(57)【要約】【課題】遮断すべき波長の光について、所望に応じて透過、遮断を制御可能な光フィルタを提供すること。【解決手段】試験光の遮断および透過を制御可能な光フィルタ２は、光ファイバ７と、所定の周期で、所定の方向に沿って配列した複数の凸部９を有する応力付与部８とを備えている。上記試験光の遮断の際には、上記所定の方向が光ファイバ３の長手方向と一致するように複数の凸部９を光ファイバ７に当接させて、応力付与部８および光ファイバ７の少なくとも一方に応力を加えることにより、光ファイバ７に対して長周期グレーティングを形成する。【選択図】図１
2009128388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の波長の光の遮断および透過を制御可能な光フィルタであって、
光ファイバと、
所定の周期で、所定の方向に沿って配列した複数の凸部を有する応力付与部とを備え、
前記所望の波長の光の遮断の際には、前記所定の方向が前記光ファイバの長手方向と一致するように前記複数の凸部を前記光ファイバに当接させて、前記応力付与部および前記光ファイバの少なくとも一方に応力を加えることにより、前記光ファイバに対して長周期グレーティングを形成することを特徴とする光フィルタ。
【請求項２】
前記応力付与部に応力を加えるための機械的手段であって、前記応力付与部に対して、応力を加える状態と該応力を加えない状態とを切換可能な機械的手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項３】
前記加えられる応力の大きさを制御するための機械的手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項４】
前記所定の周期のピッチが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光フィルタ。
【請求項５】
前記凸部の前記所定の周期の配列が、前記所定の方向に沿って変化していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光フィルタ。
【請求項６】
前記応力付与部よりも、入力された信号光の進行方向に対する下流側に前記光ファイバの曲げ部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光フィルタに関し、より詳細には、光伝送システムにおける光回線終端装置等で用いられる光フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて、光ファイバ等の伝送路における損失点の測定が行われている。このＯＴＤＲにおいて、光伝送路の監視のために送出される試験光としては、例えば波長が１６５０ｎｍの光を用いることによって、通信光との影響を低減させている。
【０００３】
さて、光伝送システムにおける光回線終端装置では、通信光へのノイズの影響等を低減するために、上述の光伝送路の監視のために送出される試験光の波長帯を遮断する光フィルタが導入されている場合がある。しかしながら、ＰＯＮシステムのように上部側の光ファイバを共有する方式では上部側から光スプリッタ下部の試験を行うことができないため、光回線終端装置側から試験を行う必要がある。しかし上述のように光回線終端装置に試験光の波長に遮断する光フィルタが設けられている場合、試験光波長の光波は光回線終端装置内の光フィルタを通過できないため、当該試験光を用いて終端装置側から光伝送路の試験を行うことができない。
【０００４】
終端装置側から試験を行う方法として、光フィルタの通過波長帯（たとえば６５０ｎｍ）である短波長帯の光波を用いて行う試験方法がある（非特許文献１）。
【０００５】
【非特許文献１】吉田、牧、“０．６５μｍ帯ＯＴＤＲによる光スプリッタ下部故障判定の一提案、”２００４年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１３−３３、２００４年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さてＯＴＤＲ測定においては、長波長帯では光ファイバの曲げ損失が大きいので、測定精度を上げたい場合は、試験光の波長を長波長帯（例えば、１６５０ｎｍ）にすれば良いが、信号光の検知精度の向上を考慮して、一般的に用いられている光回線終端装置には信号光以外の波長を遮断するための光フィルタが設けられている場合が多い。上記一般的に用いられている光回線終端装置の受光素子の感度帯域には上記長波長帯が含まれているので、光回線終端装置側かの測定が行えなかった。
