JP4047638B2 - 伝送路監視機能付き光送信器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
光通信で用いられる光送信器に関し、より特定的には、伝送路監視機能を有する光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信では、光伝送路のメンテナンスのために、光伝送路における障害の有無を監視する必要がある。特開２００１−１３６１１０号公報には、光伝送路における障害の有無を監視する装置が開示されている。図７は、特開２００１−１３６１１０号公報に記載の従来の光伝送路監視装置が適用されるシステムの構成を示す図である。
【０００３】
図７において、従来の光伝送路監視装置が適用されるシステムは、局側装置８０１と、分岐結合装置８０２と、それぞれ異なる減衰量を有する複数の減衰器８０３と、光伝送路８０４を介して減衰器８０３と接続される複数の加入者装置８０５と、局側装置８０１と分岐結合装置８０２との間に接続される監視装置８０６とを備える。このシステムでは、分岐接続された複数の加入者装置８０５と局側装置８０１との間で双方向光通信を行う。
【０００４】
監視装置８０６は、光伝送路８０４上での障害を検出するために、試験光信号を出力する。いずれかの光伝送路８０４上で切断などの障害が発生している場合、監視装置８０６は、試験光信号の反射戻り光を受信し、反射戻り光が戻ってくる時間およびその減衰状態を検出する。各減衰器８０３の減衰量は異なっているので、監視装置８０６は、反射戻り光信号の戻り時間およびその減衰状態に基づいて、いずれの光伝送路８０４で障害が発生しているかを検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の監視装置８０６では、試験光信号を出力するために専用の光源を別途必要とし、装置およびシステム全体のコストアップを招来していた。また、従来の監視装置８０６では、反射信号の減衰状態に基づいて、障害位置を判断するという複雑な処理を行っていたので、装置自体が複雑なものとなっていた。
【０００６】
また、各加入者装置８０５に減衰量がそれぞれ異なる減衰器８０３を設ける必要があり、光伝送システム全体が複雑となり、システム全体のさらなるコストアップを招来していた。さらに、加入者装置８０５が増加すれば、減衰量の異なる減衰器８０３を新たに設置し、監視装置８０６の設定を変更する必要があり、煩雑である。
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、伝送路の障害を監視することができるシステムを低コストで簡易に実現するために、低コストで簡易な伝送路監視機能を有する光送信器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、入力されるデータ用電気信号を光信号に変換して光ファイバ伝送路に出力する光送信器であって、
入力される電気信号によって光源の光信号を変調して光ファイバ伝送路に出力する半導体レーザと、
データ伝送モードの場合はデータ用電気信号を半導体レーザへ入力し、監視モードの場合は監視用電気信号を半導体レーザへ入力する入力電気信号切替手段と、
監視モードの場合に、半導体レーザの背面光を受光し、受光した背面光を電気信号に変換して出力するモニタ用光電変換素子と、
モニタ用光電変換素子が出力する電気信号のうち、半導体レーザの出力光と光ファイバ伝送路からの反射戻り光とで生じる外部共振の周波数成分を抽出するフィルタと、
フィルタが抽出した電気信号に基づいて、光ファイバ伝送路の切断の有無を判定する比較器とを備える。
第２の発明は、第１の発明において、比較器は、フィルタが抽出した電気信号の振幅値を検出し、振幅値と基準値とを比較し、振幅値が基準値より大きい場合、光ファイバ伝送路の切断が有ると判定する。
【０００９】
上記第１の発明によれば、モニタ用光電変換素子が内蔵されている汎用の半導体レーザを用いて、光ファイバの切断上での反射によって生じる外部共振をモニタし、汎用的に用いられる比較器で切断の有無を検出することができるので、簡易かつ低コストな伝送路監視機能付き光送信器を提供することが可能となる。また、この光送信器を用いれば、局側装置と加入者端末とを一対一に接続しつつ伝送路を監視するシステムの提供が可能となる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、監視用電気信号として、正弦波の電気信号を出力する正弦波電気信号出力部をさらに備える。
