JP5402202B2 - Fiber Bragg grating device - Google Patents
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Description
この発明は、ファイバブラッググレーティング装置と、このファイバブラッググレーティング装置を位相符号器として備える、位相符号方式の光符号分割多重ネットワークで用いられる加入者端末と、この加入者端末を含む光ネットワークに関するものである。 The present invention relates to a fiber Bragg grating device, a subscriber terminal used in a phase code type optical code division multiplexing network provided with the fiber Bragg grating device as a phase encoder, and an optical network including the subscriber terminal. is there.
近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。この通信需要の増大に対応して、光ファイバを用いた高速・大容量光ネットワークが整備されつつある。このような高速・大容量光ネットワークでは、複数チャネルの光信号を多重して、一本の光ファイバ伝送路で伝送する光多重伝送技術が必要不可欠である。 In recent years, communication demand has been rapidly increasing due to the spread of the Internet and the like. In response to this increase in communication demand, high-speed and large-capacity optical networks using optical fibers are being developed. In such a high-speed and large-capacity optical network, an optical multiplex transmission technique for multiplexing a plurality of channels of optical signals and transmitting them through a single optical fiber transmission line is indispensable.
光多重伝送技術としては、光時分割多重(OTDM:Optical Time Division Multiplexing)、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)及び光符号分割多重(OCDM:Optical Code Division Multiplexing)が盛んに研究されている。 As the optical multiplex transmission technology, optical time division multiplexing (OTDM), wavelength division multiplexing (WDM), and optical code division multiplexing (OCDM) are being studied. .
これら光多重伝送技術の中で、OCDMは時間軸上で同一の時間スロットに複数のチャネルを設定できる、あるいは、波長軸上においても同一波長に複数のチャネルを設定できるという特徴を有しているので、多重度が高い。また、OCDMは、送信側においてチャネルごとに異なる符号で変調(符号化)し、受信側において、送信側と同一の符号で復調(復号化)する技術であるため、この符号が知られない限り復号化されることが無く、情報の安全確保にも優れている。 Among these optical multiplex transmission technologies, OCDM has a feature that a plurality of channels can be set in the same time slot on the time axis, or a plurality of channels can be set at the same wavelength on the wavelength axis. So the multiplicity is high. In addition, OCDM is a technique of modulating (encoding) with a different code for each channel on the transmitting side and demodulating (decoding) with the same code as that of the transmitting side on the receiving side. Therefore, unless this code is known, It is not decrypted and is excellent in ensuring information security.
OCDMとしては、波長ホップ/時間拡散併用方式(以下、波長ホップ方式と称する。)や、位相符号方式の符号化/復号化技術が知られている。 As the OCDM, a wavelength hop / time spreading combination method (hereinafter referred to as a wavelength hop method) and a phase code encoding / decoding technique are known.
波長ホップ方式は、光パルス信号を、互いに異なる波長のチップパルスに分岐し、このチップパルスの時間軸上の配置順序を符号とする方式である。一方、位相符号方式は、光パルス信号を複数のチップパルスに分岐し、チップパルス間の位相差を符号とする方式である。 The wavelength hop method is a method in which an optical pulse signal is branched into chip pulses having different wavelengths, and the arrangement order of the chip pulses on the time axis is used as a code. On the other hand, the phase code method is a method in which an optical pulse signal is branched into a plurality of chip pulses and a phase difference between the chip pulses is used as a code.
OCDMにおける符号器/復号器としてファイバブラッググレーティング(FBG:Fiber Bragg Grating)を用いたものが知られている。FBGは、光ファイバのコア内にグレーティングを形成したデバイスであり、特定波長の光を反射する特徴を有する。 As an encoder / decoder in the OCDM, one using a fiber Bragg grating (FBG) is known. An FBG is a device in which a grating is formed in the core of an optical fiber, and has a characteristic of reflecting light of a specific wavelength.
