JP2009014681A

JP2009014681A - 光ファイバの活線検出装置及び光成端箱

Info

Publication number: JP2009014681A
Application number: JP2007180030A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Uchida; 雄一内田; Yoshiaki Kanbe; 祥明神戸
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】光ファイバの活線状態を容易且つ安全に検出することができる活線検出装置及び光成端箱を提供する。
【解決手段】クラッド部２１は、シリコン基板２２と反対側の面が相対的に薄肉に形成されており、その結果、コア部２０とシリコン基板２２の間の部分の厚み（最小厚み）ｄ０に対してコア部２０のシリコン基板２２と反対側の部分の厚み（最小厚み）ｄ１が相対的に小さくなっている。そして、クラッド部２１の厚みが最小厚みｄ１となっている部分に光検出素子３が接着固定されている。故に、光導波路２のクラッド部２１に設けた薄肉部分から漏れる光信号を光検出素子３で検出しているので、光ファイバを１本ずつ屈曲させて検出する従来例に比較して光ファイバの活線状態を容易且つ安全に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置、及び活線検出装置を搭載した光成端箱に関するものである。

近年、通信線路として光ファイバが急速に普及してきており、光通信事業者の光通信局や一般のオフィスビルに引き込まれた光ファイバケーブルを局内若しくはビル内における光配線用の多数の光ファイバコードに接続するために光成端箱（光成端トレイとも呼ばれる）が用いられている。また、この種の光成端箱において、光ファイバコードの各心線（光ファイバ心線）が活線状態（光信号が伝送されている状態）か否かを検出する活線検出装置を搭載するものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている従来の活線検出装置は、光ファイバ心線を屈曲させる曲線形状面を有した凸部、この凸部に対して空間を隔てて嵌合可能な凹部、光ファイバ心線とともに前記空間内に挿入される弾性体を有する光漏洩部と、凹部に設けられた開口部を通して光ファイバ心線の屈曲部分から漏れる光を検出する光検出部、光検出部で検出した検出情報（活線状態か否かの情報）を表示する表示部を有する光検出端末とで構成される。そして、光検出端末の検出部の先端部を光漏洩部の開口部に差込んで嵌合させ、嵌合させた状態で光ファイバ心線に対して垂直下方向に圧力を加えることによって凹部を凸部側へ移動させて凸部と凹部に挟まれた光ファイバ心線を屈曲させ、これにより、光ファイバ心線に光信号が伝送されていれば、光ファイバ心線の屈曲部分から光信号が漏洩するので、漏洩した光信号を光検出部で検出することにより活線状態か否かを検出することができる。
特開２００７−８５９３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている上記従来例では、光検出端末を用いて光ファイバ心線の活線状態を１本ずつ検出しなければならず、検出作業に多大な時間と労力が必要になるという問題や、機械的に屈曲させることで光ファイバ心線を傷つけたり、折損してしまう虞があるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、光ファイバの活線状態を容易且つ安全に検出することができる活線検出装置及び光成端箱を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光ファイバが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、入射側の光ファイバと出射側の光ファイバの間に挿入され各光ファイバのコアと接続されるコア部、当該コア部を内包するクラッド部を有し当該クラッド部の一部分が他の部分に対して相対的に薄肉とされた光導波路と、光導波路に伝送される光信号のうちでクラッド部における前記一部分から漏れる光信号を検出する光検出素子とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、光導波路のクラッド部に設けた薄肉部分から漏れる光信号を光検出素子で検出しているので、光ファイバを１本ずつ屈曲させて検出する従来例に比較して光ファイバの活線状態を容易且つ安全に検出することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分の形状が他の部分と異なる形状に形成されてなることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、コア部からクラッド部に漏れる光信号の量が増えることで検出感度が向上する。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分が他の部分よりも幅広に形成されてなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分が他の部分よりも幅狭に形成されてなることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２の発明において、光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分の一部が切り欠かれた形状に形成されてなることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分で分断されてなることを特徴とする。

