WO1999042803A1

WO1999042803A1 - Systeme et procede pour le controle de ligne de derivation

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Publication number: WO1999042803A1
Application number: PCT/JP1999/000510
Authority: WO
Inventors: Masakazu Shigehara; Hiroo Kanamori
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 1999-08-26
Also published as: EP1059518A1; CA2321915A1; CN1292085A; AU741723B2; DE69941839D1; CN1174566C; AU2186999A; CA2321915C; BR9908176A; EP1059518B1; EP1059518A4; US6771358B1

Description

明糸田書

分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法

技術分野

この発明は、 1対 n ( 3 ) 光通信線路における n本に分岐された各分岐線路について、該分岐線路の破断を含む長手方向に沿った損失分布状態を監視するための分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法に関するものである。背景技術

従来から、光通信線路である光ファイバ線路の破断を含む長手方向に沿った損失分布状態を監視する光線路監視システムとして、 O T D R (optical Time Domain Ref lectometer) を利用したシステムが知られている。 O T D Rは、光フアイバ線路に監視光を導入し、その光フアイバ線路中の損失等により後方に散乱された監視光の一部（後方散乱光）の強度を時間の関数として検出し、その検出結果に基づいて該光ファイバ線路の破断、該光ファイバ線路の長手方向に沿つた損失分布状態を監視する。

この 0 T D Rが複数本に分岐された各光ファィバ線路の監視に適用された例としては、例えば特開平 2— 1 4 1 6 4 1号公報（以下、第 1従来例という）に開示された装置がある。この第 1従来例に係る損失分布測定装置では、分岐線路である複数本の光ファイバ線路それぞれに対応して、互いに波長が異なる複数の監視光のうちいずれか 1波を選択的に透過させるバンドパスフィル夕が設けられている。そして、この第 1従来例は、 1波の監視光のみを対応する 1本の光フアイバ線路中に伝搬させることにより、光ファイバ線路それぞれの状態（破断、損失分布変動を含む）を順次に監視する構成を備えている。

また、信学会 1 9 9 7年春季 S B— 1 1一 3に記載された装置（以下、第 2従来伊 jという）は、監視光の分岐器として AWG (Arrayed Waveguide Grati ng ) が適用されており、分岐された複数本の光ファイバ線路それそれの状態を個別に監視する構成を備えている。発明の開示

発明者らは上述の従来技術を検討した結果、以下のような課題を発見した。通常、分岐された複数本の光ファイバ線路を監視する場合、それぞれに略等しい光量の監視光が分配されるよう、すなわち、各光ファイバ線路に導かれる分岐後の各監視光の強度がそれぞれ 1 /nになるよう構成される。このような構成において、上記第 1従来例では、複数本の光ファイバ線路それぞれを対応する 1波の監視光を伝搬させることにより監視しているため、各監視光波長のダイナミツクレンジ（測定波長帯域）が小さく S N比が悪い。一方、上記第 2従来例では、 AWGの動作が温度変化に敏感であることから、ペルチェ素子等を用いた温度制御が必要となり高価になる。

さらに、信学会 1 9 9 1年秋季 B— 5 8 8に記載されているように、監視光の発振波長帯域が狭い光源を用いた 0 T D R装置では、光源のコヒーレンス性の高さに起因して fading noiseが発生し、良好な測定を行うことができない。この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、測定情報の S N比を改善し高精度な測定を可能にするとともに安価に製造可能な構造を有する分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法を提供することを目的としている。

この発明に係る分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法は、分岐器を介して所定波長の信号光が導かれる n (≥ 3 ) 本の分岐線路それそれを監視するシステム及び方法であって、光通信線路である各光フアイバ線路の測定波長帯域を広げることにより測定情報の S N比を改善し高精度な線路監視を可能にする構成を備えている。

すなわち、この発明に係る分岐線路監視方法を実現する分岐線路監視システムは、信号光の波長と異なりかつ互いに異なる波長を有する n波の監視光を出射する光源と、この光源から出射された n波の監視光を、分岐器を介して各分岐線路へ導くための監視光導入構造と、分岐線路それぞれに対応して該分岐線路上または該分岐線路の端部に設けられた光フィル夕と、これら分岐線路で生じた各監視光の後方散乱光を、分岐器を介して検出する後方散乱光検出器と、この後方散乱光検出器により得られた検出結果に基づいて、少なくとも分岐線路それぞれの長手方向に沿った損失分布状態（各分岐線路の断線、各分岐線路における長手方向に沿った損失変動、これらの発生部位等を含む）を特定する演算器とを備えている。

特に、上記光フィル夕は、導かれた監視光のうちいずれか 1波を遮断（反射、吸収を含む）する一方、残る（η— 1 ) 波及び信号光を透過させる。このような遮断特性を有する光フィル夕を各分岐線路に設けることにより、分岐線路それそれは対応して設けられた光フィルタにより遮断された監視光を除く（η— 1 ) 波の監視光によって監視されることになるため、従来よりも広い測定波長帯域を利用して各分岐線路の監視が可能となり測定情報の S N比が改善される。すなわち、この発明に係る分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法によれば、各監視光について得られる測定結果（後方散乱光検出器による検出結果）は、それぞれ遮断される光フィル夕が設けられた分岐線路を除く（η— 1 ) 本の分岐線路の情報を含んでいるため、監視対象となった 1本の分岐線路に着目すれば、係る監視対象は遮断された監視光を除く（η— 1 )波の監視光により監視されることとなる。したがって、従来のシステムと比較して測定情報の S N比が改善されるので、 η 本の分岐線路それそれの断線部位、損失変動部位等の高精度な特定が可能となる。なお、このような各分岐線路の状態は、上記後方散乱光検出器により、分岐線路で生じた上記監視光それぞれの後方散乱光の強度が検出された後、この検出結果に基づいた上記演算器による特殊な演算行程を経て得られる。また、上記 η波の監視光は、同時に上記光源から各分岐線路へ出射されても、所定の時間間隔で順次各分岐線路へ出射されてもよい。図面の簡単な説明

