专利名称：分支线路监视系统和分支线路监视方法
技术领域：
本发明涉及用于在1对n(≥3)光通信线路中分支为n条的各分支线路中，对沿包含该分支线路的破损的长度方向的损失分布状态进行监视的分支监视系统和分支监视方法。
迄今，作为监视沿包含作为光通信线路的光纤线路的破损的长度方向的损失分布状态的光线路监视系统，大家所熟知的是利用OTDR(光时域反射计)的系统。OTDR将监视光导入光纤线路，根据该光纤线路中的损失等将在后方散射的监视光的一部分(后方散射光)的强度作为时间的函数而检测，根据该检测结果监视该光纤线路的破损以及沿该光纤线路的长度方向的损失分布状态。
作为该OTDR用来对分支为多条的各光纤线路的进行监视的例子，有例如特开平2-141641号公报(以下，称为先有例1)中所公开的装置。在该先有例1的损失分布测定装置中，与作为分支线路的多条光纤线路分别对应地设置有选择地使波长相互不同的多个监视光中的某一个波透过的带通滤波器。并且，该先有例1具有通过仅使1个波的监视光在对应的1条光纤线路中传播而顺序监视光纤线路的各种状态(包括破损和损失分布变化)的结构。
另外，在信学会1997年春季SB-11-3中记载的装置(以下，称为先有例2)，作为监视光的分支器，应用了AWG(ArrayedWaveguide Grating阵列波导光栅)，具有个别地监视分支的多条光纤线路中的各种状态的结构。
本发明人研究上述先有技术的结果，发现了以下的问题。
通常，在监视分支的多条光纤线路时，是向各条分支的光纤线路分配大致相等的光量的监视光，即，导入各光纤线路的分支后的各监视光的强度分别为1／n。在这样的结构中，在上述先有例1中，是通过在多条光纤线路中分别传播所对应的1个波的监视光来进行监视的，所以，各监视光波长的动态范围(测定波段)小，SN比(信噪比)差。另一方面，在上述吸引力2中，AWG的动作对温度变化敏感，所以，必须使用珀耳帖元件等进行温度控制，成本很高。
此外，如在信学会1991年秋季B-588中记载的那样，在使用监视光的振荡波段窄的光源的OTDR装置中，由于光源的相干性高将发生衰减噪音，从而不能进行良好的测定。
本发明就是为了解决上述问题而提案的，目的旨在提供可以改善测定信息的SN比，从而可以进行高精度的测定并具有可廉价制造的结构的分支线路监视系统和分支线路监视方法。
本发明的分支线路监视系统和分支线路监视方法，是监视通过分支器导引指定波长的信号光的n(≥3)条分支线路的系统和方法，具有扩展作为光通信线路的各光纤线路的测定波段，而改善测定信息的SN比从而可高精度地监视线路的结构。
即，实现本发明的分支线路监视方法的分支线路监视系统，具有发射具有其波长与信号光的波长不同且相互之间地不同的波长的n个波的监视光的光源、用于将从该光源发射出的n个波的监视光通过分支器导入各分支线路的监视光导入结构、与各分支线路对应地设置在该分支线路上或该分支线路的端部的光滤波器、通过分支器检测在这些分支线路中发生的各监视光的后方散射光的后方散射光检测器，以及根据由该后方散射光检测器得到的检测结果，特定至少沿各分支线路的长度方向的损失分布状态(包括各分支线路的断线、沿各分支线路的长度方向的损失变化和这些断线及损失变化的发生部位等)的运算器。
特别是，上述光滤波器遮断导入的监视光中的某一个波(包括反射和吸收)而使其余的(n-1)个波和信号光透过。通过在各分支线路中设置具有这样的遮断特性的光滤波器利用除了由与各分支线路对应地设置的光滤波器遮断的监视光的(n-1)个波的监视光进行监视，可以利用比以往更宽的测定波段进行各分支线路的监视，从而可以改善测定信息的SN比。即，按照本发明的分支线路监视系统和分支线路监视方法，对各监视光得到的测定结果(后方散射光检测器的检测结果)包括除了设置了各遮断的光滤波器的分支线路外的(n-1)条的分支线路的信息，所以，如果着眼于成为监视对象的1条分支线路，则这样的监视对象就由除了遮断的监视光外的(n-1)个波的监视光进行监视。因此，与先有的系统相比，可以改善测定信息的SN比，所以，可以高精度地特定n条分支线路的断线部位和损失变化部位等。这样的各分支线路的状态在由上述后方散射光检测器检测在分支线路中发生的上述各监视光的后方散射光的强度后，经过由上述运算器根据该检测结果进行的特殊的运算过程便可得到。另外，上述n个波的监视光可以同时从上述光源向各分支线路发射，也可以按指定的时间间隔顺序向各分支线路发射。
图1是表示本发明的分支线路监视系统的实施例的基本结构的图。
