JPH04151532A - 光ファイバの試験方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、伝送路等を構成する光ファイバの試験方法に
関するものである。

（従来の技術） 近年、光ファイバは大容量、低損失の特徴を有している
ことから、有線伝送路の伝送媒体として幅広く使用され
ている。しかし、光ファイバは、その材質が石英ガラス
等の脆性材料であるため、長期量子が加えられていると
静疲労現象によって破断し、光信号が伝送されなくなる
。また、光ファイバのデータの伝送容量は大きいため、
このような予期しない破断は通信網の運用に重大な支障
を来すことになる。

前述した光ファイバの破断は、先ファイバに加わる歪が
大きくなると指数関数的に起こりやすくなる。従って、
光ファイバを用いた伝送路における前記破断の発生を防
ぐためには、光ファイバに加えられている歪を検出し、
この歪が大きい場合・には当該箇所の歪を除去したり、
あるいはそのような光ファイバの使用を中止したりして
、予期せぬ通信の途絶を防ぐことが重要となる。

このような光ファイバの歪の種類としては、伸び歪、曲
げ歪、捻り歪の３種類がある。このうち、曲げ歪、捻り
歪による静疲労破断は、実際の伝送路においても観測さ
れており、特に問題視されている。

光フアイバ伝送路は、通常屋外の広い範囲に設置されて
いるため、前述した歪の検出に当たっては遠隔からの測
定結果に基づいて行われることが望ましい。また、この
ような歪は、光ファイバの長さ方向に一様に加えられて
いることは稀で、通常は長さ方向の一部分にしか加えら
れていないため、このような場合にも歪量を検出できる
必要がある。これは特に、光ファイバの破断の起こりや
すさが、歪の大きさに対しては指数関数的に増大するの
に比べ、歪の加わっている部分の長さの増大に対しては
この長さに比例して増加するに留まるため、歪の大きさ
を長さ方向に平均した値として求めても光ファイバの破
断防止にはほとんど役に立たないという事情によるもの
である。

従来、光ファイバの歪を検出する技術としては、光パル
スを光ファイバの一端側から入射し、他端側までの伝達
時間を測定することにより光路長の変化を検出し、この
検出結果から光ファイバに加えられている伸び歪を算出
する方法（パルス法）や、高周波で変調した光信号を光
ファイバの一端側より入射し、他端側から出射した光信
号の位相変化を測定することにより光路長の変化を検出
し、この検出結果から光ファイバに加えられている伸び
歪を算出する方法（位相法）等が一般に知られている。

しかし、こ入１らの方法は、いずれも歪が光ファイバの
長さ方向に一様に加えられている場合の歪検出方法であ
り、光ファイバの破断防止を目的とした検査には使用で
きなかった。また、前述した２つの歪検出方法とも、検
出可能な歪の種類は伸び歪のみである。

このような状況の中で、最近、光ファイバの破断防止を
目的とした検査のための光ファイバの伸び歪検出方法が
開発された（文献：　Ｍ、Ｔａｔｅｄａ　ｅｔ。

ａｌ、Ｆｉｒｓｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　５
ｔｒａｉｎ　ａｌｏｎｇ　ｆｉｅｌｄ−ｉｎｓｔａｌｌ
ｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒｓ　ｕｓｉｎｇ　Ｂ
ｒ１ｌｌｏｕｉｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ″、０ｐ
ｔｉｃａｌ　　Ｆｉｂｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ’９０．ＰＤ−１５）。

この歪検出方法は、光ファイバに高エネルギーの光を入
射することによって生じるブリリアン散乱光の波長シフ
ト量が、光ファイバに加えられている伸び歪の量と相関
があることを利用したものである。この際、光ファイバ
に加えられている歪の長さ方向の分布の検出は、光線路
における光伝送損失量の長さ方向の分布を検出する通常
のパルス試験器と同様、光ファイバへの入射光をパルス
状としておき、当該箇所から入射端への光パルスの反射
波の到達時間を測定することにより行っている。

また、光ファイバは、破断による故障以外にも曲がりや
接続部での軸ずれの発生等により、光伝送損失が増加し
伝送不能になることがある。このような種類の故障の判
定や予測を行うためには、光伝送損失を定期的に測定し
て現在の光伝送損失を把握したり、光伝送損失の過去の
データから将来の光伝送損失の予測をしたりする方法が
あり、従来よりこの方法を適用した光ファイバの試験・
監視システムもいくつか提案されている（参考文献：特
公平２−２００４９号公報“光フアイバケーブル破断予
知装置”　、１９９０年電子情報通信学会春期大会Ｂ−
８８８“光線路試験・管理システムの構成法″）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来の歪検出方法は、光ファイバの
伸び歪の検出には有効であるが、曲げ歪の検出には有効
ではない。即ち、曲げ歪の場合、曲げの中立点から外側
では伸び歪が加えられる一方、中立点から内側では圧縮
歪が加えられ、光フアイバ断面を平均してみると両者が
打ち消し合ってほぼ歪み零の状態になってしまうからで
ある。

