JP2002543738A - 光ファイバー通信リンクの本質的保護 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光ファイバー通信リンクにおいて活性ファイバーをデータの不正干渉及び傍受から保護する光導波管システムが開示される。通信リンクは一の位置から他の位置に延び、データ信号を伝送する導波管（１０００）を有する。データ送信手段（２０）はファイバー（１０００）にデータ信号を送信し、データ受信手段（２２）はデータ信号を受信する。検出信号送信手段（４０）はファイバー（１０００）に検出信号を送信し、検出信号受信手段（４２）はファイバー（１０００）への検出信号を受信する。送信手段（２０及び４０）は波長多重化／逆多重化カプラ（３０）によりカプラ（３０）の入力アーム（７６及び６６）を介してファイバー（１０００）に連結されている。信号は別の波長多重化／逆多重化カプラ（３２）により出力アーム（７ｃ及び６ｃ）を介して受信手段（２２及び４２）に送信される。カプラ（３０及び３２）により、最小のパワー損失で信号が結合され、最小のパワー損失で検出手段への送信のため分離され、実質的に全てのデータ信号が受信手段（２２）に伝搬され、全ての検出信号が受信手段（４２）に伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、光ファイバー通信リンクにおいて活性ファイバーをデータの不正干
渉及び傍受から保護するために構成された光導波管システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

レーザーキャビティ、導波管、レンズ、フィルタ及びその他の光学素子、及び
これらの組み合わせを含む光学装置が産業及び科学分野において一般的に利用さ
れている。かかる光学装置が種々の器具や装置に利用されている。

【０００３】 光学技術は通信及びセンサ分野に革命をもたらしてきた。これはおもに光学及
びオプトエレクトロニクス装置の急激な発展による。広範な種類のグラス素材、
ドープ材及び導波管機構が利用可能であり、この仮の明細書は光ファイバー通信
リンクの活性ファイバーをデータの不正干渉及び傍受から保護するために構成さ
れる光導波管システムに関する。

【０００４】 光ファイバーを用いる通信は従来の通信手段と比して多くの魅力的な特性及び
利点を有している。これらの利点として次のものが挙げられる。 ・ より大きな帯域幅及びキャパシティ ・ 電気絶縁性 ・ 低いエラー率 ・ 外因的影響に対する免疫性 ・ 不正干渉及び混信に対する免疫性 ・ 信号の安全性 ・ 堅固性及び順応性 ・ 潜在的な低コスト 通信システムにおける情報通信媒体としての光ファイバーに対する高い期待は
過去２０年にわたるその性能により実証された。その大きな帯域幅、低い減衰率
及び機械特性のため、各ファイバーは電気通信システムにおいて１０００本を越
える銅線に取って代わることが可能である。これらの特性により光ファイバーが
電気通信分野で利用される最も手頃で効率的な媒体となったことは驚くに値しな
い。また、キャパシティの増大、システム拡大の容易化、及び設備、作業及び技
術上のメンテナンスコストの低減は産業に大きな衝撃を与え、従来の多くの通信
システムに取って代わりつつある。

【０００５】 大半の通信システムの主幹として光ファイバーを使用することは大量の情報が
一の位置から他の位置へと効率的に、且つ、コスト面で効果的に通信され得るこ
とを意味する。最近の光ファイバー通信ネットワークは世界中に数百万キロを超
えて展開し、政府、軍事、財務及び個人の性質に関する重要且つ機密の情報を運
んでいる。当初、光ファイバー通信は本質的に安全であると考えられていたにも
関わらず、光信号に微小な干渉を及ぼすだけで光ファイバーから情報を「傍受」
することが比較的容易であることが知られている。光ファイバーケーブルを介し
て送信される情報の１００％を抽出するためにはファイバーを何処かで僅かに曲
げ又は締付ければ十分であり、光子が侵入者の受信装置に漏れることが明らかに
なった。たとえ０．１ｄＢ（２％）の信号が漏れていても、それは各々の光子に
より通信される情報の全てを含有する。他端のユーザは、通信に関して明確な不
正干渉を知見しないため、その情報が改竄されたことを知り得ない。０．１ｄＢ
の損失は、最新の試験設備及びネットワーク管理システムによりファイバーシス
テムにおいて実際に検出され得る最小の光損失である。同じ技術が偽情報を導き
、且つ、現在の情報の流れを改竄するために利用され得る。これは光ファイバー
通信システムのユーザ、特に、電気通信業者、銀行、仲買業者、財務、防衛機関
、政府機関、大使館及び企業等、枚挙に暇がないほど多数のユーザの安全性に大
きく関わる。これら情報通信業者及びユーザは総じてそのデータの侵入、不正干
渉及び傍受に弱い。この弱さは提供者及びユーザが潜在的な脅威を理解していな
かったため、また、有効な解決策がなかったために今日まで公に問題視されなか
った。大半の人々は今もなお、真実でないにも関わらず光ファイバーが最も安全
な通信手段であると信じている。

【０００６】 これまで、光ファイバー電気通信への侵入に対する有効な防御技術として次の
ものが利用されている。 ・ 伝送情報の暗号化、 ・ 物理的な防護壁に基づく物理的なセキュリティシステム（即ち、ファイバー
への分厚いコーティング、分厚く硬い防護ジャケットのケーブルへの取り付け、
及びケーブルの導管内への収納）、及び ・ ファイバー破砕、鋭い屈曲、ファイバー減衰、又はコネクタ損失を検出する
光学時間領域反射率計（ＯＴＤＲ）を用いる静的又は準静的 (slow varying) 測
定。

【０００７】 暗号技術はコストがかさみやすく、かなりの程度／認容し難いほどにシステム
速度を遅くすることが多く、全体として安全ではない。

【０００８】 物理的なセキュリティ処置は、問題が検出され得る前にファイバーが切断され
、破砕され、又は大きく屈曲される必要があるので、光ファイバー通信システム
リンクが不正干渉に晒される場合、真に有効ではない。

【０００９】 ＯＴＤＲはファイバーケーブルへの動的又は瞬間的な外乱を検出するには有効
ではない。また、機能的に比較的低感度で光損失のみを測定するにとどまるため
、実用的にケーブルへの甚大且つ定常的又は準静的な（そしてときとして破壊的
な）効果を検出するにとどまる。

【００１０】 世界中に拡がる数百万キロにも及ぶ光ファイバーについて、ファイバーケーブ
ルへの不正干渉の検査、保全、及び故障や損傷の兆候の予見は、ファイバー通信
システムの安全性及び信頼性にとって重要である。光ファイバーケーブルの不正
干渉又は保全を検査する最も一般的な技術は、ＯＴＤＲを用いる静的又は準静的
測定に基づいている。しかし、ファイバーケーブルの何処かの非破壊的な外乱に
関するリアルタイムの、準静的且つ動的な情報を取得し得るのは技術の飛躍的進
歩といえよう。これはケーブルへのあらゆる外乱、ケーブル近傍又はケーブルが
取り付けられるあらゆる構造体又は物体を検査し得るという別の利点がある。当
該性能により、光ファイバー通信と、構造体の保全検査、漏洩検出、地盤検査、
機械状態の検査及び侵入検出等の検出とが同時にリアルタイムで可能となる。

【００１１】 これが可能となるのは、光ファイバーが単なる信号伝搬媒体以上のものになり
得るためである。ファイバーコアに送信されて閉じ込められた光は、外因的影響
を受けなければ、平常のファイバーをその長さ方向に伝搬する。導入光の特性（
即ち、振幅、位相、波長、偏光性、モード分布、及び飛行時間）に変化をもたら
すファイバーへのあらゆる外乱が検査され、且つ、外乱による影響の程度に関連
付けられ得るように特殊な検出装置が構成されてよい。

【００１２】 かかる光の変調は次を含む広範囲の事象及び条件の測定を可能とする。 ・ 歪み／残余歪み ・ 変位 ・ 損傷 ・ 破砕 ・ 振動／周波数 ・ 変形 ・ 衝撃 ・ アコースティックエミッション ・ 水位 ・ 圧力 ・ 温度 ・ 負荷

【００１３】 光ファイバーセンサ技術はこの１０年で急速に発展した。特殊なパラメータを
検査するため、光変調の原理が相違する様々なファイバー検出素子機構が開発さ
れてきた。光ファイバーセンサは、ファイバーが検出素子であるか情報伝搬媒体
であるかによってそれぞれ本質的又は付帯的な構成要素となる。光ファイバーセ
ンサは検出ゲージ長が離散領域に存在する場合は「点型」センサと呼ばれる。セ
ンサがその全長を超えて測定領域の連続的な検出が可能な場合は「分散型」セン
サとして知られている。「準分散型」センサはファイバーの様々な位置で点型セ
ンサを用いる。光ファイバーセンサは透過可能とされ、或いはファイバー端面を
鏡面加工することで反射機構で用いられ得る。

【００１４】 このため、光ファイバーセンサは実際には検出素子の類に属する。光ファイバ
ーセンサは電気歪みゲージ及びピエゾ電気トランスデューサ等の多くの従来セン
サと異なり、形態や機能が１つに限定されない。このため、実益のため採用され
ている多くの検出技術及び応用を我々が目にする範囲で、ファイバーは従来の検
出用電気装置に取って代わりつつある。

【００１５】 しかし、今日の大半の光ファイバーセンサシステムは点型検出素子に基づいて
いるので、対象を広範囲及び長距離にわたりカバーするには多数のセンサが必要
である。これに伴う当該システムのコスト及び煩雑さは束縛的又は非実用的であ
る。

【００１６】 分散型技術のうち、開発され、且つ、商業的に利用可能とされてきたものはわ
ずかである。開発技術のうち大半が温度検査用であり、ファイバーの検出パラメ
ータ又は外乱の領域又は位置を実際に測定する性能を有するものは僅かである。
それらは単に事象の発生を検出し、監視し、又はときとして定量化するだけであ
る。また、これら技術のうち多くは、微小の飛行時間、低パワーの反射光パルス
を（大抵はＯＴＤＲの原理に基づいて）測定及び平均化する必要があるため、静
的又は準静的パラメータの検査に制限されることが多い。

【００１７】 しかし、光ファイバーのあらゆる形の外乱及びその位置、特にＯＴＤＲでは検
出不可能なほど瞬間的に生じる瞬間的事象に関し、リアルタイムの、準静的且つ
動的な情報を取得することができるのは大きな利益である。これは事象の位置測
定が不可能な分散型検出技術を、事象の位置測定が可能な相反する技術に結合す
ることで実施され得る。当該性能は、ファイバー近傍又はファイバーが取り付け
られるあらゆる構造体又は物体を検査し得る（構造体の保全検査、パイプライン
の漏洩検出、地盤検査、機械状態の検査及び高い安全性が必要な領域の侵犯の検
出）というさらなる利益をもたらすとともに、ファイバーケーブルへの不正干渉
又は第三者による不正干渉の検出等の分散型検出応用技術を可能とする。

