JPWO2019230720A1 - 光ファイバの伝送損失測定方法およびｏｔｄｒ測定装置 - Google Patents

Abstract

基準光ファイバ伝送損失測定値を測定する基準光ファイバ伝送損失測定工程と、基準光ファイバ伝送損失測定値から伝送損失基準値を差引いて伝送損失差分値を算出する差分値算出工程と、被測定光ファイバの伝送損失を測定する被測定光ファイバ測定工程とを含み、基準光ファイバ伝送損失測定工程を繰り返し行い、基準光ファイバ伝送損失測定値が得られる毎に差分値算出工程を行って伝送損失差分値を算出し、複数の伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、被測定光ファイバ測定工程で得られた測定値に対して補正値を用いて補正し被測定光ファイバの伝送損失値を求める。

Description

本開示は、光ファイバの伝送損失測定方法およびＯＴＤＲ測定装置に関する。
本出願は、２０１８年５月２９日出願の日本国特許出願２０１８−１０２２８９号に基づく優先権を主張し、当該出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

ＯＴＤＲ測定装置によって光ファイバの伝送損失を測定する方法が知られている。その測定の際に、ＯＴＤＲ測定装置毎の器差、すなわち、ＯＴＤＲ測定装置毎の伝送損失の測定値のばらつきを抑えるための測定方法や補正方法が、例えば、特許文献１、２に記載されている。
特許文献１には、基準光ファイバに対する所定の測定項目を複数のＯＴＤＲ測定装置（測定器）により測定し、測定値が所定の基準範囲から外れた場合などにおいて、当該ＯＴＤＲ測定装置に異常があると判断し光源を交換する、ＯＴＤＲ測定器による測定方法が記載されている。
また、特許文献２には、ＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法が記載されている。上記の補正方法は、先ず、基準光ファイバの一方の端から試験光を入射して後方散乱光出力に対するＯＴＤＲ特性を測定すると共に、その直線近似データを算出する。次に上記補正方法は、上記のＯＴＤＲ特性および直線近似データから差分データを算出し、被測定光ファイバに対して測定したＯＴＤＲ特性を前記差分データで補正する。

日本国特開２００５−１４７９９７号公報 日本国特開２０１０−９１４０６号公報

本開示の一態様に係る光ファイバの伝送損失測定方法は、
予め伝送損失基準値が求められている基準光ファイバに対し、ＯＴＤＲ測定装置により基準光ファイバ伝送損失測定値を測定する基準光ファイバ伝送損失測定工程と、
前記基準光ファイバ伝送損失測定工程で測定された前記基準光ファイバ伝送損失測定値から前記伝送損失基準値を差し引いて伝送損失差分値を算出する差分値算出工程と、
前記ＯＴＤＲ測定装置で被測定光ファイバの伝送損失を測定する被測定光ファイバ測定工程と、
を含み、
前記基準光ファイバ伝送損失測定工程を繰り返し行い、前記基準光ファイバ伝送損失測定値が得られる毎に前記差分値算出工程を行って伝送損失差分値を算出し、算出された複数の前記伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、前記被測定光ファイバ測定工程で得られた測定値に対して前記補正値を用いて補正し前記被測定光ファイバの伝送損失値を求める。

本開示の一態様に係るＯＴＤＲ測定装置は、
光ファイバに光パルスを入射し、前記光ファイバからの後方散乱光の戻り時間と光量から伝送損失を測定する測定部と、
前記測定部により基準光ファイバの伝送損失を測定して得られた測定値から、前記基準光ファイバの予め求められた伝送損失基準値を差し引いて伝送損失差分値を算出する伝送損失差分値演算部と、
前記測定部により繰り返し測定が行われて、当該測定毎に得られる前記基準光ファイバの伝送損失の測定値に対してそれぞれ算出された前記伝送損失差分値をそれぞれ記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている複数の前記伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、前記測定部により被測定光ファイバの伝送損失を測定して得られた測定値に対して、前記補正値を用いて補正して前記被測定光ファイバの伝送損失値を算出する伝送損失値演算部と、
を備える。

本開示の実施形態に係るＯＴＤＲ測定装置の構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る光ファイバの伝送損失測定方法の一例を示すフローチャートである。

［本開示が解決しようとする課題］
ＯＴＤＲ測定装置の異常は、光源以外の原因による異常の場合もあり、特許文献１に記載された上記方法では、ＯＴＤＲ測定装置毎の測定値のばらつきの解消にならない場合がある。また、近年光ファイバの伝送損失が少なくなるに従い、従来よりさらに、光ファイバの伝送損失に対して厳密な規格管理が要求される場合がある。ところが、例えば特許文献２に記載されているような補正方法では、経時変化や温度環境の変化等によるＯＴＤＲ測定装置の伝送損失の測定値のばらつきを補正することができず、被測定光ファイバに対する規格管理が不十分になるおそれがある。

