JPH06268595A - 光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 狭スペクトルの光源を用いる光機器につい
て、不要な反射光との可干渉性による検出精度の低下の
ない光検出装置を提供することを目的とする。 【構成】 光電気変換部１０２には、第１のコネクタ１
０３の外れを判定するのに必要な第２の主光伝送路１０
６からの反射光だけでなく、第１の副光伝送路１０７か
らの反射光も入力される。第２の主光伝送路１０６の長
さと第１の副光伝送路１０７の長さとの差をコヒーレン
ト長以上にすることにより、反射光相互の相関性を十分
少なくすることができ、光相互の可干渉性が低下し、大
きなビートが生じないので、電気信号の大小によって比
較判定部１０９が第２の主光伝送路１０６の第１の光コ
ネクタ１０３の接続が外れているか否かを正確に判別す
ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光回路において光信号
レベルを検出するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光検出装置の例として、コネクタ
外れ判定回路を、図４に基づいて説明する。本図におい
て、４００は分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）
を光源とする光機器、４０１は光カプラ、４０２は第１
の主光伝送路、４０３は第２の主光伝送路、４０４は第
１のコネクタ、４０５は第２のコネクタ、４０６は第１
の副光伝送路、４０７は第２の副光伝送路、４０８は光
電気変換部、４０９は比較判定部である。以上のように
構成されたコネクタ外れ判定回路について、以下その動
作を説明する。

【０００３】光機器４００から出力された光信号は、第
１の主光伝送路４０２に入力する。この光信号は光カプ
ラ４０１を通過し、第２の主光伝送路４０３を伝播し
て、第１のコネクタ４０４によって接続された他の光機
器に入力される。また、この光信号は光カプラ４０１に
よって分岐され、一部電力の信号が第１の副光伝送路４
０６に出力される。この分岐された光信号のレベルを、
第２のコネクタ４０５を介して接続した光機器により監
視することによって、第１および第２の主光伝送路を伝
播する光信号の大小を知ることができる。

【０００４】一方、第１のコネクタ４０４が開放され、
または第１のコネクタ４０４を介して接続された他の光
機器内の光コネクタが外れて、反射戻り光が増大した場
合、この反射戻り光は第１のコネクタ４０４および第２
の主光伝送路４０３を介して光カプラ４０１に入射す
る。この反射戻り光は、光カプラ４０１によって一部電
力が第２の副光伝送路４０７に分岐され、光電気変換部
４０８によって電気信号に変換される。即ち、この電気
信号レベルは、第１のコネクタ４０４を介して伝搬する
反射戻り光量によって変動する。

【０００５】従って、比較判定部４０９は、この電気信
号レベルが所定の閾値を越えたことを判定することによ
って、第１のコネクタ４０４を介した反射戻り光量の増
大、即ち、光コネクタの接続外れを検出することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなコネクタ外れ検出回路では、当該光コネクタから
の反射戻り光だけではなく、当該光コネクタ以外の、例
えば、第２のコネクタからの反射戻り光も光カプラを通
じて光電気変換部に入射する。ＤＦＢ−ＬＤを光源とす
る場合、その光波長スペクトルは非常に狭く可干渉性が
大きい。従って、複数の光信号が光電気変換部において
合成されると、相互干渉によってビートが生じることに
なる。よって光電気変換部が出力する電気信号において
も、複数の反射戻り光によるビートが生じる。そのため
に、コネクタ外れの判定精度が低くなる。同様に、上記
の様な構成の全ての光検出装置では、光カプラで分岐さ
れた光が、異なる複数箇所で反射し、光カプラで再び合
波される事により、誤検出が生じる。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ＤＦＢ−ＬＤのような光波長のスペクトルが狭い光
源を用いる光機器について、検出対象外の反射戻り光を
効果的に防止し、或いはそのような反射戻り光が存在す
る場合においても、検出精度の低下を防止することので
きる有用な光検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１の入
出口より入力された光電力を第２の入出口と第３の入出
口より出力し、第２の入出口より入力された光電力を第
４の入出口より出力する光カプラと、光信号を電気信号
に変換する光電気変換部と、前記光カプラの第１の入出
口に一端を接続する第１の主光伝送路と、前記光カプラ
の第２の入出口と他の光部品を接続する第２の主光伝送
路と、前記光カプラの第３の入出口と他の光部品を接続
し、前記第２の主光伝送路との長さの差がコヒーレント
長以上である第１の副光伝送路と、前記光カプラの第４
の入出口と前記光電気変換部を接続する第２の副光伝送
路と、前記光電気変換部から出力される前記電気信号レ
ベルと所定の閾値との大小比較を行う比較判定部とを備
える光検出装置である。