图2是表示在从波长可变光源发射的监视光中包含的4个波的监视光的波长频谱。
图3A～图3D是用于说明从波长可变光源发射的各监视光的传播的情况的图，图3A表示具有波长λ1的监视光的传播的情况，图3B表示具有波长λ2的监视光的传播的情况，图3C表示具有波长λ3的监视光的传播的情况，图3D表示具有波长λ4的监视光的传播的情况。
图4A～图4D是用于说明从波长可变光源发射的监视光由检测部检测的后方散射光的强度的时间变化的图，图4A表示具有波长λ1的监视光后方散射光强度的时间变化，图4B表示具有波长λ2的监视光后方散射光强度的时间变化，图4C表示具有波长λ3的监视先后方散射光强度的时间变化，图4B表示具有波长λ4的监视光后方散射光强度的时间变化。
图5A和图5B是用于说明从波长可变光源发射出的具有波长λ5的探测光的传播的情况的图，图5A表示正常时在各分支线路中的传播情况，图5B表示在分支线路的一部分发生故障时的传播情况。
图6A和图6B是用于说明从波长可变光源发射出的具有波长λ5的探测光中由检测部检测的后方散射光的强度的时间变化的图，图6A表示图5A所示的在正常时后方散射光强度的时间变化，图6B表示图5B所示的在发生故障时后方散射光强度的时间变化。
图7是用于说明4个光滤波器中的1个光滤波器的遮断率为30％时的监视光的传播的图。
图8是用于说明4个光滤波器中的1个光滤波器的遮断率为30％时由检测部检测的后方散射光的时间变化的图。
图9是用于说明4个光滤波器中各自的遮断率为90％时的监视光的传播的图。
图10是用于说明4个光滤波器各自的的遮断率为90％时由检测部检测的后方散射光的时间变化的图。
图11A和图11B是用于说明从波长可变光源输出的监视光的波长与4个光滤波器各自的遮断特性的关系的图，图11A表示各监视光波长在对应的光滤波器的遮断波长范围内的状态(正常状态)，图11B表示监视光波长偏离光滤波器的遮断波长范围的状态。
图12是表示在用光纤光栅实现4个光滤波器41～44时，用于使遮断波长与温度无关地保持一定的装置的斜视图。
下面，使用图1、图2、图3A～图6B、图7～图10、图11A、图11B和图12说明本发明分支线路监视系统和分支线路监视方法的各实施例。图中的同一要素，标以相同的符号，并省略重复的说明。
在本发明的分支线路监视系统中，其特征在于与通过分支器分支为n(≥3)条的各光纤线路(分支线路)对应地设置具有遮断n个波的监视光中的某一个波(包括反射和吸收)而使其余的(n-1)个波的监视光和信号光透过的光滤波器。即，该分支线路监视系统至少具有发射与信号光的波长不同的并且相互不同的n(≥3)个波的监视光的光源、用于将从该光源发射出的这n个波的监视光导入各光纤线路的监视光导入结构、与n条各分支线路对应地设置在该光线路上或该光线路的端部的n个上述光滤波器、通过分支器检测在n条分支线路中发生的各监视光的后方散射光的后方散射光检测器、和根据该后方散射光检测器对后方散射光的检测结果对n条各分支线路的状态(包括作为分支线路的光纤的破损和沿长度方向的损失变化的情况)特定化的运算器。上述n个波的监视光可以同时从上述光源向各光纤线路发射，也可以按指定的时间间隔向各光纤线路发射。
从光源发射出的n个波的监视光分别由监视光导入结构通过分支器导入各分支线路。因此，在n条各分支线路中，除了由与各光纤线路对应地准备的光滤波器遮断的监视光外，(n-1)个波的监视光在各分支线路中传播。这样，除了由光滤波器遮断的监视光外，(n-1)个波的监视光在n条分支线路中传播时，根据这些分支线路的状态将发生后方散射光。并且，根据由后方散射光寄存器检测的检测结果(测定的后方散射光的强度)，通过运算器进行特殊的演算，来特定n条各分支线路的状态，例如沿分支线路的长度方向的损失分布状态(包括分支线路的破损)。换言之，在本发明的分支线路监视系统中，各分支线路利用除了由对应的光滤波器遮断的监视光外的(n-1)个波的监视光进行监视。结果，通过利用比先有装置宽的测定波段便可改善测定信息的SN比，从而可以以更高的精度监视各分支线路。
上述n个光滤波器对n个波的监视光中应遮断的监视光，最好具有30％以上的遮断率，若具有90％以上的遮断率则更好。如果遮断率大于30％，与用先有的带通滤波器测定的SN比相比，可以以良好的SN比测定n条分支线路的状态。此外，如果遮断率大于90％，则噪音成分很少，从而可以以良好的SN比测定n条分支线路的状态。
