JP3111685B2 - 敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法 - Google Patents
敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法Info
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ケーブルの敷設工事
が良好に行なわれていることを確認するために、光ケー
ブルの歪みを評価する敷設による光ケーブルの歪み分布
の測定方法に関するものである。
が良好に行なわれていることを確認するために、光ケー
ブルの歪みを評価する敷設による光ケーブルの歪み分布
の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来光ケーブルの敷設工事の良否は、光
ケーブルの損失を、光源とパワーメータの組み合わせ、
あるいは、光パルス試験器（ＯＴＤＲ）で測定すること
により行なっていた。しかし、このような伝送特性の評
価のみでは、将来光ファイバの破断につながる可能性の
ある、敷設による残留歪みを測定することはできなかっ
た。最近、後方レーリ散乱光ではなく、後方ブリルアン
散乱光の周波数シフト（入射光の光周波数からブリルア
ン散乱光スペクトルの中心周波数を引いた値）が光ファ
イバに加わった引っ張り応力（すなわちそれと等価な、
引っ張り応力による相対伸びである光ファイバの伸び歪
み）とともに増大することに着目し、ブリルアン周波数
シフトの増加から、光ファイバあるいは光ケーブルの異
常点を探索する方法が開発された。ブリルアン散乱と
は、光波と音波との非線形相互作用であり、周波数がシ
フトした光が散乱される現象である。ブリルアン周波数
シフトと歪みの関係は以下の式で与えられる。
ケーブルの損失を、光源とパワーメータの組み合わせ、
あるいは、光パルス試験器（ＯＴＤＲ）で測定すること
により行なっていた。しかし、このような伝送特性の評
価のみでは、将来光ファイバの破断につながる可能性の
ある、敷設による残留歪みを測定することはできなかっ
た。最近、後方レーリ散乱光ではなく、後方ブリルアン
散乱光の周波数シフト（入射光の光周波数からブリルア
ン散乱光スペクトルの中心周波数を引いた値）が光ファ
イバに加わった引っ張り応力（すなわちそれと等価な、
引っ張り応力による相対伸びである光ファイバの伸び歪
み）とともに増大することに着目し、ブリルアン周波数
シフトの増加から、光ファイバあるいは光ケーブルの異
常点を探索する方法が開発された。ブリルアン散乱と
は、光波と音波との非線形相互作用であり、周波数がシ
フトした光が散乱される現象である。ブリルアン周波数
シフトと歪みの関係は以下の式で与えられる。
【０００３】 ｆｂ（ε）＝ｆｂ(0){１＋Ｃε｝ （１） ここで、ｆｂ(0) は、歪みεがゼロのときのブリルアン
周波数シフトであり、入射光の波長が１５５０ｎｍのと
きの値は約１１ＧＨｚである。またＣは比例係数であ
り、約４．５である。式（１）をεについて解くと、 ε＝｛ｆｂ（ε）−ｆｂ(0)}／Ｃｆｂ(0) （２） となる。すなわち、ブリルアン周波数シフトを測定する
ことにより、光ファイバの歪みを求めることができる。
微弱なブリルアン散乱光を効率良く受光するため、ＢＯ
ＴＤＡ（Brillouin Optical Fiber Time Domain Analys
is) やＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Fiber Time Dom
ain Reflectometry)の方法が報告されている。ＢＯＴＤ
Ａは、ブリルアン利得分光法を応用するものであり、ポ
ンプパルス光とプローブ連続光を光ファイバに対向して
入射する。このとき、ポンプパルス光により発生した後
方ブリルアン散乱光の光パワーを、プローブ光により増
大させることができる。一方、ＢＯＴＤＲは、コヒーレ
ント受信等の手段を使った高感度の受信により、微弱な
ブリルアン散乱光を受信するものである。このように、
ＢＯＴＤＡ，ＢＯＴＤＲは高感度の測定ができるととも
に、高精度な相対光周波数の測定が可能であるため、何
れの方法を用いても、光ファイバのブリルアン周波数シ
フトの分布が測定可能である。それぞれの方法は、文献
（信学論誌、Ｂ−Ｉ Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．
２，ｐｐ．１４４−１５２，１９９０；Technical Dige
st of International Quantum Electronics Conference
（ＩＱＥＣ ’９２），paper no. ＭｏＬ．４，ｐｐ．
４２−４３，１９９２）に詳しい。
周波数シフトであり、入射光の波長が１５５０ｎｍのと
きの値は約１１ＧＨｚである。またＣは比例係数であ
り、約４．５である。式（１）をεについて解くと、 ε＝｛ｆｂ（ε）−ｆｂ(0)}／Ｃｆｂ(0) （２） となる。すなわち、ブリルアン周波数シフトを測定する
ことにより、光ファイバの歪みを求めることができる。
微弱なブリルアン散乱光を効率良く受光するため、ＢＯ
ＴＤＡ（Brillouin Optical Fiber Time Domain Analys
is) やＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Fiber Time Dom
ain Reflectometry)の方法が報告されている。ＢＯＴＤ
Ａは、ブリルアン利得分光法を応用するものであり、ポ
