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特開2024-37652多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサ
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  • 特開-多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサ 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024037652
(43)【公開日】2024-03-19
(54)【発明の名称】多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサ
(51)【国際特許分類】
   G01D 5/353 20060101AFI20240312BHJP
   G02B 6/00 20060101ALI20240312BHJP
【FI】
G01D5/353 B
G02B6/00 B
G02B6/00 C
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022184223
(22)【出願日】2022-11-17
(31)【優先権主張番号】111133948
(32)【優先日】2022-09-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】501027245
【氏名又は名称】中華電信股▲分▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】莊 修 榮
(72)【発明者】
【氏名】許 永 霖
(72)【発明者】
【氏名】顏 志 恆
(72)【発明者】
【氏名】柯 孫 堅
(72)【発明者】
【氏名】王 子 文
【テーマコード(参考)】
2F103
2H038
【Fターム(参考)】
2F103BA44
2F103BA49
2F103CA06
2F103CA07
2F103EB05
2F103EB08
2F103EB16
2F103EC09
2F103EC10
2F103EC16
2H038AA01
2H038AA22
2H038AA35
2H038BA21
(57)【要約】
【課題】インテロゲータ、第一光アドドロップマルチプレクサ、第二光アドドロップマルチプレクサ及び光増幅器を含む、多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサを提供すること。
【解決手段】インテロゲータは検出光を第一光ファイバに送信するのに用いられ、第一光ファイバは通信光を伝送するのに用いられる。第一光アドドロップマルチプレクサは第一共用ポート、通信光を伝送するのに用いられる第一エクスプレスポート及び検出光を伝送するのに用いられる第一アドドロップポートを含み、第一共用ポートは第一光ファイバを介してインテロゲータに光結合される。第二光アドドロップマルチプレクサは第二共用ポート、第二エクスプレスポート及び第二アドドロップポートを含み、第二エクスプレスポートは第一エクスプレスポートに光結合され、第二アドドロップポートは第一アドドロップポートに光結合される。光増幅器は第一エクスプレスポートと第二エクスプレスポートの間に設置される。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信光を伝送するのに用いられる第一光ファイバに検出光を伝送するのに用いられるインテロゲータと、
前記第一光ファイバを介して前記インテロゲータに光結合される第一共用ポート、前記通信光を伝送するのに用いられる第一エクスプレスポート及び前記検出光を伝送するのに用いられる第一アドドロップポート、を含む、第一光アドドロップマルチプレクサと、
第二共用ポート、前記第一エクスプレスポートに光結合される第二エクスプレスポート及び前記第一アドドロップポートに光結合される第二アドドロップポート、を含む、第二光アドドロップマルチプレクサと、
前記第一エクスプレスポートと前記第二エクスプレスポートの間に設置される光増幅器と、
を含む、多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサ。
【請求項2】
前記第一アドドロップポートと前記第二アドドロップポートの間に設置され、前記検出光を前記第一アドドロップポートから前記第二アドドロップポートに伝送するのに用いられ、前記検出光に対応する後方散乱光を前記第二光アドドロップポートから前記第一光アドドロップポートに伝送するのに用いられる検出光処理モジュール、
を更に含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項3】
前記検出光処理モジュールは、
前記第一アドドロップポートに光結合される第一ポート、第二ポート及び第三ポート、を含む、第一光結合装置と、
前記第二アドドロップポートに光結合される第四ポート、前記第二ポートに光結合される第五ポート及び前記第三ポートに光結合される第六ポート、を含む、第二光結合装置と、
前記第二ポートと前記第五ポートの間に設置され、入力端が前記第二ポートに光結合され、出力端が前記第五ポートに光結合される、第一光増幅器と、
を含む、請求項2に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項4】
前記検出光処理モジュールは、
前記第三ポートと前記第六ポートの間に設置され、入力端が前記第六ポートに光結合され、出力端が前記第三ポートに光結合される、第二光増幅器を、
更に含む、請求項3に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項5】
