(57)【要約】【課題】光学的な接続状態を含めた光コネクタの接続状態判定は困難であった。【解決手段】本件方法は、ＬＤモジュールと、該モジュールから出力された信号光を増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法であって、光コネクタで反射された光の強度に基づいてその接続状態を判定するものである。本件励起光源は、ＬＤモジュールと、それから出力された励起光を増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタで反射された光の強度に応じた電流を発生するモニタと、その電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換器と、出力電圧に基づいて光コネクタの接続状態を判定する制御判定器とを備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法であって、光コネクタで反射されて励起光源用レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光の光強度を検出し、検出された光強度が閾値以上であれば光コネクタの接続が不適切と判定し、閾値未満であれば適切と判定することを特徴とする光コネクタの接続状態判定方法。
【請求項２】
励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法であって、光コネクタで反射されて励起光源用レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光を該モジュールのレーザーダイオードよりも手前で分岐し、分岐された反射光の光強度を検出し、検出された光強度が閾値以上であれば光コネクタの接続が不適切と判定し、閾値未満であれば適切と判定することを特徴とする光コネクタの接続状態判定方法。
【請求項３】
励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法において、ＯＴＤＲ法を用いて、励起光源用レーザーダイオードモジュールと光コネクタとの間の任意の位置における反射光の光強度を検出し、検出された光強度が閾値以上であれば光コネクタの接続が不適切と判定し、閾値未満であれば適切と判定することを特徴とする光コネクタの接続状態判定方法。
【請求項４】
レーザーダイオードをパルス状にほぼ最大出力で駆動しながら反射光の光強度を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光コネクタの接続状態判定方法。
【請求項５】
励起光を発生するレーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとが光コネクタを介して接続された励起光源であって、光コネクタで反射されて前記レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光の強度に応じた電流を発生可能なバックファセットモニタと、バックファセットモニタで発生した電流に応じた電圧を出力可能な電流電圧変換器と、電流電圧変換器から出力された電圧に基づいて前記光コネクタが正常に接続されているか否かを判定可能な制御判定器とを備えたことを特徴とする励起光源。
【請求項６】
励起光を発生するレーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとが光コネクタを介して接続された励起光源であって、光コネクタで反射されて前記レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光を該モジュールのレーザーダイオードよりも手前で分岐可能な分岐部と、分岐部によって分岐された反射光の強度に応じた電流を発生可能な反射光モニタと、反射光モニタで発生した電流に応じた電圧を出力可能な電流電圧変換器と、電流電圧変換器から出力された電圧に基づいて前記光コネクタが正常に接続されているか否かを判定可能な制御判定器とを備えたことを特徴とする励起光源。
【請求項７】
レーザーダイオードにパルス的な駆動電流を供給可能とするレーザー電流駆動器を備えたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の励起光源。
【請求項８】
