JPH09200132A

JPH09200132A - 光通信線路の監視方法

Info

Publication number: JPH09200132A
Application number: JP8021902A
Authority: JP
Inventors: Yukio Horiuchi; 幸夫堀内; Shu Yamamoto; 周山本
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: EP0784388B1; EP0784388A3; JP3411436B2; EP0784388A2; US5903375A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＯＴＤＲでは不可能な距離の光ファイバ線路の
監視を可能とする。【解決手段】光ファイバ線路１に複数の光反射素子Ｐ１
〜Ｐｎを、所定の距離毎に挿入する。光反射素子Ｐ１〜
Ｐｎは、それぞれ特定波長信号のみを一定量反射すると
共に、その特定波長はそれぞれ異なる波長λ１〜λｎと
される。光ファイバ線路１に波長λ１〜λｎの光パルス
を送出し、光反射素子Ｐ１〜Ｐｎで反射された反射光強
度を測定することにより、光反射素子Ｐ１〜Ｐｎの位置
までの光ファイバ線路１の監視を行うことができる。光
反射素子Ｐ１〜Ｐｎの反射率は１００％とすることがで
きるので、２００ｋｍを越えても監視可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無中継光通信線路
や双方向光通信線路、あるいは光増幅中継器を備える光
通信線路の光ファイバ線路の障害検出や障害位置を検出
する監視方法、および光ファイバ線路に挿入された光増
幅器等の光回路の利得や損失等の監視方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の監視方法が備えられた無
給電光通信線路の構成を図８に示すが、この図において
光ファイバ線路１０１の一端には送信端局設備１１０が
接続されており、この光ファイバ線路１０１の他端には
受信端局設備１２０が接続されて、両設備間で通信が行
われるようにされている。また、光ファイバ線路１０１
の中途には遠隔励起型光増幅回路１００が挿入されてい
る。この遠隔励起型光増幅回路１００はエルビウムドー
プファイバ（ＥＤＦ）１０３と光アイソレータ１０２が
縦続接続されて構成されている。

【０００３】また、送信端局設備１１０には、送信すべ
きデータにより変調された光信号を光ファイバ線路１０
１に送信する送信器１１１と、光パルスを光ファイバ線
路１０１に入射させ、その後方散乱光（Optical Time D
omain Reflection：ＯＴＤＲ）を測定することにより送
信器１１１側の光ファイバ線路１０１の監視を行う光パ
ルス試験器１１２とが備えられている。また、受信端局
設備１２０には、遠隔励起型光増幅回路１００に励起光
を供給する励起用光源１２２と、この励起用光源１２２
よりの励起光を光ファイバ線路１０１に送出する波長合
波器１２１と、光ファイバ線路１０１を伝搬されてきた
光信号を受信復調する受信器１２３と、後方散乱光を測
定することにより受信端局側の光ファイバ線路１０１の
監視を行う光パルス試験器１２４とが備えられている。

【０００４】なお、光増幅作用を有するＥＤＦ１０３に
前置して配置された光アイソレータ１０２は、光ファイ
バで生じる後方散乱光等に起因する遠隔励起型光増幅回
路１００の増幅特性の劣化を防止するためのものであ
り、信号伝搬方向を制限する作用を奏している。なお、
図８には上り（下り）の構成だけが示されているが、上
り（下り）と同一構成の下り（上り）の構成をペアとす
る双方向光通信線路としてもよい。

【０００５】このように光ファイバ線路１０１は無給電
光通信線路とされており、この光通信線路の長さは、例
えば４００ｋｍとされている。この場合、ＥＤＦ１０３
および光アイソレータ１０２からなる遠隔励起型増幅回
路１００は、光ファイバ線路１０１を伝搬する励起用光
源１２２からの励起光の伝搬ロスを勘案して、例えば受
信端局設備１２０から約１００ｋｍ以内の位置に設けら
れる。

【０００６】この場合の光ファイバ線路１０１を伝搬し
ていく光信号の光ファイバ線路１０１の距離に応じて減
衰していく信号強度を図９（ａ）に示す。この図に示す
ように光信号の信号強度は光ファイバ線路１０１の伝搬
ロスを受けて伝搬距離に比例して減衰していくが、遠隔
励起型増幅回路１００で光増幅されることにより、遠隔
励起型増幅回路１００の挿入位置で信号強度が回復され
るようになる。

【０００７】このように構成された無給電光通信線路に
おける監視方法を説明すると、送信端局設備１１０に設
けられた光パルス試験器１１２は、光ファイバ線路１０
１に光パルスを送出し、光ファイバ線路１０１内の屈折
率の揺らぎにより発生するレーリ散乱光のうち、入力側
に戻ってくる微弱光である後方散乱光の時間軸上の光強
度を測定している。また、光パルス試験器１１２の後方
散乱光の測定ダイナミックレンジは最高約４０ｄＢ程度
であるため、４００ｋｍを越える無中継光通信線路では
全ての区間を測定することはできない。すなわち、光フ
ァイバ損失を０．２ｄＢ／ｋｍとすると後方散乱光によ
る測定可能範囲は約２００ｋｍ程度となる。なお、２０
０ｋｍを越えて受信された後方散乱光はノイズに埋もれ
て識別することはほぼ不可能となる。