前記検出光処理モジュールは、
前記第一光増幅器の前記出力端と前記第五ポートの間に設置される、光学フィルタを、
更に含む、請求項3に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項6】
前記検出光処理モジュールは、
前記第二光増幅器の前記出力端と前記第三ポートの間に設置される、光学フィルタを、
更に含む、請求項4に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項7】
前記検出光処理モジュールは、
前記第一アドドロップポートに光結合される第一ポート、第二ポート及び第三ポート、を含む、第一光結合装置と、
前記第二アドドロップポートに光結合される第四ポート、前記第二ポートに光結合される第五ポート及び前記第三ポートに光結合される第六ポート、を含む、第二光結合装置と、
前記第三ポートと前記第六ポートの間に設置され、入力端が前記第六ポートに光結合され、出力端が前記第三ポートに光結合される、第二光増幅器と、
を含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項8】
前記第一光結合装置は光スプリッタであり、前記第一ポートは前記光スプリッタの共通ポートであり、前記第二ポートと前記第三ポートはそれぞれ前記光スプリッタの第一分岐ポート及び第二分岐ポートである、
請求項3に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項9】
前記第一光結合装置は光サーキュレータである、請求項3に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項10】
前記第二光結合装置は光スプリッタであり、前記第五ポートは前記光スプリッタの共通ポートであり、前記第四ポートと前記第六ポートはそれぞれ前記光スプリッタの第一分岐ポート及び第二分岐ポートである、
請求項3に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項11】
前記第二光結合装置は光サーキュレータである、請求項3に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項12】
前記光増幅器の入力端は前記第一エクスプレスポートに光結合され、前記光増幅器の出力端は前記第二エクスプレスポートに光結合される、
請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項13】
前記通信光を受信するのに用いられる第一チャネルポートと、前記検出光を受信するのに用いられる第二チャネルポートと、前記第一共用ポートに光結合される共通ポートと、を含む、高密度波長分割マルチプレクサ、
を更に含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項14】
前記通信光及び前記検出光を受信するのに用いられる共通ポートと、前記通信光を伝送するのに用いられる第一チャネルポートと、前記検出光を伝送するのに用いられる第二チャネルポートと、を含み、前記共通ポートは前記第二共用ポートに光結合される、高密度波長分割マルチプレクサ、
を更に含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
分布型光ファイバセンシング技術は光ファイバを使用して環境を検出する素子とし、パルス検出光を光ファイバに入射し、光ファイバにおいて後方散乱光を生成することができる。光ファイバの後方散乱光の特性は光ファイバ部分の環境要素(例えば、振動又は温度変化)に起因して変化するので、後方散乱光の特性変化を分析することで光ファイバ付近の環境状況を検出することが可能である。分布型光ファイバセンシング技術は後方散乱光を検出しなければならないため、使用される光ファイバ回線ルートは単方向伝送だけ許される通信装置を用いることはできない。
【0003】
また、多波長通信の伝送距離を増加させるために、多波長通信に用いられる光ファイバは単方向伝送だけ許される増幅器等の素子を用いる必要がある。このため、多波長通信に用いられる光ファイバは分布型光ファイバセンシング技術を実行しにくい。仮に使用者が分布型光ファイバセンサを特定の地点に配置したい場合、使用者は分布型光ファイバセンシング技術を実行するための光ファイバを新たに敷設する必要がある。電気通信ネットワークにおける既存の光ファイバを使用者が使用できないのである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサを提供し、同一の光ファイバ上で多波長通信技術と分布型光ファイバセンシング技術を同時に実施することが可能であり、従来の光ファイバが分布型光ファイバセンシング技術を実行するのに用いられないという技術的課題を解決できる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサは、インテロゲータ、第一光アドドロップマルチプレクサ、第二光アドドロップマルチプレクサ及び光増幅器を含む。インテロゲータは検出光を第一光ファイバに送信するのに用いられ、第一光ファイバは通信光を伝送するのに用いられる。第一光アドドロップマルチプレクサは第一共用ポート、通信光を伝送するのに用いられる第一エクスプレスポート及び検出光を伝送するのに用いられる第一アドドロップポートを含み、第一共用ポートは第一光ファイバを介してインテロゲータに光結合される。第二光アドドロップマルチプレクサは第二共用ポート、第二エクスプレスポート及び第二アドドロップポートを含み、第二エクスプレスポートは第一エクスプレスポートに光結合され、第二アドドロップポートは第一アドドロップポートに光結合される。光増幅器は第一エクスプレスポートと第二エクスプレスポートの間に設置される。
