JP2001041817A - 光ファイバ干渉型センサおよび光ファイバ干渉型信号検出方法 - Google Patents

光ファイバ干渉型センサおよび光ファイバ干渉型信号検出方法

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JP2001041817A
JP2001041817A JP11213849A JP21384999A JP2001041817A JP 2001041817 A JP2001041817 A JP 2001041817A JP 11213849 A JP11213849 A JP 11213849A JP 21384999 A JP21384999 A JP 21384999A JP 2001041817 A JP2001041817 A JP 2001041817A
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light
signal
loop
optical
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JP11213849A
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Shinichi Niimi
▲慎▼一 新見
Yoshiharu Unami
義春 宇波
Toru Takashima
徹 高嶋
Yasushi Nakamura
靖 中村
Takayoshi Yamanaka
隆嘉 山中
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザとループ状光ファイバを用いた簡易な
構成のセンサを用いて、光ファイバに加えられる衝撃、
振動等の物理的信号を感度良く検出する。 【解決手段】 受光素子12が出力する信号に基づき、ル
ープ状光ファイバ3に加わる物理的変化を、このループ
状光ファイバ中を時計回り伝搬する光Aと反時計回りに
伝搬する光Bとの間にもたらされる位相変化として検出
する。そして、パイロット信号付与手段14によってルー
プ状光ファイバに所定周波数のパイロット信号を付与
し、光分岐結合素子13を通じて出力される信号の中から
このパイロット信号を抽出してその信号レベルを観察す
る。そして、このパイロット信号の信号レベルが低い場
合には偏波面操作手段15によって時計回り伝搬光と反時
計回り伝搬光の偏波面を操作し、当該パイロット信号の
信号レベルを所定値以上に維持させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ループ状光ファイ
バ中にその開放端それぞれから光を入射して光ファイバ
中を時計回りと反時計回りに伝搬させ、互いに反対側の
開放端から出てくる伝搬光を干渉させてその干渉光の強
度変化からこのループ状光ファイバの途中に加わる振動
その他の物理的変化を検出する光ファイバ干渉型信号検
出技術に関する。
【0002】本発明はまた、上記の光ファイバ干渉型信
号検出技術を応用した、光ファイバケーブルの切替工事
や撤去工事の際に、多数の光ファイバケーブル中から目
的とする光ファイバケーブルを対照するための光ファイ
バケーブル対照技術に適用する。
【0003】本発明はまた、上記の光ファイバ干渉型信
号検出技術を応用した、光ファイバケーブル内の多数の
光ファイバ心線の中から目的とする光ファイバ心線を対
照するための光ファイバ心線対照技術、および対照した
光ファイバ心線を通話用回線として利用し、その光ファ
イバを切断せずに通話を行う光ファイバ通話技術に適用
する。
【0004】
【従来の技術】従来、光ファイバとレーザを応用した干
渉型のセンサが種々提案されている。例えば、マッハ・
ツェンダ干渉計は、光源からのレーザ光を分岐して二つ
の光路を伝搬させ、この二つの伝搬光を合波して干渉さ
せることによって、各光路間で生じた位相変位を干渉縞
の変化によって検出する。
【0005】このような光ファイバ干渉型センサ技術の
一つとして、レーザとループ状光ファイバを用いた簡易
な構成の装置を用いて、光ファイバに加わる振動等の物
理的変化を検出することができるセンサを構成できるこ
とが分かった。本願発明者らは特願平10−11956
5号出願において、これを提案した。
【0006】また、この光ファイバ干渉型センサ技術を
光ファイバケーブル対照技術、光ファイバ心線対照技
術、光ファイバ通話技術に利用することができることも
分かった。本願発明者らは特願平10−130846号
出願、特願平10−147635号出願において、これ
を提案した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
に、光ファイバ干渉計型センサ技術の一つとして、レー
ザとループ状光ファイバを用いた簡易な構成の装置を用
いて、光ファイバに加えられる衝撃、振動等の信号をよ
り感度良く検出することができる光ファイバ干渉型信号
検出技術を提供することを目的とする。
【0008】本発明はまた、上記の光ファイバ干渉型信
号検出技術を応用した、簡易にして安価な構成の装置を
用い、さらに精度良くケーブル対照できる光ファイバケ
ーブル対照技術を提供することを目的とする。
【0009】本発明はまた、上記の光ファイバ干渉型信
号検出技術を応用した、簡易にして安価な構成の装置を
用い、さらに精度良く光ファイバ心線対照ができ、また
より明瞭な通話ができる光ファイバ心線対照技術および
光ファイバ通話技術を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光ファ
イバ干渉型センサは、光源と受光素子と光分岐結合素子
とから構成され、前記光源と受光素子とループ状光ファ
イバの開放部の両端とが前記光分岐結合素子に接続さ
れ、前記光源から出射された光を前記光分岐結合素子に
よって分岐して前記ループ状光ファイバに前記開放部の
両端それぞれから入射させ、このループ状光ファイバ中
を時計回りと反時計回りに伝搬させ、前記ループ状光フ
ァイバ中を時計回りに伝搬した時計回り伝搬光と反時計
回りに伝搬した反時計回り伝搬光とを前記光分岐結合素
子に入射させて結合し、前記光分岐結合素子によって結
合された前記時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前
記受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時計回
り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号
をこの受光素子から出力するものにおいて、前記ループ
状光ファイバと前記光分岐結合素子との間に取付けら
れ、当該ループ状光ファイバ中を伝搬する前記時計回り
伝搬光と反時計回り伝搬光に時間的に周期的に変化する
位相変化を付与する位相変化付与手段と、前記ループ状
光ファイバ中を伝搬する前記時計回り伝搬光と反時計回
り伝搬光の偏波面を操作する偏波面操作手段とを備えた
ものである。
【0011】請求項1の発明の光ファイバ干渉型センサ
では、受光素子が出力する信号に基づき、ループ状光フ
ァイバに加わる物理的変化を、このループ状光ファイバ
中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する光との
間にもたらされる位相変化として検出する。そして、位
相変化付与手段によってループ状光ファイバに時間的に
周期的に変化する位相変化を付与し、光分岐結合素子を
通じて受光素子から出力される信号のレベルを観察す
る。そして、この信号レベルが低い場合には偏波面操作
手段によって時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光の偏波
面を手動操作し、前記信号レベルが高くなるようにす
る。
【0012】この偏波面を維持することにより、ループ
状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝搬する伝搬
光間の偏波面が直交状態にならないように維持できるの
で、ループ状光ファイバに加わる物理的変化により、こ
のループ状光ファイバ中を時計回り伝搬する光と反時計
回りに伝搬する光との間にもたらされる位相変化を常に
正確に検出できるようにする。
【0013】請求項2の発明の光ファイバ干渉型センサ
は、請求項1において、前記位相変化付与手段は所定周
波数の位相変化を付与し、前記光分岐結合素子を通じて
出力される信号の中から前記所定周波数の信号の信号レ
ベルを検出する信号レベル検出手段と、前記信号レベル
検出手段が検出する前記所定周波数の信号の信号レベル
に応じて前記偏波面操作手段にて前記時計回り伝搬光と
反時計回り伝搬光の偏波面を操作させる偏波面操作制御
手段とを備えたものである。
【0014】請求項2の発明の光ファイバ干渉型センサ
では、受光素子が出力する信号に基づき、ループ状光フ
ァイバに加わる物理的変化を、このループ状光ファイバ
中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する光との
間にもたらされる位相変化として検出する。そして、位
相変化付与手段によってループ状光ファイバに所定周波
数の位相変化を付与し、信号レベル検出手段によって光
分岐結合素子を通じて出力される信号の中から所定周波
数の信号の信号レベルを検出する。そして、この所定周
波数の信号の信号レベルが低い場合には、偏波面操作制
御手段が偏波面操作手段を制御して時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光の偏波面を操作させ、当該所定周波数の
信号の信号レベルが高くなるようにする。
【0015】これにより、ループ状光ファイバ中を時計
回りと反時計回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状
態にならないように自動的に操作して、ループ状光ファ
イバに加わる物理的変化により、このループ状光ファイ
バ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する光と
の間にもたらされる位相変化を常に正確に検出できるよ
うにする。
【0016】請求項3の発明の光ファイバ干渉型信号検
出方法は、光源から出射された光を光分岐結合素子によ
って分岐してループ状光ファイバにその開放部の両端そ
れぞれから入射させてこのループ状光ファイバ中を時計
回りと反時計回りに伝搬させ、前記ループ状光ファイバ
中を伝搬した時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前
記光分岐結合素子によって結合して受光素子に入射さ
せ、前記受光素子が出力する前記時計回り伝搬光と反時
計回り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す
信号に基づいて、前記ループ状光ファイバに加わる物理
的変化を検出する方法において、前記ループ状光ファイ
バ中を伝搬した時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光に時
間的に周期的に変化する位相変化を付与して当該光ファ
イバ中を伝搬させ、前記光分岐結合素子を経て前記受光
素子に受光させ、前記受光素子の出力する信号の信号レ
ベルを検出し、前記信号レベルに応じて偏波面操作手段
を操作することにより、前記ループ状光ファイバの偏波
面を操作するものである。
【0017】こうして前記信号レベルが高くなるように
偏波面操作手段を操作することにより、ループ状光ファ
イバ中を時計回りと反時計回りに伝搬する伝搬光間の偏
波面が直交状態にならないように維持して、ループ状光
ファイバに加わる物理的変化により、このループ状光フ
ァイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する
光との間にもたらされる位相変化を常に正確に検出す
る。
【0018】請求項4の発明の光ファイバ干渉型信号検
出方法は、請求項3において、前記位相変化は所定周波
数の位相変化であって、前記光分岐結合素子を通じて出
力される信号の中から前記所定周波数の信号の信号レベ
ルを検出し、前記所定周波数の信号の信号レベルに応じ
て偏波面操作制御手段が前記偏波面操作手段にて前記時
計回り伝搬光と反時計回り伝搬光の偏波面を操作させる
ものである。
【0019】これにより、ループ状光ファイバ中を時計
回りと反時計回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状
態にならないように自動的に操作して、ループ状光ファ
イバに加わる物理的変化により、このループ状光ファイ
バ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する光と
の間にもたらされる位相変化を常に正確に検出する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。なお、以下の説明では、説明を簡単
にするため、光源は直流変調されているものとし、光分
岐結合素子の光分岐結合効率は等しいものとする。
【0021】図1は本発明の第1の実施の形態の光ファ
イバ干渉型センサの基本的な構成を示している。この実
施の形態の光ファイバ干渉型センサは、2本の光ファイ
バ1,2の一端同士を接合して一部が開放されたループ
状光ファイバ3とし、このループ状光ファイバ3の開放
端部分にセンサ本体4が接続された構成である。
【0022】センサ本体4は、レーザ光を射出する発光
素子11、光信号を受光して光電変換して出力する受光
素子12、発光素子11からのレーザ光をループ状光フ
ァイバ3の開放部分の両端それぞれに分岐して入射さ
せ、また、ループ状光ファイバ3中を時計回り、反時計
回りに伝搬してきた光信号を結合して受光素子12に出
力する光分岐結合素子13を備えている。なお、以下の
説明では、便宜上、図を上から見て時計回りに伝搬する
光をA、反時計回りに伝搬する光をBとして説明する。
【0023】センサ本体4はさらに、ループ状光ファイ
バ3に所定周波数の振動をパイロット信号として加振す
るパイロット信号回路14と、ループ状光ファイバ3の
一部に介挿され、直線部の光ファイバ軸を中心に回転ま
たは捻回させてその位置をC,Dに変化させることによ
り、光ファイバ3中の伝搬光の偏波面を変化させること
のできるファイバコイル15を備えている。
【0024】このファイバコイル15は、光ファイバを
捻回し易くするために、光ファイバを数回巻いて巻始め
と巻終りをほぼ同一軸になるようにコイル取りしたもの
である。なお、ループ状光ファイバ3の一部で光の偏波
面を変化させるには光ファイバ3の一部を捻回するだけ
でもよいので、ファイバコイル15を使用しなくてもよ
い。
【0025】この光ファイバ干渉型センサでは、発光素
子11からのレーザ光は光分岐結合素子13によって分
岐されてループ状光ファイバ3の両端に入射され、この
ループ状光ファイバ3を時計回り方向Aおよび反時計回
り方向Bに伝搬する。そして方向Aに伝搬した光(「A
波」と称する)および方向Bに伝搬した光(「B波」と
称する)は、ループ状光ファイバ3のそれぞれの反対端
