JPH04234710A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を伝送する光ファイ
バに関し、詳細には端部を工夫した光ファイバに関する
。

【０００２】

【従来の技術】近年、自由な経路で光を伝送する目的や
、電磁ノイズに強い光信号を伝送する目的等のために光
ファイバが多用されている。この光ファイバの使用方法
の一つとして、光を双方向に伝送する必要がある場合に
、一方向の伝送のために１本、双方向で２本の光ファイ
バを用いずに１本の光ファイバで双方向に光を伝送する
ことが行なわれている。例えばその例として、以下に述
べる光ファイバ・レーザドップラ振動計や、その他光フ
ァイバを用いた双方向通信システム等がある。

【０００３】図２は、１本の光ファイバで光を双方向に
伝送するシステムの一例としての光ファイバ・レーザド
ップラ振動計の概略構成図である。ここで、光ファイバ
・レーザドップラ振動計とは、振動する被測定体から反
射された、該振動により周波数変調を受けたレーザ光（
物体光）と該物体光と干渉する一定周波数の参照光とを
干渉させてうなりを生じさせ、このうなりを光検出器で
検出することにより、上記被測定体の振動周波数や振幅
に対応したビート信号を得るレーザドップラ振動計のう
ち、該振動計本体と被測定体との位置関係にフレキシビ
リティを持たせるためにレーザ光を光ファイバで伝送す
るように構成したものをいう。

【０００４】図２において、レーザ光源１から射出され
たレーザ光２は、ビームスプリッタ３により透過光と反
射光とに２分割される。このビームスプリッタ３は偏光
ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」と略す）とは異な
り、レーザ光２の偏光方向に拘らず該レーザ光を２分割
するものである。このビームスプリッタ３を透過した光
２ａはＰＢＳ４に達する。このＰＢＳ４はもともと偏光
しているレーザ光２（透過光２ａ）を透過するように配
置されており、透過光２ａはこのＰＢＳ４を透過し、フ
ァイバ入光用レンズ５により集光され、偏波面保存光フ
ァイバ６にその一端面６ａから入射し、センサヘッド部
２０に伝送される。ここで偏波面保存光ファイバとは、
互いに直交する所定の２方向に偏光している光のみが伝
送される単一モード光ファイバをいう。この偏波面保存
光ファイバ６によりセンサヘッド部２０に伝送された光
は、該偏波面保存光ファイバ６の端面６ｂから射出した
後、λ／４板２１、対物レンズ２２を通り、被測定体２
３を照射する。ここで被測定体２３は、この照射光の光
路に対し角度θだけ傾いたＡ−Ｂ方向に繰り返し振動し
ているものとする。

【０００５】上記照射光は被測定体２３により反射され
、この反射光（この反射光を「物体光」と称する。）は
再び対物レンズ２２、λ／４板２１を通って偏波面保存
光ファイバ６にその端面６ｂから入射する。ここで被測
定体２３を照射する光はλ／４板２１を一度通過するこ
とにより円偏光に変換された光であり、この被測定体２
３から反射された物体光はλ／４板２１を再度通過する
ため、この物体光は偏波面保存光ファイバ６の端面６ｂ
から射出された光とはその偏光方向が９０度異なった直
線偏光光となる。この偏波面保存光ファイバ６に入射し
た物体光は、該偏波面保存光ファイバ６により伝送され
、その端面６ａから射出され、ファイバ入光用レンズ５
によりコリメートされ、ＰＢＳ４に入射する。この物体
光は前述したように偏光方向が９０度回転しているため
このＰＢＳ４で反射され、この物体光のうちビームスプ
リッタ７を透過した成分が信号処理部３０内の光検出器
３１に入射する。

