JP2004354104A

JP2004354104A - Method for evaluating loss characteristic of optical fiber transmission line

Info

Publication number: JP2004354104A
Application number: JP2003149703A
Authority: JP
Inventors: Kyozo Tsujikawa; 恭三辻川; Masaaki Takatani; 雅昭高谷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP4109574B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of precisely evaluating three loss factors of Rayleigh scattering α<SB>R</SB>, an OH group absorption α<SB>OH</SB>and a connecting loss α<SB>C</SB>in an optional section of an optical fiber transmission line constituted by connecting a plurality of single-mode optical fibers. <P>SOLUTION: A certain wavelength λ<SB>X</SB>within a wavelength range of 0.9-1.2 μm is transmitted in the optical transmission line constituted by connecting the plurality of single-mode optical fibers, a Rayleigh scattering coefficient k<SB>1</SB>and a Rayleigh scattering loss α<SB>R</SB>(λ) are calculated by use of the inclination T(λ<SB>X</SB>)of the resulting OTDR measurement waveform and a predetermined correction coefficient Z<SB>1</SB>. Two different wavelengths λ<SB>Y</SB>and λ<SB>Z</SB>within a wavelength range of 1.2-1.4μm are transmitted, and the Rayleigh scattering coefficient k<SB>1</SB>, the Rayleigh scattering loss α<SB>R</SB>(λ) and an OH group absorption loss α<SB>OH</SB>(λ) are calculated by use of the inclinations T(λ<SB>Y</SB>) and T(λ<SB>Z</SB>) of the resulting OTDR measurement waveforms and a predetermined correction coefficient Z<SB>2</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ伝送路の損失評価方法に関し、より詳細には、複数のシングルモード光ファイバを接続して構成された光ファイバ伝送路のレーリ散乱損失、ＯＨ基吸収損失および接続損失の各要因ごとの損失を簡便かつ高精度に評価することを可能とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光ファイバは通信用の低損失な伝送媒体として広く使用されているが、光ファイバを用いて実際の光通信システムを設計するためには、伝送光信号波長における損失値を精度良く評価することが求められる。例えば、シングルモード光ファイバ中の広い波長帯域内にある複数の波長の光を伝送信号として用いる経済的な通信技術として知られるＣｏａｒｓｅ−ＷＤＭ（ＣＷＤＭ）などの波長多重光伝送システムを、中継系および加入者系光ファイバネットワークヘ導入するに際しては、その光ファイバ伝送路は複数の光ケーブルが比較的短い区間で接続されているため、任意の光ケーブル区間ごとの損失特性を高精度で把握することが重要になる。また、仮に特定の区間で損失の顕著な増大があるような場合に、その場所と原因（損失要因）とを特定することが可能になれば、光ケーブルの張り替えや再接続といった補修工事を効率的に行うことができるようになる。
【０００３】
なお、光ファイバ自体の主な損失要因はレーリ散乱損失α_Ｒ、赤外吸収損失α_ＩＲ、ＯＨ基吸収損失α_ＯＨおよび構造不整損失α_ＩＭの４つに分類され、外的損失要因としては光ファイバの接続および光ファイバの曲げに起因する損失（接続損失α_Ｃおよび曲げ損失α_Ｂ）があり、布設された光ファイバケーブルの区間ごとの損失特性を評価する従来の方法としては、光パルス試験器（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ：ＯＴＤＲ）による方法がある。
【０００４】
【非特許文献１】
“ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｉｒｅ＆ＣａｂｌｅＳｙｍｐｏｓｉｕｍＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ１９９６”，ｐｐ．６７９−６８８（１９９６）．
【０００５】
【非特許文献２】
“光ファイバ技術２００のポイント” 電気通信協会、ｐｐ．２９２−２９３、（１９９０）．
【０００６】
【非特許文献３】
信学論Ｂ−Ｉ．，ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｂ−Ｉ，ｎｏ．１２，ｐｐ．７２４−７３５，Ｄｅｃ．（１９９５）．
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の損失特性評価方法には以下に説明するような問題があった。
【０００８】
図１は、ＯＴＤＲにより得られた後方散乱光の受光パワーと区間距離との関係を説明するための図で、このＯＴＤＲ測定波形において、光ファイバ区間での波形の傾きが光ファイバ自体の損失（ｄＢ／ｋｍ）を表し、接続点での波形の段差が接続点での接続損失および曲げ損失（ｄＢ）を表す。ＯＴＤＲによる測定では、通常は測定波長として１．３１μｍ、１．５５μｍ、１．６５μｍなどのうちの１つの波長が用いられるが、これらの波長における全損失には各損失要因に起因する損失が混在している。このため、ＯＴＤＲ測定波形の傾きから光ファイバ自体の全損失を見積もることは可能でも各損失要因ごとの損失を正確に分離することは困難であった。
【０００９】
また、ＯＴＤＲによってレーリ散乱損失を測定する際には、標準光ファイバを測定対象光ファイバに接続し、その両端側から損失測定を行う必要があり（非特許文献１参照）、さらに、レーリ散乱損失値の算出のためには光ファイバの構造パラメータを用いた複雑な計算も必要とされる。このため、実際に布設されており複数の接続点を有する光ファイバケーブルの損失測定にこのような方法を適用することは事実上不可能である。
【００１０】
さらに、接続損失を求める場合には、長波長の光を用いて測定すると接統点におけるＯＴＤＲ波形の段差に曲げ損失の影響が現れてしまう可能性があるため、１．３１μｍなどの短波長の光を用いて損失測定を実行する。この場合、ＯＴＤＲで観測される後方散乱光の強度が光ファイバ毎に異なるため、例えば非特許文献２に記載されているように、光ファイバの両側からの損失測定が必須となり、光ファイバの両側から測定して得られた２つのＯＴＤＲ波形の段差の平均値をとる必要が生じるという問題がある。
【００１１】
このように、従来の評価方法では、光伝送路の任意の光ファイバ区間において光ファイバ自体の損失を各損失要因ごとに評価することは、光ファイバ区間の片側から測定を行なうか両側から測定を行なうかに関わらず困難であることに加え、接続損失を評価する際には伝送路の両側からの測定を行うことが必須となって多大な労力を必要とするという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数のシングルモード光ファイバを接続して構成された光ファイバ伝送路の任意の区間におけるレーリ散乱損失α_Ｒ、赤外吸収損失α_ＩＲ、ＯＨ基吸収損失α_ＯＨおよび構造不整損失α_ＩＭの４つの要因ごとの損失を高精度に評価することを可能とする方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のシングルモード光ファイバが接続されて構成されている光伝送路のレーリ散乱損失特性の評価方法であって、０．９〜１．２μｍの波長範囲内にある１つの波長λ_ｘを選択してＯＴＤＲ測定を実行する第１のステップと、前記第１のステップにより得られたＯＴＤＲ測定波形の傾きＴ（λ_ｘ）と予め定められた補正係数Ｚ_１とを基に次式（ａ）によりレーリ散乱係数ｋ_１を求め、次式（ｂ）によりレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）を算出する第２のステップと、を備えていることを特徴とする。
Ｔ（λ_ｘ）−Ｚ_１＝ｋ_１／λ_ｘ ^４ …（ａ）
α_Ｒ（λ）＝ｋ_１／λ^４ …（ｂ）
【００１４】
請求項２に記載の発明は、複数のシングルモード光ファイバが接続されて構成されている光伝送路のレーリ散乱損失特性およびＯＨ基吸収損失特性の評価方法であって、１．２〜１．４μｍの波長範囲内にある２つの異なる波長λ_ｙおよびλ_ｚを選択して各々の波長の光を用いたＯＴＤＲ測定を実行する第１のステップと、前記第１のステップにより得られたＯＴＤＲ測定波形の傾きＴ（λ_ｙ）およびＴ（λ_ｚ）ならびに予め定められた補正係数Ｚ_２とを基に次式（ｃ）および（ｄ）を満足するレーリ散乱係数ｋ_１およびレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）ならびにＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）を算出する第２のステップと、を備えていることを特徴とする。