制御判定器による判定結果を表示する表示器を備えたことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の励起光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ型増幅器の励起光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ型増幅器に用いられる励起光源は、少なくとも、励起光を発生するレーザーダイオードを備えたレーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を増幅対象である信号光が伝播される増幅用光ファイバに合波する光カプラとを有し、その光カプラが前記レーザーダイオードモジュールと光ファイバを介して接続されている。具体的には、レーザーダイオードモジュール側の出力用光ファイバと、光カプラ側の入力用光ファイバとが融着接続されるか、光コネクタによって接続されている。特に、新たなレーザーダイオードモジュールを増設する場合には、融着作業の手間を省くために後者によることが多い。しかし、光コネクタ同士の接続が不適切であると、既存のレーザーダイオードモジュールに悪影響を与えたり、漏洩した励起光が作業者の目に照射されるなどの不都合がある。そこで、光コネクタ同士が適切に接続されると、「カチッ」という確認音が発生する光コネクタを使用して、作業員が光コネクタの接続状態を音や感触によって確認できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
レーザーダイオードモジュール側の出力用光ファイバと、光カプラ側の入力用光ファイバとが光コネクタによって接続された従来の励起光源には次のような課題があった。
（１）確認音が発生する光コネクタを使用すれば、該光コネクタの構造的な接続状態は確認できるが、光軸ずれや端面の焼けなどといった光学的な接続状態までは確認できない。
（２）確認音が発生する光コネクタを使用しても、該光コネクタを未接続のままレーザーダイオードモジュールを駆動してしまうなどの事故は防止できない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光コネクタで反射された反射光の強度に基づいて光コネクタの接続状態を判定可能とすることによって前記課題を解決せんとするものである。
【０００５】
本発明の光コネクタの接続状態判定方法の一つは、励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法であって、光コネクタで反射されて励起光源用レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光の光強度を検出し、検出された光強度が閾値以上であれば光コネクタの接続が不適切と判定し、閾値未満であれば適切と判定するものである。
【０００６】
本発明の光コネクタの接続状態判定方法の他の一つは、励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法であって、光コネクタで反射されて励起光源用レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光を該モジュールのレーザーダイオードよりも手前で分岐し、分岐された反射光の光強度を検出し、検出された光強度が閾値以上であれば光コネクタの接続が不適切と判定し、閾値未満であれば適切と判定するものである。
【０００７】
本発明の光コネクタの接続状態判定方法の他の一つは、励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態判定方法において、ＯＴＤＲ法を用いて、励起光源用レーザーダイオードモジュールと光コネクタとの間の任意の位置における反射光の光強度を検出し、検出された光強度が閾値以上であれば光コネクタの接続が不適切と判定し、閾値未満であれば適切と判定するものである。
【０００８】
本発明の光コネクタの接続状態判定方法の他の一つは、レーザーダイオードをパルス状にほぼ最大出力で駆動しながら反射光の光強度を検出するものである。
【０００９】
本発明の励起光源の一つは、励起光を発生するレーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとが光コネクタを介して接続された励起光源であって、光コネクタで反射されて前記レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光の強度に応じた電流を発生可能なバックファセットモニタと、バックファセットモニタで発生した電流に応じた電圧を出力可能な電流電圧変換器と、電流電圧変換器から出力された電圧に基づいて前記光コネクタが正常に接続されているか否かを判定可能な制御判定器とを備えたものである。
【００１０】