【０００６】一方、ビームスプリッタ３で反射された光
は、物体光側の光路長とほぼ同一の光路長にして上記物
体光との干渉性を保持するため、以下の光路を経由して
光検出器３１に入射される。即ち、このビームスプリッ
タ３で反射された光（以下この光を「参照光」と称する
。）は、ＰＢＳ８を透過し、ファイバ入光用レンズ９に
より集光され、偏波面保存光ファイバ１０にその一端面
１０ａから入射し、センサヘッド部２０に伝送され、該
偏波面保存光ファイバ１０の他端面１０ｂから射出され
、λ／４板２４を通過することにより円偏光に変換され
、参照光用レンズ２５を通り、参照ミラー２６に照射さ
れる。この参照ミラー２６で反射された参照光は再び参
照光用レンズ２５を通り、λ／４板２４を通過して偏波
面保存光ファイバ１０へその端面１０ｂから入射する。 このとき参照光は、上記照射光（物体光）の場合と同様
に、偏波面保存光ファイバ１０の端面１０ｂから射出し
た光とはその偏光方向が９０度回転している。この偏波
面保存光ファイバ１０にその端面１０ｂから入射した参
照光は、この偏波面保存光ファイバ１０内を伝送され、
この偏波面保存光ファイバ１０の端面１０ａから射出さ
れ、ファイバ入光用レンズ９によりコリメートされてＰ
ＢＳ８に入射する。このＰＢＳ８に入射した参照光は前
述したように偏光方向が９０度回転しているためこのＰ
ＢＳ８により反射され、信号処理部３０内のドライバー
３２により駆動される音響光学的光変調器１１を通過す
ることにより周波数がシフトされ、ビームスプリッタ７
により反射された成分が前述した物体光とともに光検出
器３１に入射する。上記のようにして光検出器３１に入
射した物体光と参照光はこの光検出器３１上で干渉し、
この干渉した光がこの光検出器３１で検出されることに
より周波数ｆｂのビート信号が得られ、プリアンプ３３
で増幅された後、図示しない信号処理回路に入力され、
被測定体２３の振動周波数等が求められる。

【０００７】以上のように構成された光ファイバ・レー
ザドップラ振動計において、レーザ光源から射出された
レーザ光２の波長，周波数をそれぞれλ，ｆｏとし、被
測定体２３の振動速度をＶ（時刻ｔの関数）としたとき
、被測定体２３から反射された物体光のレーザ光２から
の周波数シフト量ｆｄは、 ｆｄ＝（２・Ｖ／λ）・ｃｏｓθ　　　　……　　（１
）と表わされ、従って物体光の周波数ｆｓは、　　　　
　　　　ｆｓ＝ｆｏ＋ｆｄ＝ｆｏ＋（２・Ｖ／λ）・ｃ
ｏｓθ　　　　……　　（２）となる。また参照光は、
前述したように音響光学的光変調器１１で周波数シフト
を受けるため、この音響光学的光変調器１１の変調周波
数をｆｍとすると、この音響光学的光変調器１１を通過
した後の参照光の周波数ｆｒは、ｆｒ＝ｆｏ＋ｆｍ　　
　　　　　……　　（３）となる。