【0006】
本発明の一実施例において、上記分布型光ファイバセンサは検出光処理モジュールを更に含む。検出光処理モジュールは第一アドドロップポートと第二アドドロップポートの間に設置され、光ファイバ検出光処理モジュールは検出光を第一アドドロップポートから第二アドドロップポートへ伝送するのに用いられ、検出光に対応する後方散乱光を第二光アドドロップポートから第一光アドドロップポートへ伝送するのに用いられる。
【0007】
本発明の一実施例において、上記検出光処理モジュールは第一光結合装置、第二光結合装置及び第一光増幅器を含む。第一光結合装置は第一ポート、第二ポート及び第三ポートを含み、第一ポートは第一アドドロップポートに光結合される。第二光結合装置は第四ポート、第五ポート及び第六ポートを含み、第四ポートは第二アドドロップポートに光結合され、第五ポートは第二ポートに光結合され、第六ポートは第三ポートに光結合される。第一光増幅器は第二ポートと第五ポートの間に設置され、第一光増幅器の入力端は第二ポートに光結合され、第一光増幅器の出力端は第五ポートに光結合される。
【0008】
本発明の一実施例において、上記検出光処理モジュールは第二光増幅器を更に含む。第二光増幅器は第三ポートと第六ポートの間に設置され、第二光増幅器の入力端は第六ポートに光結合され、第二光増幅器の出力端は第三ポートに光結合される。
【0009】
本発明の一実施例において、上記検出光処理モジュールは光学フィルタを更に含む。光学フィルタは第一光増幅器の出力端と第五ポートの間に設置される。
【0010】
本発明の一実施例において、上記検出光処理モジュールは光学フィルタを更に含む。光学フィルタは第二光増幅器の出力端と第三ポートの間に設置される。
【0011】
本発明の一実施例において、上記検出光処理モジュールは第一光結合装置、第二光結合装置及び第二光増幅器を含む。第一光結合装置は第一ポート、第二ポート及び第三ポートを含み、第一ポートは第一アドドロップポートに光結合される。第二光結合装置は第四ポート、第五ポート及び第六ポートを含み、第四ポートは第二アドドロップポートに光結合され、第五ポートは第二ポートに光結合され、第六ポートは第三ポートに光結合される。第二光増幅器は第三ポートと第六ポートの間に設置され、第二光増幅器の入力端は第六ポートに光結合され、第一光増幅器の出力端は第三ポートに光結合される。
【0012】
本発明の一実施例において、上記第一光結合装置は光スプリッタであり、第一ポートは光スプリッタの共通ポートであり、第二ポートと第三ポートはそれぞれ光スプリッタの第一分岐ポート及び第二分岐ポートである。
【0013】
本発明の一実施例において、上記第一光結合装置は光サーキュレータである。
本発明の一実施例において、上記第二光結合装置は光スプリッタであり、第五ポートは光スプリッタの共通ポートであり、第四ポートと第六ポートはそれぞれ光スプリッタの第一分岐ポート及び第二分岐ポートである。
【0014】
本発明の一実施例において、上記第二光結合装置は光サーキュレータである。
本発明の一実施例において、上記光増幅器の入力端は第一エクスプレスポートに光結合され、光増幅器の出力端は第二エクスプレスポートに光結合される。
【0015】
本発明の一実施例において、上記分布型光ファイバセンサは高密度波長分割マルチプレクサを更に含む。高密度波長分割マルチプレクサは通信光を受信するのに用いられる第一チャネルポート、検出光を受信するのに用いられる第二チャネルポート及び共通ポートを含み、共通ポートは第一共用ポートに光結合される。
【0016】
本発明の一実施例において、上記分布型光ファイバセンサは高密度波長分割マルチプレクサを更に含む。高密度波長分割マルチプレクサは通信光及び検出光を受信するのに用いられる共通ポート、通信光を伝送するのに用いられる第一チャネルポート及び検出光を伝送するのに用いられる第二チャネルポートを含み、共通ポートは第二共用ポートに光結合される。
【発明の効果】
【0017】
上記に鑑みて、本発明は多波長光通信の通信品質に影響を及ぼさない状況で、通信用光ファイバを分布型光ファイバセンサとして使用することができる。このため、電気通信ネットワークにおける既存の光ファイバを環境状況(例、振動又は温度)を検出する機能を備えた光ファイバに変換することができ、よって従来の光ファイバネットワークへの応用を拡大できる。例えば、本発明は従来の通信光ファイバで交通状況のモニタリング、インフラの健全性の監視、地下ケーブルの安全に関する監視制御、地震への警戒又は土石流への警戒等の国土の安全に関する監視制御機能の実現を実施可能にする。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】分布型光ファイバセンサの敷設概略図である。
図2】本発明の一実施例に基づく多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサの概略図である。
図3】本発明の一実施例に基づく検出光処理モジュールの概略図である。
図4】本発明の他の実施例に基づく検出光処理モジュールの概略図である。
図5】本発明の他の実施例に基づく検出光処理モジュールの概略図である。
図6】本発明の他の実施例に基づく検出光処理モジュールの概略図である。
図7】本発明の一実施例に基づく光結合装置の概略図である。
図8】本発明の他の実施例に基づく光結合装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
実施形態
