【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、受動光部品のみを用いて光線路の分岐を行う光分岐線路（ＰＤＳ：Passive Do
uble Star)システムにおいて、分岐された各光線路の個別監視を行う光分岐線路監視システムに関する。

【０００２】特に、光分岐線路システムの光分岐部として、第１の入力導波路から入力された光（試験光）はその波長に応じた出力導波路に出力し、第２の入力導波路から入力された光（信号光）は複数本の出力導波路に分配する集積光導波回路（特願平５−１９１１８３号）を利用することにより、分岐された各光線路の個別監視を可能にした光分岐線路監視システムに関する。

【０００３】

【従来の技術】光ファイバその他の光線路を使用する光通信システムでは、光線路の破断を検出し、破断位置を標定するために、光パルス線路監視装置（ＯＴＤＲ：Op
ticalTime Domain Reflectmeter）が用いられている。
この光パルス線路監視装置は、光線路内を光が伝搬する際に、その光と同じ周波数の後方散乱光が発生して逆方向に伝搬することを利用している。 すなわち、光線路に光パルス（試験光）を入力すると、この光パルスが破断点に到達するまで光パルスと同じ周波数の後方散乱光が発生し続け、光パルスの入力端面から出射される。 光線路の破断位置は、この後方散乱光の継続時間を測定することにより標定できるという原理である。

【０００４】ところで、光加入者系システムの構成法の一つとして光分岐線路（ＰＤＳ）システムがある。 その構成例を図６(1) に示す。 光分岐線路システムは、光信号送信局１０ａに光信号送信部１１と光分岐部１２を設け、光信号送信局１０ａを中心にスター状にＮ本の光線路１３を接続する。 さらに、各光線路１３の先端に光分岐部１４ａを接続し、各光分岐部１４ａにそれぞれスター状にＭ本の光線路１５を接続し、各光線路１５の先端に端末１６を接続する。

【０００５】なお、図では、光信号送信局１０ａの局外にある光分岐部１４ａ以降についてはその１系統のみを示すが、この光分岐部１４ａを受動光部品のみで構成して高い信頼性を確保したシステムを特に光分岐線路システムと呼んでいる。

【０００６】光分岐部１４ａの構成例（16分岐例）を図６(2) に示す。 光分岐部１４ａは、４段のＹ分岐を組み合わせて16分岐を実現する構成である。 このＹ分岐では、往路で３dBの分岐損失を受け、16分岐された１つの光線路１５に分配される光は原理的に12dBの損失を受ける。 また、このＹ分岐は復路でも３dBの放射損失を受けるので、１つの光線路１５から各Ｙ分岐を経て光線路１
３に到達する光も原理的に12dBの損失を受ける。

【０００７】光分岐線路システムは、少ない光線路でＮ
×Ｍ個の比較的多くの端末１６に信号光を分配することができる。 しかし、光分岐部１４ａで分岐された各光線路１５の破断監視が大きな課題となる。 すなわち、光パルス線路監視装置を用いた従来の光線路監視システムは１本の光線路に対してのみ有効であり、そのまま光分岐線路システムに適用することはできない。 それは、光分岐部１４ａで分岐された各光線路１５に試験光が一様に分配されてしまい、どの光線路に破断が生じているかを識別できないからである。

【０００８】そこで、分岐後の破断線路を識別するために各光線路に特定の波長を割り当て、光パルス線路監視装置が試験光の波長を切り替えて被監視光線路を選択することにより、個別監視する方法が提案されている（
F.Yamamoto, I.Sankawa, S.Furukawa, Y.Koyamada,
N.Takato,"In-Service Remote Access and Measurement
Methods for Passive Double Star Networks", in 5th
Conference on OpticalHybrid Access Networks (Montr
eal 1993), pp.5.02.01-5.02.06)。 その光分岐線路監視システムの構成例を図７に示す。 図７(1) は全体構成であり、図７(2)は光分岐部１４ｂの構成である。 なお、
図１に示す光分岐線路システムと同じ部分は同一符号を付す。

