JP4724798B2 - Optical fiber wide area sensor system - Google Patents

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Description

本発明は、中規模で、現場に電源等を用いない遠隔励起増幅機能を用いた光ファイバセンサアレイに係り、さらに、大規模で、これらセンサアレイとしては遠隔励起増幅機能を組み込んだものであるが、さらに中継機能を活用してより汎用的にネットワーク化して用いるセンサシステムに関するものである。   The present invention relates to a medium-scale optical fiber sensor array using a remote excitation amplification function that does not use a power source or the like in the field, and is a large-scale sensor array that incorporates a remote excitation amplification function. However, the present invention relates to a sensor system that is used in a more general network by utilizing a relay function.

海底地震観測等には、遠隔で広域なセンサアレイシステムの構築が要求されている。   For ocean bottom earthquake observation, etc., construction of a remote and wide sensor array system is required.

このような分野の技術としては、例えば、文献名:A.D.Kersey et al.,“Multiplexed Mach−Zehnder Ladder Array with Ten Sensor Elements”Electron.Lett.25,1298(1989)がある。   As a technique in such a field, for example, literature name: A. D. Kersey et al. , “Multiplexed Mach-Zehnder Ladder Array with Ten Sensor Elements” Electron. Lett. 25, 1298 (1989).

光源より光パルスを送出し、遅延線を介して各センサ信号の時系列パルスを形成させる時分割多重伝送方式のセンサアレイが示されており、センサ信号の多重化数は主に、受光側での信号対雑音比SNRとの兼ね合いで決まる。
なし
A time-division multiplex transmission type sensor array is shown in which a light pulse is transmitted from a light source and a time-series pulse of each sensor signal is formed via a delay line. The number of multiplexed sensor signals is mainly on the light receiving side. This is determined in consideration of the signal-to-noise ratio SNR.
None

しかしながら、上記した従来のシステム構成では、信号光の最大可能送出量は、非線形散乱の影響等で制約を受けており、センサアレイを100km付近まで伸ばそうとすると、多重化数は極めて低く抑えられる。そのため伝送損失補償等を行う必要がある。   However, in the above-described conventional system configuration, the maximum possible transmission amount of signal light is restricted by the influence of nonlinear scattering or the like, and if the sensor array is extended to near 100 km, the number of multiplexing can be kept extremely low. Therefore, it is necessary to perform transmission loss compensation.

より遠隔に、より多数個のセンサを海底に展開する際でも、単独のアレイで構成する場合(中規模構成の部類)等には、信頼性を確保する上で、現場に極力電子回路等を必要としない遠隔励起光増幅機能の使用が考えられる。   Even when deploying a larger number of sensors on the seabed more remotely, in the case of a single array configuration (medium-scale configuration category), etc., in order to ensure reliability, electronic circuits etc. should be installed on site as much as possible. The use of a remote excitation light amplification function that is not required can be considered.

しかしながら、光増幅の利得は入力光量に依存し、100km前後程度の伝搬光でも信号の到達レベルはかなり高く、伝搬損失を補償する程の高い利得は得られない。   However, the gain of optical amplification depends on the amount of input light, and even with propagated light of about 100 km, the signal arrival level is quite high, and a high gain that compensates for propagation loss cannot be obtained.

そのため、合理的に入力光を低下させた状態で光増幅を用いる等の構成上の工夫が必要である。   Therefore, it is necessary to devise a configuration such as using optical amplification in a state where input light is reasonably lowered.

本発明は、上記状況に鑑みて、アレイを信号伝送光のパワー分割損を小さくすることにも有利なサブアレイに分割する構成をとり、高い利得を実現させることができる光ファイバ広域センサシステムを提供することを目的とする。   In view of the above situation, the present invention provides an optical fiber wide-area sensor system that is configured to divide an array into subarrays that are also advantageous for reducing the power division loss of signal transmission light, and that can realize high gain. The purpose is to do.

本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕送受処理部(20−i)と、合分波増幅器(30−i)と、アレイ用合分波器(40−i)とを備えた、干渉により信号光の位相変化を検出する方式のセンサアレイシステムにおいて、
(a)前記送受処理部(20−i)は、信号光源(1)とこの信号光源(1)に接続される送信ゲート(2)とこの送信ゲート(2)に接続されるブースアンプ(3)を有する信号光源部(21)と、この信号光源部(21)に接続される往路伝送ファイバと、復路伝送ファイバに接続される受光部(23)とこの受光部(23)に接続されるDMUX(7)とこのDMUX(7)に接続される復調処理部(8−1,8−2,…)を有する信号受信部とを有する受信部とからなり、
(b)前記合分波増幅器(30−i)は前記信号光源部(21)からの信号を受ける送受用アンプ(31)と、多波長励起光源(35)と、前記送受用アンプ(31)と前記多波長励起光源(35)に接続される送受用カプラ(32)と、この送受用カプラ(32)の両側に接続される2個のバス用カプラ(33−1,33−2)と、該2個のバス用カプラ(33−1,33−2)間に接続されるバス用アンプ(34)とからなり、
(c)前記アレイ用合分波器(40−i)は、2個の合分波器(41−1,41−2)と、該2個の合分波器(41−1,41−2)にそれぞれ接続されるアレイ結合器(42−1)と、このアレイ結合器(42−1)にそれぞれ接続されるとともに、ブアレイに接続されるリモートアンプ(43−1)と、前記2個の合分波器(41−1,41−2)の両側に接続されるとともに、前記リモートアンプ(43−1)に接続される励起光分波器(45−1)とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] A phase change of signal light is detected by interference, including a transmission / reception processing unit (20-i), a multiplexing / demultiplexing amplifier (30-i), and an array multiplexer / demultiplexer (40-i). Type sensor array system,
(A) the transmission and reception processing unit (20-i) is booth capacitor amplifier which is connected to the signal source (1) connected to the transmission gate (2) Toko transmission gate (2) to the signal source (1) ( 3) a signal light source unit (21), an outward transmission fiber connected to the signal light source unit (21), a light receiving unit (23) connected to the return transmission fiber, and the light receiving unit (23). DMUX (7) and a signal receiving unit having demodulation processing units (8-1, 8-2,...) Connected to the DMUX (7).
(B) The multiplexing / demultiplexing amplifier (30-i) includes a transmission / reception amplifier (31) that receives a signal from the signal light source unit (21), a multi-wavelength excitation light source (35), and the transmission / reception amplifier (31). And a transmission / reception coupler (32) connected to the multi-wavelength excitation light source (35), and two bus couplers (33-1, 33-2) connected to both sides of the transmission / reception coupler (32). And a bus amplifier (34) connected between the two bus couplers (33-1, 33-2),
(C) The array multiplexer / demultiplexer (40-i) includes two multiplexer / demultiplexers (41-1, 41-2) and the two multiplexer / demultiplexers (41-1, 41-). 2) array coupler are respectively connected to the (42-1), it is connected respectively to the array coupler (42-1), a remote amplifier (43-1) connected to the sub Buarei, the 2 And an excitation light demultiplexer (45-1) connected to both sides of each of the multiplexer / demultiplexers (41-1, 41-2) and connected to the remote amplifier (43-1). Features.