分布型光ファイバセンシング技術は光ファイバそれ自体を使用してセンサ素子とし、その検出原理は、インテロゲータ(interrogator)によりパルス検出光を光ファイバに送信することである。インテロゲータはこのパルス検出光が光ファイバに沿って伝送されたときに生成される後方散乱光を受信して分析することができる。後方散乱光は環境要素(例、振動又は温度)の影響を受け、インテロゲータは後方散乱光により光ファイバの各位置の環境振動又は温度変化を測定することができ、これは図1に示されるとおりである。
【0020】
後方散乱光を受信するためには、従来の分布型光ファイバセンサの光ファイバ回線ルートに、例えばアイソレータ(isolator)又はエルビウム添加光ファイバ増幅器(erbium-doped optical fiber amplifier,EDFA)等のような後方散乱光を遮ってインテロゲータにフィードバックする駆動/従動素子を備えるべきではない。通信のニーズによって光ファイバ回線ネットワークは既にあらゆるところに及んでいる。従来の光ファイバを使用して環境検出素子とすることは、光ファイバ構築のコストを節約できるばかりでなく、検出範囲も拡大でき、よって従来の光ファイバをインフラの健全性の監視、国土の安全及び交通のモニタリング等に応用させることができる。しかし、現在の通信システムは通信距離を増加するために、通常は単方向伝送だけ許された光増幅器が取り付けられている。前記光ファイバ回線ルートで後方散乱光を遮ってインテロゲータにフィードバックする駆動/従動素子を備えるべきでないという制限を受けて、通信ネットワークにおける従来の光ファイバを使用して環境検出素子に使用することは制限される。
【0021】
以上のことに鑑みて、本発明は多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサを提供し、検出光又は後方散乱光を、通信用単方向伝送素子のルートを回避して伝送させることができる。検出光又は後方散乱光の伝送ルートは光増幅器が検出距離を増加するように配置できる。本発明の分布型光ファイバセンサは同一の光ファイバを使用して分布型光ファイバセンシング及び多波長通信を実現し、よって従来の光ファイバネットワークへの応用を拡大できる。
【0022】
図2は本発明の一実施例に基づく多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサ100の概略図である。分布型光ファイバセンサ100はインテロゲータ01、光アドドロップマルチプレクサ(optical add/drop multiplexer,OADM)07、光アドドロップマルチプレクサ08及び光増幅器06を含んでもよい。一実施例において、分布型光ファイバセンサ100は検出光処理モジュール10、高密度波長分割マルチプレクサ(dense wavelength division multiplexer,DWDM)04、高密度波長分割マルチプレクサ11及び光回線ルート切り替え機構12を更に含んでもよい。分布型光ファイバセンサ100において、各素子の間は光ファイバを介して互いに光結合され、これらの光ファイバ(例、光ファイバ05又は光ファイバ13)は通信光03、検出光02及び後方散乱光09を同時に伝送できる。
【0023】
高密度波長分割マルチプレクサ04は通信光03を受信するのに用いられるチャネル(channel)ポート41、検出光02を受信し後方散乱光09を伝送するのに用いられるチャネルポート42及び共通(common or line)ポート43を含む。通信光03は波長がそれぞれλ、λ、λ、…、λである複数の通信光を含んでもよい。異なる波長の通信光は高密度波長分割マルチプレクサ04の異なるチャネルポートを介して高密度波長分割マルチプレクサ04に入力される。
【0024】
インテロゲータ01は光ファイバを介して高密度波長分割マルチプレクサ04のチャネルポート42に光結合されてもよい。インテロゲータ01は波長がλsfである検出光02を高密度波長分割マルチプレクサ04に伝送でき、高密度波長分割マルチプレクサ04から波長がλsbである検出光02に対応する後方散乱光09を受信できる。環境のモニタリングに使用される場合、インテロゲータ01は後方散乱光09の特性に変化が生じているか否かを分析し、それによって分布型光ファイバセンサ100の光ファイバを通過した領域に環境変化が生じているか否かを判断することができる。インテロゲータ01が後方散乱光09に変化が生じたと検出すると、インテロゲータ01は使用者に知らせるためにアラートメッセージを出力することができる。
【0025】
高密度波長分割マルチプレクサ04の共通ポート43は光ファイバ05を介して高密度波長分割マルチプレクサ11に光結合でき、光ファイバ05を介して検出光02又は通信光03を高密度波長分割マルチプレクサ11に伝送し、又は光ファイバ05を介して高密度波長分割マルチプレクサ11からの後方散乱光09を受信できる。高密度波長分割マルチプレクサ04と高密度波長分割マルチプレクサ11の間の光ファイバ05のルート上に、光アドドロップマルチプレクサ07、光アドドロップマルチプレクサ08、光増幅器06及び検出光処理モジュール10を配置してもよい。
【0026】
光アドドロップマルチプレクサ07は共用ポート(common port)71、エクスプレスポート(express port)72及びアドドロップポート(add/drop port)73を含んでもよい。高密度波長分割マルチプレクサ04の共通ポート43は光ファイバ05を介して共用ポート71に光結合される。これに基づいて、インテロゲータ01は高密度波長分割マルチプレクサ04及び光ファイバ05を介して共用ポート71に光結合される。高密度波長分割マルチプレクサ04は光ファイバ05を介してチャネルポート41からの通信光03及びチャネルポート42からの検出光02を光アドドロップマルチプレクサ07の共用ポート71に伝送できる。光アドドロップマルチプレクサ07は共用ポート71が受信した光信号を検出光02及び通信光03に分割し、異なるチャネルを介して検出光02及び通信光03を出力し、検出光02はアドドロップポート73から出力され、通信光03はエクスプレスポート72から出力される。