另外，上述n个光滤波器最好应用光纤光栅。这是因为，光纤光栅的反射波波段窄，所以，可以缩小各监视光的波长间隔，从而可以缩小监视波段光全体的波段宽度，同时容易进行温度补偿。另一方面，上述分支器最好应用星形耦合器。这时，分支器可以用更低的成本实现。
另外，本发明的分支线路监视系统的特征在于从上述光源发射的各监视光的波段宽度是有限的，上述n个光滤波器的遮断波段宽度也是有限的，并且，该各监视光的波段包含在上述n个光滤波器中的某一个的遮断波段中。这样，通过将各监视光的波段设定为包含在各光滤波器的某一个的遮断波段中，可以降低透过的噪音，从而可以以良好的SN比进行n条分支线路的状态测定。
本发明的分支线路监视系统的特征在于还具有控制上述n个光滤波器的温度的温度控制装置，另外，n个光滤波器的遮断波长最好与温度无关地保持一定。不论是哪种情况，都可以稳定地进行n条分支线路的状态测定。
在本发明的实施例1中，设监视光的波长为λi(i=1、2、…、n)、对该波长λi的监视光的后方散射光的检测结果为m(λi)、比例系数为k，上述演算器利用下面的运算公式便可计算表示沿n条分支线路中设置遮断该波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的长度方向的损失分布状态(表分支线路的破损)的参量Ri。
M=Σi=1nm(λi)]]>Ri=K{M-(n-1)·(λi)}(i=1，2…，n)即，按照实施例1，使用这种简单的运算公式便可高精度地求出改善了测定信息的SN比的n条分支线路的状态。另外，在上述实施例1中，利用与信号光波长不同的n个波的监视光监视各分支线路的状态，但是，也可以利用波长与该信号光波长和该n个波的监视光波长都不同(任一光滤波器都未遮断的波长)的探测光来检测某一分支线路中的故障的发生。通过将这样的结构与实施例1的结构组合，便可同时监视全部n条分支线路，同时可以简化通常时的监视。
此外，在本发明分支线路监视系统的实施例2中，具有利用上述探测光(具有由任一光滤波器都未遮断的波长)和n个波的监视光(波长λi)监视各分支线路的状态的结构。即，设探测光的波长为λo、由上述后方散射光检测器得到的该探测光的后方散射光的检测结果为m(λo)时，该实施例2的运算器利用下面的运算公式可以求出表示沿设置了遮断波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的长度方向的损失分布状态(表分支线路的破损)的参量Ri。
Ri=K{m(λo)-m(λi)}(i=1，2，…，n)按照该结构，通过至少2次后方散射的测定便可特定所希望的分支线路的状态。在作为测定对象的分支线路的损失有波长依存关系时(例如弯曲损失)，损失的绝对值(测定值)将发生误差，但是，至少在对断线部位或大的损失变化部位特定化的程度上的分支线路的状态的特定可以是充分的。
下面，作为上述各实施例的更具体的结构，说明分支为1对4的分支线路的监视即n=4的分支线路监视系统。
首先，说明各实施例中共同的分支线路监视系统的结构。图1是表示监视通过分支器分支的4条分支线路的分支线路监视系统的结构的图。
图1所示的1对4光通信线路具有作为主干线路的光纤线路10、作为分支线路的4条光纤线路11～14和分支部20。另外，分支部20由分别2分支的3个分支元件21～23构成。作为分支部20，最好能应用星形耦合器廉价地构成。在该1对4光通信线路中，在光纤线路10中传播的信号光由分支部20进行4分支后，分别在光纤线路11～14中传播。
在该1对4光通信线路中，在位于分支部20的正面的光纤线路10的指定的位置，设置方向性耦合器30(包含在监视光导入结构中)。该方向性耦合器30仍然使信号光直接在光纤线路10中传播，并将通过分支部20后在各光纤线路11～14中传播的从OTDR装置60输出的监视光导入光纤线路10中。另外，该方向性耦合器30将通过分支部20后在光纤线路10中传播的各监视光的后方散射光导入OTDR装置60。
在4条光纤线路11～14中，在该光纤线路上或这些光纤线路11～14中的至少某一端部分别设置光滤波器41～44。光滤波器41～44有选择地遮断(包括反射和吸收)从OTDR装置60发射出的4个波的监视光λ1～λ4(λ1～λ4是相互不同的波长)中的某一1个波。即，光滤波器41除了信号光外使波长λ2、λ3和λ4的监视光透过，而遮断波长λ1的监视光。光滤波器42除了信号光外使波长λ1、λ3和λ4的监视光透过，而遮断波长λ2的监视光。光滤波器43除了信号光外使波长λ1、λ2和λ4的监视光透过，而遮断波长λ3的监视光。光滤波器44除了信号光外使波长λ1、λ2和λ3的监视光透过，而遮断波长λ4的监视光。光滤波器41～44分别设置在分支部20的后方的位置，但是，最好可以延长可以监视的线路区间。另外，光滤波器41～44分别是光纤光栅，反射波波段很窄，所以，即使4个波的监视光λ1～λ4的波长间隔相互接近，也最好可以使全体的测定波段变窄和容易进行温度补偿。
