JP4166473B2 - 光線路試験装置及び光源出力レベルの監視方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバケーブルの光線路を試験する試験装置であり、特に試験装置に具備される光源の光出力レベルを監視する光線路試験装置及び光源出力レベルの監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光線路内の伝送損失を測定する測定器として、一般に光線路試験装置（ＯＴＤＲ装置）が用いられている。光線路試験装置は、光通信回線が布設された局間の光線路（光ファイバケーブル）の経年変化やコネクタ接続ずれを原因とする断線や障害地点を検出するのに用いられる試験装置であり、一般にケーブル布設後の保守試験や開設前の建設試験等に利用されている。
【０００３】
この障害地点の検出方法は、光線路試験装置に被測定光ファイバケーブルを接続し、光ファイバケーブルの入射端から試験光を入射して断線部等で生じたフレネル反射やレイリー散乱が入射端に戻ってきたときの遅延時間と光の強度を測定することにより、入射端から障害地点までの距離や障害地点に対する伝送損失率等を算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
被測定光ファイバケーブル上の障害地点を検出するためには、光源が一定の基準出力レベルを出力している必要があるが、光源の故障や光源を駆動させる駆動回路の故障により、出力レベルが急激に低下したり不安定動作を起こしたときに光線路試験装置は光源の出力レベル低下を光ファイバケーブルの断線又は終端と誤判定するので、光ファイバケーブルの終端まで測定していないにも拘らず終端まで測定したと判定してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的としては、誤判定の原因となる光源の出力レベルを簡単に監視できる光線路試験装置及び光源出力レベルの監視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】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、光源から分岐手段を介して被測定光ファイバケーブルに入射光を入射させ、該被測定光ファイバケーブルから反射光を前記分岐手段で分岐して、この反射光レベルを一定時間毎に内部に取り込む光線路試験装置において、前記分岐手段と前記被測定光ファイバケーブルとの間であって当該装置内部に設けられ、前記入射光を前記被測定光ファイバケーブルに伝達可能に接続されたダミーファイバケーブルと、前記分岐手段を介して前記内部に取り込まれた前記ダミーファイバケーブルと前記被測定光ファイバケーブルとからなる光路を伝搬してきた反射光レベルを、順次、光出力レベル−時間軸上に定義し、得られた伝送特性のうち前記ダミーファイバケーブルの光出力レベルが予め設定されている前記光源の基準出力レベル範囲に測定された光レベルが含まれているか否かを比較し、前記ダミーファイバケーブルの光レベルが前記基準出力レベルの範囲内にあるときは前記光源が正常発光していると判定し、前記基準出力レベルの範囲外であるときは前記光源が異常発光していると判定する光源異常発生検出部と、前記伝送特性と前記判定結果を併せて外部に出力する表示コントロール部とを備えることを要旨とする。
【０００７】
本発明は、光源から光が出射されると、この光は分岐手段を介してダミーファイバケーブルを通過し被測定光ファイバケーブルに入射される。ダミーファイバケーブルで生じた反射光又は散乱光は、時間に比例して入射端に戻ってくるので、それら光を分岐手段で分岐し、一定時間毎に内部に取り込んで、順次、光出力レベル−時間軸上に伝送損失特性として定義することで、光源の出力直後の光出力レベルを監視するものである。