【００１８】 我々の国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９５／００５６８は光ファイバー分散型振動
検出技術を開示する。当該検出技術は独自の光ファイバーモード式センサの構成
に基づいていた。当該技術は、真に局所的で、機械的に安定且つリニアーな検出
をなす大半のマルチモード光ファイバーセンサに固有の弱点を克服する。マルチ
モード光ファイバーにおいて、外因的摂動による（効果的に強度を変更する）モ
ード分布の変調に基づいたモード式干渉効果を利用することで検出が行われる。
この方法において、センサ応答はファイバーの検出部への外乱の直接的な機能で
ある。外乱は物理的変動（即ち（径方向又は軸方向の）圧縮、伸張、ねじれ、振
動等）又はマイクロフォニック効果（即ち応力波の伝搬又はアコースティックエ
ミッション）の形をとる。特定の用途に適合させるため検出長を調節する性能は
当該技術の主要且つ独自の利点である。これは、検出技術を光ファイバー通信に
組み合わせる場合のように長い検出長が必要とされる場合に特に関係する。検出
長はシステムの光パワー限界により制限される。従って、より長い検出長が望ま
れる場合、より高パワーのレーザーが必要とされる。

【００１９】 本国際出願に係るシステムは、あらゆる光ファイバーケーブルのあらゆる場所
の大小の外乱を、リアルタイムで検出し、且つ、特定する簡素で、効果的且つ低
廉な技術を提供する。これは光ファイバー通信ケーブルの不正干渉監視用、侵入
監視用、又は保全試験用の検出ケーブルとしての同時使用を可能とする。また、
ファイバーケーブル及びケーブル近傍の構造体（地盤、トンネル、ダクト、パイ
プ、ビルディング、設備、ベッセル等）の連続的なリアルタイムでの検査を可能
とする。

【００２０】 当該技術の鍵となる特徴の１つは、波長に依存しないために形態に柔軟性があ
ることである。このためあらゆる種類の光ファイバーの使用が可能である。従っ
て、新たなケーブルの設置及びコストを必要とせず、既存の光ファイバー通信ケ
ーブルに同時に再編成且つ統合され得る。

【００２１】 このため、本技術は、安全性に関してあらゆる通信システムに大きな価値を付
加し、既存の光ファイバーネットワークへの容易な編入を可能としながら、同一
の光ファイバー又はケーブルの中で通信システムと同時に機能され得る。これを
達成するため、それらは標準シングルモード（９／１２５μｍ）及び標準マルチ
モード（６２．５／１２５μｍ）の双方の光ファイバーシステムにおいて同時通
信及び検出に使用され得る波長多重化光ファイバーシステムを実現した。

【００２２】 図（１）は光ファイバー通信・検出同時システムの実施のために用いられる構
成を示す。システム構成はシングル又はマルチモードのファイバーリンク１を備
え、その両端には標準３ｄＢ（分離率５０％）で、送信側及び受信側の端部で２
つの波長の多重化及び逆多重化をそれぞれ可能とする２×２型ファイバーカプラ
３ａ、３ｂが設けられている。通信チャネルのＩｎＧａＡｓ検出手段２ｂの応答
性が検出波長において微小である必要があるため検出波長の選択は重要であった
。従って、通信チャネル２ａは波長１３００ｎｍで機能するよう選択され、検出
チャネル４ａは６３３ｎｍ又は８５０ｎｍで機能するよう選択されていた。これ
により、検出チャネルで用いられているＳｉ検出手段４ｂが１３００ｎｍの通信
信号には応答しないためチャネル間の混信が微小になった。

【００２３】 図（２）は振動外乱がファイバーリンクの短部分に付与されたときの図（１）
に示された検出手段による結果を示す。振動外乱はカンチレバービーム装置を用
いてファイバーリンクの小部分（５ｃｍ）に付与された。ファイバーはビームの
進行方向に沿って縦方向に単にテープで連結されている。典型的なセンサ応答が
２８ｋｍのシングルモード（ＳＭ）リンクについて図２（ａ）、５３ｋｍのマル
チモード（ＭＭ）ファイバーリンクについて図２（ｃ）に示される。これからわ
かるように信号が非常に良質である。また、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）（図２
ｂ及び２ｄ）はビームの固有の振動数が両リンクにおいて〜１８Ｈｚであること
を示している。

【００２４】 同時且つ非干渉の通信及び検出が、６３３ｎｍ及び８５０ｎｍの検出波長を用
いる５００ＭＨｚのアナログ通信チャネルバンド幅システムと同様に、ＳＭ光フ
ァイバーリンクにおいて通信データ率５０Ｍｂ／ｓで成功裡に実現された。

【００２５】 本技術は光ファイバー通信ケーブルの保護に有効であることを自ら実証したが
、その一方、実用上の魅力を抑圧する重大な限界があった。それはファイバーの
摂動位置を精密測定できないというものである。この重大な限界を克服するため
、我々の国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９９／０１０２８は光ファイバー検出システ
ムにおいて外乱の位置測定方法論及び技術を開示する。当該技術は二端型ファイ
バー素子において同一事象により影響を受けた透過向流式 (transmissive count
er-propagating) 光信号の時間遅れ又は時間差の測定によっている。当該新規装
置では図（３）に示されるように、連続波（ＣＷ）光信号Ｓ及びＳ１が、好まし
くは単一の光源から検出光ファイバー１又はファイバー群の両端に同時に送信さ
れ、同期フォトデテクタにより同時に検出される。光信号のパルス化は、これを
用いる装置もあるが必須ではない。向流式信号に変化をもたらすあらゆる検出パ
ラメータＰは両信号に同様に影響を与えるが、影響を受けた向流式信号はそれぞ
れファイバーの残りを経て各フォトデテクタまで伝搬し続けざるを得ないので、
検出信号間には時間遅れ又は時間差が生じる。時間遅れはファイバーにおける検
出事象の位置に直接比例する。従って、時間遅れ又は時間差が検出又は測定され
た場合、事象の位置が測定され得る。同時に、両性能を有する検出メカニズムが
実現された場合、検出事象（即ち歪み、振動、アコースティックエミッション、
温度の突然変化等）が定量化且つ／又は同定され得る。さらに、透過向流式信号
間に付加的遅れを付与し、且つ、無感リードファイバーを構成するため無感光フ
ァイバー遅れラインＬが一端又は両端で検出ファイバーに連結されてもよい。

【００２６】 当該技術は、事実上あらゆる分散型光ファイバー検出システムにおける動的且
つ瞬間的な事象の位置測定を可能とし、その透過向流式技術はＯＴＤＲの制限及
び煩雑さを伴わない。

【００２７】 当該システムは次の利点がある。 ・ 光ファイバーのあらゆる位置で動的及び瞬間的事象の検出、定量化、特定及
び位置測定を可能とする実質的にあらゆる既存の型の透過分散型光ファイバーセ
ンサで機能を発揮する。 ・ 光信号及びパワーを全て検出手段に伝送し、信号の平均化を必要としない透
過式構成において機能を発揮する。 ・ 共通の外乱の影響を受けた向流式光信号間で測定される時間遅れを通じて事
象の位置を測定する。従って、位置解析がデータ取得システムの速度により制限
且つ決定される。 ・ パルス化技術を伴って機能し得るものの、レーザーのパルス化を必要としな
い。

【００２８】 前述の利点に関し、図（４）に示すようにケーブルの不活性（(dark)）ファイ
バーを利用することで光ファイバー通信ケーブルの外乱を検査し且つ位置を測定
する実現性のある構成が提案されている。しかし、業界からの意見によれば一定
環境下での活性（(live)）ファイバーの検査が強く望まれている。

【００２９】 この要請に対する簡潔な解決方法は図（１）に示された波長多重化方式を利用
することであろう。しかし、３ｄＢカプラの使用は最小で６ｄＢのさらなる光損
失を伴い、これは大半の通信システムの光パワー限界に強い衝撃を与える。結局
、通信システムの光パワー損失を最小にし得る光学装置のモード式検出及び位置
測定の技術を改良するのが望ましい。同様に、当該装置が検出システムの光パワ
ー損失も最小にしたとすると、検出ファイバー長を一の通信ノードを超えて延長
するために検出信号の通信ノード又は連結バイパス素子を考案し且つ構成するこ
とが可能となる。これは特にリングトポロジーを有するネットワークに有用であ
る。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】

本発明は既存の光ファイバー通信システムリンクにおいて、通信及び検出信号
の光パワー損失を最小に抑制しながらファイバーをデータの不正干渉及び傍受か
ら保護するよう構成された光導波管システムを提供することを課題とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】

本発明は、光導波管通信リンクであって、一の位置から他の位置に信号を伝送
する導波管と、第１波長のデータ信号を該導波管に送信するデータ送信手段と、
該データ信号を該導波管から受信するデータ受信手段と、第１波長と相違する第
２波長の検出信号を該導波管に送信する検出信号送信手段と、該導波管を該検出
信号が通過した後、該検出信号を検出する検出信号検出手段と、該データ信号の
実質的に全てが重大な損失がなく、且つ、該検出信号の重要成分を含まないで該
データ受信手段に送信されるとともに、該検出信号の実質的に全てが重大な損失
がなく、且つ、該データ信号の重要成分を含まないで該検出信号検出手段に送信
されるように第１波長の該信号が第２波長の該検出信号から分離されるように該
導波管、該データ受信手段と、該検出信号検出手段との間に設けられた信号分離
手段とを備えていることを特徴とするリンクを提供する。

【００３２】 このように本発明によれば、検出信号及び通信信号が一の導波管に送信され、
導波管に伝送され、その後システムがデータ受信手段及び検出信号検出手段のそ
れぞれへの伝送のため検出信号及びデータ信号の個々の波長成分を分離し、両信
号が他の信号の実質的な混合がなく、最小限の光パワー損失で受信される。従っ
て、伝送されたデータ信号及び検出信号の感度が格段に向上し、これにより適切
なデータ通信と、導波管からデータを傍受するための導波管への不正干渉に関す
るあらゆる試みの適切な検出とが可能となる。

【００３３】 本発明の好適な態様において、前記信号分離手段は波長多重化／逆多重化導波
管カプラであることを特徴とする。

【００３４】 本発明の好適な態様によれば、前記導波管からの前記データ信号と、前記検出
信号送信手段からの前記検出信号とが、該導波管への伝送のため該信号を結合す
る波長多重化／逆多重化カプラにより受信されることを特徴とする。

【００３５】 同一の光ファイバーにおいて通信及び検出信号の個々の波長成分を結合又は分
離するため波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）導波管素子を使用することで、光パ
ワー損失が最小限に抑えられる。例えば、一般的な２×２型カプラは伝送光を各
方向に２つの略均等の信号に分離し（５０％／５０％パワー分離）、ＷＤＭカプ
ラは効率的に非常に小さな損失（一般的には〜１０％）で特定の波長を取り出し
又は組み入れる。

【００３６】 本発明の一態様において、前記検出信号送信手段及び検出信号検出手段は、そ
れぞれ前記一の位置及び他の位置に設けられていることを特徴とする。

【００３７】 但し、他の態様において、前記検出信号送信手段と、前記検出信号検出手段と
の双方が前記一の位置又は他の位置の一方又は他方に設置され、前記信号分離手
段により前記データ信号から前記検出信号が分離された後、前記導波管を通じて
該検出信号を反射する反射手段が設けられていることを特徴とする。

【００３８】 好適には、前記反射手段は反射ミラーであることを特徴とする。

【００３９】 一態様において、前記検出信号送信手段は向流式検出信号を前記導波管に送信
し、該導波管を通じて相互に反対方向に伝搬させ、両方の向流式検出信号におい
て摂動検出事象が検出される時間差により、該導波管のあらゆる外乱の位置が測
定され得るようにした向流式検出信号送信手段であることを特徴とする。

【００４０】 好適には、前記検出信号を処理して該信号中のパラメータ変化を測定し、該導
波管への不正干渉を示す該導波管の外乱を同定する処理手段が設けられているこ
とを特徴とする。