近年、多点位相シフト構造を有するスーパーストラクチャFBG(SSFBG:Superstructured FBG)の、位相符号方式OCDMの符号器/復号器への応用が注目されている。 In recent years, application of superstructure FBG (SSSFBG: Superstructured FBG) having a multipoint phase shift structure to an encoder / decoder of a phase code system OCDM has attracted attention.
このSSFBGは、同一光ファイバ中に複数個の同一構成のFBG(単位FBG)を有しており、構成する符号に応じて隣り合う単位FBGの間隔を「0」又は所定の間隔としている。15ビットの非周期的位相符号で符号化する場合、第1〜15の単位FBGで反射されるチップパルスの位相が、例えば、「0、0、0、π、π、π、π、0、π、0、π、π、0、0、π」となるように、単位FBGの間隔が設定される(例えば、特許文献1参照)。 The SSFBG has a plurality of FBGs (unit FBGs) having the same configuration in the same optical fiber, and the interval between adjacent unit FBGs is set to “0” or a predetermined interval according to the constituent code. When encoding with a 15-bit aperiodic phase code, the phase of the chip pulse reflected by the 1st to 15th unit FBGs is, for example, “0, 0, 0, π, π, π, π, 0, The interval of the unit FBG is set so as to be “π, 0, π, π, 0, 0, π” (see, for example, Patent Document 1).
位相符号方式OCDMでは、光パルス信号が符号器(エンコーダ)の符号に従って、時間軸上に拡散されチップパルス列を形成する。このチップパルス列は、復号器(デコーダ)によって元の光パルス信号に復号される。この場合、エンコーダによって形成されたチップパルス列の各チップパルス間の位相差が符号となる。 In the phase code system OCDM, an optical pulse signal is spread on the time axis in accordance with the code of an encoder to form a chip pulse train. This chip pulse train is decoded into an original optical pulse signal by a decoder. In this case, the phase difference between the chip pulses of the chip pulse train formed by the encoder is a code.
エンコーダは、光パルス信号をチップパルス列に拡散する際に、各チップパルス間に位相差を与え、デコーダは、エンコーダで与えられた各チップパルス間の位相差をキャンセルする役割を担う。同一符号が与えられている場合、エンコーダとデコーダの構造は同じである。以下の説明において、符号器(エンコーダ)及び復号器(デコーダ)を、区別しない場合は、位相符号器と称する。 When the optical pulse signal is diffused into the chip pulse train, the encoder gives a phase difference between the chip pulses, and the decoder plays a role of canceling the phase difference between the chip pulses given by the encoder. When the same code is given, the structure of the encoder and the decoder is the same. In the following description, an encoder (encoder) and a decoder (decoder) are referred to as a phase encoder when they are not distinguished.
エンコーダとデコーダに与えられる符号が同じ場合、デコーダで復調される波形は、エンコーダで与えられたチップパルス間の位相差がキャンセルされて、強いピークを有する波形(自己相関波形)となる。一方、エンコーダとデコーダに与えられる符号が異なる場合、デコーダで復調される波形は、エンコーダで与えられたチップパルス間の位相差がキャンセルされないため、複数の小さなピークからなる波形(相互相関波形)となる。 When the codes given to the encoder and the decoder are the same, the waveform demodulated by the decoder becomes a waveform having a strong peak (autocorrelation waveform) by canceling the phase difference between the chip pulses given by the encoder. On the other hand, when the codes given to the encoder and the decoder are different, the waveform demodulated by the decoder is not canceled by the phase difference between the chip pulses given by the encoder, so that the waveform consisting of a plurality of small peaks (cross-correlation waveform) Become.
位相符号方式OCDMでは、自己相関波形と相互相関波形のピークの信号強度比(コントラスト比)により信号識別が行われる。 In the phase code system OCDM, signal identification is performed based on the signal intensity ratio (contrast ratio) of the peaks of the autocorrelation waveform and the cross-correlation waveform.