【０００９】光信号送信局１０ｂは、光パルス線路監視装置（ＯＴＤＲ）２１ａ、空間スイッチ（ＳＷ）２２、
および光分岐部１２で分岐した各光線路１３に個別の設けられる光カプラ２３を加えた構成である。 光パルス線路監視装置２１ａと光分岐部１４ｂとの間には、空間スイッチ２２を介して試験光用の光線路２４が設けられる。 本光分岐線路監視システムは、光信号送信局１０ｂ
から光分岐部１４ｂまでの光線路１３の監視と、光分岐部１４ｂから各端末１６までの光線路１５の監視の２段階に分けて行う構成である。

【００１０】光信号送信局１０ｂから光分岐部１４ｂまでの光線路１３の監視は、光カプラ２３で光パルス線路監視装置２１ａから送出された試験光を光線路１３に結合することにより行う。 なお、ここでは、１台の光パルス線路監視装置２１ａで複数の光線路１３を監視するために、光パルス線路監視装置２１ａと各光線路１３との接続を空間スイッチ２２を用いて時間的に切り替え、各光線路１３の監視を時分割的に行う構成を示す。

【００１１】光分岐部１４ｂから各端末１６までの光線路１５の監視は、光パルス線路監視装置２１ａから送出された試験光を空間スイッチ２２，光線路２４を介して光分岐部１４ｂに取り込み、各光線路１５に個別分配して行う。 すなわち、光分岐部１４ｂに取り込まれた試験光は、まず４分岐され、それぞれ所定の波長の光のみを透過させる波長フィルタ２５ ₁ 〜２５ ₄に入力される。
ここで、所定の波長に設定された試験光は、対応する波長フィルタから出力されることになる。 一方、光線路１
３から入力された信号光は２分岐を繰り返して16分岐されるが、４分岐から８分岐になるポイントに２入力２出力の３dBカプラ２６ ₁ 〜２６ ₄を配置し、ここで各波長フィルタから出力された試験光を合波する。 これにより、試験光の波長に対応する光線路を指定して監視することが可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７(2) に示す構成では、３dBカプラ２６で結合された試験光は２
分岐され、さらに次のＹ分岐で２分岐されるので、４本の光線路１５をまとめて監視することになる。 これは、
波長フィルタ２５の選択波長を高密度に並べることができないためである。 仮に、試験光を16分岐し各波長ごとに選択できるようにしても、各光線路１５に結合する段階で試験光が受ける損失は15dB（16分岐で12dB，光カプラで３dB）になり、その後方散乱光における損失も試験光の損失分を含めて30dBに達する。

【００１３】また、図７に示す構成でも、試験光は最終的に12dB（最初の４分岐で６dB，３dBカプラで３dB，次のＹ分岐で３dB）の損失を受け、その後方散乱光における損失も試験光の損失分を含めると24dBに達する。 さらに、実際には光線路の損失や波長フィルタの挿入損失があり、それを加えると極めて大きな損失となる。

【００１４】このように、従来の光分岐線路監視システムでは、試験光を分岐し、分岐した各試験光を波長フィルタによって選択して光線路に結合する（分岐した信号光に合波する）構成になっており、各過程で生じる原理的に大きな損失は避けられなかった。 したがって、光分岐部１４ｂ以降の光線路１５の個別監視は極めて困難であった。 また、複数本の光線路１５をまとめて監視する構成としても、試験光のパワーは各光線路１５に一様に分配されて小さくなるので、分岐規模によっては監視が困難であった。

【００１５】本発明は、光パルス線路監視装置で試験光の波長を切り替えて被監視光線路を選択する構成において、試験光の損失を最小限に抑えながら分岐された各光線路の個別監視を可能にする光分岐線路監視システムを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、受動光部品のみを用いて構成される光分岐部で分岐された各光線路に試験光を入射し、その後方散乱光を観測して各光線路を監視する光パルス線路監視装置を備えた光分岐線路監視システムにおいて、光分岐部は、試験光が入力される第１の入力導波路と、第１のスラブ導波路と、長さの異なる複数本のアレイ導波路と、第２のスラブ導波路と、各光線路に接続される複数本の出力導波路とを縦続に接続し、さらに信号光が入力される第２の入力導波路をアレイ導波路と並列に第２のスラブ導波路に接続した構成であり、光パルス線路監視装置は、波長可変な光源を有し、試験光の波長を切り替えて被試験光線路を選択する構成である。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光分岐線路監視システムにおいて、光分岐部の出力導波路のうち少なくとも１つに光反射処理を施し、光パルス線路監視装置は、波長可変な光源の波長を所定の範囲で掃引して光反射処理部で反射した光の波長を検出し、
その波長を基準に試験光の波長を設定する手段を含む構成である。

