JP7280960B2 - 光ファイバの測定装置および光ファイバへの曲げ印加方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの測定装置および光ファイバへの曲げ印加方法に関する。
本願は、２０１９年９月１２日に日本に出願された特願２０１９－１６６３３６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

特許文献１には、光源と、光検出器と、光ファイバに曲げを印加するローラと、を備えた、光ファイバの測定装置が開示されている。この光ファイバの測定装置では、光源、光検出器、およびローラ等の各構成要素が、略同一の平面上に配置されている。

日本国特開平２－５０４１２号公報

特許文献１の構成では、ローラに光ファイバを掛け回すときに、光ファイバの自重によって、光ファイバの上下方向における位置がばらついたり、ローラに対して光ファイバが斜めに巻き付いたりしやすい。このように、光ファイバのセットがしにくいと、ローラに対する光ファイバの姿勢（位置）がばらつきやすい。その結果、光ファイバに印加される曲げの曲率半径などがセットのたびにばらついてしまい、測定の精度が不安定になる場合がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされ、光ファイバのセットのしやすさを向上し、測定の精度を安定させることが可能な光ファイバの測定装置または光ファイバへの曲げ印加方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光ファイバの測定装置は、光ファイバに向けて光を発する光源と、前記光ファイバ内を伝搬した光を受光する受光部と、前記光ファイバが掛けられることで、前記光源および前記受光部に両端部が光学的に接続された前記光ファイバが延びる方向を下向きに変える方向変換部材と、前記方向変換部材から垂れ下がった前記光ファイバに張力を加える張力印加部材と、を備える。

また、本発明の第２の態様に係る光ファイバへの曲げ印加方法は両端部が固定された光ファイバを方向変換部材に掛け、前記方向変換部材から垂れ下がった前記光ファイバに張力印加部材を用いて張力を加え、前記方向変換部材と前記張力印加部材との間に配置された複数のマンドレルを用いて前記光ファイバに曲げを印加する。

本発明の上記態様によれば、光ファイバのセットのしやすさを向上し、測定の精度を安定させることが可能な光ファイバの測定装置または光ファイバへの曲げ印加方法を提供することができる。

第１実施形態に係る測定装置の斜視図である。 図１Ａの測定装置を左方から見た図である。 図１Ａの測定装置を前方から見た図である。 第１実施形態の変形例に係る測定装置を左方から見た図である。 第１実施形態の他の変形例に係る測定装置を前方から見た図である。 第２実施形態に係る測定装置を前方から見た図である。 図２Ａの測定装置を左方から見た図である。 マンドレルの形状の第１の例を示す図である。 マンドレルの形状の第２の例を示す図である。 マンドレルの形状の第３の例を示す図である。 図２Ａの測定装置において、各マンドレルが移動する方向を示した図である。 図４Ａの測定装置において、各マンドレルが移動した後の図である。 図４Ａの測定装置において、光ファイバがマンドレルに正常に巻回されなかった場合を示す図である。 マンドレルの配置の変形例を示す図である。 マンドレルを左右方向に対して平行に移動させる場合を示す図である。 マンドレルを左右方向に対して斜めに移動させる場合を示す図である。 実施例に係る測定装置を前方から見た図である。 図６Ａの測定装置において、マンドレルを移動させた後の図である。 実施例に係る測定装置を前方から見た図である。 実施例に係る測定装置を前方から見た図である。 図８Ａの測定装置を左方から見た図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る光ファイバの測定装置および曲げ印加方法について、図面に基づいて説明する。
図１Ａ～図１Ｃに示すように、光ファイバの測定装置（以下、測定装置１０Ａという）は、ステージＳと、光源１と、受光部２と、方向変換部材３と、張力印加部材４と、を備えている。測定装置１０Ａは、光ファイバＦに曲げを印加し、光ファイバＦの特性を測定するための装置である。なお、光源１および受光部２は、１つの分析装置の内部に設けられていてもよい。

（方向定義）
本実施形態では、ＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。各図面におけるＺ軸は上下方向を表し、Ｘ軸は上下方向に直交する一方向を表し、Ｙ軸はＺ軸およびＸ軸の双方に直交する方向を表している。以下、Ｚ軸方向を上下方向といい、Ｘ軸方向を左右方向といい、Ｙ軸方向を前後方向という。また、上下方向のうち＋Ｚ側は上方を示し、－Ｚ側は下方を示している。左右方向における一方側（＋Ｘ側）を右方といい、他方側（－Ｘ側）を左方という。前後方向における一方側（＋Ｙ側）を前方といい、他方側（－Ｙ側）を後方という。

測定対象となる光ファイバＦは、シングルモードファイバであってもよい。光ファイバＦの具体的な種類は適宜変更可能である。
ステージＳは机などである。ステージＳの上に、光源１および受光部２が載置されている。光源１および受光部２は左右方向に間隔を空けて配置されている。光源１は左方、受光部２は右方に配置されている。なお、光源１および受光部２の位置は逆であっても良い。

光源１は、光ファイバＦに向けて光を発する。光源１が有する出射側接続部１ａには、光ファイバＦの第１の端部が光学的に接続されている。光源１が発する光の波長などは、光ファイバＦの測定対象となる特性に合わせて、適宜変更される。すなわち、光源１は光の波長などを適宜変更することができるように構成されている。なお、出射側接続部１ａと光ファイバＦの第１の端部とが、直接接続されていてもよいし、他の光路（光ファイバ、光導波路）を介して接続されていてもよい。いずれの場合も、光ファイバＦと光源１とが光学的に接続される。

受光部２は、光ファイバＦ内を伝搬した光を受光する。受光部２が有する入射側接続部２ａには、光ファイバＦの第２の端部が光学的に接続されている。受光部２は、受光した光に基づいて光ファイバＦの特性を分析可能に構成されている。なお、入射側接続部２ａと光ファイバＦの第２の端部とが、直接接続されていてもよいし、他の光路（光ファイバ、光導波路）を介して接続されていてもよい。いずれの場合も、光ファイバＦと受光部２とが光学的に接続される。