另外，在4条光纤线路11～14的可以监视的线路区间的终端，设置监视光反射光滤波器51～54。该监视光反射光滤波器51～54反射到达的监视光(至少一部分由光滤波器41～44所遮断)。
OTDR装置60具有波长可变光源61、方向性耦合器62、检测部63和运算部64。如图2所示，波长可变光源61顺序发射与信号光的波长不同的并且相互波长不同的4波的监视光λ1～λ4。方向性耦合器62将从波长可变光源61输出的监视光λ1～λ4导λ方向性耦合器30，同时将从方向性耦合器30到达的各监视光的后方散射光导λ检测部63。检测部63将该后方散射光作为时间的函数而检测，运算部64根据由检测部63检测的检测结果(检测的后方散射光的强度)进行运算，监视4条光纤线路11～14的状态。
下面，对本发明的分支线路监视系统的实施例说明其作用，同时使用图3A～图3D和图4A～图4D说明本发明的分支线路监视方法。图3A～图3D是用于说明从波长可变光源发射出的监视光的传播的情况的图，图3A表示具有波长λ1的监视光的传播的情况，图3B表示具有波长λ2的监视光的传播的情况，图3C表示具有波长λ3的监视光的传播的情况，图3D表示具有波长λ4的监视光的传播的情况。在这些图中，光纤线路11～14中用粗线所示的部分表示各监视光传播的路径。另外，图4A～图4D是用于对从波长可变光源发射出的监视光，说明由检测部63检测的后方散射光的强度的时间变化的图，图4A表示具有波长λ1的监视光的后方散射光强度的时间变化，图4B表示具有波长λ2的监视光的后方散射光强度的时间变化，图4C表示具有波长λ3的监视光的后方散射光强度的时间变化，图4D表示具有波长λ4的监视光的后方散射光强度的时间变化。
从波长可变光源61发射出监视光λ1时，如图3A所示，该监视光λ1由分支部20分成4支。另外，该监视光λ1被光滤波器41遮断，所以，不在以后的光纤线路11中传播，但是，在光纤线路12中透过光滤波器42，在光纤线路13中透过光滤波器43，并且在光纤线路14中透过光滤波器44。因此，设光纤线路11～14的状态分别为R1～R4时，则这时由检测部63检测的监视光λ1的后方散射光的强度m(λ1)如图4A所示的那样，可以表示为其中，R1～R4分别表示单独测定光纤线路11～14时的后方散射光的强度。
从波长可变光源61发射出监视光λ2时，如图3B所示，该监视光λ2由分支部20进行分成4支后，被光滤波器42遮断，所以，不在以后的光纤线路12中传播。但是，该监视光λ2在光纤线路11中透过光滤波器41，在光纤线路13中透过光滤波器43，并且，在光纤线路14中透过光滤波器44。因此，这时由检测部63检测的监视光λ2的后方散射光的强度m(λ2)如图4B所示的那样，可以表示为m(λ2)=R1+R3+R4另外，从波长可变光源发射出监视光λ3时，如图3C所示，该监视光λ3由分支部20分成4支后，被光滤波器43遮断，不在以后的光纤线路13中传播。但是，该监视光λ3在光纤线路11中透过光滤波器41、在光纤线路12中透过光滤波器42，并且，在光纤线路14中透过光滤波器44。因此，这时由检测部63检测的监视光λ3的后方散射光的强度m(λ3)如图4C所示的那样，可以表示为m=(λ3)=R1+R2+R4此外，从波长可变光源61发射出监视光λ4时，如图3D所示，该监视光λ4由分支部20分成4支后，被光滤波器44遮断，不在以后的光纤线路14中传播。但是，该监视光λ4在光纤线路11中透过光滤波器41，在光纤线路12中透过光滤波器42，并且，在光纤线路13中透过光滤波器43。因此，这时由检测部63检测的监视光λ4的后方散射光的强度m(λ4)如图4D所示的那样，可以表示为
m(λ4)=R1+R2+R3…(1)并且，运算部64可以利用M=Σi=1nm(λi)=3·(R1+R2+R3+R4)···(2)]]>的公式求出上述m(λ1)～m(λ4)的总和M，利用公式R1=M／3-m(λ1)…(3a)R2=M／3-m(λ2)…(3b)R3=M／3-m(λ3)…(3c)R4=M／3-m(λ4)…(3d)求出光纤线路11～14的状态R1～R4。或者，也可以利用公式R1=M-3·m(λ1)R2=M-3·m(λ2)R3=M-3·m(λ3)R4=M-3·m(λ4)求出光纤线路11～14的状态R1～R4。
