DE4402555A1

DE4402555A1 - Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung

Info

Publication number: DE4402555A1
Application number: DE4402555A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Takeuchi
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2014-01-29
Also published as: ITMI940128A0; US5452071A; DE4402555C2; ITMI940128A1; IT1269481B; JP3211453B2; JPH06229879A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung eines Lichtleiterkabels, das einen optischen Verzweigungswellenleiter aufweist, unter Verwen dung eines optischen Zeit-Bezirk-Reflektometers.

Optische Zeit-Bezirk-Reflektometer (optical domain reflecto meter nachstehend auch als OTDR abgekürzt) werden verwendet, um eine Schadstelle zu entdecken oder einen Energieverlust, wie z. B. einen Übertragungsverlust oder einen Kontaktver lust, in einem Lichtleiterkabel zu messen, wobei ein Licht impuls vom Zeit-Bezirk-Reflektometer zu einem Lichtleiter meßkabel über einen optischen Wellenleiter-Richtungskoppler ausgegeben wird und der reflektierte Lichtimpuls aus dem Lichtleitermeßkabel gemessen wird.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung einer Meß vorrichtung für ein konventionelles Verfahren zur Messung optischer Dämpfung. In Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines Lichtleitermeßkabels 5 dargestellt, das aus einem optischen Verzweigungswellenleiter 7, einem Lichtleiterkabel 6 an der Einspeisungsseite und Lichtleiterkabeln 8, 9, 10, . . . besteht. Das Lichtleiterkabel 6 hat einen gemeinsamen Eingabeterminal und eine Mehrzahl von Ausgabeterminals. Ein Ende des Lichtleiterkabels 6 ist mit dem gemeinsamen Ein speisungsterminal des optischen Verzweigungswellenleiters 7 verbunden, und ein Ende eines jeden Lichtleiterkabels 8, 9, 10, . . . ist mit dem jeweiligen Ausgabeterminal des optischen Verzweigungswellenleiters 7 verbunden.

In einem herkömmlichen Verfahren wird ein Vorgang zur Mes sung einer Dämpfung durchgeführt, indem ein Zeit-Bezirk- Reflektometer 1 mit dem Lichtleiterkabel 6 verbunden wird, das ein gewöhnlicher Lichtleiter des Lichtleitermeßkabels 5 ist. In diesem Fall ist es notwendig, einen extrem großen dynamischen Bereich für das Zeit-Bezirk-Reflektometer 1 sicherzustellen, wie im Aufsatz "FIBER MEASUREMENT TECHNIQUES FOR PASSIVE DOUBLE STAR NETWORKS", Third IEEE Workshop on Local Optical Networks 1991, Bd. 9, Seiten 24-25 beschrieben.

Aus der obigen Literaturstelle geht hervor, daß beispiels weise, wenn die Anzahl der Abzweigungen des optischen Ver zweigungswellenleiters 7 zweiunddreißig ist, der dynamische Bereich des Zeit-Bezirk-Reflektometers 1, ohne Energiever lust aus den Lichtleitern, ungefähr 32 dB sein muß, wobei dies nicht praktisch ist.

Überdies verwendet ein anderes Verfahren zur Messung opti scher Dämpfung ein optisches Leistungsmeßgerät und eine optische Lichtquelle als Meßgerät. Jedoch muß jedes Meßgerät an einem Ende des Lichtleiterkabels angebracht sein. Zusätz lich muß jeder Lichtleiter entlang einer jeden Verzweigung gemessen werden. Daraus folgt, daß die Meßvorgänge mühsam sind. Außerdem müssen, falls sich eine Leitung in Betrieb befindet, die Meßgeräte an allen Enden der Verzweigungen angebracht werden, was wiederum nicht praktisch ist.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung in einem Lichtleiterkabel, das einen optischen Verzweigungswel lenleiter einschließt, durch Verwendung eines optischen Zeit-Bezirk-Reflektometers zu schaffen.