エンコーダ及びデコーダを構成するFBGのブラッグ反射波長(以下、動作波長と称する。)は、環境温度が変化するとFBGの実効屈折率やグレーティングピッチが変化する。この結果、FBGでの動作波長が変化する。 The Bragg reflection wavelength (hereinafter referred to as the operating wavelength) of the FBG constituting the encoder and decoder changes the effective refractive index and grating pitch of the FBG when the environmental temperature changes. As a result, the operating wavelength in the FBG changes.
特に位相符号方式OCDMでは、送信側のエンコーダを構成するFBGの動作波長と、受信側のデコーダを構成するFBGの動作波長とが数pm以上異なると、受信側において復号化が実行されない。従って、送信側のエンコーダを構成するFBGと受信側のデコーダを構成するFBGの動作波長の差が数pm未満となるような制御が必要である。このため、環境温度が変化してもエンコーダ及びデコーダを構成するFBGの動作波長が数pmしか変動しないように安定化を図るか、エンコーダあるいはデコーダを構成するFBGの少なくとも一方の動作波長を随時調整する必要がある。 In particular, in the phase code system OCDM, if the operating wavelength of the FBG that constitutes the encoder on the transmitting side and the operating wavelength of the FBG that constitutes the decoder on the receiving side differ by several pm or more, decoding is not performed on the receiving side. Therefore, it is necessary to perform control such that the difference in operating wavelength between the FBG constituting the transmitting encoder and the FBG constituting the receiving decoder is less than several pm. Therefore, stabilization is performed so that the operating wavelength of the FBG constituting the encoder and decoder fluctuates by only a few pm even when the environmental temperature changes, or at least one operating wavelength of the FBG constituting the encoder or decoder is adjusted as needed. There is a need to.
FBGの動作波長を調整する手段としては、ペルチエ素子を備えて構成されたサーモモジュールを用いて、環境温度に依存せずにFBGの温度を一定に制御することで、FBGの動作波長を安定化するFBG装置がある(例えば、特許文献1参照)。 As a means of adjusting the operating wavelength of the FBG, the operating wavelength of the FBG is stabilized by using a thermo module configured with a Peltier element and controlling the temperature of the FBG to be constant without depending on the environmental temperature. There is an FBG device (see, for example, Patent Document 1).
一方、FBGの動作波長を環境温度によらず安定させる手段としては、熱膨張係数が負である基材にFBGを固定し、環境温度変化に伴う波長変動量を基材の熱伸縮によって変動した応力に伴うFBGの波長変動量によって補償する非感熱性光学素子がある(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, as a means of stabilizing the operating wavelength of the FBG regardless of the environmental temperature, the FBG was fixed to a base material having a negative thermal expansion coefficient, and the amount of wavelength fluctuation accompanying the environmental temperature change was changed by the thermal expansion and contraction of the base material. There is a non-thermosensitive optical element that compensates by the amount of FBG wavelength variation caused by stress (see, for example, Patent Document 2).
また、熱膨張係数が異なる2種類以上の金属によってカンチレバーを構成し、環境温度変化に伴うFBGの波長変動量を、応力に伴うFBGの波長変動量によって補償する温度補償型光学素子もある(例えば、特許文献3参照)。 There is also a temperature-compensating optical element in which a cantilever is constituted by two or more types of metals having different thermal expansion coefficients, and the amount of FBG wavelength variation due to environmental temperature changes is compensated by the amount of FBG wavelength variation due to stress (for example, And Patent Document 3).
しかしながら、上述の特許文献1に開示された、FBG装置では、FBGの動作波長の制御のために電力が必要となる。また、上述の特許文献2に開示された非感熱性光学素子では、熱膨張係数が負である特殊な素材を調達する必要がある。また、上述の特許文献3に開示された温度補償型光学素子では、構造が複雑になってしまう。 However, the FBG device disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 requires electric power for controlling the operating wavelength of the FBG. In addition, in the non-thermosensitive optical element disclosed in Patent Document 2 described above, it is necessary to procure a special material having a negative thermal expansion coefficient. In addition, the structure of the temperature-compensated optical element disclosed in Patent Document 3 is complicated.