【０００８】このように、送信端局設備１１０に備えら
れた光パルス試験器１１２は、送信端局設備１１０から
約２００ｋｍの光ファイバ線路１０１の監視を後方散乱
光を測定することにより行っている。また、受信端局設
備１２０に備えられた光パルス試験器１２４は、光ファ
イバ線路１０１に光パルスを送出し、入力側に戻ってく
る後方散乱光の時間軸上の光強度を測定している。この
場合、受信端局設備１２０から約１００ｋｍの位置に光
アイソレータ１０２が挿入されているので、光アイソレ
ータ１０２を越えて測定用の光パルスは伝搬しないた
め、光パルス試験器１２４は光アイソレータ１０２まで
の光ファイバ線路１０１の監視しか行っていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の無給電光通信線
路では以上のようにして光ファイバ線路１０１の監視を
行っているため、その監視範囲は図９（ｂ）に示される
ように、送信端局設備１１０から２００ｋｍを越えた地
点から光アイソレータ１０２の挿入位置までの約１００
ｋｍの範囲は監視範囲外になってしまうという問題点が
あった。また、遠隔励起型光増幅回路１００のＥＤＦ１
０３の動作を監視するために、受信器１２３により受信
レベルを監視しても、その受信レベルの変動の原因がＥ
ＤＦ１０３の増幅特性に起因するものか、光ファイバ線
路１０１に起因するものかを判別することができず、Ｅ
ＤＦ１０３の増幅特性を監視することができないという
問題点があった。

【００１０】そこで、本発明は無給電光通信線路を全長
に亘り監視することができると共に、光ファイバ線路内
に光増幅手段が挿入されている場合は、その増幅特性を
監視することのできる光通信線路の監視方法を提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光通信線路の監視方法は、光ファイバ線路
上に一定間隔、あるいは任意の複数の位置に、特定波長
信号のみを一定量反射する光反射素子を挿入し、前記光
ファイバ線路に前記特定波長信号を送出して、前記光反
射素子から反射された反射光強度をそれぞれ測定するこ
と、あるいは反射光強度の経時変化を観測することによ
って、障害区間の判定および線路状態を監視するように
したものである。

【００１２】また、本発明の第２の光通信線路の監視方
法は、光ファイバ線路上に一定間隔、あるいは任意の複
数の位置に、特定波長信号のみを一定量反射すると共
に、該特定波長信号の波長がそれぞれ異なる光反射素子
を挿入し、前記光ファイバ線路に前記光反射素子が反射
するそれぞれ異なる特定波長の波長信号を送出して、前
記光反射素子から反射された反射光強度をそれぞれ測定
すること、あるいは反射光強度の経時変化を観測するこ
とによって、障害区間の判定および線路状態を監視する
ようにしたものである。

【００１３】さらに、本発明の第３の光通信線路の監視
方法は、光ファイバ線路上に一定間隔、あるいは任意の
複数の位置に、同波長の特定波長信号のみを一定量反射
する光反射素子を挿入すると共に、前記光ファイバ線路
上に一定間隔、あるいは任意の複数の位置に、それぞれ
異なる特定波長信号のみを一定量反射する光反射素子を
挿入し、前記光ファイバ線路に前記それぞれの光反射素
子が反射する特定波長の波長信号を送出して、前記光反
射素子から反射された反射光強度をそれぞれ測定するこ
と、あるいは反射光強度の経時変化を観測することによ
って、障害区間の判定および線路状態を監視するように
したものである。

【００１４】さらにまた、本発明の第４の光通信線路の
監視方法は、希土類元素を混入させて光増幅機能を有さ
せるようにした光ファイバを、光ファイバ線路上に配置
した光ファイバ線路において、前記光増幅機能を有する
光ファイバの前後に、特定波長信号のみを一定量反射す
る反射波長が異なる光反射素子をそれぞれ挿入し、前記
光ファイバ線路に前記光反射素子が反射する特定波長信
号を送出して、前記光反射素子から反射された反射光強
度をそれぞれ測定すること、あるいは反射光強度の経時
変化を観測することによって、前記光増幅機能を有する
光ファイバの動作状態を監視するようにしたものであ
る。

