JPH0380636A - 光信号切換方法および光信号伝送路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバケーブルにより光信号を伝送する光
信号伝送路に利用する。特に、ひとつの光フアイバ中を
伝搬する光信号を無瞬断で他の光ファイバに切り換える
方法に関する。

本発明は、光信号の伝搬経路を現用光ファイバから予備
用光ファイバに切り換える光信号切換方法において、送
信側では信号光を直線偏光に整えて連続的に無段階に分
岐し、受信側では、二つの光ファイバによる信号光の伝
搬時間が一致するように光路長を調整しながら二つの信
号光の偏光を直交させて合波することにより、伝送信号
にビットエラーを発生させることなく無瞬断で光信号の
伝送経路を切り換えるものである。

〔従来の技術〕

すでに敷設されている光ケーブルが耐用年数を経過した
後などには、古いケーブルを新しいケーブルに取り替え
る必要が生じる。このときには、使用中のケーブル（こ
れを以下「ケーブルＡ」という）内の光ファイバを新し
いケーブル（これを以下「ケーブルＢ」という）の光フ
ァイバに接続換えした後に、ケーブルＡを撤去する。

光ファイバを切り換えるには、従来、あらかじめ信号が
通っていないことを確認し、手作業で行っていた。この
作業では、単純にケーブルＡの光ファイバを切断してケ
ーブルＢの光ファイバと融着接続するか、あるいはあら
かじめ接続部をコネクタで接続しておき、これを接続換
えする。また、最近になって、コネクタの脱着を自動的
に行って接続換えを行う装置が発表されている。この装
置では、機械化により、コネクタを脱着する時間が手作
業に比べて大幅に短縮され、信号が途切れる時間を０．
１秒程度に短縮できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ファイバ切換えの間には、ケーブルＡを使用す
る加入者の通信が途切れてしまう。これを避けるため従
来は、加入者に及ぼす悪影響が少ない日時を設定し、そ
の間は使用しないように了解を得ている。しかし、長時
間にわたり断線することは一般に好ましくないので、深
夜に工事を行うなどの工事施工上の対策をとる必要があ
った。

このため、計画的かつ能率的に工事を行うことができな
い欠点があった。

自動的にコネクタの着脱を行う装置を用いた場合でも、
手作業を機械化しただけであり、切換え中に信号が途絶
えることは本質的に同じである。

現在の技術では１．８Ｇｂ／ｓの高速度伝送も実用化さ
れているが、この速度では、０．１秒の信号断により０
．１秒Ｘ　１．８Ｇｂ／ｓ　＝　１８０Ｍｂの情報の損
失になり、許容できない。したがって、まったく上述の
問題点の解決にはなっていない。

銅線ケーブルで電気信号を伝送する場合には、信号エラ
ーを発生させることなく無瞬断て切り換える方法がすで
に公知である。この方法では、既存の信号伝送線（これ
を以下「銅線Ａ」という）に切り換えるべき別の銅線（
これを以下「銅線Ｂ」という）に接触させて接続する。

どちらも銅線であるため、この接続は容易である。銅線
Ｂには可変の電気抵抗器を取り付けておき、初めは抵抗
を無限大に設定しておく。迂回ルートとして銅線Ｂを設
置した後に、可変抵抗器により銅線Ｂの抵抗を徐々に小
さくする。銅線Ｂの抵抗を銅線Ａの抵抗より小さくすれ
ば、信号を実質的に銅線Ｂに通すことができる。この後
に銅線Ａを切断する。

この方法は銅線に対しては有効であるが、光ファイバの
場合には上述のプロセスに対応する手法がない。低損失
かつ信号エラーを発生させることなく、信号伝送中の光
ファイバの側面に別の光ファイバを接続する方法は知ら
れていない。電気抵抗の変化に対応して光フアイバ内の
光損失を徐々に変化させ、信号伝送中の光ファイバより
小さな損失にする方法も知られていない。これらが可能
となったとしても、光フアイバ中の光伝搬状態は銅線内
の電気信号の伝搬状態と異なるため、信号エラーの発生
がいかなる状態になるか不明である。

したがって、上述の銅線に対する方法を光ファイバに適
用することは技術的に困難である。

本発明は、以上の課題を解決し、ひとつの光フアイバ中
を伝搬する光信号を無瞬断で他の光ファイバに切り換え
る光信号切換方法を提供することを目的とする。さらに
本発明は、この切換方法に利用するに適した光信号伝送
路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第一の観点は光信号切換方法であり、まず、送
信側および受信側にそれぞれ光分岐手段および光合波手
段が設けられた現用光ファイバの前記光分岐手段および
前記光合波手段に予備用光ファイバの入射端および出射
端をそれぞれ接続し、現用光ファイバおよび予備用光フ
ァイバにそれぞれ伝搬する信号光が実質的に直線偏光と
なるように信号光を分岐させ、現用光ファイバおよび予
備用光ファイバに４ｉ：搬した信号光が実質的に同時に
光合波手段に到達するように光路長を調整し、かつ光合
波手段への入射光の偏光が互いに直交するように制御し
ながら、現用光ファイバから予備用光ファイバに分岐さ
れる信号光パワーを増加させ、実質的にすべての信号光
パワーが予備用光ファイバを伝搬する状態で光分岐手段
および光合波手段から現用光ファイバを取り外す。