〔2〕上記〔1〕記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、バスラインとセンサアレイとを接続する前記アレイ用合分波器(40−i)は、2つの合分波器(41−1,41−2)を組み合わせ、特定の波長成分のみに対し前記センサアレイと接続させ、他の波長成分に対しては前記バスライン間との接続を行わせる構成であることを特徴とする。 [2] In the optical fiber wide area sensor system according to [1], the array multiplexer / demultiplexer (40-i) for connecting the bus line and the sensor array includes two multiplexer / demultiplexers (41-1, combining 41-2) is connected to the sensor array only for a specific wavelength component, you characterized in that for other wavelength components is configured to perform the connections between the bus lines.

〔3〕上記〔1〕記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、送受処理部(20−i)とバスラインを接続する合分波増幅器(30−i)は、送受処理部(20−i)への入出力光専用アンプ(31)とバスライン通過光専用アンプ(34)に分離したことを特徴とする。   [3] In the optical fiber wide area sensor system according to [1], the transmission / reception processing unit (20-i) and the multiplexing / demultiplexing amplifier (30-i) connecting the bus line to the transmission / reception processing unit (20-i). The input / output light dedicated amplifier (31) and the bus line passing light dedicated amplifier (34) are separated.

〔4〕上記〔1〕記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、前記送受処理部(20−i)とバスライン間、バスラインとバスライン間は、広帯域の結合器を有することを特徴とする。   [4] The optical fiber wide area sensor system according to [1], wherein a broadband coupler is provided between the transmission / reception processing unit (20-i) and the bus line, and between the bus line and the bus line.

〔5〕上記〔4〕記載の光ファイバセンサシステムにおいて、前記広帯域の結合器は、1個の送受用カプラ(32)と2個のバス用カプラ(33−1,33−2)とから構成されることを特徴とする。   [5] In the optical fiber sensor system according to the above [4], the broadband coupler includes one transmission / reception coupler (32) and two bus couplers (33-1, 33-2). It is characterized by being.

〔6〕上記〔1〕記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、前記送受処理部(20−i)は、信号光の波長選択および信号光の往復伝搬距離に基づいたセンサ信号のサンプルタイミングおよび同期検波用の位相選択機能とを有し、センサアレイを指定することを特徴とする。   [6] The optical fiber wide-area sensor system according to [1], wherein the transmission / reception processing unit (20-i) includes a sensor signal sampling timing and synchronous detection based on a signal light wavelength selection and a signal light round-trip propagation distance. And a phase selection function for designating a sensor array.

本発明によれば、上記のように構成したので、
〔A〕アレイを、信号伝送光のパワー分割損を小さくすることにも有利なサブアレイに分割する構成をとり、伝送路とサブアレイ間とにリモートポストアンプを配置し、入力光を低下させることにより、高い利得を実現させることができる。
According to the present invention, since it is configured as described above,
[A] The array is divided into sub-arrays that are also advantageous for reducing the power division loss of signal transmission light, and a remote post-amplifier is arranged between the transmission line and the sub-array to reduce input light. High gain can be realized.

〔B〕信号対雑音比SNRは、入力レベルが最小となる光増幅器出力に依存する(雑音は増幅器の発生雑音)。センサアレイを通過した信号光はかなり微弱なため、リモートプリアンプは、伝送損失およびサブアレイの分割損を補う程度の利得を確保することが可能であり、可能な限り受光側から離れた点に配置した方が得策と見積もることができる。   [B] The signal-to-noise ratio SNR depends on the optical amplifier output at which the input level is minimized (noise is noise generated by the amplifier). Since the signal light that has passed through the sensor array is very weak, the remote preamplifier can secure a gain that compensates for transmission loss and subarray division loss, and is placed as far away from the light receiving side as possible. Can be better estimated.

そのため、SNRの確保ひいてはセンサ数拡大をねらい、リモートプリアンプもまた、サブアレイと伝送路間とに配置するようにしたものである。   For this reason, the remote preamplifier is also arranged between the subarray and the transmission line in order to secure the SNR and to increase the number of sensors.

〔C〕複数個の遠隔増幅器を配する構成に対応させ、各遠隔増幅器での励起に要する励起光量を減じないよう、励起光を信号光の通過するタイミングを見計らって該当する励起増幅器のみに順次供給していくことができる。   [C] Corresponding to a configuration in which a plurality of remote amplifiers are arranged, and in order not to reduce the amount of pumping light required for pumping by each remote amplifier, the pumping light is measured only at the corresponding pumping amplifiers by measuring the timing of passing the signal light. It can be supplied.

〔D〕ネットワーク化を目指したより大規模なセンサシステムの構築を提案する。この場合、一般に、遠隔励起適用可能の規模を越えており、伝送幹線系は中継器の構成であり、センサアレイ自身は遠隔励起増幅の構成を想定する。   [D] Propose the construction of a larger sensor system aimed at networking. In this case, it is generally beyond the scale that can be applied to remote excitation, the transmission trunk line system is configured as a repeater, and the sensor array itself assumes a configuration of remote excitation amplification.

本発明では、特に、信号光送受および処理機能等を有する送受処理部を複数式有し、任意の送受処理部で任意のセンサアレイの共有化を可能としたものである。   In the present invention, in particular, a plurality of transmission / reception processing units having signal light transmission / reception and processing functions are provided, and any sensor array can be shared by any transmission / reception processing unit.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。   As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)アナログ信号伝送ながらも、中継器(送受用アンプ、バス用アンプ)を用いた汎用的なセンサネットワークが形成できる。さらに、ネットワークからアプローチされるセンサアレイは遠隔励起増幅機能を持たせており、伝送損失補償が十分行え、伝送距離が飛躍的に延び、遠隔で、より広域で面的なセンサネットワーク構築が可能となる。   (1) A general-purpose sensor network using a repeater (transmission / reception amplifier, bus amplifier) can be formed while transmitting analog signals. Furthermore, the sensor array approached from the network has a remote excitation amplification function, so that transmission loss compensation can be sufficiently performed, the transmission distance can be greatly increased, and a remote, wider area sensor network can be constructed. Become.

(2)任意の情報センタから、任意のセンサアレイが選択可能であり、汎用的なセンサネットワークが可能となる。   (2) An arbitrary sensor array can be selected from an arbitrary information center, and a general-purpose sensor network is possible.

(3)センサアレイ内に電子回路、アクティブな切り換え器を用いておらず、システムの信頼性がより向上する。   (3) Since the electronic circuit and the active switch are not used in the sensor array, the reliability of the system is further improved.

(4)遠隔励起光の有効な伝送距離はある程度限界があるが、電源の配備されている合分波増幅器に励起光源を配置することにより、さらに遠隔での遠隔励起増幅が可能である。また、送受用カプラの空き入力を介し、励起光をバスラインの両方向に送出させることを容易にしている。   (4) Although the effective transmission distance of the remote pumping light is limited to some extent, remote pumping amplification can be performed further remotely by arranging the pumping light source in the multiplexing / demultiplexing amplifier in which the power source is provided. In addition, it is easy to send the excitation light in both directions of the bus line via the idle input of the transmission / reception coupler.

(5)送受処理部からバスライン間の接続において、センタ入出光とバスライン伝送光とを必要最小個数で、分離増幅した構成をとり、コスト低減とアンプゲイン設計等の単純化を図ることができる。   (5) In the connection between the transmission / reception processing unit and the bus line, a configuration in which the center incoming / outgoing light and the bus line transmission light are separated and amplified by a necessary minimum number can be used to reduce cost and simplify amplifier gain design. it can.