或者，通常，也可以利用公式R1=K{M-3·m(λ1)}R2=K{M-3·m(λ2)}R3=K{M-3·m(λ3)}R4=K{M-3·m(λ4)}求出光纤线路11～14的状态R1～R4。其中，k是比例系数。
这样，按照上述具体例，可以有效地利用监视光(对n(=4)条光纤线路的监视分别利用(n-1)个波的监视光)，所以，与对1条光纤线路的监视利用1个波的监视光的先有技术相比，增大了测定波段，改善了测定信息的SN比。另外，对于分支部20可以不使用高价的AWG，可以使用通常所利用的分波元件，所以，可以廉价地构成。此外，按照上述具体例，是计算4波的监视光的后方散射光的强度m(λ1)～m(λ4)，所以，可以降低由于监视光的相干性引起的衰减噪音。
波长可变光源61也可以构成为，除了监视光λ1～λ4外，还发射信号光和包含与这些波长成分都不相同的波长λ5(光滤波器41～44都未遮断的波长)的探测光。图5A和图5B是用于说明从波长可变光源61发射出的具有波长λ5的探测光的传播的情况的图，图5A表示正常时的各分支线路的传播的情况，图5B表示分支线路的一部分发生故障时的传播的情况。另外，图6A和图6B是用于对从波长可变光源61发射出的具有波长λ5的探测光说明由检测部63检测的后方散射光的强度的时间变化的图，图6A表示图5A所示的正常时的后方散射光强度的时间变化，图6B表示图5B所示的发生故障时的后方散射光强度的时间变化。
在该具体例中，从波长可变光源61发射出监视光λ5时，如图5A所示，该监视光λ5由分支部20分成4支后，分别透过光滤波器41～44，在光纤线路11～14中传播。因此，这时，如图6A所示，由检测部63检测的监视光λ5的后方散射光的强度m(λ5)是将在光纤线路11～14中发生的后方散射光全部相加的结果。但是，例如，如图5B所示的那样在光纤线路14的途中发生破损(图中的×符号)时，由检测部63检测的监视光λ5的后方散射光的强度m(λ5)如图6B所示的那样，对于光纤线路14，则相加到破损地点之前发生的后方散射光。
即，通常，根据波长可变光源61的监视光λ5的发射和由检测部63对其后方散射光的强度的检测，运算部64可以监视1对4光通信线路全体。利用这样的结构检测到在作为分支线路的光纤线路的某个地方发生了破损等故障时，通过波长可变光源61重新分别发射波长λ1-λ4的监视光，并由检测部63检测该监视光的后方散射光的强度，运算部64可以检测光纤线路11～14中的哪个线路发生了故障及其故障地方。这样，便可简化通常时的监视，效率很高。
在与实施例2对应的具体例的情况下，利用波长λ5的上述探测光和4个波的监视光λ1-λ4进行各光纤线路11～14的监视。即，运算部64利用下列公式可以求出各光纤线路11～14的状态R1～R4。
R1=k{m(λ5)-m(λ1)}R2=k{m(λ5)-m(λ2)}R3=K{m(λ5)-m(λ3)}R4=K{m(λ5)-m(λ4)}如果是这样的结构，通过2次测定便可进行所希望的光纤线路的测定，同时至少可以对破损部位及损失发生大的变化的部位特定化。
另外，在以上的说明中，是设光滤波器41对波长λ1的监视光的遮断率为100％、光滤波器42对波长λ2的监视光的遮断率为100％、光滤波器43对波长λ3的监视光的遮断率为100％、光滤波器44对波长λ4的监视光的遮断率为100％。但是，即使各光滤波器的遮断率不是100％也可以，只要大于90％就可要，即使在30％以上也是足够的。
下面，说明4个光滤波器41～44中光滤波器41的遮断率R为30％而其余的光滤波器42～44的遮断率R分别为100％的情况。图7是用于说明4个光滤波器41～44中光滤波器41的遮断率R为30％时的监视光的传播的图。图8是用于说明4个光滤波器41～44中光滤波器41的遮断率R为30％时，由检测部63检测的后方散射光的强度的时间变化的图。