図 1は、この発明に係る分岐線路監視システムの実施例の基本構成を示す図である。

図 2は、波長可変光源から出射される監視光に含まれる 4波の監視光の波長スぺクトルを示す図である。

図 3 A〜図 3 Dは、波長可変光源から出射された監視光それぞれの伝搬の様子を説明するための図であり、図 3 Aは波長え 1を有する監視光の伝搬の様子、図 3 Bは波長え 2を有する監視光の伝搬の様子、図 3 Cは波長え 3を有する監視光の伝搬の様子、図 3 Dは波長え 4を有する監視光の伝搬の様子をそれそれ示す。図 4 A〜図 4 Dは、波長可変光源から出射された監視光について、検出部により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図であり、図 4 Aは波長え 1を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化、図 4 Bは波長え 2を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化、図 4 Cは波長え 3を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化、図 4 Dは波長え 4を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化をそれそれ示す。

図 5 A及び図 5 Bは、波長可変光源から出射された波長え 5を有するプロ一ブ光の伝搬の様子を説明するための図であり、図 5 Aは正常時における各分岐線路の伝搬の様子、図 5 Bは分岐線路の一部に故障が発生している場合の伝搬の様子を示す。

図 6 A及び図 6 Bは、波長可変光源から出射された波長え 5を有するプローブ光について、検出部により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図であり、図 6 Aは図 5 Aに示されたような正常時における後方散乱光強度の時間変化、図 6 Bは図 5 Bに示されたような故障発生時における後方散乱光強度の時間変化をそれそれ示す。図 7は、 4個の光フィルタのうち 1個の光フィルタの遮断率が 3 0 %である場合の監視光の伝搬を説明するための図である。

図 8は、 4個の光フィル夕のうち 1個の光フィル夕の遮断率が 3 0 %である場合に検出部により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図である。

図 9は、 4個の光フィルタそれぞれの遮断率が 9 0 %である場合の監視光の伝搬を説明するための図である。

図 1 0は、 4個の光フィルタそれそれの遮断率が 9 0 %である場合に検出部により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図である。

図 1 1 A及び図 1 1 Bは、波長可変光源から出力される監視光の波長と 4個の光フィルタそれそれの遮断特性との関係について説明するための図であり、図 1 1 Aは各監視光波長が対応する光フィル夕の遮断波長範囲内にある状態（正常状態）、図 1 1 Bは光フィル夕の遮断波長範囲から監視光波長がずれた状態を示す図である。

図 1 2は、 4個の光フィルタ 4 1〜4 4それぞれを光ファイバグレーティングで実現した場合における遮断波長を温度によらず一定にするための装置を示す斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明に係る分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法の各実施例を、図 1、図 2、図 3 A〜図 6 B、図 7〜図 1 0、図 1 1 A、図 1 1 B、及び図 1 2を用いて説明する。なお、図面中の同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

この発明に係る分岐光線路監視システムでは、分岐器を介して n (≥ 3 ) 本に分岐された光ファイバ線路（分岐線路）それぞれに対応して、 n波の監視光のうちいずれか 1波を遮断（反射、吸収を含む）する一方、残る（n— 1 ) 波の監視光及び信号光を透過する遮断特性を有する光フィル夕が設けられたことを特徴としている。すなわち、当該分岐線路監視システムは、信号光の波長と異なりかつ互いに異なる n (≥ 3 ) 波の監視光を出射する光源と、この光源から出射されたこれら n波の監視光を各光ファイバ線路に導くための監視光導入構造と、 n本の分岐線路それそれに対応して、該光線路上または該光線路の端部に設けられた n 個の上記光フィルタと、 n本の分岐線路で生じた各監視光の後方散乱光を分岐器を介して検出する後方散乱光検出器と、この後方散乱光検出器による後方散乱光の検出結果に基づいて、 n本の分岐線路それそれの状態（分岐線路である光ファィバの破断、長手方向に沿った損失変動の様子を含む）を特定する演算器とを、少なくとも備えている。なお、上記 n波の監視光は同時に上記光源から各光ファィバ線路へ出射されても、所定の時間間隔で各光ファイバ線路へ出射されてもよい。

光源から出射された n波の監視光は、それぞれ監視光導入構造により分岐器を介して各分岐線路に導かれる。したがって、 n本の分岐線路それそれでは、各光ファイバ線路に対応して用意された光フィル夕により遮断される監視光を除き、 ( n - 1 ) 波の監視光が各分岐線路中を伝搬することとなる。このように光フィルタにより遮断される監視光を除き（n— 1 ) 波の監視光が n本の分岐線路を伝搬していくと、これら分岐線路の状態に応じて後方散乱光が生じる。そして、後方散乱光検出器により検出された検出結果（測定された後方散乱光の強度）に基づいて、演算器が特殊な演算を行うことにより n本の分岐線路それそれの状態、例えば、分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態（分岐線路の破断を含む）が特定される。換言すれば、この発明に係る分岐線路監視システムにおいて、分岐線路それぞれは、対応した光フィル夕により遮断された監視光を除く（n— 1 ) 波の監視光によって監視されることになる。その結果、従来よりも広い測定波長帯域を利用することにより測定情報の S N比が改善され、より高精度な各分岐線路の監視が可能となる。なお、上記 n個の光フィルタそれぞれは、 n波の監視光のうち遮断すべき監視光に対して 3 0 %以上、さらには 9 0 %以上の遮断率を有するのが好ましい。遮断率が 3 0 %以上であれば、従来のバンドパスフィルタを用いた測定における S N比と比較して、良好な S N比で n本の分岐線路それぞれの状態の測定が可能になる。加えて、遮断率が 9 0 %以上であれば、ノイズ成分は僅かであり、良好な S N比で n本の分岐線路それぞれの状態の測定が可能になる。