【００１５】さらにまた、上記光通信線路の監視方法に
おいて、前記光反射素子が光ファイバグレーティングと
されているようにしたものである。

【００１６】このような本発明によれば、特定波長を反
射する反射素子を光通信線路に挿入して反射素子による
反射光強度を測定することにより、後方散乱光を利用し
た監視では距離が長すぎて監視範囲外とされる光通信線
路であっても、その監視を行うことができるようにな
る。また、光増幅手段の前後に反射素子を挿入して反射
素子による反射光強度を測定することにより、光増幅手
段の前後のレベル差を測定することができるため、光増
幅手段の増幅特性を監視することができるようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の光通信線路の監視方法の
原理を図１および図２を参照しながら説明する。図１に
は第１の実施の形態の光通信線路の監視方法の原理を示
しており、図２には第２の実施の形態の光通信線路の監
視方法の原理を示している。図１（ａ）に示すように光
ファイバ線路１には複数の光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，・・・Ｐｎが、例えば所定距離毎に挿入されてい
る。これらの光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎ
は特定の波長のみを反射する光反射素子であり、例えば
光ファイバグレーティングが採用されている。なお、図
１に示す光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎが反
射する波長は波長λ１とされており、全ての光反射素子
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎの反射波長は同一とされ
ている。

【００１８】そして、光ファイバ線路１に図１（ｂ）に
示す矢印の方向に波長λ１の特定の波長λ１のパルス光
を光パルス試験器から送出させる。すると、この特定波
長λ１の光は光ファイバ線路１を伝搬していき、光ファ
イバ線路１に挿入された波長λ１の光を反射する光反射
素子Ｐ１の挿入位置でその反射率に応じて一部が透過光
として透過し、残りが反射光として反射される。この透
過光はさらに伝搬し、次の光反射素子Ｐ２において、一
部が透過光となり、残りが反射光となる。このようにし
て、透過光は紙面の右側方向に伝搬していくが、光反射
素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎを通過する度にその
反射率に応じて減衰していくようになる。

【００１９】また、反射された反射光は、図示するよう
にそれぞれ送出された光パルス試験器の方向へ戻ってい
くが、反射光が戻る経路に光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，・・・Ｐｎが挿入されていると、その光反射素子の
反射率に応じて入射された反射光の一部が２次透過光と
なり、残りが２次反射光となる。この２次透過光は光パ
ルス試験器側に伝搬していくが、２次反射光は紙面の右
側方向へ伝搬していく。すなわち、光反射素子Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，・・・Ｐｎの挿入区間においては多重反射が
生じるようになり、透過光および反射光が重なり合って
光ファイバ１上を両方向へ伝搬していくようになる。

【００２０】この場合、光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，
・・・Ｐｎの各々の反射率を、例えば１００％とする
と、次の光反射素子へ出力される透過光成分がなくなる
ため、１００％とすることはできない。また、反射率を
５０％とすると多重反射を見込んでも１つの光反射素子
を通過する毎に略１／２に減衰するので、最後の光反射
素子Ｐｎに入力される光パルスは略（１／２）ⁿ に減衰
することになる。従って、反射率をあまり高くすること
はできない。

【００２１】ところで、特定波長λ１のパルス光の反射
光強度をパルス試験器において受信して測定する。この
時、特定波長λ１のパルス光が送信されたタイミングか
らパルス試験器に反射光が到達する遅延時間は、光反射
素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎの光ファイバ線路１
上のそれぞれの挿入位置までを往復する時間に相当する
ことになる。そして、光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・
・・Ｐｎの光ファイバ線路１上のそれぞれの挿入位置、
すなわち遅延時間は予めわかっているため、その反射光
の遅延時間位置における反射光の反射光レベルを測定す
ることにより、その光反射素子が挿入されている光ファ
イバ線路１の挿入位置までの監視を行うことができる。

【００２２】すなわち、ある光反射素子の挿入位置に相
当する遅延時間において、所定レベルの反射光が検知さ
れた場合は、その光反射素子が挿入された位置までの光
ファイバ線路１に異常がないものとすることができる。
また、反射光が検出されない場合は、その光反射素子が
挿入された位置までの光ファイバ線路１に障害が生じた
ことがわかる。この場合、光ファイバ線路１の敷設時の
反射光強度と比較することによって、光ファイバ線路１
の監視を行うようにしてもよい。このようにして、光フ
ァイバ線路１の監視を行うことにより、２００ｋｍを越
える光ファイバ線路１の監視を行うことが可能となる。
この監視方法は、監視に使用する波長を１つとすること
ができるため、波長数の制約がある場合には好適な監視
方法である。

【００２３】ここで、光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・
・・Ｐｎを構成の一例である光ファイバグレーティング
の簡単な説明を図６を参照しながらを行うと、ゲルマニ
ウムをドープしたコア５１を有する石英の光ファイバ５
０に同図（ａ）に示すように２方向から強い紫外線（Ｕ
Ｖ）を照射すると、両方向の紫外線が照射される部分に
干渉パターンが生じるようになる。この時、干渉パター
ンと同じパターンの組成の変化が光ファイバ５０に生
じ、その屈折率がパターン状に変化する。これがファイ
バーグレーティングである。このような光ファイバーグ
レーティングの生じている光ファイバの典型的な反射特
性を図６（ｂ）に示す。この図は、光ファイバーグレー
ティング長が１．６ｍｍとされた時の反射特性であり、
波長１５３６．５ｎｍを中心とした光が反射されている
ことがわかる。なお、反射する波長帯域幅は、０．１〜
１０ｎｍのものを得ることができる。

