JPH0568152U - 光信号受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光信号を伝送中の光ファイバを切断すること
なくモニタすることができる。 【構成】変調された光信号を伝送中の光ファイバ６１
を、第１の光ファイバ押え板６７と、第２の押え板によ
り光ファイバを折り曲げ、その折り曲げ点６６から出射
する伝送中の漏れ光６３を複数の受光手段１で受光し、
ここでＯ／Ｅ変換された各電気信号を遅延手段２に入力
してタイミングを調整する。タイミングが調整された電
気信号は信号合成手段３に入力され、そこでそれぞれの
電気信号を合成し、信号再生手段４で変調信号に復元す
る。さらには、信号合成手段３の出力を利用して波形評
価を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光ファイバの光信号送信端及び受信端以外の任意の位置でその光フ ァイバを切断せずに、その光ファイバを伝送する光信号を受信するための光信号 受信装置に関する。 さらに詳述すれば、光ファイバの伝送特性の測定及び破断点の位置検索には、 光パルス試験器（ＯＴＤＲ）が使用される。その光ファイバを介してＰＣＭ信号 を伝送する場合、光の波長分散現象によって波形の歪が発生することがある。そ の波形の歪が光ファイバのどの位置で発生しているか知りたいとの要求はあるが 、前述のＯＴＤＲではその要求をみたさない。 従って、光ファイバを介して伝送中の光信号の一部を効率よく受光し、光ファイ バの伝送状態を監視する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（心線対照センサの場合） 光ファイバを切断せずに、光ファイバを伝播している光信号のパワーを測定す る方法として、いわゆる心線対照センサが知られている。心線対照センサに使用 されるゲルマニュームホトダイオード（以下ＰＤという）の場合は、光ファイバ 曲げ部から漏れ出す光を受光するために、受光径φ１ｍｍ〜２ｍｍの大きさのも のが使用されている。このようなＰＤの電気特性は、その受光面積に対応して容 量が大きいため応答周波数１ＭＨｚ以上の高速応答ができず、ＰＣＭ変調のよう に高い周波数で変調された光信号を電気信号に変換することは不可能であった。

【０００３】 心線対照センサの技術としては、例えば、実開昭５７年４０９０６号に開示さ れている。その技術要旨を図４を用いて説明する。 光ファイバ６１の一端６２から入射された光信号Ａは全反射臨界角以下の角度 で光ファイバ内を伝播する。光ファイバを全反射臨界角以上に折り曲げ（６６） ると、光信号Ａは光ファイバの外側へ漏れ光６３となって現れる。その漏れ光の 延長線上に光検出器６４の受光面を置けば、漏れ光を検出することができる。

【０００４】 （光ファイバを用いた通信の場合） 図５は光ファイバを用いた通信システムの基本的概念を示す図である。 送信端２０では、伝送すべき信号を電気→光変換器（Ｅ／Ｏ変換器）２１にお いて光信号に変換し、光ファイバ２１に出射する。受信端側３０では、光ファイ バを伝播する光信号を光→電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）３１で電気信号に復調す る。 光ファイバを用いた通信では高速、大容量、低損失の伝送が可能である。特に 光ファイバを略直線上に敷設すれば、光信号は光ファイバの外へ漏れることがな いので低損失即ち長距離伝送が実現できる。光信号が外へ漏れないということは 、光ファイバの途中では光信号を受光することができないということである。 即ち、光伝送系の途中に光分岐手段を設ければ、光伝送系の途中で光信号を受 光することができるが、それ以外の方法では、光ファイバを切断しなければ光信 号を受光することができない。例えば光ファイバの変形による伝送状態の変化を 監視するために、符号誤り率測定装置や光パワー測定装置等を使用する場合も同 様である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし心線対照センサを用いた従来の技術には次のような欠点がある。 図４に示したように漏れ光６３は広がりを持っている。その漏れ光を効率よく 受光しようとすれば、光検出器６４の受光面の面積を大きくしなければならない （一般には受光径が１ｍｍ〜２ｍｍ）。受光面の面積を大きくすると、光検出器 ６４の周波数応答速度が遅くなる欠点がある。例えば、受光面の径が１ｍｍの受 光素子の応答周波数は１ＭＨｚが限度である。 心線対照センサのように、単に光ファイバの折り曲げ点に現われる漏れ光の平 均値を検出するような場合は、受光面の面積が大きい光検出器でも十分に初期の 目的を達成することができる。しかし、例えば、数ギガビット／秒のような高速 の信号を扱うＰＣＭ伝送のような場合、従来のような受光面の面積が大きい受光 素子では、周波数応答速度が遅いため、変調信号波形を再現できない欠点がある 。 さらに、従来の技術では、光ファイバ６１の一端６２に入射された光信号は、 折り曲げ点６６における進行方向の延長線上に光検出器６４が設けられているた め、その漏れ光６３を検出することができるが、それとは逆に光ファイバの他端 ６５から入射された光信号Ｂの漏れ光６３ａは光検出器６４で検出できないとい う欠点もある。

