JPH0787017A - 光分岐線路監視システム - Google Patents
光分岐線路監視システムInfo
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Abstract
個別監視を行う光分岐線路監視システムに関し、試験光
の損失を最小限に抑えながら分岐された各光線路の個別
監視を可能にすることを目的とする。 【構成】 光分岐部で分岐された各光線路に試験光を入
射し、その後方散乱光を観測して各光線路を監視する光
パルス線路監視装置を備えた光分岐線路監視システムに
おいて、光分岐部は、試験光が入力される第1の入力導
波路と、第1のスラブ導波路と、長さの異なる複数本の
アレイ導波路と、第2のスラブ導波路と、各光線路に接
続される複数本の出力導波路とを縦続に接続し、さらに
信号光が入力される第2の入力導波路をアレイ導波路と
並列に第2のスラブ導波路に接続した構成であり、光パ
ルス線路監視装置は、波長可変な光源を有し、試験光の
波長を切り替えて被試験光線路を選択する構成である。
Description
て光線路の分岐を行う光分岐線路(PDS:Passive Do
uble Star)システムにおいて、分岐された各光線路の個
別監視を行う光分岐線路監視システムに関する。
て、第1の入力導波路から入力された光(試験光)はそ
の波長に応じた出力導波路に出力し、第2の入力導波路
から入力された光(信号光)は複数本の出力導波路に分
配する集積光導波回路(特願平5−191183号)を
利用することにより、分岐された各光線路の個別監視を
可能にした光分岐線路監視システムに関する。
通信システムでは、光線路の破断を検出し、破断位置を
標定するために、光パルス線路監視装置(OTDR:Op
ticalTime Domain Reflectmeter)が用いられている。
この光パルス線路監視装置は、光線路内を光が伝搬する
際に、その光と同じ周波数の後方散乱光が発生して逆方
向に伝搬することを利用している。すなわち、光線路に
光パルス(試験光)を入力すると、この光パルスが破断
点に到達するまで光パルスと同じ周波数の後方散乱光が
発生し続け、光パルスの入力端面から出射される。光線
路の破断位置は、この後方散乱光の継続時間を測定する
ことにより標定できるという原理である。
一つとして光分岐線路(PDS)システムがある。その
構成例を図6(1) に示す。光分岐線路システムは、光信
号送信局10aに光信号送信部11と光分岐部12を設
け、光信号送信局10aを中心にスター状にN本の光線
路13を接続する。さらに、各光線路13の先端に光分
岐部14aを接続し、各光分岐部14aにそれぞれスタ
ー状にM本の光線路15を接続し、各光線路15の先端
に端末16を接続する。
にある光分岐部14a以降についてはその1系統のみを
示すが、この光分岐部14aを受動光部品のみで構成し
て高い信頼性を確保したシステムを特に光分岐線路シス
テムと呼んでいる。
6(2) に示す。光分岐部14aは、4段のY分岐を組み
合わせて16分岐を実現する構成である。このY分岐で
は、往路で3dBの分岐損失を受け、16分岐された1つの
光線路15に分配される光は原理的に12dBの損失を受け
る。また、このY分岐は復路でも3dBの放射損失を受け
るので、1つの光線路15から各Y分岐を経て光線路1
3に到達する光も原理的に12dBの損失を受ける。
×M個の比較的多くの端末16に信号光を分配すること
ができる。しかし、光分岐部14aで分岐された各光線
路15の破断監視が大きな課題となる。すなわち、光パ
ルス線路監視装置を用いた従来の光線路監視システムは
1本の光線路に対してのみ有効であり、そのまま光分岐
線路システムに適用することはできない。それは、光分
岐部14aで分岐された各光線路15に試験光が一様に
分配されてしまい、どの光線路に破断が生じているかを
識別できないからである。
に各光線路に特定の波長を割り当て、光パルス線路監視
装置が試験光の波長を切り替えて被監視光線路を選択す
ることにより、個別監視する方法が提案されている(
F.Yamamoto, I.Sankawa, S.Furukawa, Y.Koyamada,
N.Takato,"In-Service Remote Access and Measurement
Methods for Passive Double Star Networks", in 5th
Conference on OpticalHybrid Access Networks (Montr
eal 1993), pp.5.02.01-5.02.06)。その光分岐線路監視
システムの構成例を図7に示す。図7(1) は全体構成で
あり、図7(2)は光分岐部14bの構成である。なお、
図1に示す光分岐線路システムと同じ部分は同一符号を
付す。
装置(OTDR)21a、空間スイッチ(SW)22、
および光分岐部12で分岐した各光線路13に個別の設
けられる光カプラ23を加えた構成である。光パルス線
路監視装置21aと光分岐部14bとの間には、空間ス
イッチ22を介して試験光用の光線路24が設けられ
る。本光分岐線路監視システムは、光信号送信局10b
から光分岐部14bまでの光線路13の監視と、光分岐
部14bから各端末16までの光線路15の監視の2段
階に分けて行う構成である。
での光線路13の監視は、光カプラ23で光パルス線路
監視装置21aから送出された試験光を光線路13に結
合することにより行う。なお、ここでは、1台の光パル
ス線路監視装置21aで複数の光線路13を監視するた
めに、光パルス線路監視装置21aと各光線路13との
接続を空間スイッチ22を用いて時間的に切り替え、各
光線路13の監視を時分割的に行う構成を示す。
路15の監視は、光パルス線路監視装置21aから送出
された試験光を空間スイッチ22,光線路24を介して
光分岐部14bに取り込み、各光線路15に個別分配し
て行う。すなわち、光分岐部14bに取り込まれた試験
光は、まず4分岐され、それぞれ所定の波長の光のみを
透過させる波長フィルタ251 〜254 に入力される。
ここで、所定の波長に設定された試験光は、対応する波
長フィルタから出力されることになる。一方、光線路1
3から入力された信号光は2分岐を繰り返して16分岐さ
れるが、4分岐から8分岐になるポイントに2入力2出
力の3dBカプラ261 〜264 を配置し、ここで各波長
フィルタから出力された試験光を合波する。これによ
り、試験光の波長に対応する光線路を指定して監視する
ことが可能となる。
示す構成では、3dBカプラ26で結合された試験光は2
分岐され、さらに次のY分岐で2分岐されるので、4本
の光線路15をまとめて監視することになる。これは、
波長フィルタ25の選択波長を高密度に並べることがで
きないためである。仮に、試験光を16分岐し各波長ごと
に選択できるようにしても、各光線路15に結合する段
階で試験光が受ける損失は15dB(16分岐で12dB,光カプ
ラで3dB)になり、その後方散乱光における損失も試験
光の損失分を含めて30dBに達する。
的に12dB(最初の4分岐で6dB,3dBカプラで3dB,次
のY分岐で3dB)の損失を受け、その後方散乱光におけ
る損失も試験光の損失分を含めると24dBに達する。さら
に、実際には光線路の損失や波長フィルタの挿入損失が
あり、それを加えると極めて大きな損失となる。
ムでは、試験光を分岐し、分岐した各試験光を波長フィ
ルタによって選択して光線路に結合する(分岐した信号
光に合波する)構成になっており、各過程で生じる原理
的に大きな損失は避けられなかった。したがって、光分
岐部14b以降の光線路15の個別監視は極めて困難で
あった。また、複数本の光線路15をまとめて監視する
構成としても、試験光のパワーは各光線路15に一様に
分配されて小さくなるので、分岐規模によっては監視が
困難であった。
の波長を切り替えて被監視光線路を選択する構成におい
て、試験光の損失を最小限に抑えながら分岐された各光
線路の個別監視を可能にする光分岐線路監視システムを
提供することを目的とする。
は、受動光部品のみを用いて構成される光分岐部で分岐
された各光線路に試験光を入射し、その後方散乱光を観
測して各光線路を監視する光パルス線路監視装置を備え
た光分岐線路監視システムにおいて、光分岐部は、試験
光が入力される第1の入力導波路と、第1のスラブ導波
路と、長さの異なる複数本のアレイ導波路と、第2のス
ラブ導波路と、各光線路に接続される複数本の出力導波
路とを縦続に接続し、さらに信号光が入力される第2の
入力導波路をアレイ導波路と並列に第2のスラブ導波路
に接続した構成であり、光パルス線路監視装置は、波長
可変な光源を有し、試験光の波長を切り替えて被試験光
線路を選択する構成である。
の光分岐線路監視システムにおいて、光分岐部の出力導
波路のうち少なくとも1つに光反射処理を施し、光パル
ス線路監視装置は、波長可変な光源の波長を所定の範囲
で掃引して光反射処理部で反射した光の波長を検出し、
その波長を基準に試験光の波長を設定する手段を含む構
成である。
部で光の多光束干渉を利用したアレイ導波路回折格子型
波長合分波器が構成される。なお、この光分岐部として
特願平5−191183号の集積光導波回路を利用し、
試験光をその波長に応じた出力導波路に出力するアレイ
導波路回折格子型波長合分波器の機能と、信号光を複数
の出力導波路に分配する光パワースプリッタとしての機
能を同一基板上で実現する。
光を入力することにより、試験光をその波長に応じた出
力導波路に波長分波し、対応する光線路に結合させるこ
とができる。このときの原理的な損失は0である。ま
た、試験光に対する後方散乱光についても同様に、原理
的な損失0の状態で試験光の入力導波路に戻すことがで
きる。すなわち、従来は試験光についても分岐する構成
になっていたために原理的な損失が避けられなかった
が、本発明では被試験光線路に試験光を波長分波するの
で原理的な損失がない。しかも、試験光の波長に応じて
各光線路の個別監視を実現することができる。なお、信
号光については従来と同様の分配損失に抑えることがで
きる。
実施例構成を示す。図1(1) は全体構成であり、図1
(2) は光分岐部14cの構成である。なお、図7に示す
従来の光分岐線路監視システムと同じ部分は同一符号を
付す。
TDR)21bが試験光の波長を切り替えることによ
り、監視対象の光線路15を選択する方法は従来と同様
である。本実施例の特徴は光分岐部14cの構成にあ
る。なお、本実施例の光分岐部14cの特性から温度対
策が必要となるが、その一つの解決手段を与える光反射
処理部30と、対応する光パルス線路監視装置21bの
機能については後述する。
191183号の集積光導波回路を利用する。すなわ
ち、光線路24から試験光が入力される入力導波路31
と、スラブ導波路32と、長さの異なる複数本のアレイ
導波路33と、スラブ導波路34と、各光線路15に接
続される複数本の出力導波路35とを縦続に接続してア
レイ導波路回折格子型波長合分波器を構成する。さら
に、光線路13から信号光が入力される入力導波路36
をアレイ導波路33と並列にスラブ導波路34に接続
し、スラブ導波路34と出力導波路35を共用した光パ
ワースプリッタを構成する。
分配動作およびアレイ導波路回折格子型波長合分波器に
よる試験光の波長分波動作について説明する。信号光が
入力導波路36からスラブ導波路34に入力されると、
各出力導波路35を介して各光線路15に分配される。
このとき、スラブ導波路34で回折された信号光の強度
分布はガウス分布となるので、並列に並べられた複数本
の出力導波路35のうち、外側に配置された導波路に結
合する光は弱くなる。そこで、各出力導波路35に信号
光が等分に分配されるように、各出力導波路35のスラ
ブ導波路34側の入口をラッパ状にし、その幅を中央部
で狭く、周辺部で広くする。スラブ導波路34と出力導
波路35の接続部の拡大図を図2に示す。この結果、信
号光に対する挿入損失は、図3のように各出力導波路3
5でほぼ一様(13dB前後)となり、各光線路15に分配
される信号光の強度をほぼ等しくすることができる。な
お、図3では分配数を16としたときの挿入損失を示す
が、この場合の原理的な分配損失は12dBとなるので、挿
入損失から原理的な分配損失を引いた過剰損失は1〜2
dBであった。
路34および出力導波路35を接続することにより、信
号光を一様に分配でき、かつ分配損失をほぼ原理的な値
に抑えることが可能な光パワースプリッタを構成するこ
とができる。
導波路32に入力されると、並列に配置された複数本の
アレイ導波路33に分配される。アレイ導波路33は各
導波路の光路長がΔLずつ異なるので、試験光はここで
各光路長差の分だけ位相ずれが生じ、後段のスラブ導波
路34で多光束干渉が起こる。その結果、試験光の波長
に応じて集光する位置、すなわち出力導波路35が変化
する。
れる試験光の挿入損失波長特性を図4に示す。本例は、
例えば試験光の周波数を192960GHzとしたときに、♯1