这时，如图7所示，从波长可变光源61发射的波长λ1的监视光由分支部20分成4支后导向光纤线路11的监视光成分由光滤波器41遮断30％，其余的70％透过后在该光纤线路11中传播，导向光纤线路12的监视光成分100％透过光滤波器42后在该光纤线路12中传播，导向光纤线路13的监视光成分100％透过光滤波器43后在该光纤线路13中传播，并且，导向光纤线路14的监视光成分100％透过光滤波器44后在该光纤线路14中传播。因此，这时，如图8所示，由检测部63检测的在各光纤线路11～14中传播的监视光(波长λ1)的后方散射光的强度m(λ1)可以表示为m(λ1)=0．7×R1+R2+R3+R4并且，运算部64将m(λ1)从m(λ1)～m(λ4)的总和的1／3中减去，作为光纤线路11的状态，便可得到0．53×R1该结果与光滤波器41的遮断率R为100％的情况相比，SN比降低为1／2，与使用先有技术1的带通滤波器时SN比降低为1／4的情况相比，具有良好的SN比。
下面，说明4个光滤波器41～44的遮断率R分别为90％的情况。图9是用于说明4个光滤波器41～44的遮断率R分别为90％时的监视光的传播的图。图10是4个光滤波器41～44的遮断率R分别为90％时由检测部63检测的后方散射光的强度的时间变化的图。
这时，如图9所示，从波长可变光源61发射的波长λ1的监视光由分支部20分成4支后，导向光纤线路11的监视光成分由光滤波器41遮断90％，其余的10％在该光纤线路11中传播。导向光纤线路12的监视光成分100％透过光滤波器42后在该光纤线路12中传播，导向光纤线路13的监视光成分100％透过光滤波器43后在该光纤线路13中传播，并且，导向光纤线路14的监视光成分100％透过光滤波器44后在该光纤线路14中传播。对于其他波长的监视光也一样。因此，这时，如图10所示，由检测部63检测的后方散射光的强度m(λ1)～m(λ4)分别可以表示为
m(λ1)=0．1×R1+R2+R3+R4m(λ2)=R1+0．1×R2+R3+R4m(λ3)=R1+R2+0．1×R3+R4m(λ4)=R1+R2+R3+0．1×R4并且，运算部64将m(λ1)从m(λ1)～m(λ4)的总和的1／3中减去，作为光纤线路11的状态，便可得到0．93×R1-0．03×(R2+R3+R4)…(4)该(4)式的第2项是噪音，但是，与第1项比较，第2项的影响非常小，所以，在实用上没有问题。
以上说明的2个情况，即包括4个光滤波器41～44中光滤波器41的遮断率R为30％而其他3个光滤波器42～44的遮断率R分别为100％的情况，和4个光滤波器41～44的遮断率R分别为90％的情况，对于4个光滤波器41～44中的某一个光滤波器的遮断率R小于100％的情况，对由检测部63检测的后方散射光的强度m(λ1)～m(λ4)分别乘以与4个光滤波器41～44的遮断率R相应的系数后，按照(1)式、(2)式、(3a)～(3d)式进行运算，通过求出各光纤线路11～14的状态R1～R4，便可除去在(4)式的第2项出现的噪音成分。
下面，使用图11A和图11B说明从波长可变光源61发射的监视光的波长与各光滤波器41～44的遮断特性的关系。如图11A所示，从波长可变光源61发射出的4个波的监视光，波段宽度有限，n个光滤波器41～44的遮断波段宽度也有限。并且，波长λ1的监视光的波段最好包含在光滤波器41的遮断波段中，波长λ2的监视光的波段最好包含在光滤波器42的遮断波段中，波长λ3的监视光的波段最好包含在光滤波器43的遮断波段中，并且，波长λ4的监视光的波段最好包含在光滤波器44的遮断波段中。
但是，如图11B所示，某一波长的监视光的波段具有未包含在光滤波器的遮断波段中的部分(图中的斜线部分)时，监视光的该部分就不能被光滤波器遮断，而成为噪音。而且，最好4个光滤波器41～44的遮断波长与温度无关地保持一定。或者，在4个光滤波器41～44的遮断波长与温度有关时，最好进而具有控制温度的温度控制装置。
图12是表示用于使用光纤光栅实现4个光滤波器41～44时的遮断波长与温度无关地保持一定的装置的斜视图。如图所示，该装置具有剖面呈凹形的铁制部件71、在该铁制部件71上相互分离地配置的矩形的2个铝制部件72和73，光纤线路11～14在施加适当的张力的状态下利用粘接剂固定配置到该铝制部件72、73上，使由光纤光栅构成的光滤波器41～44位于铝制部件72与铝制部件73之间。该粘接剂74、75的位置(粘接位置)位于铝制部件72、73固定到铁制部件71上的位置的内侧。
