DE4402555C2 - Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung - Google Patents

Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung in einem Prüflichtleiterkabel durch Verwendung eines optischen Zeitbereichsreflektometers.
Optische Zeitbereichsreflektometer (nachstehend auch als OTDR abgekürzt) werden verwendet, um eine Schadstelle zu entdecken oder einen Energieverlust, wie z. B. einen Übertragungsverlust oder einen Kontaktverlust, in einem Lichtleiterkabel zu messen, wobei ein Lichtimpuls vom Zeitbereichsreflektometer zu einem Prüflichtleiterkabel über einen optischen Wellenleiter-Richtkoppler ausgegeben wird und der reflektierte Lichtimpuls aus dem Prüflichtleiterkabel gemessen wird.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung einer Meßvor­ richtung für ein konventionelles Verfahren zur Messung optischer Dämpfung. In Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines Prüflichtleiterkabel 5 dargestellt, das aus einem optischen Verzweigungswellenleiter 7, einem Eingangslichtleiterkabel 6 an der Einspeisungsseite und Ausgangslichtleiterkabeln 8, 9, 10, . . . besteht. Das Eingangslichtleiterkabel 6 hat einen gemeinsamen Eingabeeingang und eine Mehrzahl von Ausgabeenden. Ein Ende des Eingangslichtleiterkabels 6 ist mit dem gemeinsamen Einspeisungseingang des optischen Verzweigungswellenleiters 7 verbunden, und ein Ende eines jeden Ausgangslichtleiterkabels 8, 9, 10, . . . ist mit dem jeweiligen Ausgabeende des optischen Verzweigungswellenleiters 7 verbunden.
In einem herkömmlichen Verfahren wird ein Vorgang zur Messung einer Dämpfung durchgeführt, indem ein Zeitbereichsreflektometer 1 mit dem Eingangslichtleiterkabel 6 verbunden wird, das ein gewöhnlicher Lichtleiter des Prüflichtleiterkabel 5 ist. In diesem Fall ist es notwendig, einen extrem großen dynamischen Bereich für das Zeitbereichsreflektometer 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 beispielsweise, wenn die Anzahl der Abzweigungen des optischen Verzweigungswel­ lenleiters 7 zweiunddreißig ist, der dynamische Bereich des Zeitbereichsreflektometers 1, ohne Energieverlust aus den Lichtleitern, ungefähr 32 dB sein muß, wobei dies nicht praktisch ist.
Überdies verwendet ein anderes Verfahren zur Messung optischer Dämpfung ein optisches Leistungsmeßgerät und eine optische Lichtquelle als Meßgerät. Jedoch muß jedes Meßgerät an einem Ende des Lichtleiterkabels angebracht sein. Zusätzlich 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.
Die EP 432 734 A2 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Fehlstellen in Lichtleitern in einem optischen Übertragungssystem, wobei eine Miniaturisierung der Vorrichtung durch die Bereitstellung eines optischen Fehlererkennungsfilters 11 - anstelle der bekannten Reflektor/Filter Kombination - bezweckt wird. Zur Fehlererkennung wird ein einziger Lichtimpuls ausgegeben und die Reflexion dieses Lichtimpulses entsprechend ausgewertet.
Die DE 35 12 186 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Zeitbe­ reichsreflektometers. Das Zeitbereichsreflektometer erzeugt Lichtimpulse, die in eine mit einem einstellbaren optischen Dämpfungsglied versehene Prüfvorrichtung eingegeben werden.
Das Buch "Optische Telekommunikationssysteme", W. Haist, Hrsg., Band I: Physik und Technik, Gelsenkirchen Buer 1989, Seiten 245-249, behandelt u. a. Rückstreumessungen zur Bestimmung der Dämpfung, die u. a. durch Faserstörstellen (Fehler) bewirkt wird.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung in einem Prüflichtleiterkabel, das einen optischen Verzweigungswellenlei­ ter einschließt, durch Verwendung eines optischen Zeitbereichs­ reflektometers zu schaffen.