次に、光分岐手段および光合波手段に新しい光ファイバ
ケーブルの光ファイバの入射端および出射端をそれぞれ
接続し、予備用光ファイバおよび新しい光ファイバケー
ブルの光ファイバにそれぞれ伝搬する信号光が実質的に
直線偏光となるように信号光を分岐させ、予備用光ファ
イバおよび新しい光ファイバケーブルの光ファイバに伝
搬した信号が実質的に同時に光合波手段に到達するよう
に光路長を調整し、かつ光合波手段への入射光の偏光が
互いに直交するように制御しながら、予備用光ファイバ
から新しい光ファイバケーブルの光ファイバに分岐され
る信号光パワーを増加させ、実質的にすべての信号光パ
ワーが新しい光ファイバケーブルの光ファイバを伝搬す
る状態で光分岐手段および光合波手段から予備用光ファ
イバを取り外す。

本発明の第二の観点は、上述の方法に適した光信号伝送
路であり、信号伝送用および予備用の少なくとも二つの
光ファイバと、送信側において信号伝送用と予備用との
二つの光ファイバが接続可能でありこの二つの光ファイ
バに信号光を分岐する光分岐手段と、受信側において前
記二つの光ファイバが接続可能でありこの二つの光ファ
イバにそれぞれ伝搬した信号光を合波する光合波手段と
を備えた光信号伝送路において、光分岐手段は二つの光
ファイバへの分岐比を変化させる分岐比制御手段を含み
、二つの光フアイバ内にそれぞれ伝搬する信号光を実質
的に直線偏光に整える直線偏光手段と、上記二つの光フ
ァイバによる信号光の伝搬時間が実質的に一致するよう
に光路長を調整する光路長差調整手段と、上記二つの光
ファイバから光合波手段に入射する信号光の偏光を互い
に直交させる偏光制御手段とを備えたことを特徴とする
。

分岐比制御手段は、音響光学型光偏向素子または光偏向
特性を有するホログラム素子を用いることにより得られ
る。

直線偏向手段は、光分岐手段の前段に設けることが望ま
し５）が、二つの光ファイバにそれぞれ設けてもよい。

光路長差調整手段は、二つの光ファイバから出射される
信号光の波形の相関を求める手段と、この相関が最大と
なるように少なくとも一方の光ファイバの長さを調整す
る手段とを含むことが望ましい。光ファイバの長さを調
整する手段は、信号伝送用の光ファイバの長さを変化さ
せることなく、予備用の光ファイバの長さだけを変化さ
せることが望ましい。

光ファイバの長さを調整する手段としては、光ファイバ
の軸方向に張力あるいは圧縮力を作用させて光路長を伸
縮させるものや、電気的に屈折率が変化する材料を用い
たものが構造が簡単である。

しかし、この構造では変化させることのできる光路長が
限られてしまう。そこで、複数の遅延用先導波路と、こ
の複数の遅延用先導波路から選択された数の先導波路を
縦続接続するカップリング手段とを含むことが望ましい
。

この遅延用先導波路を用いた構成は、縦続接続可能な数
を増やすことにより、光路長を広範囲に変化させること
ができる。しかし、遅延用光導波路の長さより短い光路
長については調整できない。

そこで、上述した光ファイバを軸方向に伸縮させるもの
や、電気的に屈折率が変化する材料を用いたものにより
微調整を行うことが望ましい。

また、遅延用光導波路を用いた構成では、遅延用光導波
路やカップリング手段による信号の減衰が生じることが
ある。そこで、遅延用光導波路としてファイバ型光増幅
器を用いることが望ましい。

例えばエルビウムＥｒをドープした光ファイバは、波長
１．４８μｍのポンプ光を入射することにより、波長１
．５５μｍの信号光を増幅することができる。

〔作　用〕

音響光学型光偏向素子や光偏向特性を有するホログラム
素子を用いることにより、ひとつの光ファイバから他の
光ファイバに信号光を切り換えることができる。受信側
では、二つの光ファイバを伝搬した信号光を合波する。

これにより、二つの光ファイバを伝搬する光パワーの比
に関わらず、合分波により生じる損失を除けば、受信側
に到達する総光パワーはほぼ一定となる。このため、信
号光パワーをほぼ全部バイパスに迂回させる過程におい
て、受光パワーには大きな変化がない。したがって、現
用光ファイバの信号光をほぼすべて予備用光ファイバに
移せば、もとの現用光ファイバを切り離すことができる
。

このプロセスを柊えたあとは、新しい別のケーブルの光
ファイバを接続し、同じ操作により予備用光ファイバか
ら、新しい光ファイバに信号を切り換える。これをケー
ブル内のすべての光ファイバについて実行することによ
り、無瞬断でケーブルを取り換えることができる。

このとき、二つの光ファイバを伝搬した信号光を受信側
で単純に合波すると、光信号の到達時間差と、光信号波
の干渉による受光パワーの変動とにより、ビットエラー
が生じる。