【０００６】 本考案の目的は、（１）光ファイバを用いてＰＣＭ通信を行っている送信端と 受信端の間の任意の位置で、光ファイバを切断せずに高周波で変調された光信号 を受光すること、（２）光ファイバを切断せずに受光した光信号を符号誤り率測 定装置、光パワー測定装置等に入力して光ファイバの異常を監視することである 。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の欠点を解決するために、本考案の光信号受信装置は光ファイバの折り曲 げ点から出射される高い周波数で変調された光信号、例えば高速の信号を扱うＰ ＣＭ伝送のような信号の漏れ光を効率よく受光する手段として、 光信号を伝播中の光ファイバを複数箇所で屈曲させて、該屈曲点６６から出射さ れる漏れ光６３の延長線上に漏れ光のビームを覆うように配置され、該漏れ光の 光信号を電気信号に変換する複数の受光手段１と、該複数の受光手段から出力さ れるそれぞれの電気信号のタイミングを調整する遅延手段２と、該遅延手段によ りタイミングが調整された複数の電気信号を合成する信号合成手段３とを備えて いる。

【０００８】 また、上記信号合成手段から出力される電気信号を受けて該電気信号を変調信 号に復元する信号再生手段４を付加し、その出力信号を受けて光ファイバの通信 評価装置、例えば符号誤り率測定装置、光パワー測定装置等に入力し光ファイバ の破断や変形等の異常を監視するための波形評価手段８を備えている。

【０００９】

【作用】

屈曲された光ファイバの折り曲げ点から出射される高い周波数で変調された光 信号の漏れ光を検出するために周波数応答速度の速い受光面積の小さい受光素子 を用いる。又、伝送中の光通信に影響を与えることの無いように微量の漏れ光を 受光する必要がある。そのため、受光感度を良くするために受光面積の小さい受 光素子を複数用いる。受光した信号をもちいて光ファイバの破断や変形等の異常 を監視するための処理をする。

【００１０】

【実施例】

（第１の実施例） 図１に、本考案の第１の実施例の構成を示す。 以下の説明は光ファイバ６１をＰＣＭ通信に使用した場合を例にして行う。 第１の光ファイバ押え手段６７と第２の光ファイバ押え手段６８とは相対して 凸凹の形状をしており、両者の間に光ファイバ６１を置いて間隔を狭めると凸凹 に沿って光ファイバは屈曲され折れ曲がり点６６が生じる。 光ファイバ６１の光ファイバ端６２に入射された光信号Ａは折れ曲がり点６６ から進行方向に漏れ光６３が出射される。この漏れ光の量は曲がりの半径により 決定される。通常は伝送系に支障のないように微弱な漏れ光が出射される。この 漏れ光を効率よく受光するために出射ビーム幅を覆うように複数の受光手段１が 配置される。通過中の光信号がＰＣＭ通信のような高い周波数で変調されている 場合、受光手段１は周波数応答速度を速めるために受光面積の小さいホトダイオ ード（図示せず）が使用される。ここで使用されるゲルマニュームホトダイオー ドの周波数応答速度の一例をあげると、受光径φ＝０．１ｍｍの時の最高応答周 波数は約１０ＭＨｚ（立ち上がり時間は０．５μｓ）である。本実施例では３個 の受光手段１を使用しているが、受光手段の数量は漏れ光のビーム幅及び漏れ光 の強弱によって増減してもよい。

【００１１】 受光手段１により検出された信号は遅延手段２に入力される。各遅延手段２に 入力される信号のタイミングはそれぞれの受光手段１に組み込まれたホトダイオ ードの検出位置により同一のパルス信号であってもばらつきが生じる。そのため に遅延手段２は光ファイバの漏れ点から各ホトダイオード間の遅延時間を同一に そろえて出力するためのものである。

【００１２】 信号合成手段３は入力された信号を加算するためののものである。それぞれの 遅延手段２から出力されたタイミングのそろった信号は信号合成手段３に入力さ れ、加算される。この信号合成手段３の出力は次段の信号再生手段４に入力され る。信号再生手段４は信号合成手段３より出力されたパルス信号を増幅及び波形 整形して変調信号に復元するためのものである。 復元された信号を次段の光ファイバ通信波形評価手段、例えば符号誤り率測定 装置へ入力して伝送特性を測定して光ファイバの変形を監視したり、光電力測定 装置へ入力しして光電力の変動を測定して光ファイバの伝送損失の増加や断線を 監視できる。

【００１３】 （第２の実施例） 第２図に、光ファイバの双方向から信号Ａ，Ｂが入射された場合の本考案の第 ２の実施例の構成を示す。 第２図においては、ファイバ６１の折り曲がり点６６の漏れ光は、一端６２に 入射された光信号Ａは第１実施例と同様に、受光手段１により検出される。他端 ６５に入射された信号Ｂはその進行方向の延長上に設けられた受光手段１ａによ り検出される。検出されたそれぞれの信号は第１実施例と同様に遅延手段２、２ ａ、信号合成手段３、３ａ、信号再生手段４、４ａにより信号処理される。以後 評価手段による処理は前記第１実施例と同様である。