請求項３〜６の発明によれば、コア部からクラッド部に漏れる光信号の量が増えることで検出感度がさらに向上する。

請求項７の発明は、上記目的を達成するために、光ファイバが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、光ファイバを保持する１乃至複数のＶ溝が設けられた基板と、基板のＶ溝に保持された光ファイバのクラッドにおいて他の部分よりも相対的に薄肉とされた部分に設けられ、光ファイバに伝送される光信号のうちでクラッドにおける前記薄肉部分から漏れる光信号を検出する光検出素子とを備えたことを特徴とする。

請求項７の発明によれば、光ファイバのクラッドに設けた薄肉部分から漏れる光信号を光検出素子で検出しているので、光ファイバを１本ずつ屈曲させて検出する従来例に比較して光ファイバの活線状態を容易に検出することができる。

請求項８の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜７の何れかに記載された活線検出装置と、活線検出装置を内部に収納するとともに入射側の光ファイバが導入され且つ出射側の光ファイバが導出される箱体と、箱体に露設されて活線検出装置による検出結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。

請求項８の発明によれば、光ファイバを１本ずつ屈曲させて検出する従来例に比較して光ファイバの活線状態を容易に検出することができ、しかも、活線検出装置による検出結果を報知手段で報知することによって光ファイバが活線状態か否かを常時監視することができる。

本発明によれば、光ファイバを１本ずつ屈曲させて検出する従来例に比較して光ファイバの活線状態を容易に検出することができる光ファイバの活線検出装置及び成端箱が提供できる。

以下、本発明に係る光ファイバの活線検出装置並びに光成端箱の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
本実施形態の活線検出装置１は、図１に示すように入射側の光ファイバコード１００と出射側の光ファイバコード１０１の間に挿入される光導波路２と、光導波路２から漏れる光信号を検出する複数の光検出素子３（図１では１つのみ図示）とを備えている。

入射側及び出射側の各光ファイバコード１００，１０１は４本の光ファイバ心線１１０をシースで被覆してなり、その先端には光導波路２と接続するための光ファイバアレイＦＡ１，ＦＡ２が配置されている。光ファイバアレイＦＡ１，ＦＡ２は光ファイバ心線１１０を保持する複数（本実施形態では４つ）のＶ溝（図示せず）が表面に形成されたＶ溝基板と、Ｖ溝基板との間でＶ溝に保持された光ファイバ心線１１０を狭持するカバーとで構成されている。但し、この種の光ファイバアレイＦＡ１，ＦＡ２は従来周知であるから詳細構造についての図示並びに説明は省略する。また、光ファイバアレイＦＡ１，ＦＡ２の代わりに、複数の光ファイバ心線１１０を挿通して保持する保持孔を有した多心フェルールを用いても構わない。

光導波路２は、図１（ｂ）に示すように各光ファイバ心線１１０のコアと接続される４つ（図１（ａ）では１つのみ図示）のコア部２０と、コア部２０を内包するクラッド部２１とがシリコン基板２２上に形成されてなる。但し、シリコン基板２２の代わりにガラス基板を用いても構わない。コア部２０並びにクラッド部２１はそれぞれ光ファイバ心線１１０のコア並びにクラッドと屈折率が同一あるいは同様の光閉じ込め効果を有するように設定された屈折率となるように形成されている。またクラッド部２１は、シリコン基板２２と反対側の面が相対的に薄肉に形成されており、その結果、コア部２０とシリコン基板２２の間の部分の厚み（最小厚み）ｄ０に対してコア部２０のシリコン基板２２と反対側（図１（ｂ）における上側）の部分の厚み（最小厚み）ｄ１が相対的に小さくなっている。そして、クラッド部２１の上面においてコア部２０と対向する部分、すなわち、クラッド部２１の厚みが最小厚みｄ１となっている部分に、クラッド部２１よりも屈折率の高い材料からなる接着剤６で光検出素子３が接着固定されている。光検出素子３はホトダイオードからなり、受光面をクラッド部２１に対向させる向きで接着剤６によって光導波路２に固定されている。

ここで、一例としてクラッド部２１の厚みｄ０＝２０〔μｍ〕、接着剤６の厚み（最小厚み）を１０〔μｍ〕としたときのクラッド部２１の厚み（最小厚み）ｄ１〔μｍ〕と、コア部２０よりクラッド部２１を介して外部に漏れる光による光信号の損失〔ｄＢ〕との関係をシミュレーションで求めた結果を図２に示す。但し、コア部２０の厚みは６〔μｍ〕、コア部２０の屈折率は１．５２５、クラッド部２１の屈折率は１．５２、接着剤６の屈折率は１．５５、光検出素子３の屈折率は３であると仮定した。図２から明らかなように、クラッド部２１の厚みｄ１が８〔μｍ〕以上であれば損失はほぼゼロとみなせ、厚みｄ１が約８〔μｍ〕を下回ると指数関数的に損失が増えている。したがって、クラッド部２１におけるコア部２０よりも上側（シリコン基板２２と反対側）の最小厚みｄ１を、例えば３〔μｍ〕とすれば、クラッド部２１を介して漏れる光（光信号）を１ｄＢ程度生じさせることができ、光検出素子３で検出することが可能となる。

勿論、漏れる光の量は全体の損失に上乗せされるので、できるだけ少ないことが望ましい。したがって、光検出素子３の感度に合わせて、コア／クラッドの屈折率、接着剤６の厚みと屈折率、コア部２０よりも上側のクラッド部２１の厚みｄ１を調整することにより漏れる光の量を増減すれば、全体の損失を抑えた状態で漏れる光を光検出素子３で検出することができる。なお、極端な例としては、接着剤６の屈折率がクラッド部２１の屈折率と同じか又は低くても、接着剤６の厚み及びクラッド部２１の厚みｄ１を薄くすることで漏れ光を発生させることができる。

図３（ａ）に本実施形態の光成端箱７の平面図を示す。光成端箱７は、活線検出装置１と、活線検出装置１を内部に収納するとともに入射側の光ファイバコード１００が導入される箱体７０と、箱体７０に露設されて活線検出装置１による検出結果を報知する報知手段とを備えている。

箱体７０は上蓋が開閉自在である扁平な矩形箱形に形成され、長手方向に対向する一方の端面に入射側の光ファイバコード１００を導入するための導入口７０ａが設けられ、長手方向に対向する他方の端面に複数（図示例では４つ）の光コネクタ７１が取り付けられている。導入口７０ａから導入された入射側の光ファイバコード１００は、余長部分が円弧状に湾曲された状態で箱体７０に収納され、その先端に取り付けられている多心の光コネクタ１０２によって中継用の光ファイバコード１０３と接続されている。また中継用の光ファイバコード１０３の他端が入射側の光ファイバアレイＦＡ１を介して光導波路２と接続されている。さらに光導波路２の出力側には光ファイバアレイＦＡ２を介して多心単心変換用の光ファイバコード（いわゆるファンアウトコード）１０４が接続され、当該光ファイバコード１０４の複数の光ファイバ心線１０４ａがそれぞれ光コネクタ７１と接続されている。

報知手段は、活線検出装置１の各光検出素子３から出力される電流信号を電圧信号に変換する変換器４と、変換器４で変換された電圧信号によって入射側の光ファイバコード１００の活線状態を報知（表示）する表示部５とからなる。変換器４並びに表示部５は後述する電源装置３００より電源供給を受けて動作する。表示部５は、発光ダイオードのような複数（図示例では４つ）の表示素子５０と、変換器４から受け取る電圧信号（活線検出装置１の検出信号）に応じて複数の表示素子５０を個別に駆動する駆動回路（図示せず）と、駆動回路を内部に収納するとともに側面に４つの表示素子５０が露設されたハウジング５１とを具備し、箱体７０の長手方向に沿った一方の側面にハウジング５１が固定されている。但し、表示部５のハウジング５１内に変換器４を収納するようにしても構わない。表示部５においては、活線検出装置１の検出信号が所定のしきい値を超えているとき、あるいは検出信号の電圧分布状態から活線状態にあると判断したときに駆動回路が当該検出信号と対応する表示素子５０を駆動するので、駆動回路に駆動された表示素子５０が発光することで入射側の光ファイバコード１００の各光ファイバ心線が活線状態であることを表示することができる。