【０００８】光検出器３１上では上記物体光と参照光と
が干渉するため、上記（２）式と（３）式との和の周波
数と差の周波数とが現われるが、光検出器３１ではこの
差の周波数が検出され、この差の周波数ｆｂは、上記（
２），（３）式から　　　　　　　　ｆｂ＝｜ｆｒ−ｆ
ｓ｜　　　　　　　　　　　＝｜ｆｍ−（２・Ｖ／λ）
・ｃｏｓθ｜　　　　　……　　（４）となる。この差
の周波数ｆｂがビート信号として検出され、これにより
被測定体２３の、照射光の光軸方向の速度Ｖｃｏｓθが
検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成によ
り、光ファイバ・レーザドップラ振動計が実現されるが
、上記光ファイバ・ドップラ振動計において、光ファイ
バ６は、往路では被測定体２３による変調を受ける前の
光を伝送し、復路では被測定体２３で変調された物体光
を伝送する役割を担っている。ところが、例えば光ファ
イバ６に入射した光がその端面６ｂから射出する際にそ
の光の一部が反射してこの反射光が物体光と共に光検出
器３１まで伝送されてしまうこととなる。即ち光検出器
３１に戻った物体光に被測定体２３によるドップラーシ
フトを受けていない光が混入してしまうこととなり、こ
の混入した光が参照光と干渉することにより周波数の変
化しないいわゆるキャリアが残ってしまい、これが測定
誤差につながるという問題点がある。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑み、光ファイバ
の端面を工夫することにより、該光ファイバ内を伝送さ
れてきた光のうち、該光ファイバの端面で反射されて該
光ファイバ内をそのまま戻ってしまう成分の低減化を図
った光ファイバを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第一の光ファイバは　　光ファイバの端面に
、該端面よりも面積の広い面を有するとともに前記光フ
ァイバの屈折率と同一もしくは近似した屈折率を有する
ガラス板を付してなることを特徴とするものである。ま
た本発明の第二の光ファイバは、光ファイバの端面が、
該光ファイバの長さ方向と直角の方向に対し斜めに形成
されてなることを特徴とするものである。さらに本発明
の第三の光ファイバは、上記第二の光ファイバの端面に
、該端面よりも面積の広い面を有し該面のうちの前記端
面と接する側の一面が前記端面と同一角度に広がるとと
もに他面が前記光ファイバの長さ方向に対し直角の方向
に広がる、前記光ファイバの屈折率と同一もしくは近似
した屈折率を有するガラス板が付されてなることを特徴
とするものである。ここで、上記第一の光ファイバもし
くは上記第三の光ファイバにおける上記ガラス板の先端
面もしくは上記第二の光ファイバにおける上記端面に反
射防止膜を付すことが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明の第一の光ファイバは、その端面にこの
光ファイバの屈折率と同一もしくは近似した屈折率を有
する面積の広いガラス板が付されているため、光ファイ
バ内を伝送されてきた光は、光ファイバの端面ではほと
んど反射せずに上記ガラス板内に入射することとなる。 また光ファイバから射出しガラス板内に入射した光は、
該ガラス板内で広がるため、その光が該ガラス板の端面
から射出されずにその端面で反射された光のうち、光フ
ァイバ内に戻る成分はわずかとなる。

【００１３】また本発明の第二の光ファイバは、その端
面が斜めに形成されているため、その端面で反射した光
は光ファイバの延びる方向に対し斜めに反射されること
となり、従ってこの反射光は光ファイバから洩れてしま
い、光ファイバ内を伝送するうちに減衰してしまうこと
となる。

【００１４】さらに本発明の第三の光ファイバは、第二
の光ファイバと同様に斜めに形成された光ファイバの端
面に面積の広いガラス板を付し、しかもそのガラス板の
、光ファイバ側からみた裏面（先端面）が光ファイバの
延びる方向に対し直角の方向に広がっているため、本発
明の第一の光ファイバと第二の光ファイバの双方の作用
を兼ねることとなり、この第三の光ファイバ内を戻る反
射光が低減される。

【００１５】ここで第一の光ファイバもしくは第三の光
ファイバにおけるガラス板の先端面や第二の光ファイバ
における端面に反射防止膜を付すと、この先端面や端面
における反射光そのものが低減され、従って光ファイバ
内を戻る反射光が一層低減されることとなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明の第一，
第二，第三の光ファイバの各実施例であるフェルール付
き光ファイバの端部を表わす概略断面図である。（ａ）
，（ｂ），（ｃ）の各図において互いに対応する構成要
素には互いに同一の番号もしくは同一の番号にダッシュ
を付して示し、共通する説明については（ａ）の図の説
明で代表させることとする。

【００１７】図１（ａ）は、本発明の第一の光ファイバ
の一実施例であるフェルール付光ファイバーの端部を表
わす概略断面図であり、光ファイバ１０は、コアとクラ
ッドとからなる芯線１１とその芯線１１を覆う被覆１２
とから構成されている。光ファイバ１０の先端付近の被
覆１２が取り除かれて芯線１１が露出した部分はフェル
ール２０を構成するセラミック体２１で覆われており、
該セラミック体２１の先端面２１ａは芯線１１の先端面
１１ａと同一の平面を形成している。

