JPH04503997A - 光ケーブルの外的影響を検出するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光ケーブルの外的影響を検出するだめの方法本発明は、光ケーブルの外的影響を 検出するための方法に関するものである０本発明は、ケーブルが埋設され、誰が がそれを踏みつけたときにアラームがトリガされるような、侵入警告のセンサと して使用され得る０本発明は、また、情報を伝送する光ケーブルに対する監視シ ステムとして使用され得る。今後、ますますコンピユータ化が加速され、コンピ ュータを相互に直接接続することが実施されるものと予想される。伝送のキャパ シティおよび質に対する要求が、光ファイバを有するケーブルを、伝送媒体とし て良好に適合するものとする。キャパシティに対する要求が増大すると同時に、 光ケーブルが完全に普及するようになる。

敏感な情報を処理する光フアイバ接続に関する要求には、ある種のセキュリティ システムが設置されることがある。唯一の可能な将来の通信媒体は光ファイバで あるから、セキュリティシステムは、また光学的なものとなる。光ファイバは、 それ自体、情報の盗聴に対して非常に大きな抵抗性を育する媒体である。光ファ イバから情報を盗み取ることは極めて困難であるが、不可能というわけではない 。

今日、光ファイバに関する許可されない影響を発見するためのいくつかのシステ ムが存在する。これらのシステムはすべて、ファイバのコア内を伝送される光学 的効果を監視することに基づいている。

要するに、その原理は、外的影響がファイバ内のエネルギーレベルを低下させ、 そのときアラームがトリガされるということである。

その方法は、最小感度センサタイプの強度変調センサと比較される。

システムは、著しい欠点を有しており、セキュリティーの許容し得る程度でもっ て、光ファイバまたは光ケーブルの不正な操作を発見することはできない。

大きな蓋然性をもって、次世代のセキュリティーシステムは、光ファイバの不正 操作を検出するより大きな可能性を与える原理に基づいて、作動しなければなら ない、このような原理は、光ファイバに対する外的影響は、すべて、光の位相を 変調せしめ、この変調を受信機が検出し得るという事実に基づいている。これは 、最大の感度を４えるセンサの原理である。本発明は、このシステムを用い、請 求の範囲に記載の構成によって、この問題を解決するものである。

以下、本発明を添付図面を参照して、より詳細に説明するや図１は、レーザー、 多モード光ファイバおよび光ファイバの後方に生じた干渉パターンを示す図であ る。

図２は、本発明による干渉検出器を示す図である。

図３は、１つの多モード光ファイバ内において多重伝送される情報シグナルおよ び監視シグナルを有する伝送システムを示す図である。

図４は、情報シグナルが監視シグナルをディジタル的に変調する伝送システムを 示す図である。

本発明において、監視シグナルは、光フアイバ内を多モードで伝送される。そし て、市場においてよくテストされかつよく知られた光ケーブルおよび技術が使用 されるとき、有利な多モード光ファイバを使用することが可能である。さらに、 既に設置された多モード接続に、後に、ケーブルを変更することなく、本発明に よる安全システムを追加することが可能である。本出願では、多モードファイバ という用語は、グレーデッドインデックス形ファイバ、並びにステップインデッ クス形ファイバの両方を意味する。情報の伝送のための単一モードのファイバを 使用した場合にも、本発明による方法が依然として使用され得る。そのとき、監 視シグナルは、単一モードファイバのカットオフ波長以下の波長で伝送される。

そしてこれは、監視光線をいくつかのモードにおいて伝播せしめる。単一モード ファイバは、そのとき、この光線に対する多モードファイバとして機能する。

多モードファイバにおいて、入射光線が有する、ファイバに対する入射角による 多くの伝播方向が存在する。これらの伝播方向はモードと呼ばれる０図１に示し たように、レーザー１からのコヒーレントな光がファイバ２内を伝送され、そし て照射光が、例えば白色紙を照明するとき、干渉パターン３が紙上に現れる。こ のパターンは、多モードファイバの異なるモードの再生された、あるいは再生さ れない結合によって引き起こされる。この干渉パターンは、相対的な位相関係が 影響されて変化せしめられるとき、ファイバに対する外的影響に非常に敏感とな り、このことは、順次干渉パターンの運動を引き起こす、もしこの運動が検出可 能ならば、ファイバに対する影響を検出する、非常に精度の高い方法が実現され る。このような測定法における感度測定として、物理的な影響によって生じる波 長の僅かな差が計算され得る。そしてこれは、わずか１０４１ｍの波長差を与え る。光に対するコヒーレンス長は、最高モードおよび最低モード間の距離の差よ りも長くなければならない。

このパターンを検出する方法は、例えば、最大強度の位置にフォトダイオードを 配置し、強度の変化を監視することである。この方法の欠点は、パターンが、照 射モード（これらのモードは一様に照射しない）間のランダムな位相差によって 弱められるということである。この問題を解決するための方法が以下に与えられ る。

位相関係は、例えばレーザーダイオードの変調、光源の温度変化、光ファイバに 沿った温度変化、または光フアイバ中のモードのランダムな分布、または連結点 によって引き起こされる、光源のスペクトル特性の変化によって変化し得る。こ のような良性の変動は、アラームをトリガしない、盗聴の試みによる悪性の変動 のみがアラームをトリガする。しかしながら、良性の変動は、偏光のすべての方 向において、光線に対する一様な効果を及ぼすが、悪性の変動の場合には、そう ではない。

こうして、ｒｇＪ２に示したように、光ファイバの端部から照射される光は、ビ ームスプリンタ４によって２本のビームに分離される。

各ビームは、ファイバ内における伝送によりて生じる完全な干渉パターンを含ん でいる。必ずしも必要ではないが、ビームを、概して等しい強度の２本のビーム に分離することが適切である。２本のビームは、そのとき、２つの偏光子５およ び６によって異なる方向に平面偏光する。必ずしも必要ではないが、実買上互い に直交する２つの方向を選択することが適切である０本発明の好ましい実施例に おいて、２本の照射ビームが、検出器７および８によってそれぞれ独立に検出さ れ、振幅の差が、差動増幅器９にょおいて比較される。差動増幅器９から発生す るシグナルが、アラームが発生せしめられるかどうかを決定するエレクトロニク ス■ｏによって処理される。アラームに関する決定は、予め決定されるアラーム 基準に従ってなされる。アラーム基準を導入する理由は、斑点状パターンが、検 出器内において付加的なノイズを発生するがらである。このノイズは、ゆらぎを 伴う電子流を引き起こす斑点状パターンの検出領域にわたるランダムな変動に起 因する。このゆらぎは、パターンそれ自体における変動、並びに、例えば接点お よび連結点のような伝送リンクのモードフィルタにおける変動からなり、光フア イバ内において位相位置を不規則に変化させ、よって、強度変化を引き起こす。

そしてまた、ゆらぎに依存する直接強度は差シグナルの形成によって互いに打ち 消し合うにもかかわらず、ある種のゆらぎが、計算された差シグナル内に存在す る。アラーム基準は、アラームが、発生したノイズシグナルをかなり超える、斑 点状パターン内の変動を引き起こすケーブルへの接触によってのみ発生せしめら れるように設定される。

差シグナルを形成する代わりに、かかる接触を検出する別のタイプのシグナルを 形成することが可能である。すなわち、２つのシグナルの商の差を検出し、ある いはそれらの間の周波数分布における変動を検出することが可能である。

本発明の第１の実施例、すなわちシステムＡにおいては、固定接続が２本の光フ ァイバからなっている。一方のファイバがデータを送るために使用され、他方の ファイバが監視のために使用される。

２本のケーブルが同一のケーブル内に配置されるとき、このケーブル内に入り込 もうとする企てが、センサファイバによって検出される。万一、気づかれずにケ ーブル内への侵入がなされ、誰かがファイバ内の情報を盗み出そうとしたとき、 アラームが発生する。その理由は、悪いファイバをとる５０％の可能性が存在す るから、また、各ファイバが非常に接近して配置されており、両方のファイバが 同時に接触されるからである。数本の光ファイバを有するケーブル内にいくつか のセンサシステムを設け、ケーブルを多数のセンサファイバおよび１本の情報伝 送ファイバから形成することによって、検出の可能性がさらに増大する。

１本のセンサファイバおよび数本の情報伝送ファイバを存するマルチファイバケ ーブルにおいて、センサシステムを用いることも可能である。そのとき、セキュ リティ機能に対するコストは、ファイバケーブル内の伝送チャンネルに分割され る。ファイバケーブルおよびその一部を構成する伝送チャンネルは、より高いコ スト効率が達成されると同時に、非常に安全なものとなる。

図３に示した本発明の第２の実施例、すなわちシステムＢにおいて、部分的にセ キュリティの理由から、１本のファイバが接続ごとに使用されると仮定される。

伝送されるべきデータシーケンスは、１つの波長で送信器１１によって伝送され る。そして、監視シグナルが、別の波長で送信器１によって伝送される。ここで 、システムＡの場合と同様に、データシーケンスは、アナログ的にまたはディジ タル的にコード化される。シグナルは、波長マルチプレクサ１２において波長多 重化され、デマルチプレクサ１３において分割される。すなわち、システムは同 一のファイバにおいて、データおよび監視シグナルを伝送する。データは受信器 １４で検出され、監視シグナルは、図２に示した干渉検出器１５で検出される。

このことは、情報を盗み出そうとするすべての企てが、干渉検出器１５によって 検出され、そしてアラームが発生することを意味している。万一、誰かが気づか れずにファイバケーブルの被覆を剥がし、光ファイバ２が盗聴の企てによって露 出したとき、アラームが発生する。データが伝送されないとき、干渉検出器１５ は依然として作動し、盗聴の企てに対してアラームを発生する。データのフィー ドバックおよび常時データを送信すべきという要件に関係するステップは、この システムでは全く必要がなく、これは非常に有利な点である。

さらに、図４に示す、システムＣと呼ばれるシステムＢの変形ヲ案出することが 可能である。システムＣの目的は、構成要素の数を最少にし、システムコストを ＆Ｉｉじることにある。ここで、セキュリティファンクシランレーザーｌが、変 調器１６によって、伝送されるべきデータシーケンスで変調される。この場合、 シーケンスはディジタル的にコード化される。このシステムにおいて、システム Ｂの特別な送信器１１および受信器１４は、データの伝送のを意図されるのみで あり、取り除かれている。他方、干渉検出器１５は、データ検索のための回路１ ７が負荷されたものとしてより複雑になっている。レーザー１がディジタル的に 変調されるとき、干渉パターンは、データビット間のフランク内で変化せしめら れる。このことは、アラームがトリガされることを意味している。したがって、 アラームの決定は、伝送されるべきデータビット間のフランクにおいてプロ、り されなければならない、これは、アラーム回路１０のブロッキングを制御する回 路１７からのシグナル１８によってなされる。

こうして、システムＣに伴う利得は経済的である０節約された構成要素は、１個 の送信ダイオード、２つの波長マルチプレクサおよび１つの受信器である。付加 的された構成要素は、電気的なものであり、これの接続は安価である。

データが伝送されないとき、レーザーが、システムＢにおけるように、情報シス テムが作動しない間に、情報の盗み取りの企てを検出するために作動する。

データが伝送されるとき、アラームがデータピントのフランク内において接続を 断たれる。このことは、システムの欠点を意味するものではない、なぜならば、 アラームがせつぞくを断たれている時間は、システムのデータ転送速度の逆比と なるからである。この時間は数ナノ秒であり、このような短時間にデータの盗み 取りを行うことは不可能だからである。

国際調査報告 ｌＩｌ、ｅ＋ｎ＋ゆ一＾−−ＩＩＩＩ−Ｎ１１．　ＰＣＴ／ＳＥ　８９１００１ １６

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレントな光が、監視のためにファイバ中をマルチモードで伝送せし められ、受信側で、前記監視のための光が２本のビームに分離され、前記分離さ れた各ビームは前記ファイバ中の伝送によって生じる完全な干渉パターンを含ん でおり、前記各ビームが２つの異なる方向に平面偏光し、前記各ビームの振幅お よび／または周波数の内容が検出され、前記振幅および／または周波数の測定で あるシグナルが形成され、前記シグナルが時間および／またはレベルにおいて予 め設定される値を超えたとき、アラーム機能が作動することを特徴とする光ケー ブル中の光ファイバの外的影響を検出するための方法。
2. （２）前記監視のための光が、概して同じ強度を有する２本のビームに分離され ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （３）前記ビームが、２つの概して垂直な方向に平面偏光することを特徴とする 請求項１または請求項２に記載の方法。
4. （４）情報が、前記ケーブル内の１本またはそれ以上の光ファイバ中を伝送され ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. （５）前記ケーブル中の独立な光ファイバが、情報の伝送のためおよび監視のた めに使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. （６）前記ケーブル内の１本の光ファイバが、監視のために使用され、数本が情 報の伝送のために使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. （７）同一の光ファイバが、情報の伝送のためおよび監視のために使用され、前 記同一の光ファイバ中を、２つのタイプのシグナルが異なる波長で伝送され、す なわち波長多重化され、前記各シグナルが、前記受信側で分割されて、それぞれ 独立に検出されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. （８）多モード光ファイバが使用され、前記多モード光ファイバを通じて、前記 監視シグナルが伝送されて、前記情報信号によってディジタル的に変調され、前 記受信側において、前記情報シグナルが、１本の平面偏光されたビームからの電 気的シグナルから再び発生せしめられることを特徴とする請求項４に記載の方法 。
9. （９）前記２本のビーム間の差が形成されることを特徴とする請求項１〜請求項 ８のいずれか１項に記載の方法。
10. （１０）前記２本のビーム間の商が形成されることを特徴とする請求項１〜請求 項８のいずれか１項に記載の方法。