JPH02291941A - 光ファイバの特性算定方法 - Google Patents
光ファイバの特性算定方法Info
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- JPH02291941A JPH02291941A JP2116715A JP11671590A JPH02291941A JP H02291941 A JPH02291941 A JP H02291941A JP 2116715 A JP2116715 A JP 2116715A JP 11671590 A JP11671590 A JP 11671590A JP H02291941 A JPH02291941 A JP H02291941A
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- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
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- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
- G01M11/3109—Reflectometers detecting the back-scattered light in the time-domain, e.g. OTDR
- G01M11/3145—Details of the optoelectronics or data analysis
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[gL業上の利用分野コ
本発明は、光ファイバからの戻り信号のデータに基づい
て、単位長当たりの光ファイバの損失等を算定するOT
DR (オブテイカル・タイム・ドメイン・リフレクト
メータ)に好適な光ファイバの特性算定方法に関する。
て、単位長当たりの光ファイバの損失等を算定するOT
DR (オブテイカル・タイム・ドメイン・リフレクト
メータ)に好適な光ファイバの特性算定方法に関する。
[従来技術及び発明が解決しようとする課題]OTDR
は、レーザ光パルスを光ファイバに供給し、レーリー後
方散乱によって光ファイバから戻る光を光検出器で受信
する。この光ファイバからの戻り光のバワーPは、理想
的には次式(1)で表される. P = AX 1 0−L−’/S (1)
ここで、Aは、n==oの時点における戻り信号のバワ
ー Lは、lkm当たりのdBで表された一方向損失(
光ファイバ損失)、dは、kmで表したサンプリング周
期、nはサンプル・インデックスである.実際のシステ
ムでは、この理想的な信号の光パワーに信号成分v (
n)を加算するガウス分布の白色ノイズにより、戻り信
号は乱れてしまう.この戻り信号は指数間数的に減衰す
るので、戻り信号は、○TDRの受信器のパックグラウ
ンド・ノイズに急速に埋もれてしまう。よって、ノイズ
・レベルの大きい領域では光ファイバの特性を測定する
ことは極めて困難となる。
は、レーザ光パルスを光ファイバに供給し、レーリー後
方散乱によって光ファイバから戻る光を光検出器で受信
する。この光ファイバからの戻り光のバワーPは、理想
的には次式(1)で表される. P = AX 1 0−L−’/S (1)
ここで、Aは、n==oの時点における戻り信号のバワ
ー Lは、lkm当たりのdBで表された一方向損失(
光ファイバ損失)、dは、kmで表したサンプリング周
期、nはサンプル・インデックスである.実際のシステ
ムでは、この理想的な信号の光パワーに信号成分v (
n)を加算するガウス分布の白色ノイズにより、戻り信
号は乱れてしまう.この戻り信号は指数間数的に減衰す
るので、戻り信号は、○TDRの受信器のパックグラウ
ンド・ノイズに急速に埋もれてしまう。よって、ノイズ
・レベルの大きい領域では光ファイバの特性を測定する
ことは極めて困難となる。
OTDRの主な測定項目は、A及びLの2つの値である
。これらの未知の値を測定する標準的な技術では、Mn
+Bで定義される直線を上述の式(1)の10を底とす
る対数の式に最小二乗法により近似させる.戻り信号が
ノイズを含んでいなければ、M=−LdとなりLが直ち
に求められ、B=51ogAも得られる.しかし、信号
対雑音比(S/N比)が減少するにつれて、M及びBの
値は、所望の値から急速に離れてしまい、雑音の為に所
望値との差が大きくなったり振動したりする。S/N比
が5dBより降下すると、所望値との差は大きくなり、
その偏差(又はジツタ)は理論的な最小許容値を超えて
しまう。更に、上述の式(1)のノイズが存在する場合
の式から得られる負のデータは、負の値の対数が定義さ
れていないので捨てなければならない。
。これらの未知の値を測定する標準的な技術では、Mn
+Bで定義される直線を上述の式(1)の10を底とす
る対数の式に最小二乗法により近似させる.戻り信号が