また、上記 n個の光フィルタそれぞれには、光ファイバグレ一ティングを適用するのが好ましい。これは、光ファイバグレーティングの反射波長は狭帯域であるので各監視光の波長間隔を狭めて監視波長帯域光全体の波長帯域を狭くすることができるとともに温度補償が容易になるためである。一方、上記分岐器には、ス夕一力ブラを適用することが好ましい。この場合、分岐器はより低コストで実現される。

また、この発明に係る分岐線路監視システムは、上記光源から出射される各監視光の波長帯域幅は有限であり、上記 n個の光フィルタそれぞれの遮断波長帯域幅も有限であり、そして、該各監視光の波長帯域は上記 n個の光フィルタのうちいずれかの遮断波長帯域に含まれることを特徴とする。このように、各監視光の波長帯域を各光フィル夕のいずれかの遮断波長帯域に含めるように設定することにより、透過するノイズが低減され、良好な S N比で n本の分岐線路それそれの状態測定が可能になる。

この発明に係る分岐線路監視システムは、上記 n個の光フィルタそれそれの温度を制御する温度制御装置をさらに備えてもよく、また、 n個の光フィルタそれそれの遮断波長は温度に依らず一定であるのがより好ましい。いずれの場合にも、安定して n本の分岐線路それぞれの状態測定が可能になる。

この発明の第 1実施例では、上記演算器は、監視光の波長をえ i (i=l , 2 ,〜， n) とし、この波長え iの監視光の後方散乱光についての検出結果を m ( ;i i )とし、比例係数を kとするとき、 n本の分岐線路のうち該波長； l iの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態（分岐路の破断を含む）を示すパラメ一夕 Riを、

Ri = k{M - (η - ΐ)'(λί)}(ί = 1,2,..., η)

なる演算式により求める。すなわち、この第 1実施例によれば、このような簡単な演算式を用いて、測定情報の S N比が改善された η本の分岐線路それそれの状態を高精度に求めることができる。なお、上述の第 1実施例では、信号光波長とは異なる η波の監視光を利用して各分岐線路の状態を監視しているが、該信号光波長ゃ該 η波の監視光波長とも異なる波長（いずれの光フィル夕によっても遮断されない波長）のプロ一ブ光を利用しても、いずれかの分岐線路における故障（例えば 1以上の分岐線路の破断等）の発生を検出することは可能である。このような構成をこの第 1実施例の構成に組み合わせることにより、 η本の分岐線路全てを同時に監視することができるとともに通常時の監視を簡素化することができるさらに、この発明に係る分岐線路監視システムの第 2実施例では、上述のようなプローブ光（いずれの光フィル夕によっても遮断されない波長を有する）と η 波の監視光（波長え i) を利用して各分岐線路の状態を関する構成を備える。すなわち、この第 2実施例に係る演算器は、プローブ光の波長をえ 0とし、上記後方散乱光検出器により得られた該プローブ光の後方散乱光についての検出結果を m (人 0 )とするとき、波長え iの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態（分岐線路の破断を含む）を示すパラメ一夕 Riを、

Ri =

なる演算式により求める。この構成によれば、少なくとも 2回の後方散乱光の測定により所望の分岐線路の状態を特定することが可能となる。なお、測定対象である分路の損失に波長依存性がある場合（例えば曲げ損失）には、損失の絶対値 (測定値）に誤差が生じるが、少なくとも断線部位や大きな損失変動部位を特定する程度の分岐線路の状態特定は十分可能である。

次に、上述の各実施例形態のより具体的な構成として、 1対 4に分岐された分岐線路の監視について、すなわち、 η = 4の分岐線路監視システムについて説明する。

まず、各実施例に共通な分岐線路監視システムの構成について説明する。図 1 は、分岐器を介して分岐された 4本の分岐線路を監視する分岐線路監視システムの構成を示す図である。

この図に示された 1対 4光通信線路は、主幹線路である光ファイバ線路 1 0、分岐線路である 4本の光ファイバ線路 1 1〜 1 4、及び分岐部 2 0を備えている。また、分岐部 2 0は、それぞれ 2分岐する 3つの分岐素子 2 1〜2 3から構成されている。なお、分岐部 2 0としてはスター力ブラの適用が安価に構成できる点で好ましい。この 1対 4光通信線路において、光ファイバ線路 1 0中を伝搬してきた信号光は、分岐部 2 0により 4分岐され、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それそれを伝搬していく。

この 1対 4光通信線路において、分岐部 2 0手前に位置する光ファイバ線路 1 0の所定位置には方向性結合器 3 0 (監視光導入構造に含まれる）が設けられている。この方向性結合器 3 0は、信号光をそのまま光ファイバ伝送路 1 0中を伝搬させる一方、分岐部 2 0を介して各光ファイバ線路 1 1〜 1 4中を伝搬させるよう O T D R装置 6 0から出力された監視光を光ファイバ線路 1 0中に導く。また、この方向性結合器 3 0は、分岐部 2 0を介して光りファイバ線路 1 0中を伝搬する各監視光の後方散乱光を 0 T D R装置 6 0へ導く。

