JP6122784B2 - 光ファイバ側方入出力装置および光通信切替システム - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの側方から光を入出力する技術に関する。

光ファイバ側方入出力技術は、或る角度で曲げられた光ファイバの曲がり部分の側面に別の光ファイバを突き当てるという構造により、２つの光ファイバ間での光信号の授受を可能にする技術である。以下、この明細書では曲げられるほうの光ファイバを曲げ光ファイバと称し、曲げ光ファイバの側面に突き当てられるほうの光ファイバをプローブファイバと称する。光ファイバ側方入出力技術は、漏洩光モニタ、心線対照用の試験光入射、あるいは光回線の経路変更に係る短瞬断切替器などへの適用が検討されている。

図１７は、光ファイバ側方入出力装置を説明するための概念図である。被覆付き光ファイバなどが円筒状の剛体である円筒部２に押し当てられ、曲げ光ファイバ１が形成される。透明のゲル状部材である屈折率整合剤４が、円筒部２に密着する曲げ部３を覆うように或る程度の厚みを持って盛り上げ形成される。この屈折率整合剤４に差し込むようにプローブファイバ５の端面が曲げ部３に突き当てられて、側方入出力の光学系が形成される。プローブファイバ５の端面には図示しないレンズが形成されても良い。

曲げ部３の円筒部２に接触する部分の曲率半径は例えば１．７ｍｍであり、円弧部分のなす角度は３０度程度である。曲げ部３の形成されることで光ファイバの全反射条件が緩和され、光を光ファイバの側方から入出力させることが可能になる。曲げ光ファイバ１からの光は屈折率整合剤４を通ってプローブファイバ５に入射され外部に出力される。光の進行方向は可逆的であり、プローブファイバ５からの光を同じ経路で曲げ光ファイバ１に入力することもできる。

この技術の利用用途として例えば短瞬断切替器が提案されている。短瞬断切替器は例えばアクセス網における光通信線路切替装置に適用されることが可能である。光通信線路切替装置は、光ファイバ側方入出力技術により光信号を迂回線路にバイパスさせるための装置である。この種の装置を用いれば支障移転工事などで現用光ファイバを切断しても迂回線路で通信を維持できるので、光通信線路の切替工事をインサービスで実施できる。

図１８は、特許文献２に示される光通信線路切替装置を示す図である。現用光線路光ファイバの途中に対をなす側方光入出力機構を設けて光を迂回させることで光通信線路切替装置が形成される。さらに図１９に示されるように、一対の光通信線路切替装置を現用光線路光ファイバ上に対向配置し、新規光線路光ファイバ３００′を現用光線路光ファイバと並列に接続することで、光経路を現用光線路光ファイバから新規光線路光ファイバ３００′に短瞬断で切り替え可能な光学系を形成することができる。

特開２００９−２５２１０号公報 特開２０１２−２５２０９９号公報

田中、荒木、東、「ローカルインジェクションによるＰＯＮ分岐線路の個別試験」、２００８年電子情報通信学会総合大会 Ｂ−１０−５、通信講演論文集２、ＰＰ２８８、２００８−３ 本田、廣田、真保、川野、真鍋、東、「小径曲げ試験における光ファイバ破断に関する検討」、２０１２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会 Ｂ−１０−２３、通信講演論文集２、Ｐ２０５ 本田，川野，廣田、真保，真鍋、東、「ローカル光入出力を用いた光線路切替方式の基本検討」、社団法人電子情報通信学会、電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112(261), 43-46, 2012-10-25 真保誠，廣田栄伸，本田奈月，川野友裕，真鍋哲也，東裕司，「ローカル光入力技術を用いた心線対照器の入力部における基本検討」，信学技報，IEICE Technical Report, OFT2012-54 (2013-01) 廣田栄伸，川野友裕，真保誠，納戸一貴，本田奈月，真鍋哲也，「側方光入力技術を用いた心線対照送信部の検討」，信学技報，IEICE Technical Report, OFT2012-79, OPE2012-197(2013-03) 廣田栄伸 他，"光ファイバ側方入力技術を用いた試験光入射機構の設計検討"，ＯＦＴ２０１１−８４，ｐｐ．５７−６０，２０１２

光ファイバ側方入出力装置においては、漏洩光がプローブファイバに再結合する際の効率、すなわち光結合効率が重要である。光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。既存の技術では漏洩光を受光するプローブファイバの開口角が狭く、プローブファイバ側のコア（コア径：φ１０μｍ）に集光する損失が大きい。このため光信号（漏洩光）を確実に捕捉することが難しく、光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、既設ファイバとプローブファイバとの間で十分な光結合効率を得られないという問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、漏洩光を確実に捕捉することの可能な光ファイバ側方入出力装置および光通信切替システムを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明は、以下のような観点を備える。

