JP2009207026A

JP2009207026A - 光送受信監視装置

Info

Publication number: JP2009207026A
Application number: JP2008049013A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Komori; 貴之小森
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】光信号を監視する光送受信監視装置に関し、発光素子を含めた光伝送経路の異常を検出可能とする。
【解決手段】発光素子１１を含む送信部１と、受光素子２１を含む受信部２と、光伝送路６に送信部１からの光信号を送出し、光伝送路６を介して受信した光信号を受信部２に入力するＷＤＭカプラ４とを含む光送受信監視装置であって、送信部１とＷＤＭカプラ４との間に接続した光サーキュレータ５を介して接続した反射量検出部３は、送信光信号の伝送経路に於ける反射光を、受光素子３１に入力して、変換した電気信号のレベルが所定範囲を超えた時に、反射量異常警報信号を送出する反射量検出回路３４と、受光素子３１による電気信号のレベルと前記受信部２による電気信号のレベルとを比較して、その差分が所定範囲以下となった時、光軸ずれ警報信号を送出する光軸ずれ検出回路３３との何れか一方又は両方を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号の送受信構成に於ける光軸ずれや反射量異常上昇等の異常状態発生の有無を監視する光送受信監視装置に関する。

光ファイバによる光伝送路を介して光信号を送受信する各種構成が提案され、且つ実用化されている。このような光信号の送受信部は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオード等の発光素子と、光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子とを含み、光ファイバによる光伝送路を送信用と受信用との２本構成とする場合、又は１本構成により送受信共用とする場合があり、２本構成の場合は、一方に光信号の送信部を接続し、他方を光信号の受信部を接続する。又１本構成の場合は、光信号の送信部と受信部とをＷＤＭカプラを介して接続する。

このような光信号の送受信を行う送受信部の光学系は、モジュール化されている場合が一般的である。例えば、図２に概略断面を示すように、ケース６１内に、発光素子６５と、受光素子６６，６７と、レンズ６８，６９，７０と、反射板等を含む光学系と、光ファイバ６２と接続する接続部とを、それぞれ位置合わせして封止し、光ファイバ６２の端部に光コネクタ６３を設けた構成が適用されている。そして、図示を省略した駆動回路から、発光素子６５に送信データに従った駆動電流を供給し、発光素子６５の出力光信号を、レンズ６８等の光学系を介して光ファイバ６２に入射する。又光学系の一部の反射光を、レンズ６９を介して受光素子６６に入射して、発光素子６５のモニタを行い、又光ファイバ６２を介して受信した光信号を、レンズ７０等の光学系を介して受光素子６７に入射し、光信号を電気信号に変換して受信処理する。

又光信号を伝送する光ファイバは、微小直径であり、且つガラス系材料により構成されているから、断線する場合がある。又光ファイバのコネクタに於ける光ファイバ端面の光学位置ずれが発生する場合もある。このような場合に、送信光信号は、反射して送信側へ戻ることになる。この反射光を検出することにより、断線や光学位置ずれの発生を検出することができる。しかし、光送信部の障害発生と光ファイバ断線発生とが重なると、反射した戻り光は零で、光ファイバが正常と判断することになる。そこで、光送信部から信号光波長と異なる光波長の監視用光信号を重畳して光ファイバにより伝送し、光受信部側では、監視用光信号のみを反射させる光学フィルタを設けて、監視用光信号を光送信部側へ返送し、光送信部側は、反射返送された監視用光信号を分波して検出し、所定の受信レベルか否かにより、光送信部及び光ファイバの正常性の確認を可能とした監視手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１２８３９７号公報

従来例の光送受信装置に於いては、半導体レーザ等の発光素子の劣化を検出して、交換等の処置が必要となるものであり、例えば、図２に示す発光素子６５からの出力光レベルをモニタ用の受光素子６６により検出するか、又は発光素子６５の後方出力光を図示していないモニタ用の受光素子により検出して、所定のレベルであるか否かを監視し、又発光素子６５の駆動電流が所定範囲内であるか否かを監視し、それぞれ所定の範囲内でない場合に、発光素子の劣化と判断する手段が適用されている。このような監視手段のみでは、光ファイバ伝送路の断線を検出することができないので、例えば、前述の特許文献１に示すような監視手段が提案されている。しかし、この監視手段は、送受信する光信号とは光波長が異なる光波長の発光素子と、この光波長のみを反射させるフィルタとを設ける必要があり、光ファイバ伝送路の断線検出手段として構成が複雑となると共にコストアップとなる問題がある。