【００１１】
上記第３の発明によれば、監視用電気信号として正弦波の電気信号を用いることとなるので、反射戻り光によって複数の歪み成分が発生することとなる。したがって、スペクトルが単一の場合などと比べて歪み成分の検出がしやすくなり、歪み成分と中心周波数成分との間に存在する外部共振モードによって生じるピーク電圧の検出も容易となり、精度良く切断の有無を判定することが可能となる。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、光ファイバ伝送路上で予想される切断点までの最短距離をＬｍｉｍ［ｍ］、光ファイバ伝送路の屈折率をｎ、光速をｃ［ｍ／ｓ］とした場合、フィルタにおける帯域幅は、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍｉｍ）［Ｈｚ］以上であるとする。
【００１３】
上記第４の発明によれば、予想される切断点までの最短距離を考慮してフィルタの通過帯域を設定してるので、外部共振によって生じるピーク値を確実に検出することができ、精度良く切断の有無を判定することが可能となる。
【００１４】
第５の発明は、入力されるデータ用電気信号を光信号に変換して光ファイバ伝送路に出力する光送信器であって、
入力される電気信号によって光源の光信号を変調して光ファイバ伝送路に出力する半導体レーザと、
データ伝送モードの場合はデータ用電気信号を半導体レーザへ入力し、監視モードの場合は監視用電気信号を半導体レーザへ入力する入力電気信号切替手段と、
監視モードの場合に、半導体レーザの背面光を受光し、受光した前記背面光を電気信号に変換して出力するモニタ用光電変換素子と、
モニタ用光電変換素子が出力する電気信号のうち、所定の周波数帯を抽出する広帯域フィルタと、
周波数を連続的に可変しながら局発信号を出力する発振部と、
発振部から出力される局発信号を用いて、広帯域フィルタから出力される電気信号を周波数変換するミキサと、
ミキサから出力される電気信号のうち、所定の周波数帯を抽出するフィルタと、
フィルタが抽出した電気信号について、基準値との相対関係を検出する比較器と、
比較器の出力結果が反転する局発信号の周波数間隔に基づいて、モニタ用光電変換素子が出力する電気信号におけるピーク値の周波数間隔を検出し、切断点までの距離を算出して出力する切断点距離算出手段とを備える。
【００１５】
上記第５の発明によれば、局発信号の周波数を連続的に変化させて、モニタ用光電変換素子から出力される特定の周波数成分の電気信号を連続的に検出して、外部共振によって生じるピーク値間隔を求めるので、光ファイバ上での切断点までの距離を測定することが可能な伝送路監視機能付き光送信器を提供することができる。また、モニタ用光電変換素子は、汎用のレーザモジュールに内蔵されているものを利用できる。また、比較器も汎用的なものである。切断点距離算出手段として、所定の動作を行うワンチップマイコンを用いることができる。したがって、簡易かつ低コストに切断点までの距離を測定することができる伝送路監視機能付き光送信器を提供することこと可能となる。さらに、この光送信器を用いれば、局側装置と加入者端末とを一対一に接続しつつ伝送路を監視するシステムの提供が可能となる。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、半導体レーザへ入力する監視用電気信号として、正弦波の電気信号を出力する正弦波電気信号出力部をさらに備える。
【００１７】
上記第６の発明によれば、監視用電気信号として正弦波の電気信号を用いることとなるので、反射戻り光によって複数の歪み成分が発生することとなる。したがって、スペクトルが単一の場合などと比べて歪み成分の検出がしやすくなり、外部共振モードによって生じるピーク電圧の検出も容易となり、精度良く切断の有無を判定することが可能となる。
【００１８】
第７の発明は、第５の発明において、光ファイバ伝送路上で予想される切断点までの最短距離をＬｍｉｍ［ｍ］、光ファイバ伝送路上で予想される切断点までの最大距離をＬｍａｘ［ｍ］、光ファイバ伝送路の屈折率をｎ、光速をｃ［ｍ／ｓ］とした場合、
広帯域フィルタにおける所定の周波数帯の帯域幅は、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍｉｍ）［Ｈｚ］以上であり、
フィルタにおける所定の周波数帯の帯域幅は、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍａｘ）［Ｈｚ］以下であることを特徴とする。