（１）本発明に係わる光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部を形成された光ファイバに曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置である。この光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部に端面が対向し、当該端面を介して曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバと、曲げ部と端面との間に設けられ、曲げ部から漏洩する漏洩光の経路を曲げ部から前記端面へ向かう方向に変化させる光学系と、経路を変更された漏洩光を捕捉する捕捉部とを具備する。

すなわち（１）の態様によれば、漏洩光の経路がプローブファイバとしての入射用光ファイバとは異なる方向に曲げられ、漏洩光は捕捉部により捕捉される。これにより入射用光ファイバに係わる制限とは無関係に、漏洩光を確実に捕捉することが可能になる。

（２）本発明に係わる光ファイバ側方入出力装置は、（１）における捕捉部が、経路を変更された漏洩光を受光する受光素子を備える。これにより漏洩光をロスなく光／電変換することができる。

（３）本発明に係わる光ファイバ側方入出力装置は、（１）における捕捉部が、経路を変更された漏洩光を受光可能なコア径を有するマルチモード光ファイバを備える。これにより漏洩光をロスなく捕捉することができる。

（４）本発明に係わる光ファイバ側方入出力装置は、（１）における光学系が、入射用光ファイバの曲げ部から端面へ向かう方向とは異なる方向に漏洩光を反射するミラー部を備える。これにより漏洩光はロスなくその経路を変更される。

（５）本発明に係わる光ファイバ側方入出力装置は、（４）における光学系が、光ファイバを曲面に押し当てて曲げ部を形成する、光透過性を有する固形部材を備え、ミラー部が固形部材に膜状に形成される。これにより製造の歩留まりが向上する。

（６）本発明に係わる光通信切替システムは、第１光ファイバを介して接続される第１装置と第２装置との間で授受される光信号を第２光ファイバに一時的に迂回させる光通信切替システムである。この光通信切替システムは、請求項（１）〜（５）のいずれかの光ファイバ側方入出力装置により第１光ファイバに曲げ部を形成する。そして、第１光ファイバと第２光ファイバとを光学的に結合する光結合部と、第２光ファイバを光ファイバ側方入出力装置の入射用光ファイバに接続して、当該第２光ファイバを介して第１装置から第２装置に向けダウンリンク伝送される第１光信号を、入射用光ファイバから曲げ部に入射して第２装置に伝送するダウンリンク光伝送系と、第２装置から第１装置に向けアップリンク伝送される第２光信号を曲げ部から漏洩させ、光ファイバ側方入出力装置の捕捉部により捕捉して第２光ファイバを介して第１装置に伝送するアップリンク光伝送系とを具備する。

すなわち（６）の態様によれば、アップリンク伝送される第２光信号を確実に捕捉でき、切替工事をロスなく実施することが可能になる。

（７）本発明に係わる光通信切替システムは、（６）において、さらに、捕捉された第２光信号を増幅する中継増幅器を具備する。このようにすることでアップリンク伝送される第２光信号は増幅され、ロスをさらに減らすことができる。

（８）本発明に係わる光通信切替システムは、第１光ファイバを介して接続される第１装置と第２装置との間で授受される光信号を、第２光ファイバに一時的に迂回させる光通信切替システムである。この光通信切替システムは、第１装置側で第１光ファイバおよび第２光ファイバを収容する第１クロージャと、第２装置側で第１光ファイバおよび第２光ファイバを収容する第２クロージャとを具備する。

第１クロージャは、第１光ファイバに曲げ部を形成する、（１）〜（５）のいずれかの光ファイバ側方入出力装置を用いる第１光入出力装置と、第１装置から第２装置に向けダウンリンク伝送される第１光信号を第１光入出力装置の曲げ部から漏洩させ当該第１光入出力装置の捕捉部により捕捉して、第２光ファイバを介して第２装置に伝送し、第２装置から第１装置に向けアップリンク伝送される第２光信号を第１光入出力装置の入射用光ファイバから曲げ部に入射して第１装置に伝送する第１光伝送系とを備える。

第２クロージャは、第１光ファイバに曲げ部を形成する、（１）〜（５）のいずれかの光ファイバ側方入出力装置を用いる第２光入出力装置と、第２光信号を第２光入出力装置の曲げ部から漏洩させ当該第２光入出力装置の捕捉部により捕捉して第２光ファイバを介して第１装置に伝送し、第１光信号を第２光入出力装置の入射用光ファイバから曲げ部に入射して第２装置に伝送する第２光伝送系とを備える。