【００１８】

【作用】本発明の光分岐線路監視システムでは、光分岐部で光の多光束干渉を利用したアレイ導波路回折格子型波長合分波器が構成される。 なお、この光分岐部として特願平５−１９１１８３号の集積光導波回路を利用し、
試験光をその波長に応じた出力導波路に出力するアレイ導波路回折格子型波長合分波器の機能と、信号光を複数の出力導波路に分配する光パワースプリッタとしての機能を同一基板上で実現する。

【００１９】したがって、その第１の入力導波路に試験光を入力することにより、試験光をその波長に応じた出力導波路に波長分波し、対応する光線路に結合させることができる。 このときの原理的な損失は０である。 また、試験光に対する後方散乱光についても同様に、原理的な損失０の状態で試験光の入力導波路に戻すことができる。 すなわち、従来は試験光についても分岐する構成になっていたために原理的な損失が避けられなかったが、本発明では被試験光線路に試験光を波長分波するので原理的な損失がない。 しかも、試験光の波長に応じて各光線路の個別監視を実現することができる。 なお、信号光については従来と同様の分配損失に抑えることができる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の光分岐線路監視システムの実施例構成を示す。 図１(1) は全体構成であり、図１
(2) は光分岐部１４ｃの構成である。 なお、図７に示す従来の光分岐線路監視システムと同じ部分は同一符号を付す。

【００２１】本実施例では、光パルス線路監視装置（Ｏ
ＴＤＲ）２１ｂが試験光の波長を切り替えることにより、監視対象の光線路１５を選択する方法は従来と同様である。 本実施例の特徴は光分岐部１４ｃの構成にある。 なお、本実施例の光分岐部１４ｃの特性から温度対策が必要となるが、その一つの解決手段を与える光反射処理部３０と、対応する光パルス線路監視装置２１ｂの機能については後述する。

【００２２】本実施例の光分岐部１４ｃは、特願平５−
１９１１８３号の集積光導波回路を利用する。 すなわち、光線路２４から試験光が入力される入力導波路３１
と、スラブ導波路３２と、長さの異なる複数本のアレイ導波路３３と、スラブ導波路３４と、各光線路１５に接続される複数本の出力導波路３５とを縦続に接続してアレイ導波路回折格子型波長合分波器を構成する。 さらに、光線路１３から信号光が入力される入力導波路３６
をアレイ導波路３３と並列にスラブ導波路３４に接続し、スラブ導波路３４と出力導波路３５を共用した光パワースプリッタを構成する。

【００２３】以下、光パワースプリッタによる信号光の分配動作およびアレイ導波路回折格子型波長合分波器による試験光の波長分波動作について説明する。 信号光が入力導波路３６からスラブ導波路３４に入力されると、
各出力導波路３５を介して各光線路１５に分配される。
このとき、スラブ導波路３４で回折された信号光の強度分布はガウス分布となるので、並列に並べられた複数本の出力導波路３５のうち、外側に配置された導波路に結合する光は弱くなる。 そこで、各出力導波路３５に信号光が等分に分配されるように、各出力導波路３５のスラブ導波路３４側の入口をラッパ状にし、その幅を中央部で狭く、周辺部で広くする。 スラブ導波路３４と出力導波路３５の接続部の拡大図を図２に示す。 この結果、信号光に対する挿入損失は、図３のように各出力導波路３
５でほぼ一様（13dB前後）となり、各光線路１５に分配される信号光の強度をほぼ等しくすることができる。 なお、図３では分配数を16としたときの挿入損失を示すが、この場合の原理的な分配損失は12dBとなるので、挿入損失から原理的な分配損失を引いた過剰損失は１〜２
dBであった。

【００２４】このように、入力導波路３６，スラブ導波路３４および出力導波路３５を接続することにより、信号光を一様に分配でき、かつ分配損失をほぼ原理的な値に抑えることが可能な光パワースプリッタを構成することができる。

【００２５】一方、試験光が入力導波路３１からスラブ導波路３２に入力されると、並列に配置された複数本のアレイ導波路３３に分配される。 アレイ導波路３３は各導波路の光路長がΔＬずつ異なるので、試験光はここで各光路長差の分だけ位相ずれが生じ、後段のスラブ導波路３４で多光束干渉が起こる。 その結果、試験光の波長に応じて集光する位置、すなわち出力導波路３５が変化する。