に達した後に光分岐結合素子13にて結合され、フォト
ダイオードで成る受光素子12にて干渉光として検出さ
れ、この受光素子12で光電変換され、出力される構成
である。
【0026】ループ状光ファイバ3を入射する光は、光
分岐結合素子13に光ファイバカプラを使用した場合、
クロスポート側がπ/2ずれるので、方向Aの光と方向
Bの光との位相はπ/2ずれる。そして、ループ状光フ
ァイバ3を伝搬してそれぞれの反対端に達した方向Aの
伝搬光と方向Bの伝搬光とは、伝搬方向が異なるもの
の、同一の光路(ループ状光ファイバ3)を通過するの
で、損失と位相変化はほぼ同量だけ(光の可逆性によ
る)受けた後、光分岐結合素子13にて再び合成され、
一定の位相で干渉を生じる。
【0027】光分岐結合素子13に光ファイバカプラを
使用した場合、この光分岐結合素子13に対する再通過
の際にクロスポート側を通過する光がさらにπ/2ずれ
るので、方向Aの光と方向Bの光との位相はさらにπ/
2ずれて、全体でπだけずれることになる。
【0028】通常の受光素子12の光電変換において
は、光の位相情報を変換せず、その強度情報のみ変換す
るので、ほぼ一定の直流信号(光源の直流信号)が受光
素子12から出力される。光分岐結合素子13に光ファ
イバカプラを使用した場合には、方向Aの伝搬光と方向
Bの伝搬光との間で位相が全体でπずれるので、出力は
理想的な条件下ではほぼ0になる。
【0029】図2は、本発明の光ファイバ干渉型センサ
の加振点に振動を加えた時の状態を示す。発光素子11
はレーザ光を出力する。加振点Pで振動を加えられて変
化した光は、ループ状光ファイバ3を時計回り方向Aお
よび反時計回り方向Bに伝搬する。また、受光素子12
で光電変換され、受光強度に応じた大きさの電気信号と
して出力される。
【0030】次に、図3を参照して、加振点に振動が加
わった場合の状態変化を説明する。同図(a)に示す波
形Vの振動で加振点を振動させると、ループ状光ファイ
バ3は、その振動によって、局所的に長さ方向に伸縮
し、長さが変化する。その結果、光の光路長が変化し、
方向Aと方向Bに伝搬する光は、加振点Pにおいて同図
(b)に示すように振動Vの振幅に対応した位相の大き
さで位相変位を生じる。すなわち、方向Aに伝搬する光
と方向Bに伝搬する光とは進行方向が逆なので、ループ
状光ファイバ3の光路長が変化することによって、逆方
向で等量の位相変位を受ける。こうして、加振点Pで振
動Vを加えられて変化した光は、ループ状光ファイバ3
を時計回り方向Bおよび反時計回り方向Aに伝搬した
後、光分岐結合素子13において合波され、さらに受光
素子12で光電変換され、受光強度に応じた電気信号に
なり、これが振動信号として出力される。
【0031】図4は、ループ状光ファイバ伝搬後の受光
素子(フォトダイオード)12における方向Aに伝搬す
る光と方向Bに伝搬する光との位相状態を示す。光分岐
結合素子13において、方向Aに伝搬する光と方向Bに
伝搬する光は同図(a)に示すように位相変位する。す
なわち、A波とB波は加振点からの伝搬距離に差に応じ
た遅延t1を有して同様に位相変位を受けるので、光分
岐結合部13において合波された光は、同図(b)に示
すようにその包絡線Eが振動の振幅に対応して変化する
干渉光を生じる。すなわち、光は周期10-15sec程
度の波動なので10-4sec程度のタイムスパンでは、
光強度の変化は振幅の包絡線Eで表わされる。その結
果、受光素子12からは光の強度に対応した電気出力が
得られるので、同図(c)に示すように加振された振動
信号にほぼ一致した波形の電気信号Fが出力される。な
お、信号が0(無い)のときは、受光素子12の電気出
力はほぼ0となる。
【0032】次に、本発明の光ファイバ干渉型センサの
具体的な構成を式に基づいて説明する。なお、以下の説
明においては、説明を簡単にするために、図1の光ファ
イバ干渉型センサにおいて発光素子11にレーザダイオ
ードを使用し、かつレーザ光は直流変調されているもの
とし、光分岐結合素子13には光分岐結合効率が等しい
3dB光カプラを使用しているものとする。
【0033】レーザダイオード11からの光は3dB光
カプラ13を通過して時計周りの光Bと反時計周りの光
Bとにほぼ同じパワーで伝搬する。それぞれの2つの光
A,Bは3dBカプラ3で再度結合され、光A,Bが同
時に受光素子であるフォトダイオード12で検出され
る。そして、2つの光による干渉の結果が光の検出電流
として現れる。
【0034】光A、光Bは同一の光源の光から分岐され
て同一のループ状光ファイバ3内を伝搬してくるので、
同時刻に光源から放出された光は同時刻に光分岐結合素
子13に達して結合し、途中で位相変位がなければ同一
位相で干渉する。加振点Pにおいて光ファイバ3に振動
を加えると、光ファイバ3が局所的に伸縮して、伝搬す
る光信号の位相に振動と同一周期の変動をもたらす。
【0035】図3(b)において、φ(t)は、加振点P
でのファイバ3中を伝搬する光の電界に加わる位相変位
量である。ある時刻に光源であるレーザダイオード11
から放出された光がそれぞれファイバ3中を伝搬して加
振点Pにおいて光Aの電界が位相変位を受けた時刻をt
aとする。また、同じ時刻に光源1から放出され分岐さ
れた光Bの電界は、加振点Pまでの光路長が光Aより長
いために、加振点Pには光Aより時間的に遅れて到着す
る。その遅れて到着した光Bが位相変位を受けた時刻t
bとする。したがって、その時の光Aの電界が受けた位
相変位φ(ta)と光Bの電界が受けた位相変位φ(tb)は、
光路差による到達時間差により同じではなくなってしま
う。なお、加振点Pの挿入位置によりtaとtbの時間
差は変化する。また、その時間差により位相変位の差に
も変化が生じる。
【0036】光A,Bの電界が加振点Pを通過してある
位相変位を受け、3dB光カプラ13で再び重ね合わさ
れ、フォトダイオード12に入射される直前の光A,B
の電界の位相変位波形φAとφBは図4(a)のようにな
る。
【0037】いま光Aに加振点Pで加えられた位相変位
をφ(ta)、光Bの位相変位をφ(tb)とする。また光の角
周波数をωo、光カプラ13により分岐された光A,B
の電界の振幅をそれぞれA,Bとし、ループ状光ファイ
バ3の光路長は光Aの時計周り方向、光Bの反時計周り
方向とも同じで、また偏波の影響は計算を簡単にするた
め無視することとする。
【0038】このとき、フォトダイオード12の受光面
で加振(位相変位)の影響を受けた光Aの電界は次の数
1式となる。
【0039】
【数1】 また、光カプラ13においては、結合光(クロスポート
側)は透過光(スルーポート側)に対して位相がπ/2
遅れ、光Bは光カプラ13の結合ポートを2回通過する
ため、光Bの電界は次の数2式となる。
【0040】
【数2】 そして、フォトダイオード12には、数1,2式の電界
が重なって入力され、受光された光電流はパワーに比例
するので、出力電流をIとすると、数3式のように表わ
される。
【0041】
【数3】 この数3式を展開整理し、フォトダイオード12の検出
できない光の角速度の項を無視すると、出力電流Iは次
の数4式となる。
【0042】
【数4】 数4式より、光電流に再生される信号には、|φ(ta)−
φ(tb)+π|の変化が現れることになり、元の加振点P
での位相変位φ(t)、すなわち加振点Pでの振動の振幅
変位に対応する変化が現れることになる。
【0043】ここで、加振点Pがループ状光ファイバ3
のちょうど中点である場合、φ(ta)=φ(tb)となり差分
が0になると、数4式の値は定数となって信号の変化が
現れない。また中点近傍で|φ(ta)−φ(tb)+π|の再生
信号レベルがノイズレベルより小さい時には、再生信号
を検出することができない。したがって、再生信号が十
分に検出できるレベルを確保するには、|φ(ta)−φ(t
b)+π|を十分大きくする必要がある。そこで、図5に
示したように、ループ状光ファイバ3の中点に、装置の
諸元によって決まる適当な長さの光ファイバのドラムで
構成した光遅延素子6を挿入することによって、時間差
ta−tbを十分に確保して信号の再生が可能になる。
ただし、光遅延素子6の挿入個所は特にループ状光ファ
イバ3の中間点に限定されるわけではなく、光分岐結合
素子13とループ状光ファイバ3との接続部分や、ルー
プ状光ファイバ3上の他の適当な個所であってもよい。
【0044】なお、上記の各実施の形態では光分岐結合
素子13に対する光入力を発光素子11によって行い、
また光分岐結合素子13からの光出力を受光素子12に
よって光電変換し、その電気信号を利用する構成にし
た。しかしながら、これらの発光素子11と受光素子1
2は信号処理装置側に組み込む図6に示した構成にし
て、センサ本体4側には光分岐結合素子13に対して光
信号を入力し、またそれから光信号を取り出すための入
力端子16と出力端子17だけを設け、別途に発光素子
と受光素子、そして発光素子に対する駆動回路や受光素
子に対する増幅回路を含む信号処理装置をこれらの入力
端子16と出力端子17に接続するようにしてもよい。
【0045】さらに、上記のように加振点Pをループ状
光ファイバ3の中間点から大きく外れた位置にして加振
し、あるいは図5に示したように光ファイバ3の中間部
分に光遅延素子6を挿入した構成にしても、何らかの要
因で光ファイバ3中を伝搬する光の偏波面が変化し、方
向Aの伝搬光と方向Bの伝搬光との偏波面が直交状態に
なれば、これらの光A,B間に干渉が起こらなくなり、
受光素子12の出力は前記数4式の加振点Pでの振動の
振幅変位の項が0となって、加振点Pでの振動が測定で
きなくなってしまう。このような状態を避けるには、本
実施の形態では、振動検出に先立って、また使用中の適
宜のタイミングでセンサ本体4に設けたパイロット信号
回路14によりループ状光ファイバ3に対して所定の周
波数の振動を加振し、受光素子12が出力する伝搬光
A,Bの干渉光のレベルを監視し、干渉光のレベルが0
に近いような場合や受光素子12が所定周波数の振動信
号を出力しない場合には伝搬光A,B間の偏波面が直交
状態に近い状態になっているものとみなされる。そし
て、この場合には、ファイバコイル15をそれまでC状
態であればD状態に変え、またそれまでD状態であれば
C状態に変える操作をする。あいるは、C,D間で干渉
光のレベルがあらかじめ定めた所定値以上になる状態ま
たは最大になる状態にファイバコイル15を操作する。
【0046】そしてこの操作の後、受光素子12の出力
の干渉光のレベルが増大するか、出力に所定周波数の振
動信号が現れるようになれば、伝搬光A,B間の偏波面
が直交状態になっていたのを回避できたことになり、こ
の干渉光のレベルが最良な状態になるように操作した後
に振動検出を行うことにするのである。
【0047】なお、ファイバコイル15に代えて偏波コ
ントローラを利用し、これによって受光素子12の出力
する振動信号が最大となるように偏波面角度を調整する
構成とすることができる。
【0048】ここで、振動を加えてA,Bの伝搬光に所
定の周波数の位相差を与えて干渉させた光をフォトダイ
オード12から出力させて偏波コントロールする理由
は、時間的に周期的に変化する位相差が加わらない状態
では、フォトダイオード12の出力はほとんど0になっ
てしまって(すなわち、数4式において、A=B,φ
(ta)=φ(tb)とすると、I=0となるから)、コン
トロール信号を得られないからである。したがって、こ
こで振動の代わりに他の手段でA,Bの伝搬光に時間的
に周期的な位相差が加わるようにしてこの周期的な信号
にて偏波コントロールしてもよい。
【0049】
【実施例】このような、光ファイバ干渉型センサの具体
例を説明する。長さ10kmの波長1.3μm用の単一
モード光ファイバ(SMF)1,2をループ状にして、
その両端を光カプラ13に接続し、光カプラ13の反対
側に1.3μmの半導体レーザ11とPID受光素子1
2を接続して光ファイバ干渉型センサを構成した。半導
体レーザ11にはCW発振回路を接続し、直流信号でレ
ーザをCW発振させた。PID受光素子12には、増幅
回路を接続して、その出力をオシロスコープで観測し
た。
【0050】そして伝搬光A,B間の偏波状態を確認す
るために、パイロット信号回路14には10kHz(こ
れに限定されるわけではなく、機器の特性に応じてそれ
よりも高い周波数あるいは低い周波数を用いることがで
きる)の振動発生器に小型スピーカを接続したものを使
用して、ループ状光ファイバ3の一部の上に小型スピー
カを置き、また数回巻きのファイバコイル15をループ
状光ファイバ3の一部に挿入した。
【0051】そして振動発生器によって発生させたスピ
ーカの振動によってループ状光ファイバ3にパイロット
信号として10kHzの振動を加え、受光素子12の出
力を見ながら、ファイバコイル15をC状態とD状態と
の間で切り替えて受光素子12の出力信号がより高いレ
ベルになる状態を確認し、その状態にファイバコイル1
5をおいた。これにより、ループ状光ファイバ3中の伝
搬光A,Bの偏波面が直交状態になるのを避けることが
できた。
【0052】この状態で、次に、実際の振動検出試験に
移行するのであるが、上記パイロット信号回路14とし
て利用した振動発生器とは別の、しかしながら機能的に
同様の振動発生器を利用し、これを加振点Pに置き、振
動発生器にてパイロット信号と明確に区別が付けられる
周波数、例えば2.5kHzの振動信号を発生させ、振
動発生器に接続したスピーカによってループ状光ファイ
バ3に2.5kHzの振動を加え、受光素子12の出力
を見た。
【0053】結果的に、受光素子12に接続されている
増幅回路の出力から2.5kHzの信号が、ほぼ歪み無
しに観測された。
【0054】ここで、受光素子の出力を、パイロット信
号の周波数を透過するフィルタを経て検出することによ
り、より正確な偏波状態の確認ができる。
【0055】なお、この光ファイバ干渉型センサを構成
するのに有効な構成は、本願発明者らによる先の出願に
特願平11−070803号に記載したものと同様のも
のを基本とするものであり、まとめてみると、以下の通
りである。
【0056】基本実験系として図7に示したものを用い
たが、この構成は次の通りである。長さが共に20km
の2本の光ファイバ21,22の一方の端部にマスター
ユニット23を光コネクタ24によって接続し、2本の
光ファイバ21,22それぞれの他方の端部に2mの補
助光ファイバ25,26を接続した。そして片側の補助
光ファイバ26の一部を曲げて、その曲げ部分27にロ
ーカルユニット28を取り付けた。さらに、補助光ファ
イバ25,26の反対側の端部間には2kmの光遅延素
子29を接続した。光ファイバ21,22のマスターユ
ニット23側の端部にはパイロット信号回路14、ファ
イバコイル15を取り付けた。そしてパイロット信号回
路14によって10kHzの振動を光ファイバ21に加
えた。
【0057】光ファイバはすべてSMF(単一モードフ
ァイバ)を使用し、光コネクタ24等にはすべてFCコ
ネクタを使用した。
【0058】マスターユニット23には、図2に示した
発光素子11としての1.55μm波長のDFBレーザ
ダイオード(Distributed Feedback Laser Diode)、こ