并且，如果温度上升时，由于热膨胀系数比铁制部件71大的铝制部件72、73的热膨胀，光纤光栅的张力缓和，遮断波长便向短波长侧移动，另一方面，通过光纤光栅的平均折射率上升，遮断波长又向长波长侧移动，结果，遮断波长的移动相互抵消，从而遮断波长与温度无关地保持一定。同样，在温度降低时，铝制部件72、73通过热收缩，遮断波长向长波长侧移动，另一方面，通过光纤光栅的平均折射率降低，遮断波长又向短波长侧移动，结果，遮断波长的移动相互抵消，从而遮断波长与温度无关地保持一定。
如上所述，按照本发明，从光源发射的波长相互不同的n个波的监视光通过分支器分别导入作为监视对象的n条分支线路，但是，在n条分支线路中，想使之在设置了遮断各监视光的光滤波器的分支线路中传播，另一方面，在其余的(n-1)条分支线路中传播，与这些分支线路的状态相应地发生后方散射光。并且，通过根据关于检测的n个波的监视光的后方散射光的检测结果进行运算，特定n条分支线路的状态。
这样，便可有效地利用监视光(对1条分支线路的监视利用(n-1)个波的监视光)，所以，比以往增大测定波段，改善SN比。另外，对于分支部，可以不使用高价的AWG而使用通常的分支元件，所以，可以实现廉价的系统。此外，是将n个波的监视光的后方散射光的强度相加，所以，可以降低由于监视光的相干性引起的衰减噪音。
即使n个光滤波器对n个波的监视光中应遮断的波长的监视光，具有30％以上的遮断率，与使用先有带通滤波器时的SN比相比，也可以用良好的SN比求出n条分支线路的状态。另外，在n个光滤波器对n个波的监视光中应遮断的波长的监视光以90％以上的遮断率遮断时，噪音成分很少，从而可以用良好的SN比求出n条分支线路的状态。
在n个光滤波器是光纤光栅时，带宽比较窄，所以，即使n个波的监视光的各波段相互接近时，也可以缩小全体的测定波段，从而容易进行温度补偿。另外，分支部是星形耦合器时，可以实现廉价的分支线路监视系统。
从光源发射的n个波的监视光的波段宽度有限，n个光滤波器的遮断波段宽度也有限，在n个波的监视光的波段包含在n个光滤波器中某一个的遮断波段中时，透过光滤波器的噪音减小，可用良好的，SN比求出n条分支线路的状态。
该分支线路监视系统还可以具有控制n个光滤波器的温度的温度控制装置，从而n个光滤波器的遮断波长可以与温度无关地保持一定。不论是哪种情况，都可以稳定地求出n条分支线路的状态。
另外，设n个波的监视光中的某一波长为λi(i=1、2、…、n)、后方散射光检测器的检测结果为m(λi)、比例系数为k时，利用指定的运算公式求n条分支线路中设置了遮断波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的状态Ri时，使用简单的运算公式便可以良好的SN比求出n条分支线路的状态。
此外，光源也输出与信号光和其波长与n个波的监视光的波长都不相同的探测光时，便可同时监视全部n条分支线路，从而可以简化通常时的监视。另外，即使利用该探测光和n个波的监视光，也可以求出n条分支线路的状态。
权利要求
1．一种分支线路监视系统，对通过分支器导引指定波长的信号光的n(≥3)条分支线路进行监视，其特征在于具有发射具有与上述信号光的波长不同并且相互之间也不同的波长的n个波的监视光的光源；用于将从上述光源发射出的上述n个波的监视光通过上述分支器分别导入上述n条分支线路的监视光导入结构；与上述n条分支线路对应地设置在该分支线路上或该分支线路的端部的、遮断上述n个波的监视光中的某一个波而使其余的(n-1)个波和信号光透过的n个光滤波器；通过上述分支器检测在上述n条分支线路中发生的、上述n个波的监视光的后方散射光的后方散射光检测器；以及根据由上述后方散射光检测器得到的关于后方散射光的检测结果，至少对沿上述n条分支线路的长度方向的损失分布状态特定化的运算器。
2．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于上述n个光滤波器对上述n个波的监视光中应遮断的波长的监视光具有30％以上的遮断率。
3．按权利要求2所述的分支线路监视系统，其特征在于上述n个光滤波器对上述n个波的监视光中应遮断的波长的监视光具有90％以上的遮断率。
4．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于上述n个光滤波器包括光纤光栅。
5．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于上述分支器包括星形耦合器。
6．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于从上述光源发射的上述n个波的监视光的波段是有限的，上述n个光滤波器的遮断波段宽度也是有限的，上述n个波的监视光的波段包含在上述n个光滤波器中某一个的遮断波段中。
7．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于还具有控制上述n个光滤波器的温度的温度控制装置。
8．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于上述n个光滤波器的遮断波长与温度无关地保持为一定。
9．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于若上述n个波的监视光的波长为λi(i=1、2、…、n)、由上述后方散射光检测器得到的检测结果为m(λi)、比例系数为k，则上述运算器利用下列运算公式计算参量Ri，该参量Ri表示沿上述n条分支线路中设置了遮断该波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的长度方向的损失分布状态。M=Σi=1nm(λi)]]>Ri=K{M-(n-1)·m(λi)}(i=1，2，…，n)
10．按权利要求1所述的分支线路监视系统，其特征在于上述光源发射其波长与上述信号光和上述n个波的监视光都不相同的探测光。
11．按权利要求10所述的分支线路监视系统，其特征在于若上述n个波的监视光的波长为λi、上述探测光的波长为λo、由上述后方散射光检测器得到的检测结果为m(λi)和m(λo)、比例系数为k，则上述运算器利用下列运算公式计算参量Ri，该参量Ri表示沿上述n条分支线路中设置了遮断该波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的长度方向的损失分布状态。Ri=K{m(λo)-m(λi)}(i=1，2，…，n)
12．一种分支线路监视方法，对通过分支器导引指定波长的信号光的n(≥3)条分支线路进行监视，其特征在于准备发射具有与上述信号光的波长不同并且相互之间地不同的波长的n个波的监视光的光源；与上述n条分支线路对应地在该分支线路上或该分支线路的端部，准备遮断上述n个波的监视光中某一个波而使其余的(n-1)个波和信号光透过的n个光滤波器；通过上述分支器检测在上述n条分支线路中发生的上述n个波的监视光的后方散射光；根据得到的关于上述后方散射的检测结果，至少对沿上述n条分支线路的长度方向的损失分布状态特定化。
13．按权利要求12所述的分支线路监视方法，其特征在于若上述n个波的监视光的波长为λi(i=1、2、…、n)、由上述后方散射光检测器得到的检测结果为m(λi)、比例系数为k，则利用下列运算公式计算参量Ri，该参量Ri表示沿上述n条分支线路中设置了遮断该波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的长度方向的损失分布状态。M=Σi=1nm(λi)]]>Ri=K{M-(n-1)·m(λi)}(i=1，2，…，n)
14．按权利要求12所述的分支线路监视方法，其特征在于上述光源发射其波长与上述信号光和上述n个波的监视光都不相同的探测光。
15．按权利要求14所述的分支线路监视方法，其特征在于若上述n个波的监视光的波长为λi、上述探测光的波长为λo、由上述后方散射光检测器得到的检测结果为m(λi)和m(λo)、比例系数为k时，则利用下列运算公式计算参量Ri，该参量Ri表示沿上述n条分支线路中设置了遮断该波长λi的监视光的光滤波器的分支线路的长度方向的损失分布状态。Ri=K{m(λo)-m(λi)}(i=1，2，…，n)
全文摘要
本发明涉及分支线路监视系统和分支线路监视方法,其具有改善的测定信息的SN比和可以廉价地实现的结构。在该系统中,与作为分支线路而成为监视对象的光纤线路对应地设置光滤波器。这些光滤波器具有遮断监视光中某一监视光而使其余的监视光和信号光透过的遮断特性。通过设置具有这样的遮断特性的光滤波器,可以利用除了被对应地设置的光滤波器遮断的监视光外的其他多个监视光进行监视,所以,与利用对应的1个波的监视光进行1条光纤线路的监视的情况相比,可以改善测定信息的SN比,进行高精度的监视。
文档编号H04B10/071GK1292085SQ99803260
公开日2001年4月18日 申请日期1999年2月5日 优先权日1998年2月23日
发明者茂原政一, 金森弘雄 申请人:住友电气工业株式会社