さらに、非感熱性光学素子や、温度補償型光学素子では、波長の安定精度を十分高くするために、設計を綿密に行う必要があるので、製造コストが高くなる。 Furthermore, in the non-thermosensitive optical element and the temperature compensation optical element, it is necessary to design carefully in order to sufficiently increase the wavelength stability accuracy, so that the manufacturing cost increases.
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、特殊な素材を用いることなく、単純な構造で構成され、さらに、環境温度の変動に伴うFBGの動作波長変動が小さく、かつ緩慢なファイバブラッググレーティング装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to have a simple structure without using a special material, and to further operate the operating wavelength of the FBG accompanying a change in environmental temperature. variation is small, and to provide a slow fiber Bragg grating equipment.
上述した目的を達成するために、この発明のファイバブラッググレーティング装置は、ファイバブラッググレーティング部を有する光ファイバと、光ファイバが固定される円筒形状の実装チューブとを備えて構成される。ここで、ファイバブラッググレーティング部は、実装チューブ内に実装チューブの両端で硬化後も柔軟性を有する封止材によって真空封止されている。 In order to achieve the above-described object, the fiber Bragg grating device of the present invention includes an optical fiber having a fiber Bragg grating portion and a cylindrical mounting tube to which the optical fiber is fixed. Here, the fiber Bragg grating portion is vacuum-sealed in the mounting tube by a sealing material having flexibility even after curing at both ends of the mounting tube .
この発明のファイバブラッググレーティング装置及び加入者端末の好適な実施形態によれば、実装チューブの熱膨張係数が最大でも2×10−6/Kであるのが良い。また、実装チューブの材質が、インバー、スーパーインバー及びガラスセラミックのいずれかであるのが良い。 According to a preferred embodiment of the fiber Bragg grating device and the subscriber terminal of the present invention, the mounting tube may have a thermal expansion coefficient of 2 × 10 −6 / K at the maximum. The material of the mounting tube may be any one of Invar, Super Invar, and glass ceramic.
また、この発明のファイバブラッググレーティング装置及び加入者端末の好適な実施形態によれば、真空封止が、硬化後も柔軟性を有する封止材によってなされているのが良い。また、封止材が、シリコンゲルであるのが良い。 Further, according to a preferred embodiment of the fiber Bragg grating device and the subscriber terminal of the present invention, the vacuum sealing may be performed by a sealing material having flexibility even after curing. The sealing material is preferably silicon gel.
この発明のファイバブラッググレーティング装置によれば、ファイバブラッググレーティング部あるいはSSFBGが、実装チューブ内に真空封止されている。この結果、特殊な材料や、複雑な構成を用いることなく、簡単な構成で、FBG領域の温度変化を、環境温度の変化に対して緩やかにすることができる。 According to the fiber Bragg grating equipment of the present invention, the fiber Bragg grating portion or SSFBG have been vacuum-sealed in the mounting tube. As a result, the temperature change in the FBG region can be moderated with respect to the environmental temperature change with a simple configuration without using a special material or a complicated configuration.
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shape, size, and arrangement relationship of each component are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, the material and numerical conditions of each component are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.
(ファイバブラッググレーティング装置)
図1を参照して、この発明のファイバブラッググレーティング装置の一実施形態について説明する。図1は、ファイバブラッググレーティング装置の概略構成図であり、断面の切り口で示してある。なお、断面を示すハッチングは、一部分省略してある。
(Fiber Bragg grating device)
With reference to FIG. 1, an embodiment of the fiber Bragg grating device of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fiber Bragg grating device, which is shown by a cut section. Note that hatching indicating a cross section is partially omitted.
