JPH0482335A - フェールセーフ型光送受信方式及びその光回路 - 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】 Ｊ産業上の利用分野］ 本発明は、局と加入者間を光ファイバ伝送路で接続した
伝送方式において、送出光信号をモニタする回路、上記
伝送路を試験監視する回路。

障害時に光経路を切り替えるための光スイッチを含んだ
光送受信方式及びその光回路に関するものである。

「従来の技術］ 局と加入者間を１本の光ファイバで結んで、双方向伝送
する光加入者伝送システムが世界的に研究されている。

このシステムを実現する上では、光送受信装置、光ファ
イバ伝送路の信頼性確保が重要である。

この信頼性を確保する方式として、第３図に示す構成の
ものか検討されている（特開昭６２−２７３４２８号）
。同図において、３２は電気−光変換器、３３は光信号
、３４は光分波器、３５は光試験回路、３６は光ファイ
バ伝送路、３７は光分波器、３８は光−電気変換器、３
９は端末装置、４４は光−電気変換器、４５はモニタ装
置、４６は光分岐回路、４７は光パルス試験器、４８は
光合流口路て゛ある。

局の電気−光変換器３２から送出する光信号〈矢印３３
で示す〉は、光分岐回路４６を介してモニタ装置４５で
モニタされる。また光ファイバ伝送路３６の障害点探索
は、光パルス試験器４７から、試験光パルスを、反射ミ
ラーの光合流口路４８を介して光ファイバ伝送路３６に
送出し、この試験光パスルによって生じる光ファイバ伝
送路３６中での後方散乱光を、上記光合浅凹ＦＩ？１４
８を介し光パルス試験回路４７で受信して行われる。

！発明が解決しようとする課題］ 第３図の構成では、局ｆ則から送出する光信号及び光フ
ァイバ伝送路の状態を監視することができる。しかし、
障害か発生した場合に、予備の装置に切り替えて局−加
入者間の通信を維持する構成が含まれていない。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解消し、
光ファイバ伝送路を試験監視する回路は勿論のこと、障
害時に光経路を切り替えるための光スイッチを含んだフ
ェールセーフ型光送受信方式及びその光回路を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のフェールセーフ型光送受信方式は、局と加入者
間を主系及び予備系の光ファイバ伝送路で接続し：局側
には、主系回路及び予備系回路として、波長λ１及びλ
２の光信号を送出及び受信する光送受信回路、該光信号
を合分波する光合分波回路、光ファイバ伝送路へ波長λ
３の光パルス信号を送出して光ファイバ伝送路の障害を
試験監視する光試験回路を設けると共に、これら主系及
び予備系回路を切り替える光スイッチを設け：加入者側
には、主系及び予備系の光ファイバ伝送路を切り替える
光スイッチ、光合分波回路、波長λ２及びλ１の光信号
を送出及び受信する光送受信回路を設け：上記光試験回
路により光ファイバ伝送路の障害か検出されたときは、
局側及び加入者側に設けた上記光スイッチにより、光フ
ァイバ伝送路を主系から予備系に切り替えるものである
。

この場合、上記光ファイバ伝送路の主系から予備系への
切り替えは、光試験回路の出力を局側の光スイッチへフ
ィードバック制御することにより行うことか好ましい。

また、局側に、更に主系及び予備系の光経路に送出光信
号をモニタする光モニタ回路を設け、該光モニタ回路に
より主系の光送受信回路の光出力に異常が検出されたと
き、当該光送受信回路を予備系に切り替え且つ光スイッ
チも予備系に切り替えることができる。この場合も、局
側における光送受信回路と光スイッチの予備系への切り
替えは、上記光モニタ回路の出力を局側め光スイッチと
局側の光送受信回路の制御回路とにフィードバック制御
することにより行うことが好ましい。

上記局側及び加入者側の光回路を含むフェールセーフ型
光回路は光導波路で構成することかできる。

二作用］ 本発明の要旨は、局側に予備の光送信回路、光合分波回
路、光試験回路、光スイッチを、加入者側に光スイッチ
を追加的に設け、また予備の光ファイバ伝送路を局と加
入者間に設け、伝送路の障害発生時に、局及び加入者側
に設けた光スイッチにより、予備の光ファイバ伝送路に
切り替えるようにしたものである。

また、更に局側の主系及び予備系に光モニタ回路を設け
、該光モニタ回路により主系の光出力異常が検出された
とき、光送受信回路及び光スイッチを予備系に切り替え
るようにしたら・のである。

従って、障害が発生した場合に、予備の装置に切り替え
て局−加入者間の通信を維持することができる。

これらの形態において、光試験回路の出力を局側の光ス
イッチへフィードバックし、或いは、光モニタ回路の出
力を光スイッチと制御回路とにフィードバックすること
により、上記光ファイバ伝送路或いは光送受信回路の主
系から予備系への切り替えを、自動的に行うことができ
る。

