JP2012127903A - Fiber fuse transmission blocking method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ通信で問題となっていたファイバヒューズ伝搬阻止方法に関する。 The present invention relates to a fiber fuse propagation blocking method which has been a problem in optical fiber communication.
光ファイバ通信分野では、光出力が数Wを有する高出力光ファイバ増幅器を用いた多分岐映像分配システムや、伝送ファイバに伝送信号と共に高強度の励起光を入射して信号光を増幅(ラマン増幅)する基幹伝送システムの導入が開始され始めた。これに伴い、強い光が光ファイバに入射すると、光ファイバの光散乱点や光ファイバ間を接続する光コネクタの端面汚れを起点にして、光ファイバのコアが破壊(コアに周期的あるいは非周期的に空孔が形成)される光ファイバヒューズ(以下FFと略す)が発生して、光伝搬が不可能になる(光ファイバのコアが破損(導波構造が破壊)するため)なるという大きな課題があった。図7にFF現象によって光ファイバのコア内に形成された空孔の観察写真を参考に示す。FF現象の発生により、光ファイバ・コアに空孔が形成され、導波構造が破壊されることが分かる。 In the optical fiber communication field, a multi-branch video distribution system using a high-power optical fiber amplifier having a light output of several watts, and amplifying signal light by injecting high-intensity excitation light together with a transmission signal into a transmission fiber (Raman amplification) ) The introduction of the backbone transmission system began. As a result, when strong light enters the optical fiber, the core of the optical fiber is broken (periodically or non-periodically on the core), starting from the light scattering point of the optical fiber and the end face contamination of the optical connector connecting the optical fibers. An optical fiber fuse (hereinafter abbreviated as FF) is generated and optical propagation becomes impossible (because the core of the optical fiber is broken (the waveguide structure is broken)). There was a problem. FIG. 7 shows an observation photograph of holes formed in the core of the optical fiber by the FF phenomenon as a reference. It can be seen that, due to the occurrence of the FF phenomenon, holes are formed in the optical fiber core and the waveguide structure is destroyed.
このため、偶発的にFFが発生した場合にもその被害が拡大しないように以下で説明するFF停止法が発明された。 For this reason, the FF stop method described below has been invented so that the damage is not expanded even if the FF occurs accidentally.
従来技術1は、光ファイバコアのモードフィールド径を拡大することにより、FFの伝搬する光閾値を増加することでFF伝搬を阻止する方法である。例えば、非特許文献1に記載されている。
図8に従来技術1を示す。FF伝搬光閾値は光ファイバのモードフィールド径(MFD:Mode Field Dimeter)に比例して増加する(図8(a)参照)。このため、光ファイバ中にMFDが拡大した部分のFF伝搬光閾値が増加する。すなわち、MFDを拡大した部分でFF伝搬が停止できる(図8(b)参照)。 FIG. 8 shows Prior Art 1. The FF propagation light threshold value increases in proportion to the mode field diameter (MFD) of the optical fiber (see FIG. 8A). For this reason, the FF propagation light threshold value of the portion where the MFD is expanded in the optical fiber increases. That is, the FF propagation can be stopped at the portion where the MFD is enlarged (see FIG. 8B).
しかし、従来技術1では、光ファイバ全長に渡るFF現象によるコアの破壊(空孔形成)は阻止できるが、FF現象が発生したかどうかの情報を外部に通報できない(例えば、通報先としては光ファイバ通信システムの運用管理者)という課題を有した。このため、従来技術2が開発された。従来技術2は、FFの発生を検知して、FFを引き起こしている光を停止する方法である。図9に従来技術2を説明する図を示す。例えば、非特許文献2に記載されている。
本構成では、空孔形成部から反射される反射光をタップカップラで分岐して光受光器で受光後、その受光器から出力される電気信号を電気フィルタを通過させて電気パワーセンサ(判別器)に入力して、FFの発生を感知する。FF発生を感知した場合、同電気パワーセンサからFF発生となる高出力光を供給しているハイパワー光源に出力停止信号を送り(例えば、ハイパワー光源のインターロック入力へ停止信号を送り)、光源の出力を停止することでFFの伝搬を停止する。また、出力停止信号をモニタすることで、光ファイバ通信システムでFFの発生が外部から監視できる。 In this configuration, the reflected light reflected from the hole forming portion is branched by a tap coupler and received by an optical receiver, and then an electric signal output from the optical receiver is passed through an electric filter to pass through an electric power sensor (discriminator). ) To sense the occurrence of FF. When FF generation is detected, an output stop signal is sent from the electric power sensor to a high power light source that supplies high output light resulting in FF generation (for example, a stop signal is sent to the interlock input of the high power light source) The propagation of the FF is stopped by stopping the output of the light source. Also, by monitoring the output stop signal, the occurrence of FF can be monitored from the outside in the optical fiber communication system.