ファイバブラッググレーティング(FBG)装置10は、ファイバブラッググレーティング(FBG)部22を有する光ファイバ20と、光ファイバ20が固定される実装チューブ30とを備えて構成される。ここで、FBG部22は、実装チューブ30内に真空封止されている。
The fiber Bragg grating (FBG)
FBG部22の構成、例えば、FBG部22に形成されているFBGの個数、各FBGの長さ、各FBGにおける格子間隔などは、用途に応じて好適に設計される。ここでは、FBG部22の構成例として、FBG部22に、位相符号方式のOCDMで用いられる、SSFBGが設けられている場合について説明する。
The configuration of the
SSFBGは、同一の光ファイバ20中に、複数個の屈折率変調領域である単位FBG24を備えた多点位相シフト構造を有している。光ファイバ20として、例えば、コアにゲルマニウムなどを添加して紫外線感光性を高めたシングルモード光ファイバを用いることができる。
The SSFBG has a multi-point phase shift structure including a plurality of
単位FBG24の長さ及び回折格子間隔は、全て等しく形成されている。SSFBGが、位相符号方式のOCDM通信における、符号器(エンコーダ)又は復号器(デコーダ)として用いられるとき、SSFBGは、符号長Mに等しい個数の単位FBG24を備えて構成される。
The length of the
SSFBGに光パルス信号が入力されると、光パルス信号は、各単位FBG24で一部が反射され、一部が透過する。この結果、M個に分岐されたチップパルスがSSFBGの入力側から出力される。SSFBGでは、構成する符号に応じて隣り合う単位FBG24の間隔を「0」又は所定の間隔としている。15ビットの非周期的位相符号で符号化する場合、第1〜15の単位FBG24で反射されるチップパルスの位相が、例えば、「0、0、0、π、π、π、π、0、π、0、π、π、0、0、π」となるように、単位FBG24の間隔が設定される。
When an optical pulse signal is input to the SSFBG, a part of the optical pulse signal is reflected by each
実装チューブ30は、例えば、外径5mm及び内径3mmの円筒形状で構成される。実装チューブ30の長さは、SSFBGが形成されているFBG部22が十分に含まれる長さであればよい。例えばFBG部22の長さが85mmのとき、実装チューブ30の長さは、100mm程度にすればよい。
The mounting
実装チューブ30が環境温度変化に伴い伸縮すると、FBG部22に印加される応力が変化して、動作波長の変動の要因となる場合がある。そこで、実装チューブ30は、熱膨張係数(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)の小さい材料で構成されるのが望ましい。すなわち、実装チューブ30のCTEは、最大でも2×10−6/Kであるのが良い。実装チューブ30の材質として、例えば、CTEが2×10−6/K程度であるインバーや、CTEがインバーのCTEに比べて1桁程度、あるいはそれ以上に小さい、スーパーインバー及びガラスセラミックのいずれかを用いることができる。
When the mounting
FBG部22の真空封止は、実装チューブ30に、FBG部22が十分含まれるように光ファイバ20を通した後、実装チューブ30の両端で封止材40を用いて封止することによってなされている。
The vacuum sealing of the
封止材40は、封止後に実装チューブ30内の真空を保持するための気密封止に適した材料であれば良く、任意好適なものを用いることができる。
The sealing
なお、例えば、実装チューブ30をインバーで構成した場合などは、環境温度変化に伴って実装チューブ30が僅かに伸縮する。この実装チューブ30の伸縮がそのままFBG部22に伝達されると、FBG部22に印加される応力が変化するので、動作波長の変動要因となる。この場合、封止材40を、硬化後も柔軟性を有する材質として、シリコンゲル(例えば、SE9186(製品名:東レ・ダウコーニング株式会社製))を用いるのが良い。
For example, when the mounting
このように、封止材40が柔軟性を有していると、環境温度の変動により、実装チューブが僅かに伸縮した場合であっても、封止材40の柔軟性により、実装チューブの伸縮はFBG部22には伝達されない。このため、FBG部22に印加される応力の変動に伴う動作波長の変動は発生しない。
Thus, if the sealing
(光ネットワーク)
図2を参照して、位相符号方式のOCDMを用いる光ネットワークについて説明する。
(Optical network)
With reference to FIG. 2, an optical network using a phase code type OCDM will be described.