【００２６】ここで、16本の出力導波路３５から出力される試験光の挿入損失波長特性を図４に示す。 本例は、
例えば試験光の周波数を192960ＧHzとしたときに、♯１
の出力導波路３５に試験光が波長分波されることを示す。 また、試験光の周波数を10ＧHzずつシフトしたときに、波長分波される出力導波路３５が♯２から♯16まで順次移動することを示す。 なお、試験光の周波数（波長）に対する出力導波路３５（♯１〜♯16）は、スラブ導波路３２に対する入力導波路３１の位置で決まり、入力導波路３１の位置をずらすことによりその対応関係も回転シフトする。 また、図４では各透過波長における挿入損失は３〜４dBとなっている。 この挿入損失は、共用する光パワースプリッタで信号光に対する損失が最小となるように出力導波路３５を配置したためであり、回路パターンを工夫することにより原理的には０にすることが可能である。

【００２７】このように、入力導波路３１，スラブ導波路３２，アレイ導波路３３，スラブ導波路３４および出力導波路３５を接続することにより、試験光をその波長に応じた出力導波路３５に波長分波するアレイ導波路回折格子型波長合分波器を構成することができる。 したがって、試験光の波長を切り替えることにより、試験光を導く光線路１５を選択することが可能となり、各光線路１５の個別監視を実現することができる。 なお、試験光と同じ波長の後方散乱光は、アレイ導波路回折格子型波長合分波器の対称性により逆の経路で入力導波路３１に導かれる。

【００２８】以上説明したように、光分岐部１４ｃでは、試験光をその波長に応じた１本の光線路１５に出力するアレイ導波路回折格子型波長合分波器の機能と、信号光を複数本の光線路１５に分配する光パワースプリッタとしての機能が同一基板上で実現されている。

【００２９】光パルス線路監視装置２１ｂでは、波長可変な光源として例えばＤＦＢレーザを備え、所定の波長に制御されたレーザ光を音響光学フィルタで切り出した光パルスを試験光とする。 この光パルスのスペクトルは非常に狭く、通常10ＭHz以下の線幅を実現することができる。 また、波長制御はレーザ素子温度をペルチェ制御することにより行う。 この試験光は、空間スイッチ２
２，光線路２４を介して光分岐部１４ｃに入力され、対応する１本の光線路１５に送出される。 一方、その光線路１５で生じた試験光と同じ波長の後方散乱光は、光分岐部１４ｃ，光線路２４，空間スイッチ２２を介して光パルス線路監視装置２１ｂに戻り、所定の監視処理が実施される。 なお、光パルス線路監視装置２１ｂから出力される試験光のパワーを０dBｍとすると、１本の光線路１５に到達した試験光のパワーは−９dBｍであった。 光パルス線路監視装置２１ｂの最小受光感度が−95dBｍ、
後方散乱光が−57dBとすると、光パルス線路監視装置２
１ｂのダイナミックレンジは０＋95−57−９×２＝20dB
であった。

【００３０】また、試験光を空間スイッチ２２から光カプラ２３に導いて光線路１３に結合することにより、従来と同様に光信号送信局１０ｃから光分岐部１４ｃまでの光線路１３の監視を行うことができる。

【００３１】ところで、シリコン基板上の石英系ガラス光導波路で作製したアレイ導波路回折格子型波長合分波器は、その波長特性が基板温度によって 1.4ＧHz／℃で変化する。 すなわち、図４に示す試験光の挿入損失波長特性が基板温度に応じてシフトする。 したがって、光分岐部１４ｃを温度制御せずに使用すると、各出力導波路３５の透過波長がシフトして試験光の損失が大幅に増加する。 また、基板温度の変化が大きい場合、例えば７℃
程度の変化があれば、所定の出力導波路３５に分波するはずの試験光が隣接する出力導波路に出力されることになる。 これでは、光パルス線路監視装置２１ｂで一方的に試験光の波長を設定しても、損失が大きくて監視ができなかったり、監視している光線路１５が異なる事態になる可能性もあった。