前述したように、従来、光ファイバの破断防止を目的と
した検査のための有効な光ファイバの曲げ歪、或いは捻
り歪の検出方法は存在せず、これらの歪量の有効な検出
方法の開発が強く望まれていた。

また、前記従来の試験システムでは、光伝送損失の増加
量の把握のみを行うことを目的としており、その光伝送
損失をもたらした原因の特定をしようとはしておらず、
また、そのための特別な工夫も何らなされていない。

原因の特定は、修理を行う際にその方法を決定する上で
貴重な情報となるばかりでなく、以下のような事情から
も極めて重要である。

即ち、光ファイバを用いた伝送路では、通常、伝送用の
信号が常時光フアイバ内を伝搬しており、この伝送用の
信号に影響を与えることなく光ファイバの試験を行うた
めには、伝送用信号と異なった波長の信号で試験を行う
必要がある。従来の試験システムでも、このような工夫
がなされているものもある。

ところが、光ファイバの光伝送損失の増加量の波長依存
性は、光伝送損失の増加原因や使用している光ファイバ
の種類によって異なるため、伝送用信号の波長と異なる
波長で光ファイバの損失量を測定しただけでは、直ちに
伝送用信号の波長における光伝送損失を算出することは
できず、光伝送損失の増加原因の特定や光ファイバの種
類の特定が必要となる。

従来の試験システムでは、上述のしたように、このため
の特別な工夫がなされていないので、伝送用信号の波長
における光伝送損失を推定するためには、信号の伝送を
一時中断して伝送用信号の波長で試験するしかなかった
。また、修理のための貴重な情報となる光伝送損失の原
因の特定は、いずれにしても不可能であった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、光ファイバに加えられた曲げ歪の量の検出、
光ファイバの光伝送損失の増加原因の特定あるいは試験
波長以外の任意の波長での光伝送損失の算出を的確に行
える光ファイノくの試験方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、光ファイ
バの光伝送損失量を、異なる複数の波長の光を用いて各
波長の光毎に測定するようにした。

また、請求項（２）では、前記各波長の光に対応して測
定対象の光ファイバと同種の光ファイバの曲げ歪によっ
て生じる光伝送損失量と曲げ径との関係を予め測定して
基準関係となし、測定対象の光ファイバの光伝送損失量
の各波長の光毎の測定結果と前記基準関係とに基づいて
、前記測定対象の光ファイバの曲げ径を算出するように
した。

また、請求項（３）では、異なる複数の波長の光を用い
て、各波長の光に対応して曲げ歪を生じていない光ファ
イバの光伝送損失量を測定するとともに、前記光ファイ
バに曲げ歪が付与されたときの、曲げ歪による前記複数
の波長の光に対応する光伝送損失量を測定し、この後、
これらの測定結果より各波長の光毎に前記曲げ歪によっ
て生じる光伝送損失量の増加量を算出するようにした。

また、請求項（４）では、請求項（２）または（３）の
光ファイバの試験方法んおいて、前記曲げ歪に基づく異
なる波長の光毎の前記光伝送損失量の増加量の比を算出
するようにした。

また、請求項（５）では、光ファイバの光伝送損失を増
加させる可能性のある原因及びその原因による光伝送損
失量の増加量の波長依存性を基準関係として予め規定し
ておき、この後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝
送損失ｍの増加量を算出し、測定した増加量と前記基準
関係とから損失増加を引き起こした原因を特定するよう
にした。

また、請求項（６）では、光ファイバの光伝送損失を増
加させる可能性のある原因及びその原因による光伝送損
失量の増加量の波長依存性を基準関係として予め規定し
ておき、この後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝
送損失量の増加量を算出し、測定した増加量と前記基準
関係とから任意の波長における光伝送損失量の増加量を
算出するようにした。

また、請求項（７）では、光ファイバの光伝送損失を増
加させる可能性のある原因及びその原因による光伝送損
失量の増加量の波長依存性を基準関係として予め規定し
ておくとともに、異なる複数の波長の光を用い、各波長
の光に対応して光ファイバに光伝送損失量の増加原因が
存在しない場合の当該光ファイバの光伝送損失量を測定
し、この後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝送損
失量の増加量を算出し、測定した増加量と前記基準関係
とから損失増加を引き起こした原因を特定するようにし
た。

また、請求項（８）では、光ファイバの光伝送損失を増
加させる可能性のある原因及びその原因による光伝送損
失量の増加量の波長依存性を基準関係として予め規定し
ておくとともに、異なる複数の波長の光を用い、各波長
の光に対応して光ファイバに光伝送損失量の増加原因が
ない場合の当該光ファイバの光伝送損失量を測定し、こ
の後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝送損失量の
増加量を算出し、測定した増加量と前記基準関係とから
任意の波長における光伝送損失量の増加量を算出するよ
うにした。