4本の光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれには、その光ファイバ線路上あるいはこれら光ファイバ線路 1 1〜 1 4の少なくともいずれかの端部に光フィル夕 4 1〜4 4が設けられている。光フィル夕 4 1〜4 4それぞれは、 O T D R装置 6 0から出射された 4波の監視光； 11〜人 4 ( λ ΐ〜え 4は互いに異なる波長）のうちいずれか 1波を選択的に遮断（反射や吸収を含む）する。すなわち、光フィル夕 4 1は、信号光のほか、波長え 2、ぇ3、及び 14の監視光を透過させるが、波長え 1の監視光を遮断する。光フィルタ 4 2は、信号光のほか、波長え 1、 λ 3、及び λ 4の監視光を透過させるが、波長え 2の監視光を遮断する。光フィル夕 4 3は、信号光のほか、波長え 1、え 2、及びえ 4の監視光を透過させるが、波長え 3の監視光を遮断する。そして、光フィル夕 4 4は、信号光のほか、波長入 1、人2、及びえ 3の監視光を透過させるが、波長え 4の監視光を遮断する。なお、光フィルタ 4 1〜4 4それぞれは分岐部 2 0のすぐ後方の位置に設けられているのが、監視可能な線路区間を長くすることができる点で好ましい。また、光フィルタ 4 1〜4 4それぞれは光ファイバグレーティングであるのが、反射波長帯域が狭いので 4波の監視光え 1〜 14の波長間隔が互いに接近したとしても全体の測定波長帯域を狭くできる点、及び温度補償が容易である点で好ましい。また、 4本の光ファイバ線路 1 1〜1 4それそれの監視可能な線路区間の終端には、監視光反射光フィル夕 5 1〜5 4が設けられている。この監視光反射光フィル夕 5 1〜5 4それそれは、到達した監視光（少なくとも一部は光フィルタ 4 1〜4 4で遮断されている）を反射する。

◦ T D R装置 6 0は、波長可変光源 6 1、方向性結合器 6 2、検出部 6 3、及び演算部 6 4を備えている。波長可変光源 6 1は、図 2に示されたように、信号光の波長と異なりかつ互いに波長が異なる 4波の監視光え 1〜え 4を順次出射する。方向性結合器 6 2は、波長可変光源 6 1から出力された監視光人 1〜人 4を方向性結合器 3 0へ導くとともに、方向性結合器 3 0から到達した各監視光の後方散乱光を検出部 6 3へ導く。検出部 6 3は、その後方散乱光を時間の関数として検出し、演算部 6 4は、検出部 6 3による検出結果（検出された後方散乱光の強度）に基づいて演算を行い、 4本の光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれの状態を監視する。

次に、この発明に係る分岐線路監視システムの実施例について、その作用を説明するとともに、この発明に係る分岐線路監視方法について、図 3 A〜図 3 D及び図 4 A〜図 4 Dを用いて説明する。図 3 A〜図 3 Dは、波長可変光源から出射された監視光それぞれの伝搬の様子を説明するための図であり、図 3 Aは波長; I 1を有する監視光の伝搬の様子、図 3 Bは波長; I 2を有する監視光の伝搬の様子、図 3 Cは波長; 1 3を有する監視光の伝搬の様子、図 3 Dは波長入 4を有する監視光の伝搬の様子をそれぞれ示す。なお、これらの図において、光ファイバ線路 1 0〜1 4のうち太線で示された部分は、監視光ごとにが伝搬する経路を示している。また、図 4 A〜図 4 Dは、波長可変光源から出射された監視光について、検出部 6 3により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図であり、図 4 Aは波長入 1を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化、図 4 Bは波長え 2を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化、図 4 Cは波長え 3を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化、図 4 Dは波長え 4を有する監視光の後方散乱光強度の時間変化をそれそれ示す。

波長可変光源 6 1から監視光え 1が出射されたときには、図 3 Aに示されたように、その監視光 11は、分岐部 2 0により 4分岐される。なお、この監視光え 1は光フィル夕 4 1により遮断されるため、これ以降の光ファイバ線路 1 1を伝搬することはないが、光ファイバ線路 1 2では光フィルタ 4 2を透過し、光ファィバ線路 1 3では光フィルタ 4 3を透過し、そして、光ファイバ線路 1 4では光フィル夕 4 4を透過する。したがって、光ファイバ線路 1 1〜1 4それぞれの状態を R l〜R 4 とすると、このとき検出部 6 3により検出される監視光人 1の後方散乱光の強度 m (人 1 )は、図 4 Aに示されたように、

= R2 + R3 + R4

で表される。なお、 R l〜R 4は、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれを単独で測定したときの後方散乱光の強度を表す。

波長可変光源 6 1から監視光え 2が出射されたときには、図 3 Bに示されたように、その監視光人 2は、分岐部 2 0により 4分岐された後、光フィルタ 4 2により遮断されるため、これ以降の光ファイバ線路 1 2を伝搬することはない。しかし、この監視光え 2は、光ファイバ線路 1 1では光フィル夕 4 1を透過し、光ファイバ線路 1 3では光フィルタ 4 3を透過し、そして、光ファイバ線路 1 4では光フィル夕 4 4を透過していく。したがって、このとき検出部 6 3により検出される監視光え 2の後方散乱光の強度 πι ( λ 2 )は、図 4 Βに示されたように、 m(A2) = R1 + R3 + R4

で表される。

また、波長可変光源 6 1から監視光え 3が出射されたときには、図 3 Cに示されたように、その監視光人 3は、分岐部 2 0により 4分岐された後、光フィル夕 4 3により遮断されて、これ以降の光ファイバ線路 1 3を伝搬することはない。しかし、この監視光え 3は、光ファイバ線路 1 1では光フィル夕 4 1を透過し、光ファイバ 1 2では光フィルタ 4 2を透過し、そして、光ファイバ線路 1 4では光フィル夕 4 4を透過していく。したがって、このとき検出部 6 3により検出される監視光え 3の後方散乱光の強度 m (人 3 )は、図 4 Cに示されたように、