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、光源から出射された光を分岐手段を介して被測定光ファイバケーブルに入射光を入射させ、該被測定光ファイバケーブルから反射光を前記分岐手段で分岐して、この反射光レベルを一定時間毎に取り込み光出力レベル−時間軸上に定義する光源出力レベル監視方法において、前記光源から出射される光を、前記分岐手段と前記被測定光ファイバケーブル間に直列接続されたダミーファイバケーブルに入射させる工程と、前記ダミーファイバケーブル上で生じた反射光レベルを、順次、取り込む工程と、前記取り込まれた反射光レベルを光出力レベル−時間軸上に定義し、得られた伝送特性を生成する工程と、前記伝送特性からダミーファイバケーブルの光レベルを読込んで、前記光源の基準光レベルと比較し、前記ダミーファイバケーブルの光レベルが前記基準出力レベルの範囲内にあるときは前記光源が正常発光していると判定し、前記基準出力レベルの範囲外であるときは前記光源が異常発光していると判定する工程と、前記伝送特性と前記判定結果を併せて外部に出力する工程と、を備えることを特徴とする光源出力レベル監視方法。
【０００９】
本発明は、光源から出射された光を、光分岐手段を介して、この光分岐手段に直接接続されるダミーファイバケーブル、被測定光ファイバケーブルに連続して入射させて、戻ってきた反射光又は散乱光を順次取得し、取得した反射光又は散乱光の光レベルを光出力レベル−時間軸上に定義し、得られた伝送特性からダミーファイバケーブルに対応する光レベルと読込んで、該光レベルと光源の基準光レベルとを比較し、比較の結果を外部に出力する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る光線路試験装置１の構成を示すブロック図である。
【００１２】
この光線路試験装置１は、被測定光ファイバケーブル１１の障害地点で生じた反射光又は散乱光を測定する光反射測定器（以下、ＯＴＤＲという。）３と、複数の被測定光ファイバケーブル１１が接続される心線選択器７と、ＯＴＤＲ３と心線選択器７を連結するダミーファイバケーブル５と、該ＯＴＤＲ３が測定した測定値をもとに伝送損失特性を算出してグラフ化するパソコン９とを備えている。
【００１３】
ＯＴＤＲ３の内部には、試験光を出射する光源３１と、光源３１の後段に配置され試験光と同一線上に戻ってくる反射光又は散乱光を分離する光分岐部３３と、反射光又は散乱光の戻り遅延時間を計数するタイマ３９と、光分岐部３３で分離された反射光又は散乱光を受光して電気信号に変換する受光部３５と、この変換された電気信号を光電力に換算する信号処理部３７とからなる。
【００１４】
光源３１は、光線路測定に最適とされる光出力パワーや光波長を有する、例えば１．５５μｍ（若しくは１．３１μｍ、１．６５μｍ）の光を出射する発光素子と、この発光素子を励起させるパルス発生器とからなる。この発光素子とは、例えば半導体レーザ（ＬＤ）等である。
【００１５】
光分岐部３３は、光源３１が出射する試験光と、この試験光と同一線上に戻ってくる被測定光ファイバケーブル１１内で生じた反射光又は散乱光とを分離するものであり、反射光のみを設定された方向（角度）に分岐させるものである。これは例えば、光カプラ、ビームスプリッター等である。
【００１６】
受光部３５は、試験光を受光するのに最適な特性を有する受光素子を備え、光電効果により受光した試験光を電気信号に変換するものである。この受光素子は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等からなるものである。
【００１７】
信号処理部３７は、信号増幅器と最小二乗法、平均化処理等の処理プログラムを備えており、電気信号を増幅後、この処理プログラムを実行して雑音等を含む測定値から真の測定値を求め、更に光電力に換算する。
【００１８】
ダミーファイバケーブル５は、光線路試験装置１の測定分解能等を考慮して、その長さを約１ｋｍとする。１ｋｍとしたのは、ＯＴＤＲ３とダミーファイバケーブル５の接続部分で大きな反射（ＯＴＤＲ３の口元とコアの微小なずれにより生じる反射）が生じ、接続部近辺の光が正しく測定できない（これをデッドゾーンという。）ことから、反射波の影響を受けても測定可能な適切な長さとして１ｋｍとする。また、ダミーファイバケーブル５の損失率は、極めて低くいものを使用し、ダミーファイバケーブル５自体は光線路測定装置１に内蔵されることから外力の付与や頻繁な接続が行われず、接続部以外での伝送損失は殆ど発生しないものとする。