また、請求項（９）では、異なる複数の波長の光を用い
、各波長の光に対応して光ファイバに光伝送損失量の増
加原因が存在しない場合の当該光ファイバの光伝送損失
量を測定するとともに、前記光ファイバに光伝送損失量
の増加原因が存在するときの、前記複数の波長の光に対
応する光伝送損失量を測定し、この後、これらの測定結
果より各波長の光毎の光伝送損失量の増加量を算出し、
さらに、この算出結果に基づいて異なる波長の光におけ
る前記光伝送損失量の増加量の比を算出し、算出した増
加量の比に基づき前記増加原因を特定するようにした。

また、請求項（１０）では、請求項（５）　、　（７）
または（９）の光ファイバの試験方法により特定した増
加原因に基づき任意の波長における光伝送損失量の増加
量を算出するようにした。

（作　用） 請求項（１）によれば、光ファイバに対し異なる複数の
波長の光が導波され、これら光ファイバの伝搬光が検出
され、この検出結果に基づいて各波長の光毎の先送損失
量が測定される。

また、請求項（２）によれば、異なる複数の波長の光を
用いて、測定対象の光ファイバと同種の光ファイバの曲
げによって生じる光伝送損失量が前記各波長の光に対応
して求められ、この光伝送損失量と曲げ径との関係が予
め測定されている基準関係とされる。

ここで、複数の波長の光を用いているので、光ファイバ
における曲げ歪が加わっている部分の長さに依存しない
光伝送損失量と曲げ径との関係を求めることができる。

また、測定対象の光ファイバの光伝送損失量が前記複数
の波長の光を用いて、各波長の光毎に測定される。

さらに、この測定結果と前記基準関係とに基づいて、前
記測定対象の光ファイバの曲げ径が算出される。

また、請求項（３）によれば、異なる複数の波長の光を
用いて、この各波長の光に対応して曲げ歪を生じていな
い光ファイバの光伝送損失量が測定されるとともに、前
記光ファイバに曲げ歪が付与されたときの、曲げ歪によ
る前記複数の波長の光に対応する光伝送損失量が測定さ
れる。

この後、前記測定結果から各波長の光毎に前記曲げ歪に
よって生じる光伝送損失量の増加量が算出される。

また、請求項（４）によれば、請求項（２）または（３
）の測定または算出結果に基づいて、前記曲げ歪に基づ
く異なる波長の光毎の前記光伝送損失量の増加量の比が
算出される。

また、請求項（５）によれば、光ファイバの光伝送損失
を増加させる可能性のある原因及びその原因による光伝
送損失量の増加量の波長依存性が基準関係として予め規
定される。

この後、複数の波長の光を用いて光ファイバの各波長の
光毎の光伝送損失量が算出され、この算出結果と前記基
準関係とから損失増加を引き起こした原因が特定される
。

また、請求項（６）によれば、光ファイバの光伝送損失
を増加させる可能性のある原因及びその原因による光伝
送損失量の増加量の波長依存性が基準関係として予め規
定される。

この後、複数の波長の光を用いて光ファイバの各波長の
光毎の光伝送損失口が算出され、この算出結果と前記基
準関係とから任意の波長における光伝送損失量の増加量
が算出される。

また、請求項（７）によれば、光ファイバの光伝送損失
を増加させる可能性のある原因及びその原因による光伝
送損失量の増加量の波長依存性が基準関係として予め規
定される。

また、これと並行して、異なる複数の波長の光を用いて
、各波長の光に対応して光ファイバに光伝送損失量の増
加原因が存在しない場合の当該光ファイバの光伝送損失
量が測定される。

この後、複数の波長の光を用いて光ファイバの各波長毎
の光伝送損失量が測定され、この測定結果と増加原因が
存在しない場合の光伝送損失量の測定結果から各波長の
光毎に光伝送損失量の増加量が算出される。

次いで、この増加量の算出結果と前記基準関係とから損
失増加を引き起こした原因が特定される。

また、請求項（８）によれば、光ファイバの光伝送損失
を増加させる可能性のある原因及びその原因による光伝
送損失量の増加量の波長依存性が基準関係として予め規
定される。

また、これと並行して、異なる複数の波長の光を用いて
、各波長の光に対応して光ファイバに光伝送損失量の増
加原因が存在しない場合の当該光ファイバの光伝送損失
量が測定される。

この後、複数の波長の光を用いて光ファイバの各波長毎
の光伝送損失量が測定され、この測定結果と増加原因が
存在しない場合の光伝送損失量の測定結果から各波長の
光毎に光伝送損失量の増加量が算出される。

次いで、この増加量の算出結果と前記基準関係任意の波
長における光伝送損失量の増加量が算出される。

また、請求項（９）によれば、異なる複数の波長の光を
用いて、各波長の光に対応して光ファイバに光伝送損失
量の増加原因が存在しない場合の当該光ファイバの光伝
送損失量が測定されるとともに、前記光ファイバに光伝
送損失量の増加原因が存在するときの、前記複数の波長
の光に対応する光伝送損失量が測定される。