で表される。

さらに、波長可変光源 6 1から監視光 Uが出射されたときには、図 3 Dに示されたように、その監視光人 4は、分岐部 2 0により 4分岐された後、光フィル夕 4 4により遮断されて、これ以降の光ファイバ線路 1 4を伝搬することはない。しかし、この監視光人 4は、光ファイバ線路 1 1では光フィル夕 4 1を透過し、光ファイバ線路 1 2では光フィルタ 4 2を透過し、そして、光ファイバ線路 1 3 では光フィルタ 4 3を透過していく。したがって、このとき検出部 6 3により検出される監視光人 4の後方散乱光の強度 m (人 4 )は、図 4 Dに示されたように、 m( 4) = Rl + R2 + R3 · · '(1)

で表される。そして、演算部 64は、上記の m (人 1)〜！ n(人4)の総和 M M = = 3'(R1 + R2 + R3 + R4) · · '(2)

を求め、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれの状態 Rl〜R4を

R1 = M /3-m( l) .. '(3α)

R2 = M /3-m( 2) ' . '(3わ）

i?3 = /3-m(A3) · ' '(3c)

R = M Ι2>-τη(λΑΛ ' ' '(3d)

なる式で求める。あるいは、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれの状態 Rl〜R 4を

R1 = M -3'm( l)

R2 = M - 'πι{λ2)

7?4 = -3-m(A4)

なる式で求めてもよい。

あるいは、一般に、光ファイバ線路 1 1〜14それぞれの状態 Rl〜R4を

なる式で求めてもよい。ここで、 kは比例係数である。

このように、上述の具体例によれば、監視光を有効に利用することができるので（n (=4) 本の光ファイバ線路それぞれの監視に（n-l) 波の監視光を利用している）、 1本の光ファイバ線路の監視に 1波の監視光を利用している従来技術と比較しても測定波長帯域が大きく測定情報の SN比が改善される。また、分岐部 20に高価な AWGを用いることなく一般的に利用される分波素子を用いることができるので、安価に構成することができる。さらに、上述の具体例によれば、 4波の監視光分それそれの後方散乱光の強度 m (人1 )〜m (え 4 )を加算するので、監視光のコヒ一レンス性に起因する fading noiseが低減される。

なお、波長可変光源 6 1は、監視光人 1〜人 4の他に、信号光及びこれら波長成分のいずれとも異なる波長； 15 (いずれの光フィルタ 4 1〜4 4にも遮断されない波長）を含むプローブ光を出射する構成であってもよい。図 5 A及び図 5 B は、波長可変光源 6 1から出射された波長； 15を有するプロ一ブ光の伝搬の様子を説明するための図であり、図 5 Aは正常時における各分岐線路の伝搬の様子、図 5 Bは分岐線路の一部に故障が発生している場合の伝搬の様子を示す。また、図 6 A及び図 6 Bは、波長可変光源 6 1から出射された波長え 5を有するプロ一ブ光について、検出部 6 3により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図であり、図 6 Aは図 5 Aに示されたような正常時における後方散乱光強度の時間変化、図 6 Bは図 5 Bに示されたような故障発生時における後方散乱光強度の時間変化をそれぞれ示す。

この具体例では、波長可変光源 6 1から監視光人 5が出射されたとき、図 5 A に示されたように、その監視光人 5は、分岐部 2 0により 4分岐された後、光フィル夕 4 1〜4 4それぞれを透過して、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それそれを伝搬していく。したがって、このとき検出部 6 3により検出される監視光え 5の後方散乱光の強度 m (え 5 )は、図 6 Aに示されたように、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれで生じた後方散乱光を全て加算したものになる。しかし、例えば、図 5 Bに示されたように光ファイバ線路 1 4の途中に破断（図中の X印）が発生すると、検出部 6 3により検出される監視光え 5の後方散乱光の強度 m (え 5 )は、図 6 Bに示されたように、光ファイバ線路 1 4については破断地点までに生じた後方散乱光を加えたものになる。

すなわち、通常は、波長可変光源 6 1による監視光人 5の出射と、検出部 6 3 によるその後方散乱光の強度の検出により、演算部 6 4は 1対 4光通信線路全体の監視が可能となる。このような構成により分岐線路である光ファイバ線路のいずれかの箇所で破断等の故障が発生したことを検出した場合に、改めて波長可変光源 6 1が波長ぇ1〜え 4の監視光をそれそれ出射し、検出部 63がその監視光の後方散乱光の強度を検出することにより、演算部 64は光ファイバ線路 1 1〜 14のいずれが故障したかその故障個所も含めて検出する。このようにすることにより、通常時の監視が簡素化され効率がよい。

なお、第 2実施例に対応する具体例の場合には、波長え 5の上記プローブ光と 4波の監視光 11〜人 4により光ファイバ線路 1 1〜14それぞれの監視が行われる。すなわち、演算部 64は、光ファイバ 1 1〜14それぞれの状態 R 1〜R 4を

Rl = k{m(X5)-m l)}

R2 = k{m( 5)-m( 2)}

R3 = k{m{ 5)-m )}

R4 = k{m( 5)-m( 4)}

なる式で求める。このような構成であれば、 2回の測定で所望の光ファイバ線路の測定が可能になるとともに、少なくとも破断部位や損失が大きく変化している部位の特定が可能になる。

