JP3784259B2

JP3784259B2 - 光モニタデバイス

Info

Publication number: JP3784259B2
Application number: JP2001013732A
Authority: JP
Inventors: ふみか川原; 勝美渡邉; 孝幸大川; 充井上; 重雄流石
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002214487A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ等の光伝送路中に挿入され、この光伝送路に伝送されている光信号を監視するための光モニタデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の光モニタデバイスの構成を示す断面図である。
この光モニタデバイスは、遮光性のハウジング１に収容された一体構造となっている。ハウジング１の両端面には、検出対象の光信号を伝送する光ファイバ側の光コネクタを接続する接続部１ａ，１ｂが形成されている。ハウジング１の接続部１ａ，１ｂの間には、中心がこの接続部１ａ，１ｂに接続される光ファイバの光軸に一致するように、直線状の貫通孔１ｃが設けられている。更に、貫通孔１ｃの丁度中央部において、この貫通孔１ｃに直交する貫通孔１ｄが設けられている。
【０００３】
貫通孔１ｃの内側には、金属製の円筒状の部材であるスリーブ２が収められている。スリーブ２の中央部で、ハウジング１の貫通孔１ｄに対応する位置には、この貫通孔１ｄに光信号の一部を導くための、窓部２ａ，２ｂが設けられている。スリーブ２の内部には、その両端からフェルール３ａで保護された光ファイバ４ａと、フェルール３ｂで保護された光ファイバ４ｂが挿入されている。フェルール３ａ，３ｂは、それぞれ光ファイバ４ａ，４ｂを補強するとともに正確な位置合わせをするための、ガラス等で形成された透光性を有する管状の部材である。光ファイバ４，４ｂは、それぞれフェルール３ａ，３ｂに挿入されて接着剤等で固定され、これらのフェルール３ａ，３ｂと共に、その分岐面が正確に４５゜となるように研磨されている。
【０００４】
フェルール３ａ，３ｂで保護された光ファイバ４ａ，４ｂの分岐面は、スリーブ２の中央部で分岐膜５を挟んで間隙が生じないように面接触されている。分岐膜５は、大部分の光信号を通過させるとともに、一部の光信号を反射させるものである。
【０００５】
ハウジング１の一方の側面には、表面に発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）６ａ、端子７ａ、及び図示しない判定回路等が搭載された回路基板８ａが固定されている。回路基板８ａの裏面には、ハウジング１に設けられた貫通孔１ｄに丁度収まるように、フォトダイオード（以下、「ＰＤ」という）９ａが搭載されている。そして、分岐膜５で反射された光ファイバ４ａからの光信号が、透明なフェルール３ａ、及びスリーブ２に設けられた窓部２ａを通過して、ＰＤ９ａに入射されるようになっている。同様に、ハウジング１の他方の側面には、表面にＬＥＤ６ｂ、及び端子７ｂ等が搭載され、裏面にＰＤ９ｂが搭載された回路基板８ｂが固定されている。そして、分岐膜５で反射された光ファイバ４ｂからの光信号が、ＰＤ９ｂに入射されるようになっている。
【０００６】
このような光モニタデバイスでは、例えば図の左側から入射された光は、光ファイバ４ａを通して分岐膜５に導かれる。分岐膜５に導かれた光信号の大部分（例えば、９０％）は、この分岐膜５を通過して右側の光ファイバ４ｂに伝達される。
【０００７】
分岐膜５に導かれた光信号の一部（例えば、１０％）は、この分岐膜５で直角方向に反射され、透明なフェルール３ａ、及びスリーブ２に設けられた窓部２ａを通過してＰＤ９ａに入射される。ＰＤ９ａに入射された光信号は、その光信号の強度に対応した電圧に変換され、端子７ａに出力されるとともに、回路基板８ａ上の図示しない判定回路によって光信号の有無が検出される。そして、光信号が存在すると判定されると、判定回路によってＬＥＤ６ａが点灯される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光モニタデバイスでは、次のような課題があった。
