JP4101029B2

JP4101029B2 - 光伝送路保護装置

Info

Publication number: JP4101029B2
Application number: JP2002323907A
Authority: JP
Inventors: 真道露木
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP2004159166A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光伝送路保護装置に関し、特に波長分割多重（ＷＤＭ；Wavelength Division Multiplexing）光通信システムにおける光回路や光線路などの光伝送路の保護に用いられる光伝送路保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、情報の通信手段として、光ファイバ通信手段がますます重要になってきているが、今後さらなる情報通信の高速化および大容量化が望まれている。
その中でも、大容量化に対応するために、光増幅器の利得向上やラマン増幅器の実用化に伴う励起光の高出力化や、波長分割多重の多チャンネル化等により、波長分割多重光通信では非常に高いエネルギー密度のレーザ光を扱う必要が出てきた。
【０００３】
しかしながら、使用する光の高出力化が進むことに伴い、最近では新たに次のような問題が発生しはじめている。
例えば、光ファイバ同士の接続が適切になされていなかったり、また、光ファイバが局部的に曲げられているような光ファイバに、数ワット以上の高出力光を入力すると、上記の接続箇所または局部曲げ部分に光エネルギーが集中し、それらの場所が高温になり、ついには発火する。この現象は、通常、ファイバヒューズ現象、あるいは単にファイバヒューズと呼ばれている。
【０００４】
さらに、最近では、このファイバヒューズは、光ファイバを伝搬する光エネルギー密度が所定値以上になるだけでも発生することが明らかになってきた。例えば、光源や光増幅器などの光出力が予想外の変動あるいは異常を起こし、光回路または光線路（以下、まとめて光伝送路と称する）を透過するレーザパワーが瞬間的に大きくなるような事態が発生すると、光伝送路の不特定場所でファイバヒューズが発生することがある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
しかも、上記したような状態になっている光伝送路にレーザ光を入力し続けると、ファイバヒューズは発生した箇所から光源に向かって進行する。そして、光伝送路の途中でファイバヒューズを止める対策が取られていない場合は、光源とファイバヒューズが発生した箇所の間にある光伝送路はもちろんのこと、光増幅回路、波長変換器、あるいはアドドロップ等の光回路部品がすべて何らかのダメージを受けることがある。換言すれば、一旦、ファイバヒューズが発生すると、最悪の場合、その箇所から光源側に存在する光伝送路全体にわたって自己破壊進行現象が生じてしまう。これらの光伝送路がダメージを受ければ、故障部品の特定と交換に莫大な費用と時間がかかり、情報伝達に大きな不都合が起こる（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
以上のようなファイバヒューズによるトラブルを避けるためには、光源からの出射光あるいは励起光の光出力を低く押さえればよい。しかしながら、そのような対策は光通信システムにおける高速化および大容量化の実現という最近の動向に逆行するものである。
このようなファイバヒューズ現象から光伝送路を保護する対策としては、従来、次のような方法や装置が提案されている。例えば、ファイバヒューズ現象に伴って起こる光伝送路における発光または温度の異常を光モニタまたは温度モニタで検出し、その検出信号と電気制御回路を組み合わせて光源の出力光を遮断する方法や、発生したファイバヒューズの状態を判定し光源の光出力を減少させたりする方法や装置である。
【０００７】
しかしながら、これらの対策の場合、ファイバヒューズがどこで起こるか予測できないことから、モニタの配置箇所と数、電気制御回路が複雑になり、保護システムの構築は容易ではない。また、これらモニタや制御回路は能動部品であるので、装置が高価になるという問題もある。
さらに、このような保護システムがうまく動作したとしても、ファイバヒューズが発生した箇所とモニタが配置された箇所の間にある光伝送路は、ファイバヒューズの進行によりすべて何らかのダメージを受けてしまうという問題もある。ファイバヒューズによるダメージを最小限に押さえるためには、モニタ数を増やし、それと平行して電気制御回路を増やせばよいが、それには大変な費用と時間がかかる。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許出願公開第2002／0114605 (pp.6-7 and Fig.1)
【特許文献２】
米国特許出願公開第2002／0114608 (pp.6-7 and Fig.1)
【特許文献３】
米国特許出願公開第2002／0114554 (pp.8-9 and Fig.6)
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光ファイバを用いた通信の高出力化に伴って発生するファイバヒューズの問題を解決するためになされたもので、光伝送路にファイバヒューズが発生することを未然に防ぐことができ、しかも容易に導入・交換できる受動型の光伝送路保護装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、光伝送路の主線路に配置された光分配器と、前記光分配器から分岐する分岐線路に配置され、かつ、所定値以上の光エネルギー密度が蓄積されるとファイバヒューズ現象を発生するファイバヒューズ発生部と、前記ファイバヒューズ発生部で発生する前記ファイバヒューズ現象に基づいて前記主線路を遮断する光遮断部とからなることを特徴とする光伝送路保護装置が提供される。
【００１１】
また、光伝送路の主線路に配置された光分配器と、前記光分配器から分岐する分岐線路に接続され、かつ、所定値以上の光エネルギー密度が蓄積されると所望の温度まで昇温する発熱部と、前記分岐線路の発熱部に接続された光遮断器とからなる光伝送路保護装置であって、前記光遮断器は、前記主線路を支持する可変架台と固定架台を含み、前記可変架台はバネを介してバネ架台に接続され、かつ、前記可変架台と前記固定架台の間には接続部材が張設され、前記発熱部が前記接続部材に配設されていることを特徴とする光伝送路保護装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明装置の一例Ａを示す。
この装置Ａは、光信号が伝搬する主線路１と、この主線路１に配置された光分配器２と、この光分配器２から分岐する分岐線路３とで構成されていて、上記した分岐線路３がファイバヒューズ発生部として機能する。なお、主線路１の一方は入射側光ファイバを介して光源４と接続され、他方は出射側光ファイバを介して受光部５に接続されている。ここで、光分配器２としては、２本の光ファイバを延伸融着して製造される光カプラが用いられ、後述する作用により主線路１を遮断する光遮断部としても機能する。
【００１３】
この光カプラは、例えば図２で示したような構造になっている。全体はパッケージ６で保護されている。図２において、上側を走行する光ファイバが主線路１であり、下側を走行する光ファイバが分岐線路３であり、両者は延伸融着部１cを介して光結合され、そして、主線路１を伝搬する光の一部が、ある分配比で分岐線路３に分岐される。
【００１４】
例えば、光カプラ２における分岐比を、主線路９５，分岐線路５の割合となるように設定し、装置に入力された光エネルギーの５％を分岐線路３に流すことができる。なお、分岐線路３の二つの終端部分は単に解放させておいてよいが、装置外にもれないようにしておく。
上記の光カプラ２を作成するにあたっては、分岐線路３として、低い光エネルギー密度であってもファイバヒューズ現象が発生するような光ファイバを選択する。そして、主線路１としては、分岐線路３よりも高い光エネルギー密度でファイバヒューズ現象が発生する光ファイバを選択する。このようにすれば、主線路１がファイバヒューズを起こす前に、分岐線路３にファイバヒューズを起こすことができる。
【００１５】
次に、この装置Ａの作用を説明する。今、分岐線路２に高出力の光が入力し、そのある箇所でファイバヒューズ７が発生したとする。ファイバヒューズ７は高出力で発振する光源４へ向かって分岐線路２の中を矢印で示したように進行し、光カプラ５へ到達する。そして、その時点で、自らの高熱で光カプラ２の主線路側光ファイバ１を溶断する。すなわち、光伝送路は光遮断される。このように、装置Ａの場合、光カプラ２は光遮断器としても機能する。
【００１６】
図３は、装置Ａの変形例である装置Ａ１を示す。
図において光ファイバ３の右側部分の特定箇所に小径のコイル８を形成し、この特定箇所で発生させたファイバヒューズ７を光源４に向かって走らせ、装置内に位置する光カプラ２を溶断することにより光遮断することも可能である。
さらに詳しくは、例えば上述した９５対５の分岐比の光カプラ２を用い、光源から出射した光エネルギーの９５％は光伝送路側に使用し、分岐線路３上のコイル８の特定箇所で、光伝送路側で安全に使用できる光エネルギー密度の５％以下で確実にファイバヒューズ７が発生するようにしておく。発生したファイバヒューズ７は光源４に向かって図の矢印方向に進行し、伝搬したファイバヒューズ７は途中にある光カプラ２を溶断し主線路側光ファイバ１を光遮断する。
【００１７】
さらに、コイル８を光カプラ２の近傍に置き、コイル８で発生するファイバヒューズの熱で光カプラ８を溶断し、光遮断してもよい（図示せず）。
図４は、本発明の別の装置Ｂを示す。
この装置Ｂは、装置Ａと異なり、光分配器と光遮断部が別々に設けられた構造になっている。すなわち、光カプラ２と光遮断器９は互いに分離しており、分岐線路３は光遮断器９の発熱部１７と接続されている。光遮断器９は、ベース１０，可変架台（トラバーサ）１１、固定架台１２，バネ架台１３，および２本のスライドバー１４を備えている。固定架台１２は主線路１を図示しない把持手段で把持・固定しており、また、可変架台１１はスライドバー１４の軸形状に合わせた二つの貫通孔を有し、スライドバー１４に沿ってスムーズに横移動できる構成になっている。また、可変架台１０とバネ架台１２はバネ１５を介して接続されており、以下に述べる接続部材１６が接続されていない時は、可変架台１１はバネ１５の長さによって定まる自由端の箇所に位置している。
【００１８】
次に、可変架台１１をスライドバー１４を介して図の左側に所定の距離だけ横移動させ、バネ１５に張力を付加した状態で、可変架台１１と固定架台１２は接続部材１６を介して接続する。バネ１５の弾発力により可変架台１１は図の右側に引っ張られるので、可変架台１１と固定架台１２を接続する接続部材１６および主線路１の光ファイバ１８が弛みがない状態で固定される。
【００１９】
ここで用いる接続部材１６としては、分岐路３の光エネルギー密度が所定値になると発熱・溶融する性質を有している、例えば、常温付近で引っ張り応力に強く、高温で溶融・切断するような金属フィラメントをあげることができる。そして、この金属フィラメント１９の一部に分岐線路３が接続されることにより発熱部１７が構成されている。このような構造とすることにより、接続部材１６は発熱部として機能する。
【００２０】
今、光伝送路側の光エネルギー密度が所定値に達すると、分岐線路３に接続された金属フィラメント１９の発熱作用により金属フィラメント１９が昇熱・溶断される。そして、上述したバネ１５の張力が解放されることにより、可変架台１１はバネ１５の復元力で図の右方向に移動する。同時に、固定架台１２と可変架台１１間に弛みなく固定されていた光ファイバ１８が引っ張り破断され、主線路１の光遮断が実行される。
【００２１】
上記の実施例では、接続部材１６兼発熱部１７として金属フィラメント１９を使用したが、他の実施例として、発熱部１７としてファイバヒューズ現象それ自体を用いてもよい。すなわち、図５に概念図を示したように、コイル８を接続部材１６に巻回し、ファイバヒューズがコイル８を通過したときの昇熱で接続部材１６を昇熱・溶断してもよい。また、コイル８を接続部材１６の近傍に配設してもよい（図示せず）。
【００２２】
なお、この実施例の場合には、接続部材１６として、上記の金属フィラメント１９の他に、高温で引っ張り強度が急減する、あるいは溶断する性質を持つ半田合金や高分子材料なども用いることができる。また、溶断することはないが、高温で著しく変形する形状記憶合金を用いることができる。
上記の実施例では、ファイバヒューズが生じた時に、光ファイバ１８を引っ張り破断してファイバヒューズの進行を遮断したが、光ファイバ１８を横断してファイバヒューズの進行を遮断するようなバネ機構を用いてもよい（図示せず）。
【００２３】
図６に、装置Ｂの変形例である装置Ｂ１を示す。
この装置Ｂ１は、上記の実施例のように光遮断器９で光ファイバを破断させず、可変架台１１と固定架台１２の間にある主線路１をＰＣ（Physical Contact）接続２０とする構造としてある。ＰＣ接続２０は、二つの光ファイバの端面２０c、２０c'を突き合わせて光接続する方法で、極めて損失の小さい光接続ができる。逆に、光遮断するためには二つの光ファイバの突き合わせ端面２０c、２０c'を単に離せばよい。この光遮断方法を用いれば、もとのＰＣ接続２０に容易に復元できるため取り扱い上メリットがある。
【００２４】
また、上述したどの実施例の場合でも、図７にその概略図を示したように、光伝送路保護装置ＡまたはＢの両端をコネクタ２１，２２としたユニット２３とすれば実装および交換が容易に行える。さらに、片側をオスコネクタ、反対側をメスコネクタとすれば、既存のシステムに追加実装することも容易に可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の光伝送路保護装置を用いれば、光伝送路のファイバヒューズ発生を未然に防ぐことができ、安全にハイパワーを光伝送路に入力できる。また、本装置は受動型光部品であるため安価であり、しかも容易に交換できるため、工業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例として、光ファイバを光エネルギー密度検出用に用いた例である。
【図２】本発明で用いられる光カプラの概略図である。
【図３】本発明において、光ファイバを光エネルギー密度検出用に用いた別の一実施例である。
【図４】本発明において、光分配器と光遮断器を分離した一実施例である。
【図５】光遮断部の発熱部として光ファイバのコイルを用いた場合の概念図である。
【図６】本発明において、光分配器と光遮断器を分離した、さらに別の一実施例である。
【図７】本発明において、装置本体と光コネクタとでもってユニット構造とした場合の実施例である。
【符号の説明】
１主線路
２光分配器（光カプラ）
３分岐線路
４光源
５受信器
７ファイバヒューズ
８コイル
９光遮断器
１５バネ
１７発熱部

Claims

光伝送路の主線路に配置された光分配器と、
前記光分配器から分岐する分岐線路に配置され、かつ、所定値以上の光エネルギー密度が蓄積されるとファイバヒューズ現象を発生するファイバヒューズ発生部と、
前記ファイバヒューズ発生部で発生する前記ファイバヒューズ現象に基づいて前記主線路を遮断する光遮断部と
からなることを特徴とする光伝送路保護装置。
前記分配器は、ファイバヒューズ現象を発生させる光エネルギー密度が異なる２種類の光ファイバからなる光カプラである、請求項１に記載の光伝送路保護装置。
前記ファイバヒューズ発生部が、前記分岐線路の光ファイバをコイル状に巻回してなる、請求項１に記載の光伝送路保護装置。
光伝送路の主線路に配置された光分配器と、
前記光分配器から分岐する分岐線路に接続され、かつ、所定値以上の光エネルギー密度が蓄積されると所望の温度まで昇温する発熱部と、
前記分岐線路の発熱部に接続された光遮断器と
からなる光伝送路保護装置であって、
前記光遮断器は、前記主線路を支持する可変架台と固定架台を含み、前記可変架台はバネを介してバネ架台に接続され、かつ、前記可変架台と前記固定架台の間には接続部材が張設され、前記発熱部が前記接続部材に配設されていることを特徴とする光伝送路保護装置。
金属フィラメントを前記接続部材兼発熱部とした、請求項４に記載の光伝送路保護装置。
前記発熱部が、前記分岐線路の光ファイバを前記接続部材にコイル状に巻回してなる、請求項４に記載の光伝送路保護装置。
前記固定架台と可変架台の間にある主線路をＰＣ接続とした、請求項４〜６に記載のいずれかの光伝送路保護装置。
光コネクタが接続された一体構造物である、請求項１〜７に記載の光伝送路保護装置。