【０００７】
これに対して非特許文献１では、試験光として、光回線終端装置の受光素子の感度帯域外の波長の光を用いているので、光回線終端装置が備える光フィルタにより試験光が遮断されることがなく、さらに上記受光素子でも感知されないので、光回線終端装置側からＯＴＤＲの測定による通信の影響を低減させつつ、ＯＴＤＲ測定を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、非特許文献１では、上記感度帯域外の波長として短波長帯を用いているので、従来の試験光を用いたＯＴＤＲに比べて、光ファイバが曲がっている部分等の検知精度が低下してしまう。すなわち、短波長帯では光ファイバの曲げ損失が低いため曲げ部等の検出は難しく、精度の高い測定を行うことは難しいといった課題があった。
【０００９】
このように、従来では、光回線終端装置側からの測定と、検知精度の向上とを同時に満たすことが難しかった。ＯＴＤＲ測定においては、光ファイバの曲げ損失に基づいて損失点を測定するので、測定精度を向上するためには曲げ損失が大きい長波長帯を用いることが好ましい。よって、長波長帯の試験光を用いる場合であっても、光回線終端装置が備える光フィルタを所望に応じて制御できれば、光回線終端装置側からの測定と、検知精度の向上との両立が望める。
【００１０】
このように、特定の波長を透過させるための光フィルタにおいて、本来遮断される波長の光についても、所望に応じて透過させることが望まれている。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、遮断すべき波長の光について、所望に応じて透過、遮断を制御可能な光フィルタを提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所望の波長の光の遮断および透過を制御可能な光フィルタであって、光ファイバと、所定の周期で、所定の方向に沿って配列した複数の凸部を有する応力付与部とを備え、前記所望の波長の光の遮断の際には、前記所定の方向が前記光ファイバの長手方向と一致するように前記複数の凸部を前記光ファイバに当接させて、前記応力付与部および前記光ファイバの少なくとも一方に応力を加えることにより、前記光ファイバに対して長周期グレーティングを形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記応力付与部に応力を加えるための機械的手段であって、前記応力付与部に対して、応力を加える状態と該応力を加えない状態とを切換可能な機械的手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加えられる応力の大きさを制御するための機械的手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記所定の周期のピッチが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記凸部の前記所定の周期の配列が、前記所定の方向に沿って変化していることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記応力付与部よりも、入力された信号光の進行方向に対する下流側に前記光ファイバの曲げ部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、遮断すべき波長の光について、所望に応じて透過、遮断を制御可能な光フィルタを提供することができる。  
このような光ファイバを例えば光回線終端装置に適用すれば、該光回線終端装置側で光フィルタ機能を制御できるため、一般的なＯＴＤＲ等を用いて光回線終端装置側からの試験を行えるといった効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。  
（第１の実施形態）  
図１（ａ）に、本実施形態に係る光回線終端装置の概略構成図および動作原理を示す。本実施形態に係る光回線終端装置１は、所望の波長の光を遮断するための光フィルタであって、上記光の遮断と透過とを制御（切換えることが）可能な光フィルタ２を備えている。本実施形態では、光回線終端装置に用いているので、光フィルタ２は、光伝送路の監視を行う試験光を遮断するように構成されている。また、光回線終端装置１は、光／電気変換部３、変調器４、および光源５を備え、ＯＴＤＲ等の試験装置６が接続されている。