本実施形態の光成端箱７は、図３（ｂ）に示すようなラック２００に収納される。このラック２００は、縦長の直方体状であって複数のアンカー２０１によって底板部分が床に固定される。また、ラック２００内においては、複数の光成端箱７がその厚み方向に重なる形で支持部２０２に支持されている。ラック２００内には天板を通して光ファイバケーブルＦＣが引き込まれ、光ファイバケーブルＦＣに収容されている複数の光ファイバコード１００がそれぞれ導入口７０ａより光成端箱７の箱体７０内に導入されている。また、各光成端箱７の光コネクタ７１と接続された光ファイバ心線２１０が天板を通してラック２００から引き出されている。さらに、ラック２００の底板には、電源ケーブル３０１を介して外部の商用電源に接続され、商用交流電源から直流電源を作成する電源装置３００が固定されている。なお、電源装置３００から光成端箱７に収納された活線検出装置１へは電源装置３００に接続された給電ケーブル３０２を介して給電される。但し、光成端箱７を壁に取り付けられるボックスに収納したり、あるいは、電源装置３００をラック２００やボックスの外に設置しても構わない。

而して本実施形態では、活線検出装置１によって入射側の光ファイバ心線１１０を伝送する光信号を検出し、その検出信号を変換器４で変換して表示部５で表示しているので、光ファイバ心線１１０が活線状態であるか否かを表示部５の表示によって常時監視することができる。しかも、本実施形態によれば、光導波路２のクラッド部２１に設けた薄肉部分（厚みが最小厚みｄ１の部分）から漏れる光信号を光検出素子３で検出しているので、光ファイバを１本ずつ屈曲させて検出する従来例に比較して光ファイバの活線状態を容易且つ安全に（光ファイバを屈曲させることなく）検出することができるという利点がある。なお、箱体７０の側面に表示素子５０を配置する代わりに、例えば、図３（ｃ）に示すように光成端箱７の上面における光コネクタ７１の近傍にそれぞれ対応する表示素子５０を配置すれば、光コネクタ７１と表示素子５０による活線状態の表示との対応関係が判断しやすくなる。

ところで、活線検出装置１の検出感度を向上するために光導波路２のコア部２０において、クラッド部２１の最小厚みｄ１となる部分を挟んで光検出素子３と対向する部分（以下、「対向部分」と呼ぶ。）Ｘの形状を他の部分と異なる形状に形成してもよい。具体的には、図４（ａ）に示すように対向部分Ｘを他の部分に対してテーパ状に幅広となる形状や、図４（ｂ）に示すように対向部分Ｘを他の部分に対してテーパ状に幅細となる形状、図４（ｃ）に示すように対向部分Ｘの一部を切り欠いた形状に形成すればよい。対向部分Ｘをこのような形状に形成すれば、コア部２０とクラッド部２１との界面における反射角が対向部分Ｘで変化して当該界面で光が全反射せずにクラッド部２１への光が漏れ、その結果、光検出素子３で検出される光の量が増えて検出感度を向上することができる。なお、図４（ａ），（ｂ）における矢印はコア部２０を伝送（伝搬）する光信号の光路を示している。但し、対向部分Ｘを幅広あるいは幅細な形状とする場合、必ずしも、図４（ａ），（ｂ）に示すように対象な形状とする必要はなく、図４（ｄ），（ｅ）に示すように非対称な形状としても構わない。あるいは、図４（ｆ）に示すように対向部分Ｘでコア部２０を分断するようにしても同様に検出感度が向上する。