光信号の到達時間差は、二つの光ファイバの長さの差に
より生じる。到達時間差のある二つの光信号を合波する
と、パワーはほとんど変化しなくても、必要な信号の波
形は得られない。そこで本発明では、少なくとも一方、
望ましくは予備用の光ファイバの光路長を制御すること
により到達時間差を相殺している。

また、音波時の信号波の干渉は、二つの信号の通る経路
が異なるためにそれぞれ異なる外部応力や温度変化が作
用し、時間的に位相が変動することにより生じる。この
位相変動は大きな量ではないが、合波によってビートを
発生し、結果的に受光パワーの大きな変動をもたらす。

これを避けるために本発明では、あらかじめ送信側で信
号光を直線偏光にしておき、受信側では、二つの光信号
波の偏光を直交させる。公知のように直交する二つの波
は干渉せず、それぞれのパワーの和が得られる。

このようにして、光フアイバ中を伝搬する信号を瞬断さ
せず、しかもかつ信号のビットエラーを発生させること
なく信号伝搬経路を切り換えることができる。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明実施例光信号伝送路の構造
およびこの伝送路を用いた光信号切換方法を示す。

この光信号伝送路は、光信号送信機１−１〜ｌ−ｎと光
信号受信機２−１〜２−ｎとの間に接続された信号伝送
用の光ファイバ４−１〜４−ｎと、予備用の光ファイバ
８とを備え、これらの光ファイバ４−１〜４−ｎおよび
８が、ひとつの光ファイバケーブル３内に収容されてい
る。さらにこの光信号伝送路は、送信側において信号伝
送用と予備用との二つの光ファイバ４−ｉ　、８　　（
ｉ＝１〜ｎ）が接続可能でありこの二つの光ファイバ４
−ｉ　、８に信号光を分岐する光分岐手段として無瞬断
光分波器５−１〜５−ｎを備え、受信側において二つの
光ファイバ４−ｉ、８が接続可能でありこの二つの光フ
ァイバ４−１．８をそれぞれ伝搬した信号光を合波する
光合波手段として無瞬断光合波器６−１〜５−ｎを備え
る。

信号伝送用の光ファイバ４−１〜４−ｎは、それぞれ対
応する無瞬断光分波器５−１〜５−ｎと無瞬断光合波器
６−１〜５−ｎとの間に接続される。これらの光ファイ
バ４−１〜４−ｎはそれぞれ一方向の信号伝送を行い、
ｎ本の光ファイバでｎ／２対の双方向伝送が可能である
。予備用の光ファイバ８には両端にコネクタ９が設けら
れ、必要に応じて、無瞬断光分波器５−１〜５−ｎのい
ずれか、および無瞬断光合波器６−１〜６−ｎのいずれ
かに嵌合される。

ここで本実施例の特徴とするところは、無瞬断光分波器
５−１〜５−ｎがその無瞬断光分波器に接続された二つ
の光ファイバへの分岐比を変化させる手段を含み、光フ
ァイバ４−１〜４−ｎのいずれか（これを光ファイバ４
−１　　とする）と光ファイノ＼８とをそれぞれ伝搬す
る信号光を実質的に直線偏光に整える直線偏光手段とし
て直線偏光器７−１〜７−ｎを備え、二つの光ファイバ
４−ｉ　、８にそれぞれ伝搬した信号光が実質的に同時
に光合波器５−ｉ　に到達するように光路長を調整する
光路長差調整手段として光路長調整器１１を備え、二つ
の光ファイツク４−ｉ　、８から無瞬断光合波器５−ｉ
　に入射する信号光の偏光を互いに直交させる偏光制御
手段として偏光直交器１０を備えたことにある。

偏光直交器１０および光路長調整器１１は、光ファイバ
８のほぼ両端にそれぞれ設けることが便利である力（、
原理的には一端に設けるだけでよい。これらの偏光直交
器ｌＯおよび光路長調整器１１は、光路長・偏光制御器
１２により制御される。光路長・偏光制御器１２は、コ
ネクタ９により無瞬断光合波器６−１〜５−ｎのいずれ
かに嵌合され、分岐された信号光に基づいて偏光直交器
１０および光路長調整器１１を制御することにより、信
号のビットエラー発生を防止する。

ここで、光信号送信機１−１から送信された光信号を光
ファイバ４−ｉから予備用の光ファイバ８に切り換える
場合を例に説明する（図ではｉ＝ｌの場合を示す）。

まず、予備用光ファイバ８の二個のコネクタ９をそれぞ
れ無瞬断光分波器５−１、無瞬断光合波器６−１　に嵌
合させ、現用光ファイバ４−１　のノくイノ（スルート
を予備用光ファイバ８により設定する。次に、無瞬断光
分波器５−１　により、光ファイノ＼４−１を伝搬する
信号を光ファイバ８にも分担させ、ケーブル中を伝送さ
せる。この二つの信号を無瞬断光合波器６−１　によっ
て合波し、光信号受信機２−ｉで受光する。