方向変換部材３は、光源１および受光部２よりも前方に位置している。方向変換部材３には、光源１および受光部２に接続された光ファイバＦの一部が掛けられる。これにより、方向変換部材３は、光源１および受光部２から前方に向けて延びる光ファイバＦの方向を、下方に向けて変換する。方向変換部材３は、左右方向に沿って延びている。方向変換部材３の左端部は出射側接続部１ａよりも左方に位置し、方向変換部材３の右端部は入射側接続部２ａより右方に位置している。すなわち、方向変換部材３は、左右方向において、出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａにまたがって配置されている。方向変換部材３はステージＳに固定されている。ただし、方向変換部材３はステージＳ以外（例えば床面など）に固定されていてもよい。

本実施形態の方向変換部材３は円柱状に形成されている。また、当該円柱の直径はφ２８０ｍｍよりも小さく、光ファイバＦの一部は方向変換部材３の外周面に沿って曲げられている。このため、方向変換部材３によって、光ファイバＦには、曲率半径が１４０ｍｍよりも小さい曲げが加えられている。一般的には、曲率半径が１４０ｍｍ以上の曲げは、光ファイバＦの特性を測定する際に、曲げとはみなされない。このような曲率の小さい曲げは、光ファイバＦの特性に影響しにくいためである。逆に言えば、本実施形態の方向変換部材３は、光ファイバＦの特性を測定する際に考慮される大きさの曲げを意図的に印加している。

張力印加部材４は、方向変換部材３の下方に位置している。図１Ｂに示すように、張力印加部材４の前後方向における位置は、方向変換部材３の前方の端部の位置と一致している。張力印加部材４は、ステージＳおよび方向変換部材３に対して、上下方向に移動可能に構成されている。張力印加部材４は、光ファイバＦの測定を行う際には、方向変換部材３から下方に垂れ下がった光ファイバＦによって吊るされる。張力印加部材４は、例えば自重によって光ファイバＦに張力を加える。張力は適宜変更可能であるが、例えば２０ｇｆ以下が好ましい。

張力印加部材４は、略円板状に形成されている。図１Ｂに示すように、前後方向における張力印加部材４の中央部には、溝４ａが形成されている。この溝４ａの内側に、光ファイバＦが通されている。溝４ａによって光ファイバＦの位置を規制することで、光ファイバＦの姿勢が安定するとともに、張力印加部材４から光ファイバＦが外れてしまうことを抑制できる。

図１Ｃに示される溝４ａの底面の直径は、φ２８０ｍｍよりも小さく、光ファイバＦの一部は溝４ａの底面に沿って曲げられている。このため、張力印加部材４によって、光ファイバＦには、曲率半径が１４０ｍｍよりも小さい曲げが加えられている。つまり、方向変換部材３と同様に、張力印加部材４も、光ファイバＦの特性を測定する際に考慮される大きさの曲げを印加している。なお、張力印加部材４は溝４ａを有していなくてもよい。この場合、張力印加部材４の外周面の半径を、光ファイバＦの所望の曲率半径と一致させる。

本実施形態では、円板状の張力印加部材４の自重のみによって光ファイバＦに張力が加わっている。しかしながら、張力を加えるための構成や、張力印加部材４の形状などは適宜変更可能である。

例えば、図１Ｄに示すように、張力印加部材４に上方に向けた力を加えるバネ４ｂを設けてもよい。この場合、張力印加部材４の自重からバネ４ｂの弾性力を引いた差分が、光ファイバＦの張力となる。さらに、バネ４ｂとして、いわゆる定荷重バネを用いてもよい。定荷重バネとは、変形量によって荷重が変化しないバネである。定荷重バネを用いた場合、張力印加部材４の上下方向の位置に関わらず、光ファイバＦの張力を一定にすることができる。

また、図１Ｅに示すような天秤構造７を採用してもよい。天秤構造７は、天秤棒７ａと、支持部７ｂと、錘７ｃと、を有している。天秤棒７ａは、支持部７ｂによって、支点Ｃ回りに回動可能に支持されている。天秤棒７ａの第１の端部は張力印加部材４に回動可能に固定されており、天秤棒７ａの第２の端部には錘７ｃが取り付けられている。この構成によれば、張力印加部材４の自重から、錘７ｃによって張力印加部材４に加えられる上向きの力を引いた差分が、光ファイバＦの張力となる。

図１Ｄの構成によれば、バネ４ｂの強さを変更することで、容易に光ファイバＦの張力を変更することができる。また、バネ４ｂに加わる荷重を検出する荷重センサを設けることで、光ファイバＦに加えられる張力をモニタすることができる。
図１Ｅの構成によれば、錘７ｃの位置や質量を変更することで、容易に光ファイバＦの張力を変更することができる。また、錘７ｃの下方に荷重センサを設けたり、支点Ｃ回りのトルクを検出するトルクセンサを設けることで、光ファイバＦに加えられる張力をモニタすることができる。

また、張力印加部材４自体に錘を付けたり外したりすることで、光ファイバＦに加える張力を変更することも可能である。
あるいは、張力印加部材４を半円状とするなど、張力印加部材４の形状を変更することによって張力印加部材４の自重を変更し、光ファイバＦに加える張力を変更することも可能である。

次に、本実施形態における光ファイバＦへの曲げ印加方法について説明する。

まず、測定対象となる光ファイバＦを、所定の長さに切断する。
次に、光ファイバＦの両端部を、光源１の出射側接続部１ａおよび受光部２の入射側接続部２ａに接続する。このとき、張力印加部材４が加える張力によって光ファイバＦが出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａから抜けないように、光ファイバＦの両端部を出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａに固定する。

次に、両端部が光源１および受光部２に接続された光ファイバＦを、方向変換部材３に対して上方から掛けて、自重によって下方に垂らす。これにより、光源１および受光部２から方向変換部材３に向けて前方に延びる光ファイバＦの向きが、下向きに変わる。
次に、方向変換部材３から垂れ下がった光ファイバＦに対して、上方から、張力印加部材４を接近させる。本実施形態では張力印加部材４が溝４ａを有しているため、溝４ａの内側に光ファイバＦを入れる。張力印加部材４によって光ファイバＦに所定の張力が加えられ、光ファイバＦには、方向変換部材３および張力印加部材４に沿った曲げが印加される。

