JP2006078378A - 光ファイバの測長方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 各種光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバの測長を、ＯＴＤＲを用いて高精度に行う。
【解決手段】 ＯＴＤＲ１０にて光ファイバ１１の長さを測定する際の設定値として用いる群屈折率ｎを、ハイブリッド伝送路を構成するシングルモードファイバ及び分散補償ファイバの長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfによって重み付けされたそれぞれの群屈折率ｎsmf、ｎdcfから求める。
【選択図】 図１
【解決手段】 ＯＴＤＲ１０にて光ファイバ１１の長さを測定する際の設定値として用いる群屈折率ｎを、ハイブリッド伝送路を構成するシングルモードファイバ及び分散補償ファイバの長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfによって重み付けされたそれぞれの群屈折率ｎsmf、ｎdcfから求める。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光ファイバの長さを測定する光ファイバの測長方法に関する。
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 (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、破断点の検出などを行っている。
また、図４に示すように、ＯＴＤＲ１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）。
また、図４に示すように、ＯＴＤＲ１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）。
近年、長距離大容量のファイバとして、通常の１.３μｍ帯に零分散波長をもつシングルモードファイバ（ＳＭＦ）とその１５５０ｎｍ帯の分散を補償する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）とを組み合わせたハイブリッドタイプの分散マネジメント伝送路が実用化されている。このハイブリッド伝送路は、前半部分のシングルモードファイバと後半部分の分散補償ファイバの構造が異なるため、それぞれの伝送損失や群屈折率も大きく異なる。
ところで、光ファイバは、最終検査工程にてボビンに巻かれた光ファイバの長さが要求長であることを確認するときや、ケーブル状態での光ファイバ長を求めるとき等に、ＯＴＤＲによって光ファイバの測長を実施しているが、このＯＴＤＲによる光ファイバの測長には、正確な群屈折率を用いる必要がある。
しかしながら、上記ハイブリッド伝送路にあっては、伝送損失や群屈折率の異なる光ファイバを組み合わせていることより、全体の群屈折率を一意的に決定することができず、ＯＴＤＲによる測長を精度良く行うことが困難であった。
ところで、光ファイバは、最終検査工程にてボビンに巻かれた光ファイバの長さが要求長であることを確認するときや、ケーブル状態での光ファイバ長を求めるとき等に、ＯＴＤＲによって光ファイバの測長を実施しているが、このＯＴＤＲによる光ファイバの測長には、正確な群屈折率を用いる必要がある。
しかしながら、上記ハイブリッド伝送路にあっては、伝送損失や群屈折率の異なる光ファイバを組み合わせていることより、全体の群屈折率を一意的に決定することができず、ＯＴＤＲによる測長を精度良く行うことが困難であった。
本発明は、各種光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバの測長を、ＯＴＤＲを用いて高精度に行うことが可能な光ファイバの測長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、本発明の光ファイバの測長方法は、群屈折率が０.００３以上離れる複数種類の光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバ長をＯＴＤＲによって測定する光ファイバの測長方法であって、前記ＯＴＤＲにて前記光ファイバ長を測定する際の設定値として用いる群屈折率を、前記ハイブリッド伝送路を構成する複数種類の各光ファイバの長さ比率によって重み付けされた平均値を実効群屈折率とし、前記ハイブリッド伝送路を前記実効群屈折率の１本の光ファイバからなるとみなして、前記ハイブリッド伝送路の長さを前記実効群屈折率と前記ＯＴＤＲによって求めることを特徴とする。