(6)送受処理部からバスライン間の接続は、広い波長帯域成分を用いて行うことができる。   (6) Connection between the transmission / reception processing unit and the bus line can be performed using a wide wavelength band component.

(7)遠隔励起用光を隣接する合分波増幅器で供給させるため、陸岸近くで発生し易い送受処理部と合分波増幅器間ケーブルの切断等の事故に対しても、冗長構成としており、信頼性の向上を図ることができる。   (7) Since the remote excitation light is supplied by the adjacent multiplexing / demultiplexing amplifier, it has a redundant configuration for accidents such as disconnection of the cable between the transmission / reception processing unit and the multiplexing / demultiplexing amplifier that are likely to occur near the shore. Reliability can be improved.

本発明の光ファイバ広域センサシステムは、送受処理部(20−i)と、合分波増幅器(30−i)と、アレイ用合分波器(40−i)とを備えた、干渉により信号光の位相変化を検出する方式のセンサアレイシステムにおいて、前記送受処理部(20−i)は、信号光源(1)とこの信号光源(1)に接続される送信ゲート(2)とこの送信ゲート(2)に接続されるブースアンプ(3)を有する信号光源部(21)と、この信号光源部(21)に接続される往路伝送ファイバと、復路伝送ファイバに接続される受光部(23)とこの受光部(23)に接続されるDMUX(7)とこのDMUX(7)に接続される復調処理部(8−1,8−2,…)を有する信号受信部とを有する受信部とからなり、前記合分波増幅器(30−i)は前記信号光源部(21)からの信号を受ける送受用アンプ(31)と、多波長励起光源(35)と、前記送受用アンプ(31)と前記多波長励起光源(35)に接続される送受用カプラ(32)と、この送受用カプラ(32)の両側に接続される2個のバス用カプラ(33−1,33−2)と、該2個のバス用カプラ(33−1,33−2)間に接続されるバス用アンプ(34)とからなり、前記アレイ用合分波器(40−i)は、2個の合分波器(41−1,41−2)と、この2個の合分波器(41−1,41−2)にそれぞれ接続されるアレイ結合器(42−1)と、このアレイ結合器(42−1)にそれぞれ接続されるとともに、ブアレイに接続されるリモートアンプ(43−1)と、前記2個の合分波器(41−1,41−2)の両側に接続されるとともに、前記リモートアンプ(43−1)に接続される励起光分波器(45−1)とを備える。 The optical fiber wide area sensor system according to the present invention includes a transmission / reception processing unit (20-i), a multiplexing / demultiplexing amplifier (30-i), and an array multiplexer / demultiplexer (40-i). In the sensor array system that detects a phase change of light, the transmission / reception processing unit (20-i) includes a signal light source (1), a transmission gate (2) connected to the signal light source (1), and the transmission gate. a signal light source unit having a booth capacitor amplifier which is connected to (2) (3) (21), and the outgoing transmission fiber connected to the signal source (21), a light receiving unit (23 connected to the return transmission fiber ) And a signal receiving unit including a DMUX (7) connected to the light receiving unit (23) and a demodulation processing unit (8-1, 8-2,...) Connected to the DMUX (7). The multiplexing / demultiplexing amplifier (30-i) A transmission / reception amplifier (31) for receiving a signal from the signal light source unit (21), a multi-wavelength excitation light source (35), a transmission / reception unit connected to the transmission / reception amplifier (31) and the multi-wavelength excitation light source (35). The coupler (32), two bus couplers (33-1, 33-2) connected to both sides of the transmission / reception coupler (32), and the two bus couplers (33-1, 33-) 2) a bus amplifier (34) connected between the array multiplexer / demultiplexer (40-i) and two multiplexer / demultiplexers (41-1, 41-2) two demultiplexer (41-1, 41-2) in the array coupler are respectively connected to the (42-1), it is connected respectively to the array coupler (42-1), the support Buarei Of the remote amplifier (43-1) to be connected and the two multiplexers / demultiplexers (41-1, 41-2) It is connected to the side, and a excitation optical demultiplexer (45-1) connected to said remote amplifier (43-1).

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は、本発明の参考例を示す遠隔励起増幅器を配置した多重センサシステムの構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a multi-sensor system in which remote excitation amplifiers according to a reference example of the present invention are arranged.

この参考例では、信号光増幅の遠隔励起増幅器はセンサアレイ内に分割配置している。信号光源1から送出された連続光は、送信ゲート2で後述する所定の光パルスに変換され、ブースタアンプ3で増幅され、長距離でなる往路伝送ファイバに入射される。   In this reference example, the remote excitation amplifier for signal light amplification is divided and arranged in the sensor array. The continuous light transmitted from the signal light source 1 is converted into a predetermined optical pulse, which will be described later, by the transmission gate 2, amplified by the booster amplifier 3, and incident on a long-distance outbound transmission fiber.

センサアレイ4は、例えばアレイ結合カプラ4−1−1等を介して、サブアレイ4−2−1等に分割する。サブアレイ4−2−1等は、入射した信号光が所定の信号を検出した後、入力側に戻される構造をとっており、さらに、サブアレイ4−2−1内の各センサ部間には所定の遅延が施されており、戻り光はパルス列を形成する。各センサ部は、例えばセンシングファイバとリファレンスファイバで構成される干渉計であり、地震加速度に応じてセンシングファイバが伸縮あるいは屈折率変化を起こし、伝搬光の位相変化を発生する。リファレンスファイバ通過光と干渉させることにより、位相復調を行うことができ、信号検出が可能となる。   The sensor array 4 is divided into sub-arrays 4-2-1 etc. via, for example, an array coupling coupler 4-1-1. The subarray 4-2-1 or the like has a structure in which the incident signal light is returned to the input side after detecting a predetermined signal, and further, a predetermined interval is provided between the sensor units in the subarray 4-2-1. The return light forms a pulse train. Each sensor unit is an interferometer composed of, for example, a sensing fiber and a reference fiber. The sensing fiber expands or contracts or changes its refractive index in response to earthquake acceleration, and generates a phase change of propagating light. By interfering with the reference fiber passing light, phase demodulation can be performed and signal detection becomes possible.

アレイ結合カプラの後段には、例えばアレイ結合カプラ4−1−1と4−1−2の中間に、アンプ用遅延線4−3−1を伴ったリモートポストアンプ4−4−1を配置しており、接続される後段のサブアレイ4−2−1,4−2−2への信号入射光を増幅させる。また、サブアレイ4−2−1,4−2−2の戻り光の増幅のため、アレイ結合カプラ4−1−2と4−1−4との間に、リモートプリアンプ4−5−1を配置する。他のサブアレイに対しても同様の構成をとる。   At the subsequent stage of the array coupling coupler, for example, a remote post-amplifier 4-4-1 with an amplifier delay line 4-3-1 is arranged between the array coupling couplers 4-1-1 and 4-1-2. And amplifies the signal incident light to the connected sub-arrays 4-2-1 and 4-2-2 in the subsequent stage. A remote preamplifier 4-5-1 is arranged between the array coupling couplers 4-1-2 and 4-1-4 for amplifying the return light of the subarrays 4-2-1 and 4-2-2. To do. The same configuration is adopted for the other subarrays.