「実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図に光試験回路付き加入者伝送方式のシステム構成
を示す、これは、１本の光ファイバ伝送Ｒ（６ａあるい
は６ｂ）内を、異なった波長λ１及びλ２の光信号を、
矢印１７及び１８のごとく双方向に伝送させる構成例で
・あり、図中の番号の後に付くａ及びｂは、主系用及び
予備系用の区別表示をするものである。

第１図の左側に示す局側からは、主系の光送受信回路の
電気−光変換回路１ａから波長λ１の光信号が送出され
る。この光信号は、光合分波回路２ａ、光スイッチ４．
光合分波回路５ａを経た後、主系の光ファイバ伝送路６
ａを通して、矢印１７のごとく、加入者側に送られる。

加入者側では、この光信号が、光スイッチ７、光合分波
回路８を介して、光送受信回路の光−電気変換回路９に
より受信される。

一方、加入者側からは、光送受信回路の電気光変換回路
１０から、波長λ２の光信号が、光合分波回路８．光ス
イッチ７を経た後、主系の光ファイバ伝送路６ａを通し
て、矢印１８のごとく局側に送られる。そして、光合分
波回路５ａ、光スイッチ４．光合分波回路２ａを介して
、光−電気変換回路１１ａにより受信される。

この構成において、局側の主系の電気−光変換回路１ａ
の光出力は、主系の光モニタ回路３ａによりモニタされ
、その光出力が減少したかどうか或いはゼロになったか
どうか等の異常状態が監視される。光モニタ回路３ａに
より異常が検出された場合には、主系の電気−光変換回
路１ａの代わりに、予備系の電気−光変換回路１ｂが動
作し、また光スイッチ４も切り替えられ、これにより予
備系の電気−変換回路１ｂの光出力か、光合分波回路２
ｂ、光スイッチ４．光合変波回＃Ｉ５．光ファイバ伝送
路６ａを通して、加入者側に送られる。

尚、上記光モニタ回路３ａの出力信号に応じた予備系へ
の切替え、即ち、電気−光変換回路１ａから１ｂへの切
り替え及び光スイッチ４の切り替えに関する切替制御回
路は、この図には省略しであるが、通常の電気比較回路
を用いることによって容易に実現することかできる。

次に、主系の光ファイバ伝送路６ａの障害点探索は、主
系の光試験回路２３ａから波長λ３の試験光パルス信号
を、光合分波回路５ａを介して光ファイバ伝送Ｒ６ａに
送出し、この試験光パルスによって生じる光ファイバ伝
送路６ａ中での後方散乱光を、上記光合分波回路５ａを
介して光試験回路２３ａて受信することで行われる。こ
の光ファイバ伝送路６ａの断線、折れ１等に依存した損
失増加箇所や破断点箇所の試験方法は、通常よく用いら
れている方法である。

上記方法で主系の光ファイバ伝送路６ａの故障を検出し
、通信に異常をきたすことを確認した場合には、局側の
光スイッチ４及び加入者側の光スイッチ７を作動させて
予備系の光ファイバ伝送路６ｂに切り替え、電気−光変
換回路１ａの光出力信号（波長λ１）を、光合分波回路
２ａ、光スイｙチ４．光合分波回路５ｂ、光ファイバ伝
送路６ｂを介して加入者側に送る。そして加入者側では
、予備系の光ファイバ伝送Ｎ６ｂよつ受けた光信号を、
光スイッチ７、光合分波回路８を通して、光電気変換回
路９で受信する。

尚、光試験回路２３ａの出力信号による光スイツチ４及
び７の切替制御回路もこの図には省略しであるが、通常
の電気比較回路によって容易に実現することができる。

上記のように、本発明の双方向伝送方式では、光モニタ
回路３ａの出力信号によって、電気−光変換回路１ａ及
び光−電気変換回路１１ａで構成される主系の光送受信
回路から、電気−光変換回路１ｂ及び光−電気変換回路
１１ｂで構成される予備系の光送受信回路へと切り替え
られ、また光スイッチ４Ｉ：Ｊ、主系の光ファイバ伝送
路６ａから予備系の光ファイバ伝送路６ｂへと切り替え
られる。更に、光試験回路２３ａが主系の光ファイバ伝
送路６ａの異常を検出したときは、その出力信号によっ
て、局側の光スイッチ４及び加入者側の光スイッチ７が
、共に、主系の光ファイバ伝送路６ａから予備系の光フ
ァイバ伝送路６ｂへと切り替えられる。