【0027】
光アドドロップマルチプレクサ08は共用ポート81、エクスプレスポート82及びアドドロップポート83を含んでもよい。光アドドロップマルチプレクサ07のエクスプレスポート72は光増幅器06を介して光アドドロップマルチプレクサ08のエクスプレスポート82に光結合することができる。つまり、光増幅器06はエクスプレスポート72とエクスプレスポート82の間に設置することができる。光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73は検出光処理モジュール10を介して光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83に光結合することができる。つまり、検出光処理モジュール10はアドドロップポート73とアドドロップポート83の間に設置することができる。
【0028】
光増幅器06は例えばエルビウム添加光増幅器等である。光増幅器06の入力端は光アドドロップマルチプレクサ07のエクスプレスポート72に光結合することができ、光増幅器06の出力端は光アドドロップマルチプレクサ08のエクスプレスポート82に光結合することができる。光増幅器06は単方向で光信号を伝送できる。光増幅器06の入力ポートはエクスプレスポート72に接続され、エクスプレスポート72からの光信号をエクスプレスポート82に伝送できるが、エクスプレスポート82からの光信号をエクスプレスポート72に伝送することはできない。このため、エクスプレスポート72とエクスプレスポート82の間のルートは単方向の伝送光(例、通信光03)を伝送することだけに用いられ、逆方向の伝送光(例、後方散乱光09)を伝送できない。光増幅器06は光アドドロップマルチプレクサ07のエクスプレスポート72から通信光03を受信できる。光増幅器06は通信光03を増幅し、増幅された通信光03を光アドドロップマルチプレクサ08のエクスプレスポート82に伝送できる。
【0029】
光増幅器06は通信光03を増幅するのに用いられ、それにより光通信距離が延長される。検出光02と多波長通信光03は同方向又は逆方向の伝送であってもよい。検出光02と通信光の伝送方向が逆の場合、検出光02は光増幅器06を通過できない。検出光02と通信光の伝送方向が同一の場合、光増幅器06が増幅したノイズが光ファイバセンシング性能に影響を及ぼし後方散乱光09は光増幅器06を通過できない。上記問題を解決するために、本発明の分布型光ファイバセンサ100は検出光02(又は後方散乱光09)を光増幅器06を回避し、検出光処理モジュール10経由に変更して伝送できる。
【0030】
検出光処理モジュール10は双方向に光信号を伝送できる。検出光処理モジュール10はアドドロップポート73からの光信号をアドドロップポート83に伝送でき、アドドロップポート83からの光信号をアドドロップポート73に伝送することもできる。このため、アドドロップポート73とアドドロップポート83の間のルートは検出光(例、検出光02)又は後方散乱光(例、後方散乱光09)を伝送するのに用いることができる。具体的には、検出光処理モジュール10は光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73から検出光02を受信し、検出光02を光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83に伝送することができる。また、検出光処理モジュール10は光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83から後方散乱光09を受信し、後方散乱光09を光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73に伝送することができる。
【0031】
光アドドロップマルチプレクサ08はエクスプレスポート82が取得した通信光03及びアドドロップポート83が取得した検出光02等の光信号を集束し、共用ポート81を介して集束された光信号を高密度波長分割マルチプレクサ11に出力できる。また、光アドドロップマルチプレクサ08の共用ポート81は高密度波長分割マルチプレクサ11方面からの後方散乱光09を受信することができる。光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83は検出光処理モジュール10を介して後方散乱光09を光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73に伝送できる。
【0032】
高密度波長分割マルチプレクサ11は通信光03及び検出光02を受信するのに用いられる共通ポート115を含み、共通ポート115は光アドドロップマルチプレクサ08の共用ポート81に光結合される。高密度波長分割マルチプレクサ11は共通ポート115を介して高密度波長分割マルチプレクサ04に光結合することができ、共通ポート115を介して集束された通信光03及び検出光02を受信し、又は共通ポート115を介して後方散乱光09を高密度波長分割マルチプレクサ04に伝送することができる。
【0033】
