JP2013096734A

JP2013096734A - 光ファイバの診断方法

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Publication number: JP2013096734A
Application number: JP2011237118A
Authority: JP
Inventors: Junichi Iwasaki; 准一岩崎; Tsuyohiro Tsuchida; 剛広土田
Original assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc
Current assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-20

Abstract

【課題】長距離線路の光ファイバに対しても適用可能な、光ファイバの診断方法を提供する。
【解決手段】ＯＴＤＲを用いて、波長１．２４μｍの第１の光、波長１．３１μｍの第２の光、及び、波長１．５９μｍの第３の光を、光ファイバにそれぞれ入射し、及び、光ファイバでの第１〜第３の光の反射光の光強度をそれぞれ検出する。次に、第１〜３の光のそれぞれの伝送損失を求める。次に、第２の光の伝送損失に対する第１の光の伝送損失の比が、予め定められた第１の閾値以上であるか否かを判定する。次に、第２の光の伝送損失に対する第３の光の伝送損失の比が、予め定められた第２の閾値以上であるか否かを判定する。次に、第１の光の伝送損失が第３の光の伝送損失以上であるか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、光ファイバ、特に、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）を診断する方法に関する。

ＯＰＧＷは、高速・大容量通信のための光ファイバ線路として用いられている。ＯＰＧＷの敷設から年月から経過すると、断心や心線圧迫などの障害が発生する。

ＯＰＧＷで発生する障害の多くは、光ファイバを収容するアルミニウム（Ａｌ）管の破断に起因する。Ａｌ管が破断すると、破断箇所から浸水した雨水の凍結により心線圧迫が起こる。また、雨水によるＡｌ管の腐食過程で発生する水素が、光ファイバに吸収され特定波長の光信号に伝送損失を与えることが知られている。

波長１．２４μｍの光及び１．６〜１．７μｍ帯の光は、光ファイバに吸収された水素により、伝送損失（水素吸収損失）を起こし、波長１．３１μｍの光は、水素吸収損失を受けにくい。そこで、光ファイバを収容するＡｌ管の腐食箇所を特定する技術として、１．２４μｍあるいは、１．６〜１．７μｍ帯の波長の光と、波長１．３１μｍの光を用いて、それぞれの伝送損失から腐食箇所を特定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４０６５３０７号

しかしながら、波長１．２４μｍの光の正常時における伝送損失は、波長１．３１の光の正常時における伝送損失よりも大きい。このため、長距離線路の光ファイバについては、波長１．２４μｍと波長１．３１μｍの光の伝送損失から水素吸収損失の発生を特定するのが難しい。また、１．６〜１．７μｍ帯の光については、正常時の伝送損失は、波長１．２４μｍの光や、波長１．３１μｍの光に比べて小さいため、長距離線路での使用が可能である。しかし、水素吸収損失の寄与が、波長１．２４μｍの光に比べて小さいため、伝送損失から水素吸収損失の発生を特定するのが難しい場合がある。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、特に長距離線路の光ファイバに対しても適用可能な、光ファイバの診断方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、この発明の光ファイバの第１の診断方法は、以下の過程を備えて構成される。

先ず、ＯＴＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて、波長１．２４μｍの第１の光、波長１．３１μｍの第２の光、及び、波長１．５９μｍの第３の光を、光ファイバにそれぞれ入射し、光ファイバでの第１〜３の光の反射光の光強度をそれぞれ検出して、第１〜３の光のそれぞれの伝送損失を求める。次に、第２の光の伝送損失に対する第１の光の伝送損失の比が、予め定められた第１の閾値以上であるか否か、第２の光の伝送損失に対する第３の光の伝送損失の比が、予め定められた第２の閾値以上であるか否か、及び、第１の光の伝送損失が第３の光の伝送損失以上であるか否かを判定する。

また、この発明の光ファイバの第２の診断方法は、光ファイバが長距離線路である場合に行われる、以下の過程を備えて構成される。

先ず、ＯＴＤＲを用いて、波長１．３１μｍの第２の光、及び、波長１．５９μｍの第３の光を、光ファイバにそれぞれ入射し、光ファイバでの第２及び第３の光の反射光の光強度をそれぞれ検出して、第２及び第３の光のそれぞれの伝送損失を求める。次に、第２の光の伝送損失に対する第３の光の伝送損失の比が、第２の閾値以上であるか否かを判定する．次に、第２の光の伝送損失に対する第３の光の伝送損失の比が、第２の閾値以上であると判定された場合は、水素吸収損失が生じている可能性があると診断する。ここで、水素吸収損失が生じている可能性がある場合は、さらに、長距離線路の接続点を利用して上記の第１の診断方法が備える各過程を行う。