例えば、図２の左側の光ファイバ４ａに入射された光の内、９０％が分岐膜５を透過して右側の光ファイバ４ｂへ出力され、１０％がこの分岐膜５で反射してＰＤ９ａで検出されるように設定している。しかし、分岐膜５中の不純物等による光の散乱や光ファイバ４ａ，４ｂの端面の反射等によって、光ファイバ４ａに入射された光の一部がＰＤ９ｂ側へ入り込む場合があった。このため、２つのＰＤ９ａ，９ｂで光が検出され、どの方向に光が伝送されているのかが判別できなくなるおそれがあった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、光信号の有無とその伝送方向を確実に監視することができる光モニタデバイスを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の内の第１の発明は、光モニタデバイスにおいて、光ファイバの中を伝搬する光信号を分岐させるために該光信号の光軸に対して所定の角度で設けられ、該光信号の大部分を通過させると共にその一部を正反射させる分岐手段と、前記光ファイバの中を第１の方向から伝搬されて前記分岐手段で正反射された光の強度を検出する第１の検出手段と、前記光ファイバの中を前記第１の方向とは逆の第２の方向から伝搬されて前記分岐手段で正反射された光の強度を検出する第２の検出手段と、前記第１及び第２の検出手段で検出された光の強度を比較して前記光ファイバの中を伝搬する光信号の方向を判別する判別手段と、前記第１及び第２の検出手段で検出された光の強度の差が基準値を越えたときに、前記判別手段で判別された方向に光信号が伝搬していることを表示する表示手段とを備えている。
【００１１】
第１の発明によれば、以上のように光モニタデバイスを構成したので、次のような作用が行われる。
光ファイバの中を第１の方向から伝搬されてきた光信号の内の大部分は分岐手段を通過し、一部がこの分岐手段で正反射されて第１の検出手段によってその光の強度が検出される。また、第１とは逆の第２の方向から伝搬されてきた光信号の一部は、分岐手段で正反射されて第２の検出手段によってその光の強度が検出される。第１及び第２の検出手段で検出された両方向からの光の強度は判別手段で比較され、光ファイバの中を伝搬する光信号の方向が判別される。更に、第１及び第２の検出手段で検出された光の強度の差が基準値を越えると、判別手段で判別された方向に光信号が伝搬していることが表示手段に表示される。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の光モニタデバイスにおいて、第１及び第２の検出手段に対して、それぞれ試験用の光を直接与えるための第１及び第２の発光手段を設けている。
【００１３】
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えて、次のような作用が行われる。
第１の発光手段が起動されると、第１の検出手段に試験用の光が直接与えられ、第１の方向に光信号が伝搬している旨の表示が行われる。また、第２の発光手段が起動されると、第２の検出手段に試験用の光が直接与えられ、第２の方向に光信号が伝搬している旨の表示が行われる。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明の光モニタデバイスにおける分岐手段と、第１及び第２の検出手段と、判別手段と、表示手段とを１つのハウジングに組み込んで構成している。
【００１５】
第４の発明は、第２の発明の光モニタデバイスにおける分岐手段と、第１及び第２の検出手段と、判別手段と、表示手段と、第１及び第２の発光手段とを１つのハウジングに組み込んで構成している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態を示す光モニタデバイスの構成図であり、同図（ａ）は外観図、及び同図（ｂ）は断面図である。
【００１７】
この光モニタデバイスは、例えばエンジニアリング・プラスチック等で形成された精密かつ堅牢な遮光性のハウジング１１に収容された一体構造となっている。ハウジング１１の両端面には、検出対象の光信号を伝送する光ファイバに接続するための接続部１１ａ，１１ｂが形成されている。これらの接続部１１ａ，１１ｂは一直線上に配置され、その中心には、例えば内径３．５ｍｍの直線状の貫通孔１１ｃが設けられている。
【００１８】