そこで、本開示は、経時変化や温度環境の変化等による伝送損失の測定値のばらつきを補正することができ、被測定光ファイバに対する規格管理を十分に行うことができる光ファイバの伝送損失測定方法およびＯＴＤＲ測定装置を提供することを目的とする。

［本開示の効果］
本開示に係る光ファイバの伝送損失測定方法およびＯＴＤＲ測定装置によれば、経時変化や温度環境の変化等による伝送損失の測定値のばらつきを補正することができ、被測定光ファイバに対する規格管理を十分に行うことができる。

（本開示の実施形態の説明）
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の一態様に係る光ファイバの伝送損失測定方法は、
（１）予め伝送損失基準値が求められている基準光ファイバに対し、ＯＴＤＲ測定装置により基準光ファイバ伝送損失測定値を測定する基準光ファイバ伝送損失測定工程と、
前記基準光ファイバ伝送損失測定工程で測定された前記基準光ファイバ伝送損失測定値から前記伝送損失基準値を差し引いて伝送損失差分値を算出する差分値算出工程と、
前記ＯＴＤＲ測定装置で被測定光ファイバの伝送損失を測定する被測定光ファイバ測定工程と、
を含み、
前記基準光ファイバ伝送損失測定工程を繰り返し行い、前記基準光ファイバ伝送損失測定値が得られる毎に前記差分値算出工程を行って伝送損失差分値を算出し、算出された複数の前記伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、前記被測定光ファイバ測定工程で得られた測定値に対して前記補正値を用いて補正し前記被測定光ファイバの伝送損失値を求める。
上記方法によれば、基準光ファイバ伝送損失測定を繰り返し行い、基準光ファイバ伝送損失測定値が得られる毎に伝送損失差分値を算出し、算出された複数の伝送損失差分値に基づいて補正値を算出している。これにより、基準光ファイバ伝送損失測定を繰り返し行った測定値のうちの比較的現在の状態に近いと思われる直近の測定値を用いて伝送損失差分値を得ることができる。その伝送損失差分値により被測定光ファイバの測定値を補正することにより、経時変化や温度環境の変化等による伝送損失の測定値のばらつきを補正することができ、被測定光ファイバに対する規格管理を十分に行うことができる。

（２）前記補正値は、
前記被測定光ファイバ測定工程を行った時点に近い順の所定の期間に得られた複数の前記伝送損失差分値を平均して補正値を算出してもよい。
上記方法によれば、被測定光ファイバ測定工程を行った時点に近い順の所定の期間に得られた複数の伝送損失差分値を平均して補正値を算出するので、より確実に経時変化や温度環境の変化等による測定値のばらつきを補正することができる。

（３）前記所定の期間は、
前記伝送損失差分値が変化する傾向に基づいて決定してもよい。
上記方法によれば、前記所定期間を伝送損失差分値の変化がある程度安定した期間とすることができ、これにより、さらに確実に測定値のばらつきを補正することができる。

（４）前記基準光ファイバ伝送損失測定工程は、
複数回測定を行って、得られた複数の測定値の平均値を前記基準光ファイバ伝送損失測定値としてもよい。
上記方法によれば、複数回測定を行って、得られた複数の測定値の平均値を基準光ファイバ伝送損失測定値とするので、基準光ファイバ伝送損失測定値をより正確な値とすることができる。

また、本開示の一態様に係るＯＴＤＲ測定装置は、
（５）光ファイバに光パルスを入射し、前記光ファイバからの後方散乱光の戻り時間と光量から伝送損失を測定する測定部と、
前記測定部により基準光ファイバの伝送損失を測定して得られた測定値から、前記基準光ファイバの予め求められた伝送損失基準値を差し引いて伝送損失差分値を算出する伝送損失差分値演算部と、
前記測定部により繰り返し測定が行われて、当該測定毎に得られる前記基準光ファイバの伝送損失の測定値に対してそれぞれ算出された前記伝送損失差分値をそれぞれ記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている複数の前記伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、前記測定部により被測定光ファイバの伝送損失を測定して得られた測定値に対して、前記補正値を用いて補正して前記被測定光ファイバの伝送損失値を算出する伝送損失値演算部と、
を備える。
上記構成によれば、ＯＴＤＲ測定装置を使用することで、基準光ファイバ伝送損失測定が繰り返し行われ、基準光ファイバ伝送損失測定値が得られる毎に伝送損失差分値が算出され、算出された複数の伝送損失差分値に基づいて補正値が算出される。このような、補正値を用いて被測定光ファイバ測定で得られた測定値を補正するので、経時変化や温度環境の変化等による伝送損失の測定値のばらつきを補正することができ、被測定光ファイバに対する規格管理を十分に行うことができる。