ンプパルス光とプローブ連続光を光ファイバに対向して
入射する。このとき、ポンプパルス光により発生した後
方ブリルアン散乱光の光パワーを、プローブ光により増
大させることができる。一方、ＢＯＴＤＲは、コヒーレ
ント受信等の手段を使った高感度の受信により、微弱な
ブリルアン散乱光を受信するものである。このように、
ＢＯＴＤＡ，ＢＯＴＤＲは高感度の測定ができるととも
に、高精度な相対光周波数の測定が可能であるため、何
れの方法を用いても、光ファイバのブリルアン周波数シ
フトの分布が測定可能である。それぞれの方法は、文献
（信学論誌、Ｂ−Ｉ Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．
２，ｐｐ．１４４−１５２，１９９０；Technical Dige
st of International Quantum Electronics Conference
（ＩＱＥＣ ’９２），paper no. ＭｏＬ．４，ｐｐ．
４２−４３，１９９２）に詳しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した方法によ
り、光ファイバの長さ方向における相対的な歪みの変化
を測定できる。しかし、光ファイバのブリルアン周波数
シフトは、光ファイバコアへのドーパント量の僅かな違
いや光ファイバの幾何学的構造の僅かな違いによっても
変化することが知られている。したがって、光ファイバ
の歪みの相対値ではなく絶対値を知るためには、被測定
光ファイバと同一の母材から製造され、かつ、不要な応
力が加わらないように、直径約数十ｃｍ以上のループ状
態（いわゆる束取り状態）とした光ファイバのブリルア
ン周波数シフト（式（２）におけるｆｂ(0))を測定し、
その値を式（２）に代入して、光ファイバの歪みを求め
る必要があった。しかしながら常に歪みの基準となる光
ファイバを入手することは不可能である。また、光ケー
ブルを敷設する前に、敷設する光ケーブル自身の光ファ
イバのブリルアン周波数シフトを測定し、その値を式
（２）におけるｆｂ(0)と見做すことも考えられる。し
かし、敷設する前の陸上用光ケーブルはドラムに巻かれ
ており、巻付けによる歪みが生じている。また、敷設す
る前の海底用光ケーブルは、敷設船のケーブルタンクに
レコードの溝状に巻かれて収容されているため、光ケー
ブルの捩れに起因した歪みが生じている。したがって、
敷設する前に測定したブリルアン周波数シフトの測定値
をｆｂ(0) と見做すと大幅の測定誤差が生じる。
り、光ファイバの長さ方向における相対的な歪みの変化
を測定できる。しかし、光ファイバのブリルアン周波数
シフトは、光ファイバコアへのドーパント量の僅かな違
いや光ファイバの幾何学的構造の僅かな違いによっても
変化することが知られている。したがって、光ファイバ
の歪みの相対値ではなく絶対値を知るためには、被測定
光ファイバと同一の母材から製造され、かつ、不要な応
力が加わらないように、直径約数十ｃｍ以上のループ状
態（いわゆる束取り状態）とした光ファイバのブリルア
ン周波数シフト（式（２）におけるｆｂ(0))を測定し、
その値を式（２）に代入して、光ファイバの歪みを求め
る必要があった。しかしながら常に歪みの基準となる光
ファイバを入手することは不可能である。また、光ケー
ブルを敷設する前に、敷設する光ケーブル自身の光ファ
イバのブリルアン周波数シフトを測定し、その値を式
（２）におけるｆｂ(0)と見做すことも考えられる。し
かし、敷設する前の陸上用光ケーブルはドラムに巻かれ
ており、巻付けによる歪みが生じている。また、敷設す
る前の海底用光ケーブルは、敷設船のケーブルタンクに
レコードの溝状に巻かれて収容されているため、光ケー
ブルの捩れに起因した歪みが生じている。したがって、
敷設する前に測定したブリルアン周波数シフトの測定値
をｆｂ(0) と見做すと大幅の測定誤差が生じる。
【０００５】本発明の目的は、上記状況に鑑み、被測定
光ファイバ以外に基準となる光ファイバを準備すること
なく、敷設による光ケーブルの歪みを精度良く測定可能
とする敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法を提
供することにある。
光ファイバ以外に基準となる光ファイバを準備すること
なく、敷設による光ケーブルの歪みを精度良く測定可能
とする敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を解決するために、光ファイバで発生した後方ブリル
アン散乱光の周波数シフトから、光ファイバの歪み分布
を測定する測定器と、敷設のために繰り出した光ケーブ
ルのうち、ほぼ直線と見做せる区間を通過する該光ケー
ブル部分の位置ｚ（該光ケーブル端末からの距離）を、
通過時刻ｔの関数ｚ(t)として測定する手段とを使用
し、前記ｚ(t) を測定し、前記時刻ｔおよび時刻ｔ′
(t′＞t)に、前記光ファイバの歪み分布測定器により前
記光ケーブルの歪み分布を測定し、その結果を、それぞ
れ、ｆｂ(x,t) およびｆｂ(x,t′) とし（ｘは前記光ケ
ーブルの長さ方向の位置座標を示す）、前記ｆｂ(x,t)
およびｆｂ(x,t′) に、ｘ＝ｚ(t) を代入し、それらの
差分である、ブリルアン周波数シフトの差ｆｂ(z(t),t
′)-ｆｂ(z(t),t)を使用して、敷設による光ケーブル
の歪み分布ε(z(t))を評価することを特徴とし、また、
光ファイバで発生した後方ブリルアン散乱光の周波数シ
フトから、光ファイバの歪み分布を測定する測定器と、
敷設のために繰り出した光ケーブルのうち、ほぼ直線と
見做せる区間を通過する該光ケーブル部分の位置ｚ（該