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfah ren zur Messung der optischen Dämpfung in einem Lichtleiter kabel geschaffen, das einen optischen Verzweigungswellen leiter einschließt, durch Verwendung eines optischen Zeit- Bezirk-Reflektometers, wobei das Lichtleiterkabel aus einem optischen Verzweigungswellenleiter besteht, der zumindest einen gemeinsamen Eingabeterminal und eine Mehrzahl von Aus gabeverzweigungsterminals besitzt; einem Lichtleiterkabel, dessen einer Terminal mit dem gemeinsamen Eingabeterminal verbunden ist; und einer Mehrzahl von Lichtleiterkabeln an der Ausgabeseite, wobei jedes Lichtleiterkabel der Mehrzahl von Lichtleiterkabeln verschiedene Längen aufweist und mit der Mehrzahl von Ausgabeverzweigungsterminals verbunden ist, wobei das Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung folgende Schritte umfaßt:
Abschluß eines jeden Terminals der Mehrzahl von Licht leiterkabeln mit optischen Reflektorplatten,
Bereitstellung eines optischen Wellenleiter-Richtungs kopplers mit zumindest einem gemeinsamen Eingabeterminal und zumindest zwei Ausgabeverzweigungsterminals,
Verbindung eines anderen Terminals des Lichtleiterka bels mit einem ersten Terminal der zwei Ausgabeverzweigungs terminals, und Abschluß eines zweiten Terminals der zwei Ausgabeverzweigungsterminals durch einen optischen, varia blen Dämpfer, der die optische Dämpfung des durchtretenden Lichts verändern kann,
Zuführung eines Lichtimpulses von dem optischen Zeit- Bezirk-Reflektometer, wobei das Zeit-Bezirk-Reflektometer mit dem gemeinsamen Eingabeterminal verbunden ist, und
Messung der optischen Dämpfung eines Lichtleitermeß kabels durch Verwendung der Unterschiede in der Intensität der reflektierten Lichtimpulse, die an jeder optischen Reflektorplatte reflektiert werden.

Daher ist es in Übereinstimmung mit dieser Erfindung möglich, einen Energieverlust eines jeden Lichtleiterkabels, das einen optischen Verzweigungswellenleiter aufweist, am Ende eines jeden Lichtleiterkabels zu messen. Weiterhin kann der dynamische Bereich des Zeit-Bezirk-Reflektometers, der im vorliegenden Verfahren zur Messung des Lichtleiterkabels verwendet wird, weniger als ungefähr 33 dB betragen im Vergleich zu dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug nahme auf die beigefügten detaillierten Figuren, wobei die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar deutlich werden und wobei:

Fig. 1 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Meßsystems zur Messung der optischen Dämpfung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 2 ein Diagramm mit der beispielhaften Darstellung des Displays des Zeit-Bezirk-Reflektometers ist, wobei das Zeit-Bezirk-Reflektometer den Abstand zum Nullpunkt der Quelle durch den Verzögerungsschaltkreis 1 kompensiert,

Fig. 3 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Meßsystems zur Messung der optischen Dämpfung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und

Fig. 4 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines herkömmlichen Meßsystems zur Messung der optischen Dämpfung ist.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Meß systems entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 stellt die Wellenform eines optischen Impulses vom Zeit-Bezirk-Reflektometer (OTDR) in dieser Aus führungsform dar. Der optische Impuls, der vom Zeit-Bezirk- Reflektometer ausgegeben wird, passiert durch den optischen Wellenleiter-Richtungskoppler 2 und wird sodann zu seinen Terminals B und C ausgegeben.

Der optische Impuls, der vom Ausgabeterminal c ausgesendet wird, passiert einen optischen, variablen Dämpfer 3 und erreicht eine optische Reflektorplatte 4. Der optische Impuls, der von der Reflektorplatte 4 reflektiert wird, passiert den optischen, variablen Dämpfer 3 und den opti schen Wellenleiter-Richtungskoppler 2 und kehrt sodann zum OTDR 1 zurück. In Fig. 2 wird die Wellenform des optischen Impulses, der zum OTDR 1 durch den oben beschriebenen Weg zurückgekehrt ist, als reflektiertes Licht 14 dargestellt, das durch die optische Reflektorplatte 4 reflektiert wird.

Andererseits passiert der vom Ausgabeterminal B des opti schen Wellenleiter-Richtungskopplers 2 ausgegebene optische Impuls ein Lichtleiterkabel 6, und erreicht einen optischen Verzweigungswellenleiter 7. Dieser optische Impuls wird durch den optischen Verzweigungswellenleiter 7 aufgeteilt und wird sodann von den Ausgabeterminals E, F, G, . . . ausge geben. Der optische Impuls, der vom Ausgabeterminal E des optischen Verzweigungswellenleiters 7 ausgegeben wird, pas siert ein Lichtleiterkabel 8 und erreicht sodann eine opti sche Reflektorplatte 11. Dieser optische Impuls wird durch die optische Reflektorplatte 11 reflektiert und kehrt sodann zum OTDR 1 durch das Lichtleiterkabel 8, den optischen Ver zweigungswellenleiter 7, das Lichtleiterkabel 6 und den optischen Wellenleiter-Richtungskoppler 2 zurück. In Fig. 2 ist die Wellenform des optischen Impulses, der zum OTDR 1 durch den oben beschriebenen Weg zurückgekehrt ist, darge stellt als reflektierter, optischer Impuls 16, der durch die optische Reflektorplatte 11 reflektiert wird.