第２図は、フェールセーフ型の局側の光回路の実施例を
示したものである。ここでは導波路型光回路として構成
されており、カラス光導波路１強誘電体光導波路、半導
体光導波路のいずれか、あるいはこれらの組み合わせに
よって実現することができる。この光導波路は埋め込み
形、ロッジ形。

装荷形、盛上げ形、拡散形、のいずれか、あるいはこれ
らの組み合わせを用いることができる。

次に、個々の光回路について説明する。

２ａは主系の、２ｂは予備系の光合分波回路であり、そ
れぞれ波長λ１とλ２の光信号を合分波する機能を有す
る。ここでは、主系の光合分波回路２ａは同−構造の光
方向性結合回路１５ａ。

１６ａ及び２４ａからなり、予備系の光合分波回路２ｂ
は同−構造の光方向性結合回路１５ｂ。

１６ｂ及び２４ｂからなる。即ち、電気−光変換回路１
ａ＜ｌｂ）からの波長λ１の光信号は、光方向性結合回
路１５ａ（１５ｂ）、２４ａ（２４ｂ）を通って、矢印
１７ａ　（１９ａ）。

１７ｂ　（１９ｂ）のごとく伝搬し、矢印１８ａ（２０
ａ）のごとく伝搬してきた波長λ２の光信号は、光方向
性結合回路２４ａ　（２４ｂ）。

１６ａ（１６ｂ）を矢印１８ｂ　（２０ｂ）のごとく伝
搬し、光−電気変換回路１１ａ（ｌｌｂ＞で電気信号に
変換される。

上記光方向性結合回路１５ａ、１５ｂは、波長λ１の光
信号をモニタする光モニタ回路を兼用している。即ち、
電気−光変換回路１ａ（ｌｂ）の光出力信号は、光方向
性結合回路１５ａ（１５ｂ）によって矢印１７ａ　（１
９ａ）のごとく伝搬するが、矢印１７ｃ　（１９ｃ）方
向へも、−２０ｄＢ程度減衰した光信号が洩れて伝搬す
る。従って、この漏洩光の光強度を、光モニタ用の光−
電気変換回路３０ａ　（３０ｂ）によって検出すること
によって、電気−光変換回路１ａ　（ｌｂ）の異常状態
を判定することができる。そして、上記光モニタ用光−
電気変換回路３０ａ　（３０ｂ）の出力信号は、光スイ
ッチ４の駆動用電圧源１３にフィードバックされて光ス
イッチ４の切替え制御信号として使用されると共に、光
送受信回路の制御回路１００へもフィードバックされ、
主系の電気−光変換回路１ａ及び光−電気変換回路１１
ａから、予備系の電気−光変換回路１ｂ及び光−電気変
換回路１１ｂへの切替え制御Ｘｌ信号として使用される
。

尚、１４はアース電極′である６ ４ａは主系の光方向性結合回路、４ｂは予備系の光方向
性結合回路であり、矢印２２ａ　（２２ｂ）のように伝
搬する波長λ３の光信号を、矢印１７ｂ　（１９ｂ）、
１８ａ　（２０ａ＞のごとく分波して伝搬させ、波長λ
１及びλ２の光信号は分波させない構造のものである。

光試験回路５ａ（５ｂ）の出力信号は、制御回路６０ａ
　（６０ｂ）を通して、上記電圧源１３にフィードバッ
クされる。

次に、光スイッチ４について説明する。

これは全く同じ構造寸法を持つ２つの単一モード光導波
路を近接して配置させ、結合領域にプレーナ電極２１ａ
、２１ｂを配置したものである（西原、春名、栖原、“
光集積回路”オーム社発行、昭和６０年２月２５日第１
版第１刷発行、　ｐｐ、３０４〜３０６）。

これは、電圧源１３から印加電圧Ｖを印加することによ
って、２つの先導波路を伝搬する合波路に伝搬定数差Δ
βを生じさせ、例えば光導波路２ヲａ内を伝搬している
光信号を光導波Ｆｌ＠　２６　ａあるいは２６ｂ内へ伝
搬させることができる。また、光導波路２６ａ内を伝搬
している光信号を、光導波路２５ａあるいは２５ｂ内へ
伝搬させることができる。即ち、光導波路２５ａ　（２
６ａ）内を伝搬している光信号か光導波路２６ｂ　（２
５ｂ）内へスイッチングされる条件として、 Δβ＝０゜ Ｌ／ｊ’＝２α〒１　（α＝ｏ、１，２．）　　　　″
・・・（１） を満足するように印加電圧Ｖを調整し、また、光導波路
２５ａ　（２６ａ）内を伝搬している光信号が光導波路
２５ａ　（２６ａ）内へスイッチングされる条件として
、 ・・・（２） 但し１．ｌ！：結合部の長さ。