すなわち（８）の態様によれば、第１クロージャに第１光伝送系が形成され、第２クロージャに第２光伝送系が形成されるので、切替工事を手軽に実施できる。

すなわちこの発明によれば、漏洩光を確実に捕捉することの可能な光ファイバ側方入出力装置および光通信切替システムを提供することができる。

図１は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図３は、図２に示される波長ビームスプリッタ６の反射特性を示す図である。 図４は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの他の例を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図６は、第３の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図７は、第４の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図８は、図７に示される波長ビームスプリッタ６の反射特性を示す図である。 図９は、第５の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図１０は、波長ビームスプリッタ６の種々の形状を示す図である。 図１１は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの他の例を示す図である。 図１２は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの他の例を示す図である。 図１３は、第９の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図１４は、第９の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の他の例を示すブロック図である。 図１５は、第１０の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。 図１６は、第１０の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の他の例を示すブロック図である。 図１７は、光ファイバ側方入出力装置を説明するための概念図である。 図１８は、特許文献２に示される短瞬断切替器を示す図である。 図１９は、特許文献２に示される光通信線路切替装置を示す図である。

［第１の実施形態］
図１は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの一例を示す図である。このシステムは、電話局内などに設置される局側伝送装置２０と、加入者宅などに設置される加入者側伝送装置３０とを備える。局側伝送装置２０および加入者側伝送装置３０は光ファイバ４０ｓを介して相互接続され、互いに光信号を授受する。

実施形態において、波長１５５０ｎｍの光（実施形態では長波長光と称する）、波長１４９０ｎｍの光（実施形態では中波長光と称する）、および波長１３１０ｎｍの光（実施形態では短波長光と称する）を考える。このうち長波長光および中波長光が、局側伝送装置２０から加入者側伝送装置３０に向けダウンリンクで伝送される。短波長光は加入者側伝送装置３０から局側伝送装置２０に向けアップリンクで伝送される。なおここでいう長、中、短の区別は比較のうえでのものに過ぎず絶対的な指標ではない。

局側伝送装置２０から加入者側伝送装置３０への通信は中波長光で提供される。加入者側伝送装置３０から局側伝送装置２０への通信は短波長光で提供される。長波長光は、例えば加入者へのテレビ放送サービスを提供する。

図１において、インサービスで使用される現用系の光ファイバ４０ｓは所内側で所内カプラ５０に接続され、迂回用の光ファイバ４０ｐに分岐される。所内カプラ５０は光ファイバ４０ｓと光ファイバ４０ｐとを光学的に結合する。光ファイバ４０ｓ、光ファイバ４０ｐは所外側のOptical Network Unit（ＯＮＵ）側クロージャ６０に引き込まれる。

ＯＮＵ側クロージャ６０に収容された光ファイバ４０ｓは、光一時遮断機構６１および光ファイバ側方入出力装置６７を経由して加入者側伝送装置３０に接続される。光ファイバ側方入出力装置６７は光ファイバ４０ｓに曲げ部を形成する。

ＯＮＵ側クロージャ６０に収容された光ファイバ４０ｐは、光一時遮断機構６２を経由してＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）カプラ６４に接続される。ＷＤＭカプラ６４は、光ファイバ４０ｐからの長波長光を光アンプ６５に接続し、中波長光を中継増幅器７１に接続する。

光アンプ６５で増幅された長波長光および中継増幅器７１で増幅された中波長光は別のＷＤＭカプラ６６で結合されて、いずれも光ファイバ側方入出力装置６７に入射される。光ファイバ側方入出力装置６７は曲げ部から光ファイバ４０ｓに長波長光と中波長光を入射し、これらの波長光を加入者側伝送装置３０に届かせる。

上記構成によりダウンリンク光伝送系が形成される。ダウンリンク光伝送系は、光ファイバ４０ｐを光ファイバ側方入出力装置６７のプローブファイバに接続する。そして、光ファイバ４０ｐを介してダウンリンク伝送される長波長光および中波長光をプローブファイバから曲げ部に入射して、加入者側伝送装置３０に伝送する。なおプローブファイバについては図２を参照して説明する。

加入者側伝送装置３０から局側伝送装置２０に向けアップリンク伝送される短波長光は光ファイバ４０ｓの曲げ部から漏洩し、光ファイバ側方入出力装置６７のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）６８で捕捉される。捕捉された短波長光は電気信号に変換され、中継増幅器６９に入力される。

中継増幅器６９はＡＰＤ６８からの電気信号を増幅したのち半導体レーザ（図示せず）で光信号に戻す。この光信号はＷＤＭカプラ６６に入射され、中継増幅器７１を経てＷＤＭカプラ６４に達し、光ファイバ４０ｐに結合される。光ファイバ４０ｐは光一時遮断機構６２を介してＯＮＵ側クロージャ６０の外に出て、所内側の所内カプラ５０にまで延伸される。