【００３２】そこで、所定の出力導波路３５の端面あるいは所定の光線路１５の他端に光反射処理部３０を形成し、光パルス線路監視装置２１ｂが試験光の波長を所定の範囲で掃引する。 このとき、所定の出力導波路３５に分波される波長の試験光だけが相対的に強く反射してくる。 たとえば、図４の挿入損失波長特性の例では、♯１
の出力導波路３５に光反射処理を施し、試験光の周波数を192950ＧHz〜193110ＧHzまで掃引すると、図５に示すように192960ＧHzの反射光の強度が最大となる。 その他は各波長に対する光線路１５からの後方散乱光の強度である。

【００３３】このように、光パルス線路監視装置２１ｂ
において最大強度を示す反射光の波長を検出することにより、♯１の出力導波路３５に分波される試験光の波長を確認することができる。 しかも、この試験光の波長は、光分岐部１５ｃの基板温度に対応したものであり基準にすることができる。 すなわち、各出力導波路３５に分波される光の中心波長間隔は温度によってほとんど変化しないので、最大強度を示す反射光の周波数を基準に、上記の例では10ＧHz間隔で試験光の周波数を制御することにより、所定の出力導波路３５に試験光を分波させることができる。 たとえば、基準周波数から＋30ＧHz
とすれば♯４の出力導波路３５に試験光を分波させることができ、対応する光線路１５の監視を行うことができる。

【００３４】現在のところ、光分岐線路システムが実用化された場合に、信号光の波長がどうなるか、また試験光の波長がどうなるか未定である。 このような状況の中で光分岐線路監視システムを構築する場合には、そのシステムの柔軟性が強く求められる。 本発明システムで用いる光分岐部１４ｃの構成のうち、光パワースプリッタは極めてシンプルな構成であるために波長依存性がない。 また、アレイ導波路回折格子型波長合分波器は、そのＦＳＲを１周期として周期的に同じ波長特性を示すので、 1.3μｍ帯，1.55μｍ帯， 1.6μｍ帯に関わらず波長合分波器として機能させることができる。 すなわち、
信号光や試験光の波長を替える必要性が生じた場合でも、本発明の光分岐線路監視システムをそのまま用いることができる。

【００３５】また、図１(1) に示す構成において、信頼性確保のために光分岐部１４ｃまでの光線路１３，２４
がそれぞれ複数回線用意される場合には、対応する入力導波路３６，３１を複数本設ければよい。 なお、試験光が入力される入力導波路３１が入れ替わった場合には、
上述したように、試験光の波長と選択される光線路１５
の対応関係がずれるが、基準とする試験光の波長を決定する方式をとることにより容易に対応をとることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光分岐線路監視システムは、光信号送信局の外部にある光分岐部として、アレイ導波路回折格子型波長合分波器と光パワースプリッタを集積した集積光導波回路を用いることにより、試験光および信号光の損失を最小限に抑えることができる。 しかも、アレイ導波路回折格子型波長合分波器における原理的な損失は０であるので、光分岐部で分岐される光線路が多い場合でも対応することができる。

【００３７】したがって、光パルス線路監視装置から送信する試験光の波長を切り替えるだけで、光分岐部で分岐される各光線路の個別監視を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光分岐線路監視システムの実施例構成を示す図。

【図２】スラブ導波路３４と出力導波路３５の接続部の拡大図。

【図３】光分岐部１４ｃの出力導波路３５における信号光の挿入損失を示す図。

【図４】光分岐部１４ｃにおける試験光の挿入損失波長特性を示す図。

【図５】試験光の波長を掃引したときの反射光スペクトル。

【図６】光分岐線路（ＰＤＳ）システムの構成例を示す図。

【図７】従来の光分岐線路監視システムの構成例を示す図。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 光信号送信局 １１ 光信号送信部 １２ 光分岐部 １３ 光線路 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ 光分岐部 １５ 光線路 １６ 端末 ２１ 光パルス線路監視装置（ＯＴＤＲ） ２２ 波長スイッチ（ＳＷ） ２３ 光カプラ ２４ 光線路 ２５ 波長フィルタ ２６ ３dBカプラ ３０ 光反射処理部 ３１，３６ 入力導波路 ３２，３４ スラブ導波路 ３３ アレイ導波路 ３５ 出力導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高戸 範夫 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山本 文彦 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 須田 裕之 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 古川 眞一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内