In gleicher Weise werden ein reflektierter optischer Impuls 17, der durch eine optische Reflektorplatte 12 reflektiert wird, sowie ein reflektierter optischer Impuls 15, der durch eine optische Reflektorplatte 13 reflektiert wird, empfangen wie in Fig. 2 dargestellt. Wenn grundsätzlich in diesem Fall die Länge des optischen Lichtleiterkabels 8 mit L8 gekenn zeichnet wird, die Länge des Lichtleiterkabels 9 mit L9 und die Länge des Lichtleiterkabels 10 mit L10, wird angenommen, daß die Beziehung zwischen den Längen derart ist, daß L₁₀ < L₈ < L₉ ist. Weiterhin wird in Fig. 1 angenommen, daß im Lichtleiterkabel keine Reflexion auftritt, außer an den optischen Reflektorplatten 4, 11, 12 und 13.

In Fig. 2 wird Rückstreuungslicht 18 im Lichtleiterkabel erzeugt, wobei dieses Rückstreuungslicht 18 ein gewöhnliches zurückgestreutes Licht ist, das durch das OTDR 1 erfaßt wer den kann.

Als nächstes wird ein Verfahren zur Bestimmung des Energieverlustes im Lichtleiterkabel beschrieben. Es wird angenommen, daß die folgenden Werte bereits bekannt sind.
L_2A-B [dB]: Energieverlust zwischen dem Eingabetermi nal A und dem Ausgabeterminal B des optischen Verzweigungs wellenleiters 2;
L_2A-C [dB]: Energieverlust zwischen dem Eingabetermi nal A und dem Ausgabeterminal C des optischen Verzweigungs wellenleiters 2;
L₃ [dB]: Energieverlust des optischen, variablen Dämp fers 3.

Weiterhin wird angenommen, daß die optischen Reflektorplat ten 4, 11, 12 und 13 100% des Lichtes reflektieren, und daß deren Energieverlust 0 dB ist.

Zuerst wird eine Pegeldifferenz jeder Wellenform, entspre chend den Wellenformen in Fig. 2, bestimmt, wobei die Bestimmung aus nachstehenden Schritten besteht:

- Bestimmung der Pegeldifferenz P₄-P₁₁ zwischen einem Pegel P₄ des reflektierten Lichtes 14, das durch die optische Reflektorplatte 4 reflektiert wird, und einem Pegel P₁₁ des reflektierten Lichtes 16, das durch die optische Reflektorplatte 11 reflektiert wird.
- Bestimmung der Pegeldifferenz P₄-P₁₂ zwischen einem Pegel P₄ des reflektierten Lichtes 14, das durch die optische Reflektorplatte 4 reflektiert wird, und einem Pegel P₁₂ des reflektierten Lichtes 17, das durch die optische Reflektorplatte 12 reflektiert wird.
- Bestimmung der Pegeldifferenz P₄-P₁₃ zwischen einem Pegel P₄ des reflektierten Lichtes 14, das durch die optische Reflektorplatte 4 reflektiert wird, und einem Pegel P₁₃ des reflektierten Lichtes 15, das durch die optische Reflektorplatte 13 reflektiert wird.

Weiterhin kann der Energieverlust in dem Lichtleitermeßkabel in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen berechnet werden.

Wenn jeder Energieverlust zwischen dem Terminal B des optischen Wellenleiter-Richtungskopplers 2 und den optischen Reflektorplatten 11, 12, 13, . . . als Energieverluste L₁₁, L₁₂, L₁₃, . . . bezeichnet werden, kann jeder Energieverlust L₁₁, L₁₂ und L₁₃ wie folgt dargestellt werden.

L₁₁ = (P₄-P₁₁)+L₃+L_2A-C-L_2A-B,
L₁₂ = (P₄-P₁₂)+L₃+L_2A-C-L_2A-B,
L₁₃ = (P₄-P₁₃)+L₃+L_2A-C-L_2A-B (1)

Wenn das Verzweigungsverhältnis des optischen Wellenleiter- Richtungskopplers 2 gleich ist, d. h. wenn L_2A-C = L_2A-B, dann können die obengenannten Gleichungen (1) einfach wie folgt dargestellt werden.