上記構成により、アップリンク光伝送系が形成される。アップリンク光伝送系は、短波長光を曲げ部から漏洩させ、ＡＰＤ６８により捕捉して光ファイバ４０ｐを介して局側伝送装置２０に伝送する。なおＯＮＵ側クロージャ６０における光一時遮断機構６１および６２は同期動作制御部６３による制御下で、互いに同期して動作する。

図２は、第１の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。光ファイバ側方入出力装置図１に示される光ファイバ側方入出力装置６７として適用されることができる。

図２に示される光ファイバ側方入出力装置は、円筒部２、プローブファイバ５およびフォトダイオード８を備える。フォトダイオード８はＴＯ−ｃａｎ（Top Open Can）７に封入され、ＴＯ−ｃａｎ７に形成される開口部から高効率で光を受光するようになっている。

光ファイバは円筒部２に押し当てられ、円筒部２の形状に沿う一定の曲率形状をもつ曲げ部３が形成される。曲げ部３を形成された状態の光ファイバを曲げ光ファイバ１と称する。曲げ部３を介して曲げ光ファイバ１に光を入出力することができる。

プローブファイバ５は、その端面を曲げ部３に突き当てられるように配置される。プローブファイバ５からの入射光は端面から放射されて曲げ部３から曲げ光ファイバ１に入射可能である。ゲル状の屈折率整合剤４を曲げ部３に接触させ、この屈折率整合剤４にプローブファイバ５を差し込むことで図２に示されるような光学系を形成することができる。屈折率整合剤４として、曲げ光ファイバ１の被覆の屈折率に近い材料を選ぶのが好ましい。

ところで第１の実施形態では、曲げ部３とプローブファイバ５の端面との間に、例えば多層膜の波長ビームスプリッタ６が設けられる。波長ビームスプリッタ６は曲げ部３から漏洩する漏洩光の進行方向に対して斜めに設置され、漏洩光の経路をプローブファイバ５の端面へ向かう方向とは異なる方向に変化させる。つまり波長ビームスプリッタ６は、端面から放射される入射光を透過させて曲げ部３に到達させるが、曲げ部３からの漏洩光を反射してフォトダイオード８に照射する。波長ビームスプリッタ６は、漏洩光のうち特定の波長帯の光をフォトダイオード８の方向に反射する、ミラー部としての機能を備える。

フォトダイオード８は、波長ビームスプリッタ６で経路変更された（反射された）漏洩光を捕捉して電気信号に変換する。この電気信号は例えば増幅器（図示せず）で増幅されたのち半導体レーザ（図示せず）で再び光信号に戻されることが可能である。つまりフォトダイオード８は図１に示されるＡＰＤ６８に相当する。

図３は、図２に示される波長ビームスプリッタ６の反射特性を示す図である。第１の実施形態では、波長ビームスプリッタ６に短波長領域（１３１０ｎｍ近傍）の光を反射させ、中波長および長波長領域（１４９０ｎｍ以上）の光を透過させる特性を持たせる。これにより図１において、ＷＤＭカプラ６６からの中波長光および長波長光を光ファイバ４０ｓに入射して加入者側伝送装置３０に伝送し、加入者側伝送装置３０からの短波長光をＡＰＤ６８に入射して中継増幅器６９に入力することができる。

さて、既存の光ファイバ側方入出力装置では、漏洩光をプローブファイバに入射させることで漏洩光を捕捉するようにしている。しかしプローブファイバの断面が小さく受光量が少ないことや、光結合効率に限度があることなどで、漏洩光をロスなく確実に捕捉することが難しかった。そもそも漏洩光の強度は大変弱いので、レンズ付きファイバなどをプローブファイバに用いても、やはりロスがある。

これに対し第１の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置（図２）では、漏洩光の経路を波長ビームスプリッタ６で変化させ、漏洩光がプローブファイバに入射することを積極的に禁止する。そして、変化させた漏洩光の経路上にフォトダイオード８の受光面を配置することで、漏洩光を高効率で受光できるようにしている。

容易にわかるように、フォトダイオード８の受光面はプローブファイバの断面とは比較にならないほどに広いので、捕捉できる受光量も桁違いに大きくなる。ちなみに普通のフォトダイオードの直径は５０μｍ程度あるので、漏洩光を確実に捕捉することができる。

また図２に示される構成のもとでは、漏洩光とフォトダイオード８との位置合わせのトレランスは、漏洩光をプローブファイバで受ける構造に比べてやはり桁違いに大きい。従って調心の手間を低減することができ、装置の製造時間を短くして低コスト化を促すこともできる。これらのことから第１の実施形態によれば、漏洩光を確実に捕捉することの可能な光ファイバ側方入出力装置を提供することができる。