【００１５】
請求項３に記載の発明は、複数のシングルモード光ファイバが接続されて構成されている光伝送路のレーリ散乱損失特性およびＯＨ基吸収損失特性の評価方法であって、請求項１に記載の方法によりレーリ散乱係数ｋ_１およびレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）を算出する第１のステップと、１．２〜１．４μｍの波長範囲内にある１つの波長λ_ｙを選択してＯＴＤＲ測定を実行する第２のステップと、前記第２のステップにより得られたＯＴＤＲ測定波形の傾きＴ（λ_ｙ）と予め定められた補正係数Ｚ_２とを基に次式（ｃ）を満足するＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）を算出する第３のステップと、を備えていることを特徴とする。

【００１６】
請求項４に記載の発明は、少なくとも２本のシングルモード光ファイバ（ａおよびｂ）が接続されて構成されている光伝送路の接続損失特性の評価方法であって、０．９〜１．４μｍの波長範囲内にある１つの波長λ_ｘを選択し、前記光ファイバａ側からｂ側へのＯＴＤＲ測定を実行する第１のステップと、前記第１のステップにより得られたＯＴＤＲ測定波形中に現れる２つの傾きＴ_ａ（λ_ｘ）およびＴ_ｂ（λ_ｘ）ならびに予め定められた補正係数Ｚ_１を用いて次式（ａ１）および（ａ２）により前記光ファイバａおよびｂ各々のレーリ散乱係数ｋ_１ａおよびｋ_１ｂを算出する第２のステップと、前記第２のステップで得られたレーリ散乱係数ｋ_１ａおよびｋ_１ｂから次式（ｅ）により後方散乱光変動量△Ｒを求める第３のステップと、前記第１のステップにより得られたＯＴＤＲ測定波形中の段差Ｇと前記第３のステップで得られた後方散乱光変動量△Ｒとを用いて次式（ｆ）を満足する接続損失α_Ｃ（λ）を求める第４のステップと、を備えていることを特徴とする。
Ｔ_ａ（λ_ｘ）−Ｚ_１＝ｋ_１ａ／λ_ｘ ^４ …（ａ１）
Ｔ_ｂ（λ_ｘ）−Ｚ_１＝ｋ_１ｂ／λ_ｘ ^４ …（ａ２）
ΔＲ＝１０・ｌｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ） …（ｅ）
Ｇ＝α_Ｃ（λ）＋ΔＲ …（ｆ）
【００１７】
請求項５に記載の発明は、光ファイバ伝送路の損失特性評価方法であって、請求項２または３に記載の方法によりレーリ散乱係数ｋ_１およびレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）ならびにＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）を決定するステップと、請求項４に記載の方法により接続損失α_Ｃ（λ）を決定するステップと、を備えていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ここでは、複数の１．３ミクロン零分散シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）を接続して構成されている光伝送路に対する損失評価例を基に本発明を説明する。
【００１９】
損失評価を行なうに際しては、ＳＭＦの各損失要因の波長依存性を考慮した測定波長の決定を行なうことが必要となる。石英系のＳＭＦの光ファイバ固有の主損失要因としては、レーリ散乱損失α_Ｒ、赤外吸収損失α_ＩＲ、構造不整損失α_ＩＭ、ＯＨ基不純物の吸収による損失α_ＯＨがあり、光ファイバの全損失αはこれらの損失の和として与えられ、これら各損失は近似的に以下の式（１）〜（５）により表現される。
α_Ｒ（λ）＝ｋ_１／λ^４ …（１）
α_ＩＲ（λ）＝ｋ_２ｅｘｐ（−ｋ_３／λ） …（２）
α_ＩＭ（λ）＝ｋ_４ …（３）
α_ＯＨ（λ）＝Σα_ＯＨｎ（ｎ＝１〜４） …（４）
α_ＯＨ１（λ）＝Ｐ_１ｅｘｐ［−｛（１／λ−１／λ_１）／σ_１｝^２］（ｎ＝１）
α_ＯＨｎ（λ）＝Ｐ_ｎ／［１＋｛（１／λ−１／λ_ｎ）／σ_ｎ｝^２］（ｎ＝２〜４）
α（λ）＝α_Ｒ（λ）＋α_ＩＲ（λ）＋α_ＩＭ（λ）＋ｋ_５α_ＯＨ（λ） …（５）
【００２０】
従って、光ファイバの全損失αを与える式（５）には、ｋ_１〜ｋ_５、Ｐ_１〜Ｐ_４、λ_１〜λ_４およびσ_１〜σ_４の１７個の定数が含まれることとなり、全損失特性を推定するには上記１７個全ての定数を決定する必要がある。このため、複数の波長の光を用いて損失測定を行ない、得られた測定値にフィッティングを施してこれらの係数を決定して各損失要因を評価することとなる。
【００２１】
図２は、ボビン巻きにしたＳＭＦの損失波長特性を説明するための図で、この図には、式（５）に基づく計算により求めた損失曲線と、白丸により示した実測損失値を比較して示してある。また、損失曲線を光ファイバ自体の主損失要因であるレーリ散乱損失α_Ｒ、赤外吸収損失α_ＩＲ、ＯＨ基吸収損失α_ＯＨおよび構造不整損失α_ＩＭの４つの各損失要因をパラメータとしてフィッティングして得られた各損失要因の波長依存性も示した。
【００２２】
この図より、ＳＭＦの損失測定値は式（５）により極めて高い精度で近似できることが読み取れる。各損失要因の波長依存性に着目すると、先ず、赤外吸収損失α_ＩＲ（λ）は１．５μｍよりも長波長側で急激に増加している。なお、ＳＭＦではマイクロベンドなどによる曲げ損失α_Ｂ（λ）も１．５μｍ以上の波長領域で増加することが分っている。構造不整損失α_ＩＭ（λ）は波長に依存しない定数であるが、例えば非特許文献３に記載されているように、ＳＭＦでは０〜０．０３ｄＢ／ｋｍ程度の値である。式（１）のレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）に関する係数ｋ_１はレーリ散乱係数と呼ばれ、α_Ｒ（λ）は波長の４乗に反比例し、波長が長くなるに従ってなだらかに減衰している。ＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）は１．４μｍ近傍にピークをもつ波長依存性を有しており、この波長依存性曲線をフィッテイングした結果、式（４）中のＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）についての係数であるＰ_ｎ、λ_ｎおよびσ_ｎは表１のように決定される。
【００２３】
【表１】

