JP2006038647A - Ｏｔｄｒ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の伝送モードでの通信が可能なマルチモード光ファイバの伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行う。
【解決手段】 複数の伝送モードでの通信が可能なマルチモード光ファイバからなる被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出をＯＴＤＲ装置２１により測定する。被測定光ファイバ１１への入射光のモードをコア直径の小さい励振光ファイバ１２からなる励振器によって制限し、被測定光ファイバ１１からの反射光における不要な高次モードの励振を抑え、表示される波形における複数のモードによるうねりをなくし、伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバにおける伝送損失や破断点などを測定するＯＴＤＲ測定方法に関する。

現在、光ファイバの伝送損失を測定する技術として、後方散乱光法によるものが知られている。この後方散乱光法とは、ＯＴＤＲ装置(Optical Time Domain Reflectometer)と呼ばれる光パルス試験器を用い、光ファイバのコアの屈折率の不均一分布により光ファイバ内を伝搬する光が散乱して生じるレーリ散乱光のうち、入射端に戻ってくる後方散乱光及び接続部分などにて生じるフレネル反射光と呼ばれる反射光を測定するものである。そして、このＯＴＤＲ装置によって測定した波形に基づいて、光ファイバの全長にわたる伝送損失や接続損失の測定、異常点の検出などを行っている。
また、図１０に示すように、ＯＴＤＲ装置１を用い、多分岐光伝送路２から得られるＯＴＤＲ波形データに基づいて、障害回線、障害距離及び障害発生時間を自動的に検出することも行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１９０６５号公報

近年、高速通信用の光ファイバとして、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）が用いられている。このマルチモード光ファイバは、接続性を重視して長距離通信用として用いられるシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）のコア径（約１０μｍ）よりも大口径（５０〜１００μｍ）のコア径を有している。
そして、このマルチモード光ファイバでは、伝送モードが使用波長帯で一しかないシングルモード光ファイバと異なり、複数の伝送モードが存在する。
このため、このマルチモード光ファイバでは、複数のモード毎に伝送損失や接続損失、異常点などが異なることから、上記のＯＴＤＲ装置により得られる波長にうねりが発生する。したがって、このうねりがファイバ内の異常などによって発生しているものであるかが区別できず、伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことが困難であった。

本発明は、複数の伝送モードでの通信が可能なマルチモード光ファイバであっても伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことが可能なＯＴＤＲ測定方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係るＯＴＤＲ測定方法は、測定対象のマルチモード光ファイバをＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、前記マルチモード光ファイバの励振モードを制限する励振器を使用することを特徴とする。

なお、前記励振器として、前記マルチモード光ファイバに入射する光のモードを制限するファイバ、モードフィルタ、前記マルチモード光ファイバに入射した光の高次モードを除去するモードスクランブラのいずれかを使用することが好ましい。

また、本発明に係るのＯＴＤＲ測定方法は、測定対象のマルチモード光ファイバをＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、前記マルチモード光ファイバの開口数の０.５倍〜０.９倍の開口数をもつ出射系からの励振光を前記マルチモード光ファイバに入射することを特徴とする。

また、前記出射系は、励振器として使用する光ファイバであることが好ましい。
さらに、前記出射系は、レンズ系や光源であることが望ましい。
また、本発明に係るＯＴＤＲ測定方法は、測定対象のマルチモード光ファイバをＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、受光系の入射端における開口数が前記マルチモード光ファイバの開口数の０.５倍〜０.９倍であることを特徴とする。

また、本発明に係るのＯＴＤＲ測定方法は、測定対象のマルチモード光ファイバを受光センサが組み込まれたＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、前記受光センサは前記マルチモード光ファイバのコア直径よりも径が小さい受光直径を有することを特徴とする。

また、本発明のＯＴＤＲ測定方法は、測定対象のマルチモード光ファイバを受光センサが組み込まれたＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、前記受光センサの前に開口が形成された制限板を設け、この制限板の開口直径は前記マルチモード光ファイバのコア直径よりも径が小さいことを特徴とする。

本発明のＯＴＤＲ測定方法によれば、被測定光ファイバであるマルチモード光ファイバへの入射光あるいは反射光のモードを制限するので、マルチモード光ファイバからの反射光における不要な高次モードの励振を抑え、表示される波形における複数のモードによるうねりをなくすことができ、マルチモード光ファイバの伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法を実施するための装置の構成図、図２は、励振器の一例である光ファイバと被測定光ファイバであるマルチモード光ファイバとの接続箇所を示す断面図である。