（実施形態２）
本実施形態の活線検出装置１０は、図５に示すように入射側の光ファイバコード１００の光ファイバ心線１００ａと出射側の光ファイバコード１０１の光ファイバ心線１０１ａをそれぞれ接続するための光ファイバアレイ１１，１１と、光検出素子１２とを備えている。

光ファイバアレイ１１は、上面に複数のＶ溝１１ｃが設けられたＶ溝基板１１ａと、Ｖ溝１１ｃを部分的に覆う形でＶ溝基板１１ａの上面に載置されるカバー１１ｂとで構成される。Ｖ溝１１ｃの深さは光ファイバ心線１００ａの直径（クラッド径）よりも小さく且つその半径よりも大きく設定されている。そして、Ｖ溝１１ｃに保持される光ファイバ心線１００ａのクラッド１００ｃを、図５（ｂ）に示すようにＶ溝基板１１ａの上面と略面一となるまで削ることによって光ファイバ心線１００ａの一部分が薄肉としてある。光検出素子１２はホトダイオードからなり、受光面がコア１００ｂに向けた状態で接着剤１３により光ファイバ心線１００ａの薄肉部分に接着固定される。なお、光検出素子１２の出力は、実施形態１と同様に変換器４によって電流信号から電圧信号に変換され、当該電圧信号に応じて表示部５が光ファイバ心線１００ａの活線状態を表示するようになっている。

而して本実施形態の活線検出装置１０では、光ファイバアレイ１１，１１に接続された光ファイバ心線１００ａのクラッド１００ｃを部分的に薄肉とし、当該薄肉部分に光検出素子１２を設けることで薄肉部分を介して外部に漏れる光信号を検出するようにしているので、実施形態１の活線検出装置１のように光導波路２を備える必要がないから部品点数の削減による小型化とコストダウンが図れるという利点がある。尚、実施形態１と同様に、本実施形態の活線検出装置１０を箱体７０に収納して光成端箱７を構成することも可能である。

本発明の実施形態１を示し、（ａ）は活線検出装置の概略構成図、（ｂ）は部分断面図である。同上の説明図である。（ａ）は同上の光成端箱の平面図、（ｂ）は光成端箱が収納されたラックの断面図、（ｃ）は光成端箱の一部省略した斜視図である。（ａ）〜（ｆ）は同上における光導波路のコア部を示す断面図である。本発明の実施形態２を示し、（ａ）は活線検出装置の概略構成図、（ｂ）は部分断面図である。

符号の説明

１活線検出装置
２光導波路
３光検出素子
２０コア部
２１クラッド部

Claims

光ファイバが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、
入射側の光ファイバと出射側の光ファイバの間に挿入され各光ファイバのコアと接続されるコア部、当該コア部を内包するクラッド部を有し当該クラッド部の一部分が他の部分に対して相対的に薄肉とされた光導波路と、光導波路に伝送される光信号のうちでクラッド部における前記一部分から漏れる光信号を検出する光検出素子とを備えたことを特徴とする光ファイバの活線検出装置。
光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分の形状が他の部分と異なる形状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの活線検出装置。
光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分が他の部分よりも幅広に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの活線検出装置。
光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分が他の部分よりも幅狭に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの活線検出装置。
光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分の一部が切り欠かれた形状に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの活線検出装置。
光導波路のコア部は、前記一部分を挟んで光検出素子と対向する部分で分断されてなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの活線検出装置。
光ファイバが活線状態にあるか否かを検出する活線検出装置であって、
光ファイバを保持する１乃至複数のＶ溝が設けられた基板と、基板のＶ溝に保持された光ファイバのクラッドにおいて他の部分よりも相対的に薄肉とされた部分に設けられ、光ファイバに伝送される光信号のうちでクラッドにおける前記薄肉部分から漏れる光信号を検出する光検出素子とを備えたことを特徴とする光ファイバの活線検出装置。
請求項１〜７の何れかに記載された活線検出装置と、活線検出装置を内部に収納するとともに入射側の光ファイバが導入され且つ出射側の光ファイバが導出される箱体と、箱体に露設されて活線検出装置による検出結果を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする光成端箱。