【００１９】
上記第７の発明によれば、予想される切断点までの最短距離を考慮して広帯域フィルタの通過帯域を設定し、予想される切断点までの最大距離を考慮してフィルタの通過帯域を設定しているので、外部共振によって生じるピーク値を確実に検出することができ、精度良く切断点までの距離を判定することが可能となる。
【００２０】
第８の発明は、第５の発明において、広帯域フィルタで抽出する所定の周波数帯とフィルタで抽出する所定の周波数帯とは、重ならないように設定されていることを特徴とする。
【００２１】
上記第８の発明によれば、広帯域フィルタの通過帯域とフィルタの通過帯域とは重ならないように設定されているので、広帯域フィルタが出力する電気信号のあるピークをも含んだ形でフィルタが電気信号を通過してしまうことを防止することができる。したがって、切断点までの距離判定の精度が向上することとなる。
【００２２】
例えば、第１〜７のいずれかの発明において、半導体レーザは、レーザダイオードであり、光電変換素子は、フォトダイオードである。
【００２３】
これにより、最も広く用いられているフォトダイオード内蔵タイプのレーザモジュールを利用することが可能となる。
【００２４】
本発明では、入力電気信号切替手段は、自動的にデータ用電気信号と監視用電気信号とを相互に切り替えるとよい。
【００２５】
これにより、データ用電気信号から監視用電気信号への切り替えが自動的に行われることとなるので、伝送路を自動的に監視することが可能となる。また、伝送路の監視が終了すれば、自動的にデータ用電気信号による光信号を出力することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る伝送路監視機能付き光送信器１００の構成およびそれが適用されるシステムの構成を示す図である。以下、伝送路監視機能付き光送信器を単に光送信器と呼ぶことにする。図１において、光送信器１００は、光ファイバ１を介して光受信設備４００と接続される。
【００２７】
光送信器１００は、ＬＤモジュール１１０と、反射検出部１２０と、入力信号切替スイッチ１３０と、正弦波電気信号出力部１３１とを備える。入力信号切替スイッチ１３０には、データ入力端子１３２が接続されている。ＬＤモジュール１１０は、モニタ用光電変換素子を内蔵した汎用のレーザモジュールであって、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）１１１と、モニタ用ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）１１２とを有する。反射検出部１２０は、広帯域フィルタ１２１と、比較器１２２とを含む。
【００２８】
データ入力端子１３２は、データ用の電気信号（以下、データ信号という）を入力するための端子である。正弦波電気信号出力部１３１は、正弦波の電気信号を出力する。この正弦波の電気信号を、光ファイバ１の切断状況を検出するための監視用電気信号という。入力信号切替スイッチ１３０は、ユーザの操作に応じ、ＬＤ１１１に入力する電気信号として、データ信号と正弦波電気信号出力部１３１が出力する正弦波の電気信号とを相互に切り替える。正弦波の電気信号をＬＤ１１１に入力する場合、光送信器１００は監視モードであるという。データ信号をＬＤ１１１に入力する場合、光送信器１００はデータ伝送モードであるという。なお、入力信号切替スイッチ１３０のモード切替は、通信異常が発生した場合に切替制御信号を自動的に入力して切り替えるようにしてもよい。
【００２９】
ＬＤ１１１は、入力信号切替スイッチ１３０から出力される電気信号によって光源の光信号を変調し、光ファイバ１へ出力する。ＬＤモジュール１１０内において、モニタ用ＰＤ１１２は、ＬＤ１１１の背面に配置されている。通常、ＬＤ１１１の出力光は、背面からも出てくる。また、光ファイバ１が切断された場合、切断点からの反射戻り光がＬＤ１１１に入射し、ＬＤ１１１の背面方向からも出てくる。モニタ用ＰＤ１１２は、ＬＤ１１１の出力光とこの反射戻り光との合成光を背面光（モニタ光出力ともいう）として受光し、電気信号に変換し、広帯域フィルタ１２１に入力する。
【００３０】