【００４１】 本発明の一態様において、前記通信リンクは複数の通信ノードを有し、少なく
とも１つのノードが前記データ送信手段を有し、第２ノードは前記データ受信手
段と他のデータ送信手段とを有し、第３ノードは少なくとも別のデータ受信手段
を有し、前記導波管は前記検出信号が第１ノードから第３ノードへと該導波管を
通過するように各ノードを接続していることを特徴とする。

【００４２】 さらに他の態様において、前記導波管は連続したループであって、該ループに
沿って設置された複数の通信ノードを有し、ループのうち少なくとも１つが前記
検出信号送信手段と、前記検出信号検出手段とを有するループを形成することを
特徴とする。

【００４３】 好適には、一のノードのデータ送信手段から他のノードのデータ受信手段へと
データ信号を送信する信号結合手段が設けられていることを特徴とする。

【００４４】 本発明はまた、光導波管通信リンクであって、一の位置から他の位置に信号を
伝送する導波管と、データ信号を該導波管に送信するデータ送信手段と、該導波
管に連結され、第１出力アームと、第２出力アームとを有する第１波長多重化／
逆多重化導波管素子と、該データ信号の波長と相違する波長を有する検出信号を
、該データ信号とともに該導波管に伝送すべく該導波管に送信する検出信号送信
手段と、第１出力アームに連結され、該導波管素子から該データ信号を受信する
データ受信手段と、第２出力アームに連結され、該導波管素子から検出信号を検
出する検出信号検出手段とを備えていることを特徴とするリンクに帰する。

【００４５】 好適には、前記導波管素子は導波管多重化／逆多重化カプラであることを特徴
とする。

【００４６】 好適には、第２導波管素子が第１導波管素子から離反して前記導波管に連結さ
れ、第２導波管素子は前記データ信号と前記検出信号とが該導波管への送信のた
め第２導波管素子に送信されるように前記データ送信手段に連結される第１入力
アームと、前記検出信号送信手段に連結される第２入力アームとを有することを
特徴とする。

【００４７】 好適には、第２導波管素子は前記データ信号及び検出信号の双方を第２導波管
素子から受信する出力アームにより前記導波管に連結されていることを特徴とす
る。

【００４８】 好適には、第１導波管素子が前記検出信号及びデータ信号の双方が入力アーム
を経て第１導波管素子に送信されるように該入力アームにより前記導波管に連結
されていることを特徴とする。

【００４９】 好適には第１導波管素子は前記入力アームと、第１及び第２出力アームとを有
する第１波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）カプラであることを特徴とする。

【００５０】 好適には、第２導波管素子は第１入力アーム、第２入力アーム、及び前記出力
アームを有する第２波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）カプラであることを特徴と
する。

【００５１】 好適には、前記導波管は光ファイバーであることを特徴とする。光ファイバー
はシングルモードファイバー又はマルチモードファイバーであってよい。

【００５２】 一態様において、第１ＷＤＭカプラの第２出力アームが前記検出信号を該ＷＤ
Ｍカプラを経て前記導波管に反射する反射手段に連結され、第２ＷＤＭカプラの
第２入力アームが第１及び第２補助入力アームを有する補助カプラに連結され、
第１補助入力アームが前記検出信号送信手段に連結され、第２補助入力アームが
前記検出信号検出手段に連結され、該反射手段から反射された該検出信号が第１
ＷＤＭカプラを経た上で、第２ＷＤＭカプラを経て第２入力アームに到り、補助
カプラを経て第２補助アームに到り、前記検出信号検出手段に到るようにされて
いることを特徴とする。

【００５３】 本発明の好適な態様は、光ファイバー通信リンクにおいて活性ファイバーをデ
ータの不正干渉及び傍受から保護する方法であって、 ・通信システムの光源と相違する波長を有する検出システムの光源を設け、 ・検出及び通信信号を一の導波管に効率的に結合する（シングル又はマルチモー
ド）波長多重化導波管光スプリッタ又はカプラを設け、 ・該波長多重化導波管光スプリッタ又はカプラから光を受け取り、検出及び通信
信号を送信可能であり、一方、特に検出波長及び導波管特性が、通信信号に影響
を及ぼすことなく前述のモード式検出・位置測定技術の要件を満足する（シング
ル又はマルチモード）シリカ導波管を設け、 ・通信及び検出信号の光パワー損失を最小限に抑制しながら、検出及び通信信号
を２つの出力導波管ポートに分割又は分離する（シングル又はマルチモード）波
長逆多重化導波管光スプリッタ又はカプラを設け、 ・検出信号と、必要ならば同一のパラメータにより影響を受けた向流式検出信号
を検出するとともに、検出事象の位置を測定するため時間遅れ又は時間差を測定
する検出手段を設けることを特徴とする方法を提供する。

【００５４】 好適には無感リード導波管を構成し、且つ、適用可能な場合は透過向流式信号
間に付加的な遅れを付与するために別のシリカ導波管が一端又は両端で第１シリ
カ導波管に連結されていることを特徴とする。

【００５５】 他の態様において、波長逆多重化導波管カプラの検出波長出力ポートが、反射
モードで検出技術を実施するために反射ミラーで終結されていることを特徴とす
る。同様に、鏡面加工された導波管が波長逆多重化導波管カプラの検出波長出力
ポートに連結され得る。

【００５６】 検出技術のみが利用される場合、好適には検出手段は、 ・シリカ導波管において検出信号から透過又は反射された電磁波を受信するフォ
トデテクタと、 ・検出事象を記録するために信号を解析する処理手段とを備えていることを特徴
とする。

【００５７】 検出技術と共に位置測定技術が利用される場合、好適には検出手段は、 ・シリカ導波管において向流式信号を同時に受信する第１及び第２フォトデテク
タと、 ・第１及び第２フォトデテクタから信号を受信し、第２事象を記録するために信
号を解析し、向流式信号間の時間遅れ又は時間差を測定して検出事象の位置を測
定する処理手段とを備えていることを特徴とする。

【００５８】 好適な態様においてシリカ導波管は検出波長マルチモードファイバーであり、
リード導波管は検出波長シングルモードファイバーであることを特徴とする。

【００５９】 好適な態様において、但し限定的ではなく、分散型検出技術は無感シングルモ
ードファイバーの有感マルチモードファイバーへの溶接を用いるモード式技術に
基づいていることを特徴とする。

【００６０】 他の好適な態様において、事象の位置を測定する透過向流式信号方式が採用さ
れ、適当な光学装置が信号を検出するためシステムの一端又は両端に設けられて
いることを特徴とする。

【００６１】 好適な態様において、波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）カプラは２×１型ＷＤ
Ｍカプラであることを特徴とする。他の態様において、これらは２×２型、３×
１型、４×２型等の適当な複数ポート装置であることを特徴とする。

【００６２】 好適な態様において、全ての光ファイバー及びファイバー素子は溶接により連
結されていることを特徴とする。他の態様において、光ファイバー及びファイバ
ー素子は、機械接合、連結リード及び貫通アダプタ等のあらゆる適当又は適切な
方法で連結されていることを特徴とする。

【００６３】 他の態様においてＷＤＭカプラは波長フィルタリング、調整、結合、分離又は
誘導装置のいずれかに置き換えられてもよい。

【００６４】 他の態様において、複数のＷＤＭカプラがリングトポロジーネットワークにお
いて用いられ、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて延長するため検出信号
用の連結バイパス素子を構成することを特徴とする。

【００６５】 好適には導波管は少なくとも一の光ファイバー、及び／又は少なくとも一の光
ファイバー素子を備えていることを特徴とする。本発明のいくつかの態様におい
て、導波管は付加的な要素を含まず単に光ファイバーを備えていることを特徴と
する。しかし、光ファイバーは受動又は活性素子を有していてもよい。また、光
ファイバーは検出素子を有し、検出素子は適用環境下で所望のパラメータの変化
に応答し、また、導波管を伝搬する検出電磁波の特性又は性質に影響を与え、こ
れによりパラメータの変化を示す素子であってもよい。

【００６６】 好適には適当なＣＷ又はパルス信号又は複数の波長源、又は複数の光源が用い
られてよい。好適な態様において、限定的ではなく、ＣＷ又はパルス用のコヒー
レントレーザーダイオードが光信号を提供するために用いられてよい。他の構成
において、同一の又は様々な波長の複数の光源が検出信号又は複数の検出信号を
発するために用いられてもよい。他の実施形態において、検出及びデータ送信手
段が一の送信手段に結合されてもよい。

【００６７】 本発明の好適な態様は全てのファイバー、低コストの光学装置がレーザーダイ
オード、発光ダイオード、フォトデテクタ、カプラ、ＷＤＭカプラ、アイソレー
タ、及びフィルターと組み合わせで用いられることを特徴とする。

【００６８】 本発明の好適な態様において、あらゆる適当な光源、カプラ及びフォトデテク
タ装置が検出・位置測定システムにおいて使用される。好適な態様において、光
源に必要な特性は光がシングルモード導波管に送信且つ伝搬されることである。
位置測定のため、シングルモード導波管を伝搬する光はシングルモード導波管の
全長を進行する間、シングルモードのままである。光が一度シングルモードファ
イバーからマルチモードファイバーに送信されると、複数のモードが誘起され、
マルチモードファイバーは種々のパラメータに対して有感となる。また、光が一
度マルチモードファイバーからシングルモードファイバーに返信されると、シン
グルモードのみが維持されてシステムの光学装置まで進行する。導入／導出ファ
イバーの感度抑圧と、センサの位置測定とがこの方法で行われる。実用上、シン
グルモードファイバーはＳＮ比を改善するため、全ての被覆 (cladding) モード
を減衰させるため十分に長くされる。好適な態様は透過向流式信号の両進行方向
に当てはまる。

【００６９】 導波感センサを伝搬する電磁波の特性及び特質を利用することで非破壊的な検
査が可能となる。このため、センサは所望のパラメータを検査し且つ測定するた
めに必ずしも損傷又は破壊されるわけではない。

【００７０】 他の態様において、マルチモードファイバーは２つのシングルモードファイバ
ー及びカプラに置き換えられ、位相干渉原理において検出が行われる。

【００７１】 当該方法において、本発明の好適な態様によれば、検出波長の電磁波がピグテ
ール型レーザーダイオード、ファイバーレーザー又は発光ダイオード等の光源か
ら光ファイバー等の（シングル又はマルチモード）光導波管に送信され、光導波
管を伝搬する。光導波管は光導波管用の波長多重化（シングル又はマルチモード
）光スプリッタ又はカプラの一の出力アームに溶接又は（恒久的若しくは一時的
に）連結されている。そして、電磁波はカプラに到ったとき、カプラの出力導波
管アームに分岐される。同時に、通信波長の電磁波はピグテール型(pigtailed)
レーザーダイオード、ファイバーレーザー、又は発光ダイオード等の光源から光
ファイバー等の他の（シングル又はマルチモード）光導波管に分岐され、光導波
管を伝搬する。光導波管は光導波管用の波長多重化（シングル又はマルチモード
）光スプリッタ又はカプラの第２出力アームに溶接又は（恒久的若しくは一時的
に）連結されている。そして、電磁波はカプラに到ったとき、検出信号と同様に
カプラの出力導波管アームに分岐される。従って、波長多重化カプラは検出及び
通信信号を一の出力導波管アームに効率的に結合する。２つの出力アームを有す
る波長多重化カプラが用いられる場合、不使用のアームは反射を回避するため破
損又は終結される。波長多重化カプラの出力アームは（通信信号についてはシン
グル又はマルチモード、且つ、検出信号についてはマルチモード）メインの導波
管伝送リンクに直接溶接され、又は（恒久的若しくは一時的に）連結される。通
信及び検出信号の双方がリンクの他端に到るまで相互に干渉することなく、導波
管の全長を伝搬する。メインの導波管は波長逆多重化カプラの入力アームに溶接
され、又は（恒久的若しくは一時的に）連結されている。そして、信号はカプラ
に到った場合、カプラの２つの別個の出力アームに効率的に分離且つ分岐される
。波長逆多重化カプラの出力アームは適当なフォトデテクタにより終結されてい
る。適切なエレクトロニクス、処理機構及びアルゴリズムがフォトデテクタから
の信号を処理して所望の情報を得る。