光ネットワーク100は、1つの局側装置300と、この局側装置300に光ファイバ網で接続された複数の加入者端末200−1〜n(nは2以上の整数)とを備えて構成される。
The
加入者端末200は、送受信部210と符号処理部220とを備えて構成される。送受信部210には、送信器212と、受信器214とが設けられている。また、符号処理部220には、エンコーダ222とデコーダ224が設けられている。このエンコーダ222及びデコーダ224として、図1を参照して説明した、SSFBGを有するFBG装置10が用いられる。
The
送信器212は、例えば、パルス光源と光変調器を含む。パルス光源は、規則正しい一定の時間間隔で光パルスが並ぶ光パルス列を生成する。光変調器は、光パルス列を光変調して得られる、送信データとしての2値デジタル電気パルス信号を反映した光パルス上り信号(図中、矢印S213で示す。)を生成する。このように、送信器212は、送信データに対応する光パルス上り信号S213を生成する。
The
送信器212で生成された光パルス上り信号S213は、サーキュレータ232を経てエンコーダ222に送られる。エンコーダ222は、エンコーダ222ごとに与えられている符号に従って、光パルス上り信号S213の各光パルスを時間軸上に拡散して、チップパルス列としての符号化上り信号(図中、矢印S223で示す。)を生成する。符号化上り信号S223は、局側装置300に送られる。
The optical pulse
局側装置300から受け取る符号化下り信号(図中、矢印S301で示す。)は、サーキュレータ234を経てデコーダ224に送られる。デコーダ224は、エンコーダ222と同様に構成される。デコーダ224とエンコーダ222とに同一符号が与えられている場合は、デコーダ224とエンコーダ222の構造は同じになる。
An encoded downlink signal (indicated by an arrow S301 in the figure) received from the
符号化の際の符号と同じ符号で復号化される場合、デコーダ224で復号化されて得られる波形は、エンコーダ222で与えられたチップパルス間の位相差がキャンセルされて、強いピークを有する波形(自己相関波形)となる。一方、符号化の際の符号と異なる符号で復号化される場合、デコーダ224で復号化されて得られる波形は、エンコーダ222で与えられたチップパルス間の位相差がキャンセルされないため、複数の小さなピークからなる波形(相互相関波形)となる。
When decoding with the same code as the code at the time of encoding, the waveform obtained by decoding with the
デコーダで復号化されて得られた光パルス下り信号(図中、矢印S225で示す。)は、サーキュレータ234を経て受信器214に送られる。
An optical pulse downlink signal (indicated by an arrow S225 in the figure) obtained by decoding by the decoder is sent to the
受信器214は、例えば、光電変換器を含み、光パルス下り信号S225から、受信データを生成する。
The
局側装置300は、光ネットワーク100を構成する加入者端末200の個数に相当する数の送受信部310−1〜nと符号処理部320−1〜nを備えている。この局側装置300が備える送受信部310−1〜n及び符号処理部320−1〜nは、各加入者端末200が備える送受信部210及び符号処理部220と同様に構成される。
The station-
ここで、局側装置300が備えるエンコーダ及びデコーダは、例えば特許文献1に開示されている従来構成と同様に、動作波長を調整可能に構成されている。局側装置300は、波長調整手段344を含む制御部340を備えている。この波長調整手段344が、各符号処理部320−1〜nのエンコーダ及びデコーダについて動作波長の調整を行う。
Here, the encoder and the decoder included in the station-
このとき、各加入者端末200−1〜nは、任意好適な温度検知手段240を備えるのが良い。この温度検知手段240は、エンコーダ222及びデコーダ224が設置されている周囲の環境温度を測定し、光ファイバ網を経て局側装置300に環境温度の情報を送る。温度検知手段240としては、サーミスタ、熱電対、白金熱抵抗体など、任意好適なものを用いることができる。なお、環境温度の情報は、光ファイバ網とは別の通信回線(図示を省略する。)を介して局側装置300に送る構成にしてもよい。
At this time, each of the subscriber terminals 200-1 to 200-n may include any suitable temperature detection means 240. This temperature detection means 240 measures the ambient temperature around which the
局側装置300は、温度検知手段240から送られた環境温度の情報を監視する温度監視手段342を備え、温度監視手段342が監視する各加入者端末200−1〜nのエンコーダおよびデコーダの周囲温度の情報を用いて、波長調整手段344が各加入者端末に対応する符号処理部320−1〜nのエンコーダおよびデコーダの動作波長の調整を行う。
The station-
(環境温度が変化した場合の動作)
図3を参照して、位相符号器が設置されている環境の温度が変化した場合のFBG装置の動作について説明する。図3は、環境温度とFBG温度(FBG部の温度)の関係を示す図である。図3では、横軸に時間(単位:分)を取って示し、縦軸に温度(単位:℃)を取って示している。図3には、環境温度(I)、FBG部を真空封止した場合のFBG部の温度(II)及びFBG部を真空封止していない場合のFBG部の温度(III)が示されている。ここで、FBG部の温度は、熱伝導解析によって得られた結果である。
(Operation when environmental temperature changes)