接続部１１ａ，１１ｂを結ぶ貫通孔１１ｃの内側には、この貫通孔１１ｃの内径とほぼ等しい外径を有するスリーブ１２が収められている。スリーブ１２は、例えば、２．５ｍｍの極めて正確で均一な内径を有する厚さ０．５ｍｍ程度の金属製の円筒状の部材である。スリーブ１２の中央部で、ハウジング１１の空間部１１ｄに対応する位置には、この空間部１１ｄに光信号の一部を導くための、例えば直径１ｍｍ程度の窓部１２ａ，１２ｂが設けられている。
【００１９】
スリーブ１２の内部には、その両端からそれぞれフェルール１３ａ，１３ｂで保護された光ファイバ１４ａ，１４ｂが挿入されている。フェルール１３ａ，１３ｂは、それぞれ光ファイバ１４ａ，１４ｂを補強すると共に、正確な位置合わせをするための、ガラス等の透光性を有する材料で形成された管状の部材である。フェルール１３ａ，１３ｂの中心部は、光ファイバ１４ａ，１４ｂを挿入して固定するようになっており、その外形寸法や中心部の穴の位置と内径は、スリーブ１２に挿入したときにこれらの光ファイバ１４ａ，１４ｂの位置ずれによる結合損失を少なくするために、極めて精密に作られている。
【００２０】
光ファイバ１４ａ，１４ｂは、それぞれフェルール１３ａ，１３ｂに挿入されて接着剤等で固定された後、これらのフェルール１３ａ，１３ｂと共に、その分岐面が正確に４５゜となるように研磨されている。また、光ファイバ１４ａ，１４ｂの接続部１１ａ，１１ｂ側の端面は、それぞれフェルール１３ａ，１３ｂと共に、正確に直角となるように研磨されている。
【００２１】
フェルール１３ａ，１３ｂによって保護された光ファイバ１４ａ，１４ｂの分岐面は、スリーブ１４の中央部で分岐手段（例えば、分岐膜）１５を挟んで間隙が生じないように面接触されている。分岐膜１５は、例えばポリイミド・フィルムに金属膜や誘電体多層膜等を蒸着して形成したもので、大部分の光信号を通過させるとともに、一部の光信号を反射させるものである。光ファイバ１４ａ，１４ｂの分岐面は、分岐膜１５に対して正確に４５゜の角度で接触されている。これにより、光ファイバ１４ａ，１４ｂ中の光信号の一部は、分岐膜１５によって直角方向に反射され、スリーブ１２の窓部１２ａ，１２ｂから出力されるようになっている。
【００２２】
ハウジング１１の側面には、光検出回路２０が搭載された回路基板１６ａ，１６ｂが固定されている。回路基板１６ａの外側の面には端子１７が搭載され、内側の面には光検出回路２０を構成する第１の検出手段（例えば、ＰＤ）２１ａや、発光手段（例えば、ＬＥＤ）２２ａ等の回路部品が搭載されている。また、回路基板１６ｂの外側の面には表示手段（例えば、ＬＥＤ）１８等が搭載され、内側の面には光検出回路２０を構成する第２の検出手段（例えば、ＰＤ）２１ｂや、発光手段（例えば、ＬＥＤ）２２ｂ等の回路部品が搭載されている。端子１７は、光信号の検出に必要な電源の供給を受けたり、検出した光信号を電気信号として外部に出力するためのものである。ＬＥＤ１８等は、光伝送路上に光信号が伝送されているか否かを、目視可能な状態で表示するものである。
【００２３】
ＰＤ２１ａは、光ファイバ１４ａ側から光ファイバ１４ｂ側へ送信される光信号の一部を検出するものであり、ＰＤ２１ｂは、光ファイバ１４ｂ側から光ファイバ１４ａ側へ送信される光信号の一部を検出するものである。また、ＬＥＤ２２ａ，２２ｂは、それぞれ検出機能のチェックのためにＰＤ２１ａ，２１ｂに試験用の光を与えるものである。回路基板１６ａ，１６ｂの内側に搭載されたＰＤ２１ａ，２１ｂは、スリーブ１２の窓部１２ａ，１２ｂから出力される光を検出できるような位置に配置されている。また、ＬＥＤ２２ａ，２２ｂは、それぞれ同じ回路基板１６ａ，１６ｂに搭載されたＰＤ２１ａ，２１ｂに、試験用の光を照射できる位置に配置されている。
【００２４】
図３は、図１中の回路基板１６ａ，１６ｂに搭載された光検出回路２０の回路図である。
【００２５】
この光検出回路２０は、ＰＤ２１ａに流れる電流の大きさを電圧に変換するための増幅器（ＡＭＰ）２３ａと帰還用の抵抗２４ａ及びキャパシタ２５ａで構成される電流電圧変換部を有している。増幅器２３ａの出力側は、抵抗２６ａを介して判別手段（例えば、差動型の増幅器）２７の−入力端子に接続されている。また、光検出回路２０は、ＰＤ２１ｂに流れる電流の大きさを電圧に変換するための増幅器２３ｂと帰還用の抵抗２４ｂ及びキャパシタ２５ｂで構成される電流電圧変換部を有し、この増幅器２３ｂの出力側が、抵抗２６ｂを介して増幅器２７の＋入力端子に接続されている。
【００２６】