【００７２】 好適な態様において、ＷＤＭカプラは２×１型ＷＤＭカプラであることを特徴
とする。他の態様において、これらは２×２型、３×１型、４×２型等の適当な
複数ポート装置であることを特徴とする。

【００７３】 他の態様において、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて延長するために
複数のＷＤＭカプラが検出信号用の連結バイパス素子を構成することを特徴とす
る。

【００７４】 他の態様において、全ての光ファイバー及びファイバー素子は溶接により連結
されていることを特徴とする。他の態様において、光ファイバー及びファイバー
素子は、機械接合、連結リード及び貫通アダプタ等のあらゆる適当又は適切な方
法で連結されていることを特徴とする。

【００７５】 他の態様において、ＷＤＭカプラの検出波長用の出力ポートが、反射モードで
検出技術を実施するため反射ミラーで終結されていることを特徴とする。同様に
、鏡面加工されたファイバーがＷＤＭカプラの出力ポートに連結され得る。

【００７６】 他の態様において、事象の位置を測定する送信向流式信号方法が採用され、適
当な光学装置が信号を検出するためシステムの一端又は両端に設けられているこ
とを特徴とする。

【００７７】 他の態様においてＷＤＭカプラは波長フィルタリング、調整、結合、分離又は
誘導装置のいずれかに置き換えられてもよい。

【００７８】 好適には装置の光学及び電気装置はノイズ抑制技術を利用することを特徴とす
る。

【００７９】 好適には、光学及び電気コンポーネントは、光学ファイバー入力／出力ポート
を有する一の装置コントロールボックスに位置していることを特徴とする。

【００８０】 光学装置、電子装置、音響光学装置、磁気光学装置、及び／又は結合型光学装
置がシステムにおいて用いられてもよい。

【００８１】

【発明の実施の形態】

本発明の好適な実施形態が実施例により次の図面を参照しながら開示される。
図１はモード式検出技術を用いる集積光ファイバー検出・通信システムを示し、
図２ａ、図２ｂ、図２ｃ及び図２ｄは振動外乱がファイバーリンクの小部分に付
与された場合の図１に示された検出装置による結果を示すグラフであり、図３は
光ファイバー検出システムにおいて事象の位置を測定する導波管透過向流式信号
方法の基本原理を示し、図４は図３の技術により構成されるモード式検出技術と
、外乱の位置測定性能とを用いる結合光ファイバー検出・通信装置を示し、図５
はシングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する透過式検出装置
に関する本発明の一般的実施形態を示す図であり、図６はシングルモード光ファ
イバー電気通信リンクにおいて機能する反射式検出装置に関する本発明の一般的
実施形態を示す図であり、図７はシングルモード光ファイバー電気通信リンクに
おいて機能する二端型の向流式検出・位置測定装置に関する本発明の一般的実施
形態を示す図であり、図８はシングルモード光ファイバー電気通信リンクにおい
て機能する一端型の向流式検出・位置測定装置に関する本発明の一般的実施形態
を示す図であり、図９はマルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能
する透過式検出装置に関する本発明の他の一般的実施形態を示す図であり、図１
０はマルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する反射式検出装置
に関する本発明の他の一般的実施形態を示す図であり、図１１はマルチモード光
ファイバー電気通信リンクにおいて機能する二端型の向流式検出・位置測定装置
に関する本発明の他の一般的実施形態を示す図であり、図１２はマルチモード光
ファイバー電気通信リンクにおいて機能する一端型の向流式検出・位置測定装置
に関する本発明の他の一般的実施形態を示す図であり、図１３はシングルモード
光ファイバー・３ノード・二地点間ネットワーク装置において複数のＷＤＭカプ
ラを用い、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて延長するために検出信号用
の連結バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一般的実施形態を示す図であ
り、図１４はマルチモード光ファイバー・３ノード・二地点間ネットワーク装置
において複数のＷＤＭカプラを用い、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて
延長するために検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一
般的実施形態を示す図であり、図１５は光ファイバーリングトポロジーネットワ
ークにおいて透過式検出装置と、複数のＷＤＭカプラとを用い、検出ファイバー
を全てのリングトポロジーネットワークに渡り延長するために検出信号用の連結
バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一般的実施形態を示す図であり、図
１６は光ファイバーリングトポロジーネットワーク装置において向流式検出・位
置特定装置と、複数のＷＤＭカプラとを用い、検出ファイバーを全てのリングト
ポロジーネットワークに渡り延長するために複数の検出信号用の連結バイパス素
子を構成する本発明のさらに他の一般的実施形態を示す図である。

【００８２】 本発明の好適な実施形態が限定されないで前記図面を参照して記載される。図
面と以下の実施形態は混乱を避けるため可能な限り一般的な形で表現される。以
下の実施形態及び図面において特に記述又は図示されていなくても、適宜次の構
成が用いられ、意図的に省略されることはない。 ・ 分散型検出技術が無感シングルモードファイバーの有感マルチモードファイ
バーへの溶接を用いたモード式技術に基づいている。 ・ 事象の位置測定に透過向流式信号方式が用いられ、適宜、システムの一端又
は両端で信号を検出及び処理するために適当な光学装置が用いられる。 ・ 無感リード導波管を構成するため、また、適用可能な場合は透過向流式信号
間に付加的遅れを付与するため、付加的なシリカ導波管が一端又は両端でメイン
のシリカ導波管通信リンクに連結されている。 ・ あらゆる適切な光源、カプラ及びフォトデテクタの取り合わせがセンサ・位
置測定システムに用いられる。好適な実施形態において、光源に必要な光学特性
は光がシングルモード導波管に送信、伝搬されることである。位置測定のため、
シングルモードファイバー内を伝搬する光はシングルモードファイバーを伝搬す
る間、シングルモードのままでなくてはならない。光が一度シングルモードファ
イバーからマルチモードファイバーに送信されると、複数のモードが誘起され、
マルチモードファイバーが種々のパラメータに対して有感となる。また、光が一
度マルチモードからシングルモードに返信されると、シングルモードのみが後押
しされてシステムの光学装置へと伝搬する。導入／導出ファイバーの感度抑圧と
センサの位置測定とがこの方法で行われる。実用上、シングルモードファイバー
は、ＳＮ比を改善するため全ての被覆モードが減衰されるよう十分長くされる。
この好適な実施形態は本技術が用いられる透過向流式光信号の両進行方向につい
て当てはまる。 ・ 導波管センサを伝搬する電磁波の特性及び性質の利用により、非破壊的な方
法での検査が可能となる。従って、所望のパラメータを検査し、且つ、位置測定
するためセンサは必ずしも損傷、破砕又は破壊されるわけではない。 ・ 全てがファイバーで、低コストの光学装置が、レーザーダイオード、光放射
ダイオード、フォトデテクタ、カプラ、ＷＤＭカプラ、アイソレータ及びフィル
タと共に利用される。 ・ 波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）カプラは２×１型ＷＤＭカプラであり、他
の実施形態において２×２型、３×１型、４×２型等のあらゆる適切なマルチポ
ート装置であってよい。 ・ 光ファイバーと光学装置とは溶接により連結される。他の実施形態で光ファ
イバーと光学装置とは機械連結、連結リード及び貫通アダプタ等の適切又は適当
な技術により連結される。

【００８３】 図１は同時光ファイバー通信・検出システムの作動のため用いられる構成を示
す。システム構成は、送信装置側の端部２ａ及び４ａと、受信装置側の端部２ｂ
及び４ｂとで２つの波長の多重化及び逆多重化のため、標準３ｄＢ（分離率５０
％）、２×２型ファイバーカプラ３ａ及び３ｂがそれぞれ両端に設けられたシン
グル又はマルチモードファイバーリンク１よりなる。通信チャネルにおけるＩｎ
ＧａＡｓ検出装置２ｂの応答性が検出波長において微小であることが必要なので
、検出波長の選択は重要であった。このため、通信チャネルは１３００ｎｍで機
能するように選択され、検出チャネルは６３３ｎｍ又は８５０ｎｍで機能するよ
うに選択された。検出チャネルで用いられるＳｉ検出装置４ｂが１３００ｎｍの
通信信号に応答しないので、これによりチャネル間の混信が微小になった。

【００８４】 我々の前記国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９５／００５６８及びＰＣＴ／ＡＵ９９
／０１０２８がこの参照番号をもって本明細書に取り入れられる。

【００８５】 図２ａから２ｄはカンチレバービーム装置を用いて振動外乱がファイバーリン
クの短部分に付与された場合の、図１に示された検出装置の結果を示す。ファイ
バーはビーム長に沿って縦方向に単にテープで連結されている。２８ｋｍのシン
グルモード（ＳＭ）リンクと、５３ｋｍのマルチモード（ＭＭ）ファイバーリン
クについての結果が示される。これからわかるように信号が非常に良質である。
また、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は両端においてビームの固有の振動数が〜１
８Ｈｚであることを明確に示している。

【００８６】 図３は光ファイバー検出システムにおいて事象を位置測定する導波管透過向流
式信号方式の基本原理を示す。当該技術は二端型ファイバー素子において同一事
象により影響を受けた透過向流式光信号間の時間遅れ又は時間差の測定によって
いる。この新規な装置において、連続波（ＣＷ）光信号が好ましくは単一の光源
から検出光ファイバー又はファイバー群の両端へ同時に送信され、同期フォトデ
テクタにより同時に検出される。向流式信号に変化をもたらすあらゆる検出パラ
メータは両信号に同様に影響を与える。しかし、影響を受けた向流式信号はファ
イバーの残りを各フォトデテクタまで伝搬し続けざるを得ないので、検出された
両信号の間には時間遅れ又は時間差が生じる。時間遅れは次式に従い、ファイバ
ーの長さ方向に沿ったポート１からの検出事象の位置に直接比例する。

【００８７】 Point of disturbance _Port1 ＝ ｛ｄ_x −（νΔｔ）｝／２ （１）

【００８８】 ここでｄ_x は光ファイバーリンクの全長であり、Δｔは検出信号間の時間遅れ
又は時間差であり、νは真空中の光速（３×１０⁸ ｍ／ｓ）をｃ、光ファイバー
の実効反射係数をｎ_fibre としてｃ／ｎ_fibre で表される光信号速度である。

【００８９】 同様にポート２からの外乱位置は次式により与えられる。

【００９０】 Point of disturbance _Port2 ＝ ｛ｄ_x ＋（νΔｔ）｝／２ （２）

【００９１】 従って、時間遅れ又は時間差が検出且つ測定されれば、事象の位置が測定され
得る。同時に、相反する検出機構が採用されている場合、検出事象（即ち歪み、
振動、アコースティックエミッション、温度変化等）が定量化且つ／又は同定さ
れる。また、透過向流式信号間に付加的な遅れを付与し、無感リードファイバー
を構成すべく、無感光ファイバー遅れラインが一端又は両端で検出ファイバーに
連結されてもよい。これは当該技術を実動システムへの設計の助けとなる。