また、以上の説明においては、波長え 1の監視光に対する光フィルタ 41の遮断率を 100%とし、波長え 2の監視光に対する光フィル夕 42の遮断率を 10 0%とし、波長; 13の監視光に対する光フィルタ 43の遮断率を 100%とし、波長え 4の監視光に対する光フィル夕 44の遮断率を 100%とした。しかし、各光フィル夕の遮断率は 100%でなくとも、 90%以上あれば好適であり、少なくとも 30%以上あれば十分である。

次に、 4個の光フィル夕 41〜44のうち光フィル夕 4 1の遮断率 Rが 30% であって、残りの光フィル夕 42〜44それぞれの遮断率 Rが 100%である場合について説明する。図 7は、 4個の光フィル夕 41〜 44のうち光フィル夕 4 1の遮断率 Rが 30%である場合の監視光の伝搬を説明するための図である。また、図 8は、 4個の光フィル夕 4 1〜44のうち光フィルタ 4 1の遮断率 Rが 3 0%である場合に検出部 63により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図である。

この場合、波長可変光源 6 1から出射された波長； 11の監視光は、図 7に示されたように、分岐部 20により 4分岐された後、光ファイバ線路 1 1へ向かった監視光成分は光フィルタ 4 1により 30%が遮断され残り Ί 0%が透過して該光ファイバ線路 1 1中を伝搬していき、光ファイバ線路 12へ向かった監視光成分は光フィル夕 42を 1 00%透過して該光ファイバ線路 1 2中を伝搬していき、光ファイバ線路 1 3へ向かった監視光成分は光フィル夕 43を 100%透過して該光ファイバ線路 1 3を伝搬していき、そして、光ファイバ線路 14へ向かった監視光成分は光フィルタ 44を 1 00%透過して該光ファイバ線路 14を伝搬していく。したがって、このとき検出部 63により検出される光ファイバ線路 1 1 〜14それぞれを伝搬した監視光（波長 λΐ) の後方散乱光の強度 m(;il>は、図 8に示されたように、

= 0.7xRl + R2 + R3 + R4

で表される。

そして、演算部 64は、 m(人:！）〜 m(人4)の総和の 3分の 1から m(人1)を差し引いて、光ファイバ線路 1 1の状態として、

0.53 xi?l

を得る。これは、光フィル夕 4 1の遮断率 Rが 1 00%である場合と比較すれば、 SN比が 2分の 1に低下するものの、従来技術 1のバンドパスフィル夕を用いたときに SN比が 4分の 1に低下する場合と比較すれば、良好な SN比を有している。

次に、 4個の光フィルタ 4 1〜44それぞれの遮断率 Rが 90%である場合について説明する。図 9は、 4個の光フィル夕 4 1〜44それぞれの遮断率 Rが 9 0%である場合の監視光の伝搬を説明するための図である。図 10は、 4個の光フィルタ 41〜44それそれの遮断率 Rが 90%である場合に検出部 63により検出される後方散乱光の強度の時間変化を説明するための図である。

この場合、波長可変光源 61から出射された波長え 1の監視光は、図 9に示されたように、分岐部 20により 4分岐された後、光ファイバ線路 11へ向かった監視光成分は光フィル夕 41により 90%が遮断され、残り 10%が該光フアイバ線路 11を伝搬していく。光ファイバ線路 12へ向かった監視光成分は光フィル夕 42を 100%透過して該光ファイバ線路 12を伝搬していき、光ファイバ線路 13へ向かった監視光成分は光フィル夕 43を 100%透過して該光フアイバ線路 13を伝搬していき、そして、光ファイバ線路 14へ向かった監視光成分は光フィル夕 44を 100%透過して該光ファイバ線路 14を伝搬していく。他の波長の監視光についても同様である。したがって、このとき検出部 63により検出される後方散乱光の強度 m( il)〜m (人 4)それそれは、図 10に示されたように、

ηι(λΐ) = 0.1 X R1 + R2 + R3 + R4

m( 2) = i?l + 0.1x^2 + ^3 + ^4

m(A3) = R1 + R2 + 0.1 xR3 + R4

m(A4) = Rl + R2 + R3 + 0.1xR4

で表される。

そして、演算部 64は、 m( il)〜m (え 4)の総和の 3分の 1から m (え 1)を差し引いて、光ファイバ線路 11の状態として、

0.93 xRl- 0.03 X (R2 + R3 + R ) · · '(4)

を得る。この（4)式の第 2項はノイズとなるが、第 1項と比較すれば第 2項の影響は十分に小さいので、実用上問題はない。

なお、上記で説明した 2つのケース、すなわち、 4個の光フィル夕 41〜44 のうち光フィル夕 41の遮断率 Rが 30%であって他の 3個の光フィルタ 42〜 44それそれの遮断率 Rが 100%であるケース、および、 4個の光フィル夕 4 1〜44それぞれの遮断率 Rが 90%であるケースを含め、 4個の光フィル夕 4 1〜44のうちの何れかの光フィル夕の遮断率 Rが 100%未満であるケースには、検出部 63により検出される後方散乱光の強度 m( ii)〜！ n (人⁴)それそれに、 4個の光フィル夕 41〜44それそれの遮断率 Rに応じた係数を乗じた後に、 (1>式、（²)式、（3a)式〜（3d)式に従って演算を行って、光ファイバ線路 1 1 〜 14それぞれの状態 Rl〜R4を求めることにより、（4)式の第 2項に現れるようなノイズ成分を除去することができる。