本発明の励起光源の他の一つは、励起光を発生するレーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された励起光を信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバに合波させる光カプラとが光コネクタを介して接続された励起光源であって、光コネクタで反射されて前記レーザーダイオードモジュール側に戻った反射光を該モジュールのレーザーダイオードよりも手前で分岐可能な分岐部と、分岐部によって分岐された反射光の強度に応じた電流を発生可能な反射光モニタと、反射光モニタで発生した電流に応じた電圧を出力可能な電流電圧変換器と、電流電圧変換器から出力された電圧に基づいて前記光コネクタが正常に接続されているか否かを判定可能な制御判定器とを備えたものである。
【００１１】
本発明の励起光源の他の一つは、レーザーダイオードにパルス的な駆動電流を供給可能とするレーザー電流駆動器を備えたものである。
【００１２】
本発明の励起光源の他の一つは、制御判定器による判定結果を表示する表示器を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の光コネクタの接続状態判定方法及び励起光源の第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は以下に説明する励起光源の概略を示すブロック図であり、図２は図１に示す励起光源において実施される本発明の光コネクタの接続状態判定方法を示すフローチャート図である。図１に示す励起光源は、増幅対象である信号光が入力される入力側光コネクタ１と、増幅された信号光が出力される出力側光コネクタ２とを備えた筐体３内に必要機器を収容したものであり、入力側光コネクタ１から入力された信号光は、信号光伝送路の一部を構成する増幅用光ファイバ４を伝播する間に増幅されて出力側光コネクタ２から出力される。
【００１４】
前記筐体３内には、励起光を出力するレーザーダイオードモジュール５ａと、該モジュール５ａから出力された励起光を前記増幅用光ファイバ４に合波させてエネルギーを注入する光カプラ（ＷＤＭカプラ）６とが収容されており、レーザーダイオードモジュール５ａとＷＤＭカプラ６とが一対の光コネクタ７、８によって接続された光ファイバ９、１０を介して接続されている。具体的には、レーザーダイオードモジュール５ａが備える出力用光ファイバ９とＷＤＭカプラ６が備える入力用光ファイバ１０とが光コネクタ７、８によってＰＣ接続され、レーザーダイオードモジュール５ａから出力された励起光がＷＤＭカプラ６まで伝播される。尚、前記入力用光ファイバ１０の途中には、ＷＤＭカプラ６で反射された励起光がレーザーダイオードモジュール５ａへ戻ることを防止する目的で光アイソレータ１１が挿入されている。
【００１５】
図１に示すレーザーダイオードモジュール５ａは、レーザーダイオード（ＬＤ）１２と、バックファセットモニタ１３とを備えており、レーザーダイオード１２は、レーザー電流駆動器１４からレーザーフォワード電流の給電を受けて励起光を出力する。即ち、レーザー電流駆動器１４を駆動してレーザーダイオード１２にレーザーフォワード電流を給電することによって、図２に示すＳＴＥＰ▲１▼が実施される。ここで、レーザーダイオード１２から出力された励起光の大部分は前記ＷＤＭカプラ６によって増幅用光ファイバ４に合波されるが、一部は、ガラスと空気との屈折率差によって前記光コネクタ７の端面で反射されてレーザーダイオード１２側へ戻る。
【００１６】
図１に示すバックファセットモニタ１３はフォトダイオードによって構成されており、前記のようにしてレーザーダイオード１２側へ戻った励起光の一部（反射光）の強度に応じた電流を発生する。即ち、該バックファセットモニタ１３において、反射光の強度が電流レベルとして検出される（図２のＳＴＥＰ▲２▼）。尚、光コネクタ７、８の接続が不適切な場合は、これが適切である場合に比べて前記反射光の強度が数％〜数十％強くなることが分かっている。これは、該光コネクタ７、８の接合端面の形状が平坦形状であっても、斜め形状であっても同様である。尚、該バックファセットモニタ１３は、レーザーダイオード１２の光出力を検出することを目的として従来からに実装されているものであるが、前記のような反射光の検出にも利用可能である。
【００１７】