【００９２】 本結果がシステムの様々な有感及び無感ファイバー領域の長さを知る必要はな
く、ファイバーリンクの全長ｄ_x だけを知ることが必要とされるというのは興味
深い。当該情報は、プロジェクトの設計及び設置段階において、或いはＯＴＤＲ
の使用による前設置段階において容易に得られる。そして、一度全長がわかり、
且つ時間遅れΔｔがシステムにより測定されれば、式１又は２を用いて検出事象
の位置を測定するのは一直線である。

【００９３】 図４はモード式検出技術と、図３の技術により構成された外乱位置測定性能と
を利用する結合光ファイバー検出・通信装置を示す。当該技術の実用上、通常、
透過向流式信号の送信位置が物理的に同一であることが望ましい。これが簡単に
実現される方法の１つが一端型のシステムを構成する複数のファイバーケーブル
を利用することによる。当該形態では、一方がシングルモードで他方がマルチモ
ードの２つのファイバー２及び３が（スリーブ４内で）対象特定領域にわたる（
事象検出及び位置特定用の）モード式侵入センサを構成することが必要とされる
とともに、一のシングルモードファイバー１が通信ファイバーとして用いられる
。マルチモードファイバースリーブ４の何処かにおける摂動Ｐは２つの向流式摂
動信号を生じる。リンクにおける送信装置側の端部への信号の到達時間差を測定
することで、外乱の位置が測定される。

【００９４】 図５はシングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する透過式検
出装置に関する本発明の一般的実施形態を示す図である。図５について、本発明
の好適な実施形態によれば、検出波長９８０ｎｍのコヒーレントレーザー光が任
意の一体型アイソレータ４０を有するピグテール型レーザーダイオードから９８
０ｎｍシングルモード光ファイバー６ａに送信され、光ファイバー６ａを伝搬す
る。光ファイバー６ａは９８０／１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー波長
多重化カプラ３０の入力アーム６ｂの１つに５７において溶接されている。そし
て、検出波長の光はカプラ３０に到達したとき、カプラ３０の出力アーム５ａに
分岐される。同時に、通信波長１５５０ｎｍのレーザー光が任意の一体型アイソ
レータ２０を有するピグテール型レーザーダイオードから１５５０ｎｍシングル
モード光ファイバー７ａに送信され、光ファイバー７ａを伝搬する。光ファイバ
ー７ａは９８０／１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー波長多重化カプラ３
０の第２入力アーム７ｂに５０において溶接されている。そして、通信波長の光
はカプラ３０に到達したとき、検出信号と同様にカプラ３０の出力アーム５ａに
分岐される。従って、波長多重化カプラ３０が検出及び通信信号の双方をカプラ
の一の出力アーム５ａに効率的に結合する。波長多重化カプラ３０の出力アーム
５ａはメインの１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク１０００に
５２において直接溶接されている。通信及び検出信号の双方がリンク１０００の
他端に至るまで相互に干渉することなく、１５５０ｎｍシングルモード光ファイ
バー伝送リンク１０００の全長を伝搬する。１５５０ｎｍシングルモード光ファ
イバー伝送リンク１０００は９８０／１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー
波長逆多重化カプラ３２の入力アーム５ｂに５４において溶接され、カプラ３２
の２つの別個の出力アーム６ｃ及び７ｃに分離且つ分岐されている。波長逆多重
化カプラ３２の９８０ｎｍの検出信号出力アーム６ｃはピグテール型ＩｎＧａＡ
ｓ検出装置４２に連結された９８０ｎｍシングルモードファイバー６ｄに５８に
おいて溶接されている。同様に、波長逆多重化カプラ３２の１５５０ｎｍ通信信
号出力アーム７ｃはピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置２２に連結された１５５
０ｎｍシングルモードファイバー７ｄに５６において溶接されている。そして、
適切なエレクトロニクス、信号処理技術、及びアルゴリズムがフォトデテクタか
らの信号を処理して所望の情報を得る。

【００９５】 図６はシングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する反射式検
出装置に関する本発明の一般的実施形態を示す図である。図６の実施形態では、
本発明の好適な構成によれば、検出波長９８０ｎｍのコヒーレントレーザー光が
任意の一体型アイソレータ４０を有するピグテール型レーザーダイオードから９
８０ｎｍシングルモード光ファイバー６ａに送信され、光ファイバー６ａを伝搬
する。光ファイバー６ａは９８０ｎｍシングルモードカプラ４４の１の入力アー
ム４ｅに６０において溶接されている。そして、検出波長の光はカプラ４４に到
達したとき、カプラ４４の出力アーム６ｇに分岐される。２つの出力アームを有
する波長多重化カプラが使用された場合、反射を回避するため不使用のアームが
破損又は終結される。そして、検出波長の光が光ファイバー６ｇを伝搬する。光
ファイバー６ｇは９８０／１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー波長多重化
カプラ３０の一の入力アーム６ｂに６２において溶接されている。そして、検出
波長の光はカプラ３０に到達したとき、カプラ３０の出力アーム５ａに分岐され
る。同時に、通信波長１５５０ｎｍのレーザー光が任意の一体型アイソレータ２
０を有するピグテール型レーザーダイオードから１５５０ｎｍシングルモード光
ファイバー７ａに送信され、光ファイバー７ａを伝搬する。光ファイバー７ａは
９８０／１５５０ｎｍシングルモード波長多重化カプラ４４の第２入力アーム７
ｂに５０において溶接されている。そして、通信波長の光はカプラ３０に到達し
たとき、検出信号と同様にカプラ３０の出力アーム５ａに分岐される。従って、
波長多重化カプラ３０は検出及び通信信号をカプラの一の出力アーム５ａに効率
的に結合する。波長多重化カプラ３０の出力アーム５ａはメインの１５５０ｎｍ
シングルモード光ファイバー伝送リンク１０００に５２において直接溶接されて
いる。通信及び検出信号の双方がリンク１０００の他端に至るまで相互に干渉す
ることなく、１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンクの全長を伝搬
する。１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク１０００は９８０／
１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー波長逆多重化カプラ３２の入力アーム
５ｂに５４において溶接されている。そして、信号はカプラ３０に到達したとき
、カプラ３２の２つの別個の出力アーム６ｃ及び７ｃに効率的に分離且つ分岐さ
れる。波長逆多重化カプラ３２の１５５０ｎｍの通信信号出力アーム７ｃはピグ
テール型ＩｎＧａＡｓ検出装置２２に連結された１５５０ｎｍシングルモードフ
ァイバー７ｄに５６において溶接されている。波長逆多重化カプラ３２の９８０
ｎｍの検出信号出力アーム６ｃは反射ミラー４６で終結する９８０ｎｍシングル
モードファイバー６ｈに６４において溶接されている。このため、検出信号はフ
ァイバー６ｈ、６ｃ、５ｂ、１０００、５ａ、６ｂ及び６ｇに沿って反対方向に
反射される。検出信号は１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク１
０００を２度伝搬し、感度を効果的に２倍とする。カプラ４４の出力アーム６ｆ
はピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置４２に連結された９８０ｎｍシングルモー
ドファイバー６ｄに６６において溶接されている。そして、適切なエレクトロニ
クス、信号処理方法、及びアルゴリズムがフォトデテクタからの信号を処理して
所望の情報を取得する。

【００９６】 図７は図３の技術に従い、シングルモード光ファイバー電気通信リンクにおい
て機能する二端型の向流式検出・位置測定装置に関する本発明の他の一般的実施
形態を示す図である。９８０ｎｍ向流式検出システム３００は検出信号を１５５
０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク１０００の反対方向に送信するの
に用いられ、システム３００は適切には検出信号を１５５０ｎｍシングルモード
光ファイバー伝送リンク１０００の反対方向に送信する第２の９８０ｎｍ向流式
検出システム３２０と時間的に同期する。リンク１０００において向流式検出信
号に変化をもたらすあらゆる外乱Ｐは両信号に同様に影響を与える。しかし、影
響を受けた対流信号はファイバーの残りをシステム３００及び３２０の各フォト
デテクタまで伝搬し続けざるを得ないため、検出信号間に時間遅れ又は時間差が
生じる。先に述べたように時間差はファイバーにおける検出事象位置に直接比例
する。システム３００及び３２０間の時間同期は、向流式信号間の時間差を測定
する際に重要である。

【００９７】 図８は図４の技術に従い、シングルモード光ファイバー電気通信リンクにおい
て機能する一端型の向流式検出・位置測定装置に関する本発明の他の一般的実施
形態を示す図である。一端型の９８０ｎｍ向流式検出システム３５０は、同一又
は類似のケーブル１２００の（シングル又はマルチモードの）他の光ファイバー
に７４において溶接されている１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リ
ンク１０００に２つの向流式検出信号を同時に送信し、伝搬し、且つ、検査する
ために用いられる。リンク１０００及び／又は１２００の向流式検出信号に変化
をもたらすあらゆる外乱Ｐは両信号に同様に影響を与える。しかし、影響を受け
た対流信号はファイバーの残りをシステム３５０の各フォトデテクタまで伝搬し
続けざるを得ないため、検出信号間に時間遅れ又は時間差が生じる。先に述べた
ように時間差はファイバーにおける検出事象の位置に直接比例する。システム３
００及び３２０間の時間同期は、向流式信号間の時間差を測定する際に重要であ
る。

【００９８】 図９はマルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する透過式検出
装置に関する本発明の他の実施形態を示す図である。図９に関し、本発明の他の
好適な実施形態によれば、検出波長１３１０ｎｍのコヒーレントレーザー光が任
意の一体型アイソレータ４１を有するピグテール型レーザーダイオードから１３
１０ｎｍシングルモード光ファイバー８ａに送信され、光ファイバー８ａを伝搬
する。光ファイバー６ａは８５０／１３１０ｎｍマルチモード波長多重化カプラ
３４の１の入力アーム８ｂに８４において溶接されている。そして、検出波長の
光はカプラ３４に到達したとき、カプラ３４の出力アーム５ｃに分岐される。同
時に、通信波長８５０ｎｍのレーザー光が任意の一体型アイソレータ２０を有す
るピグテール型レーザーダイオードから８５０ｎｍマルチモード光ファイバー９
ａに送信され、光ファイバー９ａを伝搬する。光ファイバー９ａは８５０／１３
１０ｎｍマルチモード光ファイバー波長多重化カプラ３４の第２入力アーム９ｂ
に８０において溶接されている。そして、通信波長の光はカプラ３４に到達した
とき、検出信号と同様にカプラ３４の出力アーム５ｃに分岐される。従って、波
長多重化カプラ３４は検出及び通信信号をカプラの一の出力アーム５ｃに効率的
に結合する。波長多重化カプラ３４の出力アーム５ｃはメインのマルチモード光
ファイバー伝送リンク１５００に８１において直接溶接されている。通信及び検
出信号の双方がリンク１５００の他端に至るまで相互に干渉することなく、マル
チモード光ファイバー伝送リンク１５００の全長を伝搬する。マルチモード光フ
ァイバー伝送リンク１５００は８５０／１３１０ｎｍマルチモード光ファイバー
波長逆多重化カプラ３６の入力アーム５ｄに８２において溶接されている。そし
て、信号はカプラ３６に到達したとき、カプラ３６の２つの別個の出力アーム８
ｃ及び９ｃに効率的に分離且つ分岐される。波長逆多重化カプラ３６の１３１０
ｎｍの検出信号出力アーム８ｃはピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置４３に連結
された１３１０ｎｍシングルモードファイバー８ｄに８８で溶接されている。同
様に、波長逆多重化カプラ３６の８５０ｎｍの通信信号出力アーム９８ｃはピグ
テール型Ｓｉ検出装置２７に連結又は挿嵌されたマルチモードファイバー９ｄに
８３において溶接されている。そして、適切なエレクトロニクス、信号処理方法
、及びアルゴリズムがフォトデテクタからの信号を処理して所望の情報を取得す
る。