【００２４】
これらの係数値はあくまでも一例ではあるが、コアガラスの組成がほぼ一定の場合にはガラス中のＯＨ基吸収特性の変化は無視できるので、表１に掲げた各係数の値をＳＭＦ全般に対する良好な近似値として用いることができる。
【００２５】
図２に示した各損失要因ごとの波長依存性の解析結果から、０．９〜１．２μｍ付近の波長範囲ではα_Ｒ（λ）のみが支配的であり、１．２〜１．４μｍ付近の波長範囲ではα_Ｒ（λ）とα_ＯＨ（λ）の２つの要因が支配的となることがわかる。
【００２６】
以下に、レーリ散乱損失α_Ｒ（λ）が支配的となる０．９〜１．２μｍ付近の波長範囲から１つのＯＴＤＲ測定波長を選択する場合およびレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）およびＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）が支配的となる１．２〜１．４μｍ付近の波長範囲から２つのＯＴＤＲ測定波長を選択する場合に場合分けして、本発明の損失評価方法における各損失要因ごとの基本的評価手順について説明する。
【００２７】
先ず、レーリ散乱損失α_Ｒ（λ）が支配的となる０．９〜１．２μｍ付近の波長範囲から１つのＯＴＤＲ測定波長を選択する場合は、上記波長範囲から選択したＯＴＤＲ測定波長をλ_ｘとして次式（６）を仮定する。
Ｔ（λ_ｘ）−Ｚ_１＝α_Ｒ（λ_ｘ）＝ｋ_１／λ_ｘ ^４ …（６）
【００２８】
ここで、Ｔ（λ_ｘ）はＯＴＤＲ測定波形の傾きであり、Ｚ_１は構造不整損失などの寄与分を表す補正項で典型的なＳＭＦの場合では０．０１〜０．０２ｄＢ／ｋｍ程度の定数とすればよい。上式（６）より、実測により求めた測定波形の傾きＴ（λ_ｘ）とλ_ｘとからレーリ散乱係数ｋ_１が得られ、式（１）にこのｋ_１を代入してレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）が決定される。
【００２９】
Ｔ（λ_ｘ）の測定に際しては、パルス幅や平均化回数等の測定パラメータを適切に設定し、最小二乗法等を用いて測定波形を解析すれば、光伝送路の片側からの測定のみによって、任意の光ファイバ区間に対してＴ（λ_ｘ）を得ることができる。なお、より高精度な評価を行いたい場合には伝送路の両側から測定を行い、その平均値をＴ（λ_ｘ）とすることも可能である。測定波長λ_ｘとしては、例えば汎用レーザの発振波長である０．９８μｍや１．０６μｍを選択することができる。０．９〜１．２μｍ付近の波長では高次モードの影響がＯＴＤＲ波形に影響を与える可能性があるが、このような影響を回避するためには、ＯＴＤＲの入射端に半径数ｃｍ程度の適切な曲げを施したＳＭＦを接続することで高次モードの影響を除去するか、あるいは、ＳＭＦのカットオフ波長により近い１．２μｍ付近の波長を測定波長λ_ｘとして選択すればよい。
【００３０】
ＳＭＦのｋ_１の典型的な値は１．０ｄＢ／ｋｍ／μｍ^４程度なので、波長λ_ｘにおけるレーリ散乱損失α_Ｒ（λ_ｘ）は０．５〜０．８ｄＢ／ｋｍ程度の値をとる。一方、補正項Ｚ_１による誤差は０．０１〜０．０２ｄＢ／ｋｍ程度なので、実用上十分な精度でα_Ｒ（λ_ｘ）を評価できることになる。
【００３１】
次に、レーリ散乱損失α_Ｒ（λ）およびＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）が支配的となる１．２〜１．４μｍ付近の波長範囲から２つのＯＴＤＲ測定波長を選択する場合について説明する。この場合は上記波長範囲にある２つの波長λ_ｙおよびλ_ｚを測定波長として選択し、次式（７）および（８）を仮定する。

【００３２】
ここで、Ｔ（λ_ｙ）およびＴ（λ_ｚ）は波長λ_ｙおよびλ_ｚでの各々のＯＴＤＲ測定波形の傾きであり、Ｚ_２は構造不整損失やマイクロベンディングなどの寄与分を表す補正項で０．０１〜０．０４ｄＢ／ｋｍ程度の定数とすればよい。
【００３３】
α_ＯＨ（λ_ｙ）とα_ＯＨ（λ_ｚ）との関係は式（４）により与えられるから、例えば、λ_ｙを１．３μｍ、λ_ｚを１．３８μｍとすると、次式（９）が成立する。
【００３４】
α_ＯＨ（１．３８μｍ）＝４７．７α_ＯＨ（１．３１μｍ） …（９）
従って、例えばＯＴＤＲ測定渡形から得られたＴ（λ_ｙ）とＴ（λ_ｚ）とがそれぞれ、Ｔ（λ_ｙ）＝Ｔ（１．３１μｍ）＝０．３８０ｄＢ／ｋｍおよびＴ（λ_ｚ）＝Ｔ（１．３８μｍ）＝１．５０ｄＢ／ｋｍのときにＺ_２＝０．０２ｄＢ／ｋｍとして式（７）〜（９）を解くと、ｋ_１＝０．９８５ｄＢ／ｋｍ／μｍ^４となり、式（１）によりレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）を決定することができる。また、波長λ_ｚにおけるＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ_ｚ）は１．２３ｄＢ／ｋｍとなり、式（４）と表１に示した係数値を用いてｋ_５＝１．５４が得られＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）を決定することができる。なお、ＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）の評価精度を向上させるためには、２つの測定波長のうちの一方を可能な限りα_ＯＨ（λ）のピーク波長である１．３８３μｍに近づけることが好ましい。
【００３５】
これまではレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）が支配的となる０．９〜１．２μｍ付近の波長範囲から１つのＯＴＤＲ測定波長を選択する場合と、レーリ散乱損失α_Ｒ（λ）およびＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）が支配的となる１．２〜１．４μｍ付近の波長範囲から２つのＯＴＤＲ測定波長を選択する場合と、に場合分けして、レーリ散乱損失α_Ｒ（λ）または／およびＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）の評価手順を説明してきたが、これら２つの場合で用いた手順を組み合わせて用いることも可能である。具体的には、２つの測定波長のうちの一方をレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）のみが支配的となる０．９〜１．２μｍ付近の波長範囲から選択して式（６）に基づいて係数ｋ_１を決定し、この係数ｋ_１の値を式（８）に代入してこれら２つの測定波長に対応するＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）を決定するようにすることも可能である。
【００３６】
次に、接続損失α_Ｃ（λ）の評価方法について説明する。一般に、後方散乱光の反射率Ｒは次式（１０）で与えられる。