広帯域フィルタ１２１は、モニタ用ＰＤ１１２からの電気信号の内、所定の周波数成分だけを抽出し、比較器１２２へ入力する。広帯域フィルタ１２１が抽出する周波数成分の帯域幅をＲｗ［Ｈｚ］とする。Ｒｗの具体値については、後述する。比較器１２２は、汎用的に用いられている電圧比較器（コンパレータ）等であって、広帯域フィルタ１２１からの電気信号の信号振幅値（ここでは電圧値とするが、電流値であってもよい。また、信号振幅値の代わりに信号電力を用いてもよい。）を、あらかじめ定められた基準値との相対関係を検出し、検出結果を出力する。この基準値については、後述する。
【００３１】
図２は、光送信器１００の主要部での信号のスペクトルを模式的に示す図である。図２（ａ）は、反射戻り光がない場合におけるモニタ用ＰＤ１１２への入力光のスペクトルを模式的に示す図である。図２（ａ）に示すように、光ファイバ１上での反射がない場合、モニタ用ＰＤ１１２は、ＬＤ１１１が正弦波の電気信号で光源の光を変調した背面光を受光する。図２（ａ）では、中心周波数の両脇に、正弦波による変調成分がスペクトルとして示されている。中心周波数成分と変調成分との周波数間隔はΔｆ１であるとする。
【００３２】
図２（ｂ）は、反射戻り光がある場合におけるモニタ用ＰＤ１１２への入力光のスペクトルを模式的に示す図である。図２（ｂ）に示すように、光ファイバ１上で反射がある場合、中心周波数成分と変調成分との高調波成分が発生する。中心周波数成分、変調成分および高調波成分のそれぞれの周波数間隔は、Δｆ１である。出力光と反射戻り光との間で生じる外部共振によって、周波数間隔がΔｆ２の光パワーのピークが、中心周波数成分、変調成分および高調波成分毎に発生する。外部共振は、出力光と反射戻り光との間で発生する定在波によって発生することが一般的に知られている。
【００３３】
図２（ｃ）は、反射戻り光がある場合におけるモニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号のスペクトルを模式的に示す図である。ここでは、中心周波数より大きい周波数帯のみを示す。図２（ｃ）に示すように、中心周波数成分、変調成分および高調波成分を電気信号に変換したときのΔｆ１毎のピーク間に、周波数間隔がΔｆ２毎にピーク（以下、外部共振ピークという）が生じる。この外部共振ピークは、外部共振が生じている場合のみに発生するピークであり、外部共振が生じていない場合（反射戻り光がない場合）には、発生しない。
【００３４】
図２（ｄ）は、反射戻り光がある場合における広帯域フィルタ１２１が出力する電気信号のスペクトルを示す図である。図２（ｄ）に示すように、広帯域フィルタ１２１は、外部共振ピークを含むようにモニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号の一部を帯域幅Ｒｗで通過する。
【００３５】
周波数間隔Δｆ２は、ＬＤ１１１から反射点までの距離Ｌに反比例するので、次式で表される。
Δｆ２＝（ｃ／ｎ）／（２×Ｌ）・・・（式１）
ここで、ｃは光速、ｎは光ファイバの屈折率である。
（式１）は、ファブリ・ペローレーザーにおける共振器長から縦モードの周波数間隔を求める場合と同様にして求められるものである。
【００３６】
（式１）より、周波数間隔Δｆは、反射点までの距離Ｌが小さいほど広くなることが分かる。従って、広帯域フィルタ１２１の通過帯域幅は、反射点までの予想最短距離Ｌｍｉｎから決定されるＲｗ＝（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍｉｎ）［Ｈｚ］以上でΔｆ１以下になるように設定する。また、その中心周波数は、変調波と高調波との間に設定する。これにより、光ファイバ１上の切断点が如何なる場所に存在したとしても、広帯域フィルタ１２１は、１以上のピークを包含する電気信号を通過することが可能となる。
【００３７】
以下、通信中に異常が発生した場合における光送信器１００の動作について説明する。通信異常が発生した場合、データ通信が正常に行われなくなる。このとき、ユーザは、ＬＤ１１１に正弦波の電気信号が入力されるように、入力信号切替スイッチ１３０を切り替える。
【００３８】
入力信号切替スイッチ１３０が切り替わり、ＬＤ１１１へ正弦波の電気信号が入力されと、ＬＤ１１１は、正弦波の電気信号で光源の光を変調して、光ファイバ１へ出力する。光ファイバ１上のいずれかの場所に切断点がある場合、ＬＤ１１１から出力された光は、その切断点において一部が反射される。その反射戻り光は、ＬＤ１１１に入力する。このとき、ＬＤ１１１が出力する光と反射戻り光との間で外部共振が生じる。モニタ用ＰＤ１１２は、外部共振が生じている光を受光して、電気信号に変換する。
【００３９】
モニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号は、広帯域フィルタ１２１に入力される。広帯域フィルタ１２１は、入力された電気信号のうち、所定の周波数成分のみを通過し、比較器１２２に入力する。
【００４０】
比較器１２２は、電気信号の信号振幅値を検出し、予め決められた基準値Ｖｔｈと比較する。反射戻り光がない場合の電気信号振幅値をＶ１、反射戻り光がある場合の電気信号振幅値をＶ２とした場合、基準値Ｖｔｈは、Ｖ１より大きくＶ２未満の値であるとする。すなわち、Ｖ１＜Ｖｔｈ＜Ｖ２である。比較器１２２は、広帯域フィルタ１２１からの電気信号の振幅値ＶがＶｔｈより小さい（すなわち、Ｖ＜Ｖｔｈ）場合、光ファイバ１の切断は存在しないと判断し、判断結果を出力する。一方、比較器１２２は、広帯域フィルタ１２１からの電気信号の振幅値ＶがＶｔｈより大きい（すなわち、Ｖｔｈ＜Ｖ）場合、光ファイバ１の切断が存在すると判断し、判断結果を出力する。
【００４１】
このように、第１の実施形態では、光ファイバ伝送路の切断点での反射戻り光によって生じる外部共振を、汎用的なＬＤモジュールに内蔵されているモニタ用ＰＤで受光し、光ファイバ伝送路の切断の有無を汎用的な比較器で検出するので、付加的な光部品を必要せず、簡易に、低コストな伝送路監視機能付き光送信器を提供することが可能となる。
【００４２】
また、第１の実施形態では、監視モードの際、正弦波の電気信号をＬＤ１１１に入力するので、反射戻り光によって複数の歪み成分が発生することとなる。したがって、スペクトルが単一の場合などと比べて、歪み成分の検出がしやすくなり、歪み成分と中心周波数成分との間に存在する外部共振モードによって生じるピーク電圧の検出も容易となり、精度良く切断の有無を判定することが可能となる。
【００４３】
また、光送信器１００に受信機能を付加し、光ファイバ１とペアになるように上り用の光ファイバを設置して、光受信設備４００と光送信器１００との間で双方向光通信を行うことができる。このとき、上り信号を連続受信中に通信異常が発生した場合、上記制御部が、入力信号切替スイッチ１３０を自動的に切り替えるようにして、光ファイバ１の切断状況を判断するようにしてもよい。通常、上り通信に異常が発生した場合、下りの光ファイバにも異常が発生していることが多いので、このようにすることは有効である。
【００４４】
また、入力信号切替スイッチ１３０に対して定期的に切替制御信号を入力する制御部をさらに設け、定期的に監視モードとデータ伝送モードとを相互に切り替えるようにしてもよい。
【００４５】
なお、レーザダイオード以外の半導体レーザを用いるようにしてもよい。また、モニタ用ＰＤ以外に、モニタ用の光電変換素子として、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いたレーザモジュールを用いるようにしてもよい。
【００４６】
なお、図３は、第１の実施形態にかかる光送信器１００を適用した光伝送システムの構成の一例を示す図である。図３において、光伝送システムは、光ファイバ１によって一対一に接続される光送信器１００と加入者端末６００とを備える。光送信器１００は、データ入力端子１３２を介して、局側装置６０１と接続され、局側装置６０１からのデータ信号を光信号に変換して、加入者端末６００に送信する。いずれかの光送信器１００と加入者端末６００との間で通信異常が生じた場合、システム管理者は、光送信器１００を監視モードにして、光ファイバ１上で切断点が存在するか否かを判断する。このように、低コストな伝送路監視機能付き光送信器を用いて、光伝送路の切断の有無を判断することができるので、光伝送路の障害を監視することができるシステムを低コストで簡易に提供することが可能となる。このようなシステムは、局側装置と加入者端末とを一対一に接続したいという最近のニーズに合致するものである。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る光送信器２００の構成およびそれが適用されるシステムの構成を示す図である。図４において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。図４において、光送信器２００は、ＬＤモジュール１１０と、入力信号切替スイッチ１３０と、正弦波電気信号出力部１３１と、反射検出部２２０とを備える。ＬＤモジュール１１０は、ＬＤ１１１と、モニタ用ＰＤ１１２とを含む。反射検出部２２０は、広帯域フィルタ２２１と、比較器２２２と、ミキサ２２３と、フィルタ２２４と、発振部２２５と、周波数間隔制御部２２６とを含む。