しかし、従来技術2は、FFによって反射される戻り光を受光するためのタップカップラ、受光器、特定の帯域の電気スペクトルの増分を観測するための電気フィルタ、電気パワーセンサ
(判別器)と多くの部品で構成されるため複雑でまた高価なものであった。
However, the prior art 2 has a tap coupler for receiving the return light reflected by the FF, a light receiver, an electric filter for observing an increase in the electric spectrum of a specific band, and an electric power sensor.
It was complicated and expensive because it consisted of (discriminator) and many parts.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、上記問題点を解決して低価格で且つ確実にFF現象を検知し、FF発生となる高出力光を供給しているハイパワー光源を停止する停止法とともに、FF発生を外部に通報できるシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the above-described problems, reliably detect the FF phenomenon at low cost, and supply high-output light that generates FF. An object of the present invention is to provide a system capable of reporting the occurrence of FF to the outside together with a stopping method for stopping a high power light source.
本発明のFF停止法およびFF通報法は、FF発生時に高温に加熱されたコア部から放出される可視光を、光ファイバ側面に配置した光受光器でモニタし、同モニタから出力される電気信号を用いてFF発生となる高出力光を供給しているハイパワー光源を停止するとともに外部に通報することを特徴とする。すなわち従来技術2を構成するのに必要な構成部品を大きく削減でき、低価格を実現できる。また、光ファイバ側面から放出される可視光はFF発生時のみに発生するため、FF発生を確実にモニタできる。 In the FF stop method and FF notification method of the present invention, visible light emitted from a core portion heated to a high temperature when an FF is generated is monitored by an optical receiver disposed on the side surface of the optical fiber, and the electric power output from the monitor is output. A high-power light source that supplies high-power light that generates FF is stopped using a signal and notified to the outside. That is, it is possible to greatly reduce the number of components necessary for configuring the conventional technique 2 and to realize a low price. In addition, since visible light emitted from the side surface of the optical fiber is generated only when the FF is generated, the generation of the FF can be reliably monitored.
以上説明したように、本発明のFF停止法およびFF通報法は、FF発生時に高温に加熱されたコア部から放出される可視光を、光ファイバ側面に配置した光受光器でモニタし、同モニタから出力される電気信号を用いてFF発生となる高出力光を供給しているハイパワー光源を停止するとともに外部に通報することを特徴し、従来技術2を構成するのに必要な構成部品を大きく削減でき、低価格を実現できるため、安価なFF停止法およびFF通報法の実現に貢献する。 As described above, the FF stop method and the FF notification method of the present invention monitor the visible light emitted from the core portion heated to a high temperature when the FF is generated by the optical receiver disposed on the side surface of the optical fiber. A component necessary for constructing the prior art 2, characterized by stopping the high power light source that supplies high output light that generates FF using the electrical signal output from the monitor and notifying the outside Can be greatly reduced, and a low price can be realized, which contributes to the realization of an inexpensive FF stop method and FF notification method.
以下に図面を参照し本発明をより具体的に詳述するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を何等限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the embodiments disclosed below are merely examples of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
本実施例1の伝搬阻止系としては図1に示す構成を採用した。1としては出力5W、波長1550nm、リモートインターロックコネクタ付きの高出力ファイバレーザ、2は透明のUVコート単一モードファイバ、3はシリコン系フォトダイオード(パッケージ:TO−5、受光面積:3mmφ、遮断周波数:100MHz)、4は、電流電圧変換と増幅率2〜1000倍の可変増幅可能な電気信号増幅器、5は電気信号増幅器からのFF検知信号より、TTLのHighレベルを出力する判別器、6はTTLのHighレベルにより、インターネット経由の問い合わせに対して、TTLレベルがHigh状態であることを通報できるインターフェースを用いた。図3に、光強度3Wによって発生したFFを検知した時のシリコン系フォトダイオード3の出力、その検知信号によって判別器5出力されたTTLのHighレベル信号を示す。FFの伝搬速度は〜0.4m/sであった。 As the propagation blocking system of the first embodiment, the configuration shown in FIG. 1 is adopted. 1 is an output 5 W, wavelength 1550 nm, a high-power fiber laser with a remote interlock connector, 2 is a transparent UV-coated single mode fiber, 3 is a silicon photodiode (package: TO-5, light receiving area: 3 mmφ, cutoff) (Frequency: 100 MHz), 4 is an electric signal amplifier capable of variably amplifying current-voltage conversion and an amplification factor of 2 to 1000 times, 5 is a discriminator that outputs a TTL high level from an FF detection signal from the electric signal amplifier, 6 Used an interface that can report that the TTL level is in a high state in response to an inquiry via the Internet by the TTL High level. FIG. 3 shows the output of the silicon photodiode 3 when the FF generated by the light intensity 3W is detected, and the TTL high level signal output from the discriminator 5 based on the detection signal. The propagation speed of FF was ˜0.4 m / s.