なお、Ｓは後方散乱光のコアヘの補集率、ＷはＯＴＤＲの測定パルス幅、ｖは光パルスの群速度である。
【００３７】
ここで、接続点で２本の光ファイバａと光ファイバｂとが接続されている光伝送路を仮定し、ＳＭＦでの曲げ損失α_Ｂ（λ）を無視できる測定波長λおよびパルス幅Ｗの条件下で、光ファイバａ側または光ファイバｂ側の何れか一方からＯＴＤＲ測定する場合を想定する。後方散乱光のコアヘの補集率Ｓと光パルスの群速度ｖとは何れも光ファイバの屈折率分布に依存するので、光ファイバ特性の違いによる後方散乱光の変動要因となるのは、Ｓとｖおよびα_Ｒ（λ）である。後方散乱光の変動量を△Ｒ（ｄＢ）、光ファイバａと光ファイバｂとを接続した際のＯＴＤＲ波形の段差をＧ（ｄＢ）、実際の接続損失をα_Ｃ（λ）（ｄＢ）とすると、次式（１１）〜（１３）が成立する。
Ｇ_ａ→ｂ＝α_Ｃ（λ）＋ΔＲ …（１１）
Ｇ_ｂ→ａ＝α_Ｃ（λ）−ΔＲ …（１２）
ΔＲ＝１０［ｌｏｇ（Ｓ_ａ／Ｓ_ｂ）＋ｌｏｇ（ｖ_ａ／ｖ_ｂ）＋ｌｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ）］ …（１３）
なお、これらの式中の下付添字ａおよびｂは光ファイバａおよびｂに対応することを意味しており、Ｇ_ａ→ｂは光ファイバａから光ファイバｂへの測定により得られるＯＴＤＲ波形の段差であり、Ｇ_ｂ→ａは光ファイバｂから光ファイバａへの測定により得られるＯＴＤＲ波形の段差である。
【００３８】
図３は、ＯＴＤＲ測定による接続損失α_Ｃ（λ）の決定方法を説明するための概念図で、この図に示すように、片側からのＯＴＤＲ測定によって接続損失α_Ｃ（λ）の評価を行う場合には、通常は△Ｒの分だけ見積誤差を含んでいる。そこで、光ファイバａ側とｂ側の両方からもＯＴＤＲ測定を行い、Ｇ_ａ→ｂとＧ_ｂ→ａの平均値をとることで△Ｒをキャンセルさせて接続損失α_Ｃ（λ）を正確に求めることも可能である。
【００３９】
しかしながら、光ケーブル区間長が数ｋｍにも渡るような場合には光ファイバの両側からＯＴＤＲ測定を実行することは作業が煩雑となり実用的ではない。そこで本例では、まず、既に説明した方法により片側からのＯＴＤＲ測定により接続された２本の光ファイバの各々の係数ｋ_１を決定し、次に、これらの値を用いてα_Ｃ（λ）の値を決定するという手順を採用する。
【００４０】
式（１３）においてレーリ散乱係数ｋ_１はファイバの製造プロセスにも依存するので、ＳＭＦ同士であっても（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ）の値は１０％程度の変動幅をもち、これはｌｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ）換算で約０．４ｄＢに相当する。一方、Ｓやｖは屈折率分布というファイバの基本構造に依存するパラメータなので、式（１３）中の第１項ｌｏｇ（Ｓ_ａ／Ｓ_ｂ）と第２項ｌｏｇ（ｖ_ａ／ｖ_ｂ）の絶対値は、第３項であるｌｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ）と比較すると通常は無視できるほどの小さい値となる。従って、接続された２本のファイバの各々のｋ_１を決定し、△Ｒを１０・１ｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ）と近似した式（△Ｒ＝１０・１ｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ））に代入することによって、接続損失α_Ｃ（λ）を得ることができることになる。
【００４１】
すなわち、本発明による接続損失α_Ｃ（λ）の評価においては、少なくとも２本のシングルモード光ファイバ（ａおよびｂ）が接続されて構成されている光伝送路において、先ず、０．９〜１．４μｍの波長範囲内にある１つの波長λ_ｘを選択し、光ファイバａ側からｂ側へのＯＴＤＲ測定を実行して得られたＯＴＤＲ測定波形中に現れる２つの傾きＴ_ａ（λ_ｘ）およびＴ_ｂ（λ_ｘ）ならびに予め定められた補正係数Ｚ_１を用いて次式（１４）および（１５）により光ファイバａおよびｂ各々のレーリ散乱係数ｋ_１ａおよびｋ_１ｂを算出する。そして、得られたレーリ散乱係数ｋ_１ａおよびｋ_１ｂを基に次式（１６）により後方散乱光変動量△Ｒを求め、最後に、ＯＴＤＲ測定波形中の段差Ｇと後方散乱光変動量△Ｒとを用いて次式（１７）を満足する接続損失α_Ｃ（λ）を求める。
Ｔ_ａ（λ_ｘ）−Ｚ_１＝ｋ_１ａ／λ_ｘ ^４ …（１４）
Ｔ_ｂ（λ_ｘ）−Ｚ_１＝ｋ_１ｂ／λ_ｘ ^４ …（１５）
ΔＲ＝１０・ｌｏｇ（ｋ_１ａ／ｋ_１ｂ） …（１６）
Ｇ＝α_Ｃ（λ）＋ΔＲ …（１７）
【００４２】
このような手順によれば、光伝送路の片側からのみのＯＴＤＲ測定方法により、規格値を超える異常損失が生じている接続点を発見するなどの実用的目的は十分に達成可能である。
【００４３】
これまで説明してきたレーリ散乱α_Ｒ、ＯＨ基吸収α_ＯＨおよび接続損失α_Ｃの３つの各損失要因に関する評価方法を評価目的に応じて組み合わせることとすれば、光伝送路の片側からのＯＴＤＲ測定のみにより、相互に接続された２本の光ファイバの損失特性を実用上充分な精度で評価することが可能となる。なお、光伝送路の両側からのＯＴＤＲ測定を実行することとすれば、さらにその評価精度を高めることが可能となることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のシングルモード光ファイバが接続されて構成されている光伝送路に０．９〜１．２μｍの波長範囲内にある１つの波長λ_ｘを伝送させ、得られたＯＴＤＲ測定波形の傾きＴ（λ_ｘ）と予め定められた補正係数Ｚ_１とを用いてレーリ散乱係数ｋ_１とレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）を算出したり、１．２〜１．４μｍの波長範囲内にある２つの異なる波長λ_ｙおよびλ_ｚを伝送させ、得られたＯＴＤＲ測定波形の傾きＴ（λ_ｙ）およびＴ（λ_ｚ）ならびに予め定められた補正係数Ｚ_２を用いてレーリ散乱係数ｋ_１およびレーリ散乱損失α_Ｒ（λ）ならびにＯＨ基吸収損失α_ＯＨ（λ）を算出したり、あるいは、１．０〜１．４μｍの波長範囲内にある１つの波長λ_ｘを選択して互いに接続されている光ファイバａ側から光ファイバｂ側へのＯＴＤＲ測定により得られたＯＴＤＲ測定波形中に現れる２つの傾きＴ_ａ（λ_ｘ）およびＴ_ｂ（λ_ｘ）ならびに予め定められた補正係数Ｚ_１を用いて光ファイバａおよびｂ各々のレーリ散乱係数ｋ_１ａおよびｋ_１ｂを算出し、これをもとに接続損失α_Ｃ（λ）を求めることとした。
【００４５】
このような手法を採用することにより、複数のシングルモード光ファイバを接続して構成された光ファイバ伝送路の任意の区間におけるレーリ散乱α_Ｒ、ＯＨ基吸収α_ＯＨおよび接続損失α_Ｃの３つの各損失要因を片側からのＯＴＤＲ測定のみにより高精度に評価することを可能とする方法を提供することが可能となり、両側からのＯＴＤＲ測定を実行することによりさらにその精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＴＤＲにより得られた後方散乱光の受光パワーと区間距離との関係を説明するための図である。
【図２】シングルモード光ファイバの損失波長特性を説明するための図である。
【図３】ＯＴＤＲ測定による接続損失α_Ｃ（λ）の決定方法を説明するための図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for evaluating the loss of an optical fiber transmission line, and more particularly, to each factor of Rayleigh scattering loss, OH-based absorption loss and connection loss of an optical fiber transmission line configured by connecting a plurality of single mode optical fibers. The present invention relates to a method that enables simple and highly accurate evaluation of the loss of each of them.
[0002]
[Prior art]
At present, optical fiber is widely used as a low-loss transmission medium for communication, but in order to design an actual optical communication system using optical fiber, a loss value at a transmission optical signal wavelength is accurately evaluated. Is required. For example, a wavelength division multiplexing optical transmission system such as Coarse-WDM (CWDM) known as an economical communication technology using light of a plurality of wavelengths within a wide wavelength band in a single mode optical fiber as a transmission signal is used as a relay system and When introducing the optical fiber transmission line into a subscriber optical fiber network, it is important to understand the loss characteristics of each optical fiber section with high accuracy because multiple optical cables are connected in a relatively short section. become. If it is possible to identify the location and cause (loss factor) of the loss in a specific section if the loss increases significantly, repair work such as replacing or reconnecting an optical cable can be performed efficiently. Will be able to do it.
[0003]
The main loss factors of the optical fiber itself are classified into four: Rayleigh scattering loss α _R , infrared absorption loss α _IR , OH-based absorption loss α _OH, and structural irregularity α _IM. There is a loss (connection loss α _C and bending loss α _B ) due to fiber connection and bending of the optical fiber, and a conventional method for evaluating the loss characteristics of each section of the laid optical fiber cable is an optical pulse test. There is a method using an optical time domain reflector (OTDR).