【００２０】
光フィルタ２は、光ファイバ７と、光ファイバ７に応力を付与するための応力付与部８を備えている。応力付与部８は、複数の凸部９を有しており、該複数の凸部９が一定の周期で所定の方向に沿って配列されることによって、応力付与部８には周期的な凹凸が形成されている。
【００２１】
本発明の一実施形態では、応力付与部８は、例えば、ステンレス、ガラス、プラスチック等により作製することができるが、これらの材料に限定されない。本実施形態において重要なことは、応力付与部８が所定の周期（本実施形態のような一定の周期、あるいは第２の実施形態のような、徐々に変化した周期）で配列された凸部９（所定の周期の凹凸）を有することである。よって、上記応力付与部８の材料としては、凸部９の加工が可能な材料であればいずれの材料を用いても良い。また、凸部９は応力付与部８の一部を加工して形成しても良いし、応力付与部８の基体に所定の周期で凸部９を作りこんでも良い。
【００２２】
本実施形態では、上記所定の方向と光ファイバ７の長手方向とが一致するようにして、複数の凸部９のそれぞれを、光ファイバ７に接するように配置し、凸部９から光ファイバ７に応力が印加されるように応力付与部８に応力を加えることによって、光ファイバ７に対して上記周期の応力を付与できる。このとき、応力付与部８は光ファイバ７の長手方向に沿って応力による周期的な屈折率変化を光ファイバ７上に与え、光ファイバ７に長周期グレーティングを形成する。すなわち、応力付与部８は、自身に応力が加えられると、一定の周期で配置された凸部９により光ファイバ７に対して該一定の周期で応力を付与して、光ファイバ７に対して長周期グレーティングを形成する。
【００２３】
本実施形態では、応力付与部８への応力付与を解除すると、上記光ファイバ７に生じた屈折率変化も解除され、光ファイバ７に形成された長周期グレーティングも解除される。よって、本実施形態では、応力付与部８への応力付与により、光ファイバ７に対して一時的に長周期グレーティングを形成することができる。
【００２４】
このようにして形成された長周期グレーティングでは、次式で表される位相整合条件を満たしたとき、伝搬光と高次モード間のモード変換を生じる。
【００２５】
【数１】
2009128388.tif 000003
【００２６】
ここで、Λはグレーティング周期、λは光波の波長、ｎ１およびｎ２はそれぞれ伝搬光および高次モードの実効屈折率を表す。
【００２７】
一般的に伝送路で用いられる光ファイバは単一モードファイバであるため、生じた高次モードは漏洩し、形成された長周期グレーティング部における光損失となる。図１（ｂ）に、図１（ａ）に示したシステムにおいて、光ファイバ７として用いた１．３μｍ帯零分散単一モードファイバ（ＳＭＦ）に、応力付与部８により応力を付与したときの透過スペクトルを示す。このときの凸部９の周期は６３０μｍであり、１５５０ｎｍ帯において損失が発生していることが確認できる。
【００２８】
上記損失の大きさは、凸部９を介して光ファイバ７に印加される応力の大きさによって制御することが可能であり、また応力を加えない状態とすることで図１（ｂ）の光フィルタの機能を除去することができる。凸部９を介して光ファイバ７に印加される応力は応力付与部８に印加される応力と対応しているので、応力付与部８へ印加する応力を制御することにより、光フィルタ２のフィルタ機能を制御することができる。すなわち、応力付与部８に応力を加えることにより特定の波長の光を遮断し、応力付与部８に応力を加えない場合には上記特定の波長の光を透過させることが可能な光フィルタを実現することができる。
【００２９】
なお、応力付与部８に加える応力は、応力付与部８に応力を加えるための機械的手段であって、応力付与部８に対して応力を付与する状態と応力を付与しない状態とを切換可能な機械的手段としてのアクチュエータ等の可動部によって機械的に制御することができる。このような機械的手段により、応力付与部８に加える応力のＯｎ／Ｏｆｆの制御や、加える応力の大きさの制御を行うことができる。  
また、機械的手段ではなく、人の手によって応力付与部８に応力を加えても良い。  