【００９９】 図１０はマルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する反射式検
出装置に関する本発明の他の実施形態を示す。図１０の実施形態では、本発明の
他の好適な構成によれば、検出波長１３１０ｎｍのコヒーレントレーザー光が任
意の一体型アイソレータ４１を有するピグテール型レーザーダイオードから１３
１０ｎｍシングルモード光ファイバー８ａに送信され、光ファイバー８ａを伝搬
する。光ファイバー８ａはシングルモードカプラ４５の１の入力アーム８ｅに８
６にいおいて溶接されている。そして、検出波長の光はカプラ４５に到達したと
き、カプラ４５の出力アーム８ｇに分岐される。２つの出力アームを有するカプ
ラが用いられる場合、不使用のアームは反射を回避するため破損又は終結される
。検出波長の光は光ファイバー８を伝搬する。光ファイバー８ｇは８５０／１３
１０ｎｍマルチモード光ファイバー波長多重化カプラ３４の１の入力アーム８ｂ
に８７において溶接されている。そして、検出波長の光がカプラ３４に到達した
とき、検出信号と同様にカプラ３４の出力アーム５ｃに分岐される。２つの出力
アームを有する波長多重化カプラが使用された場合、不使用のアームは反射を回
避するため破損又は終結される。同時に、通信波長８５０ｎｍのレーザー光が任
意の一体型アイソレータ２５を有するピグテール型レーザーダイオードからマル
チモード光ファイバー９ａに送信され、光ファイバー９ａを伝搬する。光ファイ
バー９ａは８５０／１３１０ｎｍマルチモード光ファイバー波長多重化カプラ３
４の第２入力アーム９ｂに８０において溶接されている。そして、通信波長の光
はカプラ３４に到達したとき、検出信号と同様にカプラ３４の出力アーム５ｃに
分岐される。従って、波長多重化カプラ３４は検出及び通信信号をカプラの一の
出力アーム５ｃに効率的に結合する。波長多重化カプラ３４の出力アーム５ｃは
メインのマルチモード光ファイバー伝送リンク１５００に８１において直接溶接
されている。通信及び検出信号の双方がリンク１５００の他端に至るまで相互に
干渉することなく、マルチモード光ファイバー伝送リンク１５００の全長を伝搬
する。マルチモード光ファイバー伝送リンク１５００は８５０／１３１０ｎｍマ
ルチモード光ファイバー波長逆多重化カプラ３６の入力アーム５ｄに８２におい
て溶接されている。そして、信号はカプラ３６に到達したとき、カプラ３６の２
つの別個の出力アーム８ｃ及び９ｃに効率的に分離且つ分岐される。波長逆多重
化カプラ３６の１３１０ｎｍの通信信号出力アーム８ｃはピグテール型又はレセ
プタクル型Ｓｉ検出装置２７に連結されたマルチモードファイバー９ｄに８３に
おいて溶接されている。波長逆多重化カプラ３６の１３１０ｎｍの通信信号出力
アーム９ｃは反射ミラー４７で終結する１３１０ｎｍシングル又はマルチモード
ファイバー８ｈに８８において溶接されている。このため、検出信号はファイバ
ー８ｈ、８ｃ、５ｄ、１５００、５ｃ、８ｂ及び９ｇに沿って反対方向に反射さ
れ、カプラ４５を経てアーム８ｆに分岐される。検出信号は１５５０ｎｍシング
ルモード光ファイバー伝送リンク１５００を２度伝搬し、感度を効果的に２倍と
する。カプラ４５の出力アーム８ｆはピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置４２に
連結された９８０ｎｍシングルモードファイバー８ｄに８９において溶接されて
いる。そして、適切なエレクトロニクス、信号処理方法、及びアルゴリズムがフ
ォトデテクタからの信号を処理して所望の情報を取得する。

【０１００】 図１１は図３の技術に従い、マルチモード光ファイバー電気通信リンクにおい
て機能する二端型の向流式検出・位置測定装置に関する本発明の他の一般的実施
形態を示す図である。１３１０ｎｍ向流式検出システム４００が検出信号をメイ
ンのマルチモード光ファイバー伝送リンク１５００の一方向に送信するために用
いられ、システム４００は適切にはメインのマルチモード光ファイバー伝送リン
ク１５００の反対方向に検出信号を送信する第２の１３１０ｎｍ向流式検出シス
テム４２０と時間的に同期する。リンク１５００において向流式検出信号に変化
をもたらすあらゆる外乱Ｐは両信号に同様に影響を与える。しかし、影響を受け
た向流式信号はファイバーの残りをシステム４００及び４２０の各フォトデテク
タまで伝搬し続けざるを得ないため、検出信号間に時間遅れ又は時間差が生じる
。先に述べたように時間差はファイバーにおける検出事象の位置に直接比例する
。システム４００と、４２０との間の時間同期は、向流式信号間の時間差を決定
する際に重要である。

【０１０１】 図１２は図４の技術に従い、マルチモード光ファイバー電気通信リンクにおい
て機能する一端型の向流式検出・位置測定装置に関する本発明の他の一般的実施
形態を示す図である。一端型の１３１０ｎｍ向流式検出システム４５０は、同一
又は類似のケーブル１７００の（単一又はマルチモードの）他の光ファイバーに
９４において溶接されている別のメインのマルチモード光ファイバー伝送リンク
１５００に２つの対流検出信号を同時に送信し、伝搬し且つ検査するために用い
られる。リンク１５００及び／又は１７００の向流式検出信号に変化をもたらす
あらゆる外乱Ｐは両信号に同様に影響を与える。しかし、影響を受けた向流式信
号はファイバーの残りをシステム４５０の各フォトデテクタまで伝搬し続けざる
を得ないため、検出信号間に時間遅れ又は時間差が生じる。前述のように時間差
はファイバーにおける検出事象の位置に直接比例する。この場合、システムの時
間同期は、通常の信号取得システムを利用することで可能である。

【０１０２】 図１３はシングルモード光ファイバー・３ノード・二地点間ネットワーク装置
において複数のＷＤＭカプラを用い、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて
延長するために検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一
般的実施形態を示す図である。図１３に関し、本発明のさらなる好適な構成によ
れば、通信ノード１Ｎ１に始まり、波長９８０ｎｍのコヒーレントレーザー光が
任意の一体型アイソレータ１４０を有するピグテール型レーザーダイオードから
９８０ｎｍシングルモード光ファイバー１６ａに送信され、光ファイバー１６ａ
を伝搬する。光ファイバー１６ａは９８０／１５５０ｎｍシングルモード波長多
重化カプラ１３０の１の入力アーム１６ｂに１５７において溶接されている。そ
して、検出波長の光はカプラ１３０に到達したとき、カプラ１３０の出力アーム
１５ａに分岐される。同時に、通信ノード１において通信波長１５５０ｎｍのレ
ーザー光が任意の一体型アイソレータ１２０を有するピグテール型レーザーダイ
オードから１５５０ｎｍマルチモード光ファイバー１７ａに送信され、光ファイ
バー１７ａを伝搬する。光ファイバー１７ａは９８０／１５５０ｎｍシングルモ
ード光ファイバー波長多重化カプラ１３０の第２入力アーム１７ｂに１５０にお
いて溶接されている。そして、通信波長の光はカプラ１３０に到達したとき、検
出信号と同様にカプラ１３０の出力アーム１５ａに分岐される。従って、波長多
重化カプラ１３０は検出及び通信信号をカプラの一の出力アーム１５ａに効率的
に結合する。波長多重化カプラ１３０の出力アーム１５ａはメインの１５５０ｎ
ｍシングルモード光ファイバー伝送リンク２０００に１５２において直接溶接さ
れている。通信及び検出信号の双方がリンク２０００の他端に至るまで相互に干
渉することなく、１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク２０００
の全長を伝搬する。１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク２００
０は９８０／１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー波長逆多重化カプラ１３
２の入力アーム１５ｂに１５４において溶接されている。そして、信号はカプラ
１３２に到達したとき、カプラ１３２の２つの別個の出力アーム１６ｃ及び１７
ｃに効率的に分離且つ分岐される。波長逆多重化カプラ１３２の１５５０ｎｍの
通信信号出力アーム１７ｃは通信ノード２Ｎ２でピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出
装置１２２に連結された１５５０ｎｍシングルモードファイバー１７ｄに８８に
おいて溶接されている。そして、適切なエレクトロニクス、信号処理方法、及び
アルゴリズムがフォトデテクタからの信号を処理して所望の通信情報を取得する
。波長逆多重化カプラ１３２の９８０ｎｍの検出信号出力アーム１６ｃは、検出
信号が通信ノード３Ｎ３に伝搬し続けるように通信ノード２をバイパスする９８
０ｎｍ又は１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー２００１に１５８で溶接さ
れている。続いて、検出信号はファイバー２００１の９８０／１５５０ｎｍシン
グルモード光ファイバー波長多重化カプラ２３０の１の入力アーム１１６ｂへの
溶接位置まで連結バイパスファイバー２００１を伝搬し、検出波長の光がカプラ
２３０に到達したとき、カプラ２３０の出力アーム１１５ａに分岐される。同時
に、通信ノード２において通信波長１５５０ｎｍのレーザー光が任意の一体型ア
イソレータ２２０を有するピグテール型レーザーダイオードから１５５０ｎｍシ
ングルモード光ファイバー１１７ａに入射され、光ファイバー１１７ａを伝搬す
る。光ファイバー１１７ａは９８０／１５５０ｎｍシングルモード光ファイバー
波長多重化カプラ２３０の第２入力アーム１７ｂに２５０で溶接されている。そ
して、通信波長の光はカプラ２３０に到達したとき、検出信号と同様にカプラ２
３０の出力アーム１１５ａに分岐される。従って、波長多重化カプラ２３０は検
出及び通信信号をカプラの一の出力アーム１１５ａに効率的に結合する。波長多
重化カプラ２３０の出力アーム１１５ａはメインの１５５０ｎｍシングルモード
光ファイバー伝送リンク２００２に２５２で直接溶接されている。通信及び検出
信号の双方がリンク２００２の他端に至るまで相互に干渉することなく、１５５
０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク２００２の全長を伝搬する。１５
５０ｎｍシングルモード光ファイバー伝送リンク２００２は９８０／１５５０ｎ
ｍシングルモード光ファイバー波長逆多重化カプラ２３２の入力アーム２１５ｂ
に２５４で溶接されている。そして、信号はカプラ２３２に到達したとき、カプ
ラ２３２の２つの別個の出力アーム１１６ｃ及び１１７ｃに効率的に分離且つ分
岐される。波長逆多重化カプラ２３２の１５５０ｎｍの通信信号出力アーム１１
７ｃは通信ノード３でピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置２２２に連結された１
５５０ｎｍシングルモードファイバー１１７ｄに２５６において溶接されている
。同時に、波長逆多重化カプラ２３２の９８０ｎｍの検出信号出力アーム１１６
ｃはピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置２４２に連結された９８０ｎｍシングル
モードファイバー１１６ｄに２５８において溶接されている。そして、適切なエ
レクトロニクス、信号処理方法、及びアルゴリズムがフォトデテクタからの信号
を処理して所望の通信情報を取得する。この方法では、一の送信装置１４０の端
部と、一の検出装置２４２の端部とが用いられるとともに、検出信号は２つの光
ファイバーリンク２０００及び２００２を伝搬される。９８０ｎｍの検出信号に
おいて、通信システムがマルチモードリンクにおいて機能している場合、シング
ルモードファイバー２０００、２００１及び２００２に代えて真のマルチモード
ファイバーを使用することも可能である。