第１の実施形態で述べたような光ファイバ側方入出力装置を用いることで、光ファイバ切替工事における光ロスを軽減できることは言うまでもない。図１に戻り、実施形態に係わる光通信切替システムにおける光ファイバ切替工事の手順について説明する。

通常時においては、ＯＮＵ側クロージャ６０における光一時遮断機構６１を開放し、光一時遮断機構６２を閉鎖させる。これにより長波長光、中波長光、および短波長光は光ファイバ４０ｓを経由して授受されることができる。なお光ファイバ４０ｓには光ファイバ側方入出力装置６７により曲げ部が形成されており−２ｄＢ程度の損失を生じるが、これは許容範囲内である。

現用の光ファイバ４０ｓの一部を新設の光ファイバに取り換えるために、光ファイバ切替工事が実施される。現用の光ファイバ４０ｓを切断する直前に、光一時遮断機構６１を閉鎖して光一時遮断機構６２を開放する。この切替は同期動作制御部６３により同時に行われる。これにより長波長光、中波長光、および短波長光の経路は迂回系の光ファイバ４０ｐに無瞬断で切り替えられる。そして新設の光ファイバへの取り換えが完了すると、光信号の経路は光ファイバ４０ｓに切り戻される。

第１の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置６７を用いれば、アップリンクの短波長光（１３１０ｎｍ）を、ロスなく光ファイバ４０ｐに迂回させることができる。従って信号取得を正確に行えることはもとより、迂回線路への信号の受け渡しが効率化されて弱い信号でも正確に中継することが可能になる。これらのことから第１の実施形態によれば、漏洩光を確実に捕捉して、通信品質を保ったまま切替工事を実施することの可能な光通信切替システムを提供することができる。

［第２の実施形態］
図４は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの他の例を示す図である。図４において図１と同様の箇所には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図４の光通信切替システムにおいては、光ファイバ側方入出力装置６７におけるＴＯ−ｃａｎ７およびフォトダイオード８を、大コア径マルチモードファイバ９に置き換えた。

図５は、第２の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。波長ビームスプリッタ６で反射された短波長光は、大コア径マルチモードファイバ９で捕捉される。大コア径マルチモードファイバ９は光を多く受光できるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第３の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。図６の光ファイバ側方入出力装置は、図２の光ファイバ側方入出力装置における屈折率整合剤４に代えて、プリズムビームスプリッタ１０を備える。波長ビームスプリッタ６はプリズムビームスプリッタ１０の内部に、膜状に形成される。

プリズムビームスプリッタ１０は、ガラスやアクリルなどの、光透過性を有する固形部材で形成される。プリズムビームスプリッタ１０は、曲げ光ファイバ１を円筒部２の曲面に押し当てて曲げ部３を形成する。さらにプリズムビームスプリッタ１０は、プローブファイバ５の端面にほぼ密着する第１平面と、この第１平面にほぼ直行しＴＯ−ｃａｎ７に接する第２平面とを備える。プリズムビームスプリッタ１０と、曲げ光ファイバ１、プローブファイバ５およびＴＯ−ｃａｎ７との互いの密着性を高めるために圧力を印加しても良い。

上記構成において光はすべて透明固体中を通るので屈折率整合剤を不要にすることができる。これにより、流動体（ゲル）である屈折率整合剤の消耗がなくなるので、光路が揺らぐことなく安定するという効果を得られる。

［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。図７においては波長ビームスプリッタ６の反射特性を図２とは異ならせ、中波長光をフォトダイオード８に入射させるようにしたものである。

図８は、図７に示される光ファイバ側方入出力装置の波長ビームスプリッタ６の反射率の波長依存性を示す図である。図８に示されるように、１４９０ｎｍ近傍の帯域の光を反射させるバンドパス特性を波長ビームスプリッタ６に持たせることで、中波長光が反射されてフォトダイオード８に入射される。

第１の実施形態では加入者側伝送装置３０からアップリンク伝送される短波長光（１３１０ｎｍ）を選択して増幅中継する例を示した。第４の実施形態では、局側伝送装置２０からダウンリンク伝送される中波長光（１４９０ｎｍ）の光が選択され増幅中継される。このように波長ビームスプリッタ６の反射率特性を変えることで、光通信切替システムの設計の自由度を高めることができる。

［第５の実施形態］
図９は、第５の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。図９の構成においては、図７の構成におけるＴＯ−ｃａｎ７およびフォトダイオード８を、大コア径マルチモードファイバ９に置き換えた。この構成によれば、第４の実施形態により得られる効果に加え、第２の実施形態と同様の効果を併せ持つ光ファイバ側方入出力装置および光通信切替システムを実現することができる。

［第６の実施形態］
図１０の太線に示されるように、波長ビームスプリッタ６は種々の形状で形成されることが可能である。（ａ）に示されるような平面状の薄膜が代表的である。あるいは、（ｂ）、（ｃ）に示される直角三角形単体、または（ｄ）に示されるような、直角三角形プリズムを貼り合わせた立方体プリズムの挟み込み面に形成されていてもよい。さらには、（ｆ）、（ｇ）に示されるような、台形形状の斜辺に形成されていてもよいし、厚みをもつ板に形成されていてもよい。（ｅ）は、図６に示される態様に対応するもので、曲面と平面をもつプリズムにより挟み込まれた界面に形成されてもよい。プリズムの周囲に屈折率整合剤が形成さていると、互いの屈折率が近いので、あたかもビームスプリッタの膜だけが存在しているように取り扱える。

［第７の実施形態］
図１１は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの他の例を示す図である。図１または図４に示される構成との相違点は、ＯＮＵ側クロージャ６０の光アンプと中継増幅器とを所内側に移し替えたことである。所内側の光アンプに符号８２を付し、中継増幅器に符号８４を付して示す。

図１１に示される構成によれば、切替工事の作業者が、光アンプと中継増幅器を工事場所まで持参せずとも工事が可能になるので、手間が大きく低減する。また、同じ局について連続して複数の切替工事が発生した場合に、光アンプと中継増幅器とを各工事で共用できるので、コスト低減が図れる利点がある。

［第８の実施形態］
図１２は、実施形態に係わる光ファイバ側方入出力装置を適用可能な光通信切替システムの他の例を示す図である。第８の実施形態に係わる光通信切替システムは、局側伝送装置２０の近傍にOptical Line Terminal（ＯＬＴ）側クロージャ９０を設け、加入者側のＯＮＵ側クロージャ６０とＯＬＴ側クロージャ９０との双方で、光ファイバ４０ｓ、４０ｐを収容する。そして第２の実施形態の光学配置をＯＮＵ側クロージャ６０に配置し、第５の実施形態の光学配置をＯＬＴ側クロージャ９０に配置するようにした。

上記構成により所内カプラ５０を排除でき、迂回線路（光ファイバ４０ｐ）を所内カプラ５０から加入者側にまで延々と配設することが不要になる。現実的には光ファイバ４０ｐに適する空き芯線（心線）が無いケースが多い。図１２に示される構成によれば、局側伝送装置２０までの空き芯線（心線）が無い場合でも任意のクロージャ間での光ファイバの切替が可能となる。

このように、実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置６７を、光ファイバ４０ｓ上のＯＬＴ側クロージャ９０とＯＮＵ側クロージャ６０との双方に配設することにより、任意の区間で切替工事を実施することが可能になる。もちろん、他の実施形態に係る光学配置を用いても同様の効果を得ることができる。

［第９の実施形態］
第１〜第８の各実施形態で説明した光ファイバ側方入出力装置では、ミラー部としての波長ビームスプリッタ６に半反射特性を持たせるようにした。ここでいう半反射特性とは特定の波長の光を透過させ一部の光を反射するという特性である。
第９の実施形態では波長ビームスプリッタ６に代えて、全反射特性を有する反射鏡２００を用いる。全反射特性は全ての波長帯の光を反射するという特性である。反射鏡２００は漏洩光を全波長帯にわたって特定の方向に反射する、ミラー部としての機能を備える。

図１３は、第９の実施形態に係る光ファイバ側方入出力装置の一例を示すブロック図である。図１３において、曲げ光ファイバ１はガラスブロック１１により円筒部２に押し当てられ、曲げ部３を生じた状態で把持される。ガラスブロック１１は漏洩光の照射経路に対して斜めに形成される面を備え、この面に例えば多層膜を蒸着して反射鏡２００が形成される。反射鏡２００の形態は平面鏡に限らず、例えば凹面鏡であっても良い。

曲げ部３からの漏洩光はガラスブロック１１を通過して反射鏡２００に照射される。反射鏡２００は漏洩光を全反射してプローブ１２に入射させる。プローブ１２は最大の光結合効率で漏洩光を捕捉可能な位置に設置される。プローブ１２は例えばフォトダイオードや光アンプに至る光学系（図示せず）に接続される。