このように、本実施形態では、応力付与部８に応力を加えるか否かによって、光フィルタ２の動作のＯｎ（遮断）／Ｏｆｆ（透過）を選択することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態では、結果的に周期的に配置された凸部９の作用により、光ファイバ７に長周期グレーティングが形成されれば良い。よって、応力付与部８に直接的に応力が付与されなくても、光ファイバ７に応力を付与することにより、凸部９を介して光ファイバ７には応力が印加されることになり、長周期グレーティングを形成することができる。この場合においても、光ファイバ７への応力を解除することによって、形成された長周期グレーティングが解除されることは言うまでもない。なお、応力付与部８と光ファイバ７の双方から応力を付与しても同様の作用を得ることができる。
【００３１】
このように、本実施形態では、所望の波長の光を遮断する場合に、各凸部９と光ファイバ７とを当接させ、応力付与部８および光ファイバ７の少なくとも一方から応力を加えることによって、光ファイバ７に長周期グレーティングを形成することができる。
【００３２】
なお、光フィルタを解除する状態（光ファイバ７に応力を付与せず、遮断すべき波長の光を透過させる状態）においては、凸部９と光ファイバ７とを当接させていても良いし、離間させても良い。離間させる場合は、応力付与部８を、駆動部を有するクリップ等の保持手段に保持させるようにすれば良い。そして、光フィルタ２を通常の光フィルタとして機能させる場合に、上記駆動部を駆動させて、凸部９と光ファイバ７とが離間した状態から当接する状態にして、応力付与部８に対して応力を付与するようにすれば良い。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る光回線終端装置における、光損失を与える動作波長の周期依存性を示している。ここでは図１（ｂ）と同様に、光ファイバ７としてＳＭＦを用い、該ＳＭＦに応力を付与した場合を例示している。また図２では、ＳＭＦの基本モードと第１高次モードとのモード変換に関わる周期を表している。一般的な通信波長帯および試験波長帯は１２６０〜１６５０ｎｍであるため、当該波長帯で動作させるためには、凸部９の周期が０．８ｍｍ以下である必要があることがわかる。
【００３４】
また光ファイバの伝搬モードは、より高次のモードほど実効屈折率が小さくなり、基本モードとの実効屈折率差ｎ１−ｎ２は大きくなる。したがって式（１）より、より高次のモードに変換するためにはより小さい周期が必要であることがわかる。図２では第１高次モードとの変換を示しているが、より高次のモードとの変換を用いることによって、図２で示した周期より小さい周期であっても光損失を発生させることができる。
【００３５】
このように本実施形態によれば、光ファイバ７への応力の制御により、光ファイバ７において長周期グレーティングの形成およびその解除を制御することができ、上記応力の制御に応じて光フィルタ２は、所望の波長の光（例えば、ＯＴＤＲにおける試験光）の遮断と透過とを制御することができる。すなわち、光フィルタ２は、所望に応じて、所望の波長の光に対する光フィルタとして機能させる状態と、上記光フィルタとして機能させない状態とを実現可能である。
【００３６】
従って、本実施形態のように、光回線終端装置１に用いる場合、図１（ａ）に示すように光フィルタ２において、応力付与部８に対して応力を付与することによって光ファイバ７に長周期グレーティングを形成して試験光を遮断することができ、また上記応力を付与しない場合は、光ファイバ７には長周期グレーティングが形成されておらず、高次モードによる光の漏洩が起こらないので、試験光を通過させることができる。よって、光／電気変換部３の感度帯域に含まれる波長の試験光を用いても、通常の通信時には応力を印加することによって光フィルタ２を通常の光フィルタとして機能させることができ、ＯＴＤＲ測定時には応力を解除することによって、試験光が光フィルタ２を通過できるようになる。従って、信号光の検知精度を向上した良好な通信を実現できつつ、光回線終端装置１側にてＯＴＤＲ測定を実現することができる。
【００３７】
また、試験光として、光／電気変換部３の感度帯域に含まれるような長波長帯を用いても、通常の通信時には光フィルタ２を、試験光を遮断するように機能させ、ＯＴＤＲ測定時には光フィルタ２を、試験光を透過させるように機能させることができる。よって、試験光として長波長帯を用いることができるので、光ファイバの曲げ部等の検出を高精度で行うことができる。
【００３８】