次に、波長可変光源 61から出射された監視光の波長と光フィルタ 41〜44 それそれの遮断特性との関係について、図 1 1A及び図 1 1 Bを用いて説明する。図 1 1 Aに示されたように、波長可変光源 61から出射された 4波の監視光それそれは、波長帯域幅が有限であり、 n個の光フィル夕 41〜44それそれも、遮断波長帯域幅が有限である。そして、波長人 1の監視光の波長帯域は光フィルタ 41の遮断波長帯域に含まれ、波長え 2の監視光の波長帯域は光フィルタ 42の遮断波長帯域に含まれ、波長え 3の監視光の波長帯域は光フィル夕 43の遮断波長帯域に含まれ、そして、波長 14の監視光の波長帯域は光フィルタ 44の遮断波長帯域に含まれるのが好ましい。

しかし、図 1 1 Bに示されたように、ある波長の監視光の波長帯域が、光フィル夕の遮断波長帯域に含まれない部分（図中の斜線部分）を有する場合には、監視光のその部分は、光フィル夕により遮断されることなくノイズとなる。そこで、 4個の光フィル夕 41〜44それそれの遮断波長が温度に依らず一定であるのが好ましい。あるいは、 4個の光フィルタ 41〜44それぞれの遮断波長が温度に依存する場合には、これらの温度を制御する温度制御装置をさらに備えるのが好ましい。

図 12は、 4個の光フィルタ 41〜44それぞれを光ファイバグレーティングで実現した場合における遮断波長を温度によらず一定にするための装置を示す斜視図である。この図に示されたように、この装置は、断面が凹形状の鉄製部材 7 1と、その鉄製部材 7 1の上に互いに離れて配された矩形状の 2つのアルミ製部材 7 2、 7 3とを備えており、光ファイバ線路 1 1〜 1 4それぞれは、光フアイバグレーティングからなる光フィルタ 4 1〜4 4がアルミ製部材 7 2とアルミ製部材 7 3との間に位置するよう、適当な張力が加えられた状態で該アルミ製部材 7 2、 7 3の上に接着剤 7 4、 7 5により固定配置される。この接着剤 7 4、 7 5の位置（接着位置）は、アルミ製部材 7 2、 7 3が鉄製部材 7 1に固定される位置より内側に位置する。

そして、もし温度が上昇した場合には、鉄製部材 7 1より熱膨張係数が大きいアルミ製部材 7 2、 7 3それそれが熱膨張することにより、光ファイバグレーテイングの張力が弛み、遮断波長が短波長側にシフトすることになる一方、光ファィバグレーティングの平均屈折率が上昇することにより、遮断波長が長波長側にシフトすることになり、結局、遮断波長のシフトは相殺され、遮断波長は温度によらず一定に保たれる。同様に、温度が低下した場合には、アルミ製部材 7 2、 7 3それぞれが熱収縮することにより遮断波長が長波長側にシフ卜することになる一方、光ファイバグレーティングの平均屈折率が低下することにより遮断波長が短波長側にシフトすることになり、結局、遮断波長のシフトは相殺され、遮断波長は温度によらず一定に保たれる。産業上の利用可能性

以上のようにこの発明によれば、光源から出射された互いに波長が異なる n波の監視光それぞれは、分岐器を介して監視対象である n本の分岐線路に導かれるが、 n本の分岐線路のうち各監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路をこれ以降伝搬したい一方、残る（n— 1 ) 本の分岐線路を伝搬していき、これらの分岐線路の状態に応じて後方散乱光を生じる。そして、検出された n波の監視光それそれの後方散乱光に関する検出結果に基づく演算により、 n本の分岐線路それぞれの状態が特定される。

このように、監視光を有効に利用することができるので（ 1本の分岐線路の監視に（n— 1 ) 波の監視光が利用される）、従来よりも測定波長帯域が大きく S N比が改善される。また、分岐部に高価な AWGを用いることなく通常の分岐素子を用いることができるので、安価なシステムが実現できる。さらに、 n波の監視光それぞれの後方散乱光の強度を加算するので、監視光のコヒーレンス性に起因する fading noise力 ^s低減される ₀

n個の光フィルタそれそれが、 n波の監視光のうちの遮断すべき波長の監視光に対して 3 0 %以上の遮断率を有する場合であっても、従来のバンドパスフィル夕を用いたときの S N比と比較して、良好な S N比で n本の分岐線路それぞれの状態が求められる。また、 n個の光フィルタそれぞれが n波の監視光のうちの遮断すべき波長の監視光に対して 9 0 %以上の遮断率で遮断するものである場合には、ノイズ成分は僅かであり、良好な S N比で n本の分岐線路それそれの状態が求められる。

n個の光フィルタそれそれが光ファイバグレーティングである場合には、狭帯域であるので n波の監視光における各波長帯域が互いに近接した場合であっても全体の測定波長帯域を狭くでき、温度補償が容易である。また、分岐部がスター力ブラである場合には、安価な分岐線路監視システムが実現できる。

光源から出射される n波の監視光それそれの波長帯域幅が有限であり、 n個の光フィルタそれぞれの遮断波長帯域幅が有限であり、 n波の監視光それぞれの波長帯域が n個の光フィル夕のうちいずれかの遮断波長帯域に含まれる場合には、光フィルタを透過するノィズが低減され、良好な S N比で n本の分岐線路それそれの状態が求められる。

当該分岐線路監視システムは、 n個の光フィルタそれぞれの温度を制御する温度制御装置をさらに備えてもよく、 n個の光フィルタそれぞれの遮断波長が温度に依らず一定であってもよい。いずれの場合にも、安定して n本の分岐線路それそれの状態が求められる。

また、 n波の監視光のうちいずれかの波長を l i (i= l , 2 ,〜，n) とし、後方散乱光検出器による検出結果を m (え i )とし、比例係数を kをとするとき、 n本の分岐線路のうち波長え iの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の状態 R iを所定の演算式により求める場合には、 n本の分岐線路それぞれの状態は、この簡単な演算式を用いるだけで、良好な S N比で求められる。