【００４８】
広帯域フィルタ２２１は、モニタ用ＰＤ１１２からの電気信号の内、所定の周波数成分だけを抽出し、ミキサ２２３へ入力する。広帯域フィルタ２２１が通過する周波数帯域Ｒｗは、第１の実施形態と同様、反射点までの予想最短距離Ｌｍｉｎから決定される。すなわち、Ｒｗは、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍｉｎ）［Ｈｚ］以上、Δｆ１以下である。
【００４９】
ミキサ２２３は、発振部２２５から出力される局発信号を用いて、広帯域フィルタ２２１から入力される電気信号を周波数変換する。フィルタ２２４は、ミキサ２２３が出力する電気信号の内、所定の周波数成分を抽出し、比較器２２２に入力する。フィルタ２２４が通過する周波数帯域Ｒｆは、反射点の予想最大距離Ｌｍａｘから、（式１）を用いて決定する。すなわち、Ｒｆは、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍａｘ）［Ｈｚ］以下となるようにすればよい。フィルタ２２４が通過する周波数帯域Ｒｆは、広帯域フィルタ２２１が通過する周波数帯域Ｒｗよりも狭くなる。Ｒｆを上記のように設定することによって、外部共振によって生じるピーク値周辺の電気信号のみを確実に通過することが可能となる。
【００５０】
比較器２２２は、フィルタ２２４からの電気信号の信号振幅値を、あらかじめ定められた基準値と比較し、その結果を出力する。発振部２２５は、周波数間隔制御部２２６からの指示に応じながら、指示される周波数の局発信号をミキサ２２３に入力する。周波数間隔制御部２２６は、後述のフローチャート（図６）で示すプログラムを実行するワンチップマイコンであって、発振部２２５が出力する局発信号の周波数を制御するとともに、その周波数変化量と比較器２２２が出力する切断判断結果とに基づいて、切断点までの距離を算出して出力する。
【００５１】
図５は、光ファイバ１の一部で切断障害が発生した場合の反射検出部２２０における主要部での信号スペクトルを模式的に示す図である。以下、図５を参照しながら、切断点までの距離を算出する原理について説明する。
【００５２】
図５（ａ）は、広帯域フィルタ２２１からの出力信号のスペクトルを示す。図５（ａ）に示すように、広帯域フィルタ２２１は、外部共振が生じている光を受光したモニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号から所定の周波数帯域Ｒｗのみを抽出して出力する。
【００５３】
図５（ｂ）は、発振部２２５からの出力信号のスペクトルを示す。図５（ｂ）に示すように、発振部２２５は、周波数間隔制御部２２６からの指示に応じて、出力する局発信号の周波数を連続的に増加させていく（図中矢印参照）。
【００５４】
図５（ｃ）は、ミキサ２２３からの出力信号のスペクトルを示す。図５（ｃ）に示すように、発振部２２５から出力される局発信号の周波数の変化に応じて、ミキサ２２３から出力される信号の周波数は変化していく（図中矢印参照）。
【００５５】
図５（ｄ）は、フィルタ２２４からの出力信号のスペクトルを示す。図５（ｄ）に示すように、フィルタ２２４は、ミキサ２２３が出力する信号の内、所定の周波数帯域Ｒｆのみ抽出して、比較器２２２に入力する。なお、フィルタ２２４で抽出する帯域は、周波数変換前のスペクトルに重ならないようにするとよい。重なるように設定されていたとすると、広帯域フィルタ２２１が出力する電気信号のあるピークをも含んだ形でフィルタ２２４が電気信号を通過してしまうこととなり、比較器２２２での比較判断の精度を低下させてしまうからである。
【００５６】
通信異常が発生した場合、周波数間隔制御部２２６は、発振部２２５が出力する局発信号の周波数を連続的に増加させる。発振部２２５から出力される局発信号の周波数が連続的に増加すると、フィルタ２２４が通過する周波数帯域Ｒｆに入る信号スペクトルは増減を繰り返すこととなる。従って、フィルタ２２４から出力される電気信号の振幅値と基準値Ｖｔｈと比較した比較器２２２による判断結果が周期的に変化することになる。
【００５７】
周波数間隔検出部２２６は、比較器２２２の判断結果が反転する局発信号の周波数間隔に基づいて、モニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号におけるピーク値の周波数間隔Δｆを検出し、切断点までの距離を算出して出力する。
【００５８】