又光信号の送受信手段は、ミクロン単位で各部の位置合わせが必要であり、システム運用中等の於いて、何らかの原因により、光学位置合わせがずれると、光信号レベルが低下して、受信誤りの増加となる問題がある。又光ファイバ端面の汚れや微小なごみ付着、或いは光コネクタによる結合不良等によって、発光素子に対する戻り光が増加すると、出力光波形の乱れが大きくなり、受信側の受信光信号レベルの低下と波形歪みとにより、受信誤り率が増加する問題がある。

本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、光軸ずれ、光ファイバ端面状態不良、発光素子劣化等を含めて、光信号の送受信手段の異常状態の検出を可能とするものである。

本発明の光送受信監視装置は、光信号を送信する為の発光素子を含む送信部と、受信した光信号を電気信号に変換する為の受光素子を含む受信部と、光伝送路に前記送信部からの光信号を送出し、光伝送路を介して受信した光信号を前記受信部に入力するＷＤＭカプラとを含み、このＷＤＭカプラを介して送受信する光信号を監視する光送受信監視装置に於いて、前記送信部と前記ＷＤＭカプラとの間に接続した光サーキュレータを介して接続した反射量検出部を設け、この反射量検出部は、送信光信号の伝送経路に於ける反射光を、光サーキュレータを介して受光素子に入力し、この受光素子により変換した電気信号のレベルが所定範囲を超えた時に、反射量異常警報信号を送出する反射量検出回路と、前記受光素子により変換した電気信号のレベルと前記受信部に於ける受信光信号を変換した電気信号のレベルとを比較して、その差分が所定範囲以下となった時に、光軸ずれ警報信号を送出する光軸ずれ検出回路との何れか一方又は両方を備えている。

又前記送信部は、送信光信号を発生させる発光素子と、この発光素子に送信データに対応して駆動電流を供給する電流駆動回路と、前記発光素子の出力光レベルをモニタする為の光出力モニタ素子と、この光出力モニタ素子の出力信号により前記発光素子の光出力レベルが所定範囲を超えた時に光出力レベル上昇警報信号を送出する光出力レベル検出回路と、前記電流駆動回路から前記発光素子に供給する駆動電流が所定範囲を超えた時に、前記発光素子の光出力レベル劣化警報信号を送出する駆動電流検出回路とを含む構成を備えている。

光軸ずれ検出回路により、光コネクタの挿抜等による光ファイバ端面の光軸ずれを検出することが可能であり、又反射量異常検出回路により、光ファイバ端面に微小ごみの付着等による汚れや、光ファイバ端面間の空隙等により反射光が増加することなり、この反射光の異常増加を検出することができる。又送信部に於ける発光素子の劣化等も駆動電流検出回路及び光出力レベル検出回路により検出することができ、それぞれの異常発生原因毎に検出することが可能であるから、正常状態に復帰処理する作業が容易で、且つ短時間で処理することが可能となる。

