JP4958152B2 - 光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法及び障害点検出システム - Google Patents

Description

本発明は光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法及び障害点検出システムに関し、特にＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）を利用して光ファイバ線路の断線や損失増加を検出する場合に適用して有用なものである。

図６（ａ）に示すように、１対１で接続される光ファイバ線路１では、その断線や損失増加を検出するためにＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）２が利用されている。これは、光パルスである診断光を光ファイバ線路１の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出するものである。すなわち、図６（ｂ）に示すように、光ファイバ線路１の損失増加点や断線点（光ファイバ線路の終端も含む）では、レーリー散乱光強度が大きく変化するので、このときの変化点の位置により障害点の位置を、また変化量により障害の程度をそれぞれ検出する。

ところが、図７（ａ）に示すように、光ファイバ線路１の途中に光ファイバコネクタ等の反射を伴う光デバイス３が配設してある場合、図７（ｂ）に示すように、その後端側にデッドゾーンＡを生起してしまう。このデッドゾーンＡとは、前記光デバイス３の存在によりＯＴＤＲ２の受光素子に過大な反射光が入力して前記受光素子の電気出力が飽和し、これがために波形が裾を引くことにより正確な測定ができなくなる範囲をいう。デッドゾーンＡは反射量が大きくなるほど拡大する。また、前記診断光の波長が長くなるとレーリー散乱光の強度が小さくなるため，相対的に反射光の影響が強くなる。

なお、ＯＴＤＲを利用した光ファイバ線路の障害点検出に関する技術を開示する公知文献として例えば特許文献１が存在する。

特開２００６−１１９０７９号公報

本発明は、上記従来技術に鑑み、光ファイバ線路の途中に反射を伴う光デバイスを有する場合でも、その反射光の影響を受けることなく正確な障害点の検出を行い得る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法及び障害点検出システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
前記光ファイバ線路の途中に配設され反射を伴う光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御することにより特定の偏光状態の光だけを除去して前記光デバイスからの反射光を抑制することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法にある。

本発明の第２の態様は、
所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
前記診断光の往路に対し復路の一部に前記光ファイバ線路から分岐して分岐光ファイバ線路を設け、この分岐光ファイバ線路において前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御することにより特定の偏光状態の光だけを除去して前記光デバイスからの反射光を抑制することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法にある。

本発明の第３の態様は、
上記第１又は第２の態様に記載する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
前記診断光は偏光度が１の偏光として往路の光ファイバ線路に供給することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法にある。

本発明の第４の態様は、
所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
前記診断光の往路に対し復路の一部に分岐光ファイバ線路を設けるとともに、この分岐光ファイバ線路に配設した光スイッチのオープン乃至クローズにより前記光デバイスからの反射光の戻りを透過乃至遮断して前記光デバイスからの反射光を抑制するとともに、
前記分岐光ファイバ線路において前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御することにより特定の偏光状態の光だけを除去して前記光デバイスからの反射光を抑制することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法にある。

本発明の第５の態様は、
所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する障害点検出手段と、
前記光ファイバ線路に配設された光デバイスと前記障害点検出手段との間に配設されて前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御する偏光制御手段と、
前記偏光制御手段と前記障害点検出手段との間に配設されて前記偏光制御手段を透過した光の特定の偏光状態だけを除去して前記反射光を抑制する偏光手段とを有することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムにある。

本発明の第６の態様は、
所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する障害点検出手段と、
前記光ファイバ線路の途中にサーキュレータを介して接続することにより前記光デバイスと前記障害点検出手段との間において前記診断光の往路に対する復路の一部となる分岐光ファイバ線路と、
前記分岐光ファイバ線路に配設されて前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御する偏光制御手段と、
前記偏光制御手段と前記障害点検出手段との間で前記分岐光ファイバ線路に配設されて前記偏光制御手段を透過した光の特定の偏光状態だけを除去して前記反射光を抑制する偏光手段とを有することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムにある。

本発明の第７の態様は、
上記第５又は第６の態様に記載する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムにおいて、
前記障害点検出手段は、前記診断光を直線偏光として前記光ファイバ線路に供給するものであることを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムにある。

本発明の第８の態様は、
所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する障害点検出手段と、
前記光ファイバ線路の途中にサーキュレータを介して接続することにより前記光デバイスと前記障害点検出手段との間において前記光ファイバ線路から分岐させることにより前記診断光の往路に対する復路の一部となる分岐光ファイバ線路と、
前記分岐光ファイバ線路に配設されてそのオープン乃至クローズにより前記光デバイスからの反射光の戻りを透過乃至遮断する光スイッチとを有するとともに、
さらに前記偏光制御手段及び前記偏光手段を前記分岐光ファイバ線路に配設したことを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムにある。

上記構成の本発明によれば、偏光制御手段及び偏光手段で反射を伴う光デバイスからの反射光を抑制するか、又は光スイッチで遮断することができるので、前記光デバイスに起因する反射光の影響を可及的に低減して光ファイバ線路の正確な障害点の検出を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、図６、図７及び各実施の形態で同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。

＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。同図に示すように、光ファイバ線路１の障害点検出手段であるＯＴＤＲ２は、光パルスである所定波長の診断光を光ファイバ線路１の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出するものである。ここで、光ファイバ線路１にはその途中に反射を伴う光デバイス３、例えば光コネクタ等が配設されている。ＯＴＤＲ２から光デバイス３までの距離は予め知ることができる。

偏光制御器４は、複屈折素子からなり、光ファイバ線路１に配設された光デバイス３とＯＴＤＲ２との間に配設されて光デバイス３からの反射光の偏光を制御する。偏光子５は偏光制御器４とＯＴＤＲ２との間で光ファイバ線路１に配設されて偏光制御器４を透過した光デバイス３からの反射光を抑制する。ここで、光デバイス３で反射された反射光であることはＯＴＤＲ２から光デバイス３までの距離に対応する時間に基づき特定することができる。一方、偏光制御器４では光デバイス３で反射した反射光の偏光面を任意に制御することができる。しかも、偏光子５ではその光軸周りに回動することで偏光面を任意に調整できる。そこで、ＯＴＤＲ２からの診断光は透過するように偏光子５の角度を調整するとともに、光デバイス３からの反射光は不透過となるように偏光制御器４を制御する。すなわち、偏光制御器４では反射光を直線偏光に変換するとともに、その偏光面を偏光子５の透過偏光面に直交させる。

さらに、ＯＴＤＲ２から光ファイバ線路１に供給する前記診断光を偏光度が十分高い、すなわち偏光度＝１乃至その近傍の偏光（例えば直線偏光）として光ファイバ線路１に供給することで、より効果的に光デバイス３で反射された反射光を抑制することができる。すなわち、ＯＴＤＲ２が出力する診断光の偏光面が揃っていれば揃っているほど、光デバイス３で反射された反射光を偏光制御器４及び偏光子５において効果的に抑制することができる。

さらに、ＯＴＤＲ２から光ファイバ線路１に供給する前記診断光を直線偏光など偏光度が十分高い（ほぼ１である）光として光ファイバ線路１に供給することで、より効果的に光デバイス３で反射された反射光を抑制することができる。すなわち、ＯＴＤＲ２が出力する診断光の偏光面が揃っていれば揃っているほど、光デバイス３で反射された反射光を偏光制御器４及び偏光子５において効果的に抑制することができる。

ＯＴＤＲ２の光源は一般に半導体レーザであるので、診断光の偏光度は比較的高いが、図１では更に偏光子５を通ることで完全な直線偏光になり、偏光度はほぼ１に高められて光ファイバ線路１に供給される。一般の通信に使われる単一モード光ファイバでは伝搬中に偏光状態が任意に変わるが、偏光度はほぼ１のままであるので、偏光制御器４により直線偏光に戻すことができる。

なお、診断光の波長幅が広いと光ファイバ線路１の波長分散の影響で反射光の偏光度が低下することが懸念されるが、その場合は波長透過幅の狭い波長フィルタを偏光子５の前または後に追加挿入するか、光線幅の狭い（コヒーレンシの高い）光源に置き換えることによって、偏光度低下を抑えることが可能である。

かかる本形態によればＯＴＤＲ２から出力される診断光は、偏光子５を良好に透過し、光デバイス３からの反射光は不透過となるように偏光制御器４で制御するので、光デバイス３からの反射光を効果的に抑制することができ、光デバイス３が存在することが障害となることなく、検出すべき障害点からの反射光を確実に検出することができる。

＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る障害点検出システムは、往路である光ファイバ線路１に対しその途中に復路の一部となる分岐光ファイバ線路８を接続し、この分岐光ファイバ線路８に偏光制御器４及び偏光子５を配設したものである。換言すれば、光デバイス３からの反射光の抑制を行なうための素子を分岐光ファイバ線路８に配設したものである。

さらに詳言すると、分岐光ファイバ線路８はＯＴＤＲ２と光デバイス３との間において光ファイバ線路１の途中にサーキュレータ６，７を介して接続してある。かくして、ＯＴＤＲ２から送出された診断光はサーキュレータ６，７を含む往路である光ファイバ線路１を介して伝送され、光デバイス３で反射される。一方、この反射光はサーキュレータ７から復路の一部である分岐光ファイバ線路８に至り偏光制御器４及び偏光子５で抑制され、サーキュレータ６を介してＯＴＤＲ２に至る。

本形態においても第１の実施の形態と同様に、ＯＴＤＲ２から光ファイバ線路１に供給する前記診断光を直線偏光などの偏光度の高い光として光ファイバ線路１に供給することで、より効果的に光デバイス３で反射された反射光を抑制することができる。

かかる本形態によれば、第１の実施の形態と同様に、光デバイス３からの反射光を効果的に抑制することができ、光デバイス３が存在することが障害となることなく、検出すべき障害点からの反射光を確実に検出することができる。さらに、本形態では偏光制御器４及び偏光子５を分岐光ファイバ線路８に配設しているので、偏光子５からの反射の影響を完全に除去することができる。

ここで、ＯＴＤＲ２から光ファイバ線路１に供給する診断光が直線偏光など偏光度が高い場合には、より効果的に光デバイス３で反射された反射光を抑制することができる。ＯＴＤＲ光源の偏光度が十分高くない場合や波長幅が広い場合には、サーキュレータ６，７の間の往路光ファイバ１１に偏光子５や波長透過フィルタを挿入すればよい。

＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る障害点検出システムは第２の実施の形態における分岐光ファイバ線路８に配設した偏光制御器４及び偏光子５の代わりに光スイッチ９を配設したものである。この光スイッチ９はそのオープン乃至クローズにより光デバイス３からの反射光の戻りを透過乃至遮断するものである。ここで、光スイッチ９のオープン乃至クローズのタイミングは遅延回路１０を介して制御するようになっている。遅延回路１０はＯＴＤＲ２から直接得られるトリガ信号乃至出力された光パルスである診断光を光電変換して得るトリガ信号に基づき、これらのトリガ信号を所定時間遅延することにより得る。

図４は本形態における光スイッチ９の機能を説明するための特性図である。同図中、Ｓ１は光デバイス３による反射光、Ｓ２は光デバイス３による飽和の影響を受けている反射光、Ｓ３は本来測定されるべき反射光、Ｓ４は光スイッチ９の動作により得られる本形態における反射光、Ｂは光スイッチ９がクローズして反射光を遮断する遮断範囲、Ｃは光スイッチ９がオープンして反射光を透過する測定可能範囲である。

図４を参照すれば明らかな通り、本形態によれば、光スイッチ９がクローズ状態からオープン状態に変化するタイミングを制御することにより遮断範囲Ｂを任意に調整し得る。そこで、光デバイス３からの反射光が遮断範囲Ｂに入るように調整すれば、この反射光の影響を除去することができる。ここで、光デバイス３までの距離は既知であるので、この光デバイス３からの反射光が遮断範囲Ｂに含まれるようにすることは容易である。すなわち、遅延回路１０の遅延時間を光スイッチ９までの距離を考慮して調整すれば良い。

かくして、光スイッチ９のオープン乃至クローズにより光デバイス３からの反射光の戻りを透過乃至遮断することにより光デバイス３からの反射光を抑制することができ、光デバイス３が存在することが障害となることなく、検出すべき障害点からの反射光を確実に検出することができる。

なお、前記光スイッチ９は、透過光強度を変化させる光強度変調器でも代用できる。但し、光の透過／遮断に対する消光比が十分高いことが必要である。

＜第４の実施の形態＞
図５は本発明の第４の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。同図に示すように、本形態は第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせたものである。すなわち、分岐光ファイバ線路８には偏光制御器４、偏光子５及び光スイッチ９が配設してある。

本形態によれば、光スイッチ９のオープン状態に対応する範囲である測定可能範囲Ｃ（図４参照）に存在する光デバイス３からの反射光を偏光制御器４及び偏光子５で抑制するとともに、遮断範囲Ｂ（図４参照）に存在する光デバイス３からの反射光は光スイッチ９をクローズすることで遮断することができる。したがって、本形態は、複数個の光デバイス３が光ファイバ線路１に分散して配設してある場合に有用なものとなる。

すなわち、偏光制御器４の制御は、ＯＴＤＲ２の診断光を繰り返し送信し、診断波形を見ながら反射光が無くなるよう手動で制御するか、自動で帰還制御を行うので、比較的ゆっくりとした制御になる。しかし、複数の光デバイス３からの反射光はそれぞれ偏光状態が異なるので、どれか１つの反射光を抑制できるものの、１回の診断光が戻る間にそれぞれの反射光に合わせて偏光制御器４を高速かつ正確に制御することは一般に難しい。一方、光スイッチ９は複数の反射光を一括して抑制できるが、最後の反射光を抑制した後、光スイッチ９をクローズからオープンにするまでの切り替え時間中はデッドゾーンとなる。光スイッチ９も高速切替かつ高消光比を達成するには高価となる。

本形態では、遮断範囲Ｂ（図４参照）には複数の反射光があっても良く、測定可能範囲Ｃには最後の１つの反射光を含み、それを偏光子５で抑制することにより、デッドゾーンなく全ての反射光を抑制できる。

なお、図５では偏光制御器４及び偏光子５を光スイッチ９の入射側に配設しているが、これは逆でも良い。ただ、偏光制御器４及び偏光子５を光スイッチ９の入射側に配設すれば、光スイッチ９は偏光無依存型でなく直線偏光入射タイプでも適用できる。ちなみに、ＯＴＤＲ２から光ファイバ線路１に供給する診断光が直線偏光のように偏光度が高い場合には、第１乃至第２の実施の形態と同様に、偏光制御器４及び偏光子５においてより効果的に光デバイス３で反射された反射光を抑制することができる。

本発明は受動分岐型光ファイバ線路を介して情報の授受を行う、例えばＦＴＴＨシステム等の光通信産業に利用し得るものである。

本発明の第１の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。 図３に示す第３の実施の形態における光スイッチの機能を説明するための特性図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。 ＯＴＤＲによる光ファイバ線路の障害点検出の原理を示す説明図である。 従来技術に係る光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムを示す説明図である。

符号の説明

１ 光ファイバ線路
２ ＯＴＤＲ
３ 光デバイス
４ 偏光制御器
５ 偏光子
６，７ サーキュレータ
８ 分岐光ファイバ線路
９ 光スイッチ
１０ 遅延回路
１１ 往路側光ファイバ線路

Claims (8)

1. 所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
   前記光ファイバ線路の途中に配設され反射を伴う光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御することにより特定の偏光状態の光だけを除去して前記光デバイスからの反射光を抑制することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法。
2. 所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
   前記診断光の往路に対し復路の一部に前記光ファイバ線路から分岐して分岐光ファイバ線路を設け、この分岐光ファイバ線路において前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御することにより特定の偏光状態の光だけを除去して前記光デバイスからの反射光を抑制することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
   前記診断光は偏光度が１の偏光として往路の光ファイバ線路に供給することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法。
4. 所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送り、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法において、
   前記診断光の往路に対し復路の一部に分岐光ファイバ線路を設けるとともに、この分岐光ファイバ線路に配設した光スイッチのオープン乃至クローズにより前記光デバイスからの反射光の戻りを透過乃至遮断して前記光デバイスからの反射光を抑制するとともに、
   前記分岐光ファイバ線路において前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御することにより特定の偏光状態の光だけを除去して前記光デバイスからの反射光を抑制することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出方法。
5. 所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する障害点検出手段と、
   前記光ファイバ線路に配設された光デバイスと前記障害点検出手段との間に配設されて前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御する偏光制御手段と、
   前記偏光制御手段と前記障害点検出手段との間に配設されて前記偏光制御手段を透過した光の特定の偏光状態だけを除去して前記反射光を抑制する偏光手段とを有することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システム。
6. 所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する障害点検出手段と、
   前記光ファイバ線路の途中にサーキュレータを介して接続することにより前記光デバイスと前記障害点検出手段との間において前記診断光の往路に対する復路の一部となる分岐光ファイバ線路と、
   前記分岐光ファイバ線路に配設されて前記光デバイスからの反射光の偏光状態を目的の状態に制御する偏光制御手段と、
   前記偏光制御手段と前記障害点検出手段との間で前記分岐光ファイバ線路に配設されて前記偏光制御手段を透過した光の特定の偏光状態だけを除去して前記反射光を抑制する偏光手段とを有することを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システム。
7. 請求項５又は請求項６に記載する光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システムにおいて、
   前記障害点検出手段は、前記診断光を直線偏光として前記光ファイバ線路に供給するものであることを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システム。
8. 所定の診断光を光ファイバ線路の片端から送出するとともに、連続的に戻ってくるレーリー散乱光や前記光ファイバ線路の他端面からのフレネル反射光の時間遅れに基づき損失増加点や断線点を検出する障害点検出手段と、
   前記光ファイバ線路の途中にサーキュレータを介して接続することにより前記光デバイスと前記障害点検出手段との間において前記光ファイバ線路から分岐させることにより前記診断光の往路に対する復路の一部となる分岐光ファイバ線路と、
   前記分岐光ファイバ線路に配設されてそのオープン乃至クローズにより前記光デバイスからの反射光の戻りを透過乃至遮断する光スイッチとを有するとともに、
   さらに前記偏光制御手段及び前記偏光手段を前記分岐光ファイバ線路に配設したことを特徴とする光デバイスを含む光ファイバ線路の障害点検出システム。

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