【００１４】 （第３の実施例） 本実施例も前記実施例と同様にＰＣＭ通信に使用された場合を示す。 第３図に示すように光ファイバ６１を折り曲げて漏れ光６６を生じさせるため に板状の第１の光ファイバ押え手段５、第２の光ファイバ押え手段６及び複数の 光ファイバ折り曲げ手段７で構成されている。 第１と第２の光ファイバ押え手段、例えば平状の板の間に光ファイバ６１を置 き、この光ファイバに対して折り曲げ手段７、例えば円筒状の棒を第１と第２の 光ファイバ押え手段側に交互に配置して第１と第２の光ファイバ押え手段の間隔 を狭める。この時、折り曲げ手段７の数量、外径及び間隔は伝送系に影響を与え ない程度の漏れ光になるよう選択すればよい。

【００１５】 各折り曲がり点６６から出射する漏れ光６３を検出する方法はそれぞれの折り 曲がり点に対応して第１実施例と同様な受光手段１を設ける。複数の受光手段１ による同一信号のそれぞれの遅延は検出位置により異なるため前記実施例と同様 に遅延手段２を備えて後段の信号処理に対処している。 遅延手段２以後の信号 処理は前記実施例と同様である。 本実施例は各漏れ光６３のビーム幅が狭ければ受光手段（ホトダイオード）は一 個でもよく、ビーム幅に応じて適時増減できる。 また、前記第２実施例のように双方向の漏れ光の出射線上に受光手段２ａ以降を 設けてもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように、高い周波数で変調されたい光信号を伝送中の光ファイバ を屈曲させて漏れ光を検出するために、周波数応答速度の速い受光面積の小さな 受光素子を複数設けて対処したので次の効果がある。 （１）ＰＣＭ通信等伝送中の高速光信号を光ファイバを切断せずに受信できる。 （２）受信効率を上げることができるため送受信間の信号伝送に影響を与えるこ となく、光ファイバ内の光信号が受信できる。 （３）漏れ光の出射線上に受光手段を設けたので光信号の伝送方向に関係なく光 ファイバ内の光信号が受信できる。 （４）上記効果に加え、上記の受信信号を用いて光ファイバ内の光の伝送状態を 監視することができる。

【００１７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光信号受信装置の第一実施例を示
すブロック構成図

【図２】本発明による光信号受信装置の第二実施例を示
すブロック構成図

【図３】本発明による光信号受信装置の第三実施例を示
すブロック構成図

【図４】従来の光信号受信回路

【図５】光ファイバを用いた通信システムの構成図

【符号の説明】

１、１ａ 受光手段 ２、２ａ 遅延手段 ３、３ａ 信号合成手段 ４、４ａ 信号再生手段 ５ 第三実施例の第１の光ファイバ押え手段 ６ 第三実施例の第２の光ファイバ押え手段 ７ 第三実施例の光ファイバ折り曲げ手段 ８ 波形評価手段 ２０ ＰＣＭ通信の送信側 ２１ Ｅ／Ｏ変換器 ３０ ＰＣＭ通信の受信側 ３１ Ｏ／Ｅ変換器 ６１ 光ファイバ ６２ 光ファイバの入力端 ６３ 漏れ光 ６４ 従来例の受光手段 ６５ 光ファイバの他方の入力端 ６６ 折り曲がり点 ６７ 第１の光ファイバ押え板 ６８ 第２の光ファイバ押え板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8426−5Ｋ Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｕ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光信号を伝送中の光ファイバの屈曲点（６
   ６）から出射される漏れ光（６３）の延長線上に配置さ
   れ、該漏れ光の光信号を電気信号に変換する複数の受光
   手段（１）と、該複数の受光手段から出力されるそれぞ
   れの電気信号のタイミングを調整する遅延手段（２）
   と、該遅延手段によりタイミングが調整された複数の電
   気信号を合成する信号合成手段（３）とを備えた光信号
   受信装置
2. 【請求項２】 光信号を伝送中の光ファイバの屈曲点（６
   ６）から出射される漏れ光（６３）の延長線上に配置さ
   れ、該漏れ光の光信号を電気信号に変換する複数の受光
   手段（１）と、該複数の受光手段から出力されるそれぞ
   れの電気信号のタイミングを調整する複数の遅延手段
   （２）と、該遅延手段によりタイミングが調整された複
   数の電気信号を合成する信号合成手段（３）と、該信号
   合成手段から出力される電気信号を受けて該電気信号を
   元の信号に復元するための信号再生手段（４）と、該信
   号再生手段（４）から出力された信号に基づいて光ファ
   イバの伝送状態を常時監視するため波形評価手段（８）
   とを備え、信号を復元すると共に光ファイバ内の光の伝
   送状態を監視可能にしたことを特徴とした光信号受信装
   置。