高密度波長分割マルチプレクサ11は通信光03を伝送するのに用いられる一つ又は複数のチャネルポート111を更に含んでもよく、後方散乱光09を受信する又は検出光02を伝送するのに用いられるチャネルポート112を含んでもよい。集束された光信号を取得した後、高密度波長分割マルチプレクサ11は集束された光信号を通信光03及び検出光02に分割することができる。通信光03は波長がそれぞれλ、λ、λ、…、λである複数の通信光を含んでもよい。異なる波長の通信光は高密度波長分割マルチプレクサ11のチャネルポート111を介して出力することができる。検出光02は高密度波長分割マルチプレクサ11のチャネルポート112を介して光回線ルート切り替え機構12に出力することができ、光回線ルート切り替え機構12はチャネルポート112を別の光ファイバ13に接続するのに用いられ、それにより分布型光ファイバセンサ100の検出範囲が延長される。チャネルポート112は光回線ルート切り替え機構12を介して光ファイバ13から後方散乱光09を受信し、後方散乱光09を光アドドロップマルチプレクサ08の共用ポート81に伝送することができる。
【0034】
図3は本発明の一実施例に基づく検出光処理モジュール10の概略図である。光処理モジュール10は光ファイバ23を含んでもよい。光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73は光ファイバ23を介して検出光02を光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83に伝送することができる。光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83は光ファイバ23を介して後方散乱光09を光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73に伝送することができる。
【0035】
図4は本発明の他の実施例に基づく検出光処理モジュール10の概略図であり、検出光処理モジュール10は検出光02の通信品質を改善するのに用いることができる。検出光処理モジュール10は光結合装置50、光増幅器16、光学フィルタ17及び光結合装置60を含んでもよい。光結合装置50はポート51、ポート52及びポート53を含んでもよい。光結合装置50のポート51は光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73に光結合することができる。光結合装置60はポート61、ポート62及びポート63を含んでもよい。光結合装置60のポート61は光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83に光結合することができる。光結合装置50のポート52は光ファイバ23を介して光結合装置60のポート62に光結合することができ、光ファイバ23上に光増幅器16と光学フィルタ17を配置することができる。光結合装置50のポート53は光ファイバ20を介して光結合装置60のポート63に光結合することができる。
【0036】
光増幅器16は光結合装置50のポート52と光結合装置60のポート62の間に設置される。光増幅器16は光信号を単方向に伝送できる。具体的には、光増幅器16の入力端はポート52に光結合することができ、光増幅器16の出力端はポート62に光結合することができる。光増幅器16は光結合装置50のポート52からの検出光02を増幅し、増幅された検出光02を光結合装置60のポート62に伝送できる。光学フィルタ17は光増幅器16の出力端と光結合装置60のポート62の間に設置され、光増幅器16で増幅された検出光02に対してフィルタリングを行うのに用いることができる。
【0037】
図5は本発明の他の実施例に基づく検出光処理モジュール10の概略図であり、検出光処理モジュール10は後方散乱光09の通信品質を改善するのに用いることができる。検出光処理モジュール10は光結合装置50、光増幅器21、光学フィルタ22及び光結合装置60を含んでもよい。光結合装置50はポート51、ポート52及びポート53を含んでもよい。光結合装置50のポート51は光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73に光結合することができる。光結合装置60はポート61、ポート62及びポート63を含んでもよい。光結合装置60のポート61は光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83に光結合することができる。光結合装置50のポート52は光ファイバ23を介して光結合装置60のポート62に光結合することができる。光結合装置50のポート53は光ファイバ20を介して光結合装置60のポート63に光結合することができ、光ファイバ20上に光増幅器21と光学フィルタ22を配置することができる。
【0038】
光増幅器21は光結合装置50のポート53と光結合装置60のポート63の間に設置される。光増幅器21は単方向で光信号を伝送できる。具体的には、光増幅器21の入力端はポート63に光結合することができ、光増幅器21の出力端はポート53に光結合することができる。光増幅器21は光結合装置60のポート63(53)からの後方散乱光09を増幅し、増幅された後方散乱光09を光結合装置50のポート53に伝送できる。光学フィルタ22は光増幅器21の出力端と光結合装置50のポート53の間に設置することができ、光増幅器21で増幅された後方散乱光09(22)に対してフィルタリングを行うのに用いることができる。
【0039】
図6は本発明の他の実施例に基づく検出光処理モジュール10の概略図であり、検出光処理モジュール10は検出光02と後方散乱光09の通信品質を改善するのに用いることができる。検出光処理モジュール10(100)は光結合装置50、光増幅器16、光学フィルタ17、光結合装置60、光増幅器21及び光学フィルタ22を含んでもよい。光結合装置50はポート51、ポート52及びポート53を含んでもよい。光結合装置50のポート51は光アドドロップマルチプレクサ07のアドドロップポート73に光結合することができる。光結合装置60はポート61、ポート62及びポート63を含んでもよい。光結合装置60のポート61は光アドドロップマルチプレクサ08のアドドロップポート83に光結合することができる。光結合装置50のポート52は光ファイバ23を介して光結合装置60のポート62に光結合することができ、光ファイバ23上に光増幅器16と光学フィルタ17を配置することができる。光結合装置50のポート53は光ファイバ20を介して光結合装置60のポート63に光結合することができ、光ファイバ20上に光増幅器21と光学フィルタ22を配置することができる。