Diese Aufgabe wird von einem Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung in einem Prüflichtleiterkabel durch Verwendung eines optischen Zeitbereichsreflektometers gelöst, wobei das Prüflichtleiterkabel aus einem optischen Verzweigungswellenleiter, der zumindest einen gemeinsamen Eingang und eine Mehrzahl von Ausgängen besitzt; einem Eingangslichtleiterka­ bel, dessen eines Ende mit dem gemeinsamen Eingang verbunden ist; und einer Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln verschiedener Länge an der Ausgangsseite besteht, wobei jedes Ausgangslichtleiterkabel der Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln mit einem der Ausgänge verbunden ist, wobei das Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung folgende Schritte umfaßt:
Abschließen eines jeden Endes der Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln mit je einer optischen Reflektorplatte,
Bereitstellung eines optischen Wellenleiter-Richtkopplers mit zumindest einem gemeinsamen Eingang und zumindest zwei Ausgängen,
Verbindung eines anderen Endes des Eingangslichtleiterkabels mit dem ersten Ausgang der zumindest zwei Ausgänge und Abschluß des zweiten Ausgangs der zwei Ausgänge durch eine weitere optische Reflektorplatte über ein optisches, variables Dämpfungsglied, das die optische Dämpfung von durchtretendem Licht verändern kann,
Zuführung eines Lichtimpulses vom optischen Zeitbereichsreflektometer, wobei das Zeitbereichsreflektometer mit dem gemeinsamen Eingang verbunden ist, und
Messung der optischen Dämpfung des Prüflichtleiterkabels durch Verwendung der Unterschiede in der Intensität zwischen den reflektierten Lichtimpulsen, die einerseits von den optischen Reflektorplatten der Ausgangslichtleiterkabel und andererseits von der weiteren Reflektorplatte reflektiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Daher ist es in Übereinstimmung mit dieser Erfindung möglich, einen Energieverlust eines jeden Prüflichtleiterkabels, das einen optischen Verzweigungswellenleiter aufweist, am Ende eines jeden Ausgangslichtleiterkabels zu messen. Weiterhin kann der dynamische Bereich des Zeitbereichsreflektometers, der im vorliegenden Verfahren zur Messung des Prüflichtleiterkabels 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 Bezugnahme 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 Zeitbereichsreflektometers ist, wobei das Zeitbereichsreflektometer 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 Meßsystems entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 stellt die Wellenform eines optischen Impulses vom Zeitbereichsreflektometer (OTDR) in dieser Ausführungsform dar. Der optische Impuls, der vom Zeitbereichsreflektometer ausgegeben wird, passiert den optischen Wellenleiter-Richt­ koppler 2 und wird sodann zu seinen Ausgängen B und C ausgegeben.
Der optische Impuls, der vom Ausgabeausgang C ausgesendet wird, passiert ein optisches, variables Dämpfungsglied 3 und erreicht eine optische Reflektorplatte 4. Der optische Impuls, der von der Reflektorplatte 4 reflektiert wird, passiert das optische, variable Dämpfungsglied 3 und den optischen Wellenleiter- Richtkoppler 2 und kehrt sodann zum OTDR 1 zurück. In Fig. 2 wird die Wellenform des optischen Impulses, der zum OTDR 1 über den oben beschriebenen Weg zurückgekehrt ist, als reflektiertes Licht 14 dargestellt, das durch die optische Reflektorplatte 4 reflektiert wird.
Andererseits passiert der vom Ausgabeausgang B des optischen Wellenleiter-Richtkopplers 2 ausgegebene optische Impuls ein Eingangslichtleiterkabel 6, und erreicht einen optischen Verzweigungswellenleiter 7. Dieser optische Impuls wird durch den optischen Verzweigungswellenleiter 7 aufgeteilt und wird sodann von den Ausgabeausgängen E, F, G, . . . ausgegeben. Der optische Impuls, der vom Ausgabeausgang E des optischen Verzweigungswellenleiters 7 ausgegeben wird, passiert ein Ausgangslichtleiterkabel 8 und erreicht sodann eine optische Reflektorplatte 11. Dieser optische Impuls wird durch die optische Reflektorplatte 11 reflektiert und kehrt sodann zum OTDR 1 durch das Ausgangslichtleiterkabel 8, den optischen Verzweigungswellenleiter 7, das Eingangslichtleiterkabel 6 und den optischen Wellenleiter-Richtkoppler 2 zurück. In Fig. 2 ist die Wellenform des optischen Impulses, der zum OTDR 1 über den oben beschriebenen Weg zurückgekehrt ist, dargestellt 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 in diesem Fall grundsätzlich die Länge des optischen Ausgangslichtleiterkabel 8 mit L8 gekennzeichnet wird, die Länge des Ausgangslichtleiterkabels 9 mit L9 und die Länge des Ausgangslichtleiterkabels 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 in den Lichtlei­ terkabeln keine Reflexion auftritt, außer an den optischen Reflektorplatten 4, 11, 12 und 13.
