JPH0730495A - 双方向光通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの断線検出時に、レーザ素子を安
定な低出力領域で駆動できるようにする。 【構成】 送受信ユニットＵＡ，（ＵＢ）間で、レーザ
素子ドライブ回路２ａ，（２ｂ）で駆動されるレーザ素
子３ａ，（３ｂ）から送信信号とパイロット信号とを送
信し、相手側の送受信ユニットから送られてくるパイロ
ット信号の有無を検出することで、光ファイバの断線の
有無を判定し、断線が判定されたときに、レーザ素子か
らの送信出力を低下させるように制御する双方向光通信
装置において、レーザ素子３ａ，（３ｂ）をＬＥＤ発光
領域の微小出力で駆動する断線時ドライブ回路６ａ，
（６ｂ）と、受光出力信号中のパイロット信号の有無を
検出して、パイロット信号が検出されないときに、レー
ザ素子ドライブ回路２ａ，（２ｂ）の動作を停止させ、
断線時ドライブ回路６ａ，（６ｂ）が動作するように制
御する断線検出部５ａ，（５ｂ）と有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用いてレ
ーザ光により双方向の通信を行なうための光通信装置に
関し、特に光ファイバの断線時にレーザ光出力を低下さ
せるための制御手段を備えた双方向光通信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】送受信ユニット間を２本の光ファイバで
接続して、レーザ光を用いて双方向に通信を行なう光通
信装置では、送信信号の他に、光ファイバの断線の有無
を検出するためのパイロット信号を送受している。

【０００３】このパイロット信号は、各送受信ユニット
内の受光部に接続される断線検出部で検出され、この検
出部でパイロット信号が検出されない場合は、レーザ素
子からの送信出力を低下させるように制御する。このよ
うにレーザ光出力を低下させると相手側の送受信ユニッ
トでもパイロット信号が検出されなくなり、相手側でも
送信出力を低下させるように制御することにより、断線
した光ファイバからのレーザ光の漏洩を防止でき、安全
性が確保できる。

【０００４】図６に、この種の双方向光通信装置を構成
する一側の送受信ユニットＵａを示す。なお、他側の送
受信ユニットもこのユニットＵａと同様に構成されてい
る。

【０００５】この図で、相手側の送受信ユニットから延
びる光ファイバ８ｂは、送受信ユニットＵａ内の受光部
４ａに光コネクタｃｎを介して接続され、この受光部４
ａから出力される受光信号が端子７ａから復調部に送ら
れるとともに、断線検出部５ａに入力される。

【０００６】この断線検出部５ａでパイロット信号が検
出されている場合は、光ファイバ８ａまたは８ｂの断線
はないと判定され、断線検出部５ａから、パイロット信
号有りに対応する制御信号Ｓ１がパワーアップ設定部Ｐ
Ｕに送られる。

【０００７】これにより、レーザ素子ドライブ回路２ａ
が通常の高出力でレーザ素子３ａを駆動する。このと
き、パイロット信号発生部９からのパイロット信号Ｓｐ
がレーザ素子３ａに供給され、図４に示すように送信信
号領域Ｒとは別の周波数上に重畳される。このレーザ素
子３ａからの光信号は、光コネクタｃｎによって接続さ
れた光ファイバ８ａを介して相手側の送受信ユニットに
送出される。

【０００８】一方、断線検出部５ａでパイロット信号が
検出されない場合は、光ファイバ８ａまたは８ｂが断線
していると判定され、この断線検出部５ａから、パイロ
ット信号無しに対応する制御信号Ｓ２がパワーダウン設
定ＰＤ部に送られる。

【０００９】これにより、レーザ素子ドライブ回路２ａ
の出力が大幅に低下されて、安全な低出力のレーザ光が
レーザ素子３ａから光ファイバ８ａに送出されるので、
両ユニット間の光路が断たれた場合のレーザ光の漏洩に
よる危険性が回避される。