（本開示の実施形態の詳細）
本開示の実施形態に係る光ファイバの伝送損失測定方法およびＯＴＤＲ測定装置の具体例を、図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本開示の実施形態に係るＯＴＤＲ測定装置の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）測定装置１は、測定部２と、伝送損失差分値演算部３と、記憶部４と、伝送損失値演算部５と、を備えている。

測定部２は、光ファイバに光パルスを入射し、後方散乱光の戻り時間と戻り光量とから光ファイバの伝送損失を測定するものである。
測定部２では、パルス発生器２０から発生される一定周期のパルス波で、例えば、レーザダイオード等の光源２１が励起され、光源２１から光パルスが発生される。光源２１から発生された光パルスは、方向性結合器２２を通り、光コネクタ２３を介して接続される基準光ファイバや被測定光ファイバなどの光ファイバ１０の一端に入射され、その光ファイバ１０内を伝搬される。ここで、基準光ファイバとは、予め準備されている光ファイバであって、特性の安定している光ファイバのことを意味する。特性の安定している光ファイバとは、例えば、製造条件が安定しているプリフォームの中間部分から製造された光ファイバのことをいう。

光ファイバ１０内に伝搬された光パルスは、光ファイバ１０内に、例えば、破断点があると、その破断点で一般的には全反射される。なお、ＯＴＤＲ測定では、伝送損失特性の傾きが光ファイバ１０の伝送損失を表す。また、光ファイバ１０にガラス異常や巻き乱れがあると、伝送損失特性の波形がうねったり、伝送損失特性の段差となったりする。したがって、伝送損失特性を測定することにより、光ファイバ１０の伝送損失、ガラスや巻き状態の異常等を検知することが可能である。

光ファイバ１０内で反射された光パルスは、後方散乱光出力として方向性結合器２２に戻り、方向性結合器２２から受光部２４に送られる。受光部２４は、例えば、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）等を内蔵しており、受光した後方散乱光出力を電気信号に変換する光電変換器として機能する。受光部２４において変換された電気信号は、アンプ（増幅器）２５で増幅された後、信号処理装置２６に送られる。

信号処理装置２６は、受信した電気信号に対して所定の処理を実施し、後方散乱光出力に対する伝送損失特性を求め、伝送損失特性の傾きから光ファイバ１０の伝送損失測定値を算出する。

例えば、方向性結合器２２に光コネクタ２３を介して接続されている光ファイバ１０が基準光ファイバである場合、信号処理装置２６は、基準光ファイバの伝送損失測定値を算出し伝送損失差分値演算部３に向けて送信する。

また、例えば、方向性結合器２２に光コネクタ２３を介して接続されている光ファイバ１０が被測定光ファイバである場合、信号処理装置２６は、被測定光ファイバの伝送損失測定値を算出し伝送損失値演算部５に向けて送信する。

伝送損失差分値演算部３は、信号処理装置２６から送信されてきた基準光ファイバの伝送損失測定値から、基準光ファイバの伝送損失基準値を差し引いて、測定部２自身の測定ずれである伝送損失差分値を算出する演算部である。伝送損失差分値演算部３は、算出された伝送損失差分値を記憶部４に向けて送信する。ここで、伝送損失基準値とは、基準光ファイバの基準となる伝送損失のことであり、予め求められている基準光ファイバの伝送損失を意味する。なお、伝送損失基準値は、例えば、予め準備した基準測定用のＯＴＤＲ測定装置であって、安定した測定性能を有しているＯＴＤＲ測定装置を用いて測定するようにしてもよい。

記憶部４は、例えば、伝送損失差分値演算部３で算出された伝送損失差分値、測定部２で測定された伝送損失基準値および基準光ファイバの伝送損失測定値等を保存するためのメモリである。

伝送損失値演算部５は、信号処理装置２６から送信されてくる被測定光ファイバ測定値を補正するための補正値を算出する演算部である。伝送損失値演算部５は、記憶部４に記憶されている複数の伝送損失差分値に基づいて、上記補正値を算出する。
また、伝送損失値演算部５は、信号処理装置２６から送信されてくる被測定光ファイバ測定値を上記補正値を用いて補正し、被測定光ファイバの伝送損失値を算出する演算部である。