[0004]
[Non-patent document 1]
“International Wire & Cable Symposium Proceedings 1996”, pp. 679-688 (1996).
[0005]
[Non-patent document 2]
"Points of Optical Fiber Technology 200" Telecommunications Association, pp. 292-293, (1990).
[0006]
[Non-Patent Document 3]
IEICE BI. , Vol. J78-BI, no. 12, pp. 724-735, Dec. (1995).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional loss characteristic evaluation method has a problem as described below.
[0008]
FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between the received light power of the backscattered light obtained by the OTDR and the section distance. In this OTDR measurement waveform, the slope of the waveform in the optical fiber section indicates the loss (loss) of the optical fiber itself. dB / km), and the step of the waveform at the connection point indicates the connection loss and bending loss (dB) at the connection point. In the OTDR measurement, one of 1.31 μm, 1.55 μm, 1.65 μm, or the like is usually used as the measurement wavelength, but the total loss at these wavelengths includes the loss caused by each loss factor. are doing. For this reason, it is possible to estimate the total loss of the optical fiber itself from the slope of the OTDR measurement waveform, but it is difficult to accurately separate the loss for each loss factor.
[0009]
Further, when measuring the Rayleigh scattering loss by OTDR, it is necessary to connect a standard optical fiber to the optical fiber to be measured and measure the loss from both ends (see Non-Patent Document 1). For the calculation of the value, a complicated calculation using the structural parameters of the optical fiber is also required. For this reason, it is practically impossible to apply such a method to the loss measurement of an optical fiber cable which is actually laid and has a plurality of connection points.
[0010]
Further, when determining the connection loss, when measurement is performed using long-wavelength light, there is a possibility that the bending loss may appear on the step of the OTDR waveform at the junction point. Perform a loss measurement using light. In this case, since the intensity of the backscattered light observed by the OTDR differs for each optical fiber, for example, as described in Non-Patent Document 2, loss measurement from both sides of the optical fiber is indispensable, and both sides of the optical fiber are required. There is a problem that it is necessary to take the average value of the steps of the two OTDR waveforms obtained by measuring from the above.
[0011]
As described above, in the conventional evaluation method, evaluating the loss of the optical fiber itself for each loss factor in an arbitrary optical fiber section of the optical transmission line is performed by performing measurement from one side or both sides of the optical fiber section. In addition to the fact that it is difficult to perform the measurement regardless of whether the measurement is performed, there is a problem that it is indispensable to perform measurement from both sides of the transmission line when evaluating the connection loss, which requires a great deal of labor.
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to achieve a Rayleigh scattering loss α _R in an arbitrary section of an optical fiber transmission line configured by connecting a plurality of single mode optical fibers. It is an object of the present invention to provide a method capable of evaluating the loss for each of the four factors, that is, infrared absorption loss α _IR , OH group absorption loss α _OH, and structural irregularity loss α _IM with high accuracy.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating Rayleigh scattering loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting a plurality of single-mode optical fibers. Te, the inclination of the first step and the first OTDR measured waveform obtained by performing a selection to OTDR measuring one wavelength lambda _x within the wavelength range of 0.9～1.2Myuemu T (lambda _x) and obtains the Rayleigh scattering coefficient k ₁ by the following equation (a) and a correction coefficient Z ₁ predetermined based on the second to calculate the Rayleigh scattering loss α _{R (λ)} by the following formula (b) And a step of:
T (λ _x ) −Z ₁ = k ₁ / λ _x ⁴ (a)
α _R (λ) = k ₁ / λ ⁴ (b)
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating Rayleigh scattering loss characteristics and OH-based absorption loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting a plurality of single mode optical fibers. A first step of selecting two different wavelengths λ _y and λ _z within a wavelength range of 4 μm and performing an OTDR measurement using light of each wavelength, and an OTDR measurement obtained by the first step The Rayleigh scattering coefficient k ₁ and the Rayleigh scattering loss α _R satisfying the following equations (c) and (d) based on the slopes T (λ _y ) and T (λ _z ) of the waveform and a predetermined correction coefficient Z _2. (Λ) and a second step of calculating the OH group absorption loss α _OH (λ).