図１に示すように、被測定光ファイバ１１は、コア径５０μｍ、外径１２５μｍとされた複数の伝送モードが存在するマルチモード光ファイバである。また、この被測定光ファイバ１１は、コアの中心部が最も屈折率が高く、半径方向の外側に向かって次第に低屈折率になる屈折率分布を有し、伝送する光信号の広がり（モード分散）を抑えるグレーテッドインデックス（ＧＩ）型の光ファイバである。

この被測定光ファイバ１１は、その一端が、励振用光ファイバ１２を介してＯＴＤＲ装置２１を構成する方向性結合器２２に接続されている。
図２に示すように、励振用光ファイバ１２のコア１２ａの直径は、被測定光ファイバ１１のコア１１ａの直径よりも小径のシングルモード光ファイバからなるもので、約１０００ｍの長さを有しており、この励振用光ファイバ１２によりマルチモード光ファイバ１１に入射する光のモードを制限している。

方向性結合器２２には、パルス発生器２３によって光源２４から発生した光パルスが、レンズ系２５を介して入射されるようになっている。
また、方向性結合器２２には、受光器２６、増幅器２７、信号処理装置２８及び表示・記録装置２９が順に接続されている。

上記ＯＴＤＲ装置２１では、光源２４からレンズ系２５及び方向性結合器２２を介して励振用光ファイバ１２へ光パルスを入射させると、この励振用光ファイバ１２を介して被測定光ファイバ１１に入射され、この被測定用ファイバ１１にてレーリ散乱光を生じるとともに、接続部などにてフレネル反射を生じ、後方レーリ散乱光及びフレネル反射光として入射端に戻り、再び励振用光ファイバ１２を介して方向性結合器２２へ戻る。

この方向性結合器２２に戻った散乱光及び反射光は、受光器２６に入射して光電変換され、さらに、増幅器２７にて所定のレベルまで増幅され、信号処理装置２８で信号処理され、表示・記録装置２９の表示部に波形として出力される。
そして、このＯＴＤＲ装置２１では、到達した光のパワー及び到達時間から、伝送損失、接続損失の測定及び破断などの異常点の検出を行う。

ここで、前述したように、マルチモード光ファイバからなる被測定光ファイバ１１では、伝送モードが使用波長帯で一つしかないシングルモード光ファイバと異なり、複数の伝送モードが存在する。
このため、この被測定光ファイバ１１では、複数のモード毎に伝送損失や接続損失、異常点などが異なるが、上記実施形態のＯＴＤＲ測定方法では、コア径が小さい励振用光ファイバ１２を励振器として用い、この励振用光ファイバ１２を被測定光ファイバ１１の入力端に介在させたことにより、被測定光ファイバ１１への入射光のモードが励振用光ファイバ１２によって制限される。

このように、上記実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法によれば、コア径が小径な励振用光ファイバ１２を励振器として使用して、被測定光ファイバ１１への入射光のモードを制限するので、被測定光ファイバ１１からの反射光における不要な高次モードの励振を抑え、表示される波形における複数のモードによるうねりをなくすことができ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

次に、上記ＯＴＤＲ測定方法にて使用可能な励振器の他の例について説明する。
図３に示すものは、励振器として、長尺ダミー光ファイバ３１を使用したもので、この長尺ダミー光ファイバ３１を、被測定光ファイバ１１の入力端とＯＴＤＲ装置２１との間に介在させている。
この長尺ダミー光ファイバ３１は、コア径５０μｍ、外径１２５μｍ、長さ３０００ｍの光ファイバであり、コアの屈折率が径方向にわたってほぼ均等とされたステップインデックス（ＳＩ）型の光ファイバである。

図４に示すものは、励振器として、ＳＧＳＳ型光ファイバ４１を使用したもので、このＳＧＳＳ型光ファイバ４１を、被測定光ファイバ１１の入力端とＯＴＤＲ装置２１との間に介在させている。
このＳＧＳＳ型光ファイバ４１は、ＯＴＤＲ装置２１側から順に、ＳＩ型光ファイバ４１ａ（コア径５０μｍ、外径１２５μｍ）、ＧＩ型光ファイバ４１ｂ（コア径５０μｍ、外径１２５μｍ）、ＳＩ型光ファイバ４１ｃ（コア径５０μｍ、外径１２５μｍ）及びＳＩ型光ファイバ４１ｄ（コア径５０μｍ、外径１２５μｍ）を接続したもので、全長３００ｍとされている。

図５に示すものは、励振器の一例として、モードフィルタ５１を使用したもので、このモードフィルタ５１を、被測定光ファイバ１１の入力端とＯＴＤＲ装置２１との間に介在させている。
このモードフィルタ５１は、コア径５０μｍ、外径１２５μｍの光ファイバを直径２０ｍｍの環状に１０回巻いたものである。

図６に示すものは、励振器の一例として、モードスクランブラ６１を使用したもので、このモードスクランブラ６１を、被測定光ファイバ１１の入力端とＯＴＤＲ装置２１との間に介在させている。
このモードスクランブラ６１は、光ファイバを蛇行させることにより、曲げ応力を付与したものであり、マルチモード光ファイバ１１に入射した光の高次モードを除去することができる。

そして、上記のように、励振器として、長尺ダミー光ファイバ３１、ＳＧＳＳ型光ファイバ４１、モードフィルタ５１あるいはモードスクランブラ６１を使用した場合も、被測定光ファイバ１１への入射光のモードを制限することができ、被測定光ファイバ１１からの反射光における不要な高次モードの励振を抑え、表示される波形における複数のモードによるうねりをなくすことができ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法について説明する。なお、上記の第１の実施形態と同一構造部分には、同一符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、この第２の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法では、光ファイバ７１からなる励振器を、被測定光ファイバ１１の入力端とＯＴＤＲ装置２１との間に介在させている。

この励振器として使用する光ファイバ７１は、被測定光ファイバ１１と接続される出射端における開口数が被測定光ファイバ１１の開口数の０.５倍〜０.９倍とされている。
ここで、光ファイバ７１の出射端における開口数が被測定光ファイバ１１の開口数の０.５倍より小さいと、被測定光ファイバ１１をマルチモードとしての測定が不十分となり、また、０.９倍より大きいと、高次モードによるうねりが生じやすくなる。

つまり、この第２の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法では、励振器として使用する光ファイバ７１の被測定光ファイバ１１と接続される出射端における開口数を、被測定光ファイバ１１の開口数の０.５倍〜０.９倍とすることにより、被測定光ファイバ１１への入射光のモードを的確に制限することができ、被測定光ファイバ１１からの反射光における不要な高次モードの励振を抑え、表示される波形における複数のモードによるうねりをなくすことができ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

なお、励振器としては、第１の実施形態の励振用光ファイバ１２、長尺ダミー光ファイバ３１、ＳＧＳＳ型光ファイバ４１、モードフィルタ５１あるいはモードスクランブル６１も使用可能である。
つまり、これら励振用光ファイバ１２、長尺ダミー光ファイバ３１、ＳＧＳＳ型光ファイバ４１、モードフィルタ５１あるいはモードスクランブル６１の被測定光ファイバ１１と接続される出射端における開口数を被測定光ファイバ１１の開口数の０.５倍〜０.９倍とすることにより、被測定光ファイバ１１への入射光のモードを確実に制限することができ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出をさらに正確に行うことができる。

なお、上記の例では、励振器として用いた光ファイバ７１の出射端における開口数を被測定光ファイバ１１の開口数の０.５倍〜０.９倍とすることにより、被測定光ファイバ１１への入射光のモードを確実に制限したが、開口数の調整は、光ファイバ７１の出射端に限定されることはなく、光源２４からの光を、方向性結合器２２を介して被測定光ファイバ１１へ導くレンズ系２５にて行っても良い。

つまり、このレンズ系２５で被測定光ファイバ１１側へ入射させる際の開口数を０.５倍〜０.９倍としたり、あるいは、光源２４からの光の入射部分にて、光を入射するときの開口数を０.５倍〜０.９倍としても良く、これらの場合も、上記と同様に、被測定光ファイバ１１への入射光のモードを制限することができ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

また、被測定光ファイバ１１から反射した光が方向性結合器２２を介して受光系である受光器２６へ入射する部分における入射端における開口数を０.５倍〜０.９倍としても良く、この場合は、被測定光ファイバ１１からの反射光のモードを制限することができ、これにより、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法について説明する。
この実施形態では、図８に示すように、受光系の受光器２６として、被測定光ファイバ１１のコアの１１ａの直径よりも小さい受光直径の受光部２６ａをもつ受光センサを使用する。

このようにすると、被測定光ファイバ１１からの反射光が方向性結合器２２を介して受光系である受光器２６の受光部２６ａにて、反射光のモードが制限される。これにより、被測定光ファイバ１１からの反射光における不要な高次モードの励振が抑えられ、表示される波形における複数のモードによるうねりがなくされ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法について説明する。
この実施形態では、図９に示すように、受光系である受光器２６の受光部２６ａの上流側に、被測定光ファイバ１１のコア径よりも小径の開口８１が形成された制限板８２を設ける。

このようにすると、被測定光ファイバ１１からの反射光が方向性結合器２２を介して受光系である受光器２６へ入射する際に、その受光部２６ａの前に設けられた制御板８１の開口８１にて反射光のモードが制限される。これにより、被測定光ファイバ１１からの反射光における不要な高次モードの励振が抑えられ、表示される波形における複数のモードによるうねりがなくされ、被測定光ファイバ１１の伝送損失や接続損失の測定、異常箇所の検出を正確に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法を実施するための装置の構成図である。 励振器である光ファイバと被測定光ファイバであるマルチモード光ファイバとの接続箇所を示す断面図である。 励振器の他の例を説明する概略断面図である。 励振器の他の例を説明する概略構成図である。 励振器の他の例を説明する概略構成図である。 励振器の他の例を説明する概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法を実施するための装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法を実施するための装置の一部の概略断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るＯＴＤＲ測定方法を実施するための装置の一部の概略断面図である。 ＯＴＤＲ装置を用いた従来の光ファイバの各種測定方法を示す図である。

符号の説明

１１ 被測定光ファイバ（マルチモード光ファイバ）
１２ 励振光ファイバ（励振器）
２１ ＯＴＤＲ装置
２４ 光源
２５ レンズ系
２６ 受光器（受光センサ、受光系）
２６ａ 受光部（受光センサ、受光系）
３１ 長尺ダミー光ファイバ
４１ ＳＧＳＳ型光ファイバ
５１ モードフィルタ
６１ モードスクランブラ
７１ 光ファイバ
８１ 開口
８２ 制限板

Claims (9)

1. 測定対象のマルチモード光ファイバをＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、
   前記マルチモード光ファイバの励振モードを制限する励振器を使用することを特徴とするＯＴＤＲ測定方法。
2. 前記励振器として、前記マルチモード光ファイバに入射する光のモードを制限するファイバ、モードフィルタ、前記マルチモード光ファイバに入射した光の高次モードを除去するモードスクランブラのいずれかを使用することを特徴とする請求項１記載のＯＴＤＲ測定方法。
3. 測定対象のマルチモード光ファイバをＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、
   前記マルチモード光ファイバの開口数の０.５倍〜０.９倍の開口数をもつ出射系からの励振光を前記マルチモード光ファイバに入射することを特徴とするＯＴＤＲ測定方法。
4. 前記出射系は、励振器として使用する光ファイバであることを特徴とする請求項３記載のＯＴＤＲ測定方法。
5. 前記出射系は、レンズ系であることを特徴とする請求項３記載のＯＴＤＲ測定方法。
6. 前記出射系は、光源であることを特徴とする請求項３記載のＯＴＤＲ測定方法。
7. 測定対象のマルチモード光ファイバをＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、
   受光系の入射端における開口数が前記マルチモード光ファイバの開口数の０.５倍〜０.９倍であることを特徴とするＯＴＤＲ測定方法。
8. 測定対象のマルチモード光ファイバを受光センサが組み込まれたＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、
   前記受光センサは前記マルチモード光ファイバのコア直径よりも径が小さい受光直径を有することを特徴とするＯＴＤＲ測定方法。
9. 測定対象のマルチモード光ファイバを受光センサが組み込まれたＯＴＤＲ装置により測定するＯＴＤＲ測定方法であって、
   前記受光センサの前に開口が形成された制限板を設け、この制限板の開口直径は前記マルチモード光ファイバのコア直径よりも径が小さいことを特徴とするＯＴＤＲ測定方法。

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