図６は、周波数間隔制御部２２６の動作を示すフローチャートである。以下、図６を参照しながら、周波数間隔制御部２２６の動作について詳しく説明する。まず、入力信号切替スイッチ１３０が切り替えられ監視モードになると、周波数間隔制御部２２６は、発振部２２５が出力する局発信号のスイープを開始する（ステップＳ１０１）。
【００５９】
次に、周波数間隔制御部２２６は、局発信号のスイープ中、比較器２２２が出力する判断結果を受信しながら、振幅値が基準値を超えているとの判断結果が受信される局発信号の周波数帯域を記憶しておく（ステップＳ１０２）。次に、周波数間隔制御部２２６は、局発信号のスイープを終了する（ステップＳ１０３）。
【００６０】
次に、周波数間隔制御部２２６は、スイープ中に受信した判断結果に、振幅値が基準値を超えたとする判断結果が存在するか否かを判断する（ステップＳ１０４）。基準値を超えたとする判断結果が存在しない場合、周波数間隔制御部２２６は、切断点が存在しない旨を出力して（ステップＳ１０５）、処理を終了する。
【００６１】
一方、基準値を超えたとする判断結果が存在する場合、周波数間隔制御部２２６は、基準値を超えていた周波数帯域の間隔Δｆを算出する（ステップＳ１０６）。具体的には、周波数間隔制御部２２６は、基準値を超えていたある一つの周波数帯域の中心周波数と、その周波数帯と隣り合う基準値を超えていた別の一つの周波数帯域の中心周波数との間隔Δｆを求める。Δｆは、外部共振を受信したモニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号の振幅ピーク値の周波数間隔である。
【００６２】
次に、周波数間隔制御部２２６は、求めた周波数間隔Δｆから、切断点までの距離を算出する（ステップＳ１０７）。具体的には、周波数間隔制御部２２６は、切断点までの距離Ｌを、Ｌ＝（ｃ／ｎ）／（２×Δｆ）で求める。その後、周波数間隔制御部２２６は、求めた切断点までの距離を出力し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。
【００６３】
例えば、基準値を超えていた周波数帯域がｆ１〜ｆ２およびｆ３〜ｆ４（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４とする）である場合、周波数間隔制御部２２６は、Δｆ＝（ｆ４−ｆ３）／２−（ｆ２−ｆ１）／２［Ｈｚ］として、（式１）を用いて切断点までの距離Ｌを算出する。上記のようなプログラムを組み込んだワンチップマイコンは、安価に作れるので、周波数間隔制御部２２６は安価に提供できる。
【００６４】
このように、第２の実施形態では、局発信号の周波数を連続的に変化させて、外部共振を受信したモニタ用ＰＤ１１２が出力する電気信号の振幅ピーク値の周波数間隔を求めることとなるので、切断点までの距離を簡易に類推することが可能となる。また、モニタ用ＰＤ１１２は、汎用のＬＤモジュール１１０に内蔵されているものを利用できる。また、比較器２２２も汎用的なものである。周波数間隔制御部２２６も安価である。したがって、簡易かつ低コストに切断点までの距離を測定することができる伝送路監視機能付き光送信器を提供することこと可能となる。さらに、図３で説明したように、この光送信器を用いれば、局側装置と加入者端末とを一対一に接続しつつ伝送路を監視するシステムの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る伝送路監視機能付き光送信器１００の構成およびそれが適用されるシステムの構成を示す図である。
【図２】光送信器１００の主要部での信号のスペクトルを模式的に示す図である。
【図３】第１の実施形態にかかる光送信器１００を適用した光伝送システムの構成の一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る光送信器２００の構成およびそれが適用されるシステムの構成を示す図である。
【図５】光ファイバ１の一部で切断障害が発生した場合の反射検出部２２０における主要部での信号スペクトルを模式的に示す図である。
【図６】周波数間隔制御部２２６の動作を示すフローチャートである。
【図７】特開２００１−１３６１１０号公報に記載の従来の光伝送路監視装置が適用されるシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ
１００，２００ 光送信器
１１０ ＬＤモジュール
１１１ ＬＤ
１１２ モニタ用ＰＤ
１２０，２２０ 反射検出部
１２１，２２１ 広帯域フィルタ
１２２，２２２ 比較器
２２３ ミキサ
２２４ フィルタ
２２５ 発振部
２２６ 周波数間隔制御部
１３０ 入力信号切替スイッチ
１３１ 正弦波電気信号出力部
１３２ データ信号入力端子
４００ 光受信設備
６００ 加入者端末
６０１ 局側装置

Claims (8)

1. 入力されるデータ用電気信号を光信号に変換して光ファイバ伝送路に出力する光送信器であって、
   入力される電気信号によって光源の光信号を変調して前記光ファイバ伝送路に出力する半導体レーザと、
   データ伝送モードの場合は前記データ用電気信号を前記半導体レーザへ入力し、監視モードの場合は監視用電気信号を前記半導体レーザへ入力する入力電気信号切替手段と、
   前記監視モードの場合に、前記半導体レーザの背面光を受光し、受光した前記背面光を電気信号に変換して出力するモニタ用光電変換素子と、
   前記モニタ用光電変換素子が出力する電気信号のうち、前記半導体レーザの出力光と前記光ファイバ伝送路からの反射戻り光とで生じる外部共振の周波数成分を抽出するフィルタと、
   前記フィルタが抽出した電気信号に基づいて、前記光ファイバ伝送路の切断の有無を判定する比較器とを備える伝送路監視機能付き光送信器。
2. 前記比較器は、前記フィルタが抽出した電気信号の振幅値を検出し、当該振幅値と基準値とを比較し、当該振幅値が基準値より大きい場合、前記光ファイバ伝送路の切断が有ると判定する、請求項１に記載の伝送路監視機能付き光送信器。
3. 前記監視用電気信号として、正弦波の電気信号を出力する正弦波電気信号出力部をさらに備える、請求項１に記載の伝送路監視機能付き光送信器。
4. 前記光ファイバ伝送路上で予想される切断点までの最短距離をＬｍｉｍ［ｍ］、前記光ファイバ伝送路の屈折率をｎ、光速をｃ［ｍ／ｓ］とした場合、前記フィルタにおける帯域幅は、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍｉｍ）［Ｈｚ］以上であるとする、請求項１に記載の伝送路監視機能付き光送信器。
5. 入力されるデータ用電気信号を光信号に変換して光ファイバ伝送路に出力する光送信器であって、
   入力される電気信号によって光源の光信号を変調して前記光ファイバ伝送路に出力する半導体レーザと、
   データ伝送モードの場合は前記データ用電気信号を前記半導体レーザへ入力し、監視モードの場合は監視用電気信号を前記半導体レーザへ入力する入力電気信号切替手段と、
   前記監視モードの場合に、前記半導体レーザの背面光を受光し、受光した前記背面光を電気信号に変換して出力するモニタ用光電変換素子と、
   前記モニタ用光電変換素子が出力する電気信号のうち、所定の周波数帯を抽出する広帯域フィルタと、
   周波数を連続的に可変しながら局発信号を出力する発振部と、
   前記発振部から出力される局発信号を用いて、前記広帯域フィルタから出力される電気信号を周波数変換するミキサと、
   前記ミキサから出力される電気信号のうち、所定の周波数帯を抽出するフィルタと、
   前記フィルタが抽出した電気信号に基づいて、基準値との相対関係を検出する比較器と、
   前記比較器の出力結果が反転する前記局発信号の周波数間隔に基づいて、前記モニタ用光電変換素子が出力する電気信号におけるピーク値の周波数間隔を検出し、切断点までの距離を算出して出力する切断点距離算出手段とを備える伝送路監視機能付き光送信器。
6. 前記監視用電気信号として、正弦波の電気信号を出力する正弦波電気信号出力部をさらに備える、請求項５に記載の伝送路監視機能付き光送信器。
7. 前記光ファイバ伝送路上で予想される切断点までの最短距離をＬｍｉｍ［ｍ］、前記光ファイバ伝送路上で予想される切断点までの最大距離をＬｍａｘ［ｍ］、前記光ファイバ伝送路の屈折率をｎ、光速をｃ［ｍ／ｓ］とした場合、
   前記広帯域フィルタにおける所定の周波数帯の帯域幅は、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍｉｍ） ［Ｈｚ］以上であり、
   前記フィルタにおける所定の周波数帯の帯域幅は、（ｃ／ｎ）／（２×Ｌｍａｘ）［Ｈｚ］ 以下であるとする、請求項５に記載の伝送路監視機能付き光送信器。
8. 前記広域帯フィルタで抽出する所定の周波数帯と前記フィルタで抽出する所定の周波数帯とは、重ならないように設定されている、請求項５に記載の伝送路監視機能付き光送信機。

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