既存の光ファイバ側方入出力装置の構造は、図１７に示されるように、曲げ部３からの漏洩光をそのまま直進させ、経路上のプローブファイバ５で捕捉するというものであった。このためプローブ１２と曲げ光ファイバ１との干渉を防ぐことを目的として、プローブ１２の大きさや、設置方向、設置場所などに制限を設けざるを得ない。従ってプローブ１２を最適な条件で設置することが難しく、光結合効率の低下を招いたり、装置の小型化も困難であった。

これに対し、図１３に示される構成によれば、反射鏡２００により漏洩光を任意の位置に集光することが可能になるので、プローブ１２の大きさや位置などの制限を緩和できるようになる。ひいては、光結合効率を高められ、装置の小型化にも寄与できる。もちろん、光の進行方向は可逆的なので、プローブ１２から通信光あるいは試験光を曲げ光ファイバ１に入射することも既存の装置と同様に可能である。

小型化のため曲げ光ファイバ１の曲げ角度を浅くすると、漏洩光は、曲げ光ファイバ１寄りの位置で漏洩されるようになる。反射鏡２００を用いることでプローブ１２と曲げ光ファイバ１との干渉を回避できるので、最適な位置にプローブ１２を設置することが可能になる。

図１４は、図１３に示されるプローブ１２をフォトダイオード８に代えた光ファイバ側方入出力装置を示す。フォトダイオード８は漏洩光との光結合効率が最大になる位置に設置される。漏洩光は反射鏡２００により任意の位置に集光されるので、サイズや位置の制限なしにフォトダイオード８を設置することが可能になる。ひいては漏洩光の光軸調整を低減することも可能になる。さらには、フォトダイオード８で漏洩光を直接受光する構造であることから、部品点数を削減することもできる。

第９の実施形態によればプローブ１２の設置条件に係わる制限を緩和できるので、曲げ光ファイバ１を最適な曲げ半径、および曲げ角度で変形させて漏洩光の出力レベルを稼ぐことができる。さらに、図１３、図１４に示されるように、曲げ光ファイバ１にプローブ１２が直接突き当てられることがないので、機械的な衝突を回避することができ、ひいては信頼性を向上させることもできる。

［第１０の実施形態］
図１５は、第１０の実施形態に係る光ファイバ側方入出射装置の一例を示す図である。図１５において、曲げ光ファイバ１は曲げ押え部１４により円筒部２に押し当てられ、曲げ部３を生じた状態で把持される。ガラスブロック１３の一つの面が、曲げ部３からの漏洩光の経路に対して斜めに向けて配置される。そして、この面に例えば多層膜を蒸着して反射鏡２００が形成される。曲げ部３からの漏洩光は反射鏡２００に照射される。反射鏡２００は漏洩光を全反射してプローブ１２に入射させる。プローブ１２は漏洩光との光結合効率が最大になる位置に設置される。

このような構成により第９の実施形態と同様に、漏洩光を反射鏡２００で任意の位置に集光できるので、プローブ１２の大きさや位置などの制限を緩和することが可能になる。ひいては、光結合効率を高められ、装置の小型化にも寄与できる。もちろん、光の進行方向は可逆的なので、プローブ１２から通信光あるいは試験光を曲げ光ファイバ１に入射することも既存の装置と同様に可能である。

曲げ光ファイバ１の曲げ角度を浅くしても、曲げ光ファイバ１寄りの位置で漏洩する漏洩光を反射鏡２００で反射させることでプローブ１２と曲げ光ファイバ１との干渉を回避できるので、小型化を促せるとともに最適な位置にプローブ１２を設置することが可能になる。もちろん、プローブ１２からの通信光あるいは試験光を曲げ光ファイバ１に入射することも可能である。

図１６は、図１５に示されるプローブ１２をフォトダイオード８に代えた光ファイバ側方入出力装置を示す。フォトダイオード８は漏洩光との光結合効率が最大になる位置に設置される。漏洩光は反射鏡２００により任意の位置に集光されるので、サイズや位置の制限なしにフォトダイオード８を設置することが可能になる。このように第１０の実施形態によっても、プローブ１２やフォトダイオード８の設置条件に係わる制限を緩和でき、第９の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。

以上説明したように各実施形態によれば、漏洩光を確実に捕捉することの可能な光ファイバ側方入出力装置および光通信切替システムを提供することができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、フォトダイオード８として、アバランシェフォトダイオードに代えてＰＩＮフォトダイオードを使用することも可能である。
また、図１１に示される光学配置は、第１、第２および第８の実施形態にももちろん適用することができる。

また、図２、図５、図６、図７、図９、および図１３〜図１６に示される光ファイバ側方入出力装置はいずれも、図１、図４、図１１および図１２に示される光通信切替システムに適用されることができる。
その他、各光学系の配置や光部品の材質などについても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