この後、これらの測定結果より各波長の光毎の光伝送損
失量の増加量が算出される。

さらに、この算出結果に基づいて異なる波長の光におけ
る前記光伝送損失量の増加量の比が算出され、算出した
増加量の比に基づき前記増加原因が特定される。

また、請求項（１０）によれば、請求項（５）　、　（
７）または（９〉において特定した増加原因に基づき、
任意の波長における光伝送損失量の増加量が算出される
。

（実施例） 第１図は、本発明に使用する測定系の一例を示す構成図
である。第１図において、１は測定対象の光ファイバ、
２は光分岐装置、３は光スィッチ、４．５は周知の光パ
ルス試験器で、互いに測定波長が異なるものである。６
はデータ解析装置、７は磁気ディスク記憶装置等からな
るデータベース、８は伝送信号を伝送する伝送装置、９
，１０は光ファイバ１の曲げ歪が加えられている曲がり
部等からなる光伝送損失増加発生部である。なお、第１
図中で示している配線のうち、実線は光配線を、破線は
電気配線をそれぞれ示している。

このように測定系を構成し、光パルス試験器４゜５から
出射される波長の異なったパルス光を光スィッチ３によ
り適宜選択して、光分岐装置２を介して測定対象の光フ
ァイバ１に入射する。さらに、光ファイバ１からのレイ
リー散乱光を再び光スィッチ３を介して光パルス試験器
４，５にて受光し、前記パルス光の各波長毎に光ファイ
バ１の光伝送損失量を遠隔により測定する。

これらの測定結果は、光パルス試験器４．５からデータ
解析装置６に送出され、データ解析装置６において所定
のデータ処理が行われて、光ファイバ１に加わっている
曲げ歪（曲げ径と曲げ長さ）が分離して検出され、ある
いは光伝送損失の増加原因の特定や任意の波長における
光伝送損失の算出が行われる。

なお、測定対象の光ファイバ１の光伝送損失と・曲げ形
状との関係や光伝送損失を増加させる可能性のある原因
及びその原因による対象とする光ファイバの光伝送損失
の増加量の波長依存性についての情報は、必要に応じて
データベース７に記録される。

ここで、光パルス試験器４，５の台数は２台に限定され
るものではなく、データ解析装置６におけるデータ処理
に必要なパルス光の測定波長の数に応じて増設すること
ができる。また、複数のパルス光源を実装するとともに
、表示部、操作部等を共用した１台の光パルス試験器で
あっても良い。

また、光伝送損失量の測定は、光パルス試験器４゜５を
用いずに、例えば半導体レーザと光パワーメータを測定
対象の光ファイバ１の両端に設置して行っても良い。

ただし、第１図に示すように、光伝送損失増加発生部分
９，１０が２箇所以上あるときにも、光パルス試験器４
，５を用いた測定を行えば、各光伝送損失増加発生部分
９，１０の光伝送損失量を分離して測定できる利点があ
る。

前述のように複数の波長のパルス光を用いて測定した複
数の光伝送損失量から曲げ歪（曲げ径、曲げ長さ）を検
出するためには、予め測定対象の光ファイバ１と同種の
光ファイバ及び光パルス試験器４．５と同種の光パルス
試験器を用いて、曲げ歪による光伝送損失量と曲げ径と
の関係を把握し、基準データとしてデータ解析装置６に
記憶させておく必要がある。

即ち、光ファイバに曲げが加わると、この光ファイバの
光伝送損失量は増加するので、測定対象の光ファイバの
光伝送損失量を測定することにより曲げ歪を検出するこ
とができる。しかし、この光伝送損失量は、光ファイバ
に加わる曲げ歪が大きくなっても、即ち、曲げ径が小さ
くなっても、或いは曲げ歪を加えた長さ（以下、曲げ長
さという）が大きくなっても増加する。このため、一種
類の波長のパルス光を用いて光伝送損失量を測定しても
、曲げ径と曲げ長さとを分離して検出することは不可能
である。

また、光伝送損失量の測定に光パルス試験器を使用する
ことにより曲げ歪が発生している場所を特定することが
できるが、現実の伝送路を測定するために必要なダイナ
ミックレンジを確保するためには、光パルス試験器の距
離分解能を、通常、１０ｍ〜１００ｍ程度にしなければ
ならないのに対し、光ファイバの破断に結び付く曲げ歪
の曲げ径は数ｍｍ〜数ｃｍである。このため、光パルス
試験器の距離分解能では、光ファイバの破断に結び付く
曲げ径を曲げ長さと分離して検出することは全く不可能
となる。

そこで、本実施例では、曲げ歪による曲げ径や曲げ長さ
が光伝送損失量の増加に対して与える影響は、光ファイ
バを伝搬する光の波長によって異なることを利用し、複
数の異なる波長の光を用いて光伝送損失量の増加量を測
定することにより曲げ径と曲げ長さを分離して検出して
いる。

この場合、光ファイバの曲げ歪による光伝送損失量の増
加量と曲げ形状、即ち、曲げ径と曲げ長さとの関係は、
測定対象の光ファイバの種類によって異なる（例えばシ
ングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバでは
全く異なるし、同じシングルモード光ファイバであって
も屈折率分布の与え方によって異なる）ので、測定対象
の光ファイバと同種の光ファイバを用いて、曲げによる
光伝送損失量の増加量と曲げ形状との関係を予め把握し
ておく必要がある。

次に、ステップ状の屈折率分布を有するシングルモード
光ファイバ（以下、Ｓｌ型８Ｍ光フアイバという）の場
合を例にとって本発明の詳細な説明する。

Ｓｌ型８Ｍ光フアイバの曲げ歪による光伝送損失量α。

と曲げ形状との関係は（１）式で与えられることは周知
のことである（文献：　Ｄ、Ｍａｒｃｕｓｅ、”Ｃｕｖ
ａｔｕｒｅ　１ｏｓｓ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｆｏｒ　ｏｐ
ｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒｓ”Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉ
ｃｓ、１９．９．ｐｐ１４９３−１５００　）。

・・・（１） ここで、λは波長、Ｒは曲げ径、Ｌは曲げ長さ、ｂは光
ファイバの軸方向の伝搬定数、ｋは軸に直交するコア内
の伝搬定数、ｒは軸に直交するクラッド内の伝搬定数、
Ｋ。、、に、は変形ベッセル関数、■は規格化周波数、
ａはコア半径、πは円周率である。

前記（１）式に示されているように、光伝送損り量α、
は、曲げ径Ｒ１曲げ長さしといった曲げ片状に関係する
パラメータ（以下、曲げパラメータという）とす、に、
ｒ、Ｖ、ａといった光ファイバの伝送特性を規定するパ
ラメータ（以下、仏像パラメータという）とから算出さ
れる。この伝送パラメータは、光ファイバの製造後に検
査すれＣ口把握できるものである。従って、（１）式に
おけＺ未知のパラメータは、曲げパラメータの曲げ径Ｒ
と曲げ長さＬの２つである。

ここで重要なことは、伝送パラメータは光フアイバ内を
伝搬する光の波長λによって変化するため、前記（１）
式からも判るように、曲げによる光伝送損失は波長毎に
異なるという性質（以下、損失の波長依存性という）を
持つが、この波長依右性自体が曲げ径Ｒによって異なっ
てくることである。従って、損失の波長依存性を調べれ
ば、曲げ径Ｒを算出することができ、その結果、曲げ長
さしも算出できる。前述した損失の波長依存性は、例え
ば複数の異なる波長のパルス光を用いて光伝送損失量を
測定することにより調べられる。

なお、前述した例では、損失の波長依存性は曲げ径Ｒの
みに影響されるが、屈折率分布の形状が異なる光ファイ
バで、損失の波長依存性が曲げ長さＬにも依存するよう
な場合においても、その依存の仕方は、通常、曲げ径Ｒ
と曲げ長さＬとでは異なるので、複数の異なる波長の光
を用いた光伝送損失量の増加量の測定結果から曲げ径Ｒ
及び曲げ長さＬを算出することができる。

何にしても伝送パラメータを把握している場合には、前
述したように、（１）式における未知パラメータは曲げ
径Ｒと曲げ長さＬの２つであるので、少くとも２つの異
なる波長の光を用いて光伝送損失量を測定すれば曲げ径
Ｒと曲げ長さしを算出することができる。勿論、測定に
付随する測定誤差の影響を少なくするため３種類以上の
異なる波長の光を用いて光伝送損失量を測定し、この測
定結果から最小自乗法を用いて曲げ径Ｒ及び曲げ長さＬ
を算出するようにしても良い。

次に、より具体的な例として、Ｓ　ｌｍ５Ｍ光フアイバ
の曲げ径Ｒと曲げ長さＬの算出方法の一例を説明する。

第２図は、Ｓｔ型ＳＭ光ファイバにおける光伝送損失量
の比と曲げ径Ｒどの関係を示す図であり、測定対象のＳ
Ｉ型ＳＭ光ファイバ（以下、光ファイバという）と同種
の光ファイバ（コア径９μｍ１非屈折率差０．３２％）
に波長１．６５μｍの光を伝搬させたときの曲げによる
光伝送損失量α。の増加量Ａと、波長１．５５μｍの光
を伝搬させたときの曲げによる光伝送損失量の増加量Ｂ
との比の曲げ径Ｒに対する依存性を曲線Ｃで示したもの
である。

この関係は次のようにして求めたものである。

即ち、測定対象の光ファイバと同種の光ファイバ及び波
長１．６５μｍと波長１．５５μｍのパルス光を出射す
る光パルス試験器４，５と同種の光パルス試験器を用い
て、曲げ歪を加えない状態の光ファイバにおける各波長
毎の光伝送損失量Ｓｌａ、Ｓｌｂを測定する。

次に、光ファイバに所定の曲げ径Ｒの曲げ歪を加えた状
態で、同様に各波長に対応する光伝送損失量Ｓ２ａ、Ｓ
２ｂを測定する。この後、これらの測定結果の差を算出
し、各波長毎に曲げ歪による光伝送損失量の増加ＪｉＡ
　（＝Ｓ２ａ−８１ａ）。

Ｂ　（＝Ｓ２ｂ−８ｌｂ）を求める。次いで、これらの
増加量Ａ、Ｂの比（Ａ／Ｂ）を算出して、この比（Ａ／
Ｂ）と曲げ径Ｒとの対応付けを行う。

これにより、曲げ長さしに無関係な光伝送損失量の比（
Ａ／Ｂ）と曲げ径Ｒとの関係を求めることができること
は、前記（１）式によっても明らかである。

このようにして求めた光伝送損失量の比（Ａ／Ｂ）と曲
げ径Ｒとの関係を基準関係として、測定対象の光ファイ
バ１における曲げ径を容易に検出することができる。

即ち、測定対象の光ファイバ１に、波長１．６５μｍ及
び波長１．５５μｍのパルス光を伝搬させてそれぞれの
波長毎に光伝送損失ｆｆ１ｓ３ａ、Ｓ３ｂを測定する。

次に、この測定結果がら前述した曲げ歪が加わらない状
態のときの光伝送損失量３１ａ。

Ｓｌｂを減算して、各波長毎に光伝送損失量の増加量Ａ
　（＝Ｓ３ａ−３ｌａ）、Ｂ　（＝Ｓ３ｂ−８ｌｂ）を
算出する。

さらに、この増加量Ａ、Ｂの比（Ａ／Ｂ）を算出して、
第２図に示す関係に基づき、曲げ径Ｒを検出することが
できる。また、曲げ径Ｒを求めることができれば、前記
（１）式を用いて曲げ長さしを算出することができる。

前述した伝送パラメータの具体的数値は、同じＳＩ型Ｓ
Ｍ光ファイバであっても屈折率分布の与え方によって異
なるので、上述のような方法で曲げ径Ｒと曲げ長さしを
算出するためには、測定対象の光フアイバ１毎に伝送パ
ラメータを把握しておく必要があることは前にも述べた
。

しかし、光ファイバの製造後に伝送パラメータを把握で
きなかった場合にも、曲げ径Ｒと曲げ長さＬを算出する
ことができる。即ち、ＳＩ型ＳＭ光ファイバの伝送パラ
メータは、屈折率分布を表わす２つのパラメータ、例え
ばコア径と比屈折率差（以下、構造パラメータという）
を用いて算出することができる。従って、予め伝送パラ
メータを把握していない場合には、前記（１）式におけ
る未知パラメータは、２つの構造パラメータと曲げ径２
１曲げ長さしの合計４つとなり、測定対象の光ファイバ
１がＳＩ型ＳＭ光ファイバであることが判っていれば、
異なる４つの波長のパルス光を用いて、各波長毎に測定
対象の光ファイバ１における光伝送損失量α。を測定す
ることにより、前記未知パラメータ、即ち、２つの構造
パラメータ、曲げ径２１曲げ長さＬを算出することがで
きる。

一方、測定対象１の光ファイバが複数本存在し、この複
数本の光ファイバの曲げによる光伝送損失量の増加量と
曲げ形状との関係が統計的にしか把握できない場合（例
えば光ファイバの光伝送損失量の増加量と曲げ形状との
関係を規定するパラメタの平均値や標準偏差のみを把握
している場合）にも本方法を適用することができる。こ
の場合には、検出結果も統計的な値として算出される。

即ち、測定対象の光ファイバ１が複数あり、これらの光
ファイバの伝送パラメータ、あるいは構造パラメータが
統計的に把握できている場合、例えば構造パラメータの
平均値と標準偏差が判っている場合には、任意の曲げ径
２１曲げ長さＬにおける複数の異なる波長の光のそれぞ
れに対する伝送損失量α。も統計的な値（平均値、標準
偏差）として算出され、これに基づいて前述と同様にし
て、複数本の光ファイバの曲げ径Ｒと曲げ長さしのそれ
ぞれの平均値や標準偏差を算出することができる。

次に、光ファイバの光伝送損失の増加原因の特定や試験
波長以外の任意の波長における光伝送損失の算出を行う
方法について述べる。この場合も対象とする光ファイバ
がＳｌ型８Ｍファイバの場合を例にとって説明する。