の駆動回路としてパルス変調を行うパルス回路、受光素
子12としてのフォトダイオード、光分岐結合素子1
3、そして受光素子12の出力する電気信号を増幅する
増幅回路を含み、さらに、発光素子11のレーザ光に音
声からマイクによって変換した電気信号を重畳するため
のマイク端子30、受光素子12から増幅回路を経て出
力される信号を音声信号に変換するイヤホンを接続する
ためのイヤホン端子31を備えている。
【0059】またローカルユニット28には、補助光フ
ァイバ26の曲げ部分27から漏洩する光信号を受光す
る受光素子(図示せず)、この受光素子の電気出力信号
を音声信号に変換するイヤホンを接続するためのイヤホ
ン端子32、曲げ部分27に対して音声信号をマイクに
よって変換した電気信号を入力して振動を生起させるマ
イク端子33を備えている。光路差が大きいほど再生さ
れる信号が大きくなるので、このローカルユニット28
の設置場所をできるだけ光路差がでる位置に設定するの
が好ましい。
【0060】なお、上記ではループ状光ファイバの加振
点に加えられた振動を再生するセンサについて説明し
た。この装置によって振動の忠実な再生ができることか
ら、この技術を応用して、ローカルユニット28で音声
信号を電気信号に変換し、さらにこれを振動信号にして
ループ状光ファイバ3に振動を付与し、センサ本体4で
これを音声信号に再生するようにし、また逆にマスター
ユニット23で音声信号を電気信号に変換して光信号に
付与し、これをローカルユニット28で再生するように
すれば、無切断の双方向の通話装置として利用すること
が可能となる。
【0061】また、以上の実施の形態において、光分岐
結合素子13に光ファイバカプラ、光導波路カプラなど
の光カプラを使用したが、ハーフミラーを使用した他の
光分岐結合素子を使用することもできる。また、単一モ
ード光ファイバを使用したが、振動が低周波で光ファイ
バが短尺の場合には、多モード光ファイバを使用するこ
ともできる。また、光源にレーザ光源を使用したが、光
ファイバが短尺で、振動が低周波の場合はLEDなどの
他の光源も使用できる。また、本センサを光ファイバに
外部から加わる振動のセンサとしたが、例えば衝撃、圧
力、張力、温度などの振動以外に光ファイバに外部から
加えられて伝搬光の位相変位をもたらすような物理量の
センサとしても使用することができる。また、光ファイ
バループ3の全体を物理量検知用のセンシング部とする
ことができる。さらに、光ファイバループ3は1重に限
らず、多重ループにすることにより、より感度を向上さ
せることができる。
【0062】さらにまた、上記の実施の形態ではパイロ
ット信号回路14とファイバコイル15とをループ状光
ファイバ3の開放部分の反対端の各端部近くに設けた
が、この位置に限定されることはなく、両者の位置が反
対の端部近くであってもよいし、また両者がいずれかの
片側の端部近くに並ぶように設置されていてもかまわな
い。
【0063】次に、本発明の光ファイバ干渉型センサの
第2の実施の形態を、図8に基づいて説明する。第2の
実施の形態の光ファイバ干渉型センサは、パイロット信
号に対する受光素子の検出信号レベルに基づき、偏波面
操作手段として採用したファイバコイル15の姿勢を自
動的に変化させる機能を備えたことを特徴とする。
【0064】図8は第2の実施の形態の光ファイバ干渉
型センサの構成を示している。センサ本体100におけ
る光コネクタ101A,101Bは、ループ状光ファイ
バ3の開放部分の両端それぞれに接続される。アイソレ
ータ102は、光の方向性結合器であって、発光素子1
03からの光を光分岐結合素子104に入力すると共
に、光分岐結合素子104から発光素子105への光の
入力を阻止する。光出力安定化回路106は発光素子1
03をパルス発光させると共にそのパルス発光出力を一
定に保ち、変調回路107は発振器108の発振周波数
により光パルスをFM変調する。なお、用途によっては
発光素子103を直流発振させてもよく、その場合には
変調回路107、発振回路108は不要である。
【0065】光分岐結合素子104は、アイソレータ1
02から入力される光を分岐して光コネクタ101A,
101Bに出力し、また光コネクタ101A,101B
から入力される光を結合して受光素子105へ出力す
る。受光素子105は、光分岐結合素子104から出力
される光を受けて光電変換して増幅回路110に出力
し、増幅回路110はその入力を増幅して出力端子11
1から外部に検出信号として出力する。この出力端子1
11からの出力は、スピーカまたはイヤホンに出力して
音声信号に変換し、作業者に音声にして検出信号を聞か
せ、あるいはここに接続されるオシロスコープによって
波形観測する。
【0066】加振点Pをループ状光ファイバ3の中点近
くに設定する場合、A方向、B方向の伝搬光の光路長が
ほぼ等しくなり、両光による干渉現象の変化が小さくな
ることがあるので、これを避けるために、光コネクタ1
01B(または101A)の部分に光遅延素子112を
挿入することにより、A方向、B方向の伝搬光の光路長
に大きな差を持たせるようにしている。しかしながら、
この光遅延素子112は必要に応じて採用すればよいも
ので、必要がなければ用いなくてもかまわない。
【0067】そして本発明の特徴としてのパイロット信
号回路114はループ状光ファイバ3に対して所定の周
波数、例えば、2.5kHzの物理的振動を加えるため
のもので、ループ状光ファイバ3につながる光コネクタ
101A側に設けられ(これは、光コネクタ101B側
でもかまわない)、さらに偏波面操作手段として数回巻
きの光ファイバコイル115が、光遅延素子112とは
別に光分岐結合素子104と光コネクタ101Aとの間
(これも光コネクタ101B側でもかまわない)に挿入
されている。
【0068】フィルタ116は、受光素子105から増
幅回路110を介して出力される振動信号からパイロッ
ト信号を取り出すためのもので、このフィルタ116を
通過したパイロット信号がパイロット信号レベル検出回
路117に入力される。パイロット信号レベル検出回路
117は、パイロット信号レベルを検出し、光ファイバ
制御回路118に出力する。光ファイバ制御回路118
は、パイロット信号レベルに対応して、つまり、伝搬光
A,Bの偏波面の一致の度合いに対応して光ファイバ制
御信号を出力する。光ファイバ制御装置119は、光フ
ァイバ制御回路118から光ファイバ制御信号を受ける
と光ファイバコイル115を回転させ、あるいは光ファ
イバの一部を捻回させることにより伝搬する光信号の偏
波面が回転して光ファイバの偏波状態を変化させる働き
をする。
【0069】次に、上記構成の第2の実施の形態の光フ
ァイバ干渉型センサの動作を説明する。振動検出に先立
って(また使用中も必要に応じて適宜のタイミングで、
さらには使用中に連続的に)、パイロット振動信号をル
ープ状光ファイバ3に加えて、ループ状光ファイバ3中
を伝搬する時計回り伝搬光Aと反時計回り伝搬光Bとの
偏波面の相関状態を検査する。
【0070】このために、発光素子103により所定の
変調レーザ光を発光させ、光分岐結合素子104により
分岐させてループ状光ファイバ3に時計回り伝搬光Aと
反時計回り伝搬光Bとして入射させる。そして、パイロ
ット信号回路114により、所定周波数の振動をループ
状光ファイバ3に加える(なお、この実施の形態では、
ループ状光ファイバ3そのものではなく、このループ状
光ファイバ3に接続される光ファイバで形成される接続
用光ファイバの部分に加振されるが、効果は同様であ
る)。
【0071】伝搬光A,Bはループ状光ファイバ3中を
伝搬し、光分岐結合素子104により再び結合されて受
光素子105に出力されて光電変換され、増幅回路11
0で増幅された後にフィルタ116に入力される。フィ
ルタ116は、上述したように、振動周波数の信号を通
過させるものであり、ループ状光ファイバ3に外部から
振動信号が加振された場合、その振動信号が忠実に受光
素子105の出力に現れるので、パイロット振動信号が
フィルタ116を経てパイロット信号レベル検出回路1
17に入力される。
【0072】パイロット信号レベル検出回路117で
は、フィルタ116を経て入力されてくる信号のレベル
を検出し、これを光ファイバ制御回路118に出力す
る。制御回路118では、パイロット信号の信号レベル
を見て、これが所定値に近くなるように、光ファイバ制
御装置119に姿勢操作信号を出力し、光ファイバ制御
装置119はファイバコイル115を回転させる。この
ようにして、常にパイロット信号の検出レベルが最良の
状態になるよう光ファイバの偏波状態を制御しつつ、本
来の振動検出を実行する。
【0073】この信号検出作業では、第1の実施の形態
と同様に、発光素子103からのレーザ光を光分岐結合
素子104を介してループ状光ファイバ3に入射させ
る。そして、加振点Pに振動を加え、受光素子105の
出力信号を検出する。
【0074】前記所定値は、例えば、センサ100を光
ファイバ3に接続した初期の状態でファイバコイル11
5を回転させたときに測定される信号レベルの最大値と
して設定できるようにしてもよい。あるいは所定値で初
期設定せずに、信号レベルが常に最大となるよう制御し
てもよい。
【0075】この第2の実施の形態によれば、パイロッ
ト信号の信号レベルを検出して、ループ状光ファイバ中
の伝搬光A,Bの偏波面が最良の状態になるように自動
的に光ファイバコイルを操作しながら、振動検出するこ
とができ、正確に振動検出できる。
【0076】パイロット信号の周波数を、振動検出する
対象の周波数範囲と重複しないようにすることにより、
振動検出中も連続的に検出することができ、偏波状態を
制御することができる。
【0077】なお、上記の光ファイバ干渉型センサ10
0で、パイロット信号回路114とファイバコイル11
5の挿入位置は、ループ状光ファイバ3の途上、または
それらの光分岐結合素子に至るまでの延長線上にあれば
特に図示の位置に限定されるものではない。
【0078】また、ファイバコイル115に代えて偏波
コントローラを採用することもできる。そしてその場合
には、図8における光ファイバ制御回路118の部分に
偏波コントローラ制御回路を設け、光ファイバ制御装置
119の部分に偏波コントローラ制御装置を設けること
になる。
【0079】さらに、この第2の実施の形態の構成の光
ファイバ干渉型センサも、第1の実施の形態と同様に、
光ファイバケーブル対照技術、光ファイバ心線対照技
術、また光ファイバ通話技術に応用することができる。
また、図5に示したように、ループ状光ファイバ3の適
当な個所に光遅延素子6を挿入することにより、加振点
Pの位置に制限を受けなくすることができる。
【0080】またさらに、上記の第1および第2の実施
の形態の光ファイバ干渉型センサでは、ループ状光ファ
イバに外部から加わる振動のセンサとしたが、例えば衝
撃などの振動以外に光ファイバに外部から加えられて伝
搬光の位相変位をもたらすような物理量、例えば、曲げ
力、引張力、圧力、温度変化などのセンサとしても広く
使用することができる。また、光ファイバループ全体を
物理量検知用のセンシング部とすることができる。さら
に、光ファイバループは1重に限らず、多重ループにす
ることにより、より感度を向上させることができる。ま
たさらに、センシング部に、物理量を伝搬光の位相変位
に効率よく変換するような変換素子(電界、磁界などの
電気光学センサ、圧力などの物理光学センサなど)を用
いることもできる。
【0081】次に、本発明の第3の実施の形態の光ファ
イバケーブル対照器を図9に基づいて説明する。第3の
実施の形態の光ファイバケーブル対照器は、図8に示し
た第2の実施の形態の光ファイバ干渉型センサの原理を
応用したものである。
【0082】ケーブル対照作業では、とう道やマンホー
ルなどの作業現場に布設されている多数本のケーブルの
中から目的とする光ファイバケーブルを探索する。その
作業では、例えば、電話局や中継局において撤去、交換
を決定したケーブルを光送受信機器から切り離して作業
を開始し、順繰りにある地点から次の地点まで撤去作業
を進めるので、目的とするケーブルの両端は特定されて
いる。しかしながら、中間点では多数のケーブルが布設
されているために、対照ケーブルを直ちに特定すること
ができない。そこで、図9に示す光ファイバケーブル対
照器を用いて多数本のケーブルの中から目的とする光フ
ァイバケーブルを対照する。
【0083】図9に示したケーブル対照器300は、対
照ケーブル301の一端において対照ケーブル301内
の任意の2本の光ファイバ302,303に接続する。
途中点(ケーブル対照作業を行なう地点)において、加
振器305により多数のケーブルそれぞれに順に振動を
加え、対照ケーブル301の他端306においては、光
ファイバ302,303の他端同士を光コネクタ307
により接続することによってループ状光ファイバを形成
する。
【0084】そしてこの光ファイバケーブル対照器30
0では、対照ケーブル301の一端において、ループ状
に接続された2本の光ファイバ302,303に端部か
ら光信号を入射させ、同じ光ファイバ302,303か
ら戻ってくる伝搬光を受信して所定の加振信号をその伝
搬光から検出することができるか否かにより、加振器3
05で加振している光ファイバケーブルが目的とする対
照ケーブル301であるかどうかを判定する。
【0085】この光ファイバケーブル対照器300にお
いて、光コネクタ311A,311Bは、光コネクタ3
07によって接続されてループ状になった対照ケーブル
301内の光ファイバ302,303の開放部分の両端
それぞれに接続される。アイソレータ312は、光の方
向性結合器であって、発光素子313からの光を光分岐
結合素子314に入力すると共に、光分岐結合素子31
4から発光素子315への光の入力を阻止する。光出力
安定化回路316は発光素子313をパルス発光させる
と共にそのパルス発光出力を一定に保ち、変調回路31
7は発振器318の発振周波数により光パルスを変調す
る。なお、用途によっては発光素子312を直流発振さ
せてもよく、その場合には変調回路317、発振回路3
18は不要である。
【0086】光分岐結合素子314は、アイソレータ3
12から入力される光を分岐して光コネクタ311A,
311Bに出力し、また光コネクタ311A,311B
から入力される光を結合して受光素子313へ出力す
る。受光素子313は、光分岐結合素子314から出力
される光を受けて光電変換して増幅回路320に出力
し、増幅回路320はその入力を増幅して出力端子32
1から外部に検出信号として出力する。この出力端子3
21からの出力は、スピーカまたはイヤホン330に出
力して音声信号に変換し、作業者に音声にして検出信号
を聞かせ、あるいはここに接続されるオシロスコープ3
31によって波形観測する。
【0087】加振器305を対照ケーブル301の他端
306の近くに設置する場合、光ファイバ302,30
3中をA方向、B方向の伝搬光の光路長がほぼ等しくな
り、両光による干渉現象の変化が小さくなることがある
ので、これを避けるために、光コネクタ311A(また
は311B)の部分に光遅延素子322を挿入すること
により、A方向、B方向の伝搬光の光路長に大きな差を
持たせるようにしている。
【0088】そして本発明の特徴としてのパイロット信
号回路324はループ状に接続された光ファイバ30
2,303に対して所定の周波数、例えば2.5kHz
(上述したようにこの周波数は限定されるものではな
い)の物理的振動を加えるためのもので、光ファイバ3
02,303につながる光コネクタ311A側に設けら
れ(これは、光コネクタ311B側でもかまわない)、
さらに偏波面操作手段として数回巻きの光ファイバコイ
ル325が光遅延素子322とは別に光分岐結合素子3
12と光コネクタ311Aとの間(これも光コネクタ3
11B側でもかまわない)に挿入されている。
【0089】フィルタ326は、受光素子313から増
幅回路320を介して出力される振動信号からパイロッ
ト信号を取り出すためのもので、このフィルタ326を
通過したパイロット信号がパイロット信号レベル検出回
路327に入力される。パイロット信号レベル検出回路
327は、パイロット信号レベルを検出し、光ファイバ
制御回路328に出力する。光ファイバ制御回路328
は、パイロット信号の信号レベルが低い場合、つまり、
伝搬光A,Bの偏波面が直交状態にある場合に光ファイ
バ制御信号を出力する。光ファイバ制御装置329は、
光ファイバ制御回路328から光ファイバ制御信号を受
けると光ファイバコイル325をC状態−D状態の間で
姿勢を変化させ、あるいは捻回させる働きをする。
【0090】次に、上記構成の第3の実施の形態の光フ
ァイバケーブル対照器300によるケーブル対照作業に
ついて説明する。ケーブル対照に先立ち、機器の準備が
整った段階で、まず、パイロット振動信号をループ状に
接続された光ファイバ302,03に加えて、光ファイ
バ302,303中を伝搬する時計回り伝搬光Aと反時
計回り伝搬光Bとの偏波面の相関状態を検査する。この
ために、発光素子311により所定の変調レーザ光を発
光させ、光分岐結合素子314により分岐させて光ファ
イバ302,303に時計回り伝搬光Aと反時計回り伝
搬光Bとして入射させる。そして、パイロット信号回路
324により、所定周波数の振動を光ファイバ302,
303に加える(なお、この実施の形態では、光ファイ
バ302,303そのものではなく、これらの光ファイ
バ302,303に接続される光ファイバで形成される
接続用光ファイバの部分に加振されるが、効果は同様で
ある)。
【0091】伝搬光A,Bは光ファイバ302,303
中を伝搬し、光分岐結合素子312により再び結合され
て受光素子313に出力されて光電変換され、増幅回路
320で増幅された後フィルタ326に入力される。フ
ィルタ326は、上述したように、パイロット信号の周
波数の振動信号を通過させるものであり、光ファイバ3
02,303に外部から振動信号が加振された場合、そ
の振動信号が忠実に受光素子313の出力に現れるもの
であるので、パイロット振動信号がフィルタ326を経
てパイロット信号レベル検出回路327に入力される。
【0092】パイロット信号レベル検出回路327で
は、入力される信号のレベルを検出し、これを光ファイ
バ制御回路328に出力する。光ファイバ制御回路32
8では、パイロット信号の信号レベルを見て、これが所
定値よりも低い場合には、伝搬光A,B間の偏波面が直
交状態にあるものと見なし、光ファイバ制御装置329
に姿勢操作信号を出力し、光ファイバ制御装置329は
ファイバコイル325を反転させ、あるいは捻回させ
る。つまり、C状態にあればD状態に、逆にD状態にあ
ればC状態に反転させるのである。これにより、偏波面
の直交状態を解消し、適切な検出系に維持しながら本来
のケーブル対照作業を行うことができる。
【0093】ケーブル対照作業では、対照作業地点にお
いて多数本のケーブルそれぞれに順に加振器305で加
振していく。いま、加振器305が加振している光ファ
イバケーブルが対照ケーブル301であれば、次のよう
にしてそれが対照ケーブルであると判定することができ
る。
【0094】光ファイバケーブル対照器300の発光素
子311からの光信号を、光分岐結合素子314を通し
て2本の光ファイバ302,303それぞれの端部から
時計回り方向A、反時計回り方向Bに入射させる。方向
Aおよび方向Bからループ状に結合された光ファイバ3
02,303をそれぞれ通って戻ってくる伝搬光は、加
振器305によって光ファイバケーブルに振動が加振さ
れていない限り、一定の干渉を起こす。そこに加振器3
05によって振動が印加されると光の干渉現象に変化が
生じる。この変化は受光素子313からの信号を観測す
ることによって検出することができる。受光素子313
が受光し、光電変換した後の電気信号は増幅回路320
で増幅して出力端子321から出力し、オシロスコープ
331によって波形観測することによって確認し、ある
いはスピーカまたはイヤホン330で音声にして出力さ
せてそれを聞いて確認する。
【0095】したがって、多数本のケーブルそれぞれの
途中点に順に加振器305によって振動を加えてゆき、
光ファイバケーブル対照器300で干渉現象に変化を示
すケーブルがあれば、それが対照ケーブル301である
と判断することができるのである。
【0096】このようにして、この第3の実施の形態の
光ファイバケーブル対照器によれば、パイロット信号の
信号レベルを検出して、ループ状光ファイバ中の伝搬光
A,Bの偏波面が直交状態にならないように自動的に光
ファイバコイルを操作しながら対照ケーブルに加えられ
た振動を検出するので、正確にケーブル対照できる。
【0097】なお、上記の光ファイバケーブル対照器
で、ループ状光ファイバを形成するためにそれぞれの一
端同士を接続する2本の光ファイバ302,303を選
択するのに、対照ケーブル301内の2本ではなく、そ
のうちの1本については、同じルートの別のケーブルに
収容されているものを選択したり、さらには、別ルート
のケーブルに収容されているものを選択することもでき
る。
【0098】また、上記の光ファイバケーブル対照器3
00で、パイロット信号回路324とファイバコイル3
25の挿入位置は、光ファイバ302,303の途上、
またはそれらの光分岐結合素子に至るまでの延長線上に
あれば特に実施の形態のものに限定されるものではな
い。
【0099】また、ファイバコイル325に代えて偏波
コントローラを採用することもできる。そしてその場合
には、図9における光ファイバ制御回路328の部分に
偏波コントローラ制御回路を設け、光ファイバ制御装置
329の部分に偏波コントローラ制御装置を設けること
になる。
【0100】さらにまた、この第3の実施の形態の光フ
ァイバケーブル対照器では、加振器305を用いること
なく、単に多数のケーブルを順に軽く叩くなどして振動
を人為的に加えてゆき、スピーカまたはイヤホン330
からその衝撃音を聴取し、あるいはオシロスコープ33
1の波形を見て衝撃波を観察したときに対照ケーブル3
01であると判断するより単純な作業方法を採用するこ
ともできる。
【0101】次に、本発明の第4の実施の形態の光ファ
イバ心線対照器を、図10に基づいて説明する。図10
は、光ファイバー心線対照器500の基本的構成を示し
ている。本実施の形態の光ファイバ心線対照器500で
は、まず、光ファイバケーブルの中の光ファイバ心線を
特定するために心線対照を行い、必要ならばこの特定さ
れた光ファイバ心線を用いて後述する光ファイバ通話装
置によって通話を行う。
【0102】この第4の実施の形態の光ファイバ心線対
照器の内部構成は図8に示した光ファイバ干渉型センサ
と同様であり、またパイロット信号に対する受光素子の
検出する信号レベルに基づき、偏波面操作手段として採
用したファイバコイル515の姿勢を自動的に変化させ
る機能を備えている。
【0103】心線対照を行う光ファイバ401について
は、これを他の任意の光ファイバ402と共に遠隔端部
間をあらかじめ光コネクタ407によって接続してルー
プ状光ファイバ403を形成しておく。そして、光ファ
イバ心線対照器500の光コネクタ501A,501B
をこのループ状光ファイバ403の開放部分の両端それ
ぞれに接続する。
【0104】アイソレータ502は発光素子503から
の光を光分岐結合素子504に入力すると共に、光分岐
結合素子504から発光素子505への光の入力を阻止
する。光出力安定化回路506は発光素子503をパル
ス発光させると共にそのパルス発光出力を一定に保ち、
変調回路507は発振器508の発振周波数により光パ
ルスをFM変調する。なお、用途によっては発光素子5
03を直流発振させてもよく、その場合には変調回路5
07、発振回路508は不要である。
【0105】光分岐結合素子504は、アイソレータ5
02から入力される光を分岐して光コネクタ501A,
501Bに出力し、また光コネクタ501A,501B
から入力される光を結合して受光素子505へ出力す
る。受光素子505は、光分岐結合素子504から出力
される光を受けて光電変換して増幅回路510に出力
し、増幅回路510はその入力を増幅して出力端子51
1から外部に検出信号として出力する。この出力端子5
11からの出力は、スピーカまたはイヤホンに出力して
音声信号に変換し、作業者に音声にして検出信号を聞か
せ、あるいはここに接続されるオシロスコープによって
波形観測する。
【0106】加振点P5をループ状光ファイバ403の
中点近くに設定する場合、A方向、B方向の伝搬光の光
路長がほぼ等しくなり、両光による干渉現象の変化が小
さくなることがあるので、これを避けるために、光コネ
クタ501B(または501A)の部分に光遅延素子5
12を挿入することにより、A方向、B方向の伝搬光の
光路長に大きな差を持たせるようにしている。
【0107】そして本実施の形態の特徴としてのパイロ
ット信号回路514はループ状光ファイバ403に対し
て所定の周波数、例えば、2.5kHzの物理的振動を
加えるためのもので、ループ状光ファイバ403につな
がる光コネクタ501A側に設けられ(これは、光コネ
クタ501B側でもかまわない)、さらに偏波面操作手
段として数回巻きの光ファイバコイル515が光遅延素
子512とは別に光分岐結合素子504と光コネクタ5
01Aとの間(これも光コネクタ501B側でもかまわ
ない)に挿入されている。
【0108】フィルタ516は、受光素子505から増
幅回路510を介して出力される振動信号からパイロッ
ト信号を取り出すためのもので、このフィルタ516を
通過したパイロット信号がパイロット信号レベル検出回
路517に入力される。パイロット信号レベル検出回路
517は、パイロット信号レベルを検出し、光ファイバ
制御回路518に出力する。光ファイバ制御回路518
は、パイロット信号レベルが低い場合、つまり、伝搬光
A,Bの偏波面が直交状態にある場合に光ファイバ制御
信号を出力する。光ファイバ制御装置519は、光ファ
イバ制御回路518から光ファイバ制御信号を受けると
光ファイバコイル515をC状態−D状態の間で姿勢を
変化させ、あるいは捻回する働きをする。
【0109】次に、上記構成の第4の実施の形態の光フ
ァイバ心線対照器500を用いた心線対照作業を説明す
る。心線対照に先立って、まず、パイロット振動信号を
ループ状光ファイバ403に加えて、ループ状光ファイ
バ403中を伝搬する時計回り伝搬光Aと反時計回り伝
搬光Bとの偏波面の相関状態を検査する。
【0110】このために、発光素子503により所定の
変調レーザ光を発光させ、光分岐結合素子504により
分岐させてループ状光ファイバ403に時計回り伝搬光
Aと反時計回り伝搬光Bとして入射させる。そして、パ
イロット信号回路514により、所定周波数の振動をル
ープ状光ファイバ403に加える(なお、この実施の形
態では、ループ状光ファイバ403そのものではなく、
このループ状光ファイバ403に接続される光ファイバ
で形成される接続用光ファイバの部分に加振されるが、
効果は同様である)。
【0111】伝搬光A,Bはループ状光ファイバ403
中を伝搬し、光分岐結合素子504により再び結合され
て受光素子505に出力されて光電変換され、増幅回路
510で増幅された後フィルタ516に入力される。フ
ィルタ516は、上述したように、振動周波数の信号を
通過させるものであり、ループ状光ファイバ403に外
部から振動信号が加振された場合、その振動信号が忠実
に受光素子505の出力に現れるものであるので、パイ
ロット振動信号がフィルタ516を経てパイロット信号
レベル検出回路517に入力される。
【0112】パイロット信号レベル検出回路517で
は、フィルタ516を経て入力されてくる信号のレベル
を検出し、これを光ファイバ制御回路518に出力す
る。制御回路518では、パイロット信号レベルを見
て、これが所定値よりも低い場合には、伝搬光A,B間
の偏波面が直交状態にあるものと見なし、光ファイバ制
御装置519に姿勢調整信号を出力し、光ファイバ制御
装置519はファイバコイル515を反転させる。つま
り、C状態にあればD状態に、逆にD状態にあればC状
態に反転させるのである。このようにして、常にパイロ
ット信号が明確に検出できる状態に検出系を制御しつ
つ、本来の心線対照作業を実行する。
【0113】心線対照作業では、対照作業地点において
多数本の光ファイバ心線それぞれを順に加振器405を
当てて加振していく。いま、加振器405が加振してい
る光ファイバ心線が対照心線401であれば、次のよう
にしてそれが対照心線であると判定することができる。
【0114】光ファイバ心線対照器500の発光素子5
03からの光信号を、光分岐結合素子504を通して2
本の光ファイバ401,402それぞれの端部から時計
回り方向A、反時計回り方向Bに入射させる。方向Aお
よび方向Bからループ状に結合された光ファイバ40
1,402をそれぞれ通って戻ってくる伝搬光は、加振
器405によって光ファイバ401に振動が加振されて
いない限り、一定の干渉を起こす。そこに加振器405
によって振動が印加されると光の干渉現象に変化が生じ
る。この変化は受光素子505からの信号を観測するこ
とによって検出することができる。受光素子505が受
光し、光電変換した後の電気信号は増幅回路510で増
幅して出力端子511から出力し、オシロスコープ52
1によって波形観測することによって確認し、あるいは
スピーカまたはイヤホン522で音声にして出力させて
それを聞いて確認する。
【0115】したがって、多数本の光ファイバ心線それ
ぞれの途中点に順に加振器405によって振動を加えて
ゆき、光ファイバ心線対照器500で干渉現象に変化を
示す心線があれば、それが対照光ファイバ心線401で
あると判断することができるのである。
【0116】このようにして、この第4の実施の形態の
光ファイバ心線対照器によれば、パイロット信号の信号
レベルを検出して、ループ状光ファイバ中の伝搬光A,
Bの偏波面が直交状態にならないように自動的に光ファ
イバコイルを操作しながら対照光ファイバ心線に加えら
れた振動を検出するので、正確に対照の目的とする光フ
ァイバ心線を判定できる。
【0117】なお、上記の光ファイバ心線対照器で、ル
ープ状光ファイバ403を形成するために対照光ファイ
バ心線401と接続するもう1本の光ファイバ心線40
2を選択するのに、対照心線401と同じケーブル内の
1本を選択してもよいし、同じルートの別のケーブルに