【０１０３】 図１４はマルチモード光ファイバー・３ノード・二地点間ネットワーク装置に
おいて複数のＷＤＭカプラを用い、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて延
長するために検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一般
的実施形態を示す図である。図１４を参照し、本発明の他の好適な実施形態によ
れば、通信ノード１を始点として検出波長１３１０ｎｍのコヒーレントレーザー
光が任意の一体型アイソレータ１４１を有するピグテール型レーザーダイオード
から１３１０ｎｍシングルモード光ファイバー１８ａに送信され、光ファイバー
１８ａを伝搬する。光ファイバー１８ａは８５０／１３１０ｎｍマルチモード光
ファイバー多重化カプラ１３４の１の入力アーム１８ｂに１８４において溶接さ
れている。そして、検出波長の光はカプラ１３４に到達したとき、カプラ１３４
の出力アーム１５ｃに分岐される。同時に、通信ノード１において通信波長８５
０ｎｍのレーザー光が任意の一体型アイソレータ１２５を有するピグテール型レ
ーザーダイオードからマルチモード光ファイバー１９ａに送信され、光ファイバ
ー１９ａを伝搬する。光ファイバー１９ａは８５０／１３１０ｎｍマルチモード
光ファイバー波長多重化カプラ１３４の第２入力アーム１９ｂに１８０において
溶接されている。そして、通信波長の光はカプラ１３４に到達したとき、検出信
号と同様にカプラ１３４の出力アーム１５ｃに分岐される。従って、波長多重化
カプラ１３４は検出及び通信信号をカプラの一の出力アーム１５ｃへと効率的に
結合する。波長多重化カプラ１３４の出力アーム１５ｃはメインのマルチモード
光ファイバー伝送リンク２１５０に１８１において直接溶接されている。通信及
び検出信号の双方がリンク２１５０の他端に到るまで相互に干渉することなく、
マルチモード光ファイバー伝送リンク２１５０の全長を伝搬する。マルチモード
光ファイバー伝送リンク２１５０は８５０／１３１０ｎｍマルチモード光ファイ
バー波長逆多重化カプラ１３６の入力アーム１５ｄに１８２において溶接されて
いる。そして、信号はカプラ１３６に到達したとき、カプラ１３６の２つの別個
の出力アーム１８ｃ及び１９ｃに効率的に分離且つ分岐される。波長逆多重化カ
プラ１３６の８５０ｎｍの通信信号出力アーム１９ｃは通信ノード２でピグテー
ル型又はレセプタクル型Ｓｉ検出装置１２７にされたマルチモードファイバー１
９ｄに１８３において溶接されている。そして、適切なエレクトロニクス、信号
処理方法、及びアルゴリズムがフォトデテクタからの信号を処理して所望の情報
を取得する。波長逆多重化カプラ１３６の１３１０ｎｍの検出信号出力アーム１
８ｃは、検出信号が通信ノード３に伝搬し続けるように通信ノード２をバイパス
するマルチモード又は１３１０ｎｍシングルモード光ファイバー２１６０に１８
８で溶接されている。続いて、検出信号はファイバー２１６０が８５０／１３１
０ｎｍマルチモード光ファイバー波長多重化カプラ２３４の１の入力アーム１１
８ｂへの溶接位置２８４まで連結バイパスファイバー２１６０を伝搬する。そし
て、検出波長の光はカプラ２３４に到達したとき、カプラ２３４の出力アーム１
１５ｃに分岐される。同時に、通信ノード２において通信波長８５０ｎｍのレー
ザー光が任意の一体型アイソレータ２２５を有するピグテール型レーザーダイオ
ードからマルチモード光ファイバー１１９ａに送信され、光ファイバー１１９ａ
を伝搬する。光ファイバー１１９ａは８５０／１３１０ｎｍマルチモード光ファ
イバー波長多重化カプラ２３４の第２入力アーム１１９ｂに２５０において溶接
されている。そして、通信波長の光はカプラ２３４に到達したとき、検出信号と
同様にカプラ２３４の出力アーム１１５ｃに分岐される。従って、波長多重化カ
プラ２３４は検出及び通信信号をカプラの一の出力アーム１１５ｃに効率的に結
合する。波長多重化カプラ２３４の出力アーム１１５ｃはメインのマルチモード
光ファイバー伝送リンク２７１０に２８１において直接溶接されている。通信及
び検出信号の双方がリンク２７１０の他端に到るまで相互に干渉することなく、
マルチモード光ファイバー伝送リンク２７１０の全長を伝搬する。マルチモード
光ファイバー伝送リンク２７１０は８５０／１３１０ｎｍマルチモード光ファイ
バー波長逆多重化カプラ２３６の入力アーム１１５ｄに２８２において溶接され
ている。そして、信号はカプラ２３６に到達したとき、カプラ２３６の２つの別
個の出力アーム１１８ｃ及び１１９ｃに効率的に分離且つ分岐される。波長逆多
重化カプラ２３６の８５０ｎｍの通信信号出力アーム１１９ｃは通信ノード３で
ピグテール型Ｓｉ検出装置２２７に連結されたマルチモードファイバー１１９ｄ
に２８３において溶接されている。同様に、波長逆多重化カプラ２３６の１３１
０ｎｍの検出信号出力アーム１１８ｃはピグテール型ＩｎＧａＡｓ検出装置２４
３に連結されたマルチモード又は１３１０ｎｍシングルモードファイバー１１８
ｄに２８８において溶接されている。そして、適切なエレクトロニクス、信号処
理方法、及びアルゴリズムがフォトデテクタからの信号を処理して所望の通信情
報を取得する。この方法では、一の送信装置１４１側の端部と、一の検出装置２
４３側の端部とのみが用いられるとともに、検出信号は２つの光ファイバーリン
ク２１５０及び２１７０を伝搬される。

【０１０４】 図１５は光ファイバーリングトポロジーネットワークにおいて透過式検出装置
と、複数のＷＤＭカプラとを用い、検出ファイバーを全てのリングトポロジーネ
ットワークに渡り延長するために検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発
明のさらに他の一般的実施形態を示す図である。本構成では、リングトポロジー
ネットワーク（ＲＴＮ）ノード５００、５０２、５０４、５０６、５０８及び５
１０は（シングル又はマルチモード）光ファイバーリンク６００、６０２、６０
４、６０６、６０８及び６１０を介し、適当なＷＤＭカプラ５５０、５５２、５
５４、５５６、５５８、５６０、５６２、５６４、５６６、５６８、５７０及び
５７２の論理シーケンスにより接続されている。一方、検出信号が、図１３及び
１４に関して詳述されたのと同様、任意の一体型アイソレータ５２０を有するピ
グテール型レーザーダイオードからネットワークファイバー６００、６０２、６
０４、６０６、６０８及び６１０を経て、適当なＷＤＭカプラ５５０、５５２、
５５４、５５６、５５８、５６０、５６２、５６４、５６６、５６８、５７０及
び５７２の同一の論理シーケンスと、（シングル又はマルチモード）連結バイパ
スファイバー６５０、６５２、６５４、６５６及び６５８とにより信号が検出装
置５４０に受信されるまで送信される。本形態の利点は、一の送信装置５２０側
の端部と、一の検出装置５４０側の端部とのみが用いられる一方、検出ファイバ
ーが全てのリングトポロジーネットワークに渡り延長されることである。

【０１０５】 図１６は光ファイバーリングトポロジーネットワーク装置において向流式検出
・位置測定装置と、複数のＷＤＭカプラとを用い、検出ファイバーを全てのリン
グトポロジーネットワークに渡り延長するために複数の信号検出用の連結バイパ
ス素子を構成する本発明のさらに他の一般的実施形態を示す図である。本構成で
は、リングトポロジーネットワーク（ＲＴＮ）ノード７００、７０２、７０４、
７０６、７０８及び７１０は（単一又はマルチモードの）光ファイバーリンク８
００、８０２、８０４、８０６、８０８及び８１０を介し、適当なＷＤＭカプラ
７５０、７５２、７５４、７５６、７５８、７６０、７６２、７６４、７６６、
７６８、７７０及び７７２の論理シーケンスにより接続されている。一方、対流
検出システム７２０が、他の図面に関して詳述されたのと同様、ネットワークフ
ァイバー８００、８０２、８０４、８０６、８０８及び８１０を経て、適当なＷ
ＤＭカプラ７５０、７５２、７５４、７５６、７５８、７６０、７６２、７６４
、７６６、７６８、７７０及び７７２の同一の論理シーケンスと、（シングル又
はマルチモードの）連結バイパスファイバー８５０、８５２、８５４、８５６及
び８５８とにより信号が向流式検出システム７２０の同調検出装置に受信される
まで同時に向流式検出信号を送信する。本形態の利点は、個々の光ファイバー入
力／出力ポートを有する一の装置コントロールボックスのみが用いられるととも
に、検出ファイバーが全てのリングトポロジーネットワークに渡り延長されるこ
とである。

【０１０６】 光ファイバーを用いる通信は従来の通信装置を超える多数の魅力的な特性及び
利点を有し、その作用は過去２０年にわたり実証されてきた。これらシステムに
よりもたらされる価値は同時にリアルタイムで、ケーブル近傍又はケーブルが取
り付けられるあらゆる構造体又は物体と共に、ケーブルの保全を検査することが
できる性能により実証されてきた。この魅力的で有用な特性は技術的な需要を増
大させる。

【０１０７】 包括的にではなく例示的に、次の例は結合通信・検出（二重）システムが利用
される応用例を示す。

【０１０８】 次のような光ファイバーからの情報の侵入、不正干渉及び傍受について検査さ
れ、検出する必要のあるあらゆる光ファイバー通信システム。

【０１０９】 シングルモード又はマルチモード情報技術（ＩＴ）ネットワーク及びリンク シングルモードローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ） マルチモードローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ） シングルモードワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ） マルチモードワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ） 短距離電気通信 長距離電気通信 私的な光ファイバーリンク及びネットワーク 公的な光ファイバーリンク及びネットワーク 商業的な光ファイバーリンク及びネットワーク 政府の光ファイバーリンク及びネットワーク 軍隊の光ファイバーリンク及びネットワーク 防衛上の光ファイバーリンク及びネットワーク 大使館の光ファイバーリンク及びネットワーク 産業的な光ファイバーリンク及びネットワーク 財務機関の光ファイバーリンク及びネットワーク 次の検出応用技術に利用されるあらゆる光ファイバー通信システム ・ 公的な電気通信 ・ 私的な電気通信 ・ 情報産業ネットワーク ・ 国家の安全性 ・ 個人の安全性 ・ 産業の安全性 ・ 法の強化 ・ 諜報活動 ・ 物理的な周辺の安全性 ・ 侵犯の検出及び位置特定 ・ パイプラインの保全 ・ パイプラインの第三者による干渉の検出及び位置特定 ・ パイプラインのリーク検出及び位置特定 ・ 公的な道路当局 ・ 私的な道路探索 ・ 鉄道当局及び管制オペレータ ・ 道路交通オペレータ 電気通信に利用される次を包含するあらゆる光ファイバー検出システム ・ 公的な電気通信 ・ 私的な電気通信 ・ 情報産業ネットワーク ・ 国家の安全性 ・ 個人の安全性 ・ 産業の安全性 ・ 法の強化 ・ 諜報活動 ・ 物理的な周辺の安全性 ・ 侵犯の検出及び位置特定 ・ パイプラインの保全検査 ・ パイプラインの第三者による干渉の検出及び位置特定 ・ パイプラインのリーク検出及び位置特定 ・ 島及び沖建築及び建設構造の保全検査及び設計 ・ 機械性能の検査及び設計 ・ 鉄道ストックの検査（フラットスポット検出） ・ 発電及び伝送会社 ・ 石油化学及び産業プラントの検査及び機関の設計 ・ 気圏／航空設計及びメンテナンス機関 ・ 公的な道路当局 ・ 私的な道路探索 ・ 鉄道当局及び管制オペレータ ・ 道路交通オペレータ ・ エアラインオペレータ ・ 鉱業会社 ・ 地震観測機関 ・ 海洋会社

【０１１０】 本発明の思想及び範囲内における変更は当業者により容易になされるので、本
発明は前記実施例により記述された特定の実施形態に限定解釈されるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 モード式検出技術を用いる集積光ファイバー検出・通信システム

【図２Ａ】 振動外乱がファイバーリンクの小部分に付与された場合の図１に示された検出
装置による結果を示すグラフ

【図２Ｂ】 振動外乱がファイバーリンクの小部分に付与された場合の図１に示された検出
装置による結果を示すグラフ

【図２Ｃ】 振動外乱がファイバーリンクの小部分に付与された場合の図１に示された検出
装置による結果を示すグラフ

【図２Ｄ】 振動外乱がファイバーリンクの小部分に付与された場合の図１に示された検出
装置による結果を示すグラフ

【図３】 光ファイバー検出システムにおいて事象の位置を測定する導波管透過向流式信
号方法の基本原理

【図４】 図３の技術により構成されるモード式検出技術と、外乱の位置測定性能とを用
いる結合光ファイバー検出・通信装置

【図５】 シングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する透過式検出装置
に関する本発明の一般的実施形態を示す図

【図６】 シングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する反射式検出装置
に関する本発明の一般的実施形態を示す図

【図７】 シングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する二端型の向流式
検出・位置測定装置に関する本発明の一般的実施形態を示す図

【図８】 シングルモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する一端型の向流式
検出・位置測定装置に関する本発明の一般的実施形態を示す図

【図９】 マルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する透過式検出装置に
関する本発明の他の一般的実施形態を示す図

【図１０】 マルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する反射式検出装置に
関する本発明の他の一般的実施形態を示す図

【図１１】 マルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する二端型の向流式検
出・位置測定装置に関する本発明の他の一般的実施形態を示す図

【図１２】 マルチモード光ファイバー電気通信リンクにおいて機能する一端型の向流式検
出・位置測定装置に関する本発明の他の一般的実施形態を示す図

【図１３】 シングルモード光ファイバー・３ノード・二地点間ネットワーク装置において
複数のＷＤＭカプラを用い、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて延長する
ために検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一般的実施
形態を示す図

【図１４】 マルチモード光ファイバー・３ノード・二地点間ネットワーク装置において複
数のＷＤＭカプラを用い、検出ファイバーを一の通信ノードを超えて延長するた
めに検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発明のさらに他の一般的実施形
態を示す図

【図１５】 光ファイバーリングトポロジーネットワークにおいて透過式検出装置と、複数
のＷＤＭカプラとを用い、検出ファイバーを全てのリングトポロジーネットワー
クに渡り延長するために検出信号用の連結バイパス素子を構成する本発明のさら
に他の一般的実施形態を示す図

【図１６】 光ファイバーリングトポロジーネットワーク装置において向流式検出・位置特
定装置と、複数のＷＤＭカプラとを用い、検出ファイバーを全てのリングトポロ
ジーネットワークに渡り延長するために複数の検出信号用の連結バイパス素子を
構成する本発明のさらに他の一般的実施形態を示す図

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１１月１日（２０００．１１．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波管通信リンクであって、 一の位置から他の位置に信号を伝送する導波管と、 第１波長のデータ信号を該導波管に送信するデータ送信手段と、 該データ信号を該導波管から受信するデータ受信手段と、 第１波長と相違する第２波長の検出信号を該導波管に送信する検出信号送信手
   段と、 該導波管を該検出信号が通過した後、該検出信号を検出する検出信号検出手段
   と、 該データ信号の実質的に全てが重大な損失がなく、且つ、該検出信号の重要成
   分を含まないで該データ受信手段に送信されるとともに、該検出信号の実質的に
   全てが重大な損失がなく、且つ、該データ信号の重要成分を含まないで該検出信
   号検出手段に送信されるように第１波長の該信号が第２波長の該検出信号から分
   離されるように該導波管、該データ受信手段と、該検出信号検出手段との間に設
   けられた信号分離手段とを備えていることを特徴とするリンク。
2. 【請求項２】 前記信号分離手段は波長多重化／逆多重化導波管カプラであること特徴とする
   請求項１記載のリンク。
3. 【請求項３】 前記導波管からの前記データ信号と、前記検出信号送信手段からの前記検出信
   号とが、該導波管への伝送のため該信号を結合する波長多重化／逆多重化カプラ
   により受信されることを特徴とする請求項１記載のリンク。
4. 【請求項４】 前記検出信号送信手段及び検出信号検出手段は、それぞれ前記一の位置及び他
   の位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のリンク。
5. 【請求項５】 前記検出信号送信手段と、前記検出信号検出手段との双方が前記一の位置又は
   他の位置の一方又は他方に設置され、前記信号分離手段により前記データ信号か
   ら前記検出信号が分離された後、前記導波管を通じて該検出信号を反射する反射
   手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のリンク。
6. 【請求項６】 前記反射手段は反射ミラーであることを特徴とする請求項５記載のリンク。
7. 【請求項７】 前記検出信号送信手段は向流式検出信号を前記導波管に送信し、該導波管を通
   じて相互に反対方向に伝搬させ、両方の向流式検出信号において摂動検出事象が
   検出される時間差により、該導波管のあらゆる外乱の位置が測定され得るように
   した向流式検出信号送信手段であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   １つに記載のリンク。
8. 【請求項８】 前記検出信号を処理して該信号中のパラメータ変化を測定し、該導波管への不
   正干渉を示す該導波管の外乱を同定する処理手段が設けられていることを特徴と
   する請求項１記載のリンク。
9. 【請求項９】 前記通信リンクは複数の通信ノードを有し、少なくとも１つのノードが前記デ
   ータ送信手段を有し、第２ノードは前記データ受信手段と他のデータ送信手段と
   を有し、第３ノードは少なくとも別のデータ受信手段を有し、前記導波管は前記
   検出信号が第１ノードから第３ノードへと該導波管を通過するように各ノードを
   接続していることを特徴とする請求項１記載のリンク。
10. 【請求項１０】 前記導波管は連続したループであって、該ループに沿って設置された複数の通
    信ノードを有し、ループのうち少なくとも１つが前記検出信号送信手段と、前記
    検出信号検出手段とを有するループを形成することを特徴とする請求項１記載の
    リンク。
11. 【請求項１１】 一のノードのデータ送信手段から他のノードのデータ受信手段へとデータ信号
    を送信する信号結合手段が設けられていることを特徴とするリンク。
12. 【請求項１２】 光導波管通信リンクであって、 一の位置から他の位置に信号を伝送する導波管と、 データ信号を該導波管に送信するデータ送信手段と、 該導波管に連結され、第１出力アームと、第２出力アームとを有する第１波長
    多重化／逆多重化導波管素子と、 該データ信号の波長と相違する波長を有する検出信号を、該データ信号ととも
    に該導波管に伝送すべく該導波管に送信する検出信号送信手段と、 第１出力アームに連結され、該導波管素子から該データ信号を受信するデータ
    受信手段と、 第２出力アームに連結され、該導波管素子から検出信号を検出する検出信号検
    出手段とを備えていることを特徴とするリンク。
13. 【請求項１３】 前記導波管素子は導波管多重化／逆多重化カプラであることを特徴とする請求
    項１２記載のリンク。
14. 【請求項１４】 第２導波管素子が第１導波管素子から離反して前記導波管に連結され、第２導
    波管素子は前記データ信号と前記検出信号とが該導波管への送信のため第２導波
    管素子に送信されるように前記データ送信手段に連結される第１入力アームと、
    前記検出信号送信手段に連結される第２入力アームとを有することを特徴とする
    請求項１２記載のリンク。
15. 【請求項１５】 第２導波管素子は前記データ信号及び検出信号の双方を第２導波管素子から受
    信する出力アームにより前記導波管に連結されていることを特徴とする請求項１
    ４記載のリンク。
16. 【請求項１６】 第１導波管素子が前記検出信号及びデータ信号の双方が入力アームを経て第１
    導波管素子に送信されるように該入力アームにより前記導波管に連結されている
    ことを特徴とする請求項１２記載のリンク。
17. 【請求項１７】 第１導波管素子は前記入力アームと、第１及び第２出力アームとを有する第１
    波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）カプラであることを特徴とする請求項１４記載
    のリンク。
18. 【請求項１８】 第２導波管素子は第１入力アーム、第２入力アーム、及び前記出力アームを有
    する第２波長多重化／逆多重化（ＷＤＭ）カプラであることを特徴とする請求項
    １７記載のリンク。
19. 【請求項１９】 前記導波管は光ファイバーであることを特徴とする請求項１２乃至１８のいず
    れか１つに記載のリンク。
20. 【請求項２０】 第１ＷＤＭカプラの第２出力アームが前記検出信号を該ＷＤＭカプラを経て前
    記導波管に反射する反射手段に連結され、第２ＷＤＭカプラの第２入力アームが
    第１及び第２補助入力アームを有する補助カプラに連結され、第１補助入力アー
    ムが前記検出信号送信手段に連結され、第２補助入力アームが前記検出信号検出
    手段に連結され、 該反射手段から反射された該検出信号が第１ＷＤＭカプラを経た上で、第２Ｗ
    ＤＭカプラを経て第２入力アームに到り、補助カプラを経て第２補助アームに到
    り、前記検出信号検出手段に到るようにされていることを特徴とする請求項１８
    記載のリンク。
21. 【請求項２１】 光ファイバー通信リンクにおいて活性ファイバーをデータの不正干渉及び傍受
    から保護する方法であって、 前記通信システムの光源と相違する波長を有する検出システム光源を設け、 該検出及び通信信号を一の導波管へと効率的に合流させる（シングル又はマル
    チモード）波長多重化光導波管スプリッタ又はカプラを設け、 該波長多重化光導波管スプリッタ又はカプラから光を受け取り、該検出及び通
    信信号を伝搬可能な（シングル又はマルチモード）シリカ導波管を設け、 該通信及び検出信号の光パワー損失を最小限に抑制しながら、該検出及び通信
    信号を２つの出力導波管ポートに分割又は分離する（シングル又はマルチモード
    ）波長逆多重化光導波管スプリッタ又はカプラを設け、 該検出信号を検出し、該シリカ導波管への不正干渉の発生の有無を測定するこ
    とを特徴とする方法。