【００２４】次に、図２に示す本発明の第２の実施の形
態の光通信線路の監視方法の原理を説明する。この監視
方法において、光ファイバ線路１には図２（ａ）に示す
ように、複数の光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐ
ｎが、例えば所定距離毎に挿入されている。これらの光
反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎは、特定の波長
のみを反射する光反射素子であり、例えば光ファイバグ
レーティングが採用されている。そして、光反射素子Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎが反射する特定の反射波長
はそれぞれ異なる波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎと
されている。

【００２５】この場合、光パルス試験器から光ファイバ
線路１に複数の波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎの光
パルスを送出する。すると、この複数の特定波長λ１，
λ２，λ３，・・・λｎの光パルスは光ファイバ線路１
を伝搬していき、光ファイバ線路１に挿入された光反射
素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎにより個別に反射さ
れて、図２（ｂ）に示すようにそれぞれ送信された方向
へ戻るよう伝搬していく。この時、光反射素子Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，・・・Ｐｎの各々の反射率を、約１００％と
することができる。これは、特定波長λ１，λ２，λ
３，・・・λｎの各々の光パルスを反射する光反射素子
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎは、１つづつしか光ファ
イバ線路１に挿入されていないからである。

【００２６】この特定波長λ１，λ２，λ３，・・・λ
ｎの反射光のそれぞれの強度を光パルス試験器におい
て、受信して測定する。例えば、特定波長λ１の光パル
スを光パルス試験器から送出し、その送出タイミングか
ら特定波長λ１を反射する光反射素子Ｐ１が挿入された
位置を往復する遅延時間に相当するタイミングにおい
て、その反射光のレベルを測定することにより、光反射
素子Ｐ１が挿入されている光ファイバ線路１の挿入位置
までの監視を行うことができる。同様に、反射素子Ｐ
２，Ｐ３，・・・Ｐｎの光ファイバ線路１上のそれぞれ
の挿入位置の往復に要する遅延時間で到達する、特定波
長λ２，λ３，・・・λｎの反射光レベルを測定するこ
とにより、反射素子Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎが挿入され
ている光ファイバ線路１の挿入位置までの監視をそれぞ
れ行うことができる。

【００２７】すなわち、ある特定波長の所定レベルの反
射光が検知された場合は、その特定波長が反射される反
射素子が挿入された位置までの光ファイバ線路１に異常
がないものとすることができる。また、反射光が検出さ
れない場合は、その特定波長を反射する光反射素子が挿
入された位置までの光ファイバ線路１に障害が生じたこ
とがわかる。この場合、光ファイバ線路１の敷設時の反
射光強度と比較することによって、光ファイバ線路１の
監視を行うようにしてもよい。

【００２８】このようにして、光ファイバ線路１の監視
を行うことができるが、反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・
・・Ｐｎの反射率を約１００％に設定した場合、光ファ
イバ線路１の長さを３００ｋｍとし、光ファイバ線路１
の伝搬損失を０．２ｄＢ／ｋｍとすると、送出された光
パルスが１２０ｄＢ減衰されて光パルス試験器で受信さ
れるようになる。そして、光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，・・・Ｐｎの反射率を約１％に設定すると、光ファ
イバ線路１の長さが３００ｋｍ、光ファイバ線路１の伝
搬損失が０．２ｄＢ／ｋｍの場合は、送出された光パル
スが１４０ｄＢ減衰されて光パルス試験器で受信される
ようになる。そこで、光ファイバ線路１の特性や光パル
ス試験器のダイナミックレンジ、および光パルス試験器
から送出される光パルスのレベルに応じて反射率の最適
値を決定するようにする。

【００２９】以上本発明の原理を説明したが、光反射素
子が反射する反射波長を伝送信号波長以外に設定するこ
とにより、伝送特性に影響を与えることがないと共に、
インサービスでの監視も可能とすることができる。

【００３０】次に、図２に示した本発明の第２の実施の
形態の光通信線路の監視方法の原理を無給電光通信線路
に適用した時の構成と、その場合の反射光の強度を図３
に示す。図３に示す構成における監視方法は、前述した
図２に示す監視方法の原理と同様であるので、監視方法
に関する詳細な説明は省略するが、図３において、光フ
ァイバ線路１には遠隔励起型光増幅回路２が挿入されて
おり、この遠隔励起型光増幅回路２は、エルビウムドー
プファイバ（ＥＤＦ）２−２と光アイソレータ２−１と
により構成されている。