Ｌ：完全結合長。

を満足するように、印加電圧■を調整することにより、
光スイツチング動作を行わせることができる。

上記実施例において、例えば波長λ１＝１．３μｍ１λ
２＝１．５５μｍ、λ３＝１．６５μｍか用いられる。

本発明は、上記実施例に限定されない。例えばλ１　＝
１．５２μｍ、λ２＝１．５６μｍ、λ３　＝１．６５
μｍを用いた場合には、光合分波図Ｒ２ａ、、２ｂは例
えばマツハラニーダ型の光合分波回路を用いることによ
って実現することができる。

光スイッチ４には、上記実施例の構成の他に、例えば半
導体材料を用いた交叉型光スイッチ、光ファイバ型の機
械式光スイッチ、等を用いても良い。また光合分波回路
４ａ、４ｂも光ファイバ型のものを用いても良い。

尚、第２図は局側の光回路について述べたが、加入者側
の光回路（光スイッチ７、光合分波回路８、光−電気変
換回路９．及び電気−光変換回路１０）も同様に光導波
路で構成できることは明かである。

［発明の効果１ 以上述べたように、本発明は次のような優れた効果を奏
することができる。

（１）完全に二重化されたフェールセーフ型の構成にな
っているので、光ファイバ伝送路に障害が発生した場合
に、予錨系に切り替えて局−加入者間の通信を維持する
ことができる。光モニタ回路を備えた形態では更に送受
信回路に障害が発生した場合にら、子幅系に切り替えて
局−加入者間の通信を維持することができる。従って、
信頼性の高い光送受信方式を実現することができる。

（２）フィードバック制御によるフェールセーフ型光送
受信方式とした形態では、局−加入者間の通信を切断す
ることはなく実現することができる。

（３）光回路は、局側の光送受信回路を一枚の基板上に
先導波路構造で構成することできるので、量産が可能で
あり大幅な低コスト化を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフェールセーフ型光送受信方式の実施
例を示す図、第２図は本発明の実施例である局側め光送
受信部の光回路の構成図、第３図は従来の光送受信方式
の構成を示した図である。 図中、１ａ、１ｂは電気−光変換回路（光送受信回路）
、２ａ、２ｂは光合分波回路、３ａ。 ３ｂは光モニタ回路、４は光スイッチ、５ａ。 ５ｂは光合分波回路、６ａ、６ｂは光ファイバ伝送路、
７は光スイッチ、８は光合分波回路、９は光−電気変換
回路、１０は電気−光変換回路、１１ａ、ｌｌｂは光−
電気変換回路（光送受信回ＩＮ）、１３は駆動用電圧源
、１４はアース電極、２３ａ、２３ｂは光試験回路、１
００は光送受信回路の制御回路を示す。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　關　谷　信　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、局と加入者間を主系及び予備系の光ファイバ伝送路
   で接続し、 局側には、主系回路及び予備系回路として、波長λ１及
   びλ２の光信号を送出及び受信する光送受信回路、該光
   信号を合分波する光合分波回路、光ファイバ伝送路へ波
   長λ３の光パルス信号を送出して光ファイバ伝送路の障
   害を試験監視する光試験回路を設けると共に、これら主
   系及び予備系回路を切り替える光スイッチを設け、 加入者側には、主系及び予備系の光ファイ バ伝送路を切り替える光スイッチ、光合分波回路、波長
   λ２及びλ１の光信号を送出及び受信する光送受信回路
   を設け、 上記光試験回路により光ファイバ伝送路の 障害が検出されたときは、局側及び加入者側に設けた上
   記光スイッチにより、光ファイバ伝送路を主系から予備
   系に切り替える ことを特徴とするフェールセーフ型光送受信方式。 ２、請求項１記載の光ファイバ伝送路の主系から予備系
   への切り替えは、光試験回路の出力を局側の光スイッチ
   へフィードバック制御することにより行うことを特徴と
   する請求項１記載のフェールセーフ型光送受信方式。 ３、請求項１記載の局側に、更に主系及び予備系の光経
   路に送出光信号をモニタする光モニタ回路を設け、該光
   モニタ回路により主系の光送受信回路の光出力に異常が
   検出されたとき、当該光送受信回路を予備系に切り替え
   且つ光スイッチも予備系に切り替えることを特徴とする
   請求項１記載のフェールセーフ型光送受信方式。 ４、請求項３記載の局側における光送受信回路と光スイ
   ッチの予備系への切り替えは、上記光モニタ回路の出力
   を局側の光スイッチと局側の光送受信回路の制御回路と
   にフィードバック制御することにより行うことを特徴と
   する請求項３記載のフェールセーフ型光送受信方式。 ５、請求項１又は３記載の局側及び加入者側の光回路を
   光導波路で構成したことを特徴とするフェールセーフ型
   光回路。