の出力導波路35に試験光が波長分波されることを示
す。また、試験光の周波数を10GHzずつシフトしたとき
に、波長分波される出力導波路35が♯2から♯16まで
順次移動することを示す。なお、試験光の周波数(波
長)に対する出力導波路35(♯1〜♯16)は、スラブ
導波路32に対する入力導波路31の位置で決まり、入
力導波路31の位置をずらすことによりその対応関係も
回転シフトする。また、図4では各透過波長における挿
入損失は3〜4dBとなっている。この挿入損失は、共用
する光パワースプリッタで信号光に対する損失が最小と
なるように出力導波路35を配置したためであり、回路
パターンを工夫することにより原理的には0にすること
が可能である。
路32,アレイ導波路33,スラブ導波路34および出
力導波路35を接続することにより、試験光をその波長
に応じた出力導波路35に波長分波するアレイ導波路回
折格子型波長合分波器を構成することができる。したが
って、試験光の波長を切り替えることにより、試験光を
導く光線路15を選択することが可能となり、各光線路
15の個別監視を実現することができる。なお、試験光
と同じ波長の後方散乱光は、アレイ導波路回折格子型波
長合分波器の対称性により逆の経路で入力導波路31に
導かれる。
は、試験光をその波長に応じた1本の光線路15に出力
するアレイ導波路回折格子型波長合分波器の機能と、信
号光を複数本の光線路15に分配する光パワースプリッ
タとしての機能が同一基板上で実現されている。
変な光源として例えばDFBレーザを備え、所定の波長
に制御されたレーザ光を音響光学フィルタで切り出した
光パルスを試験光とする。この光パルスのスペクトルは
非常に狭く、通常10MHz以下の線幅を実現することがで
きる。また、波長制御はレーザ素子温度をペルチェ制御
することにより行う。この試験光は、空間スイッチ2
2,光線路24を介して光分岐部14cに入力され、対
応する1本の光線路15に送出される。一方、その光線
路15で生じた試験光と同じ波長の後方散乱光は、光分
岐部14c,光線路24,空間スイッチ22を介して光
パルス線路監視装置21bに戻り、所定の監視処理が実
施される。なお、光パルス線路監視装置21bから出力
される試験光のパワーを0dBmとすると、1本の光線路
15に到達した試験光のパワーは−9dBmであった。光
パルス線路監視装置21bの最小受光感度が−95dBm、
後方散乱光が−57dBとすると、光パルス線路監視装置2
1bのダイナミックレンジは0+95−57−9×2=20dB
であった。
プラ23に導いて光線路13に結合することにより、従
来と同様に光信号送信局10cから光分岐部14cまで
の光線路13の監視を行うことができる。
光導波路で作製したアレイ導波路回折格子型波長合分波
器は、その波長特性が基板温度によって 1.4GHz/℃で
変化する。すなわち、図4に示す試験光の挿入損失波長
特性が基板温度に応じてシフトする。したがって、光分
岐部14cを温度制御せずに使用すると、各出力導波路
35の透過波長がシフトして試験光の損失が大幅に増加
する。また、基板温度の変化が大きい場合、例えば7℃
程度の変化があれば、所定の出力導波路35に分波する
はずの試験光が隣接する出力導波路に出力されることに
なる。これでは、光パルス線路監視装置21bで一方的
に試験光の波長を設定しても、損失が大きくて監視がで
きなかったり、監視している光線路15が異なる事態に
なる可能性もあった。
いは所定の光線路15の他端に光反射処理部30を形成
し、光パルス線路監視装置21bが試験光の波長を所定
の範囲で掃引する。このとき、所定の出力導波路35に
分波される波長の試験光だけが相対的に強く反射してく
る。たとえば、図4の挿入損失波長特性の例では、♯1
の出力導波路35に光反射処理を施し、試験光の周波数
を192950GHz〜193110GHzまで掃引すると、図5に示す
ように192960GHzの反射光の強度が最大となる。その他
は各波長に対する光線路15からの後方散乱光の強度で
ある。
において最大強度を示す反射光の波長を検出することに
より、♯1の出力導波路35に分波される試験光の波長
を確認することができる。しかも、この試験光の波長
は、光分岐部15cの基板温度に対応したものであり基
準にすることができる。すなわち、各出力導波路35に