このとき光信号受信機２−１の出力は、直線偏光器７を
通過することによりほぼ直線偏光となり、これが無瞬断
光分波器５−ｉ　により分岐されることにより、光ファ
イバ４−ｉ　および光ファイノ１８内をそれぞれ伝搬す
る信号光が実質的に直線偏光となる。

この状態で、光ファイバ４−ｉ　から光ファイバ３に分
岐される信号光パワーを増加させる。このとき光信号受
信機２−ｉ側では、無瞬断光合波器６−１により光ファ
イバ４−ｉ　、８の出射光をそれぞれ分岐し、光路長・
偏光制御器１２に人力する。光路長・偏光制御器１２は
、二つの人力信号光の到達時間差および偏光のなす角度
を測定し、到達時間差が零となるように、すなわち二つ
の光ファイバ４−１１８の光路長が一致するように光路
長調整器１１を制御するとともに、二つの偏光方向が互
いに直交するように偏光直交器１０を制御する。

実質的にすべての信号光パワーが光ファイバ８を伝搬す
る状態となったら、無瞬断光分波器５−ｉ、無瞬断光合
波器６−１から光ファイバ４−ｉを取り外す。

これにより、現用光ファイバ４−１　から予備用光ファ
イバ８への切換えが終了する。

これに続いて、無瞬断光分波器５−１、無瞬断光合波器
６−ｉ　に新しい光ファイバケーブルの光ファイバの入
射端および出射端をそれぞれ接続し、上述した現用光フ
ァイバ４−ｉ　から予備用光ファイバ８への光信号の切
換えと同じ方法により、既存の光ファイバケーブル内の
光ファイバ８から新しい光ファイバケーブルの光ファイ
バに光信号を切り換える。

光ファイバケーブル内のすべての光ファイバについて同
様の操作を行った後に、既存の光ファイバケーブルから
新しい光ファイバケーブルへの切換えが終了する。

第３図および第４図は無瞬断光分波器５−１〜５−ｎの
一例の構成およびその動作を示す。

この無瞬断光分波器は、音響光学型の光偏向器１３と、
これを駆動する電力供給用のリード線１４と、光偏向器
１３の両側に設けられたコネクタ嵌合用のアダプタとを
備える。

光信号を切り換える必要ががないときには、予備用の光
ファイバ８を光偏向器１３に嵌合させず、光偏向器１３
には駆動電力を加えない。このとき信号光は、直進して
現用の光ファイバ４に入射し、この光ファイバ４を伝搬
する。

信号を切り換えるときには、予備用光ファイバ８のコネ
クタを光偏向器１３に嵌合させ、リード線１４に徐々に
電力を加える。入射信号光は、光偏向器１３の特性によ
り偏向する。このときの偏向角度は、音響光学材料の種
類と、この材料の光学軸への光入射角度によって決定さ
れる。第４図では偏向光を破線で示すが、この偏向光の
出射位置に予備用光ファイバ８のコネクタ９が嵌合され
るようにあらかじめ設定しておけば、電力を加えること
によって信号光を予備用の光ファイバ８に移すことがで
きる。また、音響光学型光偏向器１３の特性として、加
える駆動電力量により偏向する光量が異なるので、電力
を徐々に増加させることにより、光ファイバ４から光フ
ァイバ８への信号光の段階的移行が可能である。

第５図は音響光学型光偏向器１３に加えたＲＦ駆動電力
に対する光ファイバ４．８からの出力光パワーとの測定
結果を示す。ここでは、駆動電力を加えないときの光フ
ァイバ４からの出力を１００％とし、電力を増加させて
光偏向器１３を動作させたときの二つの光ファイバ４．
８からの出力の割合を示す。

この測定結果から明らかなように、電力を増加させると
現用の光ファイバ４から予備用の光ファイバ８に光パワ
ーを移すことができ、予備用の光ファイバ８に最大で約
７０％の光パワーを移すことができる。

無瞬断光分波器５としては、音響光学型の素子の他に、
光偏向特性を有するホログラム素子を用いることもでき
る。このような素子は公知であり、光偏向を生じさせる
のに必要な屈折率の変化を光の干渉縞によって感光性材
料に固定することにより得られる。このホログラム素子
を無瞬断光分波器５として用いるには、その屈折率の変
化を、光偏向の方向を連続的無段階に変えられるように
設定すればよい。

第６図および第７図は無瞬断光合波器６−１〜５−ｎの
一例の構成およびその動作を示す。

この無瞬断光合波器は合分波部１５を備え、この合分波
部１５は、モニタ用にそれぞれの信号の一部を取り出す
分岐部１６と、二つの光ファイバ４．８からの信号光を
合波する合波部１７とを含む。合分波部１５の一端には
、二つの光ファイバ４．８のコネクタ９を嵌合できる。

光信号を切り換える必要がないときには、第６図に示す
ように、予備用光ファイバ８のコネクタ９を嵌合させる
必要はない。このとき光信号は、現用の光ファイバ４か
ら分岐部１６および合波部１７を経由して伝搬する。