ノイズを含んでいなければ、M=−LdとなりLが直ち
に求められ、B=51ogAも得られる.しかし、信号
対雑音比(S/N比)が減少するにつれて、M及びBの
値は、所望の値から急速に離れてしまい、雑音の為に所
望値との差が大きくなったり振動したりする。S/N比
が5dBより降下すると、所望値との差は大きくなり、
その偏差(又はジツタ)は理論的な最小許容値を超えて
しまう。更に、上述の式(1)のノイズが存在する場合
の式から得られる負のデータは、負の値の対数が定義さ
れていないので捨てなければならない。
従って、本発明の目的は、ノイズが存在しても、光ファ
イバの戻り光から、その光パワー及び光ファイバ損失を
正確に算定可能な方法を提供することである。
イバの戻り光から、その光パワー及び光ファイバ損失を
正確に算定可能な方法を提供することである。
[課題を解決する為の手段及び作用]
本発明の光ファイバ損失測定方法によれば、対数式で表
していない元の指数間数データに多項式を近似させるこ
とにより、光ファイバの戻り光の光パワー及び光ファイ
バ損失を算定する。元の指数間数データと多項式との差
は、最小二乗法により最小化され、多項式の各係数が求
められる。この多項式の次数の最も低い項の2つの係数
から得られる単純な関数により光ファイバの損失が近似
的に計算される.この光ファイバ損失の近似値が求まる
と、n個の点について計算された光ファイバ損失を用い
て戻り信号の光パワーが計算される。
していない元の指数間数データに多項式を近似させるこ
とにより、光ファイバの戻り光の光パワー及び光ファイ
バ損失を算定する。元の指数間数データと多項式との差
は、最小二乗法により最小化され、多項式の各係数が求
められる。この多項式の次数の最も低い項の2つの係数
から得られる単純な関数により光ファイバの損失が近似
的に計算される.この光ファイバ損失の近似値が求まる
と、n個の点について計算された光ファイバ損失を用い
て戻り信号の光パワーが計算される。
[実施例]
第1図は、本発明を適用するのに好適なOTDR(10
)のブロック図である。光パルス発生器(12)は、結
合器(14)を介して光ファイバ(16)に光パルスを
伝播させる。レーリー後方散乱による戻り信号が光ファ
イバ(16)から結合器(14)を介して光検出器(1
8)に供給される。この光検出器(l8)の出力は、A
DC(アナログ・デジタル変換器)(20)によりサン
プリングされてデジタル・データに変換され、適当なメ
モリ(22)に記憶される。μP(マイクロ・プロセッ
サ)(24)は、戻り信号に対するサンプリングの開始
時点、データの長さ及びサンプリング速度のみでなく、
光ファイバに供給される光パルスの周波数及びパルス幅
も制御する.その後、μP (24)は、メモリ(22
)に記憶された戻り信号のデータを処理して適当な表示
器(26)に表示する.この表示器(26)には、アナ
ログ表示及び英数字表示により受信データが表示される
。これら表示情報及び種々の動作パラメータは、制御用
インタフェース(28)を介してオペレータによって設
定される。μP (24)は、OTDR (1 0)に
組み込まれた集積回路部でも良いし、又は適当なインタ
フェース・バス(30)を介して○TDR (1 0)
に接続された外部の装置でも良い. ノイズが存在する場合、上述の式(1)は、次の式(2
)のように書き換えられる。
)のブロック図である。光パルス発生器(12)は、結
合器(14)を介して光ファイバ(16)に光パルスを
伝播させる。レーリー後方散乱による戻り信号が光ファ
イバ(16)から結合器(14)を介して光検出器(1
8)に供給される。この光検出器(l8)の出力は、A
DC(アナログ・デジタル変換器)(20)によりサン
プリングされてデジタル・データに変換され、適当なメ
モリ(22)に記憶される。μP(マイクロ・プロセッ
サ)(24)は、戻り信号に対するサンプリングの開始
時点、データの長さ及びサンプリング速度のみでなく、
光ファイバに供給される光パルスの周波数及びパルス幅
も制御する.その後、μP (24)は、メモリ(22
)に記憶された戻り信号のデータを処理して適当な表示
器(26)に表示する.この表示器(26)には、アナ
ログ表示及び英数字表示により受信データが表示される
。これら表示情報及び種々の動作パラメータは、制御用
インタフェース(28)を介してオペレータによって設
定される。μP (24)は、OTDR (1 0)に
組み込まれた集積回路部でも良いし、又は適当なインタ
フェース・バス(30)を介して○TDR (1 0)
に接続された外部の装置でも良い. ノイズが存在する場合、上述の式(1)は、次の式(2
)のように書き換えられる。
f (n)=Aexp (−an)+v (n)
(2)ここで、exp (x)は、自然対数の底eのX
乗を表す。v (n)は、ゼロ平均のガウス分布型白色
雑音であり、Aは、戻り信号の光パワーである。
(2)ここで、exp (x)は、自然対数の底eのX
乗を表す。v (n)は、ゼロ平均のガウス分布型白色
雑音であり、Aは、戻り信号の光パワーである。
また、aは、サンプル当たりの正規化損失、又は減衰比
であり、デシベル/キロメートルで表されるLとL =
a k / dの関係がある。尚、k=5/In(1
0)である。本発明の方法によれば、対数式で表してい
ない元の戻り信号の指数間数データに多項式を近似させ
る。離散的時間の指数間数は、テイラー級数展開により
次式(3)で表される。
であり、デシベル/キロメートルで表されるLとL =
a k / dの関係がある。尚、k=5/In(1
0)である。本発明の方法によれば、対数式で表してい
ない元の戻り信号の指数間数データに多項式を近似させ
る。離散的時間の指数間数は、テイラー級数展開により
次式(3)で表される。
g (n)=aexp (−an)=A−Aan+
(AaQ n2/ 2j 一・ − ・もし
、この多項式の最初の2つの係数が既知であれば、減衰
比aが単純な割り算により計算出来る,g (n)のN
個のサンプルに関して、M次の多項式(4)を作ること
が出来る。
(AaQ n2/ 2j 一・ − ・もし
、この多項式の最初の2つの係数が既知であれば、減衰
比aが単純な割り算により計算出来る,g (n)のN
個のサンプルに関して、M次の多項式(4)を作ること
が出来る。
pM(n)=
し。+t,n+・ ・ ・+し。nκ (4)誤
差は次式(5)で表される。
差は次式(5)で表される。
E2=SUM (g (n) 一pM (n))”ここ
で、上記式(5)の和は、n=−(N−1)/2から(
N−1)/2まで行われ、第2図に示すように最小化さ
れる。t0及びし,は、g (n)の最初の2項の係数
の近似値なので、 t s/ t oが減衰比aの近
似値となる。
で、上記式(5)の和は、n=−(N−1)/2から(
N−1)/2まで行われ、第2図に示すように最小化さ
れる。t0及びし,は、g (n)の最初の2項の係数
の近似値なので、 t s/ t oが減衰比aの近
似値となる。
この多項式を実際に利用する際には、1次の多項式(即
ち、直線)を元の指数間数データに近似させる。この直
線近似により、偏差が理論的に略最小となる推定値が得
られ、次式で示す値が求められる, s 2−SUM {n”)= N(N+1) (N−1)/12 (6)
二こで、和の範囲は、− (N− 1)/2から(N−
1)/2までであり、nは、サンプル・インデックスで
ある。用いられるサンプル・データの数は奇数なので、
中心のサンプル・データの回りに対称になっている。更
レこ、nの同じ範囲について以下の式が計算される。
ち、直線)を元の指数間数データに近似させる。この直
線近似により、偏差が理論的に略最小となる推定値が得
られ、次式で示す値が求められる, s 2−SUM {n”)= N(N+1) (N−1)/12 (6)
二こで、和の範囲は、− (N− 1)/2から(N−
1)/2までであり、nは、サンプル・インデックスで
ある。用いられるサンプル・データの数は奇数なので、
中心のサンプル・データの回りに対称になっている。更
レこ、nの同じ範囲について以下の式が計算される。
sf=sUM (f (n)) (7)及
び sx 1 f =SUM (n零f (n))
(8)ここで、f (n)は、実際のサ
ンプル・データ値を表している.減衰比aの推定値a′
は、次式で表される, a’ = − (sxl f 京N) /
(s2 本sf) =−t,/tO
(9)=−N零SUM {n*f (n
)) /[SUM {n”)”SUM {f (n)
)コAの推定値を計算する最適な方法は、最小二乗法を
用いて減衰比a′を有する指数間数を対数形式でない元
の指数間数データA′に近似させることである。尚、A
′は次式(l1)となる。
び sx 1 f =SUM (n零f (n))
(8)ここで、f (n)は、実際のサ
ンプル・データ値を表している.減衰比aの推定値a′
は、次式で表される, a’ = − (sxl f 京N) /
(s2 本sf) =−t,/tO
(9)=−N零SUM {n*f (n
)) /[SUM {n”)”SUM {f (n)
)コAの推定値を計算する最適な方法は、最小二乗法を
用いて減衰比a′を有する指数間数を対数形式でない元
の指数間数データA′に近似させることである。尚、A
′は次式(l1)となる。
A’ =SUM {f (n) 宰exp
(−a’ n) } /SUM {exp (−
a’ n)} ” (1 1)しかし、この計算
方法は計算量が多い。SUM(f (n) )
は、 A本SUM (exp (−an)}に賂等
しいので、SUM {F (n)}が計算される。 尚
、 F (n)=exp (−a’ n) で
ある。
(−a’ n) } /SUM {exp (−
a’ n)} ” (1 1)しかし、この計算
方法は計算量が多い。SUM(f (n) )
は、 A本SUM (exp (−an)}に賂等
しいので、SUM {F (n)}が計算される。 尚
、 F (n)=exp (−a’ n) で
ある。