本実施形態において重要なことは、所望の波長の光の遮断および透過を制御可能な光フィルタを提供することであり、そのために、所望に応じて、光ファイバに長周期グレーティングの形成および解除を行うことを本質としている。そして、この光ファイバへの長周期グレーティングの形成を行うために、一定の周期で整列した凸部を有する応力付与部と光ファイバとを、凸部の整列方向と光ファイバの長手方向とを一致するようにして接触させ、応力付与部および光ファイバの少なくとも一方に応力を付与しているのである。
【００３９】
このように応力を付与することによって、光ファイバには上記一定の周期で屈折率変化が生じ、長周期グレーティングが形成され、この長周期グレーティング部を通過する光が高次モードに変換され、該高次モードの光が漏洩することにより上記遮断効果を得ることができる。
【００４０】
ＯＴＤＲ測定時など、光フィルタの機能を解除したい場合は、上記応力を解除することによって形成された長周期グレーティングが無くなり、ＯＴＤＲ測定に用いる試験光が通過することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）  
図２に示した応力付与部に形成された凸部の周期と動作波長との関係は、光ファイバの構造によって変化し、また温度や歪によっても変化する。このような変化に対応するために、動作波長帯域はなるべく大きいことが好ましい。
【００４２】
図３に本実施形態の光回線終端装置に関わる応力付与部８の構造を表す概略図を示す。第１の実施形態では、応力付与部８が有する凸部９が一定の周期が配列されている。しかしながら、本実施形態では、凸部９が配列方向に沿って徐々に変化した間隔で配列されている。すなわち、凹凸部のピッチが光ファイバ７の長手方向に沿ってΛ１〜ΛＮに変化した構造によって、等価的にΛ１〜ΛＮに対応するすべての動作波長に対応することができ、動作波長帯域を拡大することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）  
図４に本実施形態の光終端装置に関わる、光フィルタ２の構成例を示す。図４に示すように、光フィルタ２は、さらに光ファイバの曲げ部１０を備えている。すなわち、応力付与部８の外部から入力された信号光の進行方向の下流側（光／電気変換部３等の受光素子側）に光ファイバ７の曲げ部１０を形成した構成となっている。
【００４４】
応力付与部８により形成された長周期グレーティングによって発生した高次モードは一般的に、伝搬モードに比べて非常に曲げ損失が大きい。したがって図４に示した構成によって高次モードを効率的に漏洩させることが可能となり、光フィルタ特性を安定化させることができ、好ましい。
【００４５】
本発明の一実施形態では、上述したように、光フィルタ２に長周期グレーティングを形成して光ファイバ７の伝搬光を高次モードに変換し、該高次モードの光の漏洩によって光フィルタ機能を達成しているので、高次モードの光の漏洩を十分に実現する必要がある。よって、本実施形態では、応力付与部８と受光素子としての光／電気変換部３との間に光ファイバ７の曲げ部１０を設けることによって、上述のような高次モードの曲げ損失が大きいことを利用して、漏洩しきれなかった高次モードの光を上記曲げ部１０においてさらに漏洩させている。従って、本実施形態では、光フィルタ２を光フィルタとして機能させる場合の光の遮断効果をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る光回線終端装置を説明する概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光回線終端装置における透過スペクトルを表す特性図である。
【図２】本発明の一実施形態の光回線終端装置に関わる、基本モードと第一高次モードとでモード変換を行うためのグレーティング周期を表す特性図である。
【図３】本発明の一実施形態の光回線終端装置に関わる、応力付与部の構造を説明する概略図である。
【図４】本発明の一実施形態の光回線終端装置に関わる、光フィルタ部の構造を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    光回線終端装置
２    光フィルタ
３    光／電気変換部
４    変調器
５    光源
６    ＯＴＤＲ等の試験装置
７    光ファイバ
８    応力付与部
９    凸部
【図１】
2009128388.tif 000004
【図２】
2009128388.tif 000005
【図３】
2009128388.tif 000006
【図４】
2009128388.tif 000007