光信号を切り換えるときには、予備用光ファイバ８のコ
ネクタ９および光路長・偏光制御器■２のコネクタ９を
無瞬断光合波器６に嵌合させる。この状態を第７図に示
す。このとき、光信号は現用と予備用との二つの光ファ
イバ４．８から分かれて入射する。現用の光ファイバ４
を経由した光信号を以下「主信号」、予備用の光ファイ
バ８を経由した光信号を以下「バイパス信号」という。

主信号とバイパス信号とは、合波部１７により合波され
、ひとつの信号として光信号受信機２に入射する。また
、分岐部１６は、主信号とバイパス信号とのそれぞれに
ついて、その一部をモニタ光として取り出して光路長・
偏光制御器１２に供給する。

第８図は、光路長・偏光制御器１２の詳細な構成と、こ
の光路長・偏光制御器１２による偏光直交器１０および
光路長調整器１１の制御方法を示す。

光路長・偏光制御器１２は、二個の信号モニタ部１８と
、偏光間角度測定部１９と、光路長差測定部２０とを備
える。

信号モニタ部１８は、公知の検光子と、これを透過した
光信号を電気信号に変換する光電変換部とを備え、現用
および予備用の光ファイバ４．８からのモニタ光をそれ
ぞれ受光する。

偏光間角度測定部１９は、信号モニタ部１８の受光出力
により合波すべき信号の偏光方向を測定する。

偏光間角度測定部１９としては、信号モニタ部１８内の
検光子を回転させ、これを透過する光パワーを最大とす
る角度をそれぞれ求める装置を用いる。

二つの信号光の偏光方向を比較することにより、二つの
信号光の偏光方向がなす角度を測定できる。

この角度が９０度になるように、偏光直交器１０を制御
する。直交する二つの光波は干渉しないので、ビットエ
ラーの原因となることはない。

偏光直交器１０としては、光ファイバに曲げを与え、複
屈折によって伝搬する各偏光成分の大きさを変えて偏光
方向を回転させるものが構造が簡単である。偏光間角度
測定部１９の測定結果を偏光直交器１０にフィードバッ
クし、偏光間角度測定部１９の測定角度が直交するまで
、偏光直交器１０により偏光方向を回転させる。

光路長差測定部２０は、モニタ光を比較することにより
、二つの光ファイバ４．８の光路長差を測定する。光路
長差により、二つの光ファイバ４．８を経由した信号波
形は時間軸上の位置がずれてしまう。このため、これを
そのまま合波しても本来の信号と等価な信号は得られな
い。このため、光路長差を光路長差測定部２０により測
定し、これが零となるまで光路長調整器１１を制御する
。

光路長差測定部２０としては、計算機を用い、二つの信
号波形の相関を求める構成を使用する。相関が大きくな
る方向に光路長調整器１１を作動させ、相関が最大とな
るところで停止させれば、二つの信号波形が時間軸上で
一致する。

また、光路長測定部２０として、公知のパルス間時間測
定器を使用することもできる。その場合には、伝送信号
中に、振幅やパルス幅などをある規則にしたがって変化
させた一定周期のパルスをバイロフト信号として多重し
ておく。このパルスを光路長測定部２０で検出し、送信
側と同一規則にしたがって本来同一であったパルスを識
別し、そのパルス間の時間差を測定する。

光路長調整器１１としては、第８図に示したような遅延
光回路を用いることができる。この構成を第９図に詳し
く示す。

この光路長調整器１１は、複数の遅延用光ファイバ１１
１　と、この複数の遅延用光ファイバ１１１から選択さ
れた数のファイバを縦続接続するカップリング部１１２
　と、これらを制御するコントローラ１１３とを備え、
接続された数の遅延用光ファイバ１１１に相当する光路
長文の遅延時間を信号光に与えることができる。

カップリング部１１２は、信号光を遅延用光ファイバ１
１１に入射させ、コントローラ１１３の制御により必要
な遅延時間に相当して遅延用光ファイバ１１１の数を選
択し、信号光を遅延させた後に再び取り出す。

カップリング部１１２は信号光路を遅延用光ファィバ１
１１の光路に結合する光スィッチ１１２１を備え、この
光スィッチ１１２１は遅延コントローラ１１３１の信号
により動作する。これにより、信号光の通過する光路を
非遅延側光路１１２２から遅延側光路１１２３に切り換
える。切り換えられた信号は、遅延用光ファイバ１１１
を通過した後に、カップリング部１１２内の遅延光カプ
ラ１工２４によってもとの光路に結合する。

光スィッチ１１２１は各遅延用光ファイバ１１１　との
接合部にそれぞれ設けられ、必要な遅延時間に対応して
光スィッチ１１２１を動作させることにより、その遅延
時間を得るために必要な光路長の遅延用光ファイバ１１
１を縦続接続させることができる。

ここで、遅延用光ファイバ１１１　により得られる遅延
時間は、その信号光がその光ファイバを一度伝搬する時
間となる。このため、必要な遅延時間に対応して作動さ
せる光スィッチ１１２１の数を定める必要がある。