In Fig. 2 wird Rückstreuungslicht 18 in den Lichtleiterkabeln erzeugt, wobei dieses Rückstreuungslicht 18 ein gewöhnliches zurückgestreutes Licht ist, das durch das OTDR 1 erfaßt werden kann.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Bestimmung des Energiever­ lustes im Prüflichtleiterkabel beschrieben. Es wird angenommen, daß die folgenden Werte bereits bekannt sind.
L2A-B [dB]: Energieverlust zwischen dem Eingabeeingang A und dem Ausgabeausgang B des optischen Verzweigungswellenleiters 2;
L2A-C [dB]: Energieverlust zwischen dem Eingabeeingang A und dem Ausgabeausgang C des optischen Verzweigungswellenleiters 2;
L3 [dB]: Energieverlust des optischen, variablen Dämpfungsgliedes 3.
Weiterhin wird angenommen, daß die optischen Reflektorplatten 4, 11, 12 und 13 100% des Lichtes reflektieren, und daß deren Energieverlust 0 dB ist.
Zuerst wird eine Pegeldifferenz jeder Wellenform, entsprechend 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 Prüflichtleiterkabel in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen berechnet werden.
Wenn jeder Energieverlust zwischen dem Ausgang B des optischen Wellenleiter-Richtkopplers 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 + L2A-C - L2A-B,
L12 = (P4 - P12) + L3 + L2A-C - L2A-B,
L13 = (P4 - P13) + L3 + L2A-C - L2A-B. (1)
Wenn das Verzweigungsverhältnis des optischen Wellenleiter- Richtkopplers 2 gleich ist, d. h. wenn L2A-C = L2A-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 das optische, variable Dämpfungsglied 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 Prüflichtleiterkabel aus dem Wert des Energieverlustes des optischen, variablen Dämpfungsgliedes 3 bestimmt werden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Meßsystems zur Durchführung eines Meßverfahrens der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 kann der Energieverlust im Prüflichtleiter­ kabel selbst gemessen werden. Da sich jedoch eine optische Reflektorplatte an einem Ende der Lichtleiterkabel befindet, kann dieses Meßsystem in einem installierten Kommunikations­ system 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 optischen Wellenleiter-Richtkoppler 2 verbunden. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Eingang A des optischen Wellenleiter- Richtkopplers 2 mit dem Ausgabeausgang J der WDM-Einheit 20 verbünden, der Eingabeeingang H der WDM-Einheit 20 mit der Übertragungseinrichtung 19, und der Eingabeeingang I der WDM- Einheit 20 mit dem OTDR 1. Weiterhin ist eine Wellenlängenmul­ tiplex-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 Eingabeeingang K der WDM-Einheit 21 verbunden. Der Ausgabeausgang L der WDM-Einheit 21 ist mit der Übertragungseinrichtung 24 zur Kommunikation verbunden. Der Ausgabeausgang M der WDM-Einheit 21 ist mit der optischen Reflektorplatte 11 verbunden.
Die Wellenlängenmultiplex-Einheit 22 (nachstehend WDM-Einheit 22) und die Übertragungseinrichtung 25 sind ebenfalls zwischen dem Lichtleiterkabel 9 und der optischen Reflektorplatte 12 angeordnet und mit diesen verbunden. Die Wellenlängenmultiplex- Einheit 23 (nachstehend WDM-Einheit 23) und die Übertragungsein­ richtung 26 sind zwischen dem Lichtleiterkabel 10 bzw. der opti­ schen 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 Übertragungseinrichtun­ gen von Teilnehmern sind. Weiterhin ist die Wellenlänge des ausgegebenen Lichtes λ1, die Wellenlänge des Meßlichtes ist λ2. Zusätzlich sind charakteristische Merkmale der WDM-Einheiten 20 und 21 in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
TABELLE 1
In diesem Fall sind die zur Messung der Energieverluste für das Prüflichtleiterkabel 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 Energie­ verlustes durch Anwendung der Gleichungen (1) errechnet werden. Die Gleichungen (2) und (3) können ebenfalls verwendet werden. Die Wellenlänge λ2 des ausgestrahlten Lichtes kann 1,55 µm sein, wenn die Wellenlänge λ1 beispielsweise 1,3 µm ist.