収容されているものを選択してもよく、さらには、別ル
ートのケーブルに収容されているものを選択することも
できる。これは、以下に説明する他の光ファイバ心線対
照器について同様に適用される。
【0118】また、上記の光ファイバ心線対照器500
で、パイロット信号回路514とファイバコイル515
の挿入位置は、光ファイバ心線401,402の途上、
またはそれらの光分岐結合素子504に至るまでの延長
線上であればよく、特に実施の形態のものに限定され
ず、例えば、光ファイバ心線401,402をループ状
に接続している光コネクタ407に置き換えて使用する
こともできる。
【0119】また、ファイバコイル515に代えて偏波
コントローラを採用することもできる。そしてその場合
には、図10における光ファイバ制御回路518の部分
に偏波コントローラ制御回路を設け、光ファイバ制御装
置519の部分に偏波コントローラ制御装置を設けるこ
とになる。
【0120】また、光遅延素子512の挿入位置は特に
限定されることはなく、例えば、光コネクタ407の部
分に置き換えることもできる。また、これが必要でない
場合には、削除することもできる。
【0121】さらにまた、この第4の実施の形態の光フ
ァイバ心線対照器では、加振器405を用いることな
く、単に多数の光ファイバ心線を順に軽く叩くなどして
振動を人為的に加えてゆき、スピーカまたはイヤホン5
22からその衝撃音を聴取し、あるいはオシロスコープ
521の波形を見て衝撃波を観察したときに対照光ファ
イバ心線401であると判断する、より単純な作業方法
を採用することもできる。
【0122】次に、本発明の第5の実施の形態の光ファ
イバ心線対照器を図11図に基づいて説明する。第5の
実施の形態の光ファイバ心線対照器は、図10に示した
第4の実施の形態のものと構成は共通であるが、その用
途が光ファイバテープ心線404の対照に使用した点が
異なっている。
【0123】すなわち、同じ光ファイバケーブル内に多
数のテープ心線が通されていることがあるが、その中か
ら1本のテープ心線を対照するものの容易なことではな
い。そこで、対照目的となる光ファイバテープ心線40
4の一端において特定の位置の2本の光ファイバ心線4
01,402を光コネクタ407によって接続してルー
プ状光ファイバ403を形成し、このテープ心線404
の他端においてループ状心線403の開放端それぞれ
を、光ファイバ心線対照器500の光コネクタ501
A,501Bそれぞれに接続する。
【0124】光ファイバテープ心線の対照作業に当たっ
ては、上述した第4の実施の形態の光ファイバ心線対照
作業と同様にして、パイロット信号をループ状光ファイ
バ403に付与して伝搬光A,Bの偏波状態を監視しつ
つ、多数の光ファイバテープ心線に対して順に加振器4
05によって振動を与えていく。そして加振器405が
加振している光ファイバテープ心線が対照テープ心線4
04であるかどうかは、第4の実施の形態と同様に判定
する。つまり、多数本の光ファイバテープ心線それぞれ
の途中点に順に加振器405によって振動を加えてゆ
き、光ファイバ心線対照器500で干渉現象に変化を示
すテープ心線があれば、それが対照テープ心線404で
あると判断するのである。
【0125】このようにして、この第5の実施の形態の
光ファイバ心線対照器によれば、パイロット信号の信号
レベルを検出して、ループ状光ファイバ中の伝搬光A,
Bの偏波面が直交状態にならないように自動的に光ファ
イバコイル515を操作しながら光ファイバテープ心線
に加えられた振動を検出するので、正確に対照の目的と
する光ファイバテープ心線404が判定できる。
【0126】なお、上記の光ファイバ心線対照器500
でも、パイロット信号回路514とファイバコイル51
5の挿入位置は、特に実施の形態のものに限定されず、
図1に示した第1の実施の形態のセンサの場合と同様、
他の適当な位置に挿入して使用することもできる。
【0127】また、ファイバコイル515に代えて偏波
コントローラを採用することもできる。そしてその場合
には、図11における光ファイバ制御回路518の部分
に偏波コントローラ制御回路を設け、光ファイバ制御装
置519の部分に偏波コントローラ制御装置を設けるこ
とになる。
【0128】さらに、この第5の実施の形態の光ファイ
バ心線対照器でも、加振器405を用いることなく、単
に多数の光ファイバテープ心線を順に軽く叩くなどして
振動を人為的に加えてゆき、スピーカまたはイヤホン5
22からその衝撃音を聴取し、あるいはオシロスコープ
521の波形を見て衝撃波を観察したときに対照光ファ
イバテープ心線404であると判断する、より単純な作
業方法を採用することもできる。
【0129】次に、本発明の第6の実施の形態の光ファ
イバ心線対照器および光ファイバ通話装置を図12に基
づいて説明する。第6の実施の形態の光ファイバ心線対
照器および光ファイバ通話装置も図1に示した第1の実
施の形態の光ファイバ干渉型振動センサの基本原理を応
用したものである。この実施の形態の光ファイバ心線対
照器および光ファイバ通話装置は、端局装置600と中
間局700から構成される。
【0130】この実施の形態の光ファイバ心線対照器お
よび光ファイバ通話装置の使用方法についてまず説明す
る。あらかじめ端部が特定されている2本の光ファイバ
心線801,802を光コネクタ807によってループ
状に接続し、このループ状光ファイバ803の開放部両
端を端局装置600に接続し、中間局700において多
数本の光ファイバ心線を順次加振して目的とする光ファ
イバ心線801を対照する(光ファイバ心線対照器とし
ての使用)。そして、目的とする光ファイバ心線801
が対照されると、次に、このループ状光ファイバ803
を利用して端局装置600と中間局700との間で双方
向通話(つまり、無切断通話)を行うのである(光ファ
イバ通話装置としての使用)。
【0131】端局装置600の基本的な構成は、図1に
示した第1の実施の形態と同様であり、レーザ光を射出
する発光素子603、ループ状光ファイバ803中を伝
搬してきた光信号を受光して光電変換して出力する受光
素子605、発光素子603からのレーザ光をループ状
光ファイバ803の開放部分の両端それぞれに分岐して
入射させ、また、ループ状光ファイバ803中を時計回
りA、反時計回りBに伝搬してきた光信号を結合して受
光素子605に出力する光分岐結合素子604を備えて
いる。端局装置600はさらに、ループ状光ファイバ8
03に所定周波数の振動をパイロット信号として加振す
るパイロット信号回路614と、ループ状光ファイバ8
03の一部に介挿され、その位置をC−D間で反転また
は捻回させることによって光ファイバ803中の伝搬光
の偏波面を変化させることのできるファイバコイル61
5を備えている。
【0132】この端局装置600では、発光素子603
からのレーザ光は光分岐結合素子604によって分岐さ
れてループ状光ファイバ803の両端に入射され、この
ループ状光ファイバ803を時計回り方向Aおよび反時
計回り方向Bに伝搬する。そして方向Aに伝搬した光お
よび方向Bに伝搬した光は、ループ状光ファイバ803
のそれぞれの反対端に達した後に光分岐結合素子604
にて結合され、フォトダイオードで成る受光素子605
にて干渉光として検出され、この受光素子605で光電
変換され出力される。そして、受光素子605から出力
される信号を増幅して、所定周波数の信号を取り出し、
スピーカあるいはイヤホンで可聴音として取り出すこと
により、中間局700からの振動信号あるいは音声信号
を聞けるようにするのである。また、送話のためには、
発光素子603の出力するレーザ光に話者の音声信号を
後述する方法で重畳して送り出す。
【0133】一方、中間局700は図13に示した基本
的構成であり、対照した光ファイバ心線801の一部に
曲げを付与し、その曲げ部分701から漏洩する光信号
を受光する受光素子702、また、光ファイバ心線80
1に振動を加える加振器703を備えている。
【0134】この中間局700では、光ファイバ心線対
照作業中は、加振器703によってループ状光ファイバ
803に加振する。これにより、端局装置600側で
は、上述した図10の第4の実施の形態の光ファイバ心
線対照器と同様にして振動信号が受光素子605から出
力されるときにその光ファイバ心線が目的としている光
ファイバ心線801であると判断することになる。
【0135】一方、中間局700で端局装置600から
の送話を聞き取る場合には、曲げ部分701から漏出す
る光信号を受光素子702によって受光し、この受光素
子702から出力される信号を増幅して、音声帯域の周
波数信号を取り出し、スピーカあるいはイヤホンで可聴
音として取り出すことにより、端局装置600からの音
声信号を聞く。また、送話のためには、マイクを用いて
話者の音声を電気信号に変換し、この電気信号によって
加振器703を振動させ、光ファイバ心線801を加振
する。これにより、端局装置600側では、受光素子6
05から出力される信号をスピーカあるいはイヤホンで
可聴音として取り出すことにより、中間局700から送
られてくる音声信号を聞き取ることができる。
【0136】図14および図15に基づいて、この第6
の実施の形態の具体的な構成を説明する。図14に示す
端局装置600において、光コネクタ601A,601
Bは、ループ状光ファイバ803を形成する2本の光フ
ァイバ801,802それぞれの開放端に接続される。
送信回路側のアイソレータ602は、発光素子603か
らの光を光分岐結合素子604に入力すると共に、光分
岐結合素子604から発光素子603への光の入力を阻
止する。発光素子603はレーザダイオードであり、光
出力安定化回路606によって駆動され、所定周期の一
定出力のパルス光を発光する。光出力安定化回路606
には、構成が簡単なパルスFM回路を採用することがで
きる。
【0137】変調回路607は、マイク608から入力
され、増幅回路609で増幅された音声信号により光出
力安定化回路606によるパルス信号をFM変調し、発
光素子603の光パルス信号に音声信号によるFM変調
をかける。
【0138】端局装置600における受信回路側の受光
素子605はフォトダイオードである。この受光素子6
05は、光分岐結合素子604で合波されたA方向、B
方向の伝搬光を光電変換する。増幅回路620は受光素
子605からの信号出力を増幅する。第1フィルタ62
1は中間局700からの信号だけを通過させるバンドパ
スフィルタで、このフィルタ621によって増幅回路6
20からの信号から、中間局700からの信号のみを通
過させて復調回路622に入力させる。復調回路622
は、中間局700からの信号をAM復調して第2フィル
タ623に入力させる。第2フィルタ623は音声帯域
の信号のみを通過させるローパスフィルタであり、この
フィルタ623から出力される音声帯域の信号がスピー
カ624またはイヤホン625から可聴音にして出力さ
れ、振動信号あるいは音声信号を使用者に聞かせる。
【0139】中間局700をループ状光ファイバ803
の中点近くに設定する場合、A方向、B方向の伝搬光の
光路長がほぼ等しくなり、両光による干渉現象の変化が
小さくなることがあるので、これを避けるために、端局
装置600において、光コネクタ601B(または60
1A)の部分に光遅延素子612を挿入することによ
り、A方向、B方向の伝搬光の光路長に大きな差を持た
せるようにしている。なお、この光遅延素子612の設
置場所はここに限られるわけではなく、例えば、ループ
状光ファイバ803の光コネクタ807の部分に置き換
えてもよく、また光コネクタ601Aと光ファイバ80
1の端部との接続部分、あるいは光コネクタ601Bと
光ファイバ802の端部との接続部分に挿入することも
できる。
【0140】そして本実施の形態の特徴としてのパイロ
ット信号回路614はループ状光ファイバ803に対し
て所定の周波数、例えば、2.5kHzの物理的振動を
加えるためのもので、ループ状光ファイバ803につな
がる光コネクタ601A側に設けられている(これは、
光コネクタ601B側でもかまわない)。このパイロッ
ト信号回路614の出力する一定周波数のパイロット信
号を増幅回路616によって増幅して加振器617に与
え、この加振器617をパイロット信号周波数で振動さ
せることによりループ状光ファイバ803をパイロット
信号で加振する。偏波面操作手段として数回巻きの光フ
ァイバコイル615が、光遅延素子612とは別に光分
岐結合素子604と光コネクタ601Aとの間(これも
光コネクタ601B側でもかまわない)に挿入されてい
る。
【0141】受光素子605に対する増幅回路620の
出力側に、第1フィルタ621と並列に接続されている
第3フィルタ631は、パイロット信号の周波数信号だ
けを通過させるバンドパスフィルタであり、このフィル
タ631を通過した信号がパイロット信号レベル検出回
路632に入力される。パイロット信号レベル検出回路
632は入力されるパイロット信号レベルを検出し、光
ファイバ制御回路633に出力する。光ファイバ制御回
路633は、パイロット信号レベルが低い場合、つま
り、伝搬光A,Bの偏波面が直交状態にある場合に光フ
ァイバ制御信号を出力する。光ファイバ制御装置634
は、光ファイバ制御回路633から光ファイバ制御信号
を受けると光ファイバコイル615をC状態−D状態の
間で反転あるいは捻回させる働きをする。
【0142】一方、中間局700は図15に示す構成で
あり、この中間局700における受信回路部分では、曲
げ付与部704によって光ファイバ801に曲げ部分7
01を形成する。そしてこの曲げ部分701から漏洩す
る光を受光素子702によって受光して光電変換する。
第1増幅回路705は受光素子702の出力する電気信
号を増幅して第1フィルタ706に通す。この第1フィ
ルタ706は、端局装置600からの周波数信号だけを
通すバンドパスフィルタであり、このフィルタ706か
ら出力される周波数信号が復調回路707に入力され
る。復調回路707は端局装置600からの光パルス信
号をFM復調して第2フィルタ708に通す。第2フィ
ルタ708はFM復調信号から音声帯域の信号だけを通
過させ、これをスピーカ709またはイヤホン710か
ら可聴音にして出力させる。
【0143】中間局700において、加振器703には
オーディオスピーカを使用し、このスピーカの振動板の
振動を直接に光ファイバ心線801に与えて振動させる
構成である。そのため、送信回路部分では、マイク71
1から使用者が音声を発し(通話時)あるいは所定周波
数の探査信号を入力すると(心線対照作業時)、マイク
711が使用者の音声または所定周波数の探査信号を電
気信号に変換し、第2増幅回路712がこれを増幅し、
さらに変調回路713は音声信号をAM変調し、ボイス
コイルのような加振器駆動回路714に出力する。加振
器駆動回路714は振動板で成る加振器703を振動さ
せ、光ファイバ心線801を加振する。
【0144】次に、上記構成の第6の実施の形態の光フ
ァイバ心線対照器および光ファイバ通話装置を用いた心
線対照作業と無切断通話動作を説明する。
【0145】心線対照に先立って、まず、パイロット振
動信号をループ状光ファイバ803に加えて、ループ状