先に計算したSUM (f (n)) をSUN (F
(n)}で割り算すると、Aの推定値A′がa′の関数
として得られる.上述の記述法を用いると、A’ =s
f/SUM (F (n)) (1 1)と
表すことが出来る。
(n)}で割り算すると、Aの推定値A′がa′の関数
として得られる.上述の記述法を用いると、A’ =s
f/SUM (F (n)) (1 1)と
表すことが出来る。
従って、本発明によれば、対数式で表さない元の指数間
数サンプル・データに最小二乗法により1次の多項式を
近似させることにより、光ファイバの戻り信号の光パワ
ー及び光ファイバ損失を算定する方法を提供している。
数サンプル・データに最小二乗法により1次の多項式を
近似させることにより、光ファイバの戻り信号の光パワ
ー及び光ファイバ損失を算定する方法を提供している。
光ファイバ損失は、1次の多項式の係数の関数として算
定され、戻り信号の光パワーは、ノイズを含む信号の和
を算定された光ファイバ損失の関数で割り算することに
より得られる。
定され、戻り信号の光パワーは、ノイズを含む信号の和
を算定された光ファイバ損失の関数で割り算することに
より得られる。
第3図は、従来の方法と本発明の方法により得られた算
定値に基づくグラフである。従来の方法では、S/N比
が低下した領域では、理論値から大きくはずれるが、本
発明の方法では、理論値に極めて近似した値が算定され
ることが一目瞭然である。
定値に基づくグラフである。従来の方法では、S/N比
が低下した領域では、理論値から大きくはずれるが、本
発明の方法では、理論値に極めて近似した値が算定され
ることが一目瞭然である。
以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
. [発明の効果] 本発明の光ファイバの特性算定方法では、光ファイバか
らの戻り信号を表す複数のサンプル・データの指数関数
で表される値の近似値を与える多項式を求め、その多項
式の係数から光ファイバ損失を正確に計算することが出
来る。指数関数で表されるデータ値は、戻り信号の光パ
ワーの元の値であり、従来のように対数関数で表したと
きの値に換算する必要がなく、計算が簡単になる上に、
負の値の対数が定義されていないという問題も克服出来
る。更に、従来の対数関数の近似式を用いる場合よりも
、本発明のように指数関数の近似式を用いた方がノイズ
の比率が多くなっても誤差が小さい。
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
. [発明の効果] 本発明の光ファイバの特性算定方法では、光ファイバか
らの戻り信号を表す複数のサンプル・データの指数関数
で表される値の近似値を与える多項式を求め、その多項
式の係数から光ファイバ損失を正確に計算することが出
来る。指数関数で表されるデータ値は、戻り信号の光パ
ワーの元の値であり、従来のように対数関数で表したと
きの値に換算する必要がなく、計算が簡単になる上に、
負の値の対数が定義されていないという問題も克服出来
る。更に、従来の対数関数の近似式を用いる場合よりも
、本発明のように指数関数の近似式を用いた方がノイズ
の比率が多くなっても誤差が小さい。
(22):
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光ファイバに試験用光パルスを供給し、上記光ファイバ
からの戻り信号を受け、該戻り信号の光パワーの値を表
す複数のサンプル・データに応じて上記光ファイバの特
性を算定する光ファイバの特性算定方法において、 上記複数のサンプル・データの指数関数で表される値の
近似値を与える多項式を求め、 該多項式の係数の関数として上記光ファイバの損失を算
定することを特徴とする光ファイバの特性算定方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US347617 | 1989-05-05 | ||
US07/347,617 US4983037A (en) | 1989-05-05 | 1989-05-05 | Estimation of fiber loss and return signal power |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02291941A true JPH02291941A (ja) | 1990-12-03 |
JPH0682092B2 JPH0682092B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=23364488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2116715A Expired - Lifetime JPH0682092B2 (ja) | 1989-05-05 | 1990-05-02 | 光ファイバの特性算定方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4983037A (ja) |