L₁₁ = (P₄-P₁₁)+L₃,
L₁₂ = (P₄-P₁₂)+L₃,
L₁₃ = (P₄-P₁₃)+L₃. (2)

Weiterhin kann, wenn der optische, variable Dämpfer 3 z. B. derart eingestellt wird, daß im OTDR 1 (P₄-P₁₁) = 0 ist, L₁₁ wie folgt dargestellt werden.

L₁₁ = L₃ (3)

Daher kann die Höhe des Energieverlustes im Lichtleiterkabel aus dem Wert des Energieverlustes des optischen, variablen Dämpfers 3 bestimmt werden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Meß systems zur Durchführung eines Meßverfahrens der vorliegen den Erfindung. In Fig. 1 kann der Energieverlust im Licht leiterkabel selbst gemessen werden. Da sich jedoch eine optische Reflektorplatte an einem Terminal des Lichtleiter kabels befindet, kann dieses Meßsystem in einem installier ten Kommunikationssystem Verwendung finden.

Die nun folgende Fig. 3 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Meßsystems, das in einem sich im Betrieb befindlichen Kommunikationssystem Verwendung finden kann.

In Fig. 3 ist eine optische Wellenlängenmultiplex-Einheit 20 (nachstehend WDM-Einheit 20) mit dem OTDR 1 und dem opti schen Wellenleiter-Richtungskoppler 2 verbunden. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Terminal A des optischen Wellenlei ter-Richtungskopplers 2 mit dem Ausgabeterminal J der WDM-Einheit 20 verbunden, der Eingabeterminal H der WDM-Einheit 20 mit der Übertragungseinrichtung 19, und der Eingabetermi nal I der WDM-Einheit 20 mit dem OTDR 1. Weiterhin ist eine Wellenlängenmultiplex-Einheit 21 (nachstehend WDM-Einheit 21) zwischen dem Lichtleiterkabel 8 und der optischen Reflektorplatte 11 angeordnet und mit diesen verbunden. Das Lichtleiterkabel 8 ist mit dem Eingabeterminal K der WDM-Einheit 21 verbunden. Der Ausgabeterminal L der WDM-Einheit 21 ist mit der Übertragungseinrichtung 24 zur Kommunikation verbunden. Der Ausgabeterminal M der WDM-Einheit 21 ist mit der optischen Reflektorplatte 11 verbunden.

Die Wellenlängenmultiplex-Einheit 22 (nachstehend WDM-Ein heit 22) und die Übertragungseinrichtung 25 sind ebenfalls zwischen dem Lichtleiterkabel 9 und der optischen Reflektor platte 12 angeordnet und mit diesen verbunden. Die Wellenlängenmultiplex-Einheit 23 (nachstehend WDM-Einheit 23) und die Übertragungseinrichtung 26 sind zwischen dem Lichtleiterkabel 10 bzw. der optischen Reflektorplatte 13 angeordnet und mit diesen verbunden.

Es wird hier angenommen, daß die Übertragungseinrichtung 19 eine Übertragungseinrichtung einer Telefongesellschaft ist, und daß die Übertragungseinrichtungen 24 bis 26 Übertra gungseinrichtungen von Teilnehmern sind. Weiterhin ist die Wellenlänge des ausgegebenen Lichtes λ1, die Wellenlänge des Meßlichtes ist λ2. Zusätzlich sind charakteristische Merk male der WDM-Einheiten 20 und 21 in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.

Zwischen den Terminals H und J und
λ1 kann passieren
zwischen den Terminals K und L	λ2 kann nicht passieren
Zwischen den Terminals I und J und	λ1 kann nicht passieren
zwischen den Terminals K und M	λ2 kann passieren

In diesem Fall sind die zur Messung der Energieverluste für das Lichtleitermeßkabel 5 eingesetzten Verfahrensschritte die gleichen wie im Fall der Fig. 1. Wenn der Energieverlust für den Eingang der WDM-Einheit 21 0 dB ist, kann ein Wert des Energieverlustes durch Anwendung der Gleichungen (1) errechnet werden. Die Gleichungen (2) und (3) können eben falls verwendet werden. Die Wellenlänge λ2 des ausgestrahl ten Lichtes kann 1,55 µm sein, wenn die Wellenlänge λ1 beispielsweise 1,3 µm ist.

