして、クラッド16中を伝播する光がクラッド16とフェルール21との界面に早く到達して漏れるようにすれば、クラッド16中を伝播する距離(光ファイバ長手方向の距離)が小さくなり、光接続体14にどちらから通信光を入射しようとも、通信光は光取り出し部17の真上付近から漏れるようになる。
【0049】
上記理由により、クラッド外径D1となるクラッド小径部分から通信光が漏れるように、クラッド小径部分の長手方向の長さと径とを設定されていることが好ましい。例えば、クラッド外径D2が125μm(124〜126μm)となる一般的な光ファイバを用いる場合には、クラッド外径D1は70〜124μmとし、クラッド小径部分の長手方向の長さを40μm以上とすれば良く、より好ましくは1mm以上3mm以下の長さになるように溶融延伸もしくは融着延伸を行うと良い。なお、クラッド外径D1とクラッド外径D2との差が大きすぎる場合は、このクラッド小径部分とフェルール14との間の接着剤の塗布量がその他の部分よりも大きくなってしまう虞がある。そうなった場合、接着剤から受ける応力がその他の部分よりも大きくなってしまい、この応力よってクラッド小径部分で折れが発生し易くなるので、クラッド外径D1とクラッド外径D2との差は45μm以下にすることが好ましい。
【0050】
フェルール21としては、通信光の波長帯の光を透過し、且つ、漏れ光を受光するとこれを散乱する材料(例えば、ジルコニア)からなるものを用いることが好ましい。これにより、漏れ光を効率良く散乱させることができ、漏れ光を光検知器12の受光部13で検知する際の感度を向上させることが可能となる。
【0051】
なお、フェルール21は、
図5に示すように、光検知器12を光取り出し部17に近接して配置するための光検知用溝25を有しても良い。これにより、光検知器12の受光部13を光接続体14に近づけることができ(光検知器12の受光部13を漏れ光が発生するコア15に近づけることができ)、漏れ光を光検知器12の受光部13で検知する際の感度を向上させることができる。
【0052】
この光検知用溝25は、光検知器12の受光部13に臨ませるフェルール21の表面から貫通孔24の近傍までを貫通するように形成される。例えば、光検知用溝25は、ブレードによるダイシング又はエッチング等の溝加工により、光接続体14のコア15の光軸に対して垂直に形成されると共に断面視で略矩形状(凹状)に形成される。
【0053】
フェルール21の両端部は、割りスリーブ26a,26b内にそれぞれ嵌入されて固定される。そして、通信光検知コネクタ10の使用時に、設備側の光伝送路11aが収容されたフェルール20aとユーザ側の光伝送路11bが収容されたフェルール20bとがそれぞれ割りスリーブ26a,26b内に嵌入されてフェルール21の両端面に突き合わせられる。これにより、光伝送路11a、光接続体14、光伝送路11bが同一直線上に配置されて光接続される。
【0054】
つまり、割りスリーブ26aは、光伝送路11aの光軸と光接続体14の光軸とを位置合わせするためのものであり、割りスリーブ26bは、光接続体14の光軸と光伝送路11bの光軸とを位置合わせするためのものである。この割りスリーブ26a,26bによって、光接続体14が光伝送路11a,11bと同一直線上に配置されて一体的に1つの光導波路27が形成される。
【0055】
これら各部品は、粉塵や湿気による影響を低減するために防塵、防湿対策が講じられた筐体内に収容されても良い。
【0056】
従来の通信光検知コネクタには、光伝送路同士を接続する際に、これらの光軸を僅かにズラすことで漏れ光を発生させるものもあるが、光漏れ量を所望の量とするために光軸のズレを高精度で制御するのは容易ではなく、その管理も簡単ではない。また、経年により接続端面の摩耗等が生じる虞もある。
【0057】
更に、従来の通信光検知コネクタには、光ファイバの一部を曲げたものを光取り出し部としてフェルール内に収容し、これを光伝送路同士の光接続に用いるものもあるが、光ファイバに常に曲げ応力が掛かることになるため、経年により光ファイバが破断してしまう虞があり、長期信頼性の面で劣る。
【0058】
これらに対し、通信光検知コネクタ10によれば、光接続体14は、光伝送路11a,11bと光接続するコア15と、コア15の周囲に設けられたクラッド16と、コア15の一部がクラッド16内でコア15の形状が変形されてなる光取り出し部17と、を有し、光取り出し部17のクラッド外径D1がそれ以外の部分のクラッド外径D2より小さいため、直線状の貫通孔24が形成された既存のフェルール21を用いることができると共に、その組み立ても非常に簡単に行える。
【0059】
また、光透過性樹脂等を用いていないため、気泡が混入して検知精度が低くなる又は不良になる虞も無いので、製品ばらつきが小さく、かつ、歩留まりが良い。また、温度環境の変化に伴う屈折率変化により光漏れ量等が変化することがないので、温度環境の変化によって検知精度がばらついたりする虞が無い。
【0060】
更に、光接続体14は、軸ズレさせて突き合わせた2本の光ファイバ23a,23bの端部同士を融着延伸させて形成されるか、又は1本の光ファイバ22の一部を溶融延伸させて形成されるため、荷重W1の大きさ、ズレ量S、及び引張量を様々に設定することで光漏れ量を簡単、且つ、正確に管理することができる。
【0061】
また、光接続体14(光取り出し部17)には曲げ応力が掛かっておらず、更に光接続体14に応力を掛けることなくフェルール21内に収容することができ、光接続体14が破断する虞が無く、長期信頼性及び組み立て易さの面で優れている。
【0062】
なお、
図1に示す通信光検知コネクタ10において、光接続体14の長さは、フェルール21の長さ(通信光の伝搬方向の長さ)と同等としたが、
図7(a)、(b)に示す通信光検知コネクタ30のように、光接続体31である光ファイバ32の方がフェルール33より長くても良い。例えば、金属フランジ35が取り付けられた通常のSCフェルールやLCフェルールなどを用いることができる。
【0063】
図7(a)に示す通信光検知コネクタ30は、光接続体31である光ファイバ32(石英ガラス製のシングルモード光ファイバまたはGI型のマルチモード光ファイバ)の少なくとも一端部において、光ファイバ32のコアの形状が変形されてなる光取出し部34を形成し、この光取出し部34がフェルール33内に位置するようにして取り付けられて形成される。フェルール33から突出する光ファイバ32の他端部も、一端部と同構造として通信光の検知機能を持たせても良いし、通常の光コネクタを取り付けても良い。そして、このフェルール33の一端部(光ファイバ32の他端部側)は、金属フランジ35内に収容されると共に、他端部は割りスリーブ36内に収容される。そして、このフェルール33の一端部(光ファイバ32の他端部側)は、割スリーブ36内に収容され、他のフェルールと接続される。
【0064】
図7(b)に示す通信光検知コネクタ30のように、この光接続体31が収容されるフェルール33に、直線状の貫通孔からなる光検知用溝38を設けても良い。
【0065】
以上の通り、本発明によれば、光軸の高精度な位置合わせなど、煩雑な組み立て作業が不要であり、光伝送路を伝搬する通信光の一部を効率良く取り出すことができる通信光検知コネクタを提供することができる。