また、今回、このTTLレベル信号によって高出力ファイバレーザ1のリモートインターロックコネクタを制御することで、FF現象によってコア破壊部分が受光器前の通過を開始してから〜ms以下で高出力ファイバレーザ1の出力を停止し、FF伝搬阻止が速やかに実施できた。 In addition, this time, by controlling the remote interlock connector of the high-power fiber laser 1 by this TTL level signal, the high-power fiber laser is started in ~ ms or less after the core destruction part starts passing in front of the light receiver due to the FF phenomenon. The output of 1 was stopped and the FF propagation prevention could be carried out promptly.
また、本FF発生はインターネット経由で通報用インターフェース6にアクセスすることで、FF現象発生しているとの情報を入手できた。なお、前記実施例1では、透明のUVコート単一モードファイバ2を用いたが、UVコートを除去した状態や、色つき(白、青、ピンク、黄色)のUVコート単一モードファイバでも、本伝搬阻止法が動作することも確認できた。ただし、色つきUVコートの場合は、電気信号増幅器4の増幅率を透明UVコート単一モードファイバに比べて大きくした。 In addition, it was possible to obtain information that the FF phenomenon occurred by accessing the notification interface 6 via the Internet. In Example 1, the transparent UV-coated single mode fiber 2 was used. However, even in a state where the UV coat is removed, or in a colored (white, blue, pink, yellow) UV-coated single mode fiber, It was also confirmed that this propagation blocking method works. However, in the case of the colored UV coat, the amplification factor of the electric signal amplifier 4 was made larger than that of the transparent UV coat single mode fiber.
また、本実施例1では高出力ファイバレーザ1の出力を停止するためにリモートインターロックコネクタを制御したが、高出力ファイバレーザ1の光出力端に。外部制御減衰器、光スイッチを配置し、判別器5からの信号で前記外部制御減衰器、光スイッチを制御してFF発生の要因となっている高強度光の光強度を低下し、FF伝搬阻止が速やかに実施できた。 In the first embodiment, the remote interlock connector is controlled to stop the output of the high-power fiber laser 1, but at the light output end of the high-power fiber laser 1. An externally controlled attenuator and optical switch are arranged, and the externally controlled attenuator and optical switch are controlled by the signal from the discriminator 5 to reduce the light intensity of the high intensity light that is the cause of the FF, and the FF propagation The prevention was carried out promptly.
本実施例2は図4に示すように、実施例1で使用した光受光器3にコネクタ7とFF検知内光ファイバ9を一体化してFF検知部品8を作成したものである。FF検知部品8のような形状にすることで、高出力光を発生する光源の出力端に同FF検知部品8をコネクタ接続することで、簡便に伝搬阻止が実現できた。なお、使用したFF検知内光ファイバ9はUVコートを除去した単一モードファイバ、コネクタ7はSC型を用いた。本FF検知部品8を、実施例1の光受光器3と置き換えて、光強度3Wによって発生したFFを検知し、FF伝搬阻止が速やかに実施できた。 In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the connector 7 and the optical fiber 9 in the FF detection are integrated with the optical receiver 3 used in the first embodiment to create the FF detection component 8. By making the shape like the FF detection component 8, it is possible to easily prevent propagation by connecting the FF detection component 8 to the output end of the light source that generates high output light. The FF detection optical fiber 9 used was a single mode fiber from which the UV coating was removed, and the connector 7 was an SC type. This FF detection component 8 was replaced with the optical receiver 3 of Example 1, and the FF generated by the light intensity of 3 W was detected, and the FF propagation prevention could be carried out promptly.
実施例1及び2では光受光器3あるいはFF検知部品8がFFを発生してから高出力ファイバレーザ1のリモートインターロックコネクタを制御するまでの遅延時間(〜ms)が発生し、その遅延時間により光ファイバのFF現象による破壊が進行する。このため、FF検知部品8とFF現象から保護したい部分の間に制御遅延時間に相当した光ファイバを付加して、FF現象から保護したい部分を保護する必要があり、FF伝搬速度が〜0.5msの場合、数m程度の光ファイバを付加することで、FF現象から保護したい部分を保護できた。 In the first and second embodiments, a delay time (˜ms) from when the optical receiver 3 or the FF detection component 8 generates FF until the remote interlock connector of the high-power fiber laser 1 is controlled is generated. As a result, destruction of the optical fiber due to the FF phenomenon proceeds. For this reason, it is necessary to add an optical fiber corresponding to the control delay time between the FF detection component 8 and the portion to be protected from the FF phenomenon to protect the portion to be protected from the FF phenomenon, and the FF propagation speed is about. In the case of 5 ms, by adding an optical fiber of about several meters, it was possible to protect the portion that was desired to be protected from the FF phenomenon.