光ファイバ803中を伝搬する時計回り伝搬光Aと反時
計回り伝搬光Bとの偏波面の相関状態を検査する。この
ために、端局装置600における発光素子603により
所定の変調レーザ光を発光させ、光分岐結合素子604
により分岐させてループ状光ファイバ803に時計回り
伝搬光Aと反時計回り伝搬光Bとして入射させる。そし
て、パイロット信号回路614が出力するパイロット信
号によって加振器617を振動させ、所定周波数の振動
をループ状光ファイバ803に加える(なお、この実施
の形態では、ループ状光ファイバ803そのものではな
く、このループ状光ファイバ803に接続される光ファ
イバで形成される接続用光ファイバの部分に加振される
が、効果は同様である)。
【0146】伝搬光A,Bはループ状光ファイバ803
中を伝搬し、光分岐結合素子604により再び結合され
て受光素子605に出力されて光電変換され、増幅回路
620で増幅された後第1フィルタ621と第3フィル
タ631とに同時に入力される。第1フィルタ621
は、上述したように中間局700からの信号周波数の信
号のみを通過させるものであるので、パイロット信号周
波数の信号を通過させることはない。第2フィルタ63
1は、パイロット信号周波数の信号のみを通過させるも
のであり、ループ状光ファイバ803に外部から振動信
号が加振された場合、本発明の光ファイバ干渉型センサ
の特性としてその振動信号が忠実に受光素子605の出
力に現れるので、パイロット振動信号が第3フィルタ6
31を経てパイロット信号レベル検出回路632に入力
される。
【0147】パイロット信号レベル検出回路632で
は、第3フィルタ632を経て入力されてくる信号のレ
ベルを検出し、これを光ファイバ制御回路633に出力
する。光ファイバ制御回路633では、パイロット信号
レベルを見て、これが所定値よりも低い場合には、伝搬
光A,B間の偏波面が直交状態にあるものと見なし、光
ファイバ制御装置634に姿勢制御信号を出力し、光フ
ァイバ制御装置634はファイバコイル615を反転さ
せ、あるいは捻回させる。つまり、C状態にあればD状
態に、逆にD状態にあればC状態に反転させるのであ
る。このようにして、常にパイロット信号が明確に検出
できる状態に検出系を制御しつつ、本来の心線対照作業
を実行する。なお、光ファイバ心線対照作業中にも、周
期的に、また恣意的に、さらには心線を交換するたびに
その最初にパイロット信号の信号レベルを測り、A波と
B波との偏波面が直交状態にならないように調整する。
【0148】心線対照作業では、対照作業地点に中間局
700を設置し、ケーブル内の多数本の光ファイバ心線
に順次、加振器703をあてがい、また曲げ付与部70
4によって曲げ部分701を形成する。そして、マイク
711を用いて所定周期の音信号、例えば1kHzのサ
イン波を入力し、加振器703によって光ファイバ心線
を加振する。
【0149】いま、加振器703によって加振している
光ファイバ心線が対照心線801であれば、次のように
してそれが対照心線であると判定することができる。端
局装置600における発光素子603からの光信号を、
光分岐結合素子604を通して2本の光ファイバ80
1,802それぞれの端部から時計回り方向A、反時計
回り方向Bに入射させる。方向Aおよび方向Bからルー
プ状に結合された光ファイバ801,802をそれぞれ
通って戻ってくる伝搬光は、中間局700の加振器70
3によって光ファイバ801に振動が加振されていない
限り、一定の干渉を起こす。そこに中間局700側の加
振器703によって振動が印加されると光の干渉現象に
変化が生じる。この変化は受光素子605からの信号を
観測することによって検出することができる。受光素子
605が受光し、光電変換した後の電気信号は増幅回路
620で増幅し、第1フィルタ621によって中間局7
00側からの信号周波数の信号のみが取り出されて復調
回路622に渡される。復調回路622ではこの信号を
AM復調し、第2フィルタ623によって音声帯域の信
号のみを通過させ、これをスピーカ624またはイヤホ
ン625で可聴音にして出力させ、その出力音を聞いて
確認する。
【0150】中間局700側で加振器703によって光
ファイバに加振される振動信号は1kHzの可聴音域の
信号である。したがって、受光素子605から出力され
る電気信号にはこの振動信号が含まれていれば、復調回
路622から出力される信号はこの可聴音域の振動信号
を復調する。この結果、スピーカ624またはイヤホン
625から出力される音を聞くことにより、対照光ファ
イバ心線であるかどうか判断することができるのであ
る。
【0151】心線対照作業が完了し、目的とする光ファ
イバ心線801が決定されれば、その光ファイバ心線8
01を通じて、端局装置600−中間局700間での無
切断通話を行うことが可能になる。このループ状光ファ
イバ803を利用した通話は次のようにして行う。それ
ぞれの局装置600,700において、発話にはマイク
608,711それぞれを用い、受話にはスピーカ62
4,709あるいはイヤホン625,710それぞれを
用いる。
【0152】<端局装置600から中間局700への送
信>マイク608によって発話すれば、増幅回路609
が音声信号を増幅し、変調回路607が光出力安定化回
路606のパルス駆動信号に対してFM変調をかけ、こ
のFM変調後のパルス駆動信号によって発光素子603
をパルス発光させ、FM変調された光パルス信号が光フ
ァイバ心線801,802に送込まれる。ここで、これ
らの光ファイバ心線801,802はループ状光ファイ
バ803を形成しているので、FM変調された光パルス
信号が戻ってくるが、端局装置600内にはFM変調波
の復調回路が備えられていないので、自分の発した音声
信号が自ユニット側で再生されることはない。
【0153】FM変調を受けた光パルス信号が中間局7
00に達すると、ここでは、曲げ部分701において漏
洩し、受光素子702により受光される。受光素子70
2で受光された光信号は光電変換されて第1増幅回路7
05に入力され、ここで増幅された後に第1フィルタ7
06に通される。第1フィルタ706からは、端局装置
600側からの周波数信号だけが取り出される。第1フ
ィルタ706からの信号は復調回路707に入力され、
FM復調を受けてさらに第2フィルタ708に入力さ
れ、音声帯域の周波数信号だけが取り出されてスピーカ
709またはイヤホン710に入力され、可聴音に変換
されて出力される。
【0154】受光素子702の出力する電気信号は光パ
ルス信号であり、これはFM変調された信号である。し
たがって、復調回路707によってFM復調すれば、取
り出される信号は音声帯域の信号であり、これが増幅さ
れた後にスピーカ709またはイヤホン710から可聴
音になって出力される。作業者はその音によって端局装
置600側から送られてきた音声を聞き分けることがで
きる。
【0155】<中間局700から端局装置600への送
信>端局装置600からはFM変調を受けていない通常
の光パルス信号が常時、光ファイバ心線801,802
中を時計回りA、反時計回りBに伝搬している。この状
態で、マイク711によって発話する。
【0156】発せられた音声はマイク711によって電
気信号に変換され、変調回路713でAM変調を受けた
後に加振器駆動回路714に入力され、この加振器駆動
回路714が振動板で成る加振器703を振動させる。
この結果、光ファイバ心線801には音声信号に対応し
た振動が加振される。
【0157】光ファイバ心線801が加振されることに
より、光ファイバ心線対照作業の場合と同様に、その中
を伝搬する時計回りの伝搬光Aと反時計回りの伝搬光B
との間で振動に対応して位相差に変化が現れる。したが
って、端局装置600の光分岐結合素子604で合波さ
れて干渉光となり、さらに受光素子605によって光電
変換されて出力される電気信号には中間局700で加振
された振動に対応した強度変化を示す信号が含まれるこ
とになる。
【0158】そこで、増幅回路620によって増幅さ
れ、復調回路622によってAM復調された後、スピー
カ724またはイヤホン725から出力される信号は、
中間局700側で入力された音声である。したがって、
作業者はその音によって中間局700側から送られてき
た音声を聞き分けることができる。
【0159】こうして、この実施の形態の光ファイバ心
線対照器および光ファイバ通話装置では、心線対照した
光ファイバ心線を利用して、同じ装置によって無切断通
話装置としても使用できるのである。
【0160】なお、このように通話装置として使用する
場合にも、最初に、またその後も周期的に、また恣意的
に、さらには受話信号レベルが低下したり途切れたりす
るようになれば、パイロット信号の受信レベルを測り、
上記と同様の操作によって通話状態を常に良好に保つ。
【0161】また、上記の第6の実施の形態では光ファ
イバ心線を対照し、対照した光ファイバ心線を利用して
無切断双方向通話を行う光ファイバ心線対照器および光
ファイバ通話装置について説明したが、同じ構成の装置
を用いて、光ファイバテープ心線対照および通話を行う
ことができる。すなわち、図16に示したように、両端
が特定されている光ファイバテープ心線804において
その中の特定の光ファイバ心線801,802の一方の
端部同士を光コネクタ807によって接続してループ状
光ファイバ803を形成し、他方の開放端それぞれを端
局装置600に接続する。ここで使用する端局装置60
0は図14に示したものと同様である。そして、対照作
業地点において、光ファイバケーブル中に通されている
多数本の光ファイバテープ心線から目的とする光ファイ
バテープ心線804を対照する。
【0162】この光ファイバテープ心線の対照作業で
は、多数本の光ファイバテープ心線ごとに順次、図15
に示した構成の中間局700を用いてその加振器703
によって加振し、端局装置600側で振動が検出される
かどうかを見て、目的とする光ファイバテープ心線80
4を決定できるのである。そして、光ファイバテープ心
線対照が完了すれば、見いだした光ファイバテープ心線
804を用いて、上述した第6の実施の形態のようにし
て無切断双方向通話が行える。
【0163】また、上記の第6の実施の形態において
も、図17に示したように、ループ状光ファイバ803
の中点近くで対照作業を行う場合、A,Bの光路長がほ
ぼ等しくなって干渉光の強度変化が現れないことがあり
得るので、光遅延素子808を適宜の位置に接続しても
よい。
【0164】さらに、上記の図12〜図17に示した第
6の実施の形態においても、パイロット信号回路614
と加振器617、またファイバコイル615は光ファイ
バ心線801側、光ファイバ心線802側のいずれに設
けてもよいものである。
【0165】加えて、これら実施の形態およびその変形
例において、ファイバコイル615に代えて偏波コント
ローラを採用することもできる。そしてその場合には、
図14における光ファイバ制御回路633の部分に偏波
コントローラ制御回路を設け、光ファイバ制御装置63
4の部分に偏波コントローラ制御装置を設けることにな
る。
【0166】なお、本発明は下記のような構成が可能で
ある。
【0167】請求項3または4の発明の光ファイバ干渉
型信号検出方法に対して、ループ状光ファイバの途中ま
たはループ状光ファイバと光分岐結合素子との間に光遅
延素子を挿入して、光ファイバ中の光伝搬を遅延させる
ようにすることができる。
【0168】これにより、ループ状光ファイバ中の光伝
搬経路のちょうど中間点に物理的変化が加えられても、
時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差を必ず生
じさせ、その位相差による干渉光の強度変化を示す信号
から時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とに位相変化を
もたらす物理的変化を確実に検出する。
【0169】また、本発明の光ファイバ干渉型センサの
応用技術として、光源と光分岐結合素子と受光素子とル
ープ状光ファイバから構成され、前記光分岐結合素子
は、前記光源と前記受光素子と一部が開放されているル
ープ状光ファイバのその開放部の両端に接続されて、前
記光源からの光を受けて前記ループ状光ファイバの両端
にそれぞれ分岐してその光を入射させ、当該開放部のそ
れぞれの反対端から戻ってきた光を結合して前記受光素
子に入射させ、前記受光素子は、前記光分岐結合素子か
ら入射される光を受けて光電変換して、前記ループ状光
ファイバ中を時計回りに伝搬した光と反時計回りに伝搬
した光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号を
出力することにより、前記ループ状光ファイバの少なく
とも一部が収納されている光ファイバケーブルに加わる
物理的変化を検出する光ファイバケーブル対照器にし
て、前記ループ状光ファイバに取付けられ、当該ループ
状光ファイバに所定周波数のパイロット信号を付与する
パイロット信号付与手段と、前記ループ状光ファイバ中
を伝搬する前記時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光の偏
波面を操作する偏波面操作手段とを備えた光ファイバケ
ーブル対照器を構成することができる。
【0170】この構成の光ファイバケーブル対照器で
は、次のようにしてケーブル対照を行なう。同じ対照ケ
ーブル中の特定の2本の光ファイバのそれぞれの一方の
端部同士、あるいは対照ケーブル中の特定の1本の光フ
ァイバと他の光ファイバケーブル中の特定の1本の光フ
ァイバとのそれぞれの一方の端部同士を接続してそれぞ
れの他端が共に開放端となったループ状光ファイバを形
成する。そして、光源からの光を光分岐結合素子によっ
てループ状光ファイバ中にその開放部の両端それぞれか
ら入射させ、また、ループ状光ファイバのそれぞれ反対
側の開放端から戻ってきた光を同じく光分岐結合素子に
よって結合させ、この結合光を受光素子によって受光さ
せておく。
【0171】この状態で、多数本の光ファイバケーブル
に順に、軽く打撃するようにして振動を加えていく。す
ると、受光素子は、光分岐結合素子からの光を光電変換
し、ループ状光ファイバ中を伝搬してきた時計回り伝搬
光と反時計回り伝搬光との位相差による干渉光の強度変
化を示す信号を出力する。したがって、多数本の光ファ
イバケーブルの中で振動が加えられている光ファイバケ
ーブルの中にループ状光ファイバが通されている場合に
は、受光素子から出力される信号がケーブルに加えられ
た振動に対応した変化を示すので、それが対照ケーブル
であると判断する。
【0172】このケーブル対照作業中、パイロット信号
付与手段によってループ状光ファイバに所定周波数のパ
イロット信号を付与し、光分岐結合素子を通じて出力さ
れる信号の中からこのパイロット信号を抽出してその信
号レベルを観察する。そして、このパイロット信号の信
号レベルが低い場合には偏波面操作手段によって時計回
り伝搬光と反時計回り伝搬光の偏波面を操作し、当該パ
イロット信号の信号レベルを所定値以上に維持させる。
【0173】これにより、ループ状光ファイバ中を時計
回りと反時計回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状