図１に示すように、筐体３内には電流電圧変換器１５及び制御判定器１６も収容されており、前記バックファセットモニタ１３で発生した電流は電流電圧変換器１５に入力される。電流が入力された電流電圧変換器１５は、入力電流に応じた電圧を発生し、これを制御判定器１６に出力する。即ち、該電流電圧変換器１５において、反射光の強度が電圧レベルとして検出される（図２のＳＴＥＰ▲３▼）。電流電圧変換器１５から出力された電圧が入力された制御判定器１６は、その電圧レベルを予め記憶された閾値と比較し（図２のＳＴＥＰ▲４▼）、閾値以上であれば、光コネクタ７、８の接続が不適切と判定し（図２のＳＴＥＰ▲５▼）、閾値未満であれば適切と判定する（図２のＳＴＥＰ▲６▼）。制御判定器１６の判定結果は表示器１７に表示され（図２のＳＴＥＰ▲７▼）、作業者は表示器１７に表示された判定結果によって光コネクタ７、８の接続状態を確認できる。また、制御判定器１６の判定結果は、外部の集中制御器１８においても確認可能である。尚、制御判定器１６は前記レーザー電流駆動器１４を制御する機能をも合わせ持っており、レーザー電流駆動器１４は制御判定器１６の指示に従って所定のレーザーフォワード電流をレーザーダイオード１２に供給する。
【００１８】
尚、図１に示すように、筐体３内には前記レーザーダイオードモジュール５ａとは別のレーザーダイオードモジュール５ｂ、５ｃも収容されている。これらレーザーダイオードモジュール５ｂ、５ｃから出力された励起光は光カプラ１９によって合波され、その後、光カプラ２０によって前記入力用光ファイバ１０に合波される。即ち、前記増幅用光ファイバ４には、レーザーダイオードモジュール５ａ、５ｂ、５ｃから出力された３つの励起光が注入される。
【００１９】
（実施形態２）
以下、本発明の光コネクタの接続状態判定方法及び励起光源の第２の実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。図３は以下に説明する励起光源の概略を示すブロック図であり、図４は図３が示す励起光源によって実施される本発明の光コネクタの接続状態判定方法を示すフローチャート図である。
【００２０】
図３に示す励起光源の基本構成は図１に示す励起光源のそれと同一である。従って、同一名称のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１に示す励起光源と図３に示す励起光源の相違点は、レーザーダイオードモジュール５ａと光コネクタ７との間（出力用光ファイバ９の途中）に光カプラ１９を設け、反射光が該モジュール５ａの手前で分岐されて反射光モニタ２２に入力されるようにした点である。これによって、レーザーダイオードモジュール５ａにレーザーダイオード１２への反射光の入射を防止するための光アイソレータ２１が内蔵されている場合であっても反射光が検出され、光コネクタ７、８の接続状態判定が可能となる。尚、前記反射光モニタ２２は図１に示すバックファセットモニタ１３と同様に機能する。
【００２１】
尚、図１に示すものと同様に、筐体３内にはレーザーダイオードモジュール５ａとは別のレーザーダイオードモジュール５ｂ、５ｃも収容されている。これらレーザーダイオードモジュール５ｂ、５ｃから出力された励起光は光カプラ６によって合波されて入力用光ファイバ１０に合波される。即ち、図３に示す増幅用光ファイバ４にもレーザーダイオードモジュール５ａ、５ｂ、５ｃから出力された３つの励起光が注入される。
【００２２】
図３に示す励起光源は以上のような構成を備えているため、該光源において実施される光コネクタの接続状態判定方法では、図２に示すＳＴＥＰ▲１▼に次に、反射光を分岐する工程（図４のＳＴＥＰ▲２▼−１）と、分岐された反射光を反射光モニタ２２に入力し、その強度を電流レベルとして検出する工程（図４のＳＴＥＰ▲２▼−２）とが加わる。尚、ＳＴＥＰ▲２▼−２以後は図２に示すＳＴＥＰ▲３▼以降と同一の工程によって光コネクタの接続状態が判定される。
【００２３】
（その他実施形態）
図１又は図３に示す光コネクタ７の端面で反射される光の強度は同図に示すレーザーダイオード１２の出力が大きいほど大きくなる。さらに、反射光の強度が大きくなれば、光コネクタ７、８の接続が適切な場合の反射光強度と不適切な場合の反射光強度の差も大きくなる。従って、レーザーダイオード１２の出力を大きくすれば、光コネクタ７、８の接続状態の判定精度が向上する。しかし、光コネクタ７、８の接続が不完全な状態でレーザーダイオード１２を駆動すると、漏洩した励起光（レーザー光）が作業者の目に照射される可能性があり、接続状態の確認前にレーザーダイオード１２を大出力で駆動することは危険である。ここで、人間の目に甚大な影響を及ぼす可能性が低いとされるレーザー光の照射時間及び光強度（一般的に「アイセーフ」と呼ばれる）が８時間照射で１ｍＷであることに鑑みると、光強度が約３００ｍＷ程度、照射時間が数百μｓ以下であれば、万一人間の目に照射されても影響はなく、照射時間がより短ければ影響はさらに小さくなると考えられる。
