JPH0769551B2 - 音響光学光スイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音響光学光スイッチに係り、特に複数の異な
る波長の光を使用できるようにした音響光学光スイッチ
に関する。

［従来の技術］ 従来の音響光学光スイッチの代表的な構成例を第５図に
示す。

本発明による音響光学光スイッチは、特にOTDR（光パル
ス試験器）と呼ばれる測定器に使用されるものである。
OTDRは、光ファイバーの破断点、光ファイバー固有の伝
送損失、光ファイバーの接続損失等を検出するいわば光
ファイバーにより構成される通信ネットワークの総合評
価装置である。入力用シングルモード光ファイバー７か
ら出たレーザーパルスは、未駆動の音響光学素子１を透
過し、出力用シングルモード光ファイバー６へ入射す
る。この場合、出力用光ファイバーには被検査用光ファ
イバーが接続される。被検査用シングルモード光ファイ
バー中で反射又は散乱されたレーザーパルスの成分は該
被検査用シングルモード光ファイバー中を逆戻りして、
駆動されている音響光学素子１へ入射し、超音波回折格
子によってブラッグ回折し、プリズム９によって導光さ
れた後回折光出力用光ファイバー８へ入射し、光センサ
ーへ導かれる。集光用レンズ3,4,5は光ビームを平行に
したり、あるいは収束させるものである。整合回路２
は、駆動回路12と音響光学素子１とのインピーダンスの
マッチングを行う。駆動回路12は、所定の周波数で音響
光学素子１の駆動を行なう。電源端子10は駆動回路12の
直流電源の入力端子であり、制御信号入力端子11は、駆
動回路12の駆動を外部回路で制御するための信号の入力
を行う。筐体13は、音響光学素子1,プリズム9,整合回路
2,駆動回路12を内蔵し、光ファイバーや制御信号入力端
子11、電源端子10を取り付け穴を通じて取り付けるよう
になっている。

被検査用光ファイバーからの反射には、破断点等からの
フレネル反射と、該被検査用光ファイバーの分子あるい
は原子と伝送光の光子が弾性的に衝突し、伝送光が該被
検査用光ファイバー中で連続的に散乱を受けるレイリー
散乱がある。このレイリー散乱光のうち、入射方向に完
全に逆もどりする成分を後方散乱と呼び、後方散乱光の
強弱により、光ファイバー固有の伝送損失を評価でき
る。また、フレネル反射した反射光の強弱と通過時間の
測定により破断箇所の評価を行うことができる。

一般に音響光学素子の回折光と透過光との間の分離角θ
（ブラッグ角の２倍の値）は、 となる。Ｖは音響光学素子中での超音波の音速で、λは
光の波長で、ｆは駆動周波数である。従って、光の波長
λが変わると、分離角θが変化し、集光用レンズ４及び
回折光出力用マルチモード光ファイバー８の光軸からず
れ、光の伝搬が行なえなくなる。従って、光通信の光源
として使用される波長0.85μm,1.3μm,1,55μｍの各々
について専用の音響光学光スイッチを必要とした。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、複数の異なる波長の光に対
して複数の音響光学光スイッチを使用せずに、複数の異
なる波長の光を１箇の音響光学光スイッチでスイッチン
グして選択的に使用することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、音響光学素子と、該音響光学素子を整合回路を通じ
て駆動する駆動回路と、該音響光学素子によって回折さ
れた回折光を回折光検出手段へ導光する導光手段とを筐
体に内蔵して、該筐体に、集光用レンズが設けられた光
入射手段と被検査用光ファイバー及び回折光検出手段を
取り付けた音響光学光スイッチにおいて、光入射手段を
複数設けて、該光入射手段は各々異なる波長の光を導光
又は発光し、それらの光は合波器によって同一光軸上に
導かれて被検査用光ファイバーへスイッチによって選択
的に入射し、該入射光の波長によって該音響光学素子の
駆動周波数を変化させて、一定のブラッグ角を得るよう
に発振周波数切り換え用外部回路と発振周波数切り換え
信号入力端子を設けた音響光学光スイッチを提供するも
のである。