また、本発明の光ファイバの測長方法は、群屈折率が０.００３以上離れる複数種類の光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバ長をＯＴＤＲによって測定する光ファイバの測長方法であって、前記ハイブリッド伝送路の各光ファイバ及び前記ハイブリッド伝送路全体の平均分散を測定・算出し、得られた平均分散より、前記ハイブリッド伝送路の長さに対する前記各ファイバのファイバ長の比率を算出し、前記ハイブリッド伝送路全体の実効群屈折率とし、前記ハイブリッド伝送路を前記実効群屈折率の1本のファイバからなるとみなして、前記ハイブリッド伝送路の長さを前記実効群屈折率と前記ＯＴＤＲで計測された前記ハイブリッド伝送路終端からの戻り光の戻り時間とから算出することを特徴としている。
また、本発明の光ファイバの測長方法は、群屈折率が０.００３以上離れる複数種類の光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバ長をＯＴＤＲによって測定する光ファイバの測長方法であって、各光ファイバ領域毎に、各光ファイバの群屈折率を設定値としてＯＴＤＲにより測長してファイバ長を算出し、それらの合計を前記ハイブリッド伝送路の長さとすることを特徴とする。
本発明の光ファイバの測長方法によれば、各種光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバの測長を、ＯＴＤＲを用いて高精度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の実施形態に係る光ファイバの測長方法を実施するための装置の構成図、図２は、被測定光ファイバであるハイブリッド伝送路を示す図である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバの測長方法を実施するための装置の構成図、図２は、被測定光ファイバであるハイブリッド伝送路を示す図である。
図に示すように、ハイブリッド伝送路からなる光ファイバ１１は、その一端が、ＯＴＤＲ１０（１２〜１８で構成される）を構成する方向性結合器１２に接続されている。
ここで、このＯＴＤＲ１０によって測長を行うハイブリッド伝送路は、図２に示すように、通常の１.３μｍ帯に零分散波長をもつシングルモードファイバ（ＳＭＦ）１１Ａとその１５５０ｎｍ帯の分散を補償する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１１Ｂとを組み合わせたもので、それぞれの群屈折率は０.００３以上離れている。
ここで、このＯＴＤＲ１０によって測長を行うハイブリッド伝送路は、図２に示すように、通常の１.３μｍ帯に零分散波長をもつシングルモードファイバ（ＳＭＦ）１１Ａとその１５５０ｎｍ帯の分散を補償する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１１Ｂとを組み合わせたもので、それぞれの群屈折率は０.００３以上離れている。
方向性結合器１２には、パルス発生器１３によって光源１４から発生した光パルスが入射されるようになっている。
また、方向性結合器１２には、受光部１５、増幅器１６、信号処理装置１７及び表示・記録装置１８が順に接続されている。
上記ＯＴＤＲ１０では、光源１４から方向性結合器１２を介して光ファイバ１１へ光パルスを入射させると、光ファイバ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る。
また、方向性結合器１２には、受光部１５、増幅器１６、信号処理装置１７及び表示・記録装置１８が順に接続されている。
上記ＯＴＤＲ１０では、光源１４から方向性結合器１２を介して光ファイバ１１へ光パルスを入射させると、光ファイバ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る。
この入射端に戻った散乱光及び反射光は、方向性結合器１２を介して受光部１５に入射して光電変換され、さらに、増幅器１６にて所定のレベルまで増幅され、信号処理装置１７で信号処理され、表示・記録装置１８の表示部に波形として出力される。
そして、このＯＴＤＲ１０では、到達した光のパワー及び到達時間から、光損失、接続損失、長さの測定及び破断の検出を行う。
ここで、光ファイバ１１の長さＬは、光ファイバ１１の群屈折率をｎ、光の到達時間をｔ、真空中の光速をＣとすると、次式によって求められる。
そして、このＯＴＤＲ１０では、到達した光のパワー及び到達時間から、光損失、接続損失、長さの測定及び破断の検出を行う。
ここで、光ファイバ１１の長さＬは、光ファイバ１１の群屈折率をｎ、光の到達時間をｔ、真空中の光速をＣとすると、次式によって求められる。
Ｌ＝Ｃ・ｔ／２・ｎ……（１）
そして、この式にて求められる光ファイバ１１の長さＬは、正確な群屈折率ｎを用いることにより割り出される。
ところで、ハイブリッド伝送路は、それぞれ異なる群屈折率を有するシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂを組み合わせたものであり、しかも、これらシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂは、その長さの比率も異なる。
ところで、ハイブリッド伝送路は、それぞれ異なる群屈折率を有するシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂを組み合わせたものであり、しかも、これらシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂは、その長さの比率も異なる。
したがって、上式（１）にて、単に、シングルモードファイバ１１Ａあるいは分散補償ファイバ１１Ｂのいずれかの群屈折率を設定値として用いたのでは、求められる長さＬに大きな誤差が生じてしまう。
このため、本実施形態では、次のようにして正確な群屈折率を割り出し、この割り出した群屈折率を設定値として長さＬを求めている。
このため、本実施形態では、次のようにして正確な群屈折率を割り出し、この割り出した群屈折率を設定値として長さＬを求めている。
ハイブリッド伝送路の光ファイバ１１を測長するには、まず、それぞれのシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂの長さ比率を求める。長さ比率の決定の方法としては、次に示す方法によるものが一般的である。すなわち、各光ファイバの分散値Ｄsmf、Ｄdcf及びハイブリッド伝送路の平均分散値Ｄaveから、シングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂのそれぞれの長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfを次式にて求める。
Ｐsmf＝（Ｄave−Ｄdcf）／（Ｄsmf−Ｄdcf）……（２）
Ｐdcf＝（Ｄsmf−Ｄave）／（Ｄsmf−Ｄdcf）……（３）
Ｐdcf＝（Ｄsmf−Ｄave）／（Ｄsmf−Ｄdcf）……（３）
次に、上記（２）、（３）の式から求めたそれぞれの長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfとそれぞれの群屈折率ｎsmf、ｎdcfから、光ファイバ１１の群屈折率ｎを次式にて求める。
ｎ＝Ｐsmf・ｎsmf＋Ｐdcf・ｎdcf……（４）
そして、上記（４）式にて求めた光ファイバ１１の群屈折率ｎを設定値とし、上式（１）から光ファイバ１１の長さＬを求める。
このように、上記第１の実施形態に係る光ファイバの測長方法によれば、シングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバの測長を、ＯＴＤＲ１０を用いて高精度に行うことができる。特に、ハイブリッド伝送路における光ファイバの測長を一度の測定で行うことができるので、測定時間の短縮化を図ることができる。
なお、長さ比率の決定は上記方法によるものに限られず、例えば、３種類以上の光ファイバから構成されるハイブリッド伝送路では、上記のような分散の制御に加えて、非線形性の最適化（最小とする）や、Ｓ／Ｎ比の最適化（最高とする）、もしくは数種類のファイバの長さ比率を固定するといった方法によって各ファイバの長さ比率が決定されることもある。また、第１、第２の光ファイバ測長方法は、３種類以上の複数種の光ファイバで構成されるハイブリッド伝送路に関しての適用も有効である。
なお、長さ比率の決定は上記方法によるものに限られず、例えば、３種類以上の光ファイバから構成されるハイブリッド伝送路では、上記のような分散の制御に加えて、非線形性の最適化（最小とする）や、Ｓ／Ｎ比の最適化（最高とする）、もしくは数種類のファイバの長さ比率を固定するといった方法によって各ファイバの長さ比率が決定されることもある。また、第１、第２の光ファイバ測長方法は、３種類以上の複数種の光ファイバで構成されるハイブリッド伝送路に関しての適用も有効である。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る光ファイバの測長方法について説明する。
ハイブリッド伝送路からなる光ファイバ１１を測長する他の方法としては、それぞれのシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂの群屈折率ｎsmf、ｎdcfをそのまま用いる方法がある。
この測長方法は、まず、シングルモードファイバ１１Ａの群屈折率ｎsmfを設定値として用い、この群屈折率ｎsmfに該当するシングルモードファイバ１１Ａに相当する部分の長さＬsmfを、上式（１）に基づいて求める。
次に、第２の実施形態に係る光ファイバの測長方法について説明する。
ハイブリッド伝送路からなる光ファイバ１１を測長する他の方法としては、それぞれのシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂの群屈折率ｎsmf、ｎdcfをそのまま用いる方法がある。
この測長方法は、まず、シングルモードファイバ１１Ａの群屈折率ｎsmfを設定値として用い、この群屈折率ｎsmfに該当するシングルモードファイバ１１Ａに相当する部分の長さＬsmfを、上式（１）に基づいて求める。
次に、分散補償ファイバ１１Ｂの群屈折率ｎdcfを設定値として用い、この群屈折率ｎdcfに該当する分散補償ファイバ１１Ｂに相当する部分の長さＬdcfを、上式（１）に基づいて求める。
なお、それぞれのシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂに相当する部分は、ＯＴＤＲ１０を構成する表示・記録装置１８の表示部上で、個々の光ファイバ領域ごとに、接続部で発生する段差波形の位置や、フレネル反射部を見ながら、測長する領域を指定する。その指定された領域毎に対応する光ファイバの群屈折率を設定することにより、個々の光ファイバ領域の長さを算出する。
そして、これら求めたシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂのそれぞれの長さＬsmfとＬdcfとの合計から、光ファイバ１１の全長Ｌを求める。
なお、それぞれのシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂに相当する部分は、ＯＴＤＲ１０を構成する表示・記録装置１８の表示部上で、個々の光ファイバ領域ごとに、接続部で発生する段差波形の位置や、フレネル反射部を見ながら、測長する領域を指定する。その指定された領域毎に対応する光ファイバの群屈折率を設定することにより、個々の光ファイバ領域の長さを算出する。
そして、これら求めたシングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂのそれぞれの長さＬsmfとＬdcfとの合計から、光ファイバ１１の全長Ｌを求める。
そして、この第２の実施形態による光ファイバの測長方法の場合も、シングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバの測長を、ＯＴＤＲ１０を用いて高精度に行うことができる。特に、シングルモードファイバ１１Ａ及び分散補償ファイバ１１Ｂの長さをそれぞれ測定するので、測定の正確性を向上させることができる。
なお、この第２の実施形態に係る光ファイバの測定方法を、上記第１の測定方法による測長後に行っても良く、このようにすると、光ファイバの測長値を確認することができ、さらなる測長の高精度化を図ることができる。
また、特に、この第２の実施形態の場合は、ＯＴＤＲ１０による光パルスの入射を光ファイバ１１のそれぞれの端部から入射させる両端入射を行うことが好ましい。そして、このように、両端入射を行うことにより、ハイブリッド伝送路におけるシングルモードファイバ１１Ａと分散補償ファイバ１１Ｂとの接合箇所を、より正確に把握することができる。
なお、上記第１および第２の測定方法において、ハイブリッド伝送路の光ファイバの長さの計算は、ＯＴＤＲ１０に計算機能を内蔵させても良いし、ＯＴＤＲの波形を用いて外部パソコンで計算させても良い。
また、特に、この第２の実施形態の場合は、ＯＴＤＲ１０による光パルスの入射を光ファイバ１１のそれぞれの端部から入射させる両端入射を行うことが好ましい。そして、このように、両端入射を行うことにより、ハイブリッド伝送路におけるシングルモードファイバ１１Ａと分散補償ファイバ１１Ｂとの接合箇所を、より正確に把握することができる。
なお、上記第１および第２の測定方法において、ハイブリッド伝送路の光ファイバの長さの計算は、ＯＴＤＲ１０に計算機能を内蔵させても良いし、ＯＴＤＲの波形を用いて外部パソコンで計算させても良い。
表１に示すように、シングルモードファイバＳＭＦ及び分散補償ファイバＤＣＦを組み合わせた全長５０.５ｋｍのハイブリッド伝送路からなる光ファイバについて、シングルモードファイバＳＭＦ及び分散補償ファイバＤＣＦのそれぞれの群屈折率ｎsmf、ｎdcfに、それぞれの長さ比率Ｐsmf＝５９.１％、Ｐdcf＝４０.９％の重み付けを行って、実効的な群屈折率ｎを求めた。この結果、上式（４）から、実効的な群屈折率ｎは、１.４６７となった。
次に、この光ファイバについて、ＯＴＤＲ１０における設定値とする群屈折率ｎを変化させながら、光ファイバの測長を行った。その結果を図３に示す。
図３に示すように、ＯＴＤＲ１０による測長結果では、光ファイバの実際の全長５０.５ｋｍにて、群屈折率ｎは、１.４６７となった。
図３に示すように、ＯＴＤＲ１０による測長結果では、光ファイバの実際の全長５０.５ｋｍにて、群屈折率ｎは、１.４６７となった。
このように、ＯＴＤＲ１０による測長結果に基づいて、５０.５ｋｍとなる実測値の群屈折率ｎは、１.４６７となり、長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfによって重み付けをして計算で求めた実効的な群屈折率ｎである１.４６７と一致した。
つまり、ハイブリッド伝送路においては、各種の光ファイバの長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfによって重み付けをして求めた実効的な群屈折率ｎを設定値として用いてＯＴＤＲ１０を使用することにより、極めて正確な測長を行うことが可能であることがわかった。
なお、本発明の上記第１の測定方法では、例えばＩＥＣ６０７９３−１−２２に示された光ファイバの測長に関する方法のうちＡｎｎｅｘ Ａに示されたパルスの遅延時間より求める方法について説明しているが、この方法とは別の方法である例えばＩＥＣ６０７９３−１−２のＡｎｎｅｘ Ｅに示された位相法による光ファイバ長の測定方法においても、群屈折率として本発明の第一の測定方法で説明した光ファイバの長さ比率によって重み付けされた実効群屈折率を用いることによって、ハイブリッド伝送路のファイバ長を測定することが有効である。
つまり、ハイブリッド伝送路においては、各種の光ファイバの長さ比率Ｐsmf、Ｐdcfによって重み付けをして求めた実効的な群屈折率ｎを設定値として用いてＯＴＤＲ１０を使用することにより、極めて正確な測長を行うことが可能であることがわかった。
なお、本発明の上記第１の測定方法では、例えばＩＥＣ６０７９３−１−２２に示された光ファイバの測長に関する方法のうちＡｎｎｅｘ Ａに示されたパルスの遅延時間より求める方法について説明しているが、この方法とは別の方法である例えばＩＥＣ６０７９３−１−２のＡｎｎｅｘ Ｅに示された位相法による光ファイバ長の測定方法においても、群屈折率として本発明の第一の測定方法で説明した光ファイバの長さ比率によって重み付けされた実効群屈折率を用いることによって、ハイブリッド伝送路のファイバ長を測定することが有効である。
１０ ＯＴＤＲ
１１ 光ファイバ
１１Ａ シングルモードファイバ（光ファイバ）
１１Ｂ 分散補償ファイバ（光ファイバ）
Ｄsmf、Ｄdcf 分散値
Ｐsmf、Ｐdcf 長さ比率
ｎ、ｎsmf、ｎdcf 群屈折率
１１ 光ファイバ
１１Ａ シングルモードファイバ（光ファイバ）
１１Ｂ 分散補償ファイバ（光ファイバ）
Ｄsmf、Ｄdcf 分散値
Ｐsmf、Ｐdcf 長さ比率
ｎ、ｎsmf、ｎdcf 群屈折率
Claims (3)
- 群屈折率が０.００３以上離れる複数種類の光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバ長をＯＴＤＲによって測定する光ファイバの測長方法であって、
前記ＯＴＤＲにて前記光ファイバ長を測定する際の設定値として用いる群屈折率を、前記ハイブリッド伝送路を構成する複数種類の各光ファイバの長さ比率によって重み付けされた平均値を実効群屈折率とし、前記実効群屈折率を前記ハイブリッド伝送路の群屈折率とみなして、前記ハイブリッド伝送路の長さを前記実効群屈折率と前記ＯＴＤＲによって求めることを特徴とする光ファイバの測長方法。 - 群屈折率が０.００３以上離れる複数種類の光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバ長をＯＴＤＲによって測定する光ファイバの測長方法であって、
前記ＯＴＤＲにて前記光ファイバ長を測定する際の設定値として用いる群屈折率を、前記ハイブリッド伝送路の各光ファイバの各分散値によって決定される長さ比率によって重み付けされたそれぞれの群屈折率から求めることを特徴とする光ファイバの測長方法。 - 群屈折率が０.００３以上離れる複数種類の光ファイバを組み合わせたハイブリッド伝送路における光ファイバ長をＯＴＤＲによって測定する光ファイバの測長方法であって、
個々の光ファイバ領域毎に測長する領域を指定し、指定した領域毎に対応する光ファイバの群屈折率を設定して、個々の光ファイバ領域の長さを算出し、それらの合計を前記ハイブリッド伝送路の長さとすることを特徴とする光ファイバの測長方法。
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-
2004
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090414 |
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Effective date: 20090811 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |