JP2009150857A

JP2009150857A - 接続判定方法及び装置

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Publication number: JP2009150857A
Application number: JP2007331302A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsui; 隆松井; Toshio Kurashima; 利雄倉嶋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】作業現場で容易に光ファイバの接続状態を確認できる接続判定方法及び装置を提供する。
【解決手段】光ファイバの接続点の上流側において、光ファイバの長手方向に対して、所定の間隔で応力を付加し、光ファイバからの漏洩光の第１の強度を検出し（ステップＳ１）、光ファイバの接続点の下流側において、光ファイバの長手方向に対して、所定の間隔で応力を付加し、光ファイバからの漏洩光の第２の強度を検出し（ステップＳ２）、第１の強度と第２の強度の差分又は比率によって、接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行う（ステップＳ３〜Ｓ６）。
【選択図】図３

Description

本発明は、光伝送システムの伝送路の施工・保守技術における光ファイバの接続判定方法及び装置に関する。

光ファイバ伝送路における接続部では、環境、施工性などに適した各種接続方法が用いられている。光ファイバの接続部は非常に微細なため、接続状態を作業現場において確認することは難しい。光ファイバの接続状態を判定するためには、接続点の最下流部において光波を受光する導通確認や、非特許文献１に見られるようなＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer；光パルス測定器）による異常損失の検出が行われる。

篠原弘道編著，やさしい光ファイバ通信、7.4.3.光ファイバケーブルの保守，pp.161-163，平成18年11月1日

しかしながら、導通確認やＯＴＤＲでは遠隔からの試験が必要となり、作業現場において接続状態の確認をできないといった課題があった。又、ＯＴＤＲでは接続点のような微小区間を特定できず、接続損失と他の損失要因との切り分けが困難であるといった課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、作業現場で容易に光ファイバの接続状態を確認できる接続判定方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る接続判定方法は、
光ファイバの接続点の上流側又は下流側のいずれか一方における前記光ファイバの長手方向に対して、所定の間隔で複数の応力を付加し、当該光ファイバからの漏洩光の第１の強度を検出し、
前記接続点の上流側又は下流側のいずれか他方における前記光ファイバの長手方向に対して、前記所定の間隔で前記複数の応力を付加し、当該光ファイバからの漏洩光の第２の強度を検出し、
前記第１の強度と前記第２の強度の差分又は比率によって、前記接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行うことを特徴とする。
つまり、所定の間隔で応力を付与することにより、光ファイバ中にグレーティングを形成させており、このグレーティングにより発生する漏洩光の強度を、接続点の上流側、下流側で各々検出し、検出したこれらの強度を、差分又は比率によって比較することにより、接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行っている。

上記課題を解決する第２の発明に係る接続判定方法は、
上記第１発明に記載接続判定方法において、
前記所定の間隔を、０．１ｍｍ以上、かつ、０．８ｍｍ以下とすることを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る接続判定方法は、
上記第１又第２の発明に記載の接続判定方法において、
前記所定の間隔を、前記光ファイバの長手方向に変化させることを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る接続判定方法は、
上記第１から第３のいずれか１つの発明に記載の接続判定方法において、
前記光ファイバを所定の曲率で曲げ、前記所定の曲率で曲げられた前記光ファイバの部分に前記応力を付加することを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る接続判定装置は、
光ファイバを設置する光ファイバ設置部と、
前記光ファイバ設置部に設置した前記光ファイバの長手方向に対して、所定の間隔で複数の応力を付加する応力付加部と、
前記応力付加部の応力により発生する前記光ファイバからの漏洩光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された、前記光ファイバの接続点の上流側又は下流側のいずれか一方の前記光ファイバからの漏洩光の第１の強度と、前記接続点の上流側又は下流側のいずれか他方の前記光ファイバからの漏洩光の第２の強度との差分又は比率によって、前記接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行う接続判定部とを有することを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る接続判定装置は、
上記第５の発明に記載の接続判定装置において、
前記応力付加部における前記所定の間隔を、０．１ｍｍ以上、かつ、０．８ｍｍ以下としたことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係る接続判定装置は、
上記第５又は第６に記載の接続判定装置において、
前記応力付加部における前記所定の間隔を、前記光ファイバの長手方向に変化させたことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明に係る接続判定装置は、
上記第５から第７のいずれか１つの発明に記載の接続判定装置において、
前記光ファイバ設置部に、前記光ファイバを所定の曲率で設置する溝部を設け、
前記所定の曲率で曲げられた前記光ファイバの部分に、前記応力付加部により前記応力を付加するようにしたことを特徴とする。

本発明における接続判定方法及び装置によれば、光ファイバの接続点の上流側、下流側において、各々、応力付加により光ファイバ中にグレーティングを形成し、このグレーティングにより発生する漏洩光の強度を検出し、検出した強度を比較するので、遠隔試験が不要となり、作業現場で光ファイバの接続状態を容易に確認できる。又、接続点周辺に接続損失以外の損失要因があった際にも、接続損失のみを切り分けることができる。

以下、本発明に係る接続判定方法及び装置の実施形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る接続判定装置を説明する概略図である。
図１に示すように、本発明に係る接続判定装置は、光ファイバ１を設置し、固定する光ファイバ設置部２と、光ファイバ設置部２に設置した光ファイバ１の長手方向に対して、所定の間隔で複数の応力を付加することにより、光ファイバ１中にグレーティング（以降、応力付加グレーティングと呼ぶ。）を形成する応力付加部３と、応力付加部３による応力付加グレーティングによって発生する光ファイバ１からの漏洩光のパワーを検出する光検出部４と、光検出部４で検出した光ファイバ１の接続点の上流側からの漏洩光のパワー（第１の強度）と、光検出部４で検出した光ファイバ１の接続点の下流側からの漏洩光のパワー（第２の強度）との差分又は比率によって、光ファイバ１の接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行う接続判定部５とを有している。なお、接続判定部５における接続判定については、図２、図３における接続判定方法の説明において、更に詳しく説明する。

応力付加部３は、所定の間隔で形成された複数の突起部１１を有している。そして、応力付加部３を光ファイバ設置部２の方へ移動させ、光ファイバ設置部２に設置、固定された光ファイバ１に、複数の突起部１１を押し当て、光ファイバ１の長手方向に所定の間隔で複数の応力を付加することにより、光ファイバ１に応力付加グレーティングを形成している。

接続判定部５は、図示は省略するが、光検出部４で検出した漏洩光のパワーを表示する受光パワー表示部と、光検出部４で検出した漏洩光のパワーを記憶し、その解析を行う受光パワー記憶・解析部と、受光パワー記憶・解析部で解析された内容に基づいて、光ファイバ１の接続判定結果を表示する接続判定結果表示・発音部とを有している。

ここで、図２、図３を用いて、本発明に係る接続判定方法を説明する。なお、図２は、本発明に係る接続判定方法を説明する概略図であり、図２（ａ）は、応力付加の概要を説明する図、図２（ｂ）は、応力付加グレーティングを説明する図、図２（ｃ）は波長に対する損失を示すグラフ、図２（ｄ）は、接続損失の計算式を説明する図である。又、図３は、本発明に係る接続判定方法及び装置における接続判定を説明するフローチャートである。

図２（ａ）に示すように、本発明においては、光ファイバ１の接続点Ｓの上流側を光ファイバ設置部２に設置し、応力付与部３から応力を付与し、そのときの光ファイバ１からの漏洩光のパワー（第１の強度）を検出する。そして、光ファイバ１の接続点Ｓの下流側を光ファイバ設置部２に設置し、応力付与部３から応力を付与し、そのときの光ファイバ１からの漏洩光のパワー（第２の強度）を検出している。

このとき、光ファイバ１には、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ１の長手方向に所定の間隔で複数の応力が付加されることになる。例えば、図２（ｂ）に示すように、一定の間隔で複数の突起部１１を配置することにより、一定の間隔で周期的な応力を付与することになり、これによって、光ファイバ１中に応力付加グレーティングを形成することになる。このとき、一定の間隔で、全て同じ方向から、同じ力の応力を付与すると、理想的な応力付加グレーティングを形成することができる。

そして、形成された応力付加グレーティングにおいて、入力された光波の波長と応力付加グレーティングの周期が次式を満たすとき、伝搬モードの変換が行われる。
Λ＝λ／（ｎ₁−ｎ₂）・・・（式１）
ここで、Λは応力付加グレーティングの周期、λは光波の波長、ｎ₁及びｎ₂はそれぞれ伝搬モード及び高次モードの実効屈折率を表す。

光ファイバ伝送路で一般的に用いられる単一モードファイバでは、高次モードが伝搬できないため、図２（ｃ）からわかるように、モード変換によって生じた高次モードは即座に漏洩する。

入力された光波の波長とグレーティング周期が式（１）を満たしているとすると、漏洩光パワーは次式で求められる。
Ｐ_l＝ηＰ_in ・・・（式２）
ここで、Ｐ_inは入力光パワーを表す。ηは変換効率を表し、応力の大きさ、応力を与える距離及び受光器における受光効率によって決定される定数である。

図２（ｄ）に示すように、接続点Ｓの上流及び下流において、応力付加する際の入力光パワーを各々Ｐ_in ^(u)、Ｐ_in ^(l)とし、漏洩光パワーをＰ_l ^(u)、Ｐ_l ^(l)とし、応力付加に関するパラメータが一定とすると、次式がなりたつ。
η＝Ｐ_l ^(u)／Ｐ_in ^(u)＝Ｐ_l ^(l)／Ｐ_in ^(l) ・・・（式３）

そして、接続損失は、上流及び下流の入力光パワーの比であるので、式（３）より接続損失αは次式で求められる。
α＝Ｐ_in ^(l)／Ｐ_in ^(u)＝Ｐ_l ^(l)／Ｐ_l ^(u) ・・・（式４）

従って、接続点Ｓの上流及び下流において、応力付加グレーティングを形成し、この応力付加グレーティングによって発生する漏洩光を検出することで、接続損失を得ることができる。そして、接続損失の閾値を適宜に設定し、接続点Ｓの上流及び下流における漏洩光パワーの比が、設定した閾値を超えているか否かによって、接続状態の良否を判定することができる。

次に、図３のフローチャートを用い、図１、図２を参照して、本発明に係る接続判定方法及び装置の手順を説明する。

光ファイバ１の接続点Ｓの上流側を光ファイバ設置部２に設置する。そして、光ファイバ１の接続点Ｓの上流側において、応力付与部３を用いて、光ファイバ１の長手方向に対して、所定の間隔で応力付加を行い、光ファイバ１からの漏洩光のパワー（第１の強度）を、光検出部４で検出する（ステップＳ１）。

光ファイバ１の接続点Ｓの下流側を光ファイバ設置部２に設置する。そして、光ファイバ１の接続点Ｓの下流側において、応力付与部３を用いて、光ファイバ１の長手方向に対して、所定の間隔で応力付加を行い、光ファイバ１からの漏洩光のパワー（第２の強度）を、光検出部４で検出する（ステップＳ２）。
なお、ステップＳ１、Ｓ２の順序は、逆であっても構わない。

接続判定部５において、検出した上流及び下流における漏洩光のパワーの差分（又は、比率）から、接続点Ｓの接続損失を計算する（ステップＳ３）。

算出した接続損失が、予め設定した損失閾値を超えているか確認する（ステップＳ４）。超えている場合には、ステップＳ５へ進み、超えていない場合には、ステップＳ６へ進む。

算出した接続損失が、予め設定した損失閾値を超えている場合には、接続点Ｓに異常があると判定する（ステップＳ５）。

算出した接続損失が、予め設定した損失閾値を超えていない場合には、接続点Ｓが良好な接続状態であると判定する（ステップＳ６）。

このように、上記手順を実施することにより、接続点Ｓの上流及び下流において、応力付加グレーティングによって発生する漏洩光を検出することができ、その結果、接続損失を得て、接続損失の大小、接続状態の良否を判定することができる。

図４は、本発明に係る接続判定方法及び装置において、グレーティング周期と動作波長の関係を表す特性図である。なお、図４では、１．３μｍ帯零分散単一モードファイバの場合を表している。図４中のＬＰ₁₁〜ＬＰ₁₄は、モード変換によって生じる高次モードを表し、添字が大きいほどモード次数が高い。図４を参照すると、試験には通信波長帯である１．２６〜１．６５μｍが使用されると想定できるので、グレーティング周期は０．８ｍｍ（８００μｍ）以下であることが好ましい。又、より高次のモードヘのモード変換を用いることによって、同じ波長でも短い周期で動作させることができる。しかしながら、応力付加部３（突起部１１）の製造性の観点から、グレーティング周期は、０．１ｍｍ（１００μｍ）以上であることが好ましい。

図２で示したように、本発明においては、光ファイバ１に応力付加を行い、この応力付加により発生する漏洩光を検出することによって、光ファイバ１の接続点Ｓの接続状態の判定を行っている。接続試験を行うためには、付加する応力の周期は、入力する波長に対して、式（１）を満たすように設定する必要がある。逆に言えば、式（１）を満たすのであれば、応力付加部３において、応力付加を行うための突起部１１の周期を変更することができる。この突起部１１の周期の変更例について、図５〜図７を参照して説明する。

図５は、本発明に係る接続判定方法及び装置で用いる応力付与部及び光ファイバの配置の一例を示す概略図である。
図５に示すように、応力付加部３Ａには、一定の周期間隔で複数の突起部１１Ａを形成している。そして、光ファイバ設置部２又は応力付加部３を角度θだけ回転させ、応力付与部３の突起部１１Ａに対し、光ファイバ１が斜めに通過するようにしている。これにより、突起部１１Ａの周期間隔をΛとすると、応力付加による光ファイバ１のグレーティング周期を、応力付加部３の周期間隔ΛからΛ／ｃｏｓθに変更することができる。

又、図６は、本発明に係る接続判定方法及び装置で用いる応力付与部及び光ファイバの配置の他の一例を示す概略図である。
図６に示すように、応力付加部３Ｂには、周期間隔を変化させて複数の突起部１１Ｂを形成している。そして、光ファイバ設置部２、応力付加部３は回転させずに、応力付与部３Ｂの突起部１１Ｂに対し、光ファイバ１が直交して通過するようにしている。これにより、応力付加による光ファイバ１のグレーティング周期を、その長手方向に変化させることができる。図４で示したように、一様な周期を与えると動作波長が固定されることになるが、図６のように、周期を変化させることで、動作波長を広帯域化することが可能となる。

又、図７は、本発明に係る接続判定方法及び装置で用いる応力付与部及び光ファイバの配置の更なる他の一例を示す概略図である。
図７に示すように、応力付加部３Ｃには、一定の周期間隔で複数の突起部１１Ｃを形成している。この構成は、図５と同様の構成であるが、光ファイバ設置部２には、光ファイバ１を設置、固定するための溝部が所定の曲率で形成されており（図示省略）、光ファイバ１を所定の曲率に屈曲した状態で設置することによって、図７に示すように、応力付加による光ファイバ１のグレーティング周期を、その屈曲部において変化させている。従って、図６と同様に、動作波長の広帯域化を実現することができる。又、高次モードは伝搬モードに比べて曲げ損失が非常に大きいため、図７のように屈曲した状態で光ファイバ１を設置することにより、より効率的に漏洩光を検出することができ、本発明に係る接続判定方法及び装置においては、より好ましい構成とすることができる。

本発明は、光ファイバの接続における接続状態判定に利用できる。

本発明に係る接続判定装置の一例を説明する概略図である。本発明に係る接続判定方法を説明する概略図である。本発明に係る接続判定方法及び装置の手順を説明するフローチャートである。本発明に係る接続判定方法及び装置において、伝搬モードと高次モードのモード変換を行うためのグレーティング周期を表す特性図である。本発明に係る接続判定方法及び装置で用いる応力付与部及び光ファイバの配置の一例を示す概略図である。本発明に係る接続判定方法及び装置で用いる応力付与部及び光ファイバの配置の他の一例を示す概略図である。本発明に係る接続判定方法及び装置で用いる応力付与部及び光ファイバの配置の更なる他の一例を示す概略図である。

符号の説明

１光ファイバ
２光ファイバ設置部
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ応力付加部
４光検出部
５接続判定部
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ突起部

Claims

光ファイバの接続点の上流側又は下流側のいずれか一方における前記光ファイバの長手方向に対して、所定の間隔で複数の応力を付加し、当該光ファイバからの漏洩光の第１の強度を検出し、
前記接続点の上流側又は下流側のいずれか他方における前記光ファイバの長手方向に対して、前記所定の間隔で前記複数の応力を付加し、当該光ファイバからの漏洩光の第２の強度を検出し、
前記第１の強度と前記第２の強度の差分又は比率によって、前記接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行うことを特徴とする接続判定方法。
請求項１に記載の接続判定方法において、
前記所定の間隔を、０．１ｍｍ以上、かつ、０．８ｍｍ以下とすることを特徴とする接続判定方法。
請求項１又は請求項２に記載の接続判定方法において、
前記所定の間隔を、前記光ファイバの長手方向に変化させることを特徴とする接続判定方法。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の接続判定方法において、
前記光ファイバを所定の曲率で曲げ、前記所定の曲率で曲げられた前記光ファイバの部分に前記応力を付加することを特徴とする接続判定方法。
光ファイバを設置する光ファイバ設置部と、
前記光ファイバ設置部に設置した前記光ファイバの長手方向に対して、所定の間隔で複数の応力を付加する応力付加部と、
前記応力付加部の応力により発生する前記光ファイバからの漏洩光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された、前記光ファイバの接続点の上流側又は下流側のいずれか一方の前記光ファイバからの漏洩光の第１の強度と、前記接続点の上流側又は下流側のいずれか他方の前記光ファイバからの漏洩光の第２の強度との差分又は比率によって、前記接続点の接続損失の大小又は接続良否判定を行う接続判定部とを有することを特徴とする接続判定装置。
請求項５に記載の接続判定装置において、
前記応力付加部における前記所定の間隔を、０．１ｍｍ以上、かつ、０．８ｍｍ以下としたことを特徴とする接続判定装置。
請求項５又は請求項６に記載の接続判定装置において、
前記応力付加部における前記所定の間隔を、前記光ファイバの長手方向に変化させたことを特徴とする接続判定装置。
請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の接続判定装置において、
前記光ファイバ設置部に、前記光ファイバを所定の曲率で設置する溝部を設け、
前記所定の曲率で曲げられた前記光ファイバの部分に、前記応力付加部により前記応力を付加するようにしたことを特徴とする接続判定装置。