増幅器２７の出力側と−入力端子の間には、帰還用の抵抗２８が接続され、この−入力端子には抵抗２９を介して抵抗３０，３１，３２で構成されるポテンショメータからオフセット補正用のバイアス電圧が与えられるようになっている。また、増幅器２７の＋入力端子は抵抗３３を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。これにより、増幅器２７から、増幅器２３ａ，２３ｂで検出された電圧の差に対応した電圧が出力されるようになっている。増幅器２７の出力側は、検出した電圧を外部へ出力するための端子１７に接続されると共に、抵抗３４を介して増幅器３５の−入力端子に接続されている。
【００２７】
増幅器３５の出力側は、抵抗３６を介して＋入力端子に接続され、この＋入力端子は抵抗３７を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。増幅器３５の出力側は、更に比較器（ＣＭＰ）３８ａ，３８ｂの＋入力端子に接続されている。比較器３８ａの−入力端子には、電源電圧＋ＶＣＣが抵抗３９ａ，４０ａで分圧されて、基準電圧として与えられている。また、比較器３８ｂの−入力端子には、電源電圧−ＶＣＣが抵抗３９ｂ，４０ｂで分圧されて、基準電圧として与えられている。
【００２８】
比較器３８ａの出力側は、抵抗４１ａを介してＬＥＤ駆動用のＮＰＮトランジスタ（以下、「ＮＰＮ」という）４２ａのベースに接続されている。ＮＰＮ４２ａのエミッタは接地電位ＧＮＤに接続され、コレクタはＬＥＤ１８ａと抵抗４３ａを介して電源電圧＋ＶＣＣに接続されている。また、比較器３８ｂの出力側は、抵抗４１ｂを介してＬＥＤ駆動用のＰＮＰトランジスタ（以下、「ＰＮＰ」という）４２ｂのベースに接続されている。ＰＮＰ４２ｂのエミッタは接地電位ＧＮＤに接続され、コレクタはＬＥＤ１８ｂと抵抗４３ｂを介して電源電圧−ＶＣＣに接続されている。
【００２９】
更に、この光検出回路２０は、ＬＥＤ１８と抵抗４４による電源表示部、ＬＥＤ２２ａと抵抗４５ａによるＰＤ２１ａに対する試験発光部、及びＬＥＤ２２ｂと抵抗４５ｂによるＰＤ２１ｂに対する試験発光部を有している。ＬＥＤ２２ａの陽極は抵抗４５ａを介して電源電圧＋ＶＣＣに接続され、陰極が端子１７に接続されている。また、ＬＥＤ２２ａの陰極は抵抗４５ｂを介して電源電圧−ＶＣＣに接続され、陰極が端子１７に接続されている。これにより、対応する端子１７を接地電位ＧＮＤに接続することにより、ＬＥＤ２２ａやＬＥＤ２２ｂを発光させることができるようになっている。
【００３０】
次に、動作を説明する。
例えば図１（ｂ）において、左側の接続部１１ａから光ファイバ１３ａに光信号が入力されると、入力された光信号は光ファイバ１３ａを通して分岐膜１５に導かれる。分岐膜１５に導かれた光信号の大部分（例えば、９０％）は、この分岐膜１５を通過し、光ファイバ１３ｂを通して右側の接続部１１ｂから出力される。
【００３１】
分岐膜１５に導かれた光信号の一部（例えば、９％）は、この分岐膜１５で直角方向に反射され、透明なフェルール１３ａ、及びスリーブ１２に設けられた窓部１２ａを通過してＰＤ２１ａに入射する。しかし、分岐膜１５に導かれた光信号の一部（例えば、１％）は、この分岐膜１５中の不純物による散乱や、光ファイバ１４ｂ側の端面における反射等により、スリーブ１２に設けられた反対側の窓部１２ｂを通過してＰＤ２１ｂに入射する。
【００３２】
図３に示すように、ＰＤ２１ａ，２１ｂでは、それぞれＡ→Ｂの入射光と、Ｂ→Ａの入射光の強度に対応した電流が流れる。ＰＤ２１ａ，２１ｂに流れる電流は、それぞれ増幅器２３ａ，２３ｂによって電圧に変換され、差動型の増幅器２７に与えられる。この場合、ＰＤ２１ａの入射光は、ＰＤ２１ｂの入射光よりも大きいので、差動型の増幅器２７の出力電圧は正の電圧となる。
【００３３】
増幅器２７の出力電圧は、更に増幅器３５で所定の倍率で増幅され、比較器３８ａ，３８ｂに与えられて基準電圧と比較される。この場合、増幅器２７の出力電圧は正の電圧であるので、比較器３８ｂの比較結果は常に正の電圧となり、ＰＮＰ４２ｂはオフ状態となる。一方、増幅器２７の出力電圧が比較器３８ａの基準電圧を越えると、この比較器３８ａの比較結果が正の電圧となる。これにより、ＮＰＮ４２ａがオン状態となり、ＬＥＤ１８ａが点灯する。
【００３４】
このように、本実施形態の光モニタデバイスは、次の（１）〜（３）のような利点がある。
【００３５】