[0015]
The invention according to claim 3 is a method for evaluating Rayleigh scattering loss characteristics and OH-based absorption loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting a plurality of single-mode optical fibers. A first step of calculating a Rayleigh scattering coefficient k ₁ and a Rayleigh scattering loss α _R (λ) by the method, and selecting one wavelength λ _y within a wavelength range of 1.2 to 1.4 μm to perform OTDR measurement. a second step and, the second OH group that satisfies the following equation (c) based on the correction factor Z ₂ with a predetermined and slope T (λ _y) of the resulting OTDR measurement waveform by performing A third step of calculating the absorption loss α _OH (λ).

[0016]
The invention according to claim 4 is a method for evaluating connection loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting at least two single mode optical fibers (a and b), wherein 0.9 to 1. select one wavelength lambda _x within the wavelength range of 4 [mu] m, the light and the first step of performing OTDR measurements from the fiber a side to side b, the first in the OTDR measurement waveform obtained in step And (a2) using the two slopes T _a (λ _x ) and T _b (λ _x ) and a predetermined correction coefficient Z ₁ , and Rayleigh scattering of each of the optical fibers a and b. A second step of calculating the coefficients k _1a and k _1b, and a third step of calculating the backscattered light variation ΔR from the Rayleigh scattering coefficients k _1a and k _1b obtained in the second step by the following equation (e). Steps And the step G in the OTDR measurement waveform obtained in the first step and the backscattered light variation ΔR obtained in the third step, and a connection loss α that satisfies the following equation (f). And a fourth step of obtaining _C (λ).
_{_{_{T a (λ x) -Z 1}}} = k 1a / λ x 4 ... (a1)
T _b (λ _x ) −Z ₁ = k _1b / λ _x ⁴ (a2)
ΔR = 10 · log (k _1a / k _1b ) (e)
G = α _C (λ) + ΔR (f)
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating loss characteristics of an optical fiber transmission line, wherein the Rayleigh scattering coefficient k ₁ and the Rayleigh scattering loss α _R (λ) and OH-based absorption are obtained by the method according to the second or third aspect. A step of determining a loss α _OH (λ) and a step of determining a connection loss α _C (λ) by the method according to claim 4.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the present invention will be described based on a loss evaluation example for an optical transmission line constituted by connecting a plurality of 1.3-micron zero-dispersion single mode optical fibers (SMFs).
[0019]
When performing the loss evaluation, it is necessary to determine the measurement wavelength in consideration of the wavelength dependence of each loss factor of the SMF. The main loss factors inherent to the optical fiber of the silica-based SMF include Rayleigh scattering loss α _R , infrared absorption loss α _IR , structural irregularity loss α _IM , and loss α _OH due to absorption of OH-based impurities. The loss α is given as the sum of these losses, and each of these losses is approximately expressed by the following equations (1) to (5).
α _R (λ) = k ₁ / λ ⁴ (1)
α _IR (λ) = k ₂ exp (−k ₃ / λ) (2)
α _IM (λ) = k ₄ (3)
α _OH (λ) = Σα _OHn (n = 1 to 4) (4)
α _OH1 (λ) = P ₁ exp [− {(1 / λ−1 / λ ₁ ) / σ ₁ } ² ] (n = 1)
α _OHn (λ) = P _n / [1 + ｛(1 / λ−1 / λ _n ) / σ _n ｝ ² ] (n = 2 to 4)
α (λ) = α _R (λ) + α _IR (λ) + α _IM (λ) + k ₅ α _OH (λ) (5)
[0020]
Therefore, the equation (5) that gives the total loss α of the optical fiber includes 17 constants of k _{1 to} k ₅ , P _{1 to} P ₄ , λ _{1 to} λ _4, and σ _{1 to} σ _4. In order to estimate the total loss characteristics, it is necessary to determine all the above 17 constants. For this reason, loss measurement is performed using light of a plurality of wavelengths, fitting is performed to the obtained measured values, these coefficients are determined, and each loss factor is evaluated.
[0021]
FIG. 2 is a diagram for explaining the loss wavelength characteristic of the bobbin-wound SMF. FIG. 2 compares a loss curve obtained by calculation based on the equation (5) with an actually measured loss value indicated by a white circle. Shown. In addition, the loss curve is fitted using four loss factors of Rayleigh scattering loss α _R , infrared absorption loss α _IR , OH group absorption loss α _OH and structural irregularity α _IM which are main loss factors of the optical fiber itself as parameters. The wavelength dependence of each loss factor obtained is also shown.
[0022]
From this figure, it can be seen that the measured value of the loss of the SMF can be approximated with extremely high accuracy by the equation (5). Focusing on the wavelength dependence of each loss factor, first, the infrared absorption loss α _IR (λ) sharply increases on the longer wavelength side than 1.5 μm. In the SMF, it has been found that the bending loss α _B (λ) due to microbending also increases in the wavelength region of 1.5 μm or more. The structural irregular loss α _IM (λ) is a constant that does not depend on the wavelength. For example, as described in Non-Patent Document 3, it is a value of about 0 to 0.03 dB / km for SMF. Coefficient k ₁ relates Rayleigh scattering loss alpha _{R (lambda)} of the formula (1) is called the Rayleigh scattering coefficient, alpha _{R (lambda)} is inversely proportional to the fourth power of the wavelength, is gently attenuated as the wavelength becomes longer . The OH group absorption loss α _OH (λ) has a wavelength dependence having a peak near 1.4 μm. As a result of fitting this wavelength dependence curve, the OH group absorption loss α _OH in the equation (4) is obtained. The coefficients P _n , λ _n and σ _n for (λ) are determined as shown in Table 1.
[0023]
[Table 1]

[0024]
These coefficient values are merely examples, but when the composition of the core glass is almost constant, the change in the OH group absorption characteristics in the glass can be neglected. It can be used as an approximate value.
[0025]
From the analysis result of the wavelength dependence for each loss factor shown in FIG. 2, only α _R (λ) is dominant in the wavelength range around 0.9 to 1.2 μm, and around 1.2 to 1.4 μm. It can be seen that two factors of α _R (λ) and α _OH (λ) are dominant in the wavelength range of.
[0026]
Hereinafter, the case where one OTDR measurement wavelength is selected from the wavelength range around 0.9 to 1.2 μm where the Rayleigh scattering loss α _R (λ) becomes dominant, and the Rayleigh scattering loss α _R (λ) and the OH group absorption The case where two OTDR measurement wavelengths are selected from the wavelength range around 1.2 to 1.4 μm where the loss α _OH (λ) becomes dominant is divided into cases, and each loss factor in the loss evaluation method of the present invention is divided into two cases. The basic evaluation procedure will be described.
[0027]
First, when one OTDR measurement wavelength is selected from a wavelength range around 0.9 to 1.2 μm where the Rayleigh scattering loss α _R (λ) becomes dominant, the OTDR measurement wavelength selected from the above wavelength range is set to λ _x And the following equation (6) is assumed.
_{_{T (λ x) -Z 1 =}} α R (λ x) = k 1 / λ x 4 ... (6)
[0028]
Here, T (λ _x ) is the slope of the OTDR measurement waveform, and Z ₁ is a correction term representing a contribution such as structural irregularity loss, which is about 0.01 to 0.02 dB / km in a typical SMF. It should be a constant. From the above equation (6), the Rayleigh scattering coefficient k ₁ is obtained from the slope T (λ _x ) and λ _{x of} the measured waveform obtained by actual measurement, and this k ₁ is substituted into the equation (1) to obtain the Rayleigh scattering loss α _R (λ) is determined.
[0029]
When measuring T (λ _x ), the measurement parameters such as the pulse width and the number of times of averaging are appropriately set, and the measurement waveform is analyzed using the least square method or the like, so that the measurement can be performed only from one side of the optical transmission line. , T (λ _x ) for any optical fiber section. If a more accurate evaluation is desired, it is also possible to measure from both sides of the transmission path and set the average value to T (λ _x ). The measurement wavelength lambda _x, can be selected 0.98μm and 1.06μm, for example an oscillation wavelength of the generic laser. At a wavelength around 0.9 to 1.2 μm, the influence of the higher-order mode may affect the OTDR waveform, but in order to avoid such an influence, a radius of about several centimeters is required at the incident end of the OTDR. either to remove the influence of the higher order mode by connecting the SMF subjected to appropriate bending, or may be selected wavelength near 1.2μm closer SMF cutoff wavelength as the measurement wavelength lambda _x.
[0030]
Since typical values of the SMF _{k 1} is a 1.0dB / km / μm ⁴ degrees, Rayleigh scattering loss at the wavelength λ _{_x} α _R (λ _x) takes the value of about 0.5~0.8dB / km. On the other hand, the error due to the correction term _{Z 1} is so about 0.01~0.02dB / km, will be able to evaluate the practically sufficient accuracy α _R (λ _x).
[0031]
Next, a description will be given of a case where two OTDR measurement wavelengths are selected from a wavelength range around 1.2 to 1.4 μm where the Rayleigh scattering loss α _R (λ) and the OH group absorption loss α _OH (λ) are dominant. . In this case, two wavelengths λ _y and λ _z in the above wavelength range are selected as measurement wavelengths, and the following equations (7) and (8) are assumed.