光ケーブル端末からの距離）を、通過時刻ｔの関数ｚ
(t) として測定する手段と、上記通過時刻ｔにおける、
上記位置ｚ(t) の光ケーブル部分の温度Ｔ６(t) を測定
する手段とを使用し、前記ｚ(t) を測定し、前記Ｔ６
(t) を測定し、前記時刻ｔおよび時刻ｔ′(t′＞t)に、
前記光ファイバの歪み分布測定器により前記光ケーブル
の歪み分布を測定し、その結果を、それぞれ、ｆｂ(x,
t) およびｆｂ(x,t′) とし（ｘは前記光ケーブルの長
さ方向の位置座標を示す）、前記ｆｂ(x,t) およびｆｂ
(x,t′) に、ｘ＝ｚ(t) を代入し、それらの規格化され
た差分である、ブリルアン周波数シフトの差｛ｆｂ(z
(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)}/ｆｂ(z(t),t)を、前記温度Ｔ
６(t) と、前記時刻ｔ′に測定した、位置ｘ＝ｚ(t) に
おける光ケーブルの温度Ｔｃ(t′) との差Ｔｃ(t′)-
Ｔ６(t) を用いて補正し、該補正された、前記ブリルア
ン周波数シフトの差を使用して、敷設による光ケーブル
の歪み分布ε(z(t))を評価することを特徴とするもの
で、直線状態にある光ケーブル部分のブリルアン周波数
シフトを高速に測定することにより、光ケーブルの歪み
がゼロとなる部分のブリルアン周波数シフトを測定し、
その値を基準として敷設による光ケーブルの歪みを高精
度に測定するものである。
題を解決するために、光ファイバで発生した後方ブリル
アン散乱光の周波数シフトから、光ファイバの歪み分布
を測定する測定器と、敷設のために繰り出した光ケーブ
ルのうち、ほぼ直線と見做せる区間を通過する該光ケー
ブル部分の位置ｚ（該光ケーブル端末からの距離）を、
通過時刻ｔの関数ｚ(t)として測定する手段とを使用
し、前記ｚ(t) を測定し、前記時刻ｔおよび時刻ｔ′
(t′＞t)に、前記光ファイバの歪み分布測定器により前
記光ケーブルの歪み分布を測定し、その結果を、それぞ
れ、ｆｂ(x,t) およびｆｂ(x,t′) とし（ｘは前記光ケ
ーブルの長さ方向の位置座標を示す）、前記ｆｂ(x,t)
およびｆｂ(x,t′) に、ｘ＝ｚ(t) を代入し、それらの
差分である、ブリルアン周波数シフトの差ｆｂ(z(t),t
′)-ｆｂ(z(t),t)を使用して、敷設による光ケーブル
の歪み分布ε(z(t))を評価することを特徴とし、また、
光ファイバで発生した後方ブリルアン散乱光の周波数シ
フトから、光ファイバの歪み分布を測定する測定器と、
敷設のために繰り出した光ケーブルのうち、ほぼ直線と
見做せる区間を通過する該光ケーブル部分の位置ｚ（該
光ケーブル端末からの距離）を、通過時刻ｔの関数ｚ
(t) として測定する手段と、上記通過時刻ｔにおける、
上記位置ｚ(t) の光ケーブル部分の温度Ｔ６(t) を測定
する手段とを使用し、前記ｚ(t) を測定し、前記Ｔ６
(t) を測定し、前記時刻ｔおよび時刻ｔ′(t′＞t)に、
前記光ファイバの歪み分布測定器により前記光ケーブル
の歪み分布を測定し、その結果を、それぞれ、ｆｂ(x,
t) およびｆｂ(x,t′) とし（ｘは前記光ケーブルの長
さ方向の位置座標を示す）、前記ｆｂ(x,t) およびｆｂ
(x,t′) に、ｘ＝ｚ(t) を代入し、それらの規格化され
た差分である、ブリルアン周波数シフトの差｛ｆｂ(z
(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)}/ｆｂ(z(t),t)を、前記温度Ｔ
６(t) と、前記時刻ｔ′に測定した、位置ｘ＝ｚ(t) に
おける光ケーブルの温度Ｔｃ(t′) との差Ｔｃ(t′)-
Ｔ６(t) を用いて補正し、該補正された、前記ブリルア
ン周波数シフトの差を使用して、敷設による光ケーブル
の歪み分布ε(z(t))を評価することを特徴とするもの
で、直線状態にある光ケーブル部分のブリルアン周波数
シフトを高速に測定することにより、光ケーブルの歪み
がゼロとなる部分のブリルアン周波数シフトを測定し、
その値を基準として敷設による光ケーブルの歪みを高精
度に測定するものである。
【０００７】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【０００８】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
を示す図であり、１は敷設船、２はケーブルタンク、３
は海底光ケーブル、４はＢＯＴＤＡあるいはＢＯＴＤＲ
等の歪み分布測定器、５はケーブル長カウンタである。
海底光ケーブル３の敷設はケーブル端３ｂから始まり、
図１ではケーブル端３ｂは陸揚げ中あるいは陸揚げ済み
の状態を示している。海底光ケーブル３の他端３ｅは、
歪み分布測定器４に導かれている。ＢＯＴＤＡで歪み分
布を測定するときには、ケーブル端３ｅにポンプパルス
光源とプローブ光源を配置し、ケーブル端３ｂにおいて
光ファイバを折り返して光ファイバループを構成し、測
定する。あるいは、ケーブル端３ｅにポンプパルス光源
を、ケーブル端３ｂにプローブ光源を配置して測定す
る。また、ＢＯＴＤＲで歪み分布を測定するときには、
ケーブル端３ｅに歪み分布測定器４を配置するだけで良
い。
を示す図であり、１は敷設船、２はケーブルタンク、３
は海底光ケーブル、４はＢＯＴＤＡあるいはＢＯＴＤＲ
等の歪み分布測定器、５はケーブル長カウンタである。
海底光ケーブル３の敷設はケーブル端３ｂから始まり、
図１ではケーブル端３ｂは陸揚げ中あるいは陸揚げ済み
の状態を示している。海底光ケーブル３の他端３ｅは、
歪み分布測定器４に導かれている。ＢＯＴＤＡで歪み分