【００１０】つぎに、レーザ素子ドライブ回路２ａ、パ
ワーアップ設定部ＰＵおよびパワーダウン設定部ＰＤの
構成を図７に基づいて説明する。この図で、レーザ素子
３ａの送信出力は、モニタダイオード１３によって検出
され、この検出信号が前段の増幅器１４で増幅されたあ
と、次段の差動増幅器１５の一方の入力端子に抵抗１６
を介して供給される。また、一端が直流電源Ｖｃに接続
された抵抗１８の他端は、抵抗１９および可変抵抗３２
に接続されるとともに、抵抗１７を介して差動増幅器１
５の他方の入力端子に接続される。この他方の入力端子
は抵抗２０を介して差動増幅器１５の出力端子に接続さ
れる。抵抗１９の他端と接地間には、トランジスタ３１
が接続され、可変抵抗３２の他端と接地間にはトランジ
スタ３３が接続される。ここで、抵抗１９とトランジス
タ３１はパワーアップ設定部ＰＵを構成し、可変抵抗３
２とトランジスタ３３はパワーダウン設定部ＰＤを構成
している。

【００１１】差動増幅器１５の出力端子は、抵抗２１を
介して出力トランジスタ２２のベースに接続され、直流
電源Ｖｃが抵抗２３を介してトランジスタ２２のベース
に接続される。この出力トランジスタ２２のコレクタ
は、抵抗２４を介してレーザ素子３ａに接続されてい
る。この抵抗２４とレーザ素子３ａの接続点には、送信
信号源１ａがカップリング３０を介して接続され、パイ
ロット信号発生部９がドライブ回路２５を介して接続さ
れている。

【００１２】このように構成されるレーザ素子ドライブ
回路２ａでは、モニタダイオード１３、増幅器１４、差
動増幅器１５および出力トランジスタ２２が、オートパ
ワーコントロールループを構成しており、常にレーザ素
子３ａから発せられる光出力をフィードバック制御によ
り一定化できるようになっている。

【００１３】断線検出部５ａからパイロット信号有りを
示す制御信号Ｓ１がパワーアップ設定部ＰＵのトランジ
スタ３１のベースに入力されると、このトランジスタ３
１がオンして、抵抗１９が接地に落とされる。これによ
り、抵抗１９で設定される高出力でレーザ素子３ａが駆
動される。

【００１４】一方、断線検出部５ａからパイロット信号
無しを示す制御信号Ｓ２が、パワーダウン設定部ＰＤの
トランジスタ３３のベースに入力されると、このトラン
ジスタ３３がオンして、可変抵抗３２が接地される。こ
れにより、可変抵抗３２で設定される低出力でレーザ素
子３ａが駆動される。

【００１５】なお低出力でレーザ素子を駆動させるの
は、装置全体を停止させずに危険を防止できる程度の出
力で駆動させておき、立ち上りを早くするためである。
ここで、可変抵抗３２は抵抗１９の値に比べて小さく調
整され、パワーダウン設定部ＰＤでレーザ素子３ａの光
出力が図５に示すように点線位置の電流値がＫのときの
光出力が低出力値Ｐｏまで低下されるように抵抗値が選
ばれる。このような低出力領域では、モニタダイオード
１３に入る光が発光出力に比例しなくなり、モニタ電流
も小さくなることでオートパワーコントロール機能は正
確に作動しなくなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の双方向光通信装置では、レーザ素子ドライブ回路２
ａの回路定数を切り替えて、ケーブル断線時にレーザ出
力を低下させる制御方式を採用しているため、図５に例
示したように光出力は点線で示した値Ｐｏであるたとえ
ば０．３ｍＷ程度までしか低下させない。

【００１７】なぜならばこの低出力値Ｐｏ以下の領域で
レーザ素子３ａがレーザとＬＥＤ動作を行っている領域
であり、このような低出力領域ではレーザ素子３ａの光
出力の温度変化をモニタダイオード１３が正確にとらえ
ることができず、パワーコントロール機能が正確に作動
せず、パワーダウン設定部ＰＤで光出力を低出力値Ｐｏ
以下まで低下させたとすると周囲温度が変動した場合に
光出力が変わってしまい、ケーブル断線箇所から漏れる
レーザ光が強くなることもあって危険な状態となるから
である。

【００１８】また、このようにレーザ素子３ａの光出力
が低い領域では、光出力の不安定な変動に伴い、パイロ
ット信号Ｓｐの検出動作も不安定になり、断線の有無の
検出を正確に行なえなくなるという問題が生じる。

【００１９】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、光ファイ
バの断線検出時に、レーザ素子を安定な微小出力領域で
駆動できるようにし、パイロット信号の有無の検出も誤
動作なく行なえる双方向光通信装置を提供することを目
的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、双方向の光ファイバで接続される送受信ユ
ニット間で、レーザ素子ドライブ回路で駆動されるレー
ザ素子から、送信信号と別周波数上のパイロット信号と
をレーザ光に乗せて送信し合い、相手側の送受信ユニッ
トから送られてくるパイロット信号の有無を検出するこ
とで、光ファイバの断線の有無を判定し、パイロット信
号が検出されない場合は、レーザ素子からの送信出力を
低下させるように制御する双方向光通信装置において、
光ファイバの断線が検出されたときに、上記レーザ素子
をＬＥＤ発光領域の微小出力で駆動する断線時ドライブ
回路と、相手側送受信ユニットから光ファイバを介して
送られてくるレーザ光を受ける受光部の受光出力信号が
入力され、この受光出力信号中のパイロット信号の有無
を検出して、パイロット信号が検出されないときに、上
記レーザ素子ドライブ回路の動作を停止させ、上記断線
時ドライブ回路が動作するように制御する断線検出部と
を双方の送受信ユニットが備える構成としてある。

【００２１】

【作用】上述した構成によれば、パイロット信号が検出
されないときにレーザ素子ドライブ回路の出力を停止し
て、断線時ドライブ回路が動作するように切り替えてい
るで、光ファイバが断線した場合は、この断線時ドライ
ブ回路によってレーザ素子を温度変動に依存しない安定
な微小出力領域で駆動できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明による双方向光通信装置の具体
的な実施例を図面に基づき詳細に説明する。

【００２３】図１のブロック図に、この光通信装置の一
実施例を示す。この図で、一側の送受信ユニットＵＡの
レーザ素子３ａは、送信信号源１ａからの信号が供給さ
れるレーザ素子ドライブ回路２ａによって駆動され、こ
のレーザ素子３ａからの光出力は光ファイバ８ａによっ
て他側の送受信ユニットＵＢの受光部４ｂに送られる。
この送受信ユニットＵＢのレーザ素子３ｂは、送信信号
源１ｂからの信号が供給されるレーザ素子ドライブ回路
２ｂによって駆動され、このレーザ素子３ｂからの光出
力は光ファイバ８ｂによって送受信ユニットＵＡの受光
部４ａに送られる。ここで、レーザ素子３ａ，３ｂはレ
ーザダイオードからなる。

【００２４】送受信ユニットＵＡ側の受光部４ａから出
力される受光信号は、端子７ａから復調部に送られると
ともに、断線検出部５ａに送られて受光信号中のパイロ
ット信号の有無が検出される。この断線検出部５ａでパ
イロット信号が検出された場合は、パイロット信号有り
に対応する制御信号Ｓ１によってレーザ素子ドライブ回
路２ａが動作し、レーザ素子３ａが通常の高出力により
駆動される。

【００２５】一方、パイロット信号が検出されない場合
は、光ファイバ８ａまたは８ｂの断線と判定され、パイ
ロット信号無しに対応する制御信号Ｓ２によって断線時
ドライブ回路６ａが動作し、このドライブ回路６ａで設
定される微小出力でレーザ素子３ａが駆動される。この
とき、制御信号Ｓ１は出力されないので、レーザ素子ド
ライブ回路２ａの動作が停止される。

【００２６】同様に、送受信ユニットＵＢの受光部４ｂ
からの受光信号は端子７ｂを介して復調部に送られると
ともに、断線検出部５ｂに入力されてパイロット信号の
有無が検出される。パイロット信号が検出された場合
は、制御信号Ｓ１によってレーザ素子ドライブ回路２ｂ
が動作され、レーザ素子３ｂが高出力で駆動される。

【００２７】一方、断線検出部５ｂでパイロット信号が
検出されない場合は、光ファイバか断線していると判定
され、制御信号Ｓ２が断線時ドライブ回路６ｂに送られ
ることで、レーザ素子３ｂが微小出力で駆動される。

【００２８】このような制御動作により、光ファイバ８
ａまたは８ｂの断線時にはレーザ素子３ａ，３ｂの光出
力を大幅に低下できるので、断線箇所からのレーザ光の
漏洩を防げ、危険が回避できる。

【００２９】また、断線時にドライブ回路６ａ，６ｂに
よって設定されるレーザ素子３ａ，３ｂの微小出力領域
は、図５に示すようにレーザ素子３ａ，３ｂがＬＥＤと
して発光する領域Ｋであり、この領域Ｋでは温度変動に
伴う光出力の変化もないことから、安定な微小出力でレ
ーザ素子３ａ，３ｂを駆動できる。このような微小出力
領域では、断線時のレーザ素子３ａ，３ｂの光出力を数
十μＷ程度にまで低下できる。

【００３０】つぎに、一側の送受信ユニットＵＡを例に
とりユニットＵＡ内の構成を図２および図３に基づきさ
らに詳しく説明する。なお、ユニットＵＢ側の構成も同
様である。

【００３１】これらの図で、直流電源Ｖｃはスイッチ回
路ＳＷ１を介してレーザ素子ドライブ回路２ａに接続さ
れており、パイロット信号発生部９はスイッチ回路ＳＷ
２、ドライブ回路２５を介してレーザ素子３ａの電力入
力端子（アノード）に接続されている。

【００３２】また、このパイロット信号発生部９は、ス
イッチ回路ＳＷ３を介して断線時ドライブ回路６ａの入
力端子に接続されている。

【００３３】受光部４ａから出力される受光信号は、断
線検出部５ａ内のパイロット信号用フィルタ１０に通さ
れることで、図４中のパイロット信号Ｓｐが抽出され
る。フィルタ出力は、増幅回路１１で増幅されたあと、
検波回路１２で検波され、パイロット信号の有無が検出
される。この検波回路１２で、パイロット信号が検出さ
れた場合は、パイロット信号有りを示す制御信号Ｓ１
が、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２に出力され、これらの
スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２が閉じられる。一方、検波
回路１２でパイロット信号が検出されない場合は、パイ
ロット信号無しを示す制御信号Ｓ２がスイッチ回路ＳＷ
３に出力され、このスイッチ回路ＳＷ３が閉じられる。
なお、このとき制御信号Ｓ１が出力されないので、スイ
ッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２は開かれる。

【００３４】レーザ素子ドライブ回路２ａは、レーザ素
子３ａの光出力を高出力に設定する差動増幅器の入力側
抵抗１９が直接接地されている。その他の構成は、従来
のレーザ素子ドライブ回路と同様な構成となっている。

【００３５】断線時ドライブ回路６ａは、スイッチ回路
ＳＷ３が抵抗２６を介してトランジスタ２７のベースに
接続され、直流電源Ｖｄが可変抵抗２８を介してこのト
ランジスタ２７のエミッタに接続される。このトランジ
スタ２７のコレクタは、レーザ素子３ａのアノードに接
続されている。この断線時ドライブ回路６ａでは、可変
抵抗２８を調整することで、断線時にレーザ素子３ａが
ＬＥＤ発光領域内の微小出力で駆動されるように設定さ
れる。

【００３６】つぎに、動作を説明する。まず、パイロッ
ト信号が検出されたときは、制御信号Ｓ１によってスイ
ッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２が閉じられるので、直流電源Ｖ
ｃがレーザ素子ドライブ回路２ａに供給されるととも
に、パイロット信号がドライブ回路２５で増幅されたあ
とにレーザ素子３ａのアノードに供給される。これによ
り、このレーザ素子ドライブ回路２ａで決められる高出
力でレーザ素子３ａが駆動され、高出力のレーザ光に乗
せられた送信信号とパイロット信号が相手側送受信ユニ
ットＵＢに送出される。

【００３７】一方、パイロット信号が検出されない場合
は、制御信号Ｓ１が出力されないので、スイッチ回路Ｓ
Ｗ１が開かれ、レーザ素子ドライブ回路２ａに直流電源
Ｖｃが供給されないことで、このドライブ回路２ａの動
作が停止される。また、スイッチ回路ＳＷ２が開かれる
ことで、ドライブ回路２５を介してのパイロット信号の
レーザ素子３ａへの供給が停止される。このときパイロ
ット信号無しを示す制御信号Ｓ２がスイッチ回路ＳＷ３
に出力されるので、スイッチ回路ＳＷ３が閉じられ、パ
イロット信号がトランジスタ２７のベースに加えられ
る。これにより、このトランジスタ２７がパイロット信
号の周波数でスイッチングされ、この断線時ドライブ回
路６ａで決められる微小出力でレーザ素子３ａが駆動さ
れる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、断
線検出部でパイロット信号無しが検出されたときに、レ
ーザ素子ドライブ回路をオフして、断線時ドライブ回路
が動作するように切り替えているので、従来のようにレ
ーザ素子ドライブ回路の回路定数を切り替えるパワーダ
ウン設定部を用いてレーザ出力を低下させる場合に比べ
て、レーザ素子を温度変動に依存しない安定な微小出力
領域（ＬＥＤ発光領域）で駆動できるという効果があ
る。

【００３９】これにより、何らかの原因で光ファイバが
断線した場合に、レーザ光の送信出力を安定な微小出力
領域に確実に低下させることができ、また断線時ドライ
ブ回路はレーザ素子ドライブ回路より回路構成が格段に
簡単であるため、動作が確実であり、ケーブル断線時の
安全対策上有効である。

【００４０】また、ケーブル断線時に安定な微小出力の
レーザ光を送出できることは、相手側の送受信ユニット
で、パイロット信号の有無の検出を誤動作なく行なえる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による双方向光通信装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】送受信ユニットの構成を示すブロック図であ
る。

【図３】送受信ユニット内のレーザ素子ドライブ回路と
断線時検出回路を示す回路図である。

【図４】光信号として送られる送信信号とパイロット信
号の周波数上の位置を示す図である。

【図５】レーザダイオードに流す電流と光出力との関係
を示す特性図である。

【図６】従来の送受信ユニットを示すブロック図であ
る。

【図７】パワーアップ設定部およびパワーダウン設定部
を含めた従来のレーザ素子ドライブ回路を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

ＵＡ，ＵＢ 送受信ユニット １ａ，１ｂ 送信信号源 ２ａ，２ｂ レーザ素子ドライブ回路 ３ａ，３ｂ レーザ素子 ４ａ，４ｂ 受光部 ５ａ，５ｂ 断線検出部 ６ａ，６ｂ 断線時ドライブ回路 ８ａ，８ｂ 光ファイバ ９ パイロット信号発生部 １０ パイロット信号用フィルタ １１ 増幅回路 １２ 検波回路 １３ モニタダイオード ２２ 出力トランジスタ ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 信広 富山県婦負郡八尾町保内１−１ エスエム ケイ株式会社富山事業所内 (72)発明者 吉田 光宏 東京都品川区戸越６丁目５番５号 エスエ ムケイ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 双方向の光ファイバで接続される送受信
   ユニット間で、レーザ素子ドライブ回路で駆動されるレ
   ーザ素子から、送信信号と別周波数上のパイロット信号
   とをレーザ光に乗せて送信し合い、相手側の送受信ユニ
   ットから送られてくるパイロット信号の有無を検出する
   ことで、光ファイバの断線の有無を判定し、パイロット
   信号が検出されない場合は、レーザ素子からの送信出力
   を低下させるように制御する双方向光通信装置におい
   て、 光ファイバの断線が検出されたときに、上記レーザ素子
   を微小出力で駆動する断線時ドライブ回路と、 相手側送受信ユニットから光ファイバを介して送られて
   くるレーザ光を受ける受光部の受光出力信号が入力さ
   れ、この受光出力信号中のパイロット信号の有無を検出
   して、パイロット信号が検出されないときに、上記レー
   ザ素子ドライブ回路の動作を停止させ、上記断線時ドラ
   イブ回路が動作するように制御する断線検出部とを双方
   の送受信ユニットが備えることを特徴とする双方向光通
   信装置。
2. 【請求項２】 上記断線時ドライブ回路は、上記レーザ
   素子をＬＥＤ発光領域の微小出力で駆動することを特徴
   とする請求項１記載の双方向光通信装置。