Der Energieverlust des Prüflichtleiterkabels 5, der durch Licht der Wellenlänge λ1 gemessen wird, unterscheidet sich praktisch vom Energieverlust des Prüflichtleiterkabels 5, der durch Licht der Wellenlänge λ2 gemessen wird. Wenn jedoch der Zweck der Messung Wartung und Inspektion des Prüflichtleiterkabels ist, kann das Meßsystem ebenfalls adäquate Ergebnisse liefern. Dies ist der Fall, weil Phänomene wie eine Zunahme des Energieverlustes wegen Abnutzungsveränderungen festgestellt 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 Teilnehmer, 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 (4)

1. Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung in einem Prüflichtleiterkabel (5) durch Verwendung eines optischen Zeitbereichsreflektometers (1), wobei das Prüflichtleiterkabel (5) aus einem optischen Verzweigungswellenleiter (7), der zumindest einen gemeinsamen Eingang (D) und eine Mehrzahl von Ausgängen (E, F, G) besitzt; einem Eingangslichtleiterkabel (6), dessen eines Ende mit dem gemeinsamen Eingang (D) verbunden ist; und einer Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln (8, 9, 10) verschiedener Länge an der Ausgangsseite besteht, wobei jedes Ausgangslichtleiterkabel (8, 9, 10) der Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln mit einem der Ausgänge (E, F, G) verbunden ist, wobei das Verfahren zur Messung der optischen Dämpfung folgende Schritte umfaßt:
Abschließen eines jeden Endes der Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln (8, 9, 10) mit je einer optischen Reflektorplatte (11, 12, 13),
Bereitstellung eines optischen Wellenleiter-Richtkopplers (2) mit zumindest einem gemeinsamen Eingang (A) und zumindest zwei Ausgängen (B, C),
Verbindung eines anderen Endes des Eingangslichtleiterkabels (6) mit dem ersten Ausgang (B) der zumindest zwei Ausgänge (B, C) und Abschluß des zweiten Ausgangs (C) der zwei Ausgänge (B, C) durch eine weitere optische Reflektorplatte (4) über ein optisches, variables Dämpfungsglied (3), das die optische Dämpfung von durchtretendem Licht verändern kann,
Zuführung eines Lichtimpulses vom optischen Zeitbereichsreflektometer (1), wobei das Zeitbereichsreflektometer (1) mit dem gemeinsamen Eingang (A) verbunden ist, und
Messung der optischen Dämpfung des Prüflichtleiterkabels (5) durch Verwendung der Unterschiede in der Intensität zwischen den reflektierten Lichtimpulsen, die einerseits von den optischen Reflektorplatten (11, 12, 13) der Ausgangslichtleiterkabel (8, 9, 10) und andererseits von der weiteren Reflektorplatte (4) reflektiert werden.
2. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anbringung zusätzlicher Ausgangslichtleiterkabel an die Mehrzahl der Ausgangslichtleiter­ kabel (8, 9, 10), wenn die Mehrzahl der Ausgangslichtleiterkabel (8, 9, 10) an der Ausgangsseite eine gleiche Länge hat.
3. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das optische Zeitbereichsreflektometer (1) über eine optische Wellenlängenmultiplex-Einheit (20) mit dem optischen Wellenleiter-Richtkoppler (2) verbunden ist,
wobei jedes Ende der Mehrzahl von Ausgangslichtleiterkabeln (8, 9, 10) über eine jeweilige optische Wellenlängenmultiplex-Einheit (21, 22, 23) durch die optischen Reflektorplat­ ten (11, 12, 13) abgeschlossen ist, und
wobei eine jeweilige Übertragungseinrichtung (24, 25, 26) mit jeder der optischen Wellenlängenmultiplex-Einheiten (20, 21, 22, 23) verbunden ist.
4. Verfahren zur Messung optischer Dämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Übertragungseinrichtung (24, 25, 26) ein sichtbares Licht von 1,3 µm Wellenlänge ausgibt und das optische Zeitbereichsreflektometer (1) ein sichtbares Licht von 1,55 µm Wellenlänge ausgibt.
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DE-Buch: Optische Telekommunikationssysteme, W. Haist, Hrsg., Bd. I: Physik und Technik, Gelsenkirchen-Buer 1989, S. 245-249 *

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