Der Energieverlust des Lichtleiterkabels 5, der durch Licht der Wellenlänge λ1 gemessen wird, unterscheidet sich prak tisch vom Energieverlust des Lichtleiterkabels 5, der durch Licht der Wellenlänge λ2 gemessen wird. Wenn jedoch der Zweck der Messung Wartung und Inspektion des Lichtleiterka bels ist, kann das Meßsystem ebenfalls adäquate Ergebnisse liefern. Dies ist der Fall, weil Phänomene wie eine Zunahme des Energieverlustes wegen Abnutzungsveränderungen festge stellt werden, wenn der Energieverlust, der durch Licht der Wellenlänge λ1 gemessen wird, und der Energieverlust, der gemessen wird, wenn das Netzwerk installiert ist, verglichen werden.

Wenn die Entfernungen zwischen dem OTDR 1 und jedem Teilneh mer, d. h. die Entfernungen L8, L9, L10, . . . ähnlich lang sind, kann dieses Meßverfahren nicht verwendet werden. In diesem Fall, müssen diese Entfernungen durch Hinzufügen von zusätzlichen Blindlichtfasern derart geändert werden, daß L8 ≠ L9 ≠ L10 wird.

Claims

1. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung in einem Lichtleiterkabel (5), das einen optischen Verzweigungswel lenleiter einschließt, durch Verwendung eines optischen Zeit-Bezirk-Reflektometers (1), wobei das Lichtleiterkabel (5) aus einem optischen Verzweigungswellenleiter (7) besteht, der zumindest einen gemeinsamen Eingabeterminal (D) und eine Mehrzahl von Ausgabeverzweigungsterminals (E, F, G) besitzt, einem Lichtleiterkabel (6), dessen einer Terminal mit dem gemeinsamen Eingabeterminal (D) verbunden ist; und einer Mehrzahl von Lichtleiterkabeln (8, 9, 10) an der Ausga beseite, wobei jedes Lichtleiterkabel (8, 9, 10) eine Mehrzahl von Lichtleiterkabeln verschiedener Längen aufweist und mit der Mehrzahl von Ausgabeverzweigungsterminals (E, F, G) verbunden ist, wobei das Verfahren zur Messung optischer Dämpfung folgende Schritte umfaßt:
Abschließen eines jeden Terminals der Mehrzahl von Lichtleiterkabeln (8, 9, 10) mit optischen Reflektorplatten (11, 12, 13),
Bereitstellung eines optischen Wellenleiter-Richtungs kopplers (2) mit zumindest einen gemeinsamen Eingabeterminal (A) und zumindest zwei Ausgabeverzweigungsterminals (B, C),
Verbindung eines anderen Terminals des Lichtleiterka bels (6) mit einem ersten Terminal (B) der zumindest zwei Ausgabeverzweigungsterminals (B, C) hat, und Abschluß eines zweiten Terminals (C) der zwei Ausgabeverzweigungsterminals (B, C) durch einen optischen, variablen Dämpfer (3), der die optische Dämpfung von durchtretendem Licht verändern kann,
Zuführung eines Lichtimpulses vom optischen Zeit- Bezirk-Reflektometer (1), wobei das Zeit-Bezirk-Reflektome ter (1) mit dem gemeinsamen Eingabeterminal (A) verbunden ist, und
Messung der optischen Dämpfung eines Lichtleitermeßka bels (5) durch Verwendung der Unterschiede in der Intensität der reflektierten Lichtimpulse, die von jeder optischen Reflektorplatte (4, 11, 12, 13) reflektiert werden.

2. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Lichtleiterkabel (8, 9, 10) an der Ausgabeseite die gleiche Länge haben, wobei an der Mehrzahl der Lichtleiterkabel (8, 9, 10) der selben Länge zusätzliche Lichtleiterkabel ange bracht sind.

3. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Zeit-Bezirk-Reflektometer (1) mit dem optischen Wellenlei ter-Richtungskoppler (2) über eine optische Wellenlängenmul tiplex-Einheit (20) verbunden ist,
wobei jeder Terminal der Mehrzahl von Lichtleiterkabel (8, 9, 10) durch optische Reflektorplatten (11, 12, 13) über eine optische Wellenlängenmultiplex-Einheit (21, 22, 23) abge schlossen ist, und
wobei eine Übertragungseinrichtung (24, 25, 26) mit jeder der optischen Wellenlängenmultiplex-Einheiten (20, 21, 22, 23).

4. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungs einrichtung ein sichtbares Licht von 1,3 µm Wellenlänge ausgibt und das optische Zeit-Bezirk-Reflektometer (1) ein sichtbares Licht von 1,55 µm ausgibt.