パルス列を形成する戻り光はアレイ結合カプラ4−1−4で結合され、復路伝送路を伝搬し、プリアンプ5に送られ増幅後、O/E変換器6で自乗検波され、DMUX7で後述するシーケンスによりセンサ信号のチャネル切換が行われ、復調処理器8−1等に送られる。各復調処理器8−1では、所定の復調方式に基づき、地震加速度等の所定信号がセンサ毎に復調される。   The return light forming the pulse train is coupled by the array coupling coupler 4-1-4, propagates through the return path, is sent to the preamplifier 5, is amplified, square-detected by the O / E converter 6, and a sequence described later by the DMUX 7. As a result, the channel of the sensor signal is switched and sent to the demodulation processor 8-1 and the like. Each demodulator 8-1 demodulates a predetermined signal such as earthquake acceleration for each sensor based on a predetermined demodulation method.

リモートポストアンプおよびリモートプリアンプは、Erbium Doped Fiber Amplifier(EDFA)で構成されており、所定の高いレベルの励起光を必要とする。励起光も非線形散乱等の作用で最大入射光レベルは限定される。そのため、複数のアンプに同時供給すると、分割によるレベル低下が避けられない。   The remote postamplifier and the remote preamplifier are composed of an erbium doped fiber amplifier (EDFA), and require a predetermined high level of excitation light. The maximum incident light level of the excitation light is also limited by the action of nonlinear scattering or the like. For this reason, if a plurality of amplifiers are supplied simultaneously, a level drop due to division is inevitable.

パルスで送信し、時分割処理するセンサシステムにおいては、信号光の各アンプを通過するのは特定の時間帯のみであることに着目する。特定のアンプの励起を起こさせるため、該当する時間に到達するよう光源から時分割で送出する。また、励起光は、該当するアンプのみでの抽出が可能となるよう波長選択性を持たせる。   It is noted that in a sensor system that transmits in pulses and performs time division processing, only a specific time zone passes through each amplifier of signal light. In order to cause excitation of a specific amplifier, the light source is transmitted in a time division manner so as to reach the corresponding time. In addition, the excitation light has wavelength selectivity so that it can be extracted only by the corresponding amplifier.

励起光源9−1,9−2等は、波長の僅かに異なる励起光を発生しておき、後述するタイミングで励起光切換器10で所定のアンプに時間的に切り換えて供給する。センサアレイ側では、励起光分波器4−6−1等で、波長分離で抽出し、各リモートアンプに供給する。ポストアンプの供給時間を分離するため、前述のアンプ用遅延線4−3−1,4−3−2等を設定しておく。アンプ用遅延線4−3−1と4−3−2は、例えば、信号光のパルス幅以上の時間遅れを持たせておく。   The excitation light sources 9-1, 9-2, etc. generate excitation lights having slightly different wavelengths, and supply them by switching to a predetermined amplifier with the excitation light switching unit 10 at a timing described later. On the sensor array side, the light is extracted by wavelength separation using an excitation light demultiplexer 4-6-1 or the like and supplied to each remote amplifier. In order to separate the supply time of the post-amplifier, the above-described amplifier delay lines 4-3-1 and 4-3-2 are set. For example, the amplifier delay lines 4-3-1 and 4-3-2 have a time delay equal to or greater than the pulse width of the signal light.

励起光波長は、信号光波長を1.5μm帯としており、通常、1.48μm帯が適する。   The excitation light wavelength is the 1.5 μm band for signal light, and the 1.48 μm band is usually suitable.

図2はタイミング制御器11で制御する、励起光供給等の観点から示した動作タイミングを示す図であり、図2(a)は、本参考例での通常の基本動作の場合である。   FIG. 2 is a diagram showing operation timings controlled by the timing controller 11 from the viewpoint of supply of pumping light and the like, and FIG. 2A shows a normal basic operation in this reference example.

周期的に送信される信号光(送信ゲート2からの出力)は、リモートポストアンプ4−4−1および4−4−2に、アンプ用遅延線4−3−1の遅延量差により、時間差を伴って到達する。リモートポストアンプ4−4−1からの出力は、本構成ではサブアレイ4−2−1および4−2−2に送られ、リモートプリアンプ4−5−1の入力で示したように2個のサブアレイからの出力信号が交互に現れるように設定したものとする。   The signal light (output from the transmission gate 2) transmitted periodically is time-differenced to the remote post-amplifiers 4-4-1 and 4-4-2 due to the delay amount difference of the amplifier delay line 4-3-1. Reach with. In this configuration, the output from the remote postamplifier 4-4-1 is sent to the subarrays 4-2-1 and 4-2-2, and as shown by the input of the remote preamplifier 4-5-1, two subarrays are provided. Assume that the output signals from are set to appear alternately.

また、リモートポストアンプ4−4−2からの出力は、同様な動作でリモートプリアンプ4−5−2に入力されるが、図に示すよう、リモートプリアンプ4−5−1の入力とリモートプリアンプ4−5−2の入力間での信号光は、時間分離できるようにアレイ構造で到達時間を設定する。   Further, the output from the remote postamplifier 4-4-2 is input to the remote preamplifier 4-5-2 by the same operation, but as shown in the figure, the input of the remote preamplifier 4-5-1 and the remote preamplifier 4 are input. The arrival time of the signal light between the inputs of −5-2 is set by an array structure so that time separation is possible.

因みに、この信号光は、復路伝送ファイバに戻された後、送信のタイミングを起点とした時間制御によるタイミング制御器11に基づき、DMUX7で信号選択されて、復調処理される。同様な時間制御により、各リモートアンプに信号光が到達する時刻を見計らい(図中、励起光分波器4−6入力のタイミング)、励起光切換器10より送出する。   Incidentally, after this signal light is returned to the return transmission fiber, the signal is selected by the DMUX 7 and demodulated based on the timing controller 11 based on the time control starting from the transmission timing. By a similar time control, the time at which the signal light reaches each remote amplifier is estimated (in the figure, the timing of the input of the excitation light demultiplexer 4-6), and is transmitted from the excitation light switch 10.

図2(b)は、遠隔励起増幅器をスイッチとして用いた場合で、該当するサブアレイの全信号を出力した後、サブアレイを順次切り換えて計測する場合のタイミング制御例である。例えば、図中の最初の送信信号光に対しては、リモートポストアンプ4−4−2および戻り光でのリモートプリアンプ4−5−2にはともに励起光を供給せず、その結果、信号光を断したと等価な作用となる。   FIG. 2B shows an example of timing control in the case where the remote excitation amplifier is used as a switch and the measurement is performed by sequentially switching the subarray after outputting all signals of the corresponding subarray. For example, for the first transmission signal light in the figure, neither the remote postamplifier 4-4-2 nor the remote preamplifier 4-5-2 in the return light is supplied with pumping light. This is equivalent to refusing.

リモートポストアンプ4−4−1およびリモートプリアンプ4−5−1には規定通り供給し、次の送信信号に関しては、別のサブアレイを動作させるよう順次切り換えていく。送信信号間隔内にはサブアレイ内のセンサ信号だけが含まれるので、パルスデューティ比は大きく採れる。サブアレイの分割数をDとすると、デューティ比はほぼD倍となり、各サブアレイで賄えるセンサ数は概略√D倍となる。   The remote postamplifier 4-4-1 and the remote preamplifier 4-5-1 are supplied as specified, and the next transmission signal is sequentially switched to operate another sub-array. Since only the sensor signals in the sub-array are included in the transmission signal interval, a large pulse duty ratio can be taken. If the number of subarray divisions is D, the duty ratio is approximately D times, and the number of sensors that can be covered by each subarray is approximately √D times.