【００２４】
そこで、図１又は図３に示すレーザー電流駆動器１４に、数十ｎｓのパルス的なレーザーフォワード電流をレーザーダイオード１２に供給する機能を与え、励起光を数百μｓ以下の短時間だけパルス状に最大強度で出力可能する。これによって、前記危険を回避しつつ判定精度を向上させることができる。さらに、レーザーダイオード１２をパルス的に多数回駆動し、その都度制御判定器１６に入力される電圧レベルを加算平均処理すれば、ノイズ成分が除去されて判定精度がさらに向上する。
【００２５】
図１に示す光コネクタ７の端面で反射される光の強度は、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法を利用して検出することもできる。図５のグラフは、前記反射光の強度をＯＴＤＲ法によって測定した結果を示すグラフである。該グラフの縦軸は、図１に示すレーザーダイオード１２をパルス駆動した際にバックファセットモニタ１３で受信された光パルス（反射光）の強度を対数表示したものであり、横軸は距離を示す。このグラフに示した測定結果より、図１に示すレーザーダイオード１２から数十ｎｓの時間だけ励起光をパルス状に出力させ、光コネクタ７で反射して戻った光パルスをバックファセットモニタ１３で受信し、光パルスの往復伝播時間が前記グラフ中のｚ２の位置（図１に示す光コネクタ７の設置位置）に相当する時点における受信レベルの強弱を判定すれば、光コネクタ７、８の接続状態を判定できることがわかる。
【００２６】
ここで、図１に示すレーザーダイオードモジュール５ａから光コネクタ７までの距離（光ファイバ９の全長）をｚ、該ファイバ９中を光パルスが往復伝播する時間をＴ、真空中の光速をＣ、光ファイバ９のコアの屈折率をｎとすると、ｚ＝Ｔ・Ｃ／２ｎの関係が成立する。そこで、反射光の検出にＯＴＤＲ法を利用する場合は、レーザーダイオードモジュール５ａと光コネクタ７との間に、ファイバーグレーティングや長さ数十ｍのデポラライザーなどの他、光パルスの往復伝播時間Ｔを見分けることができるようにディレースプールを挿入して光ファイバ９の全長を約１００ｍとする。これにより、レーザーダイオード１２から励起光が出力されてから、バックファセットモニタ１３で光パルス（反射光）が受信されるまでの時間差が数百ｎｓオーダーとなり、前記グラフ中のｚ２の位置における受信レベルの強弱に基づいて図１に示す光コネクタ７、８の接続状態を判定可能となる。具体的には、バックファセットモニタ１３において、受信レベルに応じたレベルの電流が発生し、これが電流電圧変換器１５で電圧レベルに変換され、この電圧レベルに応じて制御判定器１６が光コネクタ７、８の接続状態を判定する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の光コネクタの接続状態判定方法又は励起光源によれば、励起光源用レーザーダイオードモジュールと、該モジュールから出力された信号光を増幅用光ファイバに合波させる光カプラとを接続する光コネクタの接続状態を容易かつ確実に判定することができる。特に、複数のモジュールのうち、あるモジュールのみを交換したり追加したりする場合に、該励起光源内で挿入／抜去される光コネクタの接続状態を容易かつ確実に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の励起光源の実施形態の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の光コネクタの接続状態判定方法の実施形態の一例を示すフローチャート図。
【図３】本発明の励起光源の実施形態の他例を示すブロック図。
【図４】本発明の光コネクタの接続状態判定方法の実施形態の他例を示すフローチャート図。
【図５】ＯＴＤＲによる反射光の強度測定結果を示す図。
【符号の説明】
１　入力側光コネクタ
２　出力側光コネクタ
３　筐体
４　増幅用光ファイバ
５ａ　　レーザーダイオードモジュール
５ｂ　　レーザーダイオードモジュール
５ｃ　　レーザーダイオードモジュール
６　光カプラ
７　光コネクタ
８　光コネクタ
９　出力側光ファイバ
１０　入力側光ファイバ
１１　光アイソレータ
１２　レーザーダイオード
１３　バックファセットモニタ
１４　レーザー電流駆動器
１５　電流電圧変換器
１６　制御判定器
１７　表示器
１８　集中制御器
１９　光カプラ
２０　光カプラ
２１　光アイソレータ
２２　反射光モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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