[0032]
Here, T (λ _y ) and T (λ _z ) are the slopes of the OTDR measurement waveforms at the wavelengths λ _y and λ _z , and Z ₂ is a correction term representing a contribution such as structural irregular loss or microbending. And a constant of about 0.01 to 0.04 dB / km.
[0033]
The relationship between α _OH (λ _y ) and α _OH (λ _z ) is given by equation (4). For example, if λ _y is 1.3 μm and λ _z is 1.38 μm, the following equation (9) is obtained. To establish.
[0034]
_{_{α OH (1.38μm) = 47.7α OH}} (1.31μm) ... (9)
Thus, for example, T (λ _y ) and T (λ _z ) obtained from the OTDR measurement paradigm are T (λ _y ) = T (1.31 μm) = 0.380 dB / km and T (λ _z ), respectively. = T (1.38 μm) = 1.50 dB / km and solving equations (7) to (9) with Z ₂ = 0.02 dB / km, k ₁ = 0.985 dB / km / μm ⁴ The Rayleigh scattering loss α _R (λ) can be determined by equation (1). Further, the OH group absorption loss α _OH (λ _z ) at the wavelength λ _z is 1.23 dB / km, and k ₅ = 1.54 is obtained using the coefficient values shown in Equation (4) and Table 1 to obtain OH group. The absorption loss α _OH (λ) can be determined. In order to improve the evaluation accuracy of the OH group absorption loss α _OH (λ), one of the two measurement wavelengths should be as close as possible to 1.383 μm, which is the peak wavelength of α _OH (λ). preferable.
[0035]
Heretofore, one OTDR measurement wavelength is selected from a wavelength range around 0.9 to 1.2 μm where Rayleigh scattering loss α _R (λ) is dominant, and Rayleigh scattering loss α _R (λ) and OH group The case where two OTDR measurement wavelengths are selected from a wavelength range around 1.2 to 1.4 μm where the absorption loss α _OH (λ) becomes dominant is classified into two cases, namely, Rayleigh scattering loss α _R (λ) or Although the evaluation procedure of / OH and the OH group absorption loss α _OH (λ) has been described, it is also possible to use a combination of the procedures used in these two cases. Specifically, one of the two measurement wavelengths is selected from a wavelength range around 0.9 to 1.2 μm where only the Rayleigh scattering loss α _R (λ) is dominant, and based on equation (6). determining the coefficients k _1, it is also possible to determine these corresponding to the two measurement wavelengths OH group absorption loss alpha _{OH (lambda)} into equation (8) the value of the coefficient k ₁ .
[0036]
Next, a method for evaluating the connection loss α _C (λ) will be described. Generally, the reflectance R of the backscattered light is given by the following equation (10).

Note that S is the collection rate of the backscattered light to the core, W is the measured pulse width of the OTDR, and v is the group velocity of the light pulse.
[0037]
Here, assuming an optical transmission line in which two optical fibers a and b are connected at a connection point, the measurement wavelength λ and the pulse width W at which the bending loss α _B (λ) in the SMF can be ignored. It is assumed that the OTDR measurement is performed from either the optical fiber a side or the optical fiber b side under the conditions. Since the collection rate S of the backscattered light to the core and the group velocity v of the light pulse both depend on the refractive index distribution of the optical fiber, the factor of the fluctuation of the backscattered light due to the difference in the optical fiber characteristics is S. And v and α _R (λ). The variation amount of the backscattered light is ΔR (dB), the step of the OTDR waveform when the optical fiber a and the optical fiber b are connected is G (dB), and the actual connection loss is α _C (λ) (dB). Then, the following equations (11) to (13) hold.
G _{a → b} = α _C (λ) + ΔR (11)
Gb _{→ a} = α _C (λ) −ΔR (12)
_{_{_{_{ΔR = 10 [log (S a}}}} / S b) + log (v a / v b) + log (k 1a / k 1b)] ... (13)
Note that the subscripts a and b in these equations mean that they correspond to the optical fibers a and b, and Ga _{→ b} is the OTDR waveform obtained by measuring from the optical fiber a to the optical fiber b. Gb _{→ a} is a step of the OTDR waveform obtained by measurement from the optical fiber b to the optical fiber a.
[0038]
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a method of determining connection loss α _C (λ) by OTDR measurement. As shown in FIG. 3, connection loss α _C (λ) is evaluated by OTDR measurement from one side. In such a case, the estimation error is usually included by ΔR. Therefore, OTDR measurement is performed from both the optical fiber a side and the b side, and the average value of Ga _{→ b} and _{Gb → a} is canceled to cancel △ R, thereby accurately determining the connection loss α _C (λ). It is also possible to ask.
[0039]
However, when the optical cable section length is as long as several kilometers, it is not practical to perform the OTDR measurement from both sides of the optical fiber because the operation is complicated. In this example, first, already determined each coefficient k ₁ of the two optical fibers connected by the OTDR measurements from one side by the method described, then, using these values alpha _{C (lambda)} Is adopted.
[0040]
Since Rayleigh scattering coefficient _{k 1} in Equation (13) also depends on the manufacturing process of the fiber, the value of even SMF each other _(k 1a _{/ k 1b)} has a fluctuation width of about 10%, which log ( This corresponds to about 0.4 dB in terms of k _1a / k _1b ). On the other hand, since S and v are parameters that depend on the basic structure of the fiber, that is, the refractive index distribution, the first term log (S _a / S _b ) and the second term log (v _a / v _b ) in equation (13) are calculated. The absolute value is usually small enough to be ignored when compared to the third term log (k _1a / k _1b ). Therefore, to determine the _{k 1} of each of the connected two fibers, △ R of _{_{10 · 1og (k 1a / k}} 1b) and approximated equation _{(△ R = 10 · 1og (} k 1a / k 1b)) , The connection loss α _C (λ) can be obtained.
[0041]
That is, in the evaluation of the connection loss α _C (λ) according to the present invention, first, in an optical transmission line configured by connecting at least two single mode optical fibers (a and b), 0.9 to 1 Two wavelengths T _a (λ _x ) appearing in an OTDR measurement waveform obtained by selecting one wavelength λ _x within a wavelength range of 0.4 μm and executing OTDR measurement from the optical fiber a side to the b side. Then, the Rayleigh scattering coefficients k _1a and k _1b of the optical fibers a and b are calculated using the following equations (14) and (15) using T _b (λ _x ) and a predetermined correction coefficient Z ₁ . Then, based on the obtained Rayleigh scattering coefficients k _1a and k _1b , the backscattering light variation ΔR is obtained by the following equation (16). Finally, the step G and the backscattering light variation ΔR in the OTDR measurement waveform are obtained. And the connection loss α _C (λ) satisfying the following equation (17) is obtained.
_{_{_{T a (λ x) -Z 1}}} = k 1a / λ x 4 ... (14)
T _b (λ _x ) −Z ₁ = k _1b / λ _x ⁴ (15)
ΔR = 10 · log (k _1a / k _1b ) (16)
G = α _C (λ) + ΔR (17)
[0042]
According to such a procedure, the OTDR measurement method from only one side of the optical transmission line can sufficiently achieve a practical purpose such as finding a connection point where an abnormal loss exceeding a standard value occurs.
[0043]
If the evaluation methods described above for the three loss factors of Rayleigh scattering α _R , OH group absorption α _OH and connection loss α _C are combined according to the evaluation purpose, OTDR measurement from one side of the optical transmission line can be performed. Only by this, it becomes possible to evaluate the loss characteristics of two optical fibers connected to each other with sufficient accuracy for practical use. If the OTDR measurement is performed from both sides of the optical transmission line, it goes without saying that the evaluation accuracy can be further improved.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, transmission of one wavelength lambda _x in the optical transmission line where a plurality of single-mode optical fiber is configured by connecting to the wavelength range from 0.9~1.2μm It is allowed, or calculated Rayleigh scattering coefficient _{k 1} and Rayleigh scattering loss alpha _R a (lambda) using the correction coefficient _{Z 1} defined slope T (λ _x) in advance of the resulting OTDR measurement waveform, 1.2 Transmit two different wavelengths λ _y and λ _z in the wavelength range of １1.4 μm and obtain the slopes T (λ _y ) and T (λ _z ) of the obtained OTDR measurement waveform and the predetermined correction coefficient Z ₂ to calculate the Rayleigh scattering coefficient k ₁ and the Rayleigh scattering loss α _R (λ) and the OH group absorption loss α _OH (λ), or one of the wavelengths within the wavelength range of 1.0 to 1.4 μm. Light connected to each other by selecting wavelength λ _x Using two slopes T _a (λ _x ) and T _b (λ _x ) appearing in the OTDR measurement waveform obtained by the OTDR measurement from the fiber a side to the optical fiber b side, and a predetermined correction coefficient Z ₁ The Rayleigh scattering coefficients k _1a and k _1b of the optical fibers a and b were calculated, and the connection loss α _C (λ) was determined based on the calculated values.
[0045]
By adopting such a method, three types of Rayleigh scattering α _R , OH group absorption α _OH and connection loss α _C in an arbitrary section of an optical fiber transmission line configured by connecting a plurality of single mode optical fibers are provided. It is possible to provide a method that enables each loss factor to be evaluated with high accuracy only by OTDR measurement from one side, and it is possible to further improve the accuracy by performing OTDR measurement from both sides. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a relationship between a received light power of backscattered light obtained by OTDR and a section distance.
FIG. 2 is a diagram for explaining a loss wavelength characteristic of a single mode optical fiber.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of determining connection loss α _C (λ) by OTDR measurement.