扱う計測対象の信号周波数が低い場合には、サンプリング周期も低く設定可能であり、順次、サブアレイの全信号をスキャンした後、切り換えていくことが可能となる。サブアレイ、ひいてはセンサアレイの拡大が可能となる。この動作もタイミング制御器11で制御し、送信周期、パルス幅も適宜、最適化(例えば、デューティ比を最大とする等)して使用する。   When the signal frequency of the measurement target to be handled is low, the sampling period can also be set low, and it is possible to switch after sequentially scanning all signals of the subarray. It is possible to expand the sub-array and thus the sensor array. This operation is also controlled by the timing controller 11, and the transmission cycle and pulse width are optimized (for example, the duty ratio is maximized) as appropriate.

なお、リモートポストアンプ4−4−1,4−4−2は、最大出力で抑えられるため、アレイ結合カプラでの分割で信号光レベルを1/2に落とし、さらに多段の結合カプラで分割していき、D(Dは2のべき乗)分割した段間に配置すると、信号光レベルは1/Dと落ち、アンプゲインは概略D倍に高められる。センサ数の拡大に換算して、前述と同様、伝送ファイバ上に配置した場合に比べて、概略√D倍となる。   Since the remote post-amplifiers 4-4-1 and 4-4-2 can be suppressed at the maximum output, the signal light level is reduced to 1/2 by the division by the array coupling coupler, and further divided by the multi-stage coupling coupler. If it is arranged between stages divided by D (D is a power of 2), the signal light level drops to 1 / D, and the amplifier gain is increased to approximately D times. In terms of the increase in the number of sensors, as in the case described above, it is approximately √D times compared to the case where the sensor is arranged on the transmission fiber.

また、リモートプリアンプでは、微弱な信号光が入力されるため、通常高いアンプゲインが得られ、伝送損失およびサブアレイの分割損を補う程度の利得を確保することが可能である。ところで、EDFA等で規定される光信号対雑音比SNRは、EDFAの雑音で制約を受けるため、入力レベルが最小となる光増幅器出力で決まる。従って、リモートポストアンプと同様、D分割した段間に配置すると、信号光レベルはD倍に高められ、センサ数の拡大に換算して、概略√D倍となる。   In addition, since a weak signal light is input to the remote preamplifier, normally a high amplifier gain is obtained, and a gain sufficient to compensate for transmission loss and subarray division loss can be secured. By the way, the optical signal-to-noise ratio SNR defined by the EDFA or the like is determined by the optical amplifier output at which the input level is minimized because it is restricted by the noise of the EDFA. Therefore, as in the case of the remote postamplifier, the signal light level is increased by a factor of D when arranged between D-divided stages, and is approximately √D times in terms of the increase in the number of sensors.

上記した参考例によれば、以下の効果を有する。   The reference example described above has the following effects.

(1)センサアレイ内に、光増幅器を設けた構成とするため、信号光の伝搬損失およびアレイ分割に伴う分岐損の損失補償が実現でき、遠隔でのセンサアレイ展開が可能となる。   (1) Since the optical amplifier is provided in the sensor array, compensation for loss of signal light and loss of branching loss due to array division can be realized, and remote sensor array deployment is possible.

(2)EDFAの増幅度は、励起パワーと、入力する信号光のレベルとに依存する。往路側では、ポストアンプを入力信号レベルの低下するアレイ結合カプラの後段に配置したため、高い増幅度が得られ、伝送損失補償効果が増加する。   (2) The amplification degree of the EDFA depends on the excitation power and the level of the input signal light. On the forward path side, the post-amplifier is disposed after the array coupling coupler in which the input signal level decreases, so that a high amplification degree is obtained and the transmission loss compensation effect is increased.

(3)微小信号入力の場合のEDFAの増幅度は高く、リモートプリアンプは復路伝送路の損失およびアレイ分割に伴う分岐損の損失を十分に補償する利得が得られ、その分、信号光のSNRが改善される。   (3) The amplification degree of the EDFA in the case of a minute signal input is high, and the remote preamplifier can obtain a gain that sufficiently compensates for the loss of the return transmission line and the loss of the branching loss due to the array division. Is improved.

(4)センサアレイをサブアレイに分割した構造をとると、サブアレイへの分岐損を含めたアレイでの信号光の総合消費パワーを減少させることができる。また、サブアレイ構造は、地震を面的(格子状、放射状等)に観測するアレイ構築の実現にも適合しやすい。   (4) If the sensor array is divided into sub-arrays, the total power consumption of signal light in the array including the branch loss to the sub-arrays can be reduced. In addition, the subarray structure is easily adapted to the realization of an array construction for observing earthquakes in a plane (lattice, radial, etc.).

(5)励起光を波長多重を併用した時分割多重伝送するため、複数個のアンプに分割損を生じないよう供給できるため、増幅する能力が確保可能となる。   (5) Since the pumping light is time-division multiplexed using wavelength multiplexing, it can be supplied to a plurality of amplifiers so as not to cause a division loss, so that the ability to amplify can be secured.

(6)計測信号が低周波を対象とする場合には、遠隔増幅器の励起制御を、通過する信号光のスイッチング機能として用い、1信号光に1サブアレイを対応させ、信号光のパルスデューティ比が大きくとれ、センサ数を拡大することが可能となる。従って、遠隔での、広域で面的な、センサネットワーク構築が可能となる。   (6) When the measurement signal targets a low frequency, the excitation control of the remote amplifier is used as a switching function of the signal light passing therethrough, one signal array is associated with one subarray, and the pulse duty ratio of the signal light is It is possible to increase the number of sensors. Therefore, it is possible to construct a remote, wide-area sensor network.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

図3は本発明の実施例で、センサネットワーク化の一形態として、任意の送受処理部(情報センタ等)で任意のセンサアレイを共有化可能としたシステム構成図である。   FIG. 3 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which an arbitrary sensor array can be shared by an arbitrary transmission / reception processing unit (information center or the like) as one form of sensor networking.

送受処理部20−i、20−j等はそれぞれ、参考例(図1参照)の信号光源1(但し波長可変とする)、送信ゲート2、ブースタアンプ3等で構成される信号光源部21、戻り光取り出しのサーキュレータ22およびその後段に接続されるプリアンプ5、新たに可変波長フィルタ、O/E変換器6等で構成される受光部23、センサ信号のチャネル選択を行うDMUX7、および、復調処理器8−1、8−2等で構成される。送信タイミングおよびセンサ信号選択タイミングは、タイミング制御器11より送出される。さらに、任意のセンサアレイを切り換える際の、後述する制御パラメータがセンサ切換制御器24より送出される。   Each of the transmission / reception processing units 20-i, 20-j, etc. includes a signal light source unit 21 including a signal light source 1 (referred to as a variable wavelength) of a reference example (see FIG. 1), a transmission gate 2, a booster amplifier 3, and the like. A return light extraction circulator 22 and a preamplifier 5 connected to the subsequent stage, a light receiving unit 23 newly composed of a variable wavelength filter, an O / E converter 6 and the like, a DMUX 7 for selecting a channel of a sensor signal, and a demodulation process It is composed of devices 8-1 and 8-2. The transmission timing and the sensor signal selection timing are sent from the timing controller 11. Further, a control parameter to be described later when switching an arbitrary sensor array is sent from the sensor switching controller 24.

アレイ用合分波器40−i,40−h等は、2個の合分波器41−1および41−2を組み合わせ、波長選択で特定の波長の信号光のみの入出力を行う。合分波器は、アレイ導波路回折格子機能を有し、端子(1)−(2)間では特定の波長成分のみの入出力動作が行え、(1)−(3)間は他の波長成分が入出力可能である。(2)−(3)の接続はない構造である。各々のアレイ用合分波器は、異なった波長を選択するよう設定される。   The array multiplexer / demultiplexers 40-i, 40-h, etc. combine two multiplexers / demultiplexers 41-1 and 41-2, and input / output only the signal light of a specific wavelength by wavelength selection. The multiplexer / demultiplexer has an arrayed waveguide diffraction grating function, and can perform input / output operation of only a specific wavelength component between the terminals (1) and (2), and other wavelengths between (1) and (3). Components can be input and output. (2)-(3) has no connection. Each array multiplexer / demultiplexer is set to select a different wavelength.

アレイ用合分波器40−iでは、例えば、特定波長λi の信号光が合分波器41−1(1)に入射すると、その波長成分のみをアレイ結合カプラ42−1側に抽出する。この抽出された信号光は、参考例(図1参照)の場合と同様の動作を行い、遠隔増幅されてサブアレイに送られ、戻り光は、合分波器41−2(1)側に戻される。リモートアンプ43−1等は、ポストアンプおよびプリアンプとして往復伝搬光の増幅を行う。 In the array multiplexer / demultiplexer 40-i, for example, when signal light of a specific wavelength λ i is incident on the multiplexer / demultiplexer 41-1 (1), only the wavelength component is extracted to the array coupling coupler 42-1 side. . The extracted signal light performs the same operation as in the reference example (see FIG. 1), is remotely amplified and sent to the subarray, and the return light is returned to the multiplexer / demultiplexer 41-2 (1) side. It is. The remote amplifier 43-1 and the like amplify the round-trip propagation light as a post amplifier and a preamplifier.

一方、他のセンサアレイ用の信号成分(波長λi 以外の成分)に対しては、合分波器41−1(1)、合分波器41−2(2)間は素通りすることになる。また、合分波器41−2(1)側から入射する信号光に対しても、前記と同様の作用となる。 On the other hand, with respect to other sensor array signal components (components other than the wavelength λ i ), the multiplexer / demultiplexer 41-1 (1) and the multiplexer / demultiplexer 41-2 (2) pass through. Become. Further, the same operation as described above is performed for signal light incident from the side of the multiplexer / demultiplexer 41-2 (1).

後述する合分波増幅器30−iから送出される励起光は、励起光分波器U44−1、44−2等で波長選択され、リモートアンプ43−1、43−2等に供給される。また、合分波増幅器30−jから送出される励起光は、励起光分波器D45−1、45−2等で波長選択され、リモートアンプ43−1、43−2等に供給される。上記励起光の両者は、各リモートアンプの前方励起あるいは後方励起用の励起光となる。   The pumping light transmitted from the multiplexing / demultiplexing amplifier 30-i, which will be described later, is wavelength-selected by the pumping light demultiplexers U44-1, 44-2, etc., and supplied to the remote amplifiers 43-1, 43-2, etc. Further, the wavelength of the excitation light transmitted from the multiplexing / demultiplexing amplifier 30-j is selected by the excitation light demultiplexers D45-1, 45-2 and the like and supplied to the remote amplifiers 43-1, 43-2 and the like. Both of the above-described excitation lights become excitation light for forward excitation or backward excitation of each remote amplifier.

合分波増幅器30−i等は、送受処理部20−i等からの信号光を送受用アンプ31で増幅し、送受用カプラ32およびバス用カプラ33−1を介してアレイ用合分波器40−i側に送出する。アレイ用合分波器40−i側から送られてくる信号光は、バス用カプラ33−1および送受用カプラ32を介して取り込み、送受用アンプ(入出力光専用アンプ)31で増幅後、送受処理部20−i等に信号光を戻す働きを有す。   The multiplexer / demultiplexer 30-i and the like amplify the signal light from the transmission / reception processing unit 20-i by the transmission / reception amplifier 31, and the array multiplexer / demultiplexer via the transmission / reception coupler 32 and the bus coupler 33-1. Send to 40-i side. The signal light transmitted from the array multiplexer / demultiplexer 40-i side is taken in via the bus coupler 33-1 and the transmission / reception coupler 32, and amplified by the transmission / reception amplifier (input / output optical dedicated amplifier) 31, It has the function of returning the signal light to the transmission / reception processing unit 20-i and the like.

また、送受処理部20−i等からの信号光は同様に、送受用カプラ32およびバス用カプラ33−2を介して他の方向のアレイ用合分波器40−h側に入出力が可能である。バスライン上を直進する信号光は、バス用カプラ33−1および33−2を介し、バス用アンプ(バスライン通過光専用アンプ)34を通過させることにより、増幅されながら伝搬可能である。   Similarly, signal light from the transmission / reception processing unit 20-i and the like can be input / output to the array multiplexer / demultiplexer 40-h side in the other direction via the transmission / reception coupler 32 and the bus coupler 33-2. It is. The signal light traveling straight on the bus line can propagate while being amplified by passing through the bus amplifier (bus line passing light dedicated amplifier) 34 through the bus couplers 33-1 and 33-2.

さらに、アレイ用合分波器40−iおよび40−h等の隣接する両センサアレイでの遠隔増幅を行うため、多波長励起光源35を有し、送受用カプラ32とバス用カプラ33−1あるいは33−2とを介して、励起光を供給する。合分波増幅器30−i等には、送受処理器20−i等から、電源の供給を行う。   Further, in order to perform remote amplification in both adjacent sensor arrays such as the array multiplexers / demultiplexers 40-i and 40-h, a multi-wavelength excitation light source 35 is provided, and a transmission / reception coupler 32 and a bus coupler 33-1. Or excitation light is supplied via 33-2. Power is supplied to the multiplexing / demultiplexing amplifier 30-i or the like from the transmission / reception processor 20-i or the like.

送受処理部20−iが、アレイ用合分波器40−iに繋がるセンサアレイにアクセスするには、センサ切換制御器24から、該当する波長例えばλi を、信号光源部21に指定する。また、戻り光のλi 成分のみを抽出するよう、受光部23に指定する。信号光の往復伝搬距離に対応した、チャネル選択タイミングは、タイミング制御器11を介してDMUX7に、さらに、同期検波用の位相情報は復調処理器8−1,8−2等に指定される。 In order for the transmission / reception processor 20-i to access the sensor array connected to the array multiplexer / demultiplexer 40-i, the sensor switching controller 24 designates the corresponding wavelength, for example, λ i to the signal light source unit 21. Further, the light receiving unit 23 is designated so as to extract only the λ i component of the return light. The channel selection timing corresponding to the round-trip propagation distance of the signal light is designated by the DMUX 7 via the timing controller 11, and the phase information for synchronous detection is designated by the demodulation processors 8-1, 8-2, etc.