布を測定するときには、ケーブル端３ｅにポンプパルス
光源とプローブ光源を配置し、ケーブル端３ｂにおいて
光ファイバを折り返して光ファイバループを構成し、測
定する。あるいは、ケーブル端３ｅにポンプパルス光源
を、ケーブル端３ｂにプローブ光源を配置して測定す
る。また、ＢＯＴＤＲで歪み分布を測定するときには、
ケーブル端３ｅに歪み分布測定器４を配置するだけで良
い。
【０００９】即ち、本発明を実施するには以下のように
すればよい。海底光ケーブル３を敷設船１から敷設する
ときには、ケーブルが海中に入る前に必ず直線状になる
ときがある。図１に示したように、直線状になった光ケ
ーブル部分を３ａと呼ぶことにする。光ケーブル部分３
ａに加わる応力は僅かであるため、この部分の光ケーブ
ルの歪みはゼロと見做すことができる。そこで時刻ｔに
おいて、光ケーブル部分３ａの位置（例えばケーブル端
３ｂから光ケーブル部分３ａまでの距離）を、ケーブル
長カウンタ５で測定し、それをｚ(t) とし、さらに同じ
時刻ｔに、光ケーブルのブリルアン周波数シフト分布を
歪み分布測定器４により測定し、その測定結果をｆｂ
(x,t) とする。但しｘはケーブル端３ｂを原点とした光
ケーブル３の長さ方向の位置座標パラメータである。次
の時刻ｔ′(t′＞t)には上記位置ｚ(t) の光ケーブル部
分は海底に敷設されたとし、再び光ケーブルのブリルア
ン周波数シフトを歪み分布測定器４により測定し、その
測定値をｆｂ(x,t′) とする。このとき、ｆｂ(z(t),t
′)-ｆｂ(z(t),t)は、時刻ｔ′における位置ｚ(t) の
光ケーブル部分の、敷設によるブリルアン周波数シフト
の変化を表している。したがって、敷設による光ケーブ
ルの歪み変化は、 ε(z(t),t ′) ＝｛ｆｂ(z(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)} ／Ｃｆｂ(z(t),t) （３ ） で評価することができる。ｆｂ(z(t),t)は、光ケーブル
が直線状態のときに測定したブリルアン周波数シフトで
あり、光ケーブルの曲げあるいは捩じりの影響は受けて
いない。したがって式（３）により、敷設による光ケー
ブルの歪みを正しく評価できる。
すればよい。海底光ケーブル３を敷設船１から敷設する
ときには、ケーブルが海中に入る前に必ず直線状になる
ときがある。図１に示したように、直線状になった光ケ
ーブル部分を３ａと呼ぶことにする。光ケーブル部分３
ａに加わる応力は僅かであるため、この部分の光ケーブ
ルの歪みはゼロと見做すことができる。そこで時刻ｔに
おいて、光ケーブル部分３ａの位置（例えばケーブル端
３ｂから光ケーブル部分３ａまでの距離）を、ケーブル
長カウンタ５で測定し、それをｚ(t) とし、さらに同じ
時刻ｔに、光ケーブルのブリルアン周波数シフト分布を
歪み分布測定器４により測定し、その測定結果をｆｂ
(x,t) とする。但しｘはケーブル端３ｂを原点とした光
ケーブル３の長さ方向の位置座標パラメータである。次
の時刻ｔ′(t′＞t)には上記位置ｚ(t) の光ケーブル部
分は海底に敷設されたとし、再び光ケーブルのブリルア
ン周波数シフトを歪み分布測定器４により測定し、その
測定値をｆｂ(x,t′) とする。このとき、ｆｂ(z(t),t
′)-ｆｂ(z(t),t)は、時刻ｔ′における位置ｚ(t) の
光ケーブル部分の、敷設によるブリルアン周波数シフト
の変化を表している。したがって、敷設による光ケーブ
ルの歪み変化は、 ε(z(t),t ′) ＝｛ｆｂ(z(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)} ／Ｃｆｂ(z(t),t) （３ ） で評価することができる。ｆｂ(z(t),t)は、光ケーブル
が直線状態のときに測定したブリルアン周波数シフトで
あり、光ケーブルの曲げあるいは捩じりの影響は受けて
いない。したがって式（３）により、敷設による光ケー
ブルの歪みを正しく評価できる。
【００１０】以上説明した方法により、実際に敷設され
た長さ４０ｋｍの海底光ケーブルの歪み分布を測定した
結果を図４に示す。図４（ａ）は、時刻ｔに測定したブ
リルアン周波数シフト分布の測定結果を示す。ケーブル
タンク内にある光ケーブルのブリルアン周波数シフト
は、ケーブルの曲げおよび捩じりによる歪みにより、長
さ方向に大きく変動しており、先に述べたように、基準
のブリルアン周波数シフトとしては使用できないことが
わかる。一方、直線区間（ｘ＝ｚ(t))にある光ケーブル
のブリルアン周波数シフトは一様であり、基準のブリル
アン周波数シフトと見做せることがわかる。またその値
は、ｆｂ(z(t),t)＝１０．９０ＧＨｚであった。一方、
図４（ｂ）は、時刻ｔ′(t′＞t)におけるブリルアン周
波数シフト分布の測定結果を示す。敷設の進行により、
ｘ＝ｚ(t) の光ケーブル部分は海中に敷設され、その部
分のブリルアン周波数シフトは、ｆｂ(z(t),t ′) ＝１
０．９１ＧＨｚであることがわかる。したがって、式
（３）から、敷設による位置ｘ＝ｚ(t) における歪み
は、ε(z(t),t ′) ＝２×１０-4であることがわかる。
このようにして、光ケーブル上のあらゆる位置におけ
る、敷設による歪みの値が正確に測定可能である。な
お、海中部分と直線区間の境の部分で、ブリルアン周波
数シフトが大きくなっている理由は、光ケーブルが船上
から海底面まで宙づり状態となり、光ケーブルの自重に
より歪みが発生するからである。
た長さ４０ｋｍの海底光ケーブルの歪み分布を測定した
結果を図４に示す。図４（ａ）は、時刻ｔに測定したブ