ひとつの遅延用光ファイバ１１１による遅延時間より短
い遅延時間が必要なときには、遅延時間微調整部１１２
５で調整する。遅延時間微調整部１１２５としては、導
波部にＬｉＮｂＯ３のような電気的に屈折率の変化する
材料を用いた部品を使用する。公知のように、光の速度
はその媒質の屈折率に反比例するから、この導波部を通
過する信号の速度すなわち光路長を電気的に制御できる
。

また、カップリング時および遅延用光ファイバ１１１を
伝搬中の信号の減衰を防ぐため、遅延用光ファイバ１１
１　としてエルヒ゛ウム巳ｒをドープしたファイバを用
いることが有効である。すでに知られているように、エ
ルビウムがεｒ３゛の状態でファイバコア中に存在する
とき、その光ファイバに波長１．４８μｍの光を入射さ
せると、波長１．５５μｍの信号光を増幅することがで
きる。

すなわち、遅延コントローラ１１３１により光スィッチ
１１２１を作動させると同時に、ポンプ光源１１３２か
ら波長１．４８μｍのポンプ光を出射し、ポンプ光カッ
プリング部１１２６により信号光に合波させ、遅延用光
ファイバ１１１　に伝搬させる。これにより、遅延用光
ファイバ１１１を伝搬する信号光が増幅される。したが
って、遅延時間を大きくとる必要があるために多数の遅
延用光ファイバ１１１に信号を伝搬させる場合でも、光
の結合やスイッチングに伴う光損失を相殺することがで
きる。

以上の説明では遅延用先導波路として光ファイバを用い
た例を示したが、複数の遅延用光導波路をひとつの基板
上に光回路として組み込むこともできる。

光路長差が小さい場合には、光路長調整器１１として、
光ファイバの軸方向に張力あるいは圧縮力を作用させて
光路長を伸縮させるものが構造が簡単である。また、−
星光ファイバから空間に信号光を出射し、平行ビームの
状態である距離だけ伝搬させた後に再び光ファイバに入
射させる構造のものを用いてもよい。この場合には、空
間伝搬長を増加させることにより、光路長を長くするこ
とができる。

ケーブルを取り換える場合には、現実問題として、現用
の光ファイバ４と予備用の光ファイバ８、あるいは予備
用の光ファイバ８と新しいケーブルの光ファイバとは同
一ルートに配置される。このため、光路長差は１％以下
と小さい。したがって、光ファイバを伸縮させる構成や
空間を伝搬させる構成などの簡単な構成でも十分に使用
できる。

また、前述した導波部にＬｉＮｂＯ３などの電気的に屈
折率が変化する材料を用いた部品、すなわち遅延時間微
調整部１１２５だけで光路長調整器１１を構成すること
もできる。

光フアイバ中の信号を切り換えた場合に信号のビットエ
ラーが生じないことを確認するため、第１Ｏ図に示す実
験系により信号の誤り率を測定した。

電気信号発生器２１は２．４Ｇｂｉｔ／ｓまでの電気信
号を発生することができ、その出力信号で分布帰還型レ
ーザ２２を変調した。ビットレートは周波数カウンタ２
３で直読した。電気信号発生器２１および分布帰還型レ
ーザ２２は、上述した実施例における個々の光信号送信
機１−１〜ｌ−ｎに相当する。

分布帰還型レーザ２２が出射した変調光を直線偏光器７
で直線偏光に整え、音響光学型偏向器を用いた無瞬断光
分波器５を介して光ファイバ４に入射させた。この信号
を無瞬断光合波器６、パワー減衰器２４を経由して光信
号受信機２で受信した。

この光信号受信機２により電気信号に変換された信号に
ついて、誤り率測定器２５によりビットエラーを測定し
た。

また、無瞬断光合波器６によりモニタ光を分岐し、この
モニタ光をモニタ受光器２６で電気信号に変換し、これ
を増幅器２７で増幅してサンプリングスコープ２８に波
形を表示した。

光ファイバ８の途中にはレンズ付コネクタ２９．２９′
を設け、信号光が空間伝搬部３０でほぼ平行ビームとな
り、再び光ファイバ８に入射させた。コネクタ２９′を
信号光の伝搬軸上で可動とし、光路長調整器１１として
動作させた。また、光ファイバ４．８には、伝搬する信
号光の直線偏光度を測定するため、ダラムトムソン型の
検光子３１．３１′を設けた。

まず、電気信号発生器２１および分布帰還型レーザ２２
により、１．８６ｂｉｔ／ｓの擬似ランダムパターン信
号光を発生させ、無瞬断光分波器５を作動させずに光フ
ァイバ４だけに伝搬させた。この信号光は直線偏光器７
により直線偏光となっているが、無瞬断光分波器５や光
フアイバ伝搬中に偏光度が劣化する可能性がある。そこ
で、光ファイバ４を伝搬した後の直線偏光度を検光子３
１により測定した。その結果を第１１図に示す。