態にならないように操作して、ループ状光ファイバに加
わる振動によりこのループ状光ファイバ中を時計回り伝
搬する光と反時計回りに伝搬する光との間にもたらされ
る位相変化として正確に検出し、ケーブル対照が正確に
行なえるようになる。
【0174】また本発明の光ファイバ干渉型信号検出方
法は、2本の光ファイバの一方の端部同士を接続してそ
れぞれの他端が共に開放端となったループ状光ファイバ
を形成し、このループ状光ファイバの前記開放端それぞ
れから光を入射し、それぞれの反対の開放端から戻って
きた光を干渉させて、その位相変位を検出する光送受信
部をこのループ状光ファイバに接続し、この光送受信部
の光源から光を発し、この光源からの光をこの光送受信
部の光分岐結合素子で受けて前記開放端それぞれに分岐
して前記ループ状光ファイバに入射すると共に、当該ル
ープ状光ファイバ中を伝搬してそれぞれの開放端から戻
ってきた光を結合し、前記光送受信部の受光素子にて、
前記光分岐結合素子から出力される光を受けて光電変換
して、前記ループ状光ファイバ中を時計回りに伝搬した
光と反時計回りに伝搬した光との位相差による干渉光の
強度変化を示す信号を出力し、前記2本の光ファイバの
少なくともいずれか一方が収納されている光ファイバケ
ーブルに振動を加えたときに、前記受光素子が出力する
信号に基づいてこの振動を検出する光ファイバケーブル
対照方法にして、前記ループ状光ファイバに所定周波数
のパイロット信号を付与して当該光ファイバ中を伝搬さ
せ、前記光分岐結合素子を経て前記受光素子に受光さ
せ、前記受光素子の出力する信号から前記パイロット信
号を抽出してその信号レベルを監視し、前記パイロット
信号の信号レベルに応じて偏波面操作手段を操作するこ
とにより、前記ループ状光ファイバの偏波面を操作して
当該パイロット信号の信号レベルを所定値以上に維持す
る光ファイバケーブル対照方法に応用することができ
る。
【0175】この光ファイバケーブル対照方法によれ
ば、ループ状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝
搬する伝搬光間の偏波面が直交状態にならないように操
作して、ループ状光ファイバに加わる振動によりこのル
ープ状光ファイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回り
に伝搬する光との間にもたらされる位相変化として正確
に検出でき、ケーブル対照が正確に行なえる。
【0176】上記の光ファイバケーブル対照方法におい
ては、前記ループ状光ファイバの途中または前記ループ
状光ファイバと前記光分岐結合素子との間に光遅延素子
を挿入して、前記光ファイバ中の光伝搬を遅延させるよ
うにすることができる。
【0177】これにより、ループ状光ファイバ中の光伝
搬経路のちょうど中間点に物理的変化が加えられても、
時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差を必ず生
じさせ、その位相差による干渉光の強度変化を示す信号
から時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とに位相変化を
もたらす物理的変化を確実に検出することができ、ケー
ブル対照が正確に行なえる。
【0178】さらに本発明の光ファイバ干渉型センサの
応用技術として、光源と光分岐結合素子と受光素子とか
ら構成され、前記光分岐結合素子は、前記光源と前記受
光素子と一部が開放されているループ状光ファイバのそ
の開放部の両端それぞれとに接続されて、前記光源から
の光を受けて前記ループ状光ファイバの開放部の両端に
それぞれ分岐してその光を入射させ、それぞれの反対端
から戻ってきた光を結合して前記受光素子に入射させ、
前記受光素子は、前記光分岐結合素子から入射される光
を受けて光電変換して、前記ループ状光ファイバ中を時
計回りに伝搬した光と反時計回りに伝搬した光との位相
差による干渉光の強度変化を示す信号を出力することに
より、前記ループ状光ファイバの少なくとも一部を構成
する光ファイバ心線に加わる振動を検出する光ファイバ
心線対照器にして、前記ループ状光ファイバに取付けら
れ、当該ループ状光ファイバに所定周波数のパイロット
信号を付与するパイロット信号付与手段と、前記ループ
状光ファイバ中を伝搬する前記時計回り伝搬光と反時計
回り伝搬光の偏波面を操作する偏波面操作手段とを備え
た光ファイバ心線対照器を構成することができる。
【0179】この構成の光ファイバ心線対照器では、次
のようにして光ファイバ心線対照を行なう。対照目標と
する光ファイバ心線と他の特定の1本の光ファイバ心線
との一方の端部同士を光接続部にて接続してそれぞれの
他端が共に開放端となったループ状光ファイバを形成し
ておく。そして、光源からの光を光分岐結合素子によっ
てループ状光ファイバ中にその開放部の両端それぞれか
ら入射させる。またループ状光ファイバのそれぞれ反対
側の開放端から戻ってきた光を同じく光分岐結合素子に
よって結合させ、この結合光を受光素子によって受光さ
せる。
【0180】この状態で、多数の光ファイバ心線に対し
て順に振動を加えていく。すると、受光素子は、光分岐
結合素子からの光を光電変換し、ループ状光ファイバ中
を伝搬してきた時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との
位相差による干渉光の強度変化を示す信号を出力する。
したがって、ループ状光ファイバを構成している対照目
標となる光ファイバ心線に振動が加えられている場合に
は、受光素子から出力される信号がその光ファイバ心線
に加えられた振動に対応した変化を示すので、それが対
照目標とする光ファイバ心線であると判断する。
【0181】この光ファイバ心線対照作業中、パイロッ
ト信号付与手段によってループ状光ファイバに所定周波
数のパイロット信号を付与し、光分岐結合素子を通じて
出力される信号の中からこのパイロット信号を抽出して
その信号レベルを観察する。そして、このパイロット信
号の信号レベルが低い場合には偏波面操作手段によって
時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光の偏波面を操作し、
当該パイロット信号の信号レベルを所定値以上に維持さ
せる。
【0182】これにより、ループ状光ファイバ中を時計
回りと反時計回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状
態にならないように操作して、ループ状光ファイバに加
わる振動によりこのループ状光ファイバ中を時計回り伝
搬する光と反時計回りに伝搬する光との間にもたらされ
る位相変化として正確に検出し、光ファイバ心線対照が
正確に行なえるようになる。
【0183】またさらに、本発明の光ファイバ干渉型信
号検出方法は、2本の光ファイバの一方の端部同士を接
続してそれぞれの他端が共に開放端となったループ状光
ファイバを形成し、このループ状光ファイバの前記開放
端それぞれから光を入射し、それぞれの反対の開放端か
ら戻ってきた光を干渉させて、その位相変位を検出する
光送受信部をこのループ状光ファイバに接続し、この光
送受信部の光源から光を発し、この光源からの光をこの
光送受信部の光分岐結合素子で受けて前記開放端それぞ
れに分岐して前記ループ状光ファイバ中に入射すると共
に、当該ループ状光ファイバ中を伝搬してそれぞれの開
放端から戻ってきた光を結合し、前記光送受信部の受光
素子にて、前記光分岐結合素子から出力される光を受け
て光電変換して、前記ループ状光ファイバからの時計回
り伝搬した光と反時計回り伝搬した光との位相差による
干渉光の強度変化を示す信号を出力することにより、前
記2本の光ファイバの少なくとも一方を構成する光ファ
イバ心線に振動を加えたときに、前記受光素子の出力す
る信号に基づいてこの振動を検出する光ファイバ心線対
照方法にして、前記ループ状光ファイバに所定周波数の
パイロット信号を付与して当該光ファイバ中を伝搬さ
せ、前記光分岐結合素子を経て前記受光素子に受光さ
せ、前記受光素子の出力する信号から前記パイロット信
号を抽出してその信号レベルを監視し、前記パイロット
信号の信号レベルに応じて偏波面操作手段を操作するこ
とにより、前記ループ状光ファイバの偏波面を操作して
当該パイロット信号の信号レベルを所定値以上に維持す
る光ファイバ心線対照方法に応用することができる。
【0184】この光ファイバ心線対照方法によれば、ル
ープ状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝搬する
伝搬光間の偏波面が直交状態にならないように操作し
て、ループ状光ファイバに加わる振動によりこのループ
状光ファイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝
搬する光との間にもたらされる位相変化として正確に検
出し、光ファイバ心線対照が正確に行なえる。
【0185】上記の光ファイバ心線対照方法において
は、前記ループ状光ファイバの途中または前記ループ状
光ファイバと前記光分岐結合素子との間に光遅延素子を
挿入して、前記光ファイバ中の光伝搬を遅延させるよう
にすることができる。
【0186】これにより、ループ状光ファイバ中の光伝
搬経路のちょうど中間点に物理的変化が加えられても、
時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差を必ず生
じさせ、その位相差による干渉光の強度変化を示す信号
から時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とに位相変化を
もたらす物理的変化を確実に検出することができ、光フ
ァイバ心線対照が正確に行なえる。
【0187】加えて、本発明の光ファイバ干渉型センサ
の応用技術として、一部が開放されているループ状光フ
ァイバのその開放部の両端それぞれから光を入射して、
それぞれから戻ってきた光を干渉させて、その位相変位
を検出する光送受信部と、前記ループ状光ファイバの途
中に取り付けられる中間部とから構成され、前記光送受
信部は、光を発する光源と、音声を電気信号に変換する
第1のマイクと、この第1のマイクからの電気信号に基
づき前記光源からの光を変調する駆動回路と、前記光源
からの光を受けて前記ループ状光ファイバの前記開放端
それぞれに分岐して入射させ、前記開放端それぞれから
戻ってきた光を結合する光分岐結合素子と、この光分岐
結合素子から出力される光を受けて光電変換する第1の
受光素子と、この第1の受光素子からの信号から音声信
号を復調して出力する第1の音声出力手段とを備え、前
記中間部は、前記ループ状光ファイバの一部に曲げを付
与する曲げ付与手段と、この曲げ付与手段にて曲げられ
た前記ループ状光ファイバの曲げ部分からの漏洩光を受
けて光電変換する第2の受光素子と、この第2の受光素
子からの信号から音声信号を復調して出力する第2の音
声出力手段と、音声を電気信号に変換する第2のマイク
と、この第2のマイクからの電気信号にて前記光ファイ
バに振動を加える加振器とを備えた光ファイバ通話装置
にして、前記光送受信部が、前記ループ状光ファイバに
取付けられ、当該ループ状光ファイバに所定周波数のパ
イロット信号を付与するパイロット信号付与手段と、前
記ループ状光ファイバ中を伝搬する前記時計回り伝搬光
と反時計回り伝搬光の偏波面を操作する偏波面操作手段
とを備えた光ファイバ通話装置を構成することができ
る。
【0188】この構成の光ファイバ通話装置では、ルー
プ状光ファイバの開放端がある第1の作業点において
は、光送受信部の第1のマイクによって音声を電気信号
に変換し、さらに駆動回路によってこの電気信号に基づ
き光源からの光を変調する。そして、光源からの光を光
分岐結合素子によってループ状光ファイバの開放端それ
ぞれに分岐して入射させる。これに対して、ループ状光
ファイバの第2の作業点においては、中間部の曲げ付与
手段によってループ状光ファイバの一部に曲げを付与
し、第2の受光素子によってこの曲げ部分からの漏洩光
を受けて光電変換し、さらに、第2の受光素子からの信
号から第2の音声出力手段によって音声信号を復調し、
第1の作業点で発せられた音声を再生する。
【0189】これとは逆に、ループ状光ファイバの第2
の作業点において、中間部の第2のマイクによって音声
を電気信号に変換し、さらに、加振器によって光ファイ
バの曲げ部分に音声信号に対応した振動を加える。これ
に対して、第1の作業点においては、ループ状光ファイ
バ中を伝搬してきた時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを光分岐結合素子によって結合し、さらに第1の受光
素子によってこの結合光を光電変換し、時計回り伝搬光
と反時計回り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化
を示す信号を出力し、この信号から第1の音声出力手段
によって音声信号を復調し、中間部がある第2の作業点
で発せられた音声を再生する。こうして、心線対照した
ループ状光ファイバを利用して、その開放端のある第1
の作業点と中間部がある第2の作業点との間で作業者間
で通話する。
【0190】この通話に先立って、また通話中も周期的
に、あるいは恣意的にパイロット信号付与手段によって
ループ状光ファイバに所定周波数のパイロット信号を付
与し、光分岐結合素子を通じて出力される信号の中から
パイロット信号を抽出し、その信号レベルを検出する。
そして、このパイロット信号の信号レベルが低い場合に
は、偏波面操作手段により時計回り伝搬光と反時計回り
伝搬光の偏波面を操作させ、当該パイロット信号の信号
レベルを所定値以上に維持させる。
【0191】これにより、ループ状光ファイバ中を時計
回りと反時計回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状
態にならないように操作して、ループ状光ファイバに加
わる振動によりこのループ状光ファイバ中を時計回り伝
搬する光と反時計回りに伝搬する光との間にもたらされ
る位相変化が常に現れるようにして、第1、第2の作業
点の作業者間での通話が常に安定して行えるようにな
る。
【0192】さらに加えて、本発明の光ファイバ干渉型
信号検出方法は、2本の光ファイバの一方の端部同士を
光接続部にて接続してそれぞれの他端が共に開放端とな
ったループ状光ファイバを形成し、このループ状光ファ
イバの前記開放端それぞれから光を入射し、それぞれの
反対の開放端から戻ってきた光を干渉させて、その位相
変位を検出する光送受信部をこのループ状光ファイバに
接続し、この光送受信部と前記光接続部との間で、前記
2本の光ファイバの少なくとも一方に中間部を取り付
け、前記光送受信部にて、光源から光を発し、音声を第
1のマイクで電気信号に変換して、駆動回路で前記第1
のマイクからの電気信号に基づき前記光源からの光を変
調し、この光源からの光を光分岐結合素子で受けて前記
ループ状光ファイバの前記開放端それぞれに分岐して入
射すると共に、前記ループ状光ファイバの前記開放端そ
れぞれから戻ってきた光を前記光分岐結合素子で結合