Claims

An evaluation method for Rayleigh scattering loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting a plurality of single mode optical fibers,
A first step of selecting one wavelength λ _x in the wavelength range of 0.9 to 1.2 μm and performing OTDR measurement;
Based on the slope T (λ _x ) of the OTDR measurement waveform obtained in the first step and a predetermined correction coefficient Z ₁ , a Rayleigh scattering coefficient k ₁ is obtained by the following equation (a). ) To calculate the Rayleigh scattering loss α _R (λ),
A method for evaluating a loss characteristic of an optical fiber transmission line, comprising:
T (λ _x ) −Z ₁ = k ₁ / λ _x ⁴ (a)
α _R (λ) = k ₁ / λ ⁴ (b)

A method for evaluating Rayleigh scattering loss characteristics and OH-based absorption loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting a plurality of single-mode optical fibers,
A first step of selecting two different wavelengths [lambda] _y and [lambda] _z within a wavelength range of 1.2 to 1.4 [mu] m and performing an OTDR measurement using light of each wavelength;
Satisfies the following equation (c) and (d) based on the correction factor _{Z 2} defined slope T (λ _y) and T (λ _z) and advance of the OTDR measurement waveform obtained by the first step A second step of calculating the Rayleigh scattering coefficient k ₁ and the Rayleigh scattering loss α _R (λ) and the OH group absorption loss α _OH (λ);
A method for evaluating a loss characteristic of an optical fiber transmission line, comprising:

A method for evaluating Rayleigh scattering loss characteristics and OH-based absorption loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting a plurality of single-mode optical fibers,
A first step of calculating a Rayleigh scattering coefficient k ₁ and a Rayleigh scattering loss α _R (λ) according to the method of claim 1;
A second step of selecting one wavelength λ _y within the wavelength range of 1.2 to 1.4 μm and performing OTDR measurement;
Based on the slope T (λ _y ) of the OTDR measurement waveform obtained in the second step and a predetermined correction coefficient Z ₂ , an OH group absorption loss α _OH (λ) satisfying the following expression (c) is obtained. A third step of calculating;
A method for evaluating a loss characteristic of an optical fiber transmission line, comprising:

A method for evaluating connection loss characteristics of an optical transmission line configured by connecting at least two single mode optical fibers (a and b),
Select one wavelength lambda _x within the wavelength range of 0.9～1.4Myuemu, a first step of performing the OTDR measurement to the b-side from the optical fiber a side,
The first appearing in the resulting OTDR measurement waveform in step two slope _{T a (λ} _x) and _{T b (λ} _x) and the following equation using the correction coefficient _{Z 1} of a predetermined (a1) and ( a2) calculating a Rayleigh scattering coefficient k _1a and k _1b of each of the optical fibers a and b according to a2);
A third step of calculating the backscattered light variation ΔR from the Rayleigh scattering coefficients k _1a and k _1b obtained in the second step by the following equation (e);
Using the step G in the OTDR measurement waveform obtained in the first step and the backscattered light variation ΔR obtained in the third step, a connection loss α _C (satisfies the following expression (f)) λ) a fourth step;
A method for evaluating a loss characteristic of an optical fiber transmission line, comprising:
_{_{_{T a (λ x) -Z 1}}} = k 1a / λ x 4 ... (a1)
T _b (λ _x ) −Z ₁ = k _1b / λ _x ⁴ (a2)
ΔR = 10 · log (k _1a / k _1b ) (e)
G = α _C (λ) + ΔR (f)

Determining the Rayleigh scattering coefficient k ₁ and the Rayleigh scattering loss α _R (λ) and the OH group absorption loss α _OH (λ) by the method according to claim 2 or 3;
Determining a connection loss α _C (λ) according to the method of claim 4;
A method for evaluating a loss characteristic of an optical fiber transmission line, comprising: