JP6189056B2 - 侵入を最小にするファイバ識別のための方法、装置、およびシステム - Google Patents

Description

本出願は、その全体を参照により本明細書に組み込む、２００３年８月２０日に出願された米国仮出願第６０／４９６，４４８号明細書の利益を主張する。

本発明は一般にファイバ識別に関し、より詳細には、ファイバを伝搬する光信号の侵入を最小にするファイバを識別する方法、装置、およびシステムに関する。

現代の通信局は、近年、より大きいトラフィック量に対応するように発展しており、したがってますます多くの量の設備（通常光ファイバによって接続されている）を限られたスペースのエリアに配置するようになっている。光ファイバ数の増加に加えて、各光ファイバによって運ばれるトラフィックも増加の一途をたどっている。容量が増えるにつれて、通信局の光ファイバの管理に問題が生じる。特に、光ファイバが大量の高ビットレートのトラフィックを運ぶため、こうしたトラフィックの中断は、多くの回路に、したがって同時に多くの顧客にサービスの中断をもたらす。

例えば、一般の通信局は、ラックでサポートされているライン・カードの送信機および受信機への複数のファイバ接続をそれぞれ有する伝送機器のラックを複数含んでいる。ファイバは、最終的にその特定のオフィス、顧客、または他のオフィスの端末に向けられる。これらのオフィスのファイバは、一般に束ねられ、このオフィスから他の宛先にトラフィックを運ぶ屋外プラント（ＯＳＰ）ファイバにオフィス・ファイバ（時として「ジャンパ」とも呼ばれる）を接続するパッチ盤（ライトガイド・クロス・コネクトなど）などの接続点までの経路またはコンジット（conduit：導管）を提供するファイバ・トレイに敷設される。時が経つにつれて、正確な接続経路（すなわち、ラック内のライン・カード上の対応するポートへのライトガイド・クロス・コネクト上のポート間の接続経路）が、例えば、ファイバを識別するために使用したラベルが落ちる）、ファイバが最初に誤ってラベル付けされた、または迅速は対応を必要とする緊急メンテナンス動作が適切に記録されないなどにより不明となる可能性がある。識別されないまたは誤って識別されたファイバ接続は、最終的に、損害の大きいサービス品質状態をもたらす可能性がある。例えば、（光損失）警報に応答する最中に、技術者は、警報源と識別されたポートに接続されているとラベルされているファイバを切断すると仮定する。ファイバの接続が誤ってラベルされている場合、または不明である場合、技術者は、実際には適切に機能している回路を中断し、したがって新しいエラーおよびサービスの中断を作り出し、最初に故障していた回路の修理が遅れる可能性がある。したがって、ファイバ接続上のトラフィックを妨げることなくファイバを識別するためのいくつかの手段が提案されている。

米国仮出願第６０／４９６，４４８号

光通信回路の識別のために提案されているこうした手段には、実際には融着接続に使用されている局所注入（Local Injection：ＬＩ）方法および局所検出（Local Detection：ＬＤ）方法などがある。これらの技術は、２ヶ所の離れた位置でケーブル内の光ファイバの束を曲げ、一方の湾曲部分で光をファイバに注入しながら、もう一方の湾曲部分でファイバから漏れる注入光を検出することを伴う。しかし、この方法にはいくつかの欠点がある。例えば、適切な量（すなわち出力）の光を後で検出される被覆ファイバに注入するためには、光を注入するのに十分大きい曲率（すなわち十分小さい曲率半径）でファイバを曲げる必要があり、したがってＬＩ方法が適用されるファイバの湾曲部分から大きい出力の放射光が漏れてしまう。これによって、湾曲したファイバによって送信される信号の劣化が起こる。したがって、光信号の送信中にＬＩ方法が適用された場合、光信号通信においてチャネルの遮断などの問題が起こり、極端な場合、被覆ファイバにひび割れが起こる可能性がある。さらに、閾値レベルより大きい出力を有する光がＬＩ方法によってファイバに注入された場合、注入された光は、オフィスまたは加入者に送信され、その結果、送信される光信号を劣化させ得るノイズ成分がさらにもたらされる。

したがって、ファイバを伝搬する光信号の侵入を最小にする光ファイバの識別の方法および装置が必要である。

本発明は、ファイバを伝搬する光信号の侵入を最小にするファイバの識別のための方法および装置を提供する。

本発明の一実施形態において、方法は、経時的に変化する変調（time-varying modulation）がそこを伝搬する光信号に与えられるように、光ファイバの特性を時間に応じて変更し、その後、経時的に変化する変調を検出して光ファイバを識別することを含む。より詳細には、本発明の一実施形態において、伝搬する光信号において経時的に変化する出力損失がわずかに生成されるように、光ファイバの少なくとも一部分の曲率を時間に応じて変更する。その後、光ファイバが明白に識別されるように、経時的に変化する出力損失が下流で検出される。

本発明の代替実施形態において、そこを伝搬する光信号の偏光が時間に応じて変わるように、光ファイバの複屈折を時間に応じて変更する。その後、経時的に変化する偏光を検出するように構成された検出器（すなわち偏向器を含む検出器）は、経時的に変化する偏光を検出して光ファイバを識別する。

本発明のさらに別の実施形態では、光ファイバを伝搬する光信号の周波数などの特性を時間に応じて変更する。その後、経時的に変化する変更された特性（光信号の周波数など）が検出されて、光信号を送信する光ファイバが識別される。

本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せ読むことによって容易に理解することができる。理解しやすくするために、可能な場合は、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号を使用している。

本発明の一実施形態を適用することができる通信局を示す高レベルブロック図である。 本発明のファイバ識別装置の一実施形態を示す高レベルブロック図である。 本発明によるファイバ識別システムの一実施形態を示す高レベルブロック図である。 図２のファイバ識別装置および図３のファイバ識別システムでの使用に適した制御ユニットの一実施形態を示す高レベルブロック図である。 本発明のファイバ識別装置の代替実施形態を示す高レベルブロック図である。 本発明のファイバ識別装置の一実施形態を含む受動光ネットワーク（ＰＯＮ）を示す高レベルブロック図である。

本明細書における本発明の様々な実施形態は、通信局内の光ファイバに関して説明しているが、本明細書に提示した光ファイバおよび通信局は、単に、本発明の様々な実施形態を適用することができる動作環境例として提供したにすぎず、本発明の範囲を限定するものと見なされないものとすることに留意されたい。送信媒体の識別のために、本発明の概念をほぼどんな動作環境（ローカルまたはリモート）でも単一または複数の相互接続された光ファイバ（または導波管）に適用できるということを、本発明の教示の対象となる当業者であれば理解されよう。

図１は、本発明の一実施形態を適用することができる通信局の高レベルブロック図を示している。図１の通信局１００は、例示的に、ラックのライン・カード（line card、図示せず）に接続されており、複数の送信ファイバの第１の端部１０５_１−１０５_ｎ、１１０_１−１１０_ｎ、および１１５_１−１１５_ｎをそれぞれ有する３つの送信機器用ラック１０２、１０３、および１０４を含んでいる。通信局１００は、複数のケーブル・トレイ１２０、およびパッチ盤（例示的にライトガイド・クロス・コネクト（ＬＧＸ））１２５をさらに含む。複数の送信ファイバ１０５、１１０、および１１５の第２の端部は、ＬＧＸ１２５の第１の側面上のポートに接続されている。複数の屋外プラント・ケーブル１３０_１−１３０_ｍは、ＬＧＸ１２５の第２の側面上のポートに接続されている。通信局１００は、本発明によるファイバ識別装置１４０の一実施形態をさらに含む。図１において、本発明のファイバ識別装置１４０の第１の部分は、例示的に通信ラック１０４の最下部ファイバに配置されており、ファイバ識別装置１４０の第２の部分は、ＬＧＸ１２５の第１の側面の最下部ファイバに配置されている。

通信局１００で、複数のファイバ１０５の少なくとも一部は、（例えば屋外プラント・ファイバ（OutSide Plant Fiber：ＯＳＰ）など、最終的にオフィスの外部に向けられるトラフィックのために）通信ラック１０２のライン・カード（図示せず）の様々なポートをＬＧＸ１２５の第１の側面上のポートに相互接続することができる。同様に、複数のファイバ１１０および１１５の少なくとも一部は、それぞれ送信機器ラック１０３および１０４のライン・カード（図示せず）の様々なポートを、ＬＧＸ１２５の第１の側面上のポートに相互接続することができる。動作中、送信ラック１０２、１０３、１０４とＬＧＸ１２５との間の通信は、それぞれ送信ファイバ１０５、１１０、および１１５を介して達成される。本発明のファイバ識別装置１４０の用途は、送信ラック１０２、１０３、１０４のうちの１つからの特定のファイバがＬＧＸ１２５のどのポートに接続されているか、またはその逆を識別するために使用される。例えば、図１において、本発明のファイバ識別装置１４０は、送信ラック１０４の最下部ファイバ、およびＬＧＸ１２５の第１の側面の最下部ファイバに接続されており、送信ラック１０４の最下部ポートに接続されているファイバがＬＧＸ１２５の第１の側面の最下部ポートに接続されているファイバと同じファイバであるかどうかを決定する。

本発明の態様によれば、光ファイバを伝搬する光信号に経時的に変化する変調を与え、その後、光ファイバを識別するために与えられた経時的に変化する変調の存在を検出することによって光ファイバが識別される。本発明では、経時的に変化する変調の付与およびその後の検出は、光ファイバ内の光信号の伝搬が中断されないように行われる（以下でより詳しく説明する）。例えば、本発明の様々な実施形態において、光ファイバの特性を時間に応じて変更し、次いで光ファイバ特性の変動に相互に関連があるファイバを伝搬する光信号に与えられた変動の存在を検出することによって光ファイバが識別される。例えば、そこを伝搬する光信号において経時的に変化する出力損失を与えるために、光ファイバの曲率を時間に応じて変更することができる。その後、与えられた経時的に変化する出力損失の存在が検出されて、対象のファイバが識別される。

本発明の代替実施形態において、光信号は、それが送信されるファイバの外部の光信号に経時的に変化する変調を与えることによって識別される。例えば、経時的に変化する変調は、ファイバの２つのセクション間の中間点（すなわち自由空間ビーム・エキスパンダ(free space beam expander)の位置）で光信号に与えられ、その後、送信ファイバにおいて変調の存在が識別されて、ファイバ経路が識別される。さらに、経時的に変化する変調は、光信号が送信されるファイバまたはファイバ経路の外側の１つまたは複数の光信号に与えられる。例えば、送信機は、識別される光ファイバで送信されるべき光信号の特有の追加信号または過変調（すなわち経時的に変化する変調）を適用するように制御することができる。

最後に、本明細書の様々な実施形態の説明において、「ファイバ」という用語の使用は、光信号を送信する単一のファイバ、またはネットワークを介して光信号を送信する相互接続された複数のファイバを含むファイバ経路を識別するために使用する場合がある。つまり、本発明の態様は、光信号を送信する単一のファイバを識別するため、またはおそらく複数の光信号を運ぶ相互接続された複数のファイバのネットワーク上の光経路を識別するために実施することができる。光信号を伝える光ファイバの特性を変えることによって、経時的に変化する変調を１つまたは複数の光信号に与えることができる。さらに、経時的に変化する変調を、光信号が送信されているファイバまたはファイバ経路の外部の１つまたは複数の光信号に与えることができる（すなわち相互接続されるファイバ間の中間点で与えられる経時的に変化する変調）。

より詳細には、検出可能な一意の署名が対象の光ファイバまたは光ファイバ経路を伝搬する光信号に与えられ、その後、与えられた署名が検出されて、対象の光ファイバまたは経路が識別される。本明細書における発明者は、光の３つの特性を例示的に示している。すなわち、偏光（すなわち振動する電界の方向）、周波数、および振幅（電界強度）または出力（その２乗に比例）であり、本明細書で開示した本発明の実施に使用され得る。その後光ファイバを識別するために使用される検出可能な「署名」を送信された光に課すために使用される、上記の３つの光の特性の操作については以下でより詳しく説明する。本発明の様々な実施形態は、本明細書では、光ファイバを伝搬する光信号に検出可能な署名を与えるために３つの光の特性を操作するものとして説明されているが、対象の光ファイバまたはファイバ経路を識別するために、表面的により精密な形の光ファイバを伝搬する光信号への経時的に変化する変調の付与（位相変調など）、および表面的により精密な形の検出（ヘテロダイン検出など）を本発明の概念内で実施できることを、本発明の教示の対象となる当業者であれば理解されよう。

図２は、図１の通信局での使用に適した本発明のファイバ識別装置の一実施形態の高レベルブロック図を示している。図２のファイバ識別装置１４０は、例示的に、ライトガイド（例示的にプレキシガラス・ライトガイド（plexiglass lightguide）２１０、ファイバ曲げ装置（例示的にクランピング・アンビル（clamping anvil））２２０、検出器（例示的にフォトダイオード）２３０、変調装置（例示的に振動ピストン）２４０を含んでいる。図２はさらに、本発明の概念を示すために、クランピング・アンビル２２０とプレキシガラス・ライトガイド２１０との間に介入される光ファイバ２５０をさらに示している。便宜上、図２の実施形態は、変調工程と検出工程の態様を単一の装置に結合する本発明の一実施形態を示す。

図２のファイバ識別装置１４０において、振動ピストン２４０、クランピング・アンビル２２０、およびフォトダイオード２３０は、説明上、また説明を容易にするために、近くにあるものとして示されている。本発明の振動ピストン、クランピング・アンビル、およびフォトダイオードは、生産経済性の求めるところに従って、本発明の識別方法を実行するのに必要なだけ近くにあっても遠くにあっても良いことを、本発明の教示の対象となる当業者であれば理解されよう。より詳細には、本発明によるファイバ識別装置は、送信機ヘッド（すなわち図２の振動ピストン２４０から成る）、および受信機ヘッド２２５（すなわちライトガイド２１０、クランピング・アンビル２２０、および検出器２３０から成る）から成っていても良い。通信局の光ファイバを伝搬する光信号に経時的に変化する変調を与えるために、送信機ヘッド２４０を例えば通信局内のファイバに配置し、対象のファイバの識別のために与えられた経時的に変化する変調の存在を検出するために、受信機ヘッド２２５を数百メートルまたは数キロメートル離れて配置しても良い。

さらに、図２の振動ピストン２４０は、対象のファイバの湾曲位置で動作するものと示されているが、送信機ヘッドおよび受信機ヘッドが互いに離れて配置されている本発明の代替実施形態では、振動ピストンは、光ファイバの実質的によりまっすぐな部分を振動させて、光ファイバに付加される曲げ損失を（曲率を追加することによって）増やしたり（曲率を減らすことによって）減らしたりすることによって、光信号に経時的に変化する変調を与えることができる。さらに、図２では、変調装置は振動ピストンとして示されているが、機械的振動を提供することができる、またはファイバの曲率にバイアスをかけることができるこうした任意の装置とすることができることを、本発明の教示の対象となる当業者であれば理解されよう。さらに、本発明の別の実施形態における変調装置は、この開示を通じて説明しているように、対象の光ファイバを伝搬する光信号に経時的に変化する変調を与えることができるほぼどんな構成要素でも良い。

さらに、図２では、振動ピストン２４０、クランピング・アンビル２２０、およびフォトダイオード２３０は、個別の構成要素を含むものとして示されているが、本発明の代替実施形態において、本発明の振動ピストン、クランピング・アンビル、およびフォトダイオードは、単一の構成要素、複数の構成要素、またはほぼすべてのその組合せを含み得る。

再度図２を参照すると、ファイバ識別装置１４０では、振動ピストン２４０は、ファイバ２５０を振動させ、ファイバ２５０の経時的に変化する曲率、およびしたがって「曲げ損失」によりファイバ２５０によって案内される光信号における経時的に変化する損失（すなわち出力変動）を生成するように、機械的に駆動される。さらに下流で、識別のためにテストすべきファイバ（例示的にファイバ２５０）がクランピング・アンビル２２０によって曲げられる。基本原理は、ファイバ２５０が曲げられると、光の一部（すなわちファイバ上のトラフィック、あるいはテスト信号）がファイバのコアから分散され、その後、ファイバ２５０自体から分散されるということである。したがって、図２の左下、右下、および右上の小さいグラフによって示されるように、ファイバの基本モードによって運ばれる出力は、本質的に２つの成分に分割される。第１の成分は、ファイバ２５０内の残りの信号を表し（右下のグラフ）、ファイバ２５０に沿って伝搬を続ける。第２の成分は、ファイバ２５０から分散された信号の部分を表す（右上のグラフ）。この分散された信号の少なくとも一部分がプレキシガラス・ライトガイド２１０によって集められ、検出器２３０に案内される。検出器２３０は、振動ピストン２４０によって与えられる経時的に変化する損失の対応する周波数に敏感な電子機器を有するように構成される。図２に示すように、ファイバを離れる光は、振動ピストン２４０によって与えられたファイバ２５０を伝搬する信号の過変調により、その振幅（ディザリング）において小さいＡＣ構成要素を有し、検出器２３０は、過変調周波数での出力変動を検出するのによく適している。図２では、ファイバ識別装置１４０は、ファイバ２５０から分散された光を案内するライトガイドを含むものとして示されているが、本発明の代替実施形態では、本発明のファイバ識別装置は、ライトガイドを含んでおらず、したがって湾曲したファイバから分散された光は、代わりに、含まれている検出器によって直接検出される。

本発明によれば、ティザリングの周波数（すなわち振動ピストン２４０によって与えられる振動の周波数）がうまく設定され、ファイバ２５０を伝搬する信号の平均出力に比べてディザリングの振幅が小さいようにディザリング振幅および静的バイアス曲率（static biasing curvature）が選択されて、送信された信号に与える影響が最低限になるようにする。検出器２３０は、振動ピストン２４０によって与えられる周波数で時間変動の存在を敏感に検出するだけで良い。検出器２３０によって与えられた周波数での経時的に変化する信号の一貫した存在が検出されることは、振動ピストン２４０がその特定のファイバに対して上流で作用しており、これによってファイバ２５０が識別されることを明らかに示す。つまり、振動ピストン２４０が現在テストされている特定のファイバに対して上流で作用していない場合、検出器２３０は、振動ピストン２４０によって与えられる変調（ディザリング）の周波数を中心とする検出帯域幅内の無作為のノイズのみを検出する。ディザリングされていないファイバの分散した信号において、検出器２３０の中心の周波数で何らかのスペクトル・コンテンツ(spectrum content)が存在するが、ディザリングされた信号からは完全に区別することができる。

本発明の検出方法では、正確な校正はほとんど必要ない。つまり、その正確な振幅よりむしろ、振動ピストン２４０によって与えられた基本周波数の存在を検出することで十分である。さらに、本発明の検出は、同等のＤＣ測定と比べてかなり高いゲイン、弁別、バイアス・ドリフトの損失により実行することができるＡＣ測定である。さらに、本発明の様々な実施形態において、分散され、ディザリングされた信号によって運ばれる最も関係がある情報は、ディザリングの周波数およびその存在である。したがって、ディザリング周波数の存在の確認のみが必要であるため、図２の検出器２３０などの検出器のフィルタ帯域幅を、非常に狭い範囲に制限することができる（すなわち検出時定数は数秒程度にしても良い）。したがって、本発明の検出は、かなり感度が良い。簡単に言えば、識別プロセスは、本質的に、測定の意味で、正確な出力測定を補足する。

本発明によるファイバ識別装置は、制御ユニットをさらに含み得る。例えば、図２のファイバ識別装置１４０は、送信機ヘッド２４０が受信機ヘッド２２５から遠く離れて配置されているときに動作を向上させる制御ユニット２７５をさらに含む。制御ユニット２７５は、送信機ヘッド２４０および／または受信機ヘッド２２５を制御するように構成されている。例えば、技術者によって送信機ヘッド２４０をファイバ２５０の一部分に配置しても良い。技術者は、その後受信機ヘッド２２５をファイバ２５０の下流の、数百メートルまたは数キロメートル離れて配置されているファイバ２５０上のある位置に配置することができる。受信機ヘッド２２５をファイバ２５０上に配置した後、技術者は、制御ユニット２７５にリモートで信号（無線信号またはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）信号など）を送信して、振動ピストン２４０の動作を開始させることによって光ファイバ２５０中の光信号の経時的に変化する変調を開始する制御信号を制御ユニット２７５に生成させることができる。また、ファイバ２５０を伝搬する光信号の侵入を最小にする振動の振幅（または周波数）を選択することによって、本発明のファイバ識別装置１４０を最適化するよう、振動ピストン２４０の振動（バイアス曲率）の振幅（または周波数）を調整することができるように、制御ユニット２７５を構成することもできる。直前の説明では、送信機ヘッド２４０の動作および機能を開始し制御する制御信号を生成するために、リモート信号が制御ユニットに送信されることを説明しているが、本発明による制御ユニットは、通信するために送信機ヘッドおよび受信機ヘッドのうちのいずれかまたは両方に配線されていても良く、あるいは、リモート手段を介して送信機ヘッドおよび受信機ヘッドのうちのいずれかまたは両方と通信することができる。

さらに、本発明の代替実施形態において、ファイバ識別装置は、複数の送信機ヘッドを含んでいても良い。したがって、技術者は、送信機ヘッドを例えば通信局の複数のファイバのそれぞれに配置し、次いで現場に向かうことができる。次いで技術者は、受信機ヘッドを一度に１つファイバに配置することによって、数百メートルまたは数キロメートル離れたファイバ上に配置されている下流のある位置にあるファイバをテストすることができる。技術者は、受信機ヘッドを一度に１つファイバに配置しながら、送信機ヘッドのうちの１つを一度にオンするように構成されている含まれている制御ユニットにリモート信号（無線信号など）を送信して、それぞれの光信号に与えられた経時的に変化する変調の存在を検出して、オンである送信機ヘッドに関連付けられている光ファイバを識別することができる。このように、複数のファイバを技術者によってリモートで識別することができる。あるいは、複数の送信機ヘッドのうちの複数を一度にオンにすることができ、送信機ヘッドのそれぞれは、それに関連付けられている様々な振動の周波数を有し、したがって、受信機ヘッドを使用して様々な既知の周波数の存在を識別して、固有の既知の周波数で振動する送信機ヘッドに関連付けられている光ファイバを識別することができる。上記の説明において、本発明のファイバ識別装置の様々な実施形態は、リモートで制御されている送信機ヘッドを有するものと示され、説明されているが、リモート信号（無線信号など）を含まれているコントローラに送信して、本発明の受信機ヘッド（検出器および任意の調整可能な曲げ装置など）を動作可能に制御することによって、受信機ヘッドもリモートで制御することができる。

さらに、本発明のさらに別の実施形態において、本発明による一群のファイバ識別装置は、ファイバ識別システムを含み得る。つまり、本発明のファイバ識別システムは、複数の送信機ヘッドおよび複数の受信機ヘッドを含み得る。例えば、図３は、本発明によるファイバ識別システム３００の一実施形態の高レベルブロック図を示している。図３のファイバ識別システム３００は、複数の送信機ヘッド３４０_１〜３４０_Ｎ（まとめて送信機ヘッド３４０）、複数の受信機ヘッド３２５_１〜３２５_Ｎ（まとめて受信機ヘッド３２５）、複数の光ファイバ３５０_１〜３５０_Ｎ（まとめて光ファイバ３５０）、およびコントローラ２７５を含む。図２のファイバ識別装置１４０と同様に、ファイバ識別システム３００の送信機ヘッド３４０のそれぞれは、振動ピストン（図示せず）など少なくとも１つの変調装置を含む。同様に、図２のファイバ識別装置１４０のように、図３のファイバ識別システム３００の受信機ヘッド３２５のそれぞれは、少なくとも１つのファイバ曲げ装置（アンビル（図示せず）など）および１つの検出器（図示せず）を含む。あるいは、図３のファイバ識別システム３００の受信機ヘッド３２５はそれぞれ、ライトガイドをさらに含み得る。

特定の光ファイバを識別しようとして、図３のファイバ識別システム３００にある複数の送信機ヘッド３４０および複数の受信機ヘッド３２５を、技術者によってそれぞれのファイバに配置することができる。より詳細には、技術者は、送信機ヘッド３４０を、例えば通信局などに配置することができる複数の光ファイバ３５０のそれぞれのある位置に接続することができる。次いで技術者は、現場に向かうことができる。次いで技術者は、局内の数百メートルまたは数キロメートルも離れたある位置にあるファイバと同じファイバと考えられる、または同じファイバ経路にあると思われる複数のファイバ３５０のそれぞれの下流に、受信機ヘッド３２５を接続することができる。こうした実施形態では、本発明のファイバ識別方法は、手動で、または自動で実行することができる。例えば、技術者は、送信機ヘッド３４０の振動をオンまたはオフにするよう送信機ヘッド３４０を制御するように構成されている制御ユニット２７５にリモート信号（無線信号など）を送信することができる。次いで技術者は、特定のファイバを識別するために送信機ヘッド３４０のうちの特定のものによって与えられる経時的に変化する変調の存在を識別するために、複数の受信機ヘッド３２５のうちの異なるものを監視することを選択しても良い。

あるいは、自動操作の場合、伝搬するそれぞれの光信号に与えられたそれぞれの経時的に変化する変調の存在を識別し、したがって複数の光ファイバのそれぞれを識別するように送信機ヘッド３４０および受信機ヘッド３２５のそれぞれを繰り返し制御することによって、本発明の制御ユニット２７５は、対象の光ファイバを識別するように、複数の送信機ヘッド３４０および複数の受信機ヘッド３２５の動作をほぼどんな組合せおよび周波数でも自動的に制御するように構成することができる。本発明の制御ユニット２７５は、どの送信機ヘッド３４０がどの周波数で動作しているかを追跡する。複数の受信機ヘッド３２５のそれぞれは、受信機ヘッド３２５の検出器（図示せず）のそれぞれの出力を制御ユニット２７５に送信する。制御ユニット２７５は、検出された信号がどの受信機ヘッド３２５から受信されたかを知っており、受信機ヘッド３２５の受信された出力を検査し、それぞれの光ファイバ３５０を伝搬するそれぞれの光信号に与えられるそれぞれの経時的に変化する変調を識別することによって、複数の光ファイバ３５０を識別することができる。

あるいは、図３のファイバ識別システム３００は、それぞれの光ファイバからそれぞれの光信号の分散された部分を受信する単一の検出器を含むように構成することができる。こうした実施形態では、単一の検出器は、それぞれの光ファイバの光信号の分散されたそれぞれの部分を一度に１つ受信し、検出されたそれぞれの情報を制御ユニットに送信するよう動作可能であるように構成される。次いで制御ユニットは、単一の検出器から受信された情報からそれぞれの光ファイバを識別することができる。

さらに、本発明の様々な実施形態において、本発明の制御ユニットは、単一のソース（すなわち単一の送信機）に、識別される光ファイバで送信されるべき光信号の特有の追加信号または過変調（すなわち経時的に変化する変調）を付加させるようにする制御信号を生成するように構成することができる。つまり、本発明の制御ユニットは、本発明による光ファイバのその後の識別のために、経時的に変化する変調がそれぞれの光ファイバで送信されるそれぞれの光信号に送信機によって与えられるようにするようシステムの１つまたは複数の送信機の変調器を制御するように構成することができる。

図４は、図２のファイバ識別装置１４０および図３のファイバ識別装置３００での使用に適した制御ユニットの一実施形態の高レベルブロック図を示している。図４の制御ユニット２７５は、プロセッサ４１０、ならびに情報および制御プログラムを格納するメモリ４２０を含む。プロセッサ４１０は、電源、クロック回路、キャッシュ・メモリなど、およびメモリ４２０に格納されているソフトウェア・ルーチンの実行を助ける回路などの従来のサポート回路４３０と協働する。したがって、本明細書にソフトウェアプロセスとして記載したプロセス工程の一部を、例えば、様々な工程を実行するためにプロセッサ４１０と協働する回路として、ハードウェア内で実施しても良いことが企図される。また、制御ユニット２７５は、制御ユニット２７５と通信する様々な機能要素間のインターフェイスを形成する入力−出力回路４４０（すなわちリモート入力−出力回路）も含む。例えば、図２の実施形態において、制御ユニット２７５は、信号経路ＳＩを介して送信機ヘッド２４０と通信し、信号経路Ｏ_１を介して受信機ヘッド２２５と通信する。

図４の制御ユニット２７５は、本発明による様々な制御機能を実行するようにプログラムされている汎用コンピュータと示されているが、本発明を、例えば特定用途向け集積回路（Application Specified Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）として、ハードウェアで実施することができる。したがって、本明細書に記載したプロセス工程は、ソフトウェア、ハードウェア、またはその組合せによって同じように実行されるものと広義に解釈されるものとする。

上述した（図２および図３など）本発明によるファイバ識別装置およびファイバ識別システムの実施形態において、変調装置は、振動ピストン２４０、３４０を含むものとして示されているが、例えば圧電変換器、モータ、および振動機など、光ファイバ上を沿って伝搬する光信号に経時的に変化する変調（経時的に変化する損失など）を与えるための他の様々な手段を、本発明によるファイバ識別装置およびファイバ識別システムに実装することができる。より詳細には、ファイバに与えられる曲げ損失は、次の式１に従って特徴付けることができる。
α＝ｃ_２ ｅｘｐ（−ｃ_１ Ｒ） （１）
式中、αはユニット長ごとに与えられた損失（また検出器に分散された光に比例するものと考えることができる）、Ｒはファイバの曲率半径、ｃ_２およびｃ_１はＲの強関数ではなく、ファイバ設計およびファイバを伝搬する光の波長の関数である定数である。Ｒへの指数依存（exponential dependence）に留意すべきである。より詳細には、Ｒが低下するにつれて、散光はかなり急激に非常に小さい値から非常に大きい値になることに留意されたい。この指数依存の結果として、振動ピストンの位置での所与の曲率（静的またはバイアス）が与えられ、したがってわずかな追加の変更の適用は、ファイバの曲げ半径を大きく変える必要なく、損失をより大幅に変える。ｃ_１およびｃ_２はファイバ・タイプおよび波長に依存するため、本発明のファイバ識別装置は、振動ピストンの位置、およびアンビルおよび検出器の位置で曲げを適用するために、可変ファイバ曲げ装置（可変アンビル、または複数のアンビルなど）を実施することを含意する。

したがって、（損失は波長によって強く変わり得ることを思い出して）システムの影響を最低限に抑えながら本発明の利点を利用するために、本発明の様々な実施形態は、光ファイバに調整可能な曲げ半径、したがって様々な用途のために調整可能な曲げ損失を提供する手段を含む。例えば、本発明のファイバ識別装置の一実施形態は、異なる曲率半径をそれぞれ処理する様々なファイバ曲げ装置（アンビルなど）を含み得る。したがって、損失がそれほど大きくない問題であるファイバ上で正確なＤＣ測定が行われなければならないとき、より小さい半径アンビルが実装されることになる。より小さい半径アンビルは、より大きい損失をファイバに課し、しかし、検出器により大きい出力を回すことによって精度を保証することになる。こうした方法は、損失が問題ではないダーク・ファイバなどを追跡し、特徴付け、インベントリ（inventory）する用途に好ましい。

一方、その出力バジェット（output budgets）のマージン近くで動作する高速トラフィックを運ぶファイバなど、損失が問題である用途の場合、損失を最低限に抑えることが必須である。こうした用途では、例えば振動ピストンからの変調周波数は、よく知られており、したがって、その大きさを必ずしも正確に確認する必要なく容易に検出することができる。したがって、最低限の損失を保証するために、ファイバ曲げ装置の曲率半径をより大きくして、ファイバを伝搬する光信号により少ない損失を適用し、したがって、経時的に変化する損失の成分を最低限に抑える。本発明のこの態様は、交換可能な一組のファイバ曲げ装置を提供する、または調整によりアクティブ領域内でファイバの曲率半径を増減させる調整可能なファイバ曲げ装置を実装することによって実施することができる。スライディング・クランプ(sliding clamps）、レバー、戻り止めなど、光ファイバの調整可能な曲げ半径を提供する他の様々な手段が知られており、こうした他の手段を、本発明によるファイバ識別装置に実装することができる。

さらに、光信号が経験する曲げ損失の量は光信号の波長（すなわちＷＤＭ信号は様々な波長からなる）に依存するため、短い波長より損失が大きくなるより長い波長では、本発明による光ファイバから光を分散させる曲げ半径を注意深く選択する必要がある。より詳細には、短い波長でごくわずかな損失をもたらす曲げ半径は、かなり長い波長で極度の損失を引き起こす可能性がある。例えば、現在の粗密度ＷＤＭ（coarseＷＤＭ：ＣＷＤＭ）システムにおいて、一番上と一番下の波長の間に１４０ｎｍの隔たりがあることは一般的であり、したがって、曲げ損失にかなりの差があり、より長い波長でひどい損失をもたらす可能性があることになる。

本発明において、ファイバに適用される任意の振動は、ファイバに損害を与えないように適用されることが好ましい。例えば、対象のファイバを、本発明による振動が適用される自立型のセクションを有するように構成することが有利であり得る。したがって、ファイバは、変調から損害を受けにくいことになる。さらに、音響動作周波数に関して、商用ライブ・ファイバ・インジケータ（commercial live fiber indicator）に対する従来の周波数の選択肢（例えば２７０、１０００、２０００Ｈｚなど）は、６０Ｈｚや１２０Ｈｚで、例えば局の光などからの光の漏れに耐性がある。しかし、振動するファイバのエネルギーは、その速度の２乗に比例するため、ピストンなど曲げ装置の消費出力は、実質的に周波数の２乗に対応する。したがって、６０Ｈｚのノイズ源の普及を認識しながら、周波数を２７０Ｈｚよりさらに低く設定することは有利であり得る。

一般の従来技術のファイバ識別装置では、ファイバを識別するために使用されているＡＣトーンは、本質的に１００％の深さで変調され（すなわち音響周波数での変調のオン／オフ）、ライブ・ファイバ（live fiber）でトラフィックを運ばない「ダーク・ファイバ（dark fiber）」で実施される。しかし、こうした深い変調は、信号の送信を間違いなく低下させる。つまり、署名トーン（signature tone）を加える際に失われた光は、追加の経時的に変化する損失として現れ、「アイ・パターン（eye pattern）」（当業者にはよく知られている）は同じ量だけ閉じ、深い変調の場合アイ・パターンは完全に閉じる。したがって、信号光では小さい変調深さ（すなわち例えば１ｄＢ未満に対応する損失）のみを有することが望ましい。したがって、本発明の様々な実施形態において、与えられた振動曲げ損失を経験した後対象のファイバを離れる論理上「１」に相当する光は、１００％の変調のときのように０と１との間で変動するのではなく、元の振幅の０．８５と０．９５との間など、１に近いレベル間で変動することが好ましい。こうした例において、本発明のファイバ識別装置は、５％の挿入損失および１０％の時間に依存する損失を知覚し、これは、システムの性能に関する限り、１５％の損失、または約０．７ｄＢと考えられる。

図５は、本発明のファイバ識別装置の代替実施形態の高レベルブロック図を示す。図５のファイバ識別装置５００は、図２のファイバ識別装置１４０と実質的に同じ構成要素を含んでおり、さらに第２のライトガイドおよび第２の検出器を含んでいる。図５のファイバ識別装置５００は、例示的に第１および第２のライトガイド（例えばプレキシガラス・ライトガイド）５１０_１および５１０_２、クランピング・アンビル５２０、第１および第２の検出器５３０_１および５３０_２（まとめて検出器５３０）、および変調装置（例えば振動ピストン）５４０を含む。図５のファイバ識別装置５００において、第１のライトガイド５１０_１、振動ピストン５４０、および第１の検出器５３０_１は、送信機ヘッド５０２を含み、第２のライトガイド５１０_２、クランピング・アンビル５２０および第２の検出器５３０_２は、受信機ヘッド５０４を含む。図５は、さらに光ファイバ５５０を示している。

図２のファイバ識別装置１４０と同様に、図５のファイバ識別装置５００において、振動ピストン５４０は、ファイバ５５０を振動させ、ファイバ５５０の経時的に変化する曲率を生成し、したがって「曲げ損失」によるファイバ５５０における経時的に変化する損失（出力変動）を生成するように、機械的に駆動される。振動ピストン５４０によって与えられる損失は、一部の光をファイバから分散させる。図５のファイバ識別装置５００において、第１のプレキシガラス・ライトガイド５１０_１は、光ファイバ５５０の振動により分散された光の少なくとも一部分を集め、分散光を第１の検出器５３０_１に案内する。第１の検出器５３０_１は、第１のプロキシグラス・ライトガイド５１０_１から分散光を検出する。第１の検出器５３０_１によって検出された、第１のプレキシガラス・ライトガイド５１０_１からの光を使用して、光ファイバ５５０内の光の存在および方向を確認し、振動ピストン５４０が正しく動作している（すなわち光ファイバ内の光が実際に与えられた経時的に変化する変調を有する）ということを確認し、かつ／または第２の検出器５３０_２によってその後検出された経時的に変化する変調と比較するために参照信号を提供することができる。あるいは、第１の検出器５３０_１によって検出された分散光を使用して振動によりどのぐらいたくさんの出力がファイバから分散されているかを識別することができ、これを使用して振動ピストン５４０の振動の振幅および周波数を調整して本発明のファイバ識別装置を最適化し、したがって伝搬する光信号が受ける影響を最低限に抑えるようにすることができる。

さらに下流で、識別のためにテストすべきファイバ（推定的にファイバ５５０またはそれに接続されているファイバ）がクランピング・アンビル５２０によって曲げられる。上述したように、ファイバが曲げられると、光の一部がファイバから分散する。この分散された信号の少なくとも一部分がプレキシガラス・ライトガイド５１０_２によって集められ、第２の検出器５３０_２に案内される。図５に示すように、また上述したように、ファイバ５５０を離れる光は、振動ピストン５４０によって与えられたファイバ５５０を伝搬する信号の過変調により、その振幅（ディザリング）対して小さいＡＣ構成要素を有している。

上述したように、第２の検出器５３０_２は、振動ピストン５４０によって与えられる特定の周波数で時間変動の存在を検出するだけで良い。第２の検出器５３０_２によって与えられる周波数での経時的に変化する信号の存在の検出は、ファイバの識別を可能にする。上述したように、追加の検出器５３０_１は、伝搬する光信号に与えられる経時的に変化する変調（すなわち署名）の検出および測定を可能にし、署名は、対象の光ファイバを識別するために後で検出される。

本発明の代替実施形態において、図５のファイバ識別装置５００の送信機ヘッド５０２は、バイアス曲率を適用するクランピング・アンビルをさらに含み、受信機ヘッド５０４は、本発明のファイバ識別装置が光ファイバを識別するためにいずれの方向でも使用することができるように、変調装置（例えば振動ピストンなど）をさらに含む。つまり、この実施形態によるファイバ識別装置では、経時的に変化する変調がそこを伝搬する光信号に与えられるように、受信機ヘッドの領域に配置されている光ファイバを変調することができる。次いで、変調された光ファイバを、この実施形態によるファイバ識別装置の送信機ヘッドによって上流で識別することができる。あるいは、経時的に変化する変調がそこを伝搬する光信号に与えられるように、送信機ヘッドの領域に配置されている光ファイバを変調することができる。次いで変調された光ファイバを、この実施形態によるファイバ識別装置の受信機ヘッドによって下流で識別することができる。

本発明の代替実施形態において、光ファイバを伝搬する光の偏光を操作して、光ファイバを識別するために後で検出することができる経時的に変化する変調を生成することができる。例えば、光の偏光は、何らかの方法で光の正常な伝搬を乱すことによって、何らかの方法でファイバを変更することによってファイバに複屈折（すなわち均一ではない屈折率への変更）をもたらすことによって、またはファイバの特性に結合するフィールドを適用することによって変更することができる。説明上、磁場によってもたらされるファラデー効果について考える。例えば、軸方向磁場は、光信号を運ぶファイバに適用されるとき、右回転偏光による光を左回転偏光による光とは異なる速度で移動させる。より詳細には、円偏光複屈折が与えられる。直線偏光の場合、光信号を運ぶファイバに軸方向磁場を適用することによって偏光の方向を変更する。光信号において経時的に変化する変調を生成するために、光信号を運ぶファイバに、ソレノイドなど、磁場を適用する様々な手段を本発明の概念内で実施することができる。発明者は、磁場の適用が上述したような可変の磁場の適用と類似の影響を与えることをさらに考察し、提案している。したがって、例えば電極を含むように光ファイバを構成することによって、光信号において経時的に変化する変調を生成するために光信号を運ぶファイバに電界を適用する様々な手段を本発明の概念内で実施することができる。

例えば、上記の図１、２、３、および５を参照して、経時的に変化する磁場を、振動ピストン２４０、３４０、５４０によって提供される変調の代わりに、ファイバ２５０、３５０、５５０に適用することができる。検出器２３０、３３０、５３０は、したがって、ファイバ２５０、３５０、５５０から分散される伝搬する光信号の偏光の変更を検出するように構成される。例えば、本発明の一実施形態において、検出器２３０、３３０、５３０は、検出器が伝搬する変調された光信号の偏光を検出できるようにする偏向器を備えている。さらに、検出は、経時的に変化する磁場の周波数で起こるように構成される。さらに、本発明の代替実施形態において、圧搾など、他のタイプの経時的に変化する複屈折を使用して光ファイバを識別するための類似の方法および装置が実施される。本発明のこれらの実施形態は、ファイバを伝搬する光信号の出力および周波数が実質的に同じままであり、偏光の方向のみが変わるように、非常に小さい損失で経時的に変化する「署名」をもたらすことができるという利点を有する。

しかし、この手法では、伝搬する光信号が、本発明の経時的に変化する複屈折を有するファイバの領域に入りながら、複屈折と同じ偏光の状態（すなわち複屈折の固有状態）を有している場合、光信号は、単に速度の変化を経験するだけで、その偏光の状態の変更を被らないことに留意されたい。したがって、偏光の変化を検出するように構成されているファイバ識別装置は、どんな変化も検出しない。したがって、適用された複屈折が伝搬する光信号と同じ偏光の状態を有していないことを確実にすることが重要である（すなわち、ファイバは曲げられ、またはねじられている、または固定された形式を使用して偏光コントローラを作成する）。

伝搬する光信号に経時的に変化する変調を与える様々な特定の方法は、本発明の特定の実施形態内で本明細書に提示されているが、ファイバを伝搬する光信号に経時的に変化する変調を与えるほぼすべての方法を使用して、本発明に従ってその後ファイバを識別することができることを、本発明の教示の対象となる当業者であれば理解されよう。例えば、光の周波数をシフトし得る非線形の相互作用がいくつかあり、こうした相互作用を使用して、ファイバを伝搬する光信号に既知の周波数のシフトを課すことができる。より詳細には、いくつかの光センサおよび信号処理技術は、音波および光の相互作用を実施して周波数シフトを与える。つまり、光は、音響フォノンと相互に作用して、シフトアップまたはシフトダウンされた周波数で光を作り出す。その後、こうした周波数のシフトを検出して、本発明に従って光ファイバを識別することができる。こうした周波数シフトは、音響ホーンや音響変換器など、様々な手段によって与えられる。さらに、ニオブ酸リチウム位相変調器など、他の手段を使用して、こうした非線形の相互作用を生成することができる。

本発明は、送信機ヘッドおよび受信機ヘッドを分けることによって装置を通した論理的連続性を立証するために使用することもできる。例えば、図６は、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）の高レベルブロック図を示している。図６のＰＯＮ６００は、入力ブランチ６０２、トランク６０５、および複数の出力ブランチ６１０_１〜６１０_Ｎ（まとめて出力ブランチ６１０）を含む。図６のＰＯＮ６００は、本発明による送信機ヘッド６４０および受信機ヘッド６２５を含むファイバ識別装置をさらに含む。図６のＰＯＮ６００において、トランク６０５からの光は、出力ブランチ６１０に分割され、加入している顧客（図示せず）に送信される。顧客からの信号（すなわち光の形）は、トランク６０５で結合されて、ヘッド端部（図示せず）に戻される。上述したものとほとんど同じ方法で本発明の概念を実施することにより、ヘッド端部と顧客との間の通信の連続性は、いずれの方向でも確認することができる。例えば、入力ブランチ６０２上にあるポイントＸ、およびブランチのうちの１つにあるポイントＹに関して、送信機ヘッド６４０はポイントＸの近くに配置され、受信機ヘッド６２５はポイントＹに配置されて、光がＸからＹまたはその逆に移動していることを立証することができる。これは、こうしなければ区別ができないかも知れない状況、例えば、クローゼット内に多様なファイバがあり、そのすべてがトラフィックを運んでおり、ファイバＹがそのうちの１つであるという状況で有用となり得る。したがって、ＰＯＮ６００の動作を中断する必要なく、通信を確認することができる。

上記は本発明の様々な実施形態を対象としているが、その基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のまたはこれ以上の実施形態を考案することができる。したがって、本発明の適切な範囲は、頭記の特許請求の範囲に従って決定されるものとする。

Claims (5)

1. 光ファイバを識別する方法であって、
   複数の光ファイバから識別のために光ファイバを選択する工程と、
   音波を前記光ファイバへ付加し、前記音波と現行の光信号の間の経時的に変化する非線形相互作用を通じて時間に応じて前記光ファイバを伝播する前記現行の光信号の光の周波数の変化を生じ、前記現行の光信号は、顧客へ、または、顧客からの一又はそれ以上の信号を含み；
   前記音波を付加する工程は、前記光ファイバに沿った前記現行の光信号の伝播を中断せず、及び
   前記現行の光信号の光の周波数の変化の存在は、前記光ファイバを識別するために検出され、前記現行の光信号の光の周波数の変化の存在の検出は、前記光ファイバに沿った前記現行の光信号の伝播を中断しない方法。
2. 前記音波は、音響ホーン又は音響変換器により発生する、請求項１に記載の方法。
3. 前記現行の光信号の光の周波数の変化の存在は、光が前記光ファイバから分散されて検出を可能とするように前記光ファイバを曲げることにより検出され、前記検出は、前記光ファイバに沿った前記現行の光信号の伝播を中断しない、請求項１に記載の方法。
4. 光ファイバを識別する装置であって、
   光ファイバを伝播している現行の光信号の一部が前記光ファイバから分散されるように、前記光ファイバを曲げるためのファイバ曲げ装置と、前記現行の光信号は、顧客へ及び顧客からの１つ以上の信号を含み、時間に応じた現行の光信号の伝播の変化は、前記光ファイバにおける現行の光信号への音波の付加により、経時的に変化する非線形相互作用の発生を介して前記現行の光信号に与えられ、
   光波路と、
   前記現行の光信号の光の周波数の変化の存在を検出して前記光ファイバを識別するために前記現行の光信号の前記分散した部分を受信するための検出器とを含み、前記光波路は、前記光信号の前記分散した部分を収集し、前記検出器へ前記光信号の前記分散した部分を導き、
   前記検出は、前記光ファイバに沿った現行の光信号の伝播を中断しない装置。
5. 前記光ファイバを伝播する前記現行の光信号へ前記音波を付与するための変調装置を更に含み、前記変調装置は、音響ホーン又は音響変換器を含む請求項４に記載の装置。

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