検光子は透過軸に合致する偏光成分だけを透過させる。

そこで実験では、検光子を回転させてその透過パワーを
測定した。光ファイバ４の長さを変え、１０ｍと２６．
５に＋＋＋の場合について測定した。この結果、第１１
図に示したように、検光子の回転角度にしたがって透過
パワーの周期的変動が測定された、パワーが最大、最小
となる角度はそれぞれ９０度ずつずれていた。この結果
から、パワーが最大となる角度に信号光の偏光方向があ
ることがわかる。また、パワーの最大と最小との比、す
なわち消光比は、どちらのファイバ長に対しても約１６
ｄＢであった。この結果から、２６．５ｋｍの光ファイ
バを伝搬した後でも、直線偏光度の劣化は小さいと考え
られる。

次に、無瞬断光分波器５を作動させ、これによる直線偏
光度の劣化を評価した。二つの光ファイバ４．８にパワ
ー比がほぼ１対１になるように信号光を分配し、その偏
光度を検光子３１．３１′を回転させることにより測定
した。その結果を第１２図に示す。

この場合にも、第１１図と同様のパターンが得られた。

光ファイバ８に偏向させた信号光の消光比は約１２ｄＢ
であり、無瞬断光分波器５を作動させないときの１６ｄ
Ｂに比べて小さい値となったが、直線偏向状態は保たれ
ていた。

偏向状態が保たれることを確認した後に、検光子３■、
３１′を取り除いた伝送系で光信号の切換えによるビッ
ト誤り率特性を測定した。

まず、無瞬断光分波器５を作動させずに主信号だけを伝
搬させ、その誤り率を測定した。その結果を第１３図に
示す。この測定では、パワー減衰器２４により受光パワ
ーを変化させて測定した。

次に、無瞬断光分波器５を作動させて信号光パワーを１
対１に分渡し、二つの光ファイバ４．８にそれぞれ伝搬
させた。この信号のモニタ波形をサンプリングスコープ
２８により表示し、両者が時間軸上で一致するようにコ
ネクタ２９′を調整し、信号の到達時間差を零とした。

続いて偏光直交器１０を調整し、サンプリングスコープ
上の合波信号が干渉せずに安定なパルス波形となる位置
で偏光直交器１０を固定した。この状態は二つの信号の
偏光方向間の角度が９０度となった状態と考えられ、こ
のときの誤り率を測定した。この後に、偏光直交器ＩＯ
を回転させて二つの信号の偏光方向を９０度からずらし
、同様に誤り率を測定した。その結果を第１３図に併記
する。

第１３図に示したように、二つの信号の偏光方向が直交
していれば、その誤り率特性は主信号だけの場合と等価
である。しかし、偏光方向間の角度が９０度からずれて
いくと、誤り率は低下する。

第１４図は二つの信号の到達時間のずれと誤り率の測定
結果を示す。この測定では、偏光方向を直交させたまま
コネクタ２９′をスライドさせて光路長を変化させ、そ
のときの二つの信号の到達時間のずれを変化させた。第
１４図に示したように、時間差が増加すると誤り率は劣
化する。

以上の実験結果で示したように、１．８６ｂｉｔ／ｓの
ような高速信号光を分波させた後に合波しても、二つの
信号光の偏光方向を直交させ、かつその到達時間を一致
させれば、ビットエラーは生じない。

第１５図は、偏光直交条件と光路長差零の条件とが共に
満たされた場合について、音響光学型の無瞬断光分波器
５を作動させたときの誤り率を測定した結果を示す。こ
の測定では、一定の誤り率を確保するために必要な受光
信号光パワーを測定した。光ファイバ４の信号光パワー
をＰｌ、光ファイバ８の信号光パワーをＰ、とし、音響
光学型無瞬断光分波器５の電力を増加させて信号光パワ
ーＰｂを増加させた。音響光学型無瞬断光分波器５の電
力を増加させても、全体の受光信号光パワーｐ、＋Ｆ’
ｂ　はほぼ一定であった。