【００１９】
心線選択器７には、一方の側にダミーファイバケーブル５が接続され、他方の側に複数の被測定光ファイバケーブル１１が接続されている。パソコン９から被測定光ファイバケーブル１１の選択切換命令を受けると、切換えスイッチを切り替えて目的の被測定光ファイバケーブル１１とダミーファイバケーブル５とを接続させる。
【００２０】
パソコン９は、光源３１の基準出力レベルと測定された光レベルを比較する光源異常検出部９１と、基準出力レベルと測定値と基に算出された伝送損失をグラフ化して外部出力する表示コントロール部９３と、光路測定試験装置１の各種機能部を制御する制御部（例えば、ＣＰＵ）９５と、自動測定プログラムを記憶するメモリ９７と、表示装置（ディスプレイ）１３を備えている。
【００２１】
光源異常発光検出部９１は、予め設定されている光源３１の基準出力レベル範囲に測定された光レベルが含まれているか否かを比較する。測定された光レベルが基準出力レベル範囲内であるときは、光源３１が正常発光していると判断し、基準出力レベル範囲外であるときは、光源３１が異常発光を起こしたと判定して異常発光した旨を表示コントロール部９３に出力する。光源の基準出力レベル範囲とは、光源が正常発光している状態において、ダミーファイバケーブル５内で光レベルが減衰する量を予め、例えば光レベルの上限値と下限値で規定するものである。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを用いて、ダミーファイバケーブルと被測定光ファイバケーブル１１の光伝送損失測定方法及び光源３１の異常発光監視方法を説明する。
【００２３】
まず、光線路試験装置１の電源を投入して光線路試験装置１に内蔵されるＯＴＤＲ３、心線選択器７、パソコン９に給電を行い、パソコン９のＣＰＵ９５がメモリ９７に記憶されている自動測定プログラムを実行して、表示装置１３に被測定光ファイバケーブル１１の選択画面を表示させる。
【００２４】
入力装置（例えば、キーボード等）を介して目的の被測定光ファイバケーブル１１の番号を入力すると、該被測定光ファイバケーブル１１の番号が心線選択器７に伝送され心線選択器７のスイッチが切換えられて、目的の被測定光ファイバケーブル１１とダミーファイバケーブル５とが伝送可能に接続される。
【００２５】
上記測定準備が整うとＣＰＵ９５は、光源３１に内蔵されるパルス発生器の駆動を開始させる。光源３１に内蔵されるパルス発生器がパルス信号を出力すると、パルス信号が印加されたＬＤは該パルス信号に励起されて試験光を出射する。これと同時にパソコン９に内蔵されるタイマ３９の計時が開始される（Ｓ１）。
【００２６】
出射した試験光は、光分岐部３３、ダミーファイバケーブル５、心線選択器７を通過して被測定光ファイバケーブル１１に入射し、入射後、ＯＴＤＲ３に最も近い障害地点で発生した反射光又は散乱光が順にＯＴＤＲ３に戻ってくる。戻ってきた反射光又は散乱光は、光分岐部３３で入射光と分離され、受光部３５で電気信号に変換される（Ｓ２）。
【００２７】
信号処理部３７は、所定時間毎（測定分解能による）に受光部３５から電気信号を読み込んで、増幅器で増幅した後、最小二乗法を用いて直接近似を行うことにより実際に取得した測定値から誤差を除き測定真値を得る。得られた測定真値は光電力に換算され、タイマ３９から読み込んだ取得時刻（Ｔ）と共に関連付けられてパソコン９に出力される（Ｓ３）。
【００２８】
続いて、試験光が被測定光ファイバケーブル１１の終端まで達したか否かの判定を行う。試験光が終端に達した場合は終端で大きな反射が発生し、その後ＯＴＤＲ３に反射光は戻って来ないことから、一定時間が経過しても反射光が戻って来なければ、試験光は終端に達したと判定する。若しくは、予め被測定光ファイバケーブル１１の測定長が判っていれば、測定長から測定終了時刻を推定できるので、推定時刻を過ぎて反射光が戻って来ない場合は試験光が終端に達した判定する。また、試験光が終端まで達していない場合は、ステップＳ２に戻り、継続して反射光又は散乱光の受光及び信号処理部３７にて所定時間毎に取得した電気信号を処理し、取得時刻と共にパソコン９に出力する（Ｓ４）。
【００２９】
パソコン９は、信号処理部３７から光レベルＰと取得時間Ｔを受信し、順次メモリに記憶し、記憶された順に予め設定されている光源の基準出力レベルとの対数比から光伝送損失（ｄＢ）を算出する。また、ＯＴＤＲ３から障害地点までの距離は、ＯＴＤＲ３に反射光又は散乱光が戻ってくる遅延時間（取得時間Ｔ）から距離が求まる。以上のように求められた光伝送損失を予め設定されている座標系にプロットして伝送損失グラフを生成する（Ｓ５〜Ｓ６）。
【００３０】
図３は、ダミーファイバケーブル５及び被測定光ファイバケーブル１１の光伝送損失率を示すグラフである。横軸はＯＴＤＲ３の口元からの距離を示し、縦軸は距離に対応する伝送損失を示している。また、波形（ａ）は光源３１が正常発光している場合の伝送損失であり、波形（ｂ）は光源が異常発光している場合の伝送損失を示している。さらに、図３の伝送損失の隆起箇所Ａ１〜Ａ４は、図１の障害地点Ａ１〜Ａ４に対応している。
【００３１】
図３を伝送損失の測定方法と併せて具体的に説明する。伝送損失の測定開始後、最初にＯＴＤＲ３に戻ってくる反射光は、ＯＴＤＲ３とダミーファイバケーブル５との接続地点Ａ１で生じる微小なずれによる反射光である。戻ってきた反射光は信号処理部３７で波形整形された後、パソコン９にて光電力に換算され、算出された伝送損失と障害発生距離が座標系にプロットされる（図３中の隆起箇所Ａ１）。次に戻ってくる散乱光も同様に信号処理部３７で波形整形された後、パソコン９にて光電力に換算され、算出された伝送損失と障害発生距離が座標系にプロットされる（図３中の直線Ｐ_Ａ１２）。続いて測定される障害発生箇所は、ダミーファイバケーブル５と心線選択器７との接続部（障害地点Ａ２）である。障害地点Ａ２における伝送損失と障害発生距離も上記方法と同様に算出され図３の座標系にプロットされる（図３中の隆起箇所Ａ２）。以下同様に繰り返し反射光と散乱光の測定を行い、被測定光ファイバケーブル１１上の障害地点Ａ３、Ａ４で発生した伝送損失等が座標系に順次プロットされていく。
【００３２】
一方、光源３１が故障して出力値が低下している場合は、同じ条件で測定を行っても、図３の波形（ｂ）に示すように反射光がＯＴＤＲ３から短距離の位置で減衰し、試験光が終端に達する前に光電力が「０」になる。
【００３３】
ダミーファイバケーブル５上の光電力は、外力の付加を受けず、更にファイバ内に障害が殆どないものを使用することから、光源３１が正常発光しているか異常発光しているかに拘らずほぼ一定の減衰率を示す。
【００３４】
そこで、光源異常発光検出部９１は、ダミーファイバケーブル５の減衰Ｐ_Ａ１２を監視することで光源の出力状態を知ることができることから、減衰Ｐ_Ａ１２の任意点での光電力値を読込んで、光源３１の光電力値を取得して、予め設定されている発光素子の標準光出力値又は予測される減衰の許容範囲内に、求めた光電力値が含まれるか否かを比較し、許容範囲内であれば正常発光と判定してパソコン９に正常動作している旨を通知する。一方、許容範囲外であれば異常発光と判定してパソコン９に異常動作している旨を通知し、表示装置１３に例えば「異常発光」を表示させる又はアラーム等の報知装置を用いて外部報知する（Ｓ７〜Ｓ９）。
【００３５】
また、図３は、ダミーファイバケーブル５及び被測定光ファイバケーブル１１上の障害地点で生じた伝送損失を全てプロットするようにしているが、ダミーファイバケーブル５の伝送損失は外部表示させる必要がないので、ダミーファイバケーブル５の伝送損失は表示させないように画面を設定する（実際に画面表示されるのは、図３の太線で囲まれた部分である。）。
【００３６】