本発明の光送受信監視装置は、図１を参照して説明すると、光信号を送信する為の発光素子１１を含む送信部１と、受信した光信号を電気信号に変換する為の受光素子２１を含む受信部２と、光伝送路６に送信部１からの光信号を送出し、光伝送路６を介して受信した光信号を受信部２に入力するＷＤＭカプラ４とを含み、このＷＤＭカプラ４を介して送受信する光信号を監視する光送受信監視装置であって、送信部１とＷＤＭカプラ４との間に接続した光サーキュレータ５を介して接続した反射量検出部３を設け、この反射量検出部３は、送信光信号の伝送経路に於ける反射光を、光サーキュレータ５を介して受光素子３１に入力し、この受光素子３１により変換した電気信号のレベルが所定範囲を超えた時に、反射量異常警報信号を送出する反射量検出回路３４と、受光素子３１により変換した電気信号のレベルと前記受信部２に於ける受信光信号を変換した電気信号のレベルとを比較して、その差分が所定範囲以下となった時に、光軸ずれ警報信号を送出する光軸ずれ検出回路３３との何れか一方又は両方を備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は送信部、２は受信部、３は反射量検出部、４は波長分割多重（ＷＤＭ）システム等に於ける波長特性を有し、波長対応に合波及び分波を行う機能を有するＷＤＭカプラ、５はポートＰ１〜Ｐ３を有する光サーキュレータ等の矢印方向の光伝搬特性を有する光サーキュレータ、６は光ファイバによる光伝送路、１１は半導体レーザ等の発光素子、１２は電流駆動回路、１３はフォトダイオード等の光出力モニタ素子、１４は光出力レベル検出回路、１５は駆動電流検出回路、２１は受光素子、２２は増幅回路、２３は信号検出回路、３１は受光素子、３２は増幅回路、３３は光軸ずれ検出回路、３４は反射量異常検出回路を示す。

送信部１は、発光素子１１と電流駆動回路１２と光出力モニタ素子１３と光出力レベル検出回路１４と駆動電流検出回路１５とを含む構成を有し、図示を省略した信号処理回路からの送信データに従った電気信号入力を電流駆動回路１２に加えて、送信データに従った駆動電流を発光素子１１に供給し、この発光素子１１から発生された光信号を、光サーキュレータ５のポートＰ１に入力すると、矢印方向に伝搬してポートＰ２から出力されるから、この出力光信号をＷＤＭカプラ４に入力し、このＷＤＭカプラ４から光伝送路６に送出し、光伝送路６を介して受信側へ伝送する。なお、光サーキュレータ５のポートＰ２から入力した光信号は、ポートＰ３から出力され、又ポートＰ３から入力した光信号は、ポートＰ１から出力される。

又発光素子１１の出力光信号の一部を光出力モニタ素子１３により検出し、電流駆動回路１２にフィードバックして、出力光信号レベルの安定化を図り、又光出力レベル検出回路１４に入力して、発光素子１１の出力光信号レベルが予め設定した値を超えたか否かを判定し、超えた場合は、発光素子１１の異常を示す光出力レベル上昇ＡＬＭ（警報信号）を出力する。又電流駆動回路１２から発光素子１１に供給する駆動電流を駆動電流検出回路１５により監視し、予め設定した値、例えば、発光素子１１の仕様書等に基づいた値を設定し、この値を超えた場合は、所定の駆動電流によっても所定の出力光信号レベルが得られないことを示すから、発光素子１１の劣化等を示す光出力レベル劣化ＡＬＭ（警報信号）を出力する。

又受信部２は、受光素子２１と増幅回路２２と信号検出回路２３とを含む構成を有し、光伝送路６を介して受信した光信号を、ＷＤＭカプラ４を介して、フォトダイオード等による受光素子２１に入力し、光信号を電気信号に変換して増幅回路２２により増幅し、信号検出回路２３に入力して、信号レベル識別等により受信データを識別して電気信号出力とし、図示を省略した後段の信号処理回路に転送する。

又反射量検出部３は、受光素子３１と増幅回路３２と光軸ずれ検出回路３３と反射量異常検出回路３４とを含む構成を有し、ＷＤＭカプラ４から光信号を光サーキュレータ５のポートＰ２に入力し、矢印方向に伝搬して、ポートＰ３からの出力した光信号を受光素子３１に入射して電気信号に変換し、増幅回路３２により増幅し、光軸ずれ検出回路３３と反射量異常検出回路３４とに入力する。この光軸ずれ検出回路３３には、受信部２の信号検出回路２３からの受信信号レベルの情報も入力する。