光ファイバの損失増加を引き起こす可能性のあるに原因
は、曲げ、接続部での軸ずれによる放射損、水素による
吸収損が考えられる。

これらのうち、曲げ、軸ずれは光ファイバの長さ方向の
一定区間に連続して発生する光伝送損失増加発生原因で
ある。従って、曲げ、軸ずれと水素とを分離して特定す
ることは光パルス試験器により、光伝送損失の長さ方法
依存性を把握すれば容易に行うことができる。

水素による光伝送損失の波長依存性は、下記の（２）式
によって与えられているので、測定に用いた波長λにお
ける光伝送損失増加量αＨ（λ）から水素濃度ｐＨを求
め、これを再び（２）式に代入することにより任意の波
長における光伝送損失の増加量を算出することができる
。

αＨ（λ） ・・・（２） ここて、α１．ν１．Ｗ１は各々水素の吸収ピク損失、
ピーク中心波数及び半値幅である。

第３図は、これらの具体的な数値をテーブルとして表し
たものであり、このデータはデータベース７にあらかじ
め記録される。

一方、曲げと軸ずれについては、両者を分離することが
問題となる。

曲げと軸ずれは共に光ファイバの長さ方向の局所部分で
発生するので、光伝送損失の長さ方向依存性を把握する
だけでは分離できない。しかしながらこの２つの原因に
よる光伝送損失の増加量の波長依存性はその特徴が際だ
って異なっているために、複数波長による光伝送損失量
の測定結果の特徴を分析すれば、この２つの原因を分離
することができる。

即ち、曲げによる光伝送損失の増加量の波長依存性は前
記（１）式及び第４図に示すように、波長が大きくなる
につれて急激に増大するのに対して軸ずれによる光伝送
損失α、の波長依存性は、下記の（３）式及び第５図に
示すように、波長が大きくなるにつれて逆に若干減少す
る。

α、（λ）＝４．３　　（ｄ／Ｗ）　２　　　　・・・
（３）ここで、ｄは軸ずれ量である。また、Ｗはスポッ
トサイズと称される、光ファイバの屈折率分布及び波長
λに依存するパラメータであり、屈折率分布が一定の光
ファイバに対しては波長λが大きくなるほど大きくなる
。また、第４図はコア系９．２μｍ１非屈折率差０．２
９％の光ファイバに対し、曲げ径Ｒが１２ｍｍで１箇所
の曲げを付与した場合の特性を、第５図は９．２μｍ１
非屈折率差０．２９％の光フアイバ同士の接続部の軸ず
れが５μｍの場合の特性をそれぞれ示している。

従って、例えば２波長で光伝送損失の増加量を測定した
場合、短波長での光伝送損失増加量と長波長での光伝送
損失増加量との比が１より大きいか否かで光伝送損失の
増加発生原因が曲げであるのか軸ずれであるのかを判定
できる。

その判定結果が曲げであれば、前記（１）式に従って測
定した複数波長での光伝送損失量をもとに曲げ径Ｒと曲
げ長さＬを決定し、これを再度（１）式に代入して、任
意の波長における光伝送損失量を算出することができる
。

一方、判定結果が軸ずれであれば、上記と同様に前記（
３）式より軸ずれ量を算出し、その値をもとに（３）式
より任意の波長での光伝送損失を算出することができる
。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）によれば、曲げ歪の
量の検出、光伝送損失の増加の原因の特定あるいは試験
波長に：、６ける光伝送損失算出を的確に行える。

また、請求項（２）　、　（３）または（４）によれば
、伝送路に使用されている光ファイバに加わる曲げ歪を
遠隔からの測定により容易に検出することができ、この
検出結果を基に大きな曲げ歪が加えられている場合には
当該箇所の曲げ歪を除去したり、あるいは曲げ歪が加え
られていた光ファイバの使用を中止することにより、曲
げ歪に基づく光ファイバの静疲労破断に起因する予期せ
ぬ通信の途絶を未然に防止することができるという非常
に優れた効果を発揮する。

また、光ファイバは大きな通信の容量を持つため、ここ
で達成される通信の途絶防止は社会全体の円滑な活動の
確保の観点からも極めて大きな意味を持つものである。

加えて、本発明は、屋外の広い範囲に設置されている光
フアイバ伝送路の特性を遠隔にて容易に測定することが
でき、光ファイバに加わる曲げ歪を検出する方法として
は極めて簡便な方法であるといえる。

また、請求項（５）　、　（６）　、　（７）　、　（
８）　、　（９）またはく１０）によれば、光ファイバ
に光伝送損失の増加が発生した場合に、その原因の特定
が可能となって修理法の決定に際して重要な情報が得ら
れるばかりでなく、任意の波長での光伝送損失の算出が
可能なため、伝送用信号に使用する波長以外の波長での
試験結果から伝送用信号の波長における光伝送損失の算
出が可能になる。