リルアン周波数シフト分布の測定結果を示す。ケーブル
タンク内にある光ケーブルのブリルアン周波数シフト
は、ケーブルの曲げおよび捩じりによる歪みにより、長
さ方向に大きく変動しており、先に述べたように、基準
のブリルアン周波数シフトとしては使用できないことが
わかる。一方、直線区間（ｘ＝ｚ(t))にある光ケーブル
のブリルアン周波数シフトは一様であり、基準のブリル
アン周波数シフトと見做せることがわかる。またその値
は、ｆｂ(z(t),t)＝１０．９０ＧＨｚであった。一方、
図４（ｂ）は、時刻ｔ′(t′＞t)におけるブリルアン周
波数シフト分布の測定結果を示す。敷設の進行により、
ｘ＝ｚ(t) の光ケーブル部分は海中に敷設され、その部
分のブリルアン周波数シフトは、ｆｂ(z(t),t ′) ＝１
０．９１ＧＨｚであることがわかる。したがって、式
（３）から、敷設による位置ｘ＝ｚ(t) における歪み
は、ε(z(t),t ′) ＝２×１０-4であることがわかる。
このようにして、光ケーブル上のあらゆる位置におけ
る、敷設による歪みの値が正確に測定可能である。な
お、海中部分と直線区間の境の部分で、ブリルアン周波
数シフトが大きくなっている理由は、光ケーブルが船上
から海底面まで宙づり状態となり、光ケーブルの自重に
より歪みが発生するからである。
【００１１】上記第１の実施例では、船上と海水中の温
度差により引き起こされる光ケーブルの熱歪みは無視し
た。この熱歪みと、ブリルアン周波数シフトの温度依存
性も考慮した方法を次の実施例２で説明する。
度差により引き起こされる光ケーブルの熱歪みは無視し
た。この熱歪みと、ブリルアン周波数シフトの温度依存
性も考慮した方法を次の実施例２で説明する。
【００１２】（実施例２）図２は本発明の第２の実施例
を示したものであり、６は光ケーブルの直線部分３ａあ
るいはその雰囲気の温度を時刻ｔの関数として測定する
温度記録計であり、７は敷設船１により敷設船１の下の
海底面に敷設された光ケーブル付近の温度を時刻ｔの関
数として測定する温度記録計である。その他は図１の場
合と同じであり、図２中、図１と同一部分は同一符号を
付してその説明を省略する。ここで温度記録計６および
７により記録された温度をそれぞれＴ６(t) ，Ｔ７(t)
度とする。
を示したものであり、６は光ケーブルの直線部分３ａあ
るいはその雰囲気の温度を時刻ｔの関数として測定する
温度記録計であり、７は敷設船１により敷設船１の下の
海底面に敷設された光ケーブル付近の温度を時刻ｔの関
数として測定する温度記録計である。その他は図１の場
合と同じであり、図２中、図１と同一部分は同一符号を
付してその説明を省略する。ここで温度記録計６および
７により記録された温度をそれぞれＴ６(t) ，Ｔ７(t)
度とする。
【００１３】いま、実施例１のときと同様に、時刻ｔに
おいて、光ケーブル部分３ａの位置（ケーブル端３ｂか
ら光ケーブル部分３ａまでの距離）を、ケーブル長カウ
ンタ５で測定した値をｚ(t) とし、同時に歪み分布測定
器４で測定した光ケーブルのブリルアン周波数シフト分
布をｆｂ(x,t) とし、さらに、時刻ｔ′(t′＞t)に歪み
分布測定器４で測定した光ケーブルのブリルアン周波数
シフト分布をｆｂ(x,t′) とする。このとき、位置ｚ
(t) の光ケーブル部分の、敷設による歪みは、 ε(z(t),t ′) ＝｛ｆｂ(z(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)} ／Ｃｆｂ(z(t),t)-(δε1 ＋δε2) （４） で与えられる。ただし、δε1 およびδε2 はそれぞれ
光ケーブルの熱歪み、およびブリルアン周波数シフトの
温度依存性に基づく誤差を補正する項であり、次式で与
えられる。
おいて、光ケーブル部分３ａの位置（ケーブル端３ｂか
ら光ケーブル部分３ａまでの距離）を、ケーブル長カウ
ンタ５で測定した値をｚ(t) とし、同時に歪み分布測定
器４で測定した光ケーブルのブリルアン周波数シフト分
布をｆｂ(x,t) とし、さらに、時刻ｔ′(t′＞t)に歪み
分布測定器４で測定した光ケーブルのブリルアン周波数
シフト分布をｆｂ(x,t′) とする。このとき、位置ｚ
(t) の光ケーブル部分の、敷設による歪みは、 ε(z(t),t ′) ＝｛ｆｂ(z(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)} ／Ｃｆｂ(z(t),t)-(δε1 ＋δε2) （４） で与えられる。ただし、δε1 およびδε2 はそれぞれ
光ケーブルの熱歪み、およびブリルアン周波数シフトの
温度依存性に基づく誤差を補正する項であり、次式で与
えられる。
【００１４】 δε1 ＝α｛Ｔc(t ′) −Ｔ６(t) ｝ （５） δε2 ＝β｛Ｔc(t ′) −Ｔ６(t) ｝／Ｃ （６） ここで、αは光ケーブルの温度による線膨張係数、βは
ブリルアン周波数シフトの温度係数であり、それぞれの
典型的な値は、α＝１．０×１０-5，β＝１．０×１０
-4である。また、Ｔｃ(t′) は、歪み分布測定時刻であ
る時刻ｔ′における位置ｘ＝ｚ(t) 部分の光ケーブルの
温度である。
ブリルアン周波数シフトの温度係数であり、それぞれの
典型的な値は、α＝１．０×１０-5，β＝１．０×１０
-4である。また、Ｔｃ(t′) は、歪み分布測定時刻であ
る時刻ｔ′における位置ｘ＝ｚ(t) 部分の光ケーブルの
温度である。
【００１５】海底光ケーブルの敷設の場合には、時刻
ｔ″に上記位置ｘ＝ｚ(t) の部分の光ケーブルが着底し
たとすると、それ以後その光ケーブル部分は動かず、ま
たその温度は変化しないので、ｔ′＞＝ｔ″のあらゆる
時刻ｔ′に対して、 Ｔｃ(t′) ＝Ｔ７(t″) （７） で近似可能である。なお、Ｔ７(t″) は、先にも説明し
た通り、温度記録計７により時刻ｔ″に測定した、敷設
船１の下の海底面に敷設された光ケーブルの付近の温度
である。また時刻ｔ″は ｔ″＝ｚ-1(z(t) ＋Ｈ/sinθ） （８） で近似できる。ここで、ｚ-1はｚ(t) の逆関数、Ｈは水
深、θは入水角である。
ｔ″に上記位置ｘ＝ｚ(t) の部分の光ケーブルが着底し
たとすると、それ以後その光ケーブル部分は動かず、ま
たその温度は変化しないので、ｔ′＞＝ｔ″のあらゆる
時刻ｔ′に対して、 Ｔｃ(t′) ＝Ｔ７(t″) （７） で近似可能である。なお、Ｔ７(t″) は、先にも説明し
た通り、温度記録計７により時刻ｔ″に測定した、敷設
船１の下の海底面に敷設された光ケーブルの付近の温度
である。また時刻ｔ″は ｔ″＝ｚ-1(z(t) ＋Ｈ/sinθ） （８） で近似できる。ここで、ｚ-1はｚ(t) の逆関数、Ｈは水
深、θは入水角である。
【００１６】上記説明において、式（８）における水深
Ｈおよび入水角θは既知のものとした。これは、水深Ｈ
については、敷設工事の前におこなうルート調査により
測定済みだからである。また、入水角θについては、船
速、ケーブル重量、等から計算可能だからである。式
（８）の評価をより厳密に行なうには、船首あるいは船
尾に入水角測定器をとりつけ、入水角を時間の関数θ
(t) として測定すれば良い。
Ｈおよび入水角θは既知のものとした。これは、水深Ｈ
については、敷設工事の前におこなうルート調査により
測定済みだからである。また、入水角θについては、船
速、ケーブル重量、等から計算可能だからである。式
（８）の評価をより厳密に行なうには、船首あるいは船
尾に入水角測定器をとりつけ、入水角を時間の関数θ
(t) として測定すれば良い。
【００１７】一方、陸上用光ケーブルの敷設の場合に
は、敷設の進行とともに、光ケーブルの位置は変化する
ため、Ｔｃ(t′) に関する上記のような近似（式
（７））は使えない。しかし、管路の温度は比較的安定
しているため、管路の１点で測定した温度でＴｃ(t′)
を代表させても大きな誤差とはならない。より厳密に評
価するには、たとえば、光ファイバ中のラマン散乱光を
使用して温度分布が測定可能な測定器（例えば、J.P. D
akin et al., Electronics Letters, vol.21, no.13, p
p.569-570, 1985 参照）等を使用して、ｘ＝ｚ(t) にお
ける温度Ｔｃ(t′) を測定する必要がある。
は、敷設の進行とともに、光ケーブルの位置は変化する
ため、Ｔｃ(t′) に関する上記のような近似（式
（７））は使えない。しかし、管路の温度は比較的安定
しているため、管路の１点で測定した温度でＴｃ(t′)
を代表させても大きな誤差とはならない。より厳密に評
価するには、たとえば、光ファイバ中のラマン散乱光を
使用して温度分布が測定可能な測定器（例えば、J.P. D
akin et al., Electronics Letters, vol.21, no.13, p
p.569-570, 1985 参照）等を使用して、ｘ＝ｚ(t) にお
ける温度Ｔｃ(t′) を測定する必要がある。
【００１８】以上述べたように式（４）〜（６）を使用
することにより、実施例１では考慮しなかった温度差に
基づく誤差を補正した歪み測定が可能となる。
することにより、実施例１では考慮しなかった温度差に
基づく誤差を補正した歪み測定が可能となる。
【００１９】（実施例３）図３は、本発明の第３の実施
例であり、８はケーブル長カウンタ５の測定値を歪み分
布測定器４に伝達する有線あるいは無線等の通信手段、
９は温度記録計６の測定値を歪み分布測定器４に伝達す
る有線あるいは無線等の通信手段、１０は温度記録計７
の測定値を歪み分布測定器４に伝達する有線あるいは無
線等の通信手段を示す。その他は図２の場合と同じであ
り、図３中、図２と同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。
例であり、８はケーブル長カウンタ５の測定値を歪み分
布測定器４に伝達する有線あるいは無線等の通信手段、
９は温度記録計６の測定値を歪み分布測定器４に伝達す
る有線あるいは無線等の通信手段、１０は温度記録計７
の測定値を歪み分布測定器４に伝達する有線あるいは無
線等の通信手段を示す。その他は図２の場合と同じであ
り、図３中、図２と同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。
【００２０】実施例１あるいは実施例２ではケーブル長
カウンタ５、温度記録計６および７の測定結果をリアル
タイムで歪み分布測定器４に伝達する手段がなかった。
そのため、敷設による光ケーブル歪みを評価するため
の、式（３）あるいは式（５）の計算は、敷設が全て終
了した後に、ケーブル長カウンタ５の測定結果ｚ(t) 、
温度記録計６および７の測定結果Ｔ６(t) ，Ｔ７(t) 、
およびブリルアン周波数シフト分布測定結果ｆｂ(z,t)
を全て持ち寄ってから行なわざるを得なかった。実施例
３では、これらの測定値を全て歪み分布測定器４に伝達
するので、敷設をしながら、リアルタイムで式（３）あ
るいは式（５）の計算、すなわち敷設による光ケーブル
の残留歪みの評価が可能となる。その結果、光ケーブル
の残留歪みの評価結果を操船あるいはケーブル繰り出し
速度等の敷設パラメータ制御にリアルタイムでフィード
バックすることも可能となる。
カウンタ５、温度記録計６および７の測定結果をリアル
タイムで歪み分布測定器４に伝達する手段がなかった。
そのため、敷設による光ケーブル歪みを評価するため
の、式（３）あるいは式（５）の計算は、敷設が全て終
了した後に、ケーブル長カウンタ５の測定結果ｚ(t) 、
温度記録計６および７の測定結果Ｔ６(t) ，Ｔ７(t) 、
およびブリルアン周波数シフト分布測定結果ｆｂ(z,t)
を全て持ち寄ってから行なわざるを得なかった。実施例
３では、これらの測定値を全て歪み分布測定器４に伝達
するので、敷設をしながら、リアルタイムで式（３）あ
るいは式（５）の計算、すなわち敷設による光ケーブル
の残留歪みの評価が可能となる。その結果、光ケーブル
の残留歪みの評価結果を操船あるいはケーブル繰り出し
速度等の敷設パラメータ制御にリアルタイムでフィード
バックすることも可能となる。
【００２１】以上の実施例は全て、海底光ケーブルの敷
設を例にとって説明した。しかし本発明は、陸上用光ケ
ーブルの管路敷設、あるいは架空敷設等にも使用可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図１において、
ケーブルタンク２内における光ケーブル３は、ケーブル
ドラムに巻かれた陸上用の光ケーブルと見做し、また海
中に没した光ケーブルは、管路あるいは電柱間に敷設さ
れた光ケーブルと見做せば良い。ただし、ケーブルドラ
ムに巻かれた陸上用の光ケーブルを敷設するときには、
光ケーブル端３ｅは回転するので、光ケーブル端３ｅと
歪み分布測定器を接続するために、光ロータリコネクタ
を準備する必要がある。あるいは、光ケーブルをドラム
から外し、図１に示したようにループ状にあるいは８の
字状に巻いてから、敷設を行なう必要がある。なお、図
１〜図３において、ケーブル端３ｅは、海底光ケーブル
３が繰出されるとき、支障とならないよう、例えばケー
ブルタンク２の底に沿うようにして配置され、歪分布測
定器４に接続される。
設を例にとって説明した。しかし本発明は、陸上用光ケ
ーブルの管路敷設、あるいは架空敷設等にも使用可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図１において、
ケーブルタンク２内における光ケーブル３は、ケーブル
ドラムに巻かれた陸上用の光ケーブルと見做し、また海
中に没した光ケーブルは、管路あるいは電柱間に敷設さ
れた光ケーブルと見做せば良い。ただし、ケーブルドラ
ムに巻かれた陸上用の光ケーブルを敷設するときには、
光ケーブル端３ｅは回転するので、光ケーブル端３ｅと
歪み分布測定器を接続するために、光ロータリコネクタ
を準備する必要がある。あるいは、光ケーブルをドラム
から外し、図１に示したようにループ状にあるいは８の
字状に巻いてから、敷設を行なう必要がある。なお、図
１〜図３において、ケーブル端３ｅは、海底光ケーブル
３が繰出されるとき、支障とならないよう、例えばケー
ブルタンク２の底に沿うようにして配置され、歪分布測
定器４に接続される。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光ケ
ーブルが直線状と見做せる区間のブリルアン周波数シフ
トを測定するため、光ケーブルの敷設による歪みを精度
良く評価可能であり、また、敷設による光ケーブルの温
度変化を測定し、その効果を補正するので、敷設による
光ケーブルの歪みを精度良く評価可能である。
ーブルが直線状と見做せる区間のブリルアン周波数シフ
トを測定するため、光ケーブルの敷設による歪みを精度
良く評価可能であり、また、敷設による光ケーブルの温
度変化を測定し、その効果を補正するので、敷設による
光ケーブルの歪みを精度良く評価可能である。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための構成図
である。
である。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための構成図
である。
である。
【図３】本発明の第３の実施例を説明するための構成図
である。
である。
【図４】敷設された海底光ケーブルのブリルアン周波数
シフト分布の測定結果の一例を示す特性図である。
シフト分布の測定結果の一例を示す特性図である。
１…敷設船、２…ケーブルタンク、３…海底光ケーブ
ル、４…歪み分布測定器、５…ケーブル長カウンタ、
６、７…温度記録計、８、９、１０…通信手段。
ル、４…歪み分布測定器、５…ケーブル長カウンタ、
６、７…温度記録計、８、９、１０…通信手段。
フロントページの続き (72)発明者 鎌 光男 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 荒木 栄次 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 吉冨 崇晴 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−82133（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−120437（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 G01D 21/00 H02G 1/10 G02B 6/00 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 光ファイバで発生した後方ブリルアン散
乱光の周波数シフトから、光ファイバの歪み分布を測定
する測定器と、 敷設のために繰り出した光ケーブルのうち、ほぼ直線と
見做せる区間を通過する該光ケーブル部分の位置ｚ（該
光ケーブル端末からの距離）を、通過時刻ｔの関数ｚ
(t) として測定する手段とを使用し、 前記ｚ(t) を測定し、 前記時刻ｔおよび時刻ｔ′(t′＞t)に、前記光ファイバ
の歪み分布測定器により前記光ケーブルの歪み分布を測
定し、その結果を、それぞれ、ｆｂ(x,t) およびｆｂ
(x,t′) とし（ｘは前記光ケーブルの長さ方向の位置座
標を示す）、 前記ｆｂ(x,t) およびｆｂ(x,t′) に、ｘ＝ｚ(t) を代
入し、それらの差分である、ブリルアン周波数シフトの
差ｆｂ(z(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)を使用して、敷設によ
る光ケーブルの歪み分布ε(z(t))を評価することを特徴
とする、敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法。 - 【請求項２】 光ファイバで発生した後方ブリルアン散
乱光の周波数シフトから、光ファイバの歪み分布を測定
する測定器と、 敷設のために繰り出した光ケーブルのうち、ほぼ直線と
見做せる区間を通過する該光ケーブル部分の位置ｚ（該
光ケーブル端末からの距離）を、通過時刻ｔの関数ｚ
(t) として測定する手段と、 上記通過時刻ｔにおける、上記位置ｚ(t) の光ケーブル
部分の温度Ｔ６(t) を測定する手段とを使用し、 前記ｚ(t) を測定し、 前記Ｔ６(t) を測定し、 前記時刻ｔおよび時刻ｔ′(t′＞t)に、前記光ファイバ
の歪み分布測定器により前記光ケーブルの歪み分布を測
定し、その結果を、それぞれ、ｆｂ(x,t) およびｆｂ
(x,t′) とし（ｘは前記光ケーブルの長さ方向の位置座
標を示す）、 前記ｆｂ(x,t) およびｆｂ(x,t′) に、ｘ＝ｚ(t) を代
入し、それらの規格化された差分である、ブリルアン周
波数シフトの差｛ｆｂ(z(t),t ′)-ｆｂ(z(t),t)}/ｆｂ
(z(t),t)を、前記温度Ｔ６(t) と、前記時刻ｔ′に測定
した、位置ｘ＝ｚ(t) における光ケーブルの温度Ｔｃ
(t′) との差Ｔｃ(t′)- Ｔ６(t) を用いて補正し、 該補正された、前記ブリルアン周波数シフトの差を使用
して、敷設による光ケーブルの歪み分布ε(z(t))を評価
することを特徴とする、敷設による光ケーブルの歪み分
布の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24834092A JP3111685B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24834092A JP3111685B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102140A JPH06102140A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3111685B2 true JP3111685B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=17176633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24834092A Expired - Lifetime JP3111685B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 敷設による光ケーブルの歪み分布の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111685B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263457A (ja) * | 1992-03-18 | 1993-10-12 | Asahi Concrete Works Co Ltd | 推進工法用ボックスカルバートの接続構造 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5053120B2 (ja) * | 2008-02-22 | 2012-10-17 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置 |
| WO2021256478A1 (ja) * | 2020-06-17 | 2021-12-23 | 日本電気株式会社 | 作業中ケーブルの保護監視システム、作業中ケーブルの保護監視方法及び作業中ケーブルの保護監視プログラムを記憶する記憶媒体 |
| CN117169658B (zh) * | 2023-11-03 | 2024-02-02 | 四川省东舜智能科技有限公司 | 一种光电混合缆监测方法 |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP24834092A patent/JP3111685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263457A (ja) * | 1992-03-18 | 1993-10-12 | Asahi Concrete Works Co Ltd | 推進工法用ボックスカルバートの接続構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06102140A (ja) | 1994-04-15 |
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