With reference to FIG. 3, the operation of the FBG device when the temperature of the environment where the phase encoder is installed changes will be described. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the environmental temperature and the FBG temperature (the temperature of the FBG portion). In FIG. 3, the horizontal axis indicates time (unit: minutes) and the vertical axis indicates temperature (unit: ° C.). FIG. 3 shows the environmental temperature (I), the temperature (II) of the FBG part when the FBG part is vacuum-sealed, and the temperature (III) of the FBG part when the FBG part is not vacuum-sealed. Yes. Here, the temperature of the FBG portion is a result obtained by heat conduction analysis.
ここでは、環境温度の初期状態を25℃としている。先ず、1℃/分の温度変化率で25℃から35℃まで変化させる。次に、環境温度を35℃に10分間維持した後、1℃/分の温度変化率で35℃から25℃まで変化させる。次に、環境温度を25℃に10分間維持する。 Here, the initial state of the environmental temperature is 25 ° C. First, the temperature is changed from 25 ° C. to 35 ° C. at a temperature change rate of 1 ° C./min. Next, after maintaining the environmental temperature at 35 ° C. for 10 minutes, the temperature is changed from 35 ° C. to 25 ° C. at a temperature change rate of 1 ° C./min. Next, the environmental temperature is maintained at 25 ° C. for 10 minutes.
位相符号器として用いられるFBG装置10が設置されている環境の温度が変化した場合、実装チューブ30の表面などの外気に曝されている領域の温度は、環境温度の変化に応じて変化する。このとき、実装チューブ30の内部が真空であると、真空断熱効果によって、環境温度の変化は、FBG部22には伝達されにくくなる。光ファイバ20自体の熱伝導の影響は避けられないが、光ファイバ20として、熱伝導係数が1.4W/mK程度と、熱伝導の少ないものを用いることができるので、その熱伝導は緩やかになる。
When the temperature of the environment where the
FBG部を真空封止していない場合のFBG部の温度(III)は、環境温度(I)とほぼ等しくなるのに対して、FBG部を真空封止している場合のFBG部の温度(II)は、環境温度(I)に対して、緩やかに変化する。例えば、時間0分で25℃の環境温度が、33℃まで、1℃/分の温度変化率で、8分間で上昇したとする。このとき、FBG部を真空封止しているFBG部の温度(II)は、約26℃であり、1℃程度の変化となる。
The temperature (III) of the FBG portion when the FBG portion is not vacuum sealed is substantially equal to the environmental temperature (I), whereas the temperature of the FBG portion when the FBG portion is vacuum sealed ( II) changes gradually with respect to the environmental temperature (I). For example, it is assumed that the environmental temperature of 25 ° C. at
説明を簡単にするため、FBG部の温度変化に伴う波長変動率を10pm/℃とし、同じ符号が割り当てられたエンコーダとデコーダの動作波長が10pm異なると、受信側で復号化ができなくなるとする。この場合、FBG部の温度が1℃変化すると、受信側で復号化ができなくなる。 In order to simplify the explanation, it is assumed that if the wavelength variation rate accompanying the temperature change of the FBG section is 10 pm / ° C. and the operating wavelength of the encoder and the decoder to which the same code is assigned differs by 10 pm, decoding cannot be performed on the receiving side. . In this case, if the temperature of the FBG section changes by 1 ° C., decoding cannot be performed on the receiving side.