［作用］ 本発明による音響光学光スイッチの機能を実施例の第１
〜３図によって説明する。

光入射手段である入力用シングルモード光ファイバー6,
7は、それぞれ異なる波長の光を導光する。入力用シン
グルモード光ファイバー６によって導光された光は、プ
リズム９で合波器14の一面へ入射し、該一面で光は95％
以上反射され、未駆動の音響光学素子１を透過し被検査
用シングルモード光ファイバー５へ入射する。一方、入
力用シングルモード光ファイバー７によって導光された
光は、合成波14の一面へ入射し、該一面では光は95％以
上透過し、入力用シングルモード光ファイバー６の場合
と同一光軸上に導かれて音響光学素子１を透過し、被検
査用シングルモード光ファイバー５へ入射する。前記２
つの光は、ドライバー等の外部回路のスイッチングによ
り選択的に１つ入射するようになっている。該入射光の
波長により、分離角θが変化するので、該分離角θを一
定に保つため、発振周波数切り換え信号入力端子により
駆動回路13の駆動周波数を入射光の波長により変化させ
入力する。入射光の反射成分は、駆動している音響光学
素子１によってブラッグ回折し、プリズム９′によって
導光され回折光出力用マルチモード光ファイバー８へ入
射する。

駆動周波数の切り換えは、第２図に示す発振周波数切り
換え用外部回路によって行なう。発振器16,17は、それ
ぞれ異なる周波数の信号を発振し、切り換えスイッチ18
で入射光の波長により駆動周波数を選択する。選択され
た駆動信号は、ミキサー19でTTLの電圧パルス波により
スイッチングされ、該電圧パルス波がミキサー19に入力
されれば、増幅器20へ入力され増幅されるが、該電圧パ
ルス波が入力されなければ駆動信号は出力されない。ミ
キサー19はいわゆる駆動信号出力のオンオフを行うダブ
ルバランスドモジュレーターと呼ばれる変調器である。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１〜３図によって説明する。

入力用シングルモード光ファイバー７は、波長が1.3μ
ｍの光を導光し、入力用シングルモード光ファイバー６
は波長が1.55μｍの光を導光する。この場合、光入射手
段として入力用シングルモード光ファイバー6,7のかわ
りに半導体レーザーを設けることもでき、その結果伝送
効率を高めることもできる。プリズム９は、波長が1.55
μｍの光を合波器14へ導光する。音響光学素子１は、そ
の一端面に超音波励振用トランスデューサーが取り付け
られており、超音波回折格子により光をブラッグ回折す
る。筐体15の入力用シングルモード光ファイバー７との
対向部には被検査用シングルモード光ファイバー５が取
り付けられている。プリズム９′は、被検査用シングル
モード光ファイバー５から出て来た反射光が音響光学素
子１によって回折された回折光を回折光出力用マルチモ
ード光ファイバー８へ導光する。プリズム９′,9は導光
手段であるので、これらの代わりに光ファイバーを用い
ることもできる。また、回折光検出手段として回折光出
力用マルチモード光ファイバー８の代わりに、光センサ
ーを設ければ、検出効率を高めることができる。集光用
レンズ３は被検査用シングルモード光ファイバー５の端
部に、集光用レンズ４は入力用シングルモード光ファイ
バー6,7と回折光出力用マルチモード光ファイバー８の
端部に取り付けられており、光ビームを平行にしたり収
束させたりする。

整合回路２は、音響光学素子１と駆動回路13とのインピ
ーダンスのマッチングを行う。駆動回路13は音響光学素
子１の駆動を行う。該駆動回路13には、電源端子10、駆
動回路13の駆動を制御する制御信号入力端子11と発振周
波数切り換え信号入力端子12が取り付けられており、筐
体15にあけられた穴を通じて外部回路と接続できるよう
になっている。