さらに、光源が信号光及び n波の監視光それぞれの波長のいずれとも異なる波長のプローブ光をも出力する場合には、 n本の分岐線路の全てを同時に監視することができ、通常時の監視を簡素化することができる。また、このプローブ光と n波の監視光とを利用しても n本の分岐線路の状態が求められる。

Claims

言青求の範囲

1 . 分岐器を介して所定波長の信号光が導かれる n (≥ 3 ) 本の分岐線路を監視する分岐線路監視システムであって、

前記信号光の波長と異なりかつ互いに異なる波長を有する n波の監視光を出射する光源と、

前記光源から出射された前記 n波の監視光を、前記分岐器を介して前記 n本の分岐線路それぞれへ導くための監視光導入構造と、

前記 n本の分岐線路それそれに対応して、該分岐線路上または該分岐線路の端部に設けられ、前記 n波の監視光のうちいずれか 1波を遮断する一方、残る（n 一 1 ) 波及び信号光を透過させる n個の光フィル夕と、

前記 n本の分岐線路で生じた前記 n波の監視光それぞれの後方散乱光を、前記分岐器を介して検出する後方散乱光検出器と、

前記後方散乱光検出器により得られた後方散乱光に関する検出結果に基づいて、少なくとも、前記 n本の分岐線路それぞれの長手方向に沿った損失分布状態を特定する演算器とを備えた分岐線路監視システム。

2 . 前記 n個の光フィル夕それぞれは、前記 n波の監視光のうち遮断されるべき波長の監視光に対して 3 0 %以上の遮断率を有することを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

3 . 前記 n個の光フィルタそれぞれは、前記 n波の監視光のうち遮断されるべき波長の監視光に対して 9 0 %以上の遮断率を有することを特徴とする請求項 2記載の分岐線路監視システム。

4 . 前記 n個の光フィルタそれぞれは、光ファイバグレーティングを含むことを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

5 . 前記分岐器は、スター力ブラを含むことを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

6 . 前記光源から出射される前記 n波の監視光それぞれの波長帯域は有限であり、前記 n個の光フィルタそれそれの遮断波長帯域幅は有限であり、前記 n波の監視光それそれの波長帯域は前記 n個の光フィル夕のうちいずれかの遮断波長帯域に含まれることを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

7. 前記 n個の光フィルタそれそれの温度を制御する温度制御装置を、さらに備えることを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

8. 前記 n個の光フィル夕それぞれの遮断波長は、温度に依らず一定であることを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

9. 前記演算器は、前記 n波の監視光それぞれの波長をえ i (1,2,〜 n) とし、前記後方散乱光検出器により得られた検出結果を m (人 i)とし、そして、比例係数を kとするとき、前記 n本の分岐線路のうち該波長え iの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態を示すパラメ一夕 Riを、

n

M = m(M)

Ri = k\M一（《— l)' (Ai)} (i = 1，2"..，")

なる演算式により求めることを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

10. 前記光源は、前記信号光及び前記 n波の監視光のいずれとも異なる波長のプロ一ブ光を出射することを特徴とする請求項 1記載の分岐線路監視システム。

1 1. 前記演算器は、前記 n波の監視光それそれの波長を li (1,2, ••·,η) とし、前記プローブ光の波長を λθとし、前記後方散乱光検出器により得られた検出結果を m( ii)及び m (人 0)とし、そして、比例係数を kとするとき、前記 n本の分岐線路のうち前記波長人 iの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態を示すパラメ一夕 Riを、

Ri = k{m( o) - πι λϊ)} (i = 1，2,…，

なる演算式により求めることを特徴とする請求項 10記載の分岐線路監視システム o

12. 分岐器を介して所定波長の信号光が導かれる n (≥3) 本の分岐線路を監視する分岐線路監視方法であって、

前記信号光の波長と異なりかつ互いに異なる波長を有する n波の監視光を出射する光源を用意し、

前記 n波の監視光のうちいずれか 1波を遮断する一方、残る（η— 1) 波及び信号光を透過させる n個の光フィル夕を、前記 n本の分岐線路それそれに対応して、該分岐線路上または該分岐線路の端部に用意し、

前記 n本の分岐線路で生じた前記 n波の監視光それそれの後方散乱光を、前記分岐器を介して検出し、

得られた前記後方散乱光に関する検出結果に基づいて、少なくとも、前記 η本の分岐線路それそれの長手方向に沿った損失分布状態を特定する分岐線路監視方法。

13. 前記 η波の監視光それぞれの波長をえ i (1,2, ···,!!) とし、該波長； liの後方散乱光に関する検出結果を m (人 i)とし、そして、比例係数を k とするとき、前記 n本の分岐線路のうち該波長； Liの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態を示すパラメ一夕 Ri は、

Ri = k{M -(n- 1)· πι{λϊ)} (i = 1，2，…，

なる演算式により求められることを特徴とする請求項 12記載の分岐線路監視方法。

14. 前記光源は、前記信号光及び前記 n波の監視光のいずれとも異なる波長のプローブ光を出射することを特徴とする請求項 12記載の分岐線路監視方法。

15. 前記 n波の監視光それそれの波長をえ i (1,2,···,η) とし、前記プローブ光の波長をえ 0とし、該波長 liの監視光及びプローブ光の後方散乱光に関する検出結果を m (入 i)及び m (人 0)とし、比例係数を kとするとき、前記 n本の分岐線路のうち前記波長; liの監視光を遮断する光フィル夕が設けられた分岐線路の長手方向に沿った損失分布状態を示すパラメ一夕 Riは、

Ri = k\m( λο) - m( λϊ)} ( i = 1，2，.··， ή)

なる演算式により求められることを特徴とする請求項 14記載の分岐線路監視方