【００１８】この芯線１１の先端面１１ａにはこの芯線
１１の屈折率とほとんど同一の屈折率をもつガラス板３
０が、やはりこの芯線１１の屈折率とほとんど同一の屈
折率をもつ透明な接着剤で貼付されている。またこのガ
ラス板３０の周囲、セラミック体２１の周囲、および光
ファイバ１０の先端からやや後方に下がった被覆１２に
覆われた部分はフェルール２０を構成するステンレス体
２２で覆われている。

【００１９】このように構成されたフェルール付光ファ
イバ内を図の右側から左側に向けて光が伝送されてきた
とき、芯線１１の先端面１１ａは、その芯線１１のもつ
屈折率とほとんど同一の屈折率をもつ接着剤およびガラ
ス板３０と接触しているため、この先端面１１ａで反射
されて図の右方の光ファイバ内へ戻ってしまう光は極わ
ずかである。またこの先端面１１ａから射出されてガラ
ス板３０内に入射した光はこのガラス板３０内で広がり
、従ってガラス板３０の先端面３０ａで反射された光の
うちわずかしか芯線１１内には戻らず、従ってこのフェ
ルール付光ファイバの端面で反射されてそのままこの光
ファイバ内を戻る光の量は、ガラス板３０を貼付しない
ときと比べ、大幅に低減される。

【００２０】ここでガラス板３０の先端面３０ａに反射
防止膜を付すと、反射防止膜のない場合と比べこの先端
面３０ａで反射される光量そのものが低減されるため、
芯線１１内に戻る光の量がさらに低減化されることとな
る。

【００２１】図１（ｂ）は、本発明の第二の光ファイバ
の一実施例であるフェルール付光ファイバーの端部を表
わす概略断面図である。このフェルール付光ファイバに
はその先端にガラス板は貼付されていないが、芯線１１
の先端面１１ａ′が斜めに形成されている。従って、図
の右方から左方に向けて光ファイバ内を伝送されてきた
光のうちこの先端面１１ａ′で反射された光は、芯線１
１に角度をもって入射することとなり、この芯線１１内
を伝送されていくうちにこの芯線１１から外に洩れて減
衰してしまうこととなる。ここで、斜めに形成された先
端面１１ａ′に反射防止膜を付せば一層効果的であるこ
とは言うまでもない。ただしここでは芯線１１の先端面
１１ａ′が斜めに形成されているため、この先端面１１
ａ′から射出された光は光ファイバの延びる方向とは異
なる方向に進むこととなり、これが不都合の場合はこの
光ファイバ以外の光学系によりその光路の補正を行なう
必要を生じることとなる。

【００２２】図１（ｃ）は、本発明の第三の光ファイバ
の一実施例であるフェルール付光ファイバーの端部を表
わす概略断面図である。このフェルール付光ファイバは
、その芯線１１の先端面１１ａ′が、図１（ｂ）に示し
たフェルール付光ファイバの芯線の先端面と同じく斜め
に形成されており、その先端面１１ａ′には一面３０ｂ
′がその先端面１１ａ′と同じ角度に形成されるととも
に他面（先端面）３０ａ′が光ファイバ１０の延びる方
向に対し直角の方向に広がるように形成されたガラス板
３０′が貼付されている。 このガラス板３０′およびこのガラス板３０′を貼付す
るための接着剤は、芯線１１のもつ屈折率とほぼ同一の
屈折率を有していることは図１（ａ）に示した実施例の
場合と同様である。