（１）伝送される光信号を方向別に分岐して検出するためのＰＤ２１ａ，２１ｂを有すると共に、これらのＰＤ２１ａ，２１ｂで検出した光信号の強度の差を求める増幅器２７と、この増幅器２７の出力電圧を基準電圧と比較して方向別の光信号の有無を検出する比較器３８ａ，３８ｂを有している。従って、分岐した光信号が、２つのＰＤ２１ａ，２１ｂに入射しても、レベルの低い方の入射光は無視され、同時に両方向の光信号が検出されることはない。これにより、光信号の有無と伝送方向を確実にモニタすることができる。
【００３６】
（２）ＬＥＤ２２ａ，２２ｂによる試験発光部を有している。これにより、光信号が伝送されていないときに、光の検出機能を試験することができる。
【００３７】
（３）ハウジング１１の内部に、光信号の分岐部や光検出回路２０等を一体化して組み込むと共に、このハウジング１１の両側に光ファイバへの接続部１１ａ，１１ｂを備えている。これにより、コネクタ接続された光ファイバの中間に簡単に挿入して光信号をモニタすることが可能になる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
【００３９】
（ａ）図１の外観及び形状は一例であり、使用する部品等に応じて自由に変更することができる。
【００４０】
（ｂ）図３の光検出回路２０は一例である。即ち、方向別の光信号の強度を比較し、強度の低い方向の光信号を無視するような機能を備えた光検出回路であれば、同様に適用可能である。
【００４１】
（ｃ）ＬＥＤ２２ａ，２２ｂによる試験発光部や、電源表示用のＬＥＤ１８は、簡素化のためには削除しても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、分岐手段の両側へ分岐される光信号の強度を検出する第１及び第２の検出手段と、この第１及び第２の検出手段で検出された光信号の強度に従って、光信号の方向を判別する判別手段と、判別された方向に光信号が伝搬していることを表示する表示手段とを有している。これにより、光信号の伝送方向を確実に監視することができる。
【００４３】
第２の発明によれば、第１の発明における検出手段に、試験用の光を直接与えるための発光手段を設けている。これにより、容易にモニタ機能の試験をすることができる。
【００４４】
第３及び第４の発明によれば、それぞれ第１及び第２の発明の光モニタデバイスを構成する各手段を１つのハウジングに組み込んでいる。これにより、小形で簡易な光モニタデバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す光モニタデバイスの構成図である。
【図２】従来の光モニタデバイスの構成を示す断面図である。
【図３】図１中の回路基板１６ａ，１６ｂに搭載された光検出回路２０の回路図である。
【符号の説明】
１１ハウジング
１１ａ，１１ｂ接続部
１１ｄ空間部
１２スリーブ
１２ａ，１２ｂ窓部
１３ａ，１３ｂフェルール
１４ａ，１４ｂ光ファイバ
１５分岐膜
１６ａ，１６ｂ回路基板
１７端子
１８ａ，１８ｂ，２２ａ，２２ｂＬＥＤ（発光ダイオード）
２０光検出回路
２１ａ，２１ｂＰＤ（フォトダイオード）

Claims

光ファイバの中を伝搬する光信号を分岐させるために該光信号の光軸に対して所定の角度で設けられ、該光信号の大部分を通過させると共にその一部を正反射させる分岐手段と、
前記光ファイバの中を第１の方向から伝搬されて前記分岐手段で正反射された光の強度を検出する第１の検出手段と、
前記光ファイバの中を前記第１の方向とは逆の第２の方向から伝搬されて前記分岐手段で正反射された光の強度を検出する第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段で検出された光の強度を比較して前記光ファイバの中を伝搬する光信号の方向を判別する判別手段と、
前記第１及び第２の検出手段で検出された光の強度の差が基準値を越えたときに、前記判別手段で判別された方向に光信号が伝搬していることを表示する表示手段とを、
備えたことを特徴とする光モニタデバイス。
前記第１及び第２の検出手段に対して、それぞれ試験用の光を直接与えるための第１及び第２の発光手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光モニタデバイス。
前記分岐手段と、第１及び第２の検出手段と、判別手段と、表示手段とを１つのハウジングに組み込んだことを特徴とする請求項１記載の光モニタデバイス。
前記分岐手段と、第１及び第２の検出手段と、判別手段と、表示手段と、第１及び第２の発光手段とを１つのハウジングに組み込んだことを特徴とする請求項２記載の光モニタデバイス。