分波される光の中心波長間隔は温度によってほとんど変
化しないので、最大強度を示す反射光の周波数を基準
に、上記の例では10GHz間隔で試験光の周波数を制御す
ることにより、所定の出力導波路35に試験光を分波さ
せることができる。たとえば、基準周波数から+30GHz
とすれば♯4の出力導波路35に試験光を分波させるこ
とができ、対応する光線路15の監視を行うことができ
る。
化された場合に、信号光の波長がどうなるか、また試験
光の波長がどうなるか未定である。このような状況の中
で光分岐線路監視システムを構築する場合には、そのシ
ステムの柔軟性が強く求められる。本発明システムで用
いる光分岐部14cの構成のうち、光パワースプリッタ
は極めてシンプルな構成であるために波長依存性がな
い。また、アレイ導波路回折格子型波長合分波器は、そ
のFSRを1周期として周期的に同じ波長特性を示すの
で、 1.3μm帯,1.55μm帯, 1.6μm帯に関わらず波
長合分波器として機能させることができる。すなわち、
信号光や試験光の波長を替える必要性が生じた場合で
も、本発明の光分岐線路監視システムをそのまま用いる
ことができる。
性確保のために光分岐部14cまでの光線路13,24
がそれぞれ複数回線用意される場合には、対応する入力
導波路36,31を複数本設ければよい。なお、試験光
が入力される入力導波路31が入れ替わった場合には、
上述したように、試験光の波長と選択される光線路15
の対応関係がずれるが、基準とする試験光の波長を決定
する方式をとることにより容易に対応をとることができ
る。
路監視システムは、光信号送信局の外部にある光分岐部
として、アレイ導波路回折格子型波長合分波器と光パワ
ースプリッタを集積した集積光導波回路を用いることに
より、試験光および信号光の損失を最小限に抑えること
ができる。しかも、アレイ導波路回折格子型波長合分波
器における原理的な損失は0であるので、光分岐部で分
岐される光線路が多い場合でも対応することができる。
信する試験光の波長を切り替えるだけで、光分岐部で分
岐される各光線路の個別監視を実現することができる。
を示す図。
拡大図。
光の挿入損失を示す図。
特性を示す図。
ル。
図。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 受動光部品のみを用いて構成される光分
岐部で分岐された各光線路に試験光を入射し、その後方
散乱光を観測して各光線路を監視する光パルス線路監視
装置を備えた光分岐線路監視システムにおいて、 前記光分岐部は、前記試験光が入力される第1の入力導
波路と、第1のスラブ導波路と、長さの異なる複数本の
アレイ導波路と、第2のスラブ導波路と、前記各光線路
に接続される複数本の出力導波路とを縦続に接続し、さ
らに信号光が入力される第2の入力導波路をアレイ導波
路と並列に前記第2のスラブ導波路に接続した構成であ
り、 前記光パルス線路監視装置は、波長可変な光源を有し、
前記試験光の波長を切り替えて被試験光線路を選択する
構成であることを特徴とする光分岐線路監視システム。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光分岐線路監視システ
ムにおいて、 光分岐部の出力導波路のうち少なくとも1つに光反射処
理を施し、 光パルス線路監視装置は、波長可変な光源の波長を所定
の範囲で掃引して前記光反射処理部で反射した光の波長
を検出し、その波長を基準に試験光の波長を設定する手
段を含む構成であることを特徴とする光分岐線路監視シ
ステム。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23026693A JP3250766B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 光分岐線路監視システム |
EP94111970A EP0639782B1 (en) | 1993-08-02 | 1994-08-01 | Integrated optical waveguide circuit and optical branch line test system using the same |
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