【００３１】そして、光ファイバ線路１の後方散乱光
（ＯＴＤＲ）を利用した時に監視可能な範囲内（約２０
０ｋｍ）には、光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐ
ｎは挿入されておらず、ＯＴＤＲによっては監視できな
い光ファイバ線路１の範囲に光反射素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，・・・Ｐｎが挿入されている。この光反射素子Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎは、例えば光ファイバグレ
ーティングが採用されており、光反射素子Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３，・・・Ｐｎが反射する特定波長は、それぞれ異な
る波長λ１，λ２，λ３・・・λｎとされている。さら
に、光反射素子Ｐ１は遠隔励起型光増幅回路２内に配置
されており、以下光パルス試験器が設けられている送信
器側へ、光反射素子Ｐ２，Ｐ３，・・・Ｐｎが順次配置
されている。

【００３２】この時、光パルス試験器から波長λ１の特
定波長の光パルスを送出した時、遠隔励起型光増幅回路
２内に配置された光反射素子Ｐ１が、この波長λ１の光
パルスを反射して、光パルス試験器側に反射光が戻って
くる。この反射光は図３（ｂ）に示すように、光反射素
子Ｐ１が挿入されている位置で反射されている。この光
反射素子Ｐ１の挿入位置は、ＯＴＤＲによる監視が不可
能な距離とされているので、微弱光とされる後方散乱光
等はノイズに埋もれた状態となっており、反射光だけを
孤立パルスとして検出することができる。

【００３３】そして、光パルス試験器から波長λｎの特
定波長の光パルスを送出した時、光ファイバ線路１に配
置された光反射素子Ｐｎが、この波長λｎの光パルスを
反射して、光パルス試験器側にその反射光が戻ってく
る。この反射光は図３（ｃ）に示すように、光反射素子
Ｐｎが挿入されている２００ｋｍを越えた直後の位置で
反射されているので、反射光のレベルは波長λ１の反射
光より大きいものとされる。ただし、光反射素子Ｐｎの
挿入位置は、ＯＴＤＲによる監視が不可能な距離とされ
ているので、微弱光とされる後方散乱光等はノイズに埋
もれた状態となっており、波長λｎの反射光だけを孤立
パルスとして検出することができる。

【００３４】次に、光パルス試験器から波長λ３の特定
波長の光パルスを送出した時は、光ファイバ線路１に配
置された光反射素子Ｐ３が、この波長λ３の光パルスを
反射して、同図（ｄ）に示すように光パルス試験器側に
その反射光が戻ってくる。さらに、光パルス試験器から
波長λ２の特定波長の光パルスを送出した時は、光ファ
イバ線路１に配置された光反射素子Ｐ２が、この波長λ
２の光パルスを反射して、同図（ｄ）に示すように光パ
ルス試験器側にその反射光が戻ってくる。いずれの場合
も反射光は、光反射素子Ｐ２，Ｐ３が挿入されている２
００ｋｍを越えた位置で反射されているので、微弱光と
される後方散乱光等はノイズに埋もれた状態となってお
り、波長λ２あるいは波長λ３の反射光だけを孤立パル
スとして検出することができる。

【００３５】図３（ｂ）〜（ｅ）を観察すれば明らかな
ように、本発明の光通信線路の監視方法は、後方散乱光
（ＯＴＤＲ）を検出する監視方法では不可能とされる光
ファイバ線路１の距離の監視を、反射光強度を測定する
ことにより行うことができる。

【００３６】次に、本発明の光通信線路の監視方法にお
いて、光増幅手段の監視を行うようにした実施の態様を
図４を参照しながら説明する。図４（ａ）に示す光通信
システムにおいて、送信側光ファイバ線路１−１の一端
に１．５５μｍ帯の光波長の伝送信号を送出する送信器
１１が接続されており、その他端には遠隔励起型光増幅
回路２が接続されている。送信側光ファイバ線路長は例
えば３００ｋｍとされている。この遠隔励起型光増幅回
路２の出力側は、１．５５μｍ帯の伝送信号が伝搬され
る受信側光ファイバ線路１−２に接続されており、この
受信側ファイバ線路１−２の他端は受信側に設けられて
いる波長合波器２１に接続されている。

【００３７】この波長合波器２１は、励起用光源２２か
ら出力される１．４８μｍ帯の励起光が入力され、この
１．４８μｍ帯の励起光は波長合波器２１から受信側光
ファイバ線路１−２へ送出されて、例えば１００ｋｍと
された受信側光ファイバ線路１−２を伝搬して遠隔励起
型光増幅回路２に入力される。そして、遠隔励起型光増
幅回路２内のエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）２−
２が、１．４８μｍ帯の励起光で励起されることによ
り、ＥＤＦ２−２は入力された１．５５μｍ帯の伝送信
号を増幅するようになる。なお、遠隔励起型光増幅回路
２内に挿入されている光アイソレータ２−１は、後方散
乱光等に起因する増幅回路２の増幅特性の劣化を防止す
るためのものであり、信号伝搬方向を制限している。