要するにこの発明は、上記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、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。

１…曲げ光ファイバ、２…円筒部、３…曲げ部、４…屈折率整合剤、５…プローブファイバ、６…波長ビームスプリッタ、７…ＴＯ−ｃａｎ、８…フォトダイオード、９…大コア径マルチモードファイバ、１０…プリズムビームスプリッタ、２０…局側伝送装置、３０…加入者側伝送装置、４０ｐ…光ファイバ、４０ｓ…光ファイバ、５０…所内カプラ、６０…ＯＮＵ側クロージャ、６１…光一時遮断機構、６２…光一時遮断機構、６３…同期動作制御部、６４…ＷＤＭカプラ、６５…光アンプ、６６…ＷＤＭカプラ、６７…光ファイバ側方入出力装置、６８…アバランシェフォトダイオード、６９…中継増幅器、７１…中継増幅器、８２…符号、８４…符号、９０…ＯＬＴ側クロージャ、１００…プリズム、２００…反射鏡、１１…ガラスブロック、１２…受光部、１３…ガラスブロック、１４…曲げ押え部

Claims (8)

1. 曲げ部を形成された光ファイバに前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
   前記曲げ部に端面が対向し、当該端面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバと、
   前記曲げ部と前記端面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光の経路を前記曲げ部から前記端面へ向かう方向とは異なる方向に変化させる光学系と、
   前記経路を変更された漏洩光を捕捉する捕捉部とを具備することを特徴とする、光ファイバ側方入出力装置。
2. 前記捕捉部は、前記経路を変更された漏洩光を受光する受光素子を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
3. 前記捕捉部は、前記経路を変更された漏洩光を受光可能なコア径を有するマルチモード光ファイバを備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
4. 前記光学系は、前記漏洩光を前記曲げ部から前記端面へ向かう方向とは異なる方向に反射するミラー部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
5. 前記光学系は、前記光ファイバを曲面に押し当てて前記曲げ部を形成する、光透過性を有する固形部材を備え、
   前記ミラー部は、前記固形部材に膜状に形成されることを特徴とする、請求項４に記載の光ファイバ側方入出力装置。
6. 第１光ファイバを介して接続される第１装置と第２装置との間で授受される光信号を、第２光ファイバに一時的に迂回させる光通信切替システムであって、
   前記第１光ファイバに前記曲げ部を形成する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバ側方入出力装置と、
   前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを光学的に結合する光結合部と、
   前記第２光ファイバを前記光ファイバ側方入出力装置の入射用光ファイバに接続して、当該第２光ファイバを介して前記第１装置から前記第２装置に向けダウンリンク伝送される第１光信号を、前記入射用光ファイバから前記曲げ部に入射して前記第２装置に伝送するダウンリンク光伝送系と、
   前記第２装置から前記第１装置に向けアップリンク伝送される第２光信号を前記曲げ部から漏洩させ、前記光ファイバ側方入出力装置の捕捉部により捕捉して前記第２光ファイバを介して前記第１装置に伝送するアップリンク光伝送系とを具備することを特徴とする、光通信切替システム。
7. さらに、前記捕捉された前記第２光信号を増幅する中継増幅器を具備することを特徴とする、請求項６に記載の光通信切替システム。
8. 第１光ファイバを介して接続される第１装置と第２装置との間で授受される光信号を、第２光ファイバに一時的に迂回させる光通信切替システムであって、
   前記第１装置側で前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバを収容する第１クロージャと、
   前記第２装置側で前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバを収容する第２クロージャとを具備し、
   前記第１クロージャは、
   前記第１光ファイバに前記曲げ部を形成する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバ側方入出力装置を用いる第１光入出力装置と、
   前記第１装置から前記第２装置に向けダウンリンク伝送される第１光信号を前記第１光入出力装置の曲げ部から漏洩させ当該第１光入出力装置の捕捉部により捕捉して、前記第２光ファイバを介して前記第２装置に伝送し、前記第２装置から前記第１装置に向けアップリンク伝送される第２光信号を前記第１光入出力装置の入射用光ファイバから前記曲げ部に入射して前記第１装置に伝送する第１光伝送系とを備え、
   前記第２クロージャは、
   前記第１光ファイバに前記曲げ部を形成する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバ側方入出力装置を用いる第２光入出力装置と、
   前記第２光信号を前記第２光入出力装置の曲げ部から漏洩させ当該第２光入出力装置の捕捉部により捕捉して前記第２光ファイバを介して前記第１装置に伝送し、前記第１光信号を前記第２光入出力装置の入射用光ファイバから前記曲げ部に入射して前記第２装置に伝送する第２光伝送系とを備えることを特徴とする、光通信切替システム。

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