【００２３】このように構成すると、芯線１１の先端面
１１ａ′における反射はわずかとなり、しかもこのわず
かな反射光も芯線１１に斜めに入射することとなり、前
述したように芯線１１内を戻るうちに減衰してしてしま
うこととなる。また芯線１１の先端面１１ａ′から射出
されガラス板３０′内に入射した光はこのガラス板３０
′内で広がるため、このガラス板３０′の先端面３０ａ
′で反射した光のうちの一部しか芯線１１内に入射され
ず、従って芯線１１内を戻る光が大幅に低減化される。 またこの図１（ｃ）に示す実施例では、ガラス板３０′
の先端面３０ａ′から射出された光は光ファイバ１０の
延びる方向と同一の方向に進むため、図１（ｂ）に示し
た実施例の場合に必要となる光路補正用光学系は不要で
ある。尚、このガラス板３０′の先端面３０ａ′に反射
防止膜を付すと一層効果的であることは前述した実施例
の場合と同様である。ここで、上記図１（ａ）および図
１（ｃ）に示した実施例では、芯線１１の先端面１１ａ
，１１ａ′にガラス板３０，３０′を接着剤で貼り付け
ることとしたが、接着剤で貼り付けることに代えてその
ガラス板３０，３０′をステンレス体２２で固定するよ
うにしてもよい。また、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に
示した実施例は、光ファイバ１０の先端部にフェルール
が取り付けられたフェルール付光ファイバの例であるが
、本発明の光ファイバはその先端部にフェルールが取り
付けられていることは必ずしも必要ではなく、芯線１１
の先端面１１ａ，１１ａ′とガラス板３０，３０′との
位置関係、もしくは芯線１１の先端面１１ａ′の広がる
角度が前述した通りであればよく、本発明ではガラス板
３０，３０′の固定方法や光ファイバの先端部の固定方
法等が特定の方法に制限されるものではない。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
ファイバは、その光ファイバの端面にガラスが付されて
いるため、もしくはその光ファイバの端面が斜めに形成
されているため、もしくはその光ファイバの端面が斜め
に形成されかつ該端面にガラス板が付されているため、
この光ファイバ内を伝送してきた光に対するこの光ファ
イバから射出されずに反射されて戻る光の光量比率が低
減化され、この戻り光に起因する、例えば前述した光フ
ァイバ・レーザドップラ振動計における測定誤差等の悪
影響が低減化される。また、ガラス板の先端面や光ファ
イバの先端面に反射防止膜を付すことにより、反射光を
一層効果的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一，第二，第三の光ファイバの各実
施例であるフェルール付光ファイバの端部を表わす概略
断面図

【図２】１本の光ファイバで光を双方向に伝送するシス
テムの一例としての光ファイバ・レーザドップラ振動計
の概略構成図

【符号の説明】

１０　　　　　　　　光ファイバ １１　　　　　　　　芯線 １１ａ，１１ａ′　芯線の先端面 １２　　　　　　　　被覆 ２０　　　　　　　　フェルール ２１　　　　　　　　セラミック体 ２２　　　　　　　　ステンレス体 ３０，３０′　　　ガラス板 ３０ａ，３０ａ′　ガラス板の先端面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバの端面に、該端面よりも面積の
   広い面を有するとともに前記光ファイバの屈折率と同一
   もしくは近似した屈折率を有するガラス板を付してなる
   ことを特徴とする光ファイバ。
2. 【請求項２】光ファイバの端面が、該光ファイバの長さ
   方向と直角の方向に対し斜めに形成されてなることを特
   徴とする光ファイバ。
3. 【請求項３】請求項２記載の光ファイバの端面に、該端
   面よりも面積の広い面を有し該面のうちの前記端面と接
   する側の一面が前記端面と同一角度に広がるとともに他
   面が前記光ファイバの長さ方向に対し直角の方向に広が
   る、前記光ファイバの屈折率と同一もしくは近似した屈
   折率を有するガラス板が付されてなることを特徴とする
   光ファイバ。
4. 【請求項４】請求項１又は３記載の光ファイバにおける
   前記ガラス板の先端面もしくは請求項２記載の光ファイ
   バにおける前記端面に反射防止膜が付されてなることを
   特徴とする光ファイバ。