このことは、伝送用信号の伝送を中断することなく行っ
た試験により伝送用信号の波長での光伝送損失を算出で
きることを意味し、極めて便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する測定系の一例を示す構成図、
第２図は光伝送損失量の比との曲げ径との関係を示す図
、第３図は水素による光伝送損失量を求めるための各パ
ラメータの対応図、第４図は曲げによる光伝送損失量の
波長依存性を示す図、第５図は軸ずれによる光伝送損失
量の波長依存性を示す図ある。 １・・・光ファイバ、２・・・光分岐装置、３・・・光
スィッチ、４，５・・・光パルス試験器、６・・・デー
タ解析装置、７・・・データベース、８・・・伝送装置
。 特許出願人　　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　　吉　　１）　精　　孝光伝送損失雪
の比と曲げ径との関係を示す同第 図 波長（ｐｍ） 第 図 波長（μｍ）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバの光伝送損失量を、異なる複数の波長
   の光を用いて各波長の光毎に測定することを特徴とする
   光ファイバの試験方法。
2. （２）前記各波長の光に対応して測定対象の光ファイバ
   と同種の光ファイバの曲げ歪によって生じる光伝送損失
   量と曲げ径との関係を予め測定して基準関係となし、 測定対象の光ファイバの光伝送損失量の各波長の光毎の
   測定結果と前記基準関係とに基づいて、前記測定対象の
   光ファイバの曲げ径を算出することを特徴とする請求項
   （１）記載の光ファイバの試験方法。
3. （３）異なる複数の波長の光を用いて、各波長の光に対
   応して曲げ歪を生じていない光ファイバの光伝送損失量
   を測定するとともに、 前記光ファイバに曲げ歪が付与されたときの、曲げ歪に
   よる前記複数の波長の光に対応する光伝送損失量を測定
   し、 この後、これらの測定結果より各波長の光毎に前記曲げ
   歪によって生じる光伝送損失量の増加量を算出する ことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバの試験
   方法。
4. （４）前記曲げ歪に基づく異なる波長の光毎の前記光伝
   送損失量の増加量の比を算出する ことを特徴とする請求項（２）または（３）記載の光フ
   ァイバの試験方法。
5. （５）光ファイバの光伝送損失を増加させる可能性のあ
   る原因及びその原因による光伝送損失量の増加量の波長
   依存性を基準関係として予め規定しておき、 この後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝送損失量
   の増加量を算出し、 測定した増加量と前記基準関係とから損失増加を引き起
   こした原因を特定する ことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバの試験
   方法。
6. （６）光ファイバの光伝送損失を増加させる可能性のあ
   る原因及びその原因による光伝送損失量の増加量の波長
   依存性を基準関係として予め規定しておき、 この後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝送損失量
   の増加量を算出し、 測定した増加量と前記基準関係とから任意の波長におけ
   る光伝送損失量の増加量を算出することを特徴とする請
   求項（１）記載の光ファイバの試験方法。
7. （７）光ファイバの光伝送損失を増加させる可能性のあ
   る原因及びその原因による光伝送損失量の増加量の波長
   依存性を基準関係として予め規定しておくとともに、 異なる複数の波長の光を用い、各波長の光に対応して光
   ファイバに光伝送損失量の増加原因が存在しない場合の
   当該光ファイバの光伝送損失量を測定し、 この後、前記測定結果より各波長の光毎に光伝送損失量
   の増加量を算出し、 測定した増加量と前記基準関係とから損失増加を引き起
   こした原因を特定する ことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバの試験
   方法。
8. （８）光ファイバの光伝送損失を増加させる可能性のあ
   る原因及びその原因による光伝送損失量の増加量の波長
   依存性を基準関係として予め規定しておくとともに、 異なる複数の波長の光を用い、各波長の光に対応して光
   ファイバに光伝送損失量の増加原因がない場合の当該光
   ファイバの光伝送損失量を測定し、この後、前記測定結
   果より各波長の光毎に光伝送損失量の増加量を算出し、 測定した増加量と前記基準関係とから任意の波長におけ
   る光伝送損失量の増加量を算出することを特徴とする請
   求項（１）記載の光ファイバの試験方法。
9. （９）異なる複数の波長の光を用い、各波長の光に対応
   して光ファイバに光伝送損失量の増加原因が存在しない
   場合の当該光ファイバの光伝送損失量を測定するととも
   に、 前記光ファイバに光伝送損失量の増加原因が存在すると
   きの、前記複数の波長の光に対応する光伝送損失量を測
   定し、 この後、これらの測定結果より各波長の光毎の光伝送損
   失量の増加量を算出し、 さらに、この算出結果に基づいて異なる波長の光におけ
   る前記光伝送損失量の増加量の比を算出し、 算出した増加量の比に基づき前記増加原因を特定する ことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバの試験
   方法。
10. （１０））特定した増加原因に基づき任意の波長におけ
    る光伝送損失量の増加量を算出する ことを特徴とする請求項（５）、（７）または（９）記
    載の光ファイバの試験方法。