第１５図に示したように、信号光パワーＰｂを増加させ
ても、一定の誤り率を確保するために必要な受光信号光
パワーはほとんど変化がなく、音響光学型無瞬断光分波
器５によって信号光を光ファイバ４から光ファイバ８に
移しても、その途中における誤り率の変化は認められな
かった。第１５図において、パワー比０％とは光ファイ
バ４だけによる光信号の伝送を示し、パワー比１００％
とは光ファイバ８だけによる伝送を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光信号伝送路および光信号
切換方法は、信号のビットエラーが生じない条件のもと
で、信号光を現用の光ファイバから予備用に光ファイバ
に移すことができる。したがって、加入者が信号伝送中
でも、その信号に誤りを発生させることなくケーブルを
取り替えることが可能となり、取替工事を計画的かつ能
率的な実施が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例光信号伝送路の構造およびこの伝
送路を用いた光信号切換方法を示す図。 第２図は実施例の他の状態を示す図。 第３図は無瞬断光分波器の一例を示す構成図。 第４図は無瞬断光分波器の他の状態を示す図。 第５図は音響光学型光偏向器に加えた駆動電力に対する
光ファイバからの出力光パワーの測定結果を示す図。 第６図は無瞬断光合波器の一例を示す構成図。 第７図は無瞬断光合波器の他の状態を示す図。 第８図は光路長・偏光制御器の詳細な構成を示す図。 第９図は光路長調整器の詳細な構成図。 第１０図は信号の誤り率を測定するための実験系の構成
図。 第１１図は光ファイバを伝搬した後の直線偏光度の測定
結果を示す図。 第１２図は無瞬断光分波器による直線偏光度劣化の測定
結果を示す図。 第１３図は偏向状態が保たれた状態における光信号の切
換えによるビット誤り半時性の測定結果を示す図。 第■４図は二つの信号の到達時間のずれと誤り率の測定
結果を示す図。 第１５図は音響光学型無瞬断光分波器による誤り率の測
定結果を示す図。 １−１〜１−ｎ　・・・光信号送信機、２．２−１〜２
−ｎ　−・・光信号受信機、３・・・光ファイバケーブ
ル、４．４−１〜４−ｎ　、８・・・光ファイバ、５．
５−１〜５−ｎ・・・無瞬断光分波器、６．６−１〜５
−ｎ・・・無瞬断光合波器、７．７−１〜７−ｎ・・・
直線偏光器、９．２９．２９′・・・コネクタ、１０・
・・偏光直交器、１１・・・光路長調整器、１２・・・
光路長・偏光制御器、■３・・・光偏向器、１４・・・
リード線、１５・・・合分波部、１６・・・分岐部、１
７・・・合波部、■８・・・信号モニタ部、１９・・・
偏光間角度測定部、２０・・・光路長差測定部、２１・
・・電気信号発生器、２２・・・分布帰還型レーザ、２
３・・・周波数カウンタ、２４・・・パワー減衰器、２
５・・・誤り率測定器、２６・・・モニタ受光器、２７
・・・増幅器、２８・・・サンプリングスコープ、３０
・・・空間伝搬部、３１．３１’・・・検光子、１１１
・・・遅延用光ファイバ、１１２・・・カップリング部
、１１３・・・コントローラ、１１２１・・・光スィッ
チ、１１２２・・・非遅延側光路、１１２３・・・遅延
側光路、１１２４・・・遅延光カプラ、１１２５・・・
遅延時間微調整部、１１２６・・・ポンプ光カップリン
グ部、１１３１・・・遅延コントローラ、■１３２・・
・ポンプ光源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信側および受信側にそれぞれ光分岐手段および光
   合波手段が設けられた現用光ファイバの前記光分岐手段
   および前記光合波手段に予備用光ファイバの入射端およ
   び出射端をそれぞれ接続し、上記現用光ファイバおよび
   上記予備用光ファイバにそれぞれ伝搬する信号光が実質
   的に直線偏光となるように信号光を分岐させ、 上記現用光ファイバおよび上記予備用光ファイバに伝搬
   した信号光が実質的に同時に上記光合波手段に到達する
   ように光路長を調整し、かつ上記光合波手段への入射光
   の偏光が互いに直交するように制御しながら、上記現用
   光ファイバから上記予備用光ファイバに分岐される信号
   光パワーを増加させ、 実質的にすべての信号光パワーが上記予備用光ファイバ
   を伝搬する状態で上記光分岐手段および上記光合波手段
   から上記現用光ファイバを取り外し、 上記光分岐手段および上記光合波手段に新しい光ファイ
   バケーブルの光ファイバの入射端および出射端をそれぞ
   れ接続し、 上記予備用光ファイバおよび上記新しい光ファイバケー
   ブルの光ファイバにそれぞれ伝搬する信号光が実質的に
   直線偏光となるように信号光を分岐させ、 上記予備用光ファイバおよび上記新しい光ファイバケー
   ブルの光ファイバに伝搬した信号光が実質的に同時に上
   記光合波手段に到達するように光路長を調整し、かつ上
   記光合波手段への入射光の偏光が互いに直交するように
   制御しながら、上記予備用光ファイバから上記新しい光
   ファイバケーブルの光ファイバに分岐される信号光パワ
   ーを増加させ、 実質的にすべての信号光パワーが上記新しい光ファイバ
   ケーブルの光ファイバを伝搬する状態で上記光分岐手段
   および上記光合波手段から上記予備用光ファイバを取り
   外す 光信号切換方法。 ２、信号伝送用および予備用の少なくとも二つの光ファ
   イバと、 送信側において信号伝送用と予備用との二つの光ファイ
   バが接続可能でありこの二つの光ファイバに信号光を分
   岐する光分岐手段と、 受信側において前記二つの光ファイバが接続可能であり
   この二つの光ファイバにそれぞれ伝搬した信号光を合波
   する光合波手段と を備えた光信号伝送路において、 上記光分岐手段は上記二つの光ファイバへの分岐比を変
   化させる分岐比制御手段を含み、上記二つの光ファイバ
   にそれぞれ伝搬する信号光を実質的に直線偏光に整える
   直線偏光手段と、上記二つの光ファイバに伝搬した信号
   光が実質的に同時に上記光合波手段に到達するように光
   路長を調整する光路長差調整手段と、 上記二つの光ファイバから上記光合波手段に入射する信
   号光の偏光を互いに直交させる偏光制御手段と を備えた ことを特徴とする光信号伝送路。