この発明の光ファイバの診断方法によれば、３つの波長の光の伝送損失の比を用いて、診断を行うので、水素吸収損失の特定だけでなく、水素吸収損失以外の要因による伝送損失の診断も可能である。

また、波長１．２４μｍの光では、診断が困難な長距離の光ファイバに対しても、波長１．５９μｍの光を組み合わせて利用することで、診断が可能になる。

光ファイバの診断方法を説明するための模式図である。ＯＴＤＲ波形の測定例を示す図である。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

図１は、この発明の光ファイバの診断方法を説明するための模式図である。

光ファイバの診断に用いるシステムは、測定器制御用のパーソナルコンピュータ（制御ＰＣ）１０と、ＯＴＤＲ２０と、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）３０とを備えて構成される。

ＯＴＤＲ２０は、異なる波長の第１〜第３の光をＯＰＧＷ３０に入射し、ＯＰＧＷ３０の光ファイバでの反射光の光強度をそれぞれ検出し、それぞれの光についての伝送損失を取得する。ここでは、光ファイバとして、主に波長１．３１μｍの光信号を使用するために設計された単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）を用いる場合について説明する。

制御ＰＣ１０は、診断を行うのに好適なプログラムを実行することで、システムの制御及び光ファイバの診断に用いることができればよく、任意好適なパーソナルコンピュータ等で構成することができる。

ここで、第１〜第３の光は、それぞれ波長１．２４μｍ、１．３１μｍ及び１．５９μｍの光を用いている。図２を参照して、ＯＴＤＲ波形の測定例について説明する。図２では、横軸にＯＴＤＲ２０からの距離（単位：ｍ）を取り、縦軸に、光強度（単位：ｄＢ）を取って示している。図２では、波長１．２４μｍ、１．３１μｍ、１．５５μｍ及び１．５９μｍの光信号に対する測定された光強度をそれぞれ、曲線Ｉ〜ＩＶで示している。また、１３５００ｍから１６２００ｍまでの区間（図中、Ａで示す）が、水素吸収損失のある区間である。

波長１．２４μｍの光（Ｉ）と、波長１．５９μｍの光（ＩＶ）は、水素吸収損失の影響を受けやすい。ここで、波長１．２４μｍの光（Ｉ）は、水素吸収損失の影響を大きく受けるが、正常時の伝送損失が波長１．３１μｍの光（ＩＩ）や、波長１．５９μｍの光（ＩＶ）に比べて大きい。このため、波長１．２４μｍの光は、主に短距離線路の光ファイバでの測定に好適である。一方、波長１．５９μｍの光は、波長１．２４μｍの光に比べると、水素吸収損失の影響は小さい。しかしながら、波長１．２４μｍの光に比べて、正常時の伝送損失が大きいため、長距離線路の光ファイバでの測定に好適である。ここでは、短距離線路を、４０ｋｍより短い光ファイバとし、長距離線路を、４０ｋｍより長い光ファイバとして説明するが、この値に何ら限定されるものではない。波長１．２４μｍの光の伝送損失の取得が可能な長さの光ファイバを、短距離線路の光ファイバとし、波長１．２４μｍの光の伝送損失の取得が困難な長さの光ファイバを、長距離線路の光ファイバとすることができる。

以下の説明では、上記ＯＴＤＲ２０を用いて得られた波長１．２４μｍの第１の光の伝送損失を１．２４μｍ損失と称する。同様に、波長１．３１μｍの第２の光の伝送損失を１．３１μｍ損失と称し、波長１．５９μｍの第３の光の伝送損失を１．５９μｍ損失と称する。

次に、１．３１μｍ損失に対する１．２４μｍ損失の比（１．２４μｍ損失／１．３１μｍ損失）が、第１の閾値以上であるか否か、１．３１μｍ損失に対する１．５９μｍ損失の比（１．５９μｍ損失／１．３１μｍ損失）が、第２の閾値以上であるか否か、及び、１．２４μｍ損失が１．５９μｍ損失以上であるか否かをそれぞれ判定する。ここで、第１の閾値及び第２の閾値は、正常時の１．２４μｍ損失、１．３１μｍ損失及び１．５９μｍ損失の値に基づいて、予め定めておけばよい。

光ファイバとしてＳＭＦを用いる場合、正常時の１．２４μｍ損失は、０．４６ｄＢ／ｋｍ程度であり、１．３１μｍ損失は、０．３６ｄＢ／ｋｍ程度である。この場合、正常時の１．２４μｍ損失／１．３１μｍ損失は、１．３程度になる。これに対し、実際に水素吸収損失が確認された４つのサンプルの光ファイバでの測定結果によると、１．２４μｍ損失／１．３１μｍ損失は、平均値が約６．８であり、最小値が約５．２であった。これらの値から、ここでは第１の閾値を５．２とする。

また、正常時の１．５９μｍ損失は、０．２８ｄＢ／ｋｍ程度であるので、正常時の１．５９μｍ損失／１．３１μｍ損失は、０．８程度である。これに対し、実際に水素吸収損失が確認された４つのサンプルの光ファイバでの測定結果によると、１．５９μｍ損失／１．３１μｍ損失は、平均値が約２．０であり、最小値が約１．７であった。これらの値から、ここでは第２の閾値を１．６とする。

短距離線路の光ファイバでは、以下のＡ〜Ｃの３つの条件をそれぞれ満たすか否かについて判定を行う。

Ａ：１．２４μｍ損失／１．３１μｍ損失≧５．２
Ｂ：１．５９μｍ損失／１．３１μｍ損失≧１．６
Ｃ：１．２４μｍ損失≧１．５９μｍ損失
条件Ａ〜Ｃをそれぞれ満たしているか否かにより診断した結果を表１に示す。表１では、各条件を満たしている場合は、“○”とし、条件を満たしていない場合は、“×”としている。

１．２４μｍ損失／１．３１μｍ損失が、第１の閾値以上である、すなわち、条件Ａを満たすと判定された場合（ｃａｓｅ（１））は、水素吸収損失が生じていると診断される。

なお、表１中、条件Ａを満たすと判定される場合は、ｃａｓｅ（１）〜（４）であるが、光ファイバの特性上、ｃａｓｅ（２）〜（４）は起こらない。

１．２４μｍ損失／１．３１μｍ損失が、第１の閾値より小さい、すなわち、条件Ａを満たさないと判定された場合は、条件Ｂ及び条件Ｃについて検討する。１．５９μｍ損失／１．３１μｍ損失が、第２の閾値より小さい、すなわち、条件Ｂを満たさないと判定され、かつ、１．２４μｍ損失が１．５９μｍ損失以上である、すなわち、条件Ｃを満たすと判定された場合（ｃａｓｅ（７））は、正常であると判定される。

一方、これ以外の場合（ｃａｓｅ（５）、（６）及び（８））は、曲げ損失など、水素吸収損失以外の損失が生じていると診断される。

長さが４０ｋｍを超えるような長距離線路の光ファイバでは、１．２４μｍ損失が大きく、上記の判定が困難な場合がある。その場合は、先ず、１．３１μｍ損失と、１．５９μｍ損失を用いて、水素吸収損失が生じている可能性の有無を判定するのが良い。１．３１μｍ損失、及び１．５９μｍ損失の取得は、上述した短距離線路の場合と同様に行えばよい。なお、この場合は、１．２４μｍ損失の測定は必須ではないので、波長１．２４μｍの光である第１の光をＯＰＧＷ３０に入射しなくても良い。

長距離線路では、先ず、条件Ｂを満たすか否かについて判定を行う。条件Ｂを満たしているか否かにより診断した結果を表２に示す。表２では、条件Ｂを満たしている場合は、“○”とし、条件Ｂを満たしていない場合は、“×”としている。

１．３１μｍ損失に対する１．５９μｍ損失の比が、第２の閾値以上である、すなわち、条件Ｂを満たすと判定された場合（ｃａｓｅ（１））は、水素吸収損失が生じている可能性があると診断される。水素吸収損失が生じている可能性がある場合は、長距離線路の接続点を利用して、それぞれ短距離線路として、上述の短距離線路と同様の診断を行えばよい。

一方、１．３１μｍ損失に対する１．５９μｍ損失の比が、第２の閾値より小さい、すなわち、条件Ｂを満たさないと判定された場合（ｃａｓｅ（２））は、水素吸収損失が生じていないと診断される。

この発明の診断方法によれば、３つの波長の光の伝送損失の比を用いて、診断を行うので、水素吸収損失の特定だけでなく、水素吸収損失以外の要因による伝送損失の診断も可能である。

また、波長１．２４μｍの光では、測定が困難な長距離の光ファイバに対しても、波長１．５９μｍの光を組み合わせて利用することで、水素吸収損失が生じているか否かの診断が可能になる。

１０制御ＰＣ
２０ＯＴＤＲ
３０ＯＰＧＷ

Claims

ＯＴＤＲを用いて、波長１．２４μｍの第１の光、波長１．３１μｍの第２の光、及び、波長１．５９μｍの第３の光を、光ファイバにそれぞれ入射し、及び、前記光ファイバでの前記第１〜第３の光の反射光の光強度をそれぞれ検出して、前記第１〜第３の光のそれぞれの伝送損失を求める過程と、
前記第２の光の伝送損失に対する前記第１の光の伝送損失の比が、予め定められた第１の閾値以上であるか否か、前記第２の光の伝送損失に対する前記第３の光の伝送損失の比が、予め定められた第２の閾値以上であるか否か、及び、前記第１の光の伝送損失が前記第３の光の伝送損失以上であるか否かを判定する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバの診断方法。
前記第２の光の伝送損失に対する前記第１の光の伝送損失の比が、予め定められた第１の閾値以上であると判定された場合は、水素吸収損失が生じていると診断し、
前記第２の光の伝送損失に対する前記第１の光の伝送損失の比が、前記第１の閾値より小さく、前記第２の光の伝送損失に対する前記第３の光の伝送損失の比が、前記第２の閾値より小さく、及び、前記第１の光の伝送損失が前記第３の光の伝送損失以上であると判定された場合は、正常であると診断し、
他の場合は、水素吸収損失以外の損失が生じていると診断する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの診断方法。
前記光ファイバが長距離線路である場合に行われる、
ＯＴＤＲを用いて、波長１．３１μｍの第２の光、及び、波長１．５９μｍの第３の光を、光ファイバにそれぞれ入射し、及び、前記光ファイバでの前記第２及び第３の光の反射光の光強度をそれぞれ検出する過程と、
前記第２及び第３の光のそれぞれの伝送損失を求める過程と、
前記第２の光の伝送損失に対する前記第３の光の伝送損失の比が、予め定められた第２の閾値以上であるか否かを判定する過程と、
前記第２の光の伝送損失に対する前記第３の光の伝送損失の比が、予め定められた第２の閾値以上であると判定された場合は、水素吸収損失が生じている可能性があると診断する過程と
を備え、
水素吸収損失が生じている可能性がある場合は、さらに、前記長距離線路の接続点を利用して行われる、
ＯＴＤＲを用いて、波長１．２４μｍの第１の光、波長１．３１μｍの第２の光、及び、波長１．５９μｍの第３の光を、光ファイバにそれぞれ入射し、及び、前記光ファイバでの前記第１〜第３の光の反射光の光強度をそれぞれ検出して、前記第１〜第３の光のそれぞれの伝送損失を求める過程と、
前記第２の光の伝送損失に対する前記第１の光の伝送損失の比が、予め定められた第１の閾値以上であるか否か、前記第２の光の伝送損失に対する前記第３の光の伝送損失の比が、予め定められた第２の閾値以上であるか否か、及び、前記第１の光の伝送損失が前記第３の光の伝送損失以上であるか否かを判定する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバの診断方法。
前記第２の光の伝送損失に対する前記第１の光の伝送損失の比が、予め定められた第１の閾値以上であると判定された場合は、水素吸収損失が生じていると診断し、
前記第２の光の伝送損失に対する前記第１の光の伝送損失の比が、前記第１の閾値より小さく、前記第２の光の伝送損失に対する前記第３の光の伝送損失の比が、前記第２の閾値より小さく、及び、前記第１の光の伝送損失が前記第３の光の伝送損失以上であると判定された場合は、正常であると診断し、
他の場合は、水素吸収損失以外の損失が生じていると診断する
ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバの診断方法。
前記第１の閾値が５．２であり、前記第２の閾値が１．６である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバの診断方法。