【０００９】第２の発明は、第１の入出口より入力され
た光電力を第２の入出口と第３の入出口より出力し、第
２の入出口より入力された光電力を第４の入出口より出
力する光カプラと、光信号を電気信号に変換する光電気
変換部と、前記光カプラの第１の入出口に一端を接続す
る第１の主光伝送路と、前記光カプラの第２の入出口に
一端を接続する第２の主光伝送路と、前記光カプラの第
３の入出口に一端を接続し、傾斜端面を有する光コネク
タに他端を接続する第１の副光伝送路と、前記光カプラ
の第４の入出口と前記光電気変換部を接続する第２の副
光伝送路と、前記光電気変換部から出力される前記電気
信号レベルと所定の閾値との大小比較を行う比較判定部
とを備える光検出装置である。

【００１０】第３の発明は、第１の入出口より入力され
た光電力を第２の入出口と第３の入出口より出力し、第
２の入出口より入力された光電力を第４の入出口より出
力する光カプラと、光信号を電気信号に変換する光電気
変換部と、前記光カプラの第１の入出口に一端を接続す
る第１の主光伝送路と、前記光カプラの第２の入出口に
一端を接続する第２の主光伝送路と、前記光カプラの第
３の入出口に一端を接続する第１の副光伝送路と、前記
光カプラの第４の入出口と前記光電気変換部を接続する
第２の副光伝送路と、前記光電気変換部から出力される
前記電気信号レベルと所定の閾値との大小比較を行う比
較判定部と、前記比較判定部に接続し、前記電気信号レ
ベルが前記所定の閾値より大きいと判定された時間が所
定の期間内に占める割合を算出する統計処理部とを備え
る光検出装置である。

【００１１】第４の発明は、第１の入出口より入力され
た光電力を第２の入出口と第３の入出口より出力し、第
２の入出口より入力された光電力を第４の入出口より出
力する光カプラと、光信号を電気信号に変換する光電気
変換部と、前記光カプラの第１の入出口に一端を接続す
る第１の主光伝送路と、前記光カプラの第２の入出口に
一端を接続する第２の主光伝送路と、前記光カプラの第
３の入出口に一端を接続する第１の副光伝送路と、前記
光カプラの第４の入出口と前記光電気変換部を接続する
第２の副光伝送路と、前記光電気変換部に接続し、所定
の第１の閾値と前記第１の閾値より小さい所定の第２の
閾値とを有し、前記電気信号レベルと前記第１の閾値お
よび第２の閾値との大小比較を行う比較判定部と、前記
比較判定部に接続し、前記電気信号レベルが前記第１の
閾値より大きいと判定された時間が所定の期間内に占め
る割合と、前記電気信号レベルが前記第２の閾値より小
さいと判定された時間が所定の期間内に占める割合を大
小比較する統計処理部とを備える光検出装置である。

【００１２】

【作用】第１の発明においては、第２の主光伝送路の終
端の光部品で生じた反射戻り光と、第１の副光伝送路の
終端の光部品で生じた反射戻り光の光路長の差がコヒー
レント長以上とされている。今、第２の主光伝送路の反
射戻り光の電界強度をＥ₁ 、第１の副光伝送路の反射戻
り光の電界強度をＥ₂ 、第２の光伝送路と第１の副光伝
送路の光路長差をＬとすると、光電気変換部に入力され
る光の電界強度Ｅ（最大値及び最小値）は、次式で表さ
れる。

【００１３】

【数１】

【００１４】上式の第３項が２つの反射光が干渉するた
めに生じるゆらぎ成分である。このゆらぎ成分は、光路
長差Ｌを大きくする程指数関数的に小さくなる。一般
に、光路長差Ｌは、光のコヒーレント長以上であれば実
用上問題ないとされる。従って、第１の発明では、第１
の副光伝送路における反射戻り光の影響が防止できる。

【００１５】第２の発明においては、検出対象外の反射
戻り光が伝播する第１の副光伝送路に接続する光コネク
タとして、傾斜端面を有する光コネクタを用いている。
光コネクタが傾斜端面を有していると、第１の副光伝送
路を伝送してきた光の反射方向が傾斜端面の傾斜角の２
倍の角度だけ振る。この角度が第１の副光伝送路におけ
る臨界角を越えると、第１の副光伝送路を伝送して光カ
プラまで戻ることなく、第１の副光伝送路の外周へ放射
してしまう。

【００１６】一例として、光コネクタの傾斜端面の傾斜
角が８ｄｅｇとなるよう研磨された場合を説明すると、
その光コネクタの反射率は、垂直研磨された光コネクタ
に比べて光強度で１／４０００である。従って、光電気
変換部に入力される電界強度（最大値及び最小値）は、
次式で示す値となる。

【００１７】

【数２】

【００１８】この場合、ゆらぎ成分は垂直研磨コネクタ
を用いる場合に比べて、１／２００と実用上問題のない
レベルまで軽減することができる。第３の発明において
は、複数の反射戻り光相互の干渉によるビートと所定の
閾値との大小比較を行い、所定期間内においてビートの
レベルが前記閾値より大きいと判定された時間の総計
と、ビートのレベルが前記閾値より小さいと判定された
時間の総計との比較により、反射戻り光量が増大したこ
とを判定する統計処理部を付加する事により、複数の反
射戻り光が存在する場合においても、当該反射戻り光の
大小比較判定の精度を向上させている。

【００１９】第４の発明においては、複数の反射戻り光
相互の干渉によるビートと所定の第１の閾値および前記
第１の閾値より小さい所定の第２の閾値との大小比較を
行い、所定期間内においてビートのレベルが前記第１の
閾値より大きいと判定された時間の総計と、ビートのレ
ベルが前記第２の閾値より小さいと判定された時間の総
計とを比較することにより、当該反射戻り光量が増大し
たことを判定する統計処理部を付加する事により、複数
の反射戻り光が存在する場合においても、当該反射戻り
光量の大小比較判定の精度を向上させている。

【００２０】尚、閾値を２つ設けると、１つである場合
に比較して検出精度は向上する。従って、第４の発明は
第３の発明よりより誤検出を防止できる精度が高いとい
える。

【００２１】

【実施例】（第１の実施例）図１は本発明の請求項１に
関する実施例の光検出装置の構成を示すブロック図であ
る。１０１は４つの入出口を有する１２ｄＢ光カプラで
あり、第１の入出口より入力された光電力を第２の入出
口と第３の入出口より出力し、第２の入出口より入力さ
れた光電力を第４の入出口より出力する。１０２は光カ
プラ１０１の第４の入出口より出力された光信号を電気
信号に変換する光電気変換部である。１０３は第１のコ
ネクタ、１０４は第２のコネクタ、１０５は光カプラ１
０１の第１の入出口に一端を接続する第１の主光伝送路
である。１０６は光カプラ１０１の第２の入出口と第１
のコネクタ１０３を接続する第２の主光伝送路、１０７
は光カプラ１０１の第３の入出口と第２のコネクタ１０
４を接続する第１の副光伝送路である。１０８は光カプ
ラ１０１の第４の入出口と光電気変換部１０２を接続す
る第２の副光伝送路、１０９は光電気変換部１０２から
出力される電気信号のレベルと、所定の閾値との大小比
較を行う比較判定部である。また、第２の主光伝送路１
０６の長さと、第１の副光伝送路１０８の長さとの差
は、コヒーレント長以上の長さを有している。この長さ
はどちらが長くてもよい。１１０は分布帰還型半導体レ
ーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）を光源とする光機器であり、第１
の主光伝送路１０５の他端に接続されている。

【００２２】以上のように構成された本実施例の光検出
装置について、以下その動作を説明する。ＤＦＢ−ＬＤ
を光源とする光機器１１０から第１の主光伝送路１０５
に入射された光信号は１２ｄＢカプラ１０１を透過して
第２の主光伝送路１０６へ出力される。また、この光信
号電力から１２ｄＢ減衰した電力の光が第１の副光伝送
路１０７を介して第２のコネクタ１０４から出力され
る。第２のコネクタ１０４に適当なモニタ用の光機器を
接続する事により主光伝送路を伝播する光の電力等をモ
ニタすることができる。第２の主光伝送路１０６を伝播
した光信号は、第１のコネクタ１０３を介して主体とな
る他の光機器に接続される。この第１のコネクタ１０３
の接続が外れると、第１のコネクタ１０３において光信
号の反射が発生する。この反射光は第２の主光伝送路１
０６を伝播して１２ｄＢカプラ１０１に入力され、１２
ｄＢ減衰した電力の反射光が第２の副光伝送路１０８を
伝播し、光電気変換部１０２に入力され、光電気変換部
１０２によって光信号は電気信号に変換され、比較判定
部１０９によって電気信号のレベルと所定の閾値との大
小を判定する。この様に第１のコネクタ１０３からの反
射光を検出し、そのレベルを判定する事により、第１の
コネクタ１０３の外れを判定する。

【００２３】ここで、１２ｄＢ光カプラ１０１によって
分岐され第１の副光伝送路１０７を伝播した光信号は、
第２のコネクタ１０４が外れた場合、あるいは第２のコ
ネクタ１０４によって接続された光機器内部の光コネク
タ等が外れた場合においても一部の光が反射され、この
反射光は第１の副光伝送路１０７を伝播して１２ｄＢカ
プラ１０１に入力され、１２ｄＢカプラ１０１を透過し
て第２の副光伝送路１０８を伝播し、光電気変換部１０
２に入力される。つまり光電気変換部１０２には、第１
のコネクタ１０３の外れを判定するのに必要な、第２の
主光伝送路１０６からの反射光だけでなく、第１の副光
伝送路１０７からの反射光も入力される。本実施例の場
合、第２の主光伝送路１０６の長さと、第１の副光伝送
路１０７の長さとの差を、コヒーレント長以上にしてい
るので、反射光相互の相関性を十分少なくすることがで
き、光相互の可干渉性が低下し、大きなビートが生じな
い。

【００２４】以上の構成によって、この反射光電力は安
定しており、光電気変換部１０２において検出される電
気信号の大小によって、比較判定部１０９が第２の主光
伝送路１０６の第１のコネクタ１０３の接続が外れてい
るか否かを正確に判別することが可能となる。なお、第
２の主光伝送路１０６と、第１の副光伝送路１０７の長
さの差は、コヒーレント長よりさらに長くても差し支え
ない。

【００２５】（第２の実施例）図２は本発明の請求項２
に関する実施例の光検出装置の構成を示すブロック図で
ある。本実施例は、図１に示した実施例における第２の
主光伝送路１０６と第１の副光伝送路１０７の長さの差
をコヒーレント長以上にする代わりに、傾斜端面を有す
る第２のコネクタ１０４ａを用いるものである。その他
の構成は図１に示した実施例と同じである。ここで、第
２のコネクタ１０４ａの傾斜端面は研磨によって垂直面
よりも８ｄｅｇ傾斜させている。

【００２６】この結果、第２のコネクタ１０４ａは、−
４０ｄＢの反射減衰量を持つこととなり、この第２のコ
ネクタ１０４ａの接続または開放状態によらず反射戻り
光は殆ど発生しない。従って光電気変換部１０２には、
第１のコネクタ１０３の外れを判定するのに必要な第２
の主光伝送路１０６からの反射光のみ入射され、第１の
副光伝送路１０７からの反射光は入射されない。

【００２７】以上の構成によって、第２のコネクタ１０
４ａの接続・開放によらず、光電気変換部１０２におい
て検出される電気信号レベルは安定しており、この電気
信号の大小によって比較判定部１０９が第２の主光伝送
路１０６の第１のコネクタ１０３の接続が外れているか
否かを正確に判定することが可能である。なお本実施例
において、図１に示した実施例のように第２の主光伝送
路１０６と第１の副光伝送路１０７の長さの差をコヒー
レント長以上にしてもよい。

【００２８】（第３の実施例）図３は本発明の請求項３
に関する実施例の光検出装置の構成を示すブロック図で
ある。本実施例は、図１に示した実施例における第２の
主光伝送路１０６と第１の副光伝送路１０７の長さの差
をコヒーレント長以上にする代わりに、統計処理部１１
１を用いるものである。その他の構成は図１に示した実
施例と同じである。

【００２９】本実施例の場合、光電気変換部１０２にお
いて光信号が電気信号に変換され、比較判定部１０９に
て所定の閾値との大小比較を行い、統計処理部１１１に
て、所定の時間内に閾値よりも大きいと判定した時間の
占める割合を計算する。その結果、光電気変換部１０２
の電気信号出力が所定の閾値より大きいと判定した時間
の占める割合が所定の確率より大きければ、第１のコネ
クタ１０３が外れている確率が大きいと判断する。

【００３０】以上の構成によって、複数の反射光が干渉
して光電気変換部１０２において、大きなビートを生じ
ていても、第１のコネクタ１０３の接続・開放状態を判
断する事が出来るようになる。なお、比較判定部１０９
及び統計処理部１１１において所定時間内に光電気変換
部１０２の出力が閾値よりも小さい時間の占める割合を
計算してもよい。また本実施例において、図１に示した
実施例のように第２の主光伝送路１０６と第１の副光伝
送路１０７の長さの差をコヒーレント長以上にしてもよ
いし、図２に示した実施例のように、傾斜端面を有する
第２のコネクタ１０４ａを用いてもよい。

【００３１】（第４の実施例）本発明の請求項４に関す
る実施例の光検出装置の構成は、比較判定部１０９にお
ける比較方法および統計処理部１１１における処理方法
を除いて第３の実施例と同じである。本実施例の場合、
比較判定部１０９にて所定の第１の閾値と光電気変換部
１０２からの出力信号との大小比較を行い、かつ第１の
閾値よりも小さい所定の第２の閾値と光電気変換部１０
２からの出力信号との大小比較を行い、統計処理部１１
１にて、所定の時間内に第１の閾値より大きいと判定し
た時間の占める割合と、第２の閾値より小さいと判定し
た時間の占める割合を計算する。その結果、光電気変換
部１０２の出力が第１の閾値より大きい期間の割合が、
第２の閾値より小さい時間の割合より大きければ、確率
的に第１のコネクタ１０３が外れていると判断する。

【００３２】尚、２つの閾値の最適値は、光電気変換部
が検出した電気信号のゆらぎ幅によって左右されるが、
一例としては、以下の式の様に設定することができる。
式中、Ｖ_th1 が第１の閾値、Ｖ_th2 が第２の閾値であ
る。

【００３３】

【数３】

【００３４】以上の構成によって、複数の反射光が干渉
して光電気変換部１０２において大きなビート生じてい
ても、第１のコネクタ１０３の接続・開放状態を判断す
ることができる。なお本実施例において、図１に示した
実施例のように第２の主光伝送路１０６と第１の副光伝
送路１０７の長さの差をコヒーレント長以上にしてもよ
いし、図２に示した実施例のように、傾斜端面を有する
第２のコネクタ１０４ａを用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、ＤＦＢ−ＬＤ
のような光波長スペクトルが狭い光源を用いる光機器に
ついて、検出対象外の反射戻り光が存在する場合におい
ても、検出精度の低下のない光検出装置を提供すること
を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光検出装置の構成図

【図２】本発明の第２の実施例の光検出装置の構成図

【図３】本発明の第３の実施例の光検出装置の構成図

【図４】従来の光検出装置の構成図

【符号の説明】

１０１ １２ｄＢ光カプラ １０２ 光電気変換部 １０３ 第１のコネクタ １０４，１０４ａ 第２のコネクタ １０５ 第１の主光伝送路 １０６ 第２の主光伝送路 １０７ 第１の副光伝送路 １０８ 第２の副光伝送路 １０９ 比較判定部 １１０ ＤＦＢ−ＬＤを光源とする光機器 １１１ 統計処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 浩明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤戸 克行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の入出口より入力された光電力を第
   ２の入出口と第３の入出口より出力し、第２の入出口よ
   り入力された光電力を第４の入出口より出力する光カプ
   ラと、 光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、 前記光カプラの第１の入出口に一端を接続する第１の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第２の入出口と他の光部品を接続する第
   ２の主光伝送路と、 前記光カプラの第３の入出口と他の光部品を接続し、前
   記第２の主光伝送路との長さの差がコヒーレント長以上
   である第１の副光伝送路と、 前記光カプラの第４の入出口と前記光電気変換部を接続
   する第２の副光伝送路と、 前記光電気変換部から出力される前記電気信号レベル
   と、所定の閾値との大小比較を行う比較判定部とを備え
   ることを特徴とする光検出装置。
2. 【請求項２】 第１の入出口より入力された光電力を第
   ２の入出口と第３の入出口より出力し、第２の入出口よ
   り入力された光電力を第４の入出口より出力する光カプ
   ラと、 光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、 前記光カプラの第１の入出口に一端を接続する第１の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第２の入出口に一端を接続する第２の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第３の入出口に一端を接続し、傾斜端面
   を有する光コネクタに他端を接続する第１の副光伝送路
   と、 前記光カプラの第４の入出口と前記光電気変換部を接続
   する第２の副光伝送路と、 前記光電気変換部から出力される前記電気信号レベル
   と、所定の閾値との大小比較を行う比較判定部とを備え
   ることを特徴とする光検出装置。
3. 【請求項３】 第１の入出口より入力された光電力を第
   ２の入出口と第３の入出口より出力し、第２の入出口よ
   り入力された光電力を第４の入出口より出力する光カプ
   ラと、 光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、 前記光カプラの第１の入出口に一端を接続する第１の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第２の入出口に一端を接続する第２の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第３の入出口に一端を接続する第１の副
   光伝送路と、 前記光カプラの第４の入出口と前記光電気変換部を接続
   する第２の副光伝送路と、 前記光電気変換部から出力される前記電気信号レベル
   と、所定の閾値との大小比較を行う比較判定部と、 前記比較判定部に接続し、前記電気信号レベルが前記所
   定の閾値より大きいと判定された時間が所定の期間内に
   占める割合を算出する統計処理部とを備えることを特徴
   とする光検出装置。
4. 【請求項４】 第１の入出口より入力された光電力を第
   ２の入出口と第３の入出口より出力し、第２の入出口よ
   り入力された光電力を第４の入出口より出力する光カプ
   ラと、 光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、 前記光カプラの第１の入出口に一端を接続する第１の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第２の入出口に一端を接続する第２の主
   光伝送路と、 前記光カプラの第３の入出口に一端を接続する第１の副
   光伝送路と、 前記光カプラの第４の入出口と前記光電気変換部を接続
   する第２の副光伝送路と、 前記光電気変換部に接続し、所定の第１の閾値と、前記
   第１の閾値より小さい所定の第２の閾値とを有し、前記
   電気信号レベルと前記第１の閾値および第２の閾値との
   大小比較を行う比較判定部と、 前記比較判定部に接続し、前記電気信号レベルが前記第
   １の閾値より大きいと判定された時間が所定の期間内に
   占める割合と、前記電気信号レベルが前記第２の閾値よ
   り小さいと判定された時間が所定の期間内に占める割合
   を大小比較する統計処理部とを備えることを特徴とする
   光検出装置。