信号光送受の基本動作は、参考例と同様であり、送受処理部20−iから波長λi の光パルスが送出されると、合分波増幅器30−iで増幅され、バスライン上の両方向に送り出される。バスライン上では、波長λi に該当するアレイ用合分波器、例えば40−iでのみ信号光が取り込まれ、遠隔増幅等を含むセンサアレイで信号検出が行われ、該センサアレイからの戻り光は、アレイ用合分波器40−iで再度バスライン上に戻される。送受処理部20−iには往路と同様の経路で戻り、受光部23で波長選択された後、所定の復調処理が施される。 The basic operation of signal light transmission / reception is the same as that of the reference example. When an optical pulse of wavelength λ i is transmitted from the transmission / reception processing unit 20-i, it is amplified by the multiplexing / demultiplexing amplifier 30-i and bi-directional on the bus line. Sent out. On the bus line, signal light is captured only by the array multiplexer / demultiplexer corresponding to the wavelength λ i , for example, 40-i, signal detection is performed by the sensor array including remote amplification, and the return from the sensor array. The light is returned to the bus line again by the array multiplexer / demultiplexer 40-i. The transmission / reception processing unit 20-i returns along the same path as the forward path, and after the wavelength is selected by the light receiving unit 23, a predetermined demodulation process is performed.

あるアレイ用合分波器、例えば40−iに繋がるセンサアレイにおけるリモートアンプへの励起光は、隣接する合分波増幅器、例えば、合分波増幅器30−iおよび30−jの両者から供給され、該当するアンプには両者分が合算されて供給される構造をとっている。極力、励起光量の減じない方式となる。   Excitation light to a remote amplifier in a sensor array connected to an array multiplexer / demultiplexer, for example, 40-i, is supplied from both adjacent multiplexing / demultiplexing amplifiers, for example, multiplexing / demultiplexing amplifiers 30-i and 30-j. The corresponding amplifiers are combined and supplied together. As much as possible, the excitation light quantity will not decrease.

上記した実施例によれば、以下の効果を有する。   According to the embodiment described above, the following effects are obtained.

(1)アナログ信号伝送ながらも、中継器(送受用アンプ、バス用アンプ)を用いた汎用的なセンサネットワークが形成でき、さらに、ネットワークからアプローチされるセンサアレイは遠隔励起増幅機能を持たせている。   (1) A general-purpose sensor network using repeaters (transmission / reception amplifiers, bus amplifiers) can be formed while analog signals are transmitted, and the sensor array approached from the network has a remote excitation amplification function. Yes.

(2)伝送損失補償が十分行え、伝送距離が飛躍的に延び、遠隔で、より広域で面的なセンサネットワーク構築が可能となる。   (2) The transmission loss can be sufficiently compensated, the transmission distance can be greatly increased, and a remote, wider area sensor network can be constructed.

(3)任意の情報センタから、任意のセンサアレイが選択可能であり、汎用的なセンサネットワークが可能となる。   (3) An arbitrary sensor array can be selected from an arbitrary information center, and a general-purpose sensor network is possible.

(4)センサアレイ内に電子回路、アクティブな切り換え器を用いておらず、システムの信頼性がより向上する。   (4) Since no electronic circuit or active switch is used in the sensor array, the reliability of the system is further improved.

(5)遠隔励起光の有効な伝送距離はある程度限界があるが、電源の配備されている合分波増幅器に励起光源を配置することにより、さらに遠隔での遠隔励起増幅を可能としている。また、送受用カプラの空き入力を介し、励起光をバスラインの両方向に送出させることを容易に可能としている。   (5) Although the effective transmission distance of the remote pumping light is limited to some extent, the remote pumping amplification can be further performed remotely by arranging the pumping light source in the multiplexing / demultiplexing amplifier in which the power source is provided. In addition, it is possible to easily transmit the excitation light in both directions of the bus line through the empty input of the transmission / reception coupler.

(6)送受処理部からバスライン間の接続において、センタ入出光とバスライン伝送光とを必要最小個数で、分離増幅した構成をとり、コスト低減とアンプゲイン設計等の単純化が図れる。   (6) In the connection between the transmission / reception processing unit and the bus line, a configuration in which the center incoming / outgoing light and the bus line transmission light are separated and amplified by a necessary minimum number can be used to reduce cost and simplify amplifier gain design.

(7)送受処理部からバスライン間の接続は、広い波長帯域成分を用いて行える。   (7) Connection between the transmission / reception processing unit and the bus line can be performed using a wide wavelength band component.

(8)遠隔励起用光を隣接する合分波増幅器で供給させるため、陸岸近くで発生し易い送受処理部と合分波増幅器間ケーブルの切断等の事故に対しても、冗長構成で、信頼性が向上する。   (8) Since the remote pumping light is supplied by the adjacent multiplexing / demultiplexing amplifier, it has a redundant configuration for accidents such as disconnection of the cable between the transmission / reception processing unit and the multiplexing / demultiplexing amplifier that are likely to occur near the shore. Reliability is improved.

さらに、本発明は、次のような利用形態を有する。   Furthermore, this invention has the following utilization forms.

(1)実施例において、リモートポストアンプあるいはリモートプリアンプはEDFAを用いての集中型で説明しているが、伝送線の長い区間に渡って増幅作用を持たせる分布型、または、ラマン増幅器を用いての分布型等でも可能である。   (1) In the embodiment, the remote postamplifier or remote preamplifier is described as a concentrated type using an EDFA, but a distributed type or a Raman amplifier that has an amplification action over a long section of the transmission line is used. All distribution types are also possible.

(2)実施例において、センサアレイはサブアレイで構成されているが、サブアレイがさらにサブアレイで構成されてもよい。   (2) In the embodiment, the sensor array is configured by a subarray, but the subarray may be further configured by a subarray.

(3)実施例において、アレイ用合分波器内の合分波器は同一波長で該センサアレイと接続する構造であるが、異なった波長成分での接続法とすることも可能である。   (3) In the embodiment, the multiplexer / demultiplexer in the array multiplexer / demultiplexer is structured to be connected to the sensor array at the same wavelength, but it is also possible to use a connection method with different wavelength components.

(4)実施例において、信号光源と送信ゲートは一体型でも可能である。   (4) In the embodiment, the signal light source and the transmission gate may be integrated.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の光ファイバ広域センサシステムは、中継機能を活用してより汎用的にネットワーク化して用いるセンサシステムとして利用可能である。   The optical fiber wide area sensor system of the present invention can be used as a sensor system that is used in a more general network by utilizing a relay function.

本発明の参考例を示す遠隔励起増幅器を配置した多重センサシステムの構成図である。It is a block diagram of the multiple sensor system which has arrange | positioned the remote excitation amplifier which shows the reference example of this invention. 本発明の参考例を示すタイミング制御器で制御する、励起光供給等の観点から示した動作タイミングを示す図である。It is a figure which shows the operation timing shown from viewpoints, such as excitation light supply controlled by the timing controller which shows the reference example of this invention. 本発明の実施例を示す、センサネットワーク化の一形態として、任意の送受処理部(情報センタ等)で任意のセンサアレイを共有化可能としたシステム構成図である。FIG. 3 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which an arbitrary sensor array can be shared by an arbitrary transmission / reception processing unit (information center or the like) as one form of sensor networking.

符号の説明Explanation of symbols

1 信号光源
2 送信ゲート
3 ブースタアンプ
4 センサアレイ
4−1−1,4−1−2,4−1−3,4−1−4,42−1 アレイ結合カプラ
4−2−1,4−2−2 サブアレイ
4−3−1,4−3−2 アンプ用遅延線
4−4−1,4−4−2 リモートポストアンプ
4−5−1,4−5−2 リモートプリアンプ
4−6−1,44−1,44−2,45−1、45−2 励起光分波器
5 プリアンプ
6 O/E変換器
7 DMUX
8−1,8−2 復調処理器
9−1,9−2 励起光源
10 励起光切換器
11 タイミング制御器
20−i,20−j 送受処理部
21 信号光源部
22 戻り光取り出しのサーキュレータ
23 受光部
24 センサ切換制御器
30−i,30−j 合分波増幅器
31 送受用アンプ
32 送受用カプラ
33−1,33−2 バス用カプラ
34 バス用アンプ
35 多波長励起光源
40−i,40−h アレイ用合分波器
41−1,41−2 合分波器
43−1,43−2 リモートアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal light source 2 Transmission gate 3 Booster amplifier 4 Sensor array 4-1-1,4-1-2,4-1-3,4-1-4, 42-1 Array coupling coupler 4-2-1,4- 2-2 Subarray 4-3-1, 4-3-2 Delay line for amplifier 4-4-1, 4-4-2 Remote post-amplifier 4-5-1, 4-5-2 Remote preamplifier 4-6 1, 44-1, 44-2, 45-1, 45-2 Excitation light demultiplexer 5 Preamplifier 6 O / E converter 7 DMUX
8-1, 8-2 Demodulation processor 9-1, 9-2 Excitation light source 10 Excitation light switch 11 Timing controller 20-i, 20-j Transmission / reception processing unit 21 Signal light source unit 22 Return light extraction circulator 23 Light reception Unit 24 Sensor switching controller 30-i, 30-j Multiplexing / demultiplexing amplifier 31 Transmission / reception amplifier 32 Transmission / reception coupler 33-1, 33-2 Bus coupler 34 Bus amplifier 35 Multi-wavelength excitation light source 40-i, 40- h Array multiplexer / demultiplexer 41-1, 41-2 Multiplexer / demultiplexer 43-1, 43-2 Remote amplifier

Claims (6)

送受処理部と、合分波増幅器と、アレイ用合分波器とを備えた、干渉により信号光の位相変化を検出する方式のセンサアレイシステムにおいて、
(a)前記送受処理部は、信号光源と該信号光源に接続される送信ゲートと該送信ゲートに接続されるブースアンプを有する信号光源部と、該信号光源部に接続される往路伝送ファイバと、復路伝送ファイバに接続される受光部と該受光部に接続されるDMUXと該DMUXに接続される復調処理部を有する信号受信部とを有する受信部とからなり、
(b)前記合分波増幅器は前記信号光源部からの信号を受ける送受用アンプと、多波長励起光源と、前記送受用アンプと前記多波長励起光源に接続される送受用カプラと、該送受用カプラの両側に接続される2個のバス用カプラと、該2個のバス用カプラ間に接続されるバス用アンプとからなり、
(c)前記アレイ用合分波器は、2個の合分波器と、該2個の合分波器にそれぞれ接続されるアレイ結合器と、該アレイ結合器にそれぞれ接続されるとともに、ブアレイに接続されるリモートアンプと、前記2個の合分波器の両側に接続されるとともに、前記リモートアンプに接続される励起光分波器とを備えることを特徴とする光ファイバ広域センサシステム。
In a sensor array system that includes a transmission / reception processing unit, a multiplexing / demultiplexing amplifier, and an array multiplexer / demultiplexer that detects a phase change of signal light by interference,
(A) the transmission and reception processing section, a signal light source unit having a booth capacitor amplifier which is connected to the transmission gate and the transmission gate connected to the signal source and the signal light, outgoing transmission fiber connected to the signal source unit If consists of a receiver and a signal receiver having a demodulation processing unit which is connected to the DMUX and the DMUX connected to the light receiving portion and the light receiving section connected to the return transmission fiber,
(B) The multiplexing / demultiplexing amplifier includes a transmission / reception amplifier that receives a signal from the signal light source unit, a multi-wavelength excitation light source, a transmission / reception coupler connected to the transmission / reception amplifier and the multi-wavelength excitation light source, and the transmission / reception amplifier. It consists of two bus couplers connected on both sides of the receiving coupler and a bus amplifier connected between the two bus couplers,
(C) The array multiplexer / demultiplexer includes two multiplexers / demultiplexers, an array coupler connected to each of the two multiplexers / demultiplexers, and an array coupler. and a remote amplifier connected to sub Buarei, is connected to both sides of the two demultiplexer, optical fiber wide area sensor, characterized in that it comprises an excitation optical demultiplexer connected to said remote amplifier system.
請求項1記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、バスラインとセンサアレイとを接続するアレイ用合分波器は、2つの合分波器を組み合わせ、特定の波長成分のみに対し前記センサアレイと接続させ、他の波長成分に対してはバスライン間との接続を行わせる構成であることを特徴とする光ファイバ広域センサシステム。 Connection according to claim 1 optical fiber wide sensor system according the array for demultiplexer for connecting the bus Surain and sensor array, combines two demultiplexer, and the sensor array only for a particular wavelength component The optical fiber wide-area sensor system is configured to connect the bus lines to other wavelength components. 請求項1記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、送受処理部とバスラインを接続する合分波増幅器は、送受処理部への入出力光専用アンプとバスライン通過光専用アンプに分離したことを特徴とする光ファイバ広域センサシステム。 2. The optical fiber wide area sensor system according to claim 1, wherein the multiplexing / demultiplexing amplifier for connecting the transmission / reception processing unit and the bus line is separated into an input / output light dedicated amplifier and a bus line passing light dedicated amplifier for the transmission / reception processing unit. Optical fiber wide area sensor system. 請求項1記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、前記送受処理部とバスライン間、バスラインとバスライン間は、広帯域の結合器を有することを特徴とする光ファイバ広域センサシステム。 2. The optical fiber wide area sensor system according to claim 1, wherein a broadband coupler is provided between the transmission / reception processing unit and the bus line, and between the bus line and the bus line. 請求項4記載の光ファイバセンサシステムにおいて、前記広帯域の結合器は、1個の送受用カプラと2個のバス用カプラとから構成されることを特徴とする光ファイバ広域センサシステム。 5. The optical fiber wide-area sensor system according to claim 4, wherein the broadband coupler is composed of one transmission / reception coupler and two bus couplers. 請求項1記載の光ファイバ広域センサシステムにおいて、前記送受信部は、信号光の波長選択および信号光の往復伝搬距離に基づいたセンサ信号のサンプルタイミングおよび同期検波用の位相選択機能とを有し、センサアレイを指定することを特徴とする光ファイバ広域センサシステム。 The optical fiber wide area sensor system according to claim 1, wherein the transmission / reception unit has a wavelength selection of the signal light and a phase selection function for synchronous detection of the sensor signal sample timing based on the round-trip propagation distance of the signal light, An optical fiber wide area sensor system characterized by designating a sensor array.
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