例えば、図3の(I)で示したように環境温度が変化する場合、FBG部を真空封止していない位相符号器では、1分ごとに局側装置で動作波長の調整が必要になる。これに対し、真空封止をしている位相符号器では、6〜8分ごとに波長調整を行えばよい。このように、波長調整を行う頻度を低減することができる。 For example, when the environmental temperature changes as shown in (I) of FIG. 3, in the phase encoder in which the FBG portion is not vacuum-sealed, the operating wavelength needs to be adjusted by the local device every minute. . In contrast, in a phase encoder that is vacuum-sealed, the wavelength may be adjusted every 6 to 8 minutes. In this way, the frequency of performing wavelength adjustment can be reduced.
なお、上述した実施形態では、FBG装置を、OCDMにおける位相符号器に用いた例について説明したが、これに何ら限定されない。FBG装置をWDMにおける波長フィルタデバイスなどに適用して、同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiment, the example in which the FBG device is used as a phase encoder in OCDM has been described. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained by applying the FBG device to a wavelength filter device or the like in WDM.
10 ファイバブラッググレーティング(FBG)装置
20 光ファイバ
22 ファイバブラッググレーティング(FBG)部
24 単位FBG
30 実装チューブ
40 封止材
100 光ネットワーク
200 加入者端末
210、310 送受信部
212 送信器
214 受信器
220、320 符号処理部
222 エンコーダ
224 デコーダ
232、234 サーキュレータ
240 温度検知手段
300 局側装置
340 制御部
342 温度監視手段
344 波長調整手段
10 Fiber Bragg Grating (FBG)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光ファイバが固定される円筒形状の実装チューブと
を備え、
前記ファイバブラッググレーティング部が、前記実装チューブ内に真空封止されており、
前記真空封止が、前記実装チューブの両端で硬化後も柔軟性を有する封止材によってなされている
ことを特徴とするファイバブラッググレーティング装置。 An optical fiber having a fiber Bragg grating portion;
A cylindrical mounting tube to which the optical fiber is fixed;
The fiber Bragg grating part is vacuum-sealed in the mounting tube ,
The fiber Bragg grating device , wherein the vacuum sealing is performed by a sealing material having flexibility even after curing at both ends of the mounting tube .
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング装置。 2. The fiber Bragg grating device according to claim 1, wherein the vacuum sealing is performed by sealing end surfaces of both ends of the mounting tube with the sealing material.
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング装置。The fiber Bragg grating device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のファイバブラッググレーティング装置。 Fiber Bragg grating device according to any one of claims 1-3, characterized in that the thermal expansion coefficient of the mounting tube is a 2 × 10 -6 / K at most.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のファイバブラッググレーティング装置。 The fiber Bragg grating device according to any one of claims 1 to 3, wherein a material of the mounting tube is any one of Invar, Super Invar, and glass ceramic.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のファイバブラッググレーティング装置。 The sealing material is a fiber Bragg grating device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a silicone gel.
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