従って、上記実施の形態によれば、ＯＴＤＲと心線選択器の間にダミーファイバケーブルを設け、パソコンにダミーファイバケーブル上の伝送損失を読み込んで光源の標準光出力値と比較する光源異常発光検出部を設けることで、被測定光ファイバケーブルの測定と併せてダミーファイバケーブルを測定するだけで、光源の出力直後の出力値（ダミーファイバケーブル上の光電力）を測定できため、光源３１の異常発光を容易に検出することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上により、本発明は、誤認測定の原因となる光源の異常発光、不安定出力を簡単に監視できる光線路試験装置及び光源出力レベルの監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光線路試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】被測定光ファイバケーブルの光伝送損失測定及び光源の異常発光監視方法を示すフローチャート図である。
【図３】ダミーファイバケーブル及び被測定光ファイバケーブルの光伝送損失率を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 光線路試験装置
３ 光反射測定器（ＯＴＤＲ）
５ ダミーファイバケーブル
７ 心線選択器
９ パソコン
１１ 被測定光ファイバケーブル
１３ 表示装置
３１ 光源
３３ 光偏向器
３５ 受光部
３７ 信号処理部
３９ タイマ
９１ 光源異常発光検出部
９３ 表示コントロール部
９５ 制御部
９７ メモリ（自動測定プログラム）

Claims (2)

1. 光源から分岐手段を介して被測定光ファイバケーブルに入射光を入射させ、該被測定光ファイバケーブルから反射光を前記分岐手段で分岐して、この反射光レベルを一定時間毎に内部に取り込む光線路試験装置において、
   前記分岐手段と前記被測定光ファイバケーブルとの間であって当該装置内部に設けられ、前記入射光を前記被測定光ファイバケーブルに伝達可能に接続されるダミーファイバケーブルと、
   前記分岐手段を介して前記内部に取り込まれた前記ダミーファイバケーブルと前記被測定光ファイバケーブルとからなる光路を伝搬してきた反射光レベルを、順次、光出力レベル−時間軸上に定義し、得られた伝送特性のうち前記ダミーファイバケーブルの光出力レベルが予め設定されている前記光源の基準出力レベル範囲に測定された光レベルが含まれているか否かを比較し、前記ダミーファイバケーブルの光レベルが前記基準出力レベルの範囲内にあるときは前記光源が正常発光していると判定し、前記基準出力レベルの範囲外であるときは前記光源が異常発光していると判定する光源異常発生検出部と、
   前記伝送特性と前記判定結果を併せて外部に出力する表示コントロール部と、
   を備えることを特徴とする光線路試験装置。
2. 光源から出射された光を分岐手段を介して被測定光ファイバケーブルに入射光を入射させ、該被測定光ファイバケーブルから反射光を前記分岐手段で分岐して、この反射光レベルを一定時間毎に取り込み光出力レベル−時間軸上に定義する光源出力レベル監視方法において、
   前記光源から出射される光を、前記分岐手段と前記被測定光ファイバケーブル間に直列接続されたダミーファイバケーブルに入射させる工程と、
   前記ダミーファイバケーブル上で生じた反射光レベルを、順次、取り込む工程と、
   前記取り込まれた反射光レベルを光出力レベル−時間軸上に定義し、得られた伝送特性を生成する工程と、
   前記伝送特性からダミーファイバケーブルの光レベルを読込んで、前記光源の基準光レベルと比較し、前記ダミーファイバケーブルの光レベルが前記基準出力レベルの範囲内にあるときは前記光源が正常発光していると判定し、前記基準出力レベルの範囲外であるときは前記光源が異常発光していると判定する工程と、
   前記伝送特性と前記判定結果を併せて外部に出力する工程と、
   を備えることを特徴とする光源出力レベル監視方法。

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