次に、光源１から測定用の光を出射させる。光は光ファイバＦを通じて受光部２に入射する。光ファイバＦのうち、方向変換部材３および張力印加部材４によって曲げられた部分を光が通る際に、光の強度などが変化する。したがって、受光部２に入射した光を分析することで、光ファイバＦの曲げに対する特性を評価することができる。

以上説明したように、本実施形態の測定装置１０Ａは、光ファイバＦに向けて光を発する光源１と、光ファイバＦ内を伝搬した光を受光する受光部２と、光ファイバＦが掛けられることで、光源１および受光部２に両端部が光学的に接続された光ファイバＦが延びる方向を下向きに変える方向変換部材３と、方向変換部材３から垂れ下がった光ファイバＦに張力を加える張力印加部材４と、を備えている。

この構成によれば、光ファイバＦのうち、方向変換部材３および張力印加部材４に接して曲げられる部分の上下方向における位置が、光ファイバＦの自重などによってばらつきにくい。このため、光ファイバＦをセットしやすくなっている。したがって、光ファイバに印加される曲げの曲率半径などが安定するため、測定の精度を安定させることが可能である。

また、張力印加部材４には、光ファイバＦの位置を規制する溝４ａが形成されている。これにより、張力印加部材４への光ファイバＦのセットのしやすさがより向上する。また、張力印加部材４に沿って曲げられている部分における光ファイバＦの形状が安定するため、測定の精度をより安定させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

図２Ａ、図２Ｂに示すように、本実施形態の測定装置１０Ｂは、ステージＳ、光源１、受光部２、方向変換部材３、および張力印加部材４に加えて、複数のマンドレル５と、位置検出部６と、を備えている。
図２Ｂに示す位置検出部６は、張力印加部材４の上下方向における位置を検出するように構成されている。

複数のマンドレル５は、方向変換部材３と張力印加部材４との間に配置されている。複数のマンドレル５は、光ファイバＦに曲げを印加するように構成されている。図２Ａに示すように、光ファイバＦのうち張力印加部材４の左方に位置する部分を左右方向において挟むように、一部のマンドレル５が配置されている。また、光ファイバＦのうち張力印加部材４の右方に位置する部分を左右方向において挟むように、残りのマンドレル５が配置されている。また、張力印加部材４の左方および右方には、同じ個数のマンドレル５が配置されていてもよい。さらに、張力印加部材４の左方に配置されたマンドレル５と、張力印加部材４の右方に配置されたマンドレル５と、の上下方向の位置がそれぞれ一致していてもよい。
また、左右方向において、張力印加部材４の左方に配置されるマンドレル５と、張力印加部材の右方に配置されるマンドレル５と、を少なくとも１つずつ備えていてもよい。

このように複数のマンドレル５を配置することによって、光ファイバＦのパスラインをコンパクトにまとめることができる。すなわち、光ファイバの測定装置の上下方向の寸法を短くすることができる。

図２Ｂに示すように、各マンドレル５の前後方向における位置は、張力印加部材４の前後方向における位置と一致している。図２Ａの例では、各マンドレル５の直径は、張力印加部材４の直径よりも小さい。ただし、各マンドレル５の直径は張力印加部材４の直径と同じであってもよいし、張力印加部材４の直径より大きくてもよい。換言すると、測定したい特性に応じて、各部の曲げ（直径）は適宜設定しうる。

図３Ａ～図３Ｃは、マンドレル５の形状の一例を示している。
マンドレル５は、図３Ａに示すように、溝のない円柱状（円板状）であってもよい。図３Ａのマンドレル５を用いる場合、光ファイバＦはマンドレル５の外周面に沿って曲げられる。この場合には、マンドレル５の外周面の半径を、光ファイバＦの所望の曲率半径に一致させる。この場合のマンドレル５の外周面の直径はφ２８０ｍｍよりも小さい。

マンドレル５は、図３Ｂまたは図３Ｃに示すように、溝（第２の溝）５ａを有してもよい。図３Ｂまたは図３Ｃのマンドレル５を用いる場合、光ファイバＦは溝５ａの底面に沿って曲げられる。この場合には、溝５ａの底面の半径を、光ファイバＦの所望の曲率半径に一致させる。この場合の溝５ａの底面の直径はφ２８０ｍｍよりも小さい。

また、マンドレル５および張力印加部材４の双方が溝を有している場合、マンドレル５の溝５ａの前後方向における位置と、張力印加部材４の溝４ａの前後方向における位置とを一致させる。これにより、光ファイバＦのうちマンドレル５および張力印加部材４に接する部分に、前後方向の不要な曲げが印加されることが抑制される。また、マンドレル５および張力印加部材４の双方の溝により、前後方向において光ファイバＦのパスラインがずれることを防止することができる。

マンドレル５は、図３Ｃに示すように、切欠部５ｂを有してもよい。図３Ｃのマンドレル５を用いる場合、マンドレル５同士が接触することを抑制できる。なお、マンドレル５の形状は図３Ａ～図３Ｃに限られず、適宜変更可能である。例えば、図３Ａのマンドレル５に、図３Ｃに示すような切欠部５ｂを形成してもよい。
また、測定装置１０Ｂが備える複数のマンドレル５として、図３Ａ～図３Ｃに示すマンドレル５を組み合わせて用いてもよい。

次に、本実施形態における光ファイバＦへの曲げ印加方法について説明する。

まず、第１実施形態と同様に、両端部が光源１および受光部２に接続された光ファイバＦを、方向変換部材３に掛けて、下方に垂らす。また、張力印加部材４によって光ファイバＦに張力を加える。張力が加えられることで、光ファイバＦのたるみが除去された状態となる。

次に、図４Ａに示すように、光ファイバＦを間に挟むように各マンドレル５を移動させる。図４Ａでは各マンドレル５が左右方向に移動しているが、マンドレル５が移動する方向は適宜変更してもよい。マンドレル５が溝５ａを有している場合には、溝５ａの内側に光ファイバＦを進入させる。

マンドレル５を移動させることにより、図４Ｂに示すように、光ファイバＦが各マンドレル５に沿って曲げられる。これにより、マンドレル５の外周面または溝５ａの底面の半径に基づいた、所望の曲率半径の曲げが、光ファイバＦに印加される。
図４Ｂの例において、張力印加部材４の左方に配置された５つのマンドレル５では、上方のマンドレル５および下方のマンドレル５に沿って、それぞれ９０°の角度で光ファイバＦが曲げられている。また、上方のマンドレル５と下方のマンドレル５との間に配置されている３つのマンドレル５に沿って、それぞれ１８０°の角度で光ファイバＦが曲げられている。張力印加部材４の右方に配置された５つのマンドレル５でも、同様に光ファイバＦが曲げられている。

このように、光ファイバＦを９０°の角度で曲げるマンドレル５と、光ファイバＦを１８０°の角度で曲げるマンドレル５とを組み合わせることで、光ファイバＦに所望の角度の曲げを加えることができる。これにより、光ファイバＦに加える曲げの角度を容易に調整することができる。また、光源１から受光部２への光ファイバＦの経路（パスライン）が設計しやすくなる。
なお、光ファイバＦを９０°の角度で曲げるマンドレル５と、光ファイバＦを１８０°の角度で曲げるマンドレル５と、のうち、いずれか一方により、光ファイバＦに加える曲げの角度を調整してもよい。

張力印加部材４が光ファイバＦに張力を生じさせた状態で、マンドレル５が光ファイバＦに接するため、光ファイバＦのたるみやねじれが残留することを抑制できる。
この状態で光源１から光を出射し、受光部２において光を分析することで、光ファイバＦの曲げに対する特性を測定することができる。

ここで、例えば図４Ｃに示すように、一部のマンドレル５に光ファイバＦが適切に掛け回されていない場合には、張力印加部材４が、所定の位置よりも下方に位置することになる。したがって、位置検出部６によって張力印加部材４の位置を検出することで、すべてのマンドレル５に光ファイバＦが適切に掛け回されているか否かを判定できる。

また、マンドレル５の配置は適宜変更可能であり、例えば図５Ａに示すような配置を採用してもよい。ここで、図５Ａの状態とするために、仮に図５Ｂにおける下側のマンドレル５を左右方向に平行に移動させると、マンドレル５同士が接触してしまう。このような状況は、マンドレル５に溝５ａが形成されている場合に、特に生じやすい。そこで、図５Ｃに示すように、マンドレル５を左右方向に対して斜めに移動させることで、マンドレル５同士が接触してしまうことを抑制できる。図５Ｃの例では、前方から見て、下側のマンドレル５が左右方向に対して＋Ｚ軸方向側に向かうように傾いて移動している。

以上説明したように、本実施形態の測定装置１０Ｂは、光ファイバＦに曲げを印加する複数のマンドレル５を備えている。これにより、光ファイバＦに対して、より多くの曲げを印加することができる。
なお、本実施形態の場合にはマンドレル５によって光ファイバＦに曲げを印加できるため、方向変換部材３および張力印加部材４によって、測定対象となる曲げを光ファイバＦに印加することは必須ではない。つまり、本実施形態における方向変換部材３の外周面または張力印加部材４の外周面または溝４ａの底面の直径は、φ２８０ｍｍより大きくてもよい。

また、複数のマンドレル５のうち、少なくとも１つに、光ファイバＦの位置を規制する溝（第２の溝）５ａが形成されていてもよい。この場合、溝５ａを有するマンドレル５に曲げられる光ファイバＦの位置を、より安定させることができる。したがって、測定の精度をより安定させることができる。

また、上下方向から見て、複数のマンドレル５が光ファイバＦを挟んで対向する方向を左右方向とし、上下方向および左右方向の双方に直交する方向を前後方向とするとき、溝４ａおよび第２の溝５ａの前後方向の位置が一致していてもよい。これにより、光ファイバＦのうちマンドレル５および張力印加部材４に接する部分に、前後方向の不要な曲げが印加されることが抑制される。また、マンドレル５および張力印加部材４の双方の溝により、前後方向において光ファイバＦのパスラインがずれることを防止することができる。

また、上下方向から見て、複数のマンドレル５が光ファイバＦを挟んで対向する方向を左右方向とするとき、複数のマンドレル５のうち、少なくとも１つが、左右方向に対して斜めに移動可能であってもよい。この場合、マンドレル５同士が接触してしまうことを抑制できる。

また、本実施形態の測定装置１０Ｂは、張力印加部材４の上下方向における位置を検出する位置検出部６を備えている。この構成により、マンドレル５に光ファイバＦが適切に掛け回されているか否かを判定することが可能となる。したがって、誤った曲げの条件下で光ファイバＦの特性を測定してしまうことを未然に予防することができる。

また、複数のマンドレル５は、左右方向において張力印加部材４の左方に配置される少なくとも１つのマンドレル５と、左右方向において張力印加部材４の右方に配置される少なくとも１つのマンドレル５と、を含んでいてもよい。これにより、光ファイバＦのパスラインをコンパクトにまとめることができ、さらに、光ファイバの測定装置の上下方向の寸法を短くすることができる。

また、複数のマンドレル５は、光ファイバＦを９０°の角度で曲げるマンドレル５と、光ファイバＦを１８０°の角度で曲げるマンドレル５と、を含んでいてもよい。このように複数のマンドレル５を組み合わせることで、光ファイバＦに所望の角度の曲げを加えることができるので、光ファイバＦに加える曲げの角度を容易に調整することができる。また、光源１から受光部２の光ファイバＦの経路（パスライン）が設計しやすくなる。

また、本実施形態における光ファイバへの曲げ印加方法は、両端部が固定された光ファイバＦを方向変換部材３に掛け、方向変換部材３から垂れ下がった光ファイバＦに張力印加部材４を用いて張力を加え、方向変換部材３と張力印加部材４との間に配置された複数のマンドレル５を用いて光ファイバＦに曲げを印加する。この構成によれば、光ファイバＦのうち、方向変換部材３および張力印加部材４に接して曲げられる部分の上下方向における位置がばらつきにくい。さらに、張力印加部材４によって予め張力が加えられた光ファイバＦに対して、マンドレル５を接触させることにより、マンドレル５に接した光ファイバＦにたるみやねじれが残留することを抑制できる。したがって、光ファイバＦのセットのしやすさを向上し、測定の精度をより安定させることが可能である。

以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

（曲げ損失測定）
図６Ａに示すような測定装置１０Ｃを用意した。測定装置１０Ｃは、光源１と、受光部２と、方向変換部材３と、張力印加部材４と、３つのマンドレル５と、位置検出部６（不図示）と、天秤構造７と、を有している。３つのマンドレル５の外周面の直径をφ２０ｍｍとした。張力印加部材４は溝４ａを有しており、溝４ａの底面の直径はφ２８０ｍｍである。測定装置１０Ｃでは、３つのマンドレル５によって、測定対象となる曲げが光ファイバＦに印加される。張力印加部材４によって光ファイバＦに印加される曲げは、曲率半径が１４０ｍｍであるため、測定対象ではない。また、方向変換部材３の直径もφ２８０ｍｍ以上であるため、方向変換部材３によって光ファイバＦに加わる曲げも測定対象ではない。

図６Ａに示すように、光ファイバＦを測定装置１０Ｃにセットした後、マンドレル５を移動させて図６Ｂに示す状態とする。図６Ｂに示すように、上方および下方のマンドレル５により、それぞれ９０°の角度で光ファイバＦが曲げられる。また、中央のマンドレル５により、１８０°の角度で光ファイバＦが曲げられる。したがって、測定装置１０Ｃを用いることで、曲率半径１０ｍｍ×３６０°相当の曲げが光ファイバＦに印加される。この曲げ条件は、直径がφ２０ｍｍの筒に光ファイバＦを１周分巻き付ける場合と同じである。

張力印加部材４によって光ファイバＦに加える張力は、表１に示す通り、１ｇｆ～２０ｇｆの範囲で変化させた。張力は、錘７ｃの位置および重さを変更することで調整した。表１に示すσは、各条件下での測定のばらつきの大きさ（標準偏差）を示している。以下、より詳しく説明する。

比較例１については、直線状態の光ファイバＦを光源１および受光部２に接続し、受光部２によって透過パワーＰ１を測定した。測定波長は、１６２５ｎｍとした。その後、直径がφ２０ｍｍの円筒に光ファイバＦを手作業で１周分巻き付けて、その状態で光源１から光を出射させ、受光部２によって透過パワーＰ２を測定した。比較例１については、手作業で巻き付けているため張力のデータはないが、張力は１０ｇｆ程度であると考えられる。光ファイバＦをマンドレルに巻き付けたことによる損失の値Δは、下記数式（１）によって算出できる。
Δ＝１０Ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ２） …（１）
この測定を１０回行い、Δの値の標準偏差を算出したところ、σ＝1.52dBとなった。

実施例１－１については、張力印加部材４および天秤構造７によって光ファイバＦに２０ｇｆの張力を加えた。測定波長は比較例と同様、1625nmとし、図６Ａに示す状態で透過パワーＰ１を測定した後、図６Ｂに示す状態で透過パワーＰ２を測定した。透過パワーＰ２を測定する際には、位置検出部６によって、張力印加部材４が所定の位置にあることを確認した。つまり、３つのマンドレル５に適切に光ファイバＦが巻き付けられていることを確認した。比較例１と実施例１－１とでは、光ファイバＦに加えられる曲げの条件は実質的に同じである。

実施例１についても、数式（１）によってΔを算出した。この測定を１０回行い、Δの値の標準偏差を算出したところ、標準偏差はσ＝0.56dBとなった。
実施例１－２～実施例１－７についても、実施例１－１と同様の手順でσを算出した。ただし、錘７ｃの位置および重さを変更することで、表１に示す通り、張力を適宜調整した。

表１に示すように、実施例１－１～１－７のいずれについても、σの値が比較例１に比べて大幅に小さくなっている。その理由について考察する。比較例１では手作業で光ファイバＦを円筒に巻き付けているため、円筒への光ファイバＦの巻き付けの姿勢がばらつきやすい。例えば、光ファイバＦがねじれた状態で円筒に巻かれたり、円筒の軸方向に対して斜めに光ファイバＦが巻かれたりしやすい。

このように、円筒への巻き付けの姿勢がばらつくと、光ファイバＦに印加される曲げの曲率半径もばらつく。したがって、比較例１ではΔのばらつきが大きくなり、σの値も大きくなったと考えられる。
一方、実施例１－１～１－７では、測定装置１０Ｃを用いているため、光ファイバＦに安定して曲げを印加することができる。したがって、Δのばらつきが小さくなり、σの値も小さくなったと考えられる。

実施例１－１～１－７では、σの値に有意差が無かった。したがって、光ファイバＦに加える張力は、２０ｇｆ以下であれば、σの値を小さく抑えることができる。張力が１ｇｆ未満の場合についてのデータはないが、張力が小さすぎると、光ファイバＦのたるみなどを充分に除去できないことが考えられる。
以上を踏まえると、張力は２０ｇｆ以下であることが好ましく、１ｇｆ以上２０ｇｆ以下であることがより好ましいと言える。

次に、図７に示すような測定装置１０Ｄを用意した。測定装置１０Ｄは、光源１と、受光部２と、方向変換部材３と、張力印加部材４と、２２個のマンドレル５と、位置検出部６（不図示）と、天秤構造７と、を有している。１１個のマンドレル５を、－Ｘ側の光ファイバＦを挟むように配置し、残り１１個のマンドレル５を、＋Ｘ側の光ファイバＦを挟むように配置した。各マンドレル５の外周面の直径をφ３０ｍｍとした。張力印加部材４は溝４ａを有しており、溝４ａの底面の直径はφ２８０ｍｍである。
ここで、複数のマンドレル５は、左右方向において、張力印加部材４を挟んで同じ数が配置されている。このように複数のマンドレル５を配置することによって、光ファイバＦのパスラインをコンパクトにまとめることができるので、より安定して測定を行うことができる。

測定装置１０Ｄでは、２２個のマンドレル５によって、測定対象となる曲げ（曲率半径１５ｍｍ×３６００°相当）が光ファイバＦに印加される。張力印加部材４によって光ファイバＦに印加される曲げは、曲率半径が１４０ｍｍであるため、測定対象ではない。また、方向変換部材３の直径もφ２８０ｍｍ以上であるため、方向変換部材３によって光ファイバＦに加わる曲げも測定対象ではない。

張力印加部材４によって光ファイバＦに加える張力は、表２に示す通り、１ｇｆ～２０ｇｆの範囲で変化させた。張力は、錘７ｃの位置および重さを変更することで調整した。なお、表２に示す比較例２および実施例２－１～２－７では、測定波長を１５５０ｎｍとした。その他の点は、表１と同様である。

表２に示す通り、実施例２－１～２－７では、σの値に有意差が無かった。実施例１－１～１－７における結果と同様、張力は２０ｇｆ以下であることが好ましく、１ｇｆ以上２０ｇｆ以下であることがより好ましいと言える。
また、実施例２－１～２－７では、実施例１－１～１－７よりも、曲げ径が大きく、曲げ損失の値が小さい。このように、曲げの条件が変わった場合でも、張力を１ｇｆ以上２０ｇｆ以下とすることの有効性を確認することができた。

（曲げ法によるカットオフ波長測定）
φ６０ｍｍの円筒に光ファイバＦを１周巻き付ける曲げ印加条件でのカットオフ波長を測定するため、先述の曲げ損失測定と同様に、図６Ａに示す測定装置１０Ｃを用意した。マンドレル５の直径がφ６０ｍｍである点以外は、曲げ損失測定で用いた測定装置１０Ｃと同様である。表３に示すように、比較例３および実施例３－１～３－７として、各条件で１０回ずつ、光ファイバＦのカットオフ波長を測定した。カットオフ波長の測定は、ＩＥＣ ６０７９３－１－４４に則って行った。

比較例３では、手作業でφ６０ｍｍの円筒に光ファイバＦを１周分巻き付けることで、光ファイバＦに曲げを印加した。
実施例３－１～３－７では、測定装置１０Ｃを用いて光ファイバＦに曲げを印加した。比較例３と実施例３－１～３－７とで、光ファイバＦに加えられる曲げの条件は実質的に同じである。
表２のσの欄には、各条件のもと１０回ずつ測定したカットオフ波長の標準偏差の値を示した。

表３に示すように、実施例３－１～実施例３－７では、比較例３に比べて、標準偏差σの値を大幅に低減することができた。
表１の結果と同様に、測定装置１０Ｃを用いることで、カットオフ波長の測定精度を向上できることが確認された。カットオフ波長を測定する際にも、張力は２０ｇｆ以下であることが好ましく、１ｇｆ以上２０ｇｆ以下であることがより好ましいと言える。

（マルチモード法によるカットオフ波長測定）
図１Ａに示す測定装置１０Ａを用いてマルチモード法によるカットオフ波長を測定した。測定装置１０Ａは、光源１と、受光部２と、方向変換部材３と、張力印加部材４と、を有している。方向変換部材３として直径がφ２８０ｍｍの円筒を用いた。張力印加部材４は溝４ａを有しており、溝４ａの底面の直径はφ２８０ｍｍである。
表４に示すように、比較例４および実施例４－１～４－７として、各条件で１０回ずつ、マルチモード法による、光ファイバＦのカットオフ波長を測定した。

マルチモード法によるカットオフ波長の測定は以下のように行った。
比較例４では、光ファイバＦの両端を光源１と受光部２にセットし、φ２８０ｍｍのマンドレルに手で光ファイバＦを１周分巻き付けることで曲げを印加した。
実施例４－１～４－７では、測定装置１０Ａを用いて、曲げを印加した。方向変換部材３と、張力印加部材４により、光ファイバＦには、φ２８０ｍｍの曲げが３６０°分、印加されることとなり、それ以外の部分には、余計な曲げは加わらない。つまり、比較例４と実施例４－１～４－７とで、光ファイバＦに加えられる曲げの条件は実質的に同じである。

比較例４、実施例４－１～４－７ともに、光ファイバＦに曲げを印加した状態で、光源１から光を光ファイバＦに入射し、受光部２で透過パワーP1(λ)を測定する。次に、光ファイバＦを測定装置１０Ａから取り外し、マルチモードファイバを光源１と受光部２に接続して、マルチモードファイバを通した光の受光パワーP2(λ)を測定する。このP1(λ)とP2(λ)を用いて、マルチモード法によるカットオフ波長を、IEC-60793-1-44に則り、計算した。

表４に示すように、実施例４－１～４－７では、比較例４に比べて、標準偏差（σ）の値を大幅に低減することができた。このように、測定装置１０Ｄを用いることで、マルチモード法を用いたカットオフ波長の測定精度を向上できることが確認された。また、マルチモード法を用いてカットオフ波長を測定する際にも、張力は２０ｇｆ以下であることが好ましく、１ｇｆ以上２０ｇｆ以下であることがより好ましいと言える。

（曲げ法によるカットオフ波長測定）
次に、曲げの条件を変更し、図８Ａに示す測定装置１０Ｅを用いて、曲げ法によるカットオフ波長を測定した。測定装置１０Ｅは、光源１と、受光部２と、方向変換部材３と、張力印加部材４と、４つのマンドレル５と、３つのマンドレル５Ａと、位置検出部６（不図示）と、天秤構造７と、を有している。方向変換部材３として直径がφ８０ｍｍの円筒を用いた。４つのマンドレル５の外周面の直径をφ８０ｍｍとした。３つのマンドレル５Ａの外周面の直径をφ６０ｍｍとした。張力印加部材４は溝４ａを有しており、溝４ａの底面の直径はφ８０ｍｍである。
ここで、４つのマンドレル５は、左右方向において、張力印加部材４を挟んで同じ数が配置されており、３つのマンドレル５Ａは左方のみに配置されている。このように、左右方向において、張力印加部材４の左方に配置されるマンドレル５と、張力印加部材４の右方に配置されるマンドレル５と、を少なくとも１つずつ備えていれば、光ファイバの測定装置の上下方向の寸法を短くすることができる。

測定装置１０Ｅによれば、方向変換部材３、張力印加部材４、および４つのマンドレル５によって、測定対象となる曲げが光ファイバＦに印加される。出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａの上下方向における位置は、方向変換部材３の上端の位置と一致している。このため、光ファイバＦのうち方向変換部材３に沿っている部分には、それぞれ曲率半径４０ｍｍ×９０°（図８Ｂ参照）の曲げが加えられる。光ファイバＦは方向変換部材３によって２か所で曲げられている。したがって、方向変換部材３により光ファイバＦに印加される曲げは、曲率半径４０ｍｍ×１８０°に相当する。

４つのマンドレル５は、それぞれ、曲率半径４０ｍｍ×９０°の曲げを光ファイバＦに印加する。また、張力印加部材４は、曲率半径４０ｍｍ×１８０°の曲げを光ファイバＦに印加する。３つのマンドレル５Ａは、曲率半径３０ｍｍ×（９０°＋１８０°＋９０°）の曲げを光ファイバＦに印加する。
以上を合計すると、測定装置１０Ｅは、曲率半径４０ｍｍ×７２０°相当（２周分）および曲率半径３０ｍｍ×３６０°（１周分）相当の曲げを、光ファイバＦに印加する。

表５に示すように、比較例５および実施例５－１～５－７として、各条件で１０回ずつ、光ファイバＦのカットオフ波長を曲げ法を用いて算出した。この曲げ条件では、測定装置１０Ｅのマンドレル５による曲率半径４０ｍｍ×７２０°相当の曲げに加えて、マンドレル５Ａによる曲率半径３０ｍｍ×３６０°相当（１周分）の曲げを加える前後の透過パワーを用いて、カットオフ波長を算出している。

比較例５では、手作業でφ８０ｍｍの円筒に光ファイバＦを２周分巻き付けることで、光ファイバＦに曲げを印加した。その状態で透過パワーP1を測定した。次に、φ８０ｍｍの円筒に光ファイバＦを２周分巻き付けた状態に加えて、さらにφ６０ｍｍの円筒に光ファイバＦを１周分巻き付けることで曲げを印加した。その状態で透過パワーP2を測定した。このようにして得られたP1、P2を用いて、カットオフ波長を測定した。

実施例５－１～５－７では、測定装置１０Ｅを用いて光ファイバＦに曲げを印加した。具体的には、マンドレル５によって曲率半径４０ｍｍ×７２０°相当の曲げを光ファイバＦに印加した状態で透過パワーP1を測定した。次に、マンドレル５による曲げに加えて、マンドレル５Ａによって曲率半径３０ｍｍ×３６０°相当の曲げを光ファイバＦに印加した状態で透過パワーP2を測定した。このようにして得られたP1、P2を用いて、カットオフ波長を測定した。

比較例５と実施例５－１～５－７とで、光ファイバＦに加えられる曲げの条件は実質的に同じである。
表５のσの欄には、各条件のもと１０回ずつ測定したカットオフ波長の標準偏差の値を示した。

表５に示すように、実施例５－１～５－７では、比較例５に比べて、標準偏差σの値を大幅に低減することができた。
このように、測定装置１０Ｅを用いることで、カットオフ波長の測定精度を向上できることが確認された。また、曲げ条件を変えてカットオフ波長を測定する際にも、張力は２０ｇｆ以下であることが好ましく、１ｇｆ以上２０ｇｆ以下であることがより好ましいと言える。

（モードフィールド径測定）
φ６０ｍｍの円筒に光ファイバＦを１周巻き付ける曲げ印加条件でのモードフィールド径を測定するため、先述の曲げ損失測定と同様に、図６Ａに示す測定装置１０Ｃを用意した。マンドレル５の直径がφ６０ｍｍである点以外は、曲げ損失測定で用いた測定装置１０Ｃと同じである。表６に示すように、比較例６および実施例６－１～６－７として、各条件で１０回ずつ、モードフィールド径を測定した。モードフィールド径の測定は、ＩＥＣ ６０７９３－１－４５に則って行った。

比較例６では、手作業でφ６０ｍｍの円筒に光ファイバＦを１周分巻き付けることで、光ファイバＦに曲げを印加した。
実施例６－１～６－７では、測定装置１０Ｃを用いて光ファイバＦに曲げを印加した。比較例６と実施例６－１～６－７とで、光ファイバＦに加えられる曲げの条件は実質的に同じである。
表６のσの欄には、各条件のもと１０回ずつ測定したモードフィールド径の標準偏差の値を示した。

表６に示すように、実施例６－１～６－７では、比較例６に比べて、標準偏差σの値を大幅に低減することができた。
このように、測定装置１０Ｃを用いることで、モードフィールド径の測定精度を向上できることが確認された。また、モードフィールド径を測定する際にも、張力は２０ｇｆ以下であることが好ましく、１ｇｆ以上２０ｇｆ以下であることがより好ましいと言える。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前記実施例では、光ファイバＦの測定対象となる特性として、曲げ損失、カットオフ波長、およびモードフィールド径を挙げた。しかしながら、これら以外の光ファイバＦの特性を測定する際に、本実施形態の測定装置１０Ａ～１０Ｅまたは本実施形態の曲げ印加方法を採用することもできる。測定の際に、光ファイバＦに曲げを印加することが要求される特性であれば、本実施形態を適用することで測定精度を向上することができる。

また、マンドレル５の配置は、測定装置１０Ｂ～１０Ｅの例に限らず、適宜変更可能である。

また、出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａは、必ずしも前方（＋Ｙ側）を向いていなくてもよい。例えば、出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａが上方または後方を向いていてもよい。あるいは、出射側接続部１ａが左方を向き、入射側接続部２ａが右方を向いていてもよい。これらの場合、出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａに光路（光ファイバや光導波路など）をそれぞれ接続し、これらの光路の端末を、図１Ａ等に示す出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａの位置に配置してもよい。そして、当該光路の端末に光ファイバＦの両端部を接続し、方向変換部材３によって光ファイバＦが延びる方向を下向きに変える構成とすれば、前記実施形態と同様の作用効果が得られる。そしてこれらの場合でも、方向変換部材３は、光源１および受光部２に両端部が光学的に接続された光ファイバＦが延びる方向を下向きに変えていることに相違はない。

また、方向変換部材３に対して光ファイバＦが斜めに巻き付かないよう、出射側接続部１ａと入射側接続部２ａとの間の左右方向の距離、または出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａにそれぞれ接続された光路の端末同士の間の左右方向の距離を調整してもよい。例えば、図１Ａにおいて、出射側接続部１ａと入射側接続部２ａとの間の左右方向の距離は張力印加部材４の溝４ａの底面の直径と同等であってもよい。
また、出射側接続部１ａおよび入射側接続部２ａの上下方向における位置は、互いに異なっていてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

例えば、図３Ａ～図３Ｃに示した形状のマンドレル５を、測定装置１０Ｂ～１０Ｅのマンドレル５、５Ａとして採用してもよい。
また、図１Ｄに示したバネ４ｂを、測定装置１０Ｂ～１０Ｅに適用してもよい。
また、測定装置１０Ｂ～１０Ｅにおいて、天秤構造７に代えて、バネ４ｂを用いてもよい。あるいは、測定装置１０Ｂ～１０Ｅにおいて、バネ４ｂや天秤構造７を用いず、張力印加部材４の単なる自重によって光ファイバＦに張力を加えてもよい。

１…光源 ２…受光部 ３…方向変換部材 ４…張力印加部材 ４ａ…溝 ５、５Ａ…マンドレル ５ａ…溝（第２の溝） ６…位置検出部 １０Ａ～１０Ｅ…測定装置 Ｆ…光ファイバ

Claims (10)

1. 光ファイバに向けて光を発する光源と、
   前記光ファイバ内を伝搬した光を受光する受光部と、
   前記光ファイバが掛けられることで、前記光源および前記受光部に両端部が光学的に接続された前記光ファイバが延びる方向を下向きに変える方向変換部材と、
   前記方向変換部材から垂れ下がった前記光ファイバに張力を加える張力印加部材と、
   前記光ファイバに曲げを印加する複数のマンドレルと、を備え、
   前記複数のマンドレルは前記方向変換部材と前記張力印加部材との間に配置され、
   上下方向から見て、前記複数のマンドレルが前記光ファイバを挟んで対向する方向を左右方向とするとき、
   前記複数のマンドレルのうち、少なくとも１つが、前記左右方向に対して斜めに移動可能である、光ファイバの測定装置。
2. 光ファイバに向けて光を発する光源と、
   前記光ファイバ内を伝搬した光を受光する受光部と、
   前記光ファイバが掛けられることで、前記光源および前記受光部に両端部が光学的に接続された前記光ファイバが延びる方向を下向きに変える方向変換部材と、
   前記方向変換部材から垂れ下がった前記光ファイバに張力を加える張力印加部材と、
   前記光ファイバに曲げを印加する複数のマンドレルと、を備え、
   前記複数のマンドレルは前記方向変換部材と前記張力印加部材との間に配置され、
   上下方向から見て、前記複数のマンドレルが前記光ファイバを挟んで対向する方向を左右方向とするとき、
   前記複数のマンドレルは、前記左右方向において前記張力印加部材の左方に配置される少なくとも１つのマンドレルと、前記左右方向において前記張力印加部材の右方に配置される少なくとも１つのマンドレルと、を含む、光ファイバの測定装置。
3. 前記張力印加部材に、前記光ファイバの位置を規制する溝が形成されている、請求項１または２に記載の光ファイバの測定装置。
4. 前記複数のマンドレルのうち、少なくとも１つに、前記光ファイバの位置を規制する第２の溝が形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバの測定装置。
5. 前記張力印加部材に、前記光ファイバの位置を規制する溝が形成され、
   前記上下方向および前記左右方向の双方に直交する方向を前後方向とするとき、
   前記溝および前記第２の溝の前記前後方向の位置が一致している、請求項４に記載の光ファイバの測定装置。
6. 前記張力印加部材の前記上下方向における位置を検出する位置検出部を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の光ファイバの測定装置。
7. 前記張力印加部材が前記光ファイバに加える張力は２０ｇｆ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバの測定装置。
8. 前記複数のマンドレルは、前記光ファイバを９０°の角度で曲げるマンドレルと、前記光ファイバを１８０°の角度で曲げるマンドレルと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の光ファイバの測定装置。
9. 両端部が固定された光ファイバを方向変換部材に掛け、
   前記方向変換部材から垂れ下がった前記光ファイバに張力印加部材を用いて張力を加え、
   前記方向変換部材と前記張力印加部材との間に配置された複数のマンドレルを用いて前記光ファイバに曲げを印加し、
   上下方向から見て、前記複数のマンドレルが前記光ファイバを挟んで対向する方向を左右方向とするとき、
   前記複数のマンドレルのうち、少なくとも１つが、前記左右方向に対して斜めに移動可能である、光ファイバへの曲げ印加方法。
10. 両端部が固定された光ファイバを方向変換部材に掛け、
    前記方向変換部材から垂れ下がった前記光ファイバに張力印加部材を用いて張力を加え、
    前記方向変換部材と前記張力印加部材との間に配置された複数のマンドレルを用いて前記光ファイバに曲げを印加し、
    上下方向から見て、前記複数のマンドレルが前記光ファイバを挟んで対向する方向を左右方向とするとき、
    前記複数のマンドレルは、前記左右方向において前記張力印加部材の左方に配置される少なくとも１つのマンドレルと、前記左右方向において前記張力印加部材の右方に配置される少なくとも１つのマンドレルと、を含む、光ファイバへの曲げ印加方法。

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