【００３８】また、遠隔励起型光増幅回路２内には、Ｅ
ＤＦ２−２の入力側に光反射素子Ｒ１が、その出力側に
光反射素子Ｒ２が挿入されている。光反射素子Ｒ１が反
射する特定波長は波長λ１とされ、光反射素子Ｒ２が反
射する特定波長は波長λ２とされている。この遠隔励起
型光増幅回路２で増幅された１．５５μｍ帯の伝送信号
は、受信側光ファイバ線路１−２を伝搬して波長合波器
２１に入力され、波長合波器２１から受信器２３に導か
れる。受信器２３において受信された伝送信号は復調さ
れる。さらに、波長合波器２１には光パルス試験器２４
が接続されている。

【００３９】この光パルス試験器２４は波長λ１と波長
λ２の光パルスを波長合波器２１を介して受信側光ファ
イバ線路１−２に送出し、反射素子Ｒ１，Ｒ２により反
射された反射光強度を測定することにより、遠隔励起型
光増幅回路２の監視を行っている。この場合の波長λ１
と波長λ２は、図４（ｂ）に示すように波長多重された
伝送信号の波長と異なる波長とすると、インサービスで
の監視が可能となる。

【００４０】ここで、遠隔励起型光増幅回路２の監視方
法について説明すると、光パルス試験器２４から図４
（ｂ）に示す波長λ１と波長λ２の光パルスを受信側光
ファイバ線路１−２に送出する。この光パルスは受信側
光ファイバ線路１−２を伝搬していき、遠隔励起型光増
幅回路２に到達すると、波長λ２の光パルスは光反射素
子Ｒ２により反射されて受信側光ファイバ線路１−２を
逆に伝搬して受信側へ戻る。また、波長λ１の光パルス
は遠隔励起型光増幅回路２に到達すると、光反射素子Ｒ
２を透過し、ＥＤＦ２−２で増幅された後、反射素子Ｒ
１で反射される。そして、この反射光はＥＤＦ２−２で
再び増幅されて、光反射素子Ｒ２を透過して受信側光フ
ァイバ１−２を逆に伝搬して受信側に戻る。

【００４１】受信側に戻った反射光は波長合波器２１を
介して光パルス試験器２４に導かれる。この場合の光パ
ルス試験器２４が受信する反射波の受信波形の一例を図
４（ｃ）に示すが、波長λ２の光パルスは送出されてか
ら受信側光ファイバ線路１−２の往復伝搬時間遅れて受
信され、その伝搬ロスを受けて減衰された強度とされて
いる。また、波長λ１の光パルスは、波長λ２の光パル
スよりさらにＥＤＦ２−２の往復伝搬時間遅れて受信さ
れるが、ＥＤＦ２−２を通過する毎に増幅されるため、
２回増幅された大きな信号強度で受信される。この受信
された波長λ１と波長λ２のレベル差は、ＥＤＦ２−２
の増幅利得の２倍となっているから、このレベル差を監
視することにより遠隔励起型光増幅回路２の利得の監視
を行うことができる。なお、光反射素子Ｒ１，Ｒ２は、
お互いに異なる反射波長であるため、光反射素子Ｒ１と
Ｒ２の間で多重反射が生じて、増幅特性を劣化させるこ
とはない。したがって、光反射素子Ｒ１，Ｒ２の反射率
は１００％とすることができる。また、必要に応じて反
射率を低減してもよいことは言うまでもない。

【００４２】ここで、光パルス試験器の構成の一例を図
７に示す。この図７においてパルス発生部４０よりのパ
ルスにより駆動されて、発振波長の可変が可能なレーザ
ダイオードＬＤを備える波長可変型パルス光源４１が特
定の波長のレーザ光パルスを発生する。この光パルス
は、ＡＯＭ光スイッチ４２に入力されて、光パルスが光
ファイバ線路１に送出されている。この光パルスの繰返
し周期は、被測定光ファイバ線路１の往復の伝搬時間よ
り長くされて、孤立パルスとなるようにされる。そし
て、戻ってくる反射光はＡＯＭ光スイッチ４２が切り換
えられることにより、フォトダイオード（ＰＤ）からな
る光検出器４４に導かれて受光され、電気信号とされ
る。

【００４３】この電気信号は、増幅器４５において増幅
された後アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４６で
ディジタル信号とされ、平均化処理部４７に入力され
る。この平均化処理部４７において、ノイズに埋もれた
反射光データの平均化処理が行われ、平均化処理後のデ
ータはマイクロコンピュータ４８に供給される。これに
より、光ファイバ線路１の距離に対する反射光のレベル
が求められ、ＣＲＴディスプレイ４９に前記図３（ｂ）
〜（ｅ）に示すような波形が示されるようになる。な
お、ＡＯＭ光スイッチ４２は、パルス発生部４０よりの
パルスがタイミング信号として供給されているＡＯＭド
ライバ４３によりスイッチング制御されている。