さらに、制御遅延時間に相当した光ファイバを付加するのではなく、実施例2で説明したFF検知部品8の構造を図5に示すように、コア拡大部あるいはホールアシスト構造部を備えたFF検知内光ファイバ10を用いることで、FFを受光器3で検出後、コア拡大部あるいはホールアシスト構造部を備えたFF検知内光ファイバ10のコア拡大部あるいはホールアシスト構造部においてFF伝搬を速やかに停止できる。本実施例ではコア拡大部のコア径を25μmにすることで、光強度3Wによって発生したFFを同コア拡大部で伝搬を阻止できた。 Further, instead of adding an optical fiber corresponding to the control delay time, the structure of the FF detection component 8 described in the second embodiment, as shown in FIG. 5, is an FF detection having a core expansion part or a hole assist structure part. By using the inner optical fiber 10, after detecting the FF with the light receiver 3, the FF propagation is promptly performed in the core expanding portion or the hole assist structure portion of the FF detection inner optical fiber 10 having the core expanding portion or the hole assist structure portion. You can stop. In this example, by setting the core diameter of the core expansion portion to 25 μm, the FF generated by the light intensity of 3 W could be prevented from propagating in the core expansion portion.
また、コア拡大部あるいはホールアシスト構造部ではFF伝搬は停止できるが、その停止した部分に高強度光が入射し続けるとFFが停止した部分からの散乱光により光ファイバの被覆が燃える。このため、コア拡大部あるいはホールアシスト構造部近傍の光ファイバの被覆を除去し、目の安全を考慮に入れ、難燃性材質で覆うことも合わせて実施し、燃焼と安全の問題を解決できた。 In addition, although FF propagation can be stopped in the core expansion part or the hole assist structure part, if high-intensity light continues to enter the stopped part, the coating of the optical fiber is burned by the scattered light from the part where the FF stopped. For this reason, the coating of the optical fiber in the vicinity of the core expansion part or the hole assist structure part can be removed, taking into consideration the safety of the eyes, and covering with a flame-retardant material together to solve the problem of combustion and safety It was.
実施例3で説明した、コア拡大部あるいはホールアシスト構造部を備えたFF検知内光ファイバ10を用いて構成したFF検知部品8に、FF伝搬を停止するためのコア拡大部あるいはホールアシスト構造部からの散乱光を観測するための光受光器11を配置した。この光受光器11からの電気信号を光受光器3と同様に電気信号増幅器(不必要の場合もある)を介して判別器に入力することで、FFが発生したことを再確認が可能となる。今回、FFを発生するために使用したファイバレーザ1の波長が1550nmであったため、光受光器11はInGaAs系光受光器を用い、光受光器3でモニタしたFF発生が光受光器11からのモニタ信号からも確認され、一層の検知信頼性の向上が図られた。 The core expansion portion or the hole assist structure portion for stopping the FF propagation in the FF detection component 8 configured using the optical fiber 10 within the FF detection having the core expansion portion or the hole assist structure portion described in the third embodiment. A light receiver 11 for observing scattered light from the light is disposed. By inputting the electric signal from the optical receiver 11 to the discriminator through an electric signal amplifier (which may be unnecessary) as in the optical receiver 3, it is possible to reconfirm that an FF has occurred. Become. Since the wavelength of the fiber laser 1 used to generate the FF this time is 1550 nm, the optical receiver 11 uses an InGaAs optical receiver, and the FF generation monitored by the optical receiver 3 is generated from the optical receiver 11. It was confirmed from the monitor signal, and the detection reliability was further improved.
1 ハイパワー光源
2 光ファイバ
3 光受光器
4 電気信号増幅器
5 判別器
6 外部への通報用インターフェース
7 コネクタ
8 FF検知部品
9 FF検知内光ファイバ
10 コア拡大部あるいはホールアシスト構造部を備えたFF検知内光ファイバ
11 光受光器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High power light source 2 Optical fiber 3 Optical receiver 4 Electric signal amplifier 5 Discriminator 6 Interface for notification to the outside 7 Connector 8 FF detection component 9 Optical fiber in FF detection 10 FF with core expansion part or hall assist structure part In-detection optical fiber 11 Optical receiver
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