送信部１の発光素子１１からの光信号は、光サーキュレータ５と光カプラ４とを介して光伝送路６に送出されるが、光サーキュレータ５とＷＤＭカプラ４との間及びＷＤＭカプラ４から伝送路６の中の光コネクタ等に於いて、光軸ずれが発生していると、送信光信号の一部は反射して戻ることになり、又光コネクタ等に於ける光ファイバの端面の汚れや微小のごみ付着があると、それによっても送信光信号の一部は反射して戻ることになる。その場合、発光素子１１からの出力光信号と同一波長の光信号が戻り、ＷＤＭカプラ４では光サーキュレータ５側へ分離することになり、ＷＤＭカプラ４から光サーキュレータ５のポートＰ２に入力された反射光信号は、ポートＰ３から出力されて、反射量検出部３の受光素子３１に入力される。この受光素子３１により変換された電気信号のレベルは、反射量に対応したものとなるから、反射量異常検出回路３４は、予め設定した正常範囲或いはシステム構築初期の正常時の送受信テストにより設定した正常範囲であるか否かを判定し、その正常範囲を超えた場合、反射量異常ＡＬＭ（警報信号）を出力する。

又光軸ずれ検出回路３３は、増幅回路３２からの反射光信号のレベルと、受信部２の信号検出回路２３からの受信光信号レベルの情報とを基に、光軸ずれの有無を判定する。即ち、光軸ずれが発生している部分からは、その光軸ずれ量に対応した反射光が戻って反射量検出部３に入力されることになり、又その光軸ずれ量に対して受信部２に入力される受信光信号レベルが低下する。従って、正常時の受信光信号レベルと反射光信号レベルとの差分は大きいものとなるが、光軸ずれにより、受信光信号レベルが低下し、反射光信号レベルは増加するから、正常時のレベル差を予め設定しておくことにより、その設定レベル差以下にレベル差が減少すると、光軸ずれ発生として光軸ずれＡＬＭ（警報信号）を出力する。

反射量検出部３は、前述のように、光軸ずれ検出回路３３と反射量異常検出回路３４との両方を設けた場合を示すが、光軸ずれ検出のみが必要な場合は、光軸ずれ検出回路３３のみを設け、又反射量異常検のみが必要な場合は、反射量異常検出出回路３４のみを設けることも可能である。又それぞれの警報信号（ＡＬＭ）は、図示を省略した上位装置や、集中監視装置等へ転送して、保守者に対する警報表示を行うことも可能である。

本発明の実施例１の説明図である。光送受信部の概略断面図である。

符号の説明

１送信部
２受信部
３反射量検出部
４ＷＤＭカプラ
５光サーキュレータ
６光伝送路
１１発光素子
１２電流駆動回路
１３光出力モニタ素子
１４光出力レベル検出回路
１５駆動電流検出回路
２１受光素子
２２増幅回路
２３信号検出回路
３１受光素子
３２増幅回路
３３光軸ずれ検出回路
３４反射量異常検出回路

Claims

光信号を送信する為の発光素子を含む送信部と、受信した光信号を電気信号に変換する為の受光素子を含む受信部と、光伝送路に前記送信部からの光信号を送出し、該光伝送路を介して受信した光信号を前記受信部に入力するＷＤＭカプラとを含み、該ＷＤＭカプラを介して送受信する光信号を監視する光送受信監視装置に於いて、
前記送信部と前記ＷＤＭカプラとの間に接続した光サーキュレータを介して接続した反射量検出部を設け、
該反射量検出部は、前記送信光信号の伝送経路に於ける反射光を、前記光サーキュレータを介して受光素子に入力し、該受光素子により変換した電気信号のレベルが所定範囲を超えた時に、反射量異常警報信号を送出する反射量検出回路と、前記受光素子により変換した電気信号のレベルと前記受信部に於ける受信光信号を変換した電気信号のレベルとを比較して、その差分が所定範囲以下となった時に、光軸ずれ警報信号を送出する光軸ずれ検出回路との何れか一方又は両方を備えた
ことを特徴とする光送受信監視装置。
前記送信部は、送信光信号を発生させる発光素子と、該発光素子に送信データに対応して駆動電流を供給する電流駆動回路と、前記発光素子の出力光レベルをモニタする為の光出力モニタ素子と、該光出力モニタ素子の出力信号により前記発光素子の光出力レベルが所定範囲を超えた時に光出力レベル上昇警報信号を送出する光出力レベル検出回路と、前記電流駆動回路から前記発光素子に供給する駆動電流が所定範囲を超えた時に、前記発光素子の光出力レベル劣化警報信号を送出する駆動電流検出回路とを含む構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の光送受信監視装置。