発振周波数切り換え用外部回路のブロック図を第２図に
示す。発振器16は100MHzの周波数の信号を、発振器17は
119.2MHzの周波数の信号を発信する。切り換えスイッチ
18は、端子21,22を選ぶことにより発振器16か発振器17
を選択する。切り換えスイッチ18は、機械式スイッチで
あり、たとえば、高周波用リレー等を利用する。ミキサ
ー19は発振器からの信号をTTLの電圧パルス波によりス
イッチングし、該電圧パルス波が入力されれば増幅器20
へ信号が入力され、増幅されて駆動信号として出力され
るが、該電圧パルス波が入力されなければ駆動信号は出
力されない。ミキサー19はいわゆる駆動信号出力のオン
オフを行うダブルバランスドモジュレーターと呼ばれる
変調器である。

光の波長が1.55μｍの場合に、発振周波数を100MHzとす
れば、分離角θを一定とするには、波長が1.3μｍの場
合は、発振周波数を119.2MHzとすればよい。発振周波数
は、音響光学素子の材料の選択と分離角θの設定、及び
光の波長により様々な値を用いることができる。

合波器の拡大断面図を第３図に示す。波長1.3μｍの光2
3は該合波器のＡ膜25がコーティングしてある一面に45
°で入射すると、反射率５％以下である。Ａ膜25がコー
ティングしてある一面と対向する面には、Ｂ膜26がコー
ティングしてあり、該Ｂ膜26のコーティング面に波長1.
55μｍの光24が45°で入射すると反射率約95％以上で反
射される。よって、２つの光ビームはほとんど損失無し
に同一光軸上に導びかれる。またＢ膜26のコーティング
面は、波長1.3μｍの光23が45°で入射すると反射率５
％以下である。該合波器は、一般に市販されており、本
発明の音響光学光スイッチの一部品として使用してい
る。よって、透明体28は石英ガラスであることがわって
いるが、Ａ膜、Ｂ膜の組成と膜厚については明らかでな
い。

該合波器の代わりに、別のタイプの合波器も使用でき
る。ロッドレンズを使用した合波器の基本構成を示す斜
視図を第４図（ａ）に、合波器の断面図を第４図（ｂ）
に示す。ロッドレンズ29の一端面には、入力用シングル
モード光ファイバー30,31が取り付けられており、それ
ぞれ波長1.3μｍと1.55μｍの光を入射する。別々の光
軸から入射した２つの光は、ロッドレンズ29内で同一光
軸上に導びかれ、シングルモード光ファイバー32へ出力
される。該合波器は、３つ以上の波長の異なる光を使用
できるので、より多数の光を使った音響光学光スイッチ
を提供できる。

［発明の効果］ 本発明は、１台の音響光学光スイッチで複数の波長の光
をスイッチングで選択的に使用することができるという
優れた効果を有する。また、光パルス試験器において、
光通信ネットワークを検査する光の波長により、プラグ
インユニットを差しかえる必要がないという効果も有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図は発振周
波数切り換え用外部回路のブロック図、第３図は合波器
の拡大断面図、第４図（ａ）はロッドレンズを利用した
合波器の基本構成を示す斜視図、第４図（ｂ）はロッド
レンズを利用した合波器の断面図、第５図は従来例を示
す断面図である。 １……音響光学素子、２……整合回路、3,4……集光用
レンズ、５……被検査用シングルモード光ファイバー、
6,7……入力用シングルモード光ファイバー、８……回
折光出力用マルチモード光ファイバー、9,9′……プリ
ズム、10……電源端子、11……制御信号入力端子、12…
…発振周波数切り換え信号入力端子、13……駆動回路、
14……合波器、15……筐体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音響光学素子と、該音響光学素子を整合回
   路を通じて駆動する駆動回路と、該音響光学素子によっ
   て回折された回折光を回折光検出手段へ導光する導光手
   段とを筐体に内蔵して、該筐体に、集光用レンズが設け
   られた光入射手段と被検査用光ファイバー及び回折光検
   出手段を取り付けた音響光学光スイッチにおいて、光入
   射手段を複数設けて、該光入射手段は各々異なる波長の
   光を導光又は発光し、それらの光は合波器によって同一
   光軸上に導かれて被検査用光ファイバーへスイッチによ
   って選択的に入射し、該入射光の波長によって該音響光
   学素子の駆動周波数を変化させて、一定のブラッグ角を
   得るように発振周波数切り換え用外部回路と発振周波数
   切り換え信号入力端子を設けた音響光学光スイッチ。