【0040】
光増幅器16は光結合装置50のポート52と光結合装置60のポート62の間に設置される。光増幅器16は単方向で光信号を伝送できる。具体的には、光増幅器16の入力端はポート52に光結合することができ、光増幅器16の出力端はポート62に光結合することができる。光増幅器16は光結合装置50のポート52からの検出光02を増幅し、増幅された検出光02を光結合装置60のポート62に伝送できる。光学フィルタ17は光増幅器16の出力端と光結合装置60のポート62の間に設置され、光増幅器16で増幅された検出光02に対してフィルタリングを行うのに用いることができる。
【0041】
光増幅器21は光結合装置50のポート53と光結合装置60のポート63の間に設置される。光増幅器21は単方向で光信号を伝送できる。具体的には、光増幅器21の入力端はポート63に光結合することができ、光増幅器21の出力端はポート53に光結合することができる。光増幅器21は光結合装置60のポート63(53)からの後方散乱光09を増幅し、増幅された後方散乱光09を光結合装置50のポート53に伝送できる。光学フィルタ22は光増幅器21の出力端と光結合装置50のポート53の間に設置され、光増幅器21で増幅された後方散乱光09(22)に対してフィルタリングを行うのに用いることができる。
【0042】
一実施例において、光結合装置50は例えば図7に示すような光スプリッタ14であり、光結合装置50のポート51は光スプリッタ14の共通ポート141であってもよく、光結合装置50のポート52及びポート53はそれぞれ光スプリッタ14の分岐ポート142及び分岐ポート143であってもよい。
【0043】
一実施例において、光結合装置60は例えば図7に示すような光スプリッタ18であり、光結合装置60のポート61は光スプリッタ18の共通ポート181であってもよく、光結合装置60のポート62及びポート63はそれぞれ光スプリッタ18の分岐ポート182及び分岐ポート183であってもよい。
【0044】
一実施例において、光結合装置50は例えば図8に示すような光サーキュレータ15であり、光結合装置50のポート51、ポート52及びポート53はそれぞれ光サーキュレータ15の第2ポート152、第3ポート153及び第1ポート151であってもよい。検出光02が光サーキュレータ15の第2ポート152に進入した後、光サーキュレータ15は第3ポート153を介して検出光02を出力できる。後方散乱光09が光サーキュレータ15の第1ポート151に進入した後、光サーキュレータ15は第2ポート152を介して後方散乱光09を出力できる。
【0045】
一実施例において、光結合装置60は例えば図8に示すような光サーキュレータ19であり、光結合装置60のポート61、ポート62及びポート63はそれぞれ光サーキュレータ19の第2ポート192、第1ポート191及び第3ポート193であってもよい。検出光02が光サーキュレータ19の第1ポート191に進入した後、光サーキュレータ19は第2ポート192を介して検出光02を出力できる。後方散乱光09が光サーキュレータ19の第2ポート192に進入した後、光サーキュレータ19は第3ポート193を介して後方散乱光09を出力できる。
【0046】
以上のことから、本発明の多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサは以下の特徴及び効果を備える。本発明は多波長通信の通信品質に影響を及ぼさない状況で、通信に用いられる光ファイバを分布型光ファイバセンサとして使用でき、それによって環境検出機能を達成する。本発明は分布型光ファイバセンサのセンシング距離を延長でき、電気通信ネットワークにおける既存の光ファイバを各種の環境状況(例、振動又は温度)を検出する機能を備えた分布型光ファイバに変換でき、従来の通信光ファイバの応用を交通状況のモニタリング、地下ケーブルの安全に関する監視制御、地震への警戒又は土石流への警戒等の分野に拡大できる。本発明の分布型光ファイバセンサは光アドドロップマルチプレクサ、光スプリッタ、光サーキュレータ、光増幅器及び光学フィルタ等の素子により構成される。本発明に使用される素子はいずれも入手が容易で低価格の量産製品である。このため、本発明は最小の導入コストでユーザに分布型光ファイバセンサを配置でき営業収益を増加させる。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明の分布型光ファイバセンサは光通信分野に応用可能である。
【符号の説明】
【0048】
01 インテロゲータ
02 検出光
03 通信光
04 高密度波長分割マルチプレクサ
05、13、20、23 光ファイバ
06、16、21 光増幅器
07、08 光アドドロップマルチプレクサ
09 後方散乱光
10 検出光処理モジュール
100 分布型光ファイバセンサ
11 高密度波長分割マルチプレクサ
12 光回線ルート切り替え機構
14、18 光スプリッタ
17、22 光学フィルタ
15、19 光サーキュレータ
41、42、111、112 高密度波長分割マルチプレクサのチャネルポート
43、115 高密度波長分割マルチプレクサの共通ポート
141、181 光スプリッタの共通ポート
142、143、182、183 光スプリッタの分岐ポート
181、191 光サーキュレータの第1ポート