し、この光分岐結合素子から出力される光を第1の受光
素子で受けて光電変換し、第1の音声出力手段でこの第
1の受光素子からの信号から音声信号を復調して出力
し、前記中間部にて、前記ループ状光ファイバの一部に
曲げを付与し、この曲げ部分からの漏洩光を第2の受光
素子で受けて光電変換し、第2の音声出力手段でこの第
2の受光素子からの信号から音声信号を復調して出力す
ると共に、音声を第2のマイクで電気信号に変換し、加
振器を用いて前記第2のマイクからの電気信号で前記光
ファイバに振動を加え、これによって、前記光送受信部
または中間部にて音声を発したときに、前記中間部また
は光送受信部にて音声を受ける光ファイバ通話方法にし
て、前記光送受信部において、前記ループ状光ファイバ
に所定周波数のパイロット信号を付与して当該光ファイ
バ中を伝搬させ、前記光分岐結合素子を経て前記受光素
子に受光させ、前記受光素子の出力する信号から前記パ
イロット信号を抽出してその信号レベルを監視し、前記
パイロット信号の信号レベルに応じて偏波面操作手段を
操作することにより、前記ループ状光ファイバの偏波面
を操作して当該パイロット信号の信号レベルを所定値以
上に維持する光ファイバ通話方法に応用することができ
る。
【0193】この光ファイバ通話方法によれば、ループ
状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝搬する伝搬
光間の偏波面が直交状態にならないように操作して、ル
ープ状光ファイバに加わる振動によりこのループ状光フ
ァイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する
光との間にもたらされる位相変化が常に現れるようにし
て、第1、第2の作業点の作業者間での通話が常に安定
して行える。
【0194】上記の光ファイバ通話方法においては、前
記ループ状光ファイバ中または前記ループ状光ファイバ
と光送受信部との間に光遅延素子を挿入して、光ファイ
バ中の光伝搬を遅延させるようにすることができる。
【0195】これにより、ループ状光ファイバ中の光伝
搬経路のちょうど中間点を他の作業点に設定した場合で
も、ループ状光ファイバの開放端にある作業点では時計
回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差を必ず生じさ
せ、その位相差による干渉光の強度変化を示す信号から
中間部で加えられた信号を確実に検出することができ、
光ファイバを利用した通話が確実に行なえる。
【0196】
【発明の効果】請求項1の発明の光ファイバ干渉型セン
サによれば、受光素子が出力する信号に基づき、ループ
状光ファイバに加わる物理的変化を、このループ状光フ
ァイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する
光との間にもたらされる位相変化として検出し、位相変
化付与手段によってループ状光ファイバに時間的に変化
する位相変化を付与し、光分岐結合素子を通じて出力さ
れる信号の信号レベルを観察して、この信号レベルが低
い場合には偏波面操作手段によって時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光の偏波面を手動操作し、当該パイロット
信号の信号レベルが高くなるようにした状態で維持する
ことにより、ループ状光ファイバ中を時計回りと反時計
回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状態にならない
ように維持することができ、これにより、ループ状光フ
ァイバに加わる物理的変化により、このループ状光ファ
イバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する光
との間にもたらされる位相変化を常に正確に検出できる
ようになる。
【0197】請求項2の発明の光ファイバ干渉型センサ
によれば、ループ状光ファイバ中を時計回りと反時計回
りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状態にならない
で、最良の状態になるように自動的に操作して、ループ
状光ファイバに加わる物理的変化により、このループ状
光ファイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬
する光との間にもたらされる位相変化を常に正確に検出
できるようになる。
【0198】請求項3の発明の光ファイバ干渉型信号検
出方法によれば、ループ状光ファイバ中を伝搬した時計
回り伝搬光と反時計回り伝搬光に時間的に周期的に変化
する位相変化を付与して当該光ファイバ中を伝搬させ、
光分岐結合素子を経て受光素子に受光させ、受光素子の
出力する信号の信号レベルを検出したので、信号レベル
に応じて偏波面操作手段を操作するようにでき、ループ
状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝搬する伝搬
光間の偏波面が直交状態にならないで、最良の状態にな
るように操作することができ、これによってループ状光
ファイバに加わる物理的変化により、このループ状光フ
ァイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに伝搬する
光との間にもたらされる位相変化を常に正確に検出でき
るようになる。
【0199】請求項4の発明の光ファイバ干渉型信号検
出方法によれば、ループ状光ファイバ中を時計回りと反
時計回りに伝搬する伝搬光間の偏波面が直交状態になら
ないで、最良の状態になるように自動的に操作して、ル
ープ状光ファイバに加わる物理的変化により、このルー
プ状光ファイバ中を時計回り伝搬する光と反時計回りに
伝搬する光との間にもたらされる位相変化を常に正確に
検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の光ファイバ干渉型
センサの構成を示すブロック図。
【図2】上記の実施の形態の光ファイバ干渉型センサの
使用状態を示すブロック図。
【図3】上記の実施の形態の光ファイバ干渉型センサに
おける加振点の振動信号および加振により影響を受ける
時計回り伝搬光および反時計回り伝搬光との位相変位を
示す波形図。
【図4】上記の実施の形態の光ファイバ干渉型センサに
おける受光素子の出力の加振による変化を示す波形図。
【図5】上記の実施の形態の光ファイバ干渉型センサの
変形例の構成を示すブロック図。
【図6】上記の実施の形態の光ファイバ干渉型センサの
さらに別の変形例の構成を示すブロック図。
【図7】上記の実施の形態の光ファイバ干渉型センサの
さらに別の変形例の構成を示すブロック図。
【図8】本発明の第2の実施の形態の光ファイバ干渉型
センサの構成を示すブロック図。
【図9】本発明の第3の実施の形態の光ファイバケーブ
ル対照器の構成を示すブロック図。
【図10】本発明の第4の実施の形態の光ファイバ心線
対照器の構成を示すブロック図。
【図11】本発明の第5の実施の形態の光ファイバ心線
対照器の構成を示すブロック図。
【図12】本発明の第6の実施の形態の光ファイバ心線
対照器および光ファイバ通話装置の構成を示すブロック
図。
【図13】上記の実施の形態の光ファイバ心線対照器お
よび光ファイバ通話装置における中間局の内部構成を示
すブロック図。
【図14】上記の実施の形態の光ファイバ心線対照器お
よび光ファイバ通話装置における端局装置の具体的な内
部構成を示すブロック図。
【図15】上記の実施の形態の光ファイバ心線対照器お
よび光ファイバ通話装置における中間局の具体的な内部
構成を示すブロック図。
【図16】上記の実施の形態の光ファイバ心線対照器お
よび光ファイバ通話装置の変形例の構成を示すブロック
図。
【図17】上記の実施の形態の光ファイバ心線対照器お
よび光ファイバ通話装置の別の変形例の構成を示すブロ
ック図。
【符号の説明】
1 光ファイバ 2 光ファイバ 3 ループ状光ファイバ 4 センサ 6 光遅延素子 11 発光素子 12 受光素子 13 光分岐結合素子 14 パイロット信号回路 15 光ファイバコイル 100 センサ 114 パイロット信号回路 116 フィルタ 117 パイロット信号レベル検出回路 118 光ファイバ制御回路 119 光ファイバ制御装置 300 光ファイバケーブル対照器 309A,309B 輻輳光ファイバケーブル 301 光ファイバケーブル 302 光ファイバ 303 光ファイバ 305 加振器 308 光遅延素子 401 光ファイバ 402 光ファイバ 403 ループ状光ファイバ 404 光ファイバテープ心線 405 加振器 407 光コネクタ 408 光遅延素子 500 光ファイバ心線対照器 503 発光素子 504 光分岐結合素子 505 受光素子 512 光遅延素子 514 パイロット信号回路 515 光ファイバコイル 517 パイロット信号レベル検出回路 518 光ファイバ制御回路 519 光ファイバ制御装置 521 オシロスコープ 522 スピーカ 600 端局装置 603 発光素子 604 光分岐結合素子 605 受光素子 606 光出力安定化回路 607 変調回路 608 マイク 609 増幅回路 612 光遅延素子 614 パイロット信号回路 615 光ファイバコイル 617 加振器 621 第1フィルタ 622 復調回路 623 第2フィルタ 624 スピーカ 625 イヤホン 631 第3フィルタ 632 パイロット信号レベル検出回路 633 光ファイバ制御回路 634 光ファイバ制御装置 700 中間局 701 曲げ部分 702 受光素子 703 加振器 704 曲げ付与部 705 第1増幅回路 706 第1フィルタ 707 復調回路 708 第2フィルタ 709 スピーカ 710 イヤホン 711 マイク 712 第2増幅回路 713 変調回路 714 加振器駆動回路 801 光ファイバ心線 802 光ファイバ心線 803 ループ状光ファイバ 804 光ファイバテープ心線 807 光コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/152 H04B 9/00 L 10/142 U 10/04 10/06 10/02 (72)発明者 高嶋 徹 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 (72)発明者 中村 靖 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 (72)発明者 山中 隆嘉 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 Fターム(参考) 2F064 AA11 FF01 GG03 GG24 HH01 HH05 JJ00 JJ03 2F065 AA65 FF00 FF12 FF13 FF32 FF41 FF51 FF58 GG06 JJ01 JJ18 LL00 LL02 QQ25 QQ33 RR03 2G064 BC06 BC12 BC22 2H038 AA02 AA05 CA39 5K002 BA02 BA04 CA15 EA06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と受光素子と光分岐結合素子とから
    構成され、 前記光源と受光素子とループ状光ファイバの開放部の両
    端とが前記光分岐結合素子に接続され、 前記光源から出射された光を前記光分岐結合素子によっ
    て分岐して前記ループ状光ファイバに前記開放部の両端
    それぞれから入射させ、このループ状光ファイバ中を時
    計回りと反時計回りに伝搬させ、 前記ループ状光ファイバ中を時計回りに伝搬した時計回
    り伝搬光と反時計回りに伝搬した反時計回り伝搬光とを
    前記光分岐結合素子に入射させて結合し、 前記光分岐結合素子によって結合された前記時計回り伝
    搬光と反時計回り伝搬光とを前記受光素子に入射させ、
    この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差によ
    る干渉光の強度変化を示す信号をこの受光素子から出力
    する光ファイバ干渉型センサにおいて、 前記ループ状光ファイバと前記光分岐結合素子との間に
    取付けられ、当該ループ状光ファイバ中を伝搬する前記
    時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光に時間的に周期的に
    変化する位相変化を付与する位相変化付与手段と、 前記ループ状光ファイバ中を伝搬する前記時計回り伝搬
    光と反時計回り伝搬光の偏波面を操作する偏波面操作手
    段とを備えて成る光ファイバ干渉型センサ。
  2. 【請求項2】 前記位相変化付与手段は所定周波数の位
    相変化を付与するものであり、 前記光分岐結合素子を通じて出力される信号の中から前
    記所定周波数の信号の信号レベルを検出する信号レベル
    検出手段と、 前記信号レベル検出手段が検出する前記所定周波数の信
    号の信号レベルに応じて前記偏波面操作手段にて前記時
    計回り伝搬光と反時計回り伝搬光の偏波面を操作させる
    偏波面操作制御手段とを備えたことを特徴とする請求項
    1に記載の光ファイバ干渉型センサ。
  3. 【請求項3】 光源から出射された光を光分岐結合素子
    によって分岐してループ状光ファイバにその開放部の両
    端それぞれから入射させてこのループ状光ファイバ中を
    時計回りと反時計回りに伝搬させ、 前記ループ状光ファイバ中を伝搬した時計回り伝搬光と
    反時計回り伝搬光とを前記光分岐結合素子によって結合
    して受光素子に入射させ、 前記受光素子が出力する前記時計回り伝搬光と反時計回
    り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号
    に基づいて、前記ループ状光ファイバに加わる物理的変
    化を検出する光ファイバ干渉型信号検出方法において、 前記ループ状光ファイバ中を伝搬した時計回り伝搬光と
    反時計回り伝搬光に時間的に周期的に変化する位相変化
    を付与して当該光ファイバ中を伝搬させ、前記光分岐結
    合素子を経て前記受光素子に受光させ、 前記受光素子の出力する信号の信号レベルに応じて偏波
    面操作手段を操作することにより、前記ループ状光ファ
    イバの偏波面を操作することを特徴とする光ファイバ干
    渉型信号検出方法。
  4. 【請求項4】 前記位相変化は所定周波数の位相変化で
    あって、 前記光分岐結合素子を通じて出力される信号の中から前
    記所定周波数の信号の信号レベルを検出し、 前記所定周波数の信号の信号レベルに応じて前記偏波面
    操作手段にて前記時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光の
    偏波面を操作することを特徴とする請求項3に記載の光
    ファイバ干渉型信号検出方法。
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