【００４４】この場合、光パルス試験器２４は反射光の
みでなく、図３（ｂ）に示すような傾いた波形の後方散
乱光も受信することになる。この後方散乱光の波形の傾
きは光ファイバ線路１の伝搬損失の割合を示しており、
表示された波形から伝搬損失や、損失の変化点を読み取
ることにより光ファイバ線路１の接続点や破断点を知る
ことができる。また、反射光の時間（距離）位置および
反射光のレベルや存否を読み取ることにより、光ファイ
バ線路１の破断点等を知ることができる。

【００４５】次に、前記図３および図４に示した本発明
の光通信線路の監視方法を適用した無給電光通信システ
ムの構成を図５に示す。この無給電光通信システムは、
光ファイバ線路長が全長約４００ｋｍとされ、光ファイ
バ線路には遠隔励起型光増幅回路２が挿入されている。
そして、送信端局設備１０として伝送信号を送信する送
信器１１と、送信側光ファイバ線路１−１の監視用の光
パルス試験器１２とが備えられている。また、受信端局
設備２０には波長合波器２１と励起用光源２２、および
伝送信号を受信する受信器２３と、受信側光ファイバ線
路１−２と遠隔励起型光増幅回路２の監視を行う光パル
ス試験器２４とが備えられている。

【００４６】この図に示す無給電光通信システムの監視
方法は、前記図３および図４に示した監視方法を組み合
わせたものであるので、その概略を以下に説明するもの
とする。光パルス試験器１２から波長λ１の特定波長の
光パルスが送信側光ファイバ線路１−１に送出される
と、遠隔励起型光増幅回路２内に配置された光反射素子
Ｐ１が、この波長λ１の光パルスを反射する。この反射
光はパルス試験器１２により受信されるが、光パルス試
験器１２は同時に後方散乱光も受信する。これにより、
光反射素子Ｐ１〜Ｐｎが挿入されていない約２００ｋｍ
の区間は、後方散乱光（ＯＴＤＲ）強度を測定すること
により監視を行え、残りの遠隔励起型光増幅回路２まで
の約１００ｋｍは光反射素子Ｐ１による反射光強度を測
定することにより監視を行うことができる。

【００４７】そして、光パルス試験器１２から波長λ２
〜λｎの特定波長の光パルスを送信側光ファイバ線路１
−１に送出した時は、それぞれの波長λ２〜λｎを反射
する光反射素子Ｐ２〜Ｐｎの挿入位置までの送信側光フ
ァイバ線路１−１の監視を行うことができる。この時、
ある波長の光パルスの反射光が受信されない時は、その
波長を反射する光反射素子と、その前に挿入されている
光反射素子との間で破断等の障害が生じたことを知るこ
とができる。

【００４８】また、受信端局設備２０内に設けられた光
パルス試験器２４から波長λ１’と波長λ２’の光パル
スを波長合波器２１を介して受信側光ファイバ線路１−
２に送出すると、この光パルスは受信側光ファイバ線路
１−２を伝搬していき、遠隔励起型光増幅回路２に到達
し、波長λ２の光パルスは光反射素子Ｒ２により反射さ
れる。また、波長λ１の光パルスは遠隔励起型光増幅回
路２に到達すると、光反射素子Ｒ２を透過し、ＥＤＦ２
−２で増幅されてから光反射素子Ｒ１で反射される。そ
して、この反射光はＥＤＦ２−２で増幅されて、光反射
素子Ｒ２を透過して受信側光ファイバ線路１−２を逆に
伝搬して受信側に戻る。

【００４９】受信側に戻った反射光は波長合波器２１を
介して光パルス試験器２４に導かれて受信される。この
受信された波長λ１と波長λ２のレベル差は、前記した
ようにＥＤＦ２−２の増幅利得の２倍となっているか
ら、このレベル差を監視することにより遠隔励起型光増
幅回路２の利得の監視を行うことができる。この時、光
パルス試験器２４は後方散乱光（ＯＴＤＲ）も受信する
ようになり、後方散乱光の波形を読み取ることにより、
約１００ｋｍとされた受信側光ファイバ線路１−２の監
視も行うことができる。

【００５０】なお、送信側光ファイバ線路１−１および
受信側光ファイバ線路１−２を伝搬される伝送信号は
１．５５μｍ帯とされ、励起用光源２２からは１．４８
μｍの励起光が遠隔励起型光増幅回路２に与えられてい
る。さらに、監視用の波長λ１〜λｎと波長λ１’，波
長λ２’とは異なる波長とされており、これらの波長を
伝送信号の波長と異なるようにすることにより、インサ
ービスでの監視を可能とすることができる。また、光反
射素子Ｐ１〜Ｐｎおよび光反射素子Ｒ１，Ｒ２の反射率
は１００％とすることができ、長距離の光ファイバ線路
の監視を行うことを可能とすることができる。