182、192 光サーキュレータの第2ポート
183、193 光サーキュレータの第3ポート
50、60 光結合装置
51、52、53、61、62、63 ポート
71、81 共用ポート
72、82 エクスプレスポート
73、83 アドドロップポート
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
【手続補正書】
【提出日】2024-02-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信光を伝送するのに用いられる第一光ファイバに検出光を伝送するのに用いられるインテロゲータと、
前記第一光ファイバを介して前記インテロゲータに光結合される第一共用ポート、前記通信光を伝送するのに用いられる第一エクスプレスポート及び前記検出光を伝送するのに用いられる第一アドドロップポート、を含む、第一光アドドロップマルチプレクサと、
第二共用ポート、前記第一エクスプレスポートに光結合される第二エクスプレスポート及び前記第一アドドロップポートに光結合される第二アドドロップポート、を含む、第二光アドドロップマルチプレクサと、
前記第一エクスプレスポートと前記第二エクスプレスポートの間に設置される光増幅器と、
前記第一アドドロップポートと前記第二アドドロップポートの間に設置され、前記検出光を前記第一アドドロップポートから前記第二アドドロップポートに伝送するのに用いられ、前記検出光に対応する後方散乱光を前記第二アドドロップポートから前記第一アドドロップポートに伝送するのに用いられる検出光処理モジュールとを含み、
前記検出光処理モジュールは、
前記第一アドドロップポートに光結合される第一ポート、第二ポート及び第三ポート、を含む、第一光結合装置と、
前記第二アドドロップポートに光結合される第四ポート、前記第二ポートに光結合される第五ポート及び前記第三ポートに光結合される第六ポート、を含む、第二光結合装置と、
前記第二ポートと前記第五ポートの間に設置され、入力端が前記第二ポートに光結合され、出力端が前記第五ポートに光結合される、第一光増幅器と、
を含む、多波長通信に用いられる分布型光ファイバセンサ。
【請求項2】
前記検出光処理モジュールは、
前記第三ポートと前記第六ポートの間に設置され、入力端が前記第六ポートに光結合され、出力端が前記第三ポートに光結合される、第二光増幅器を、
更に含む、請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項3】
前記検出光処理モジュールは、
前記第一光増幅器の前記出力端と前記第五ポートの間に設置される、光学フィルタを、
更に含む、請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項4】
前記検出光処理モジュールは、
前記第二光増幅器の前記出力端と前記第三ポートの間に設置される、光学フィルタを、
更に含む、請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項5】
前記検出光処理モジュールは、
前記第一アドドロップポートに光結合される第一ポート、第二ポート及び第三ポート、を含む、第一光結合装置と、
前記第二アドドロップポートに光結合される第四ポート、前記第二ポートに光結合される第五ポート及び前記第三ポートに光結合される第六ポート、を含む、第二光結合装置と、
前記第三ポートと前記第六ポートの間に設置され、入力端が前記第六ポートに光結合され、出力端が前記第三ポートに光結合される、第二光増幅器と、
を含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項6】
前記第一光結合装置は光スプリッタであり、前記第一ポートは前記光スプリッタの共通ポートであり、前記第二ポートと前記第三ポートはそれぞれ前記光スプリッタの第一分岐ポート及び第二分岐ポートである、
請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項7】
前記第一光結合装置は光サーキュレータである、請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項8】
前記第二光結合装置は光スプリッタであり、前記第五ポートは前記光スプリッタの共通ポートであり、前記第四ポートと前記第六ポートはそれぞれ前記光スプリッタの第一分岐ポート及び第二分岐ポートである、
請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項9】
前記第二光結合装置は光サーキュレータである、請求項に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項10】
前記光増幅器の入力端は前記第一エクスプレスポートに光結合され、前記光増幅器の出力端は前記第二エクスプレスポートに光結合される、
請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項11】
前記通信光を受信するのに用いられる第一チャネルポートと、前記検出光を受信するのに用いられる第二チャネルポートと、前記第一共用ポートに光結合される共通ポートと、を含む、高密度波長分割マルチプレクサ、
を更に含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。
【請求項12】
前記通信光及び前記検出光を受信するのに用いられる共通ポートと、前記通信光を伝送するのに用いられる第一チャネルポートと、前記検出光を伝送するのに用いられる第二チャネルポートと、を含み、前記共通ポートは前記第二共用ポートに光結合される、高密度波長分割マルチプレクサ、
を更に含む、請求項1に記載の分布型光ファイバセンサ。