EP (1) | EP0407009B1 (ja) |
JP (1) | JPH0682092B2 (ja) |
DE (1) | DE69012681T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5104219A (en) * | 1990-01-11 | 1992-04-14 | Tektronix, Inc. | Multimode acousto-optic switch and dead zone correction method |
JP2977091B2 (ja) * | 1990-09-28 | 1999-11-10 | 安藤電気株式会社 | ヘテロダイン受光を用いた光パルス試験器 |
US5365328A (en) * | 1993-05-21 | 1994-11-15 | Tektronix, Inc. | Locating the position of an event in acquired digital data at sub-sample spacing |
US5479251A (en) * | 1993-12-30 | 1995-12-26 | Corning Incorporated | Methods for determining optical properties of optical waveguide fibers using an optical time domain reflectometer |
US7395209B1 (en) * | 2000-05-12 | 2008-07-01 | Cirrus Logic, Inc. | Fixed point audio decoding system and method |
US9831943B2 (en) * | 2013-12-17 | 2017-11-28 | Neptune Subsea Ip Limited | Repeater OTDR using repeater based raman pumps |
CN109756263B (zh) * | 2018-12-20 | 2021-01-01 | 新华三大数据技术有限公司 | 光纤老化预测方法及装置 |
CN114112312A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局 | 保偏光纤损耗测试装置、系统、方法及存储介质 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5960338A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Tohoku Electric Power Co Inc | 光フアイバ・ロケ−タ |
JPS6130741A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバの後方散乱光異常パタ−ン検出方法およびその装置 |
DE3520421A1 (de) * | 1985-06-07 | 1986-12-11 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Rueckstreumessgeraet zur messung der daempfung von lichtwellenleitern mit einem bildschirmanzeigegeraet |
-
1989
- 1989-05-05 US US07/347,617 patent/US4983037A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-04-27 EP EP90304646A patent/EP0407009B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-04-27 DE DE69012681T patent/DE69012681T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-02 JP JP2116715A patent/JPH0682092B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69012681D1 (de) | 1994-10-27 |
EP0407009A2 (en) | 1991-01-09 |
US4983037A (en) | 1991-01-08 |
JPH0682092B2 (ja) | 1994-10-19 |
DE69012681T2 (de) | 1995-02-09 |
EP0407009A3 (en) | 1992-03-25 |
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