次に、ＯＴＤＲ測定装置１を用いた光ファイバの伝送損失測定方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。

（基準光ファイバの値付け）
先ず、基準光ファイバの損失波長特性を測定する（ステップＳ１）。
次に、分光器に起因する波長ずれで生じた損失測定誤差を測定し、その誤差を補正する（ステップＳ２）。
上記ステップＳ１とステップＳ２とに基づいて、基準光ファイバの伝送損失である伝送損失基準値α（ｓ，０）を予め求めておく（ステップＳ３）。ＯＴＤＲの測定波長としては、例えば、１３１０ｎｍが用いられる（以下において同様とする）。伝送損失基準値α（ｓ，０）は、例えば、ＯＴＤＲ測定装置１の記憶部４に保存しておく。

（伝送損失差分値の測定）
上記基準光ファイバの伝送損失である基準光ファイバ伝送損失測定値を測定部２により測定する（ステップＳ４：基準光ファイバ伝送損失測定工程）。この測定は、例えば、毎日、製造作業の開始時に一度実施する。この一度の実施の際には、複数回の測定を行い、得られた複数の測定値の平均値を基準光ファイバ伝送損失測定値とする。なお、複数回の測定に限定されず、一回の測定で得られた測定値を基準光ファイバ伝送損失測定値としてもよい。測定された基準光ファイバ伝送損失測定値α（ｓ，ｉ）は、記憶部４に記憶しておく。

続いて、伝送損失差分値演算部３により、ステップＳ４で測定された基準光ファイバ伝送損失測定値α（ｓ，ｉ）からステップＳ３で求められている伝送損失基準値α（ｓ，０）を差し引いて伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を算出する（ステップＳ５：差分値算出工程）。
算出された伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を記憶部４に記憶する（ステップＳ６）。記憶部４への伝送損失差分値の記憶は、例えば、毎日、基準光ファイバの伝送損失値が測定されて伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）（ｉ＝１、２、・・・）が算出されるたびに行って蓄積しておく。

記憶部４に蓄積された複数の伝送損失差分値ε（ｓ，１）、ε（ｓ，２）、・・・に基づいて、被測定光ファイバの伝送損失の測定値（被測定光ファイバ測定値）を補正するための補正値εを、伝送損失値演算部５によって算出する（ステップＳ７）。補正値εの算出は、被測定光ファイバの伝送損失の測定を行った時点に近い順の所定の期間に得られた複数の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）に基づいて行う。また、補正値εの算出は、得られた複数の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を平均化することにより求める。例えば、被測定光ファイバの伝送損失の測定を行ったその日から４日前までの５回分の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を平均化することにより補正値εを求める。

なお、上記所定の期間は、伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）が変化する傾向に基づいて決定してもよい。例えば、記憶部４に蓄積される複数の伝送損失差分値ε（ｓ，１）、ε（ｓ，２）、・・・を参照し、それらの伝送損失差分値が、大きくなっていく或いは小さくなっていく等の経時変化の傾向が認められた場合、測定を行った時点の直近で傾向の変化が安定している日数分の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を用いて補正値εを算出してもよい。
被測定光ファイバ測定値α（ｍｅａ）を補正するために、算出した上記補正値εを出力する（ステップＳ８）。

（被測定光ファイバの損失測定）
測定対象である被測定光ファイバの伝送損失を測定部２により測定する（ステップＳ９：被測定光ファイバ測定工程）。
ステップＳ９で測定された被測定光ファイバの伝送損失の測定値（被測定光ファイバ測定値α（ｍｅａ））に対して、ステップＳ８で算出された補正値εを用いて補正し、被測定光ファイバの伝送損失値α’を求める（ステップＳ１０）。例えば、ステップＳ９で測定された被測定光ファイバ測定値α（ｍｅａ）からステップＳ８で出力された補正値εを差し引いて被測定光ファイバの伝送損失値α’を求める。
ステップＳ１０で求められた伝送損失値α’を、例えばＯＴＤＲ測定装置１の表示装置（図示せず）に表示する（ステップＳ１１）。

なお、ステップＳ７で算出された補正値εが大きすぎる場合、ＯＴＤＲ測定装置１が故障していることが考えられる。そこで、例えば、記憶部４に記憶されている基準光ファイバ伝送損失測定値のばらつきを予め求めておき、補正値がそのばらつきを超える場合はＯＴＤＲ測定装置１が故障していると判定してもよい。

上記ＯＴＤＲ測定装置１および光ファイバの伝送損失測定方法によれば、基準光ファイバ伝送損失の測定が繰り返し行なわれ、基準光ファイバ伝送損失測定値α（ｓ，ｉ）が得られる毎に伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）が算出される。そして、算出された複数の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）に基づいて補正値εが算出され、算出された補正値εを用いて被測定光ファイバ測定値α（ｍｅａ）が補正される。このため、例えば、毎日の製造作業の開始時において、基準光ファイバ伝送損失測定値α（ｓ，ｉ）のうちの比較的現在の状態に近いと思われる直近の測定値から補正値εを算出し、その補正値εにより被測定光ファイバ測定値α（ｍｅａ）を補正することができる。したがって、ＯＴＤＲ測定装置１における経時変化や温度環境の変化等による伝送損失の測定値のばらつき（ずれ）を補正することができ、被測定光ファイバに対する規格管理を十分に行うことができる。

また、被測定光ファイバの伝送損失の測定を行った時点に近い順の所定の期間に得られた複数の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を平均して補正値εが算出される。このため、この平均化された補正値εを用いて被測定光ファイバの伝送損失の測定値α（ｍｅａ）を補正することができるので、より確実に経時変化や温度環境の変化等による測定値のばらつきを補正することができる。

また、平均化された補正値を算出するための複数の伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）を所定の期間から得る場合、例えば、伝送損失差分値ε（ｓ，ｉ）の変化がある程度安定している期間をその所定の期間として決定することができる。このため、さらに確実に経時変化や温度環境の変化等による測定値のばらつきを補正することができる。

また、基準光ファイバの伝送損失を測定する場合、複数回の測定を行って、得られた複数の測定値の平均値を基準光ファイバ伝送損失測定値α（ｓ，ｉ）とすることができる。このため、基準光ファイバ伝送損失測定値α（ｓ，ｉ）を、より正確な測定値とすることができる。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

１：ＯＴＤＲ測定装置
２：測定部
３：伝送損失差分値演算部
４：記憶部
５：伝送損失値演算部
１０：光ファイバ（基準光ファイバ，被測定光ファイバ）
２０：パルス発生器
２１：光源
２２：方向性結合器
２３：光コネクタ
２４：受光部
２５：アンプ
２６：信号処理装置

Claims (5)

1. 予め伝送損失基準値が求められている基準光ファイバに対し、ＯＴＤＲ測定装置により基準光ファイバ伝送損失測定値を測定する基準光ファイバ伝送損失測定工程と、
   前記基準光ファイバ伝送損失測定工程で測定された前記基準光ファイバ伝送損失測定値から前記伝送損失基準値を差し引いて伝送損失差分値を算出する差分値算出工程と、
   前記ＯＴＤＲ測定装置で被測定光ファイバの伝送損失を測定する被測定光ファイバ測定工程と、
   を含み、
   前記基準光ファイバ伝送損失測定工程を繰り返し行い、前記基準光ファイバ伝送損失測定値が得られる毎に前記差分値算出工程を行って伝送損失差分値を算出し、算出された複数の前記伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、前記被測定光ファイバ測定工程で得られた測定値に対して前記補正値を用いて補正し前記被測定光ファイバの伝送損失値を求める、
   光ファイバの伝送損失測定方法。
2. 前記補正値は、
   前記被測定光ファイバ測定工程を行った時点に近い順の所定の期間に得られた複数の前記伝送損失差分値を平均して補正値を算出する、
   請求項１に記載の光ファイバの伝送損失測定方法。
3. 前記所定の期間は、
   前記伝送損失差分値が変化する傾向に基づいて決定する、
   請求項２に記載の光ファイバの伝送損失測定方法。
4. 前記基準光ファイバ伝送損失測定工程は、
   複数回測定を行って、得られた複数の測定値の平均値を前記基準光ファイバ伝送損失測定値とする、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバの伝送損失測定方法。
5. 光ファイバに光パルスを入射し、前記光ファイバからの後方散乱光の戻り時間と光量から伝送損失を測定する測定部と、
   前記測定部により基準光ファイバの伝送損失を測定して得られた測定値から、前記基準光ファイバの予め求められた伝送損失基準値を差し引いて伝送損失差分値を算出する伝送損失差分値演算部と、
   前記測定部により繰り返し測定が行われて、当該測定毎に得られる前記基準光ファイバの伝送損失の測定値に対してそれぞれ算出された前記伝送損失差分値をそれぞれ記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている複数の前記伝送損失差分値に基づいて補正値を算出し、前記測定部により被測定光ファイバの伝送損失を測定して得られた測定値に対して、前記補正値を用いて補正して前記被測定光ファイバの伝送損失値を算出する伝送損失値演算部と、
   を備える、ＯＴＤＲ測定装置。

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