【００５１】以上説明したように、本発明の光通信線路
の監視方法は、長距離の無中継光通信線路や双方向光通
信線路、あるいは光増幅中継器を備える光通信線路の光
ファイバ線路の障害検出や障害位置の検出に適用するこ
とができるとともに、光ファイバ線路に挿入された光増
幅器等の光回路の利得や損失等の監視に適用することが
できるものである。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、特定波長を反射する光反射素子を光通信線路に挿入
して反射素子による反射光を測定することにより、後方
散乱光を利用した測定では距離が長すぎて監視範囲外と
される光通信線路であっても、その全長の監視を行うこ
とができるようになる。また、光増幅手段の前後に光反
射素子を挿入して光反射素子による反射光強度を測定す
ることにより、光増幅手段の前後のレベル差を測定する
ことができるため、光増幅手段の増幅特性を監視するこ
とができるようになる。さらに、光反射素子よりの反射
光を測定する測定手段は、後方散乱光を測定することも
できるので、後方散乱光の測定手段と反射光の測定手段
とを兼用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光通信線路の監視方法の原理を説明す
るための図である。

【図２】本発明の他の光通信線路の監視方法の原理を説
明するための図である。

【図３】本発明の光通信線路の監視方法を適用した無中
継光通信線路の構成、および光反射素子で反射された反
射光の波形を示す図である。

【図４】本発明の他の光通信線路の監視方法を適用した
無中継光通信システムの構成、および受信光ファイバ線
路を伝搬する波長成分、およびパルス試験機の受信波形
を示す図である。

【図５】図３および図４に示す光通信線路の監視方法を
適用した無中継光通信システムの構成を示す図である。

【図６】光ファイバグレーティングを説明するための
図、および光ファイバグレーティングの反射特性を示す
図である。

【図７】光パルス試験器の構成の一例を示す図である。

【図８】従来の無中継光通信システムの構成を示す図で
ある。

【図９】従来の無中継光通信システムにおける伝搬され
た信号の強度、およびＯＴＤＲによる監視範囲を示す図
である。

【符号の説明】

１光ファイバ線路１−１送信側光ファイバ線路１−２受信側光ファイバ線路２遠隔励起型光増幅回路２−１光アイソレータ２−２エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）１１送信器１２，２４光パルス試験器２１波長合波器２２励起用光源２３受信器４０パルス発生部４１波長可変型パルス光源４２ＡＯＭ光スイッチ４３ＡＯＭドライバ４４光検出器４５増幅器４６Ａ／Ｄ変換器４７平均化処理部４８マイクロコンピュータ４９ＣＲＴディスプレイ５０石英光ファイバ５１コアＰ１〜Ｐｎ，Ｒ１，Ｒ２光反射素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ線路上に一定間隔、あるい
は任意の複数の位置に、特定波長信号のみを一定量反射
する光反射素子を挿入し、前記光ファイバ線路に前記特
定波長信号を送出して、前記光反射素子から反射された
反射光強度をそれぞれ測定すること、あるいは反射光強
度の経時変化を観測することによって、障害区間の判定
および線路状態を監視することを特徴とする光通信線路
の監視方法。
【請求項２】光ファイバ線路上に一定間隔、あるい
は任意の複数の位置に、特定波長信号のみを一定量反射
すると共に、該特定波長信号の波長がそれぞれ異なる光
反射素子を挿入し、前記光ファイバ線路に前記光反射素
子が反射するそれぞれ異なる特定波長の波長信号を送出
して、前記光反射素子から反射された反射光強度をそれ
ぞれ測定すること、あるいは反射光強度の経時変化を観
測することによって、障害区間の判定および線路状態を
監視することを特徴とする光通信線路の監視方法。
【請求項３】光ファイバ線路上に一定間隔、あるい
は任意の複数の位置に、同波長の特定波長信号のみを一
定量反射する光反射素子を挿入すると共に、前記光ファ
イバ線路上に一定間隔、あるいは任意の複数の位置に、
それぞれ異なる特定波長信号のみを一定量反射する光反
射素子を挿入し、前記光ファイバ線路に前記それぞれの
光反射素子が反射する特定波長の波長信号を送出して、
前記光反射素子から反射された反射光強度をそれぞれ測
定すること、あるいは反射光強度の経時変化を観測する
ことによって、障害区間の判定および線路状態を監視す
ることを特徴とする光通信線路の監視方法。
【請求項４】希土類元素を混入させて光増幅機能を
有させるようにした光ファイバを、光ファイバ線路上に
配置した光ファイバ線路において、前記光増幅機能を有する光ファイバの前後に、特定波長
信号のみを一定量反射する反射波長が異なる光反射素子
をそれぞれ挿入し、前記光ファイバ線路に前記光反射素
子が反射する特定波長信号を送出して、前記光反射素子
から反射された反射光強度をそれぞれ測定すること、あ
るいは反射光強度の経時変化を観測することによって、
前記光増幅機能を有する光ファイバの動作状態を監視す
ることを特徴とする光通信線路の監視方法。
【請求項５】前記光反射素子が光ファイバグレーテ
ィングとされていることを特徴とする請求項１ないし４
の何れかに記載の光通信線路の監視方法。