KR100251004B1

KR100251004B1 - 광섬유케이블측정기(otdr) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법

Info

Publication number: KR100251004B1
Application number: KR1019970032344A
Authority: KR
Inventors: 오성근; 조군행
Original assignee: 이계철; 한국전기통신공사
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2000-05-01
Also published as: KR970066619A

Abstract

본 발명은 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법에 관한 것으로, 특히 접속된 두 광섬유의 구조파라메타에 따른 고유상수들을 OTDR의 한 방향에서 측정된 값에 보정하여 접속손실을 평가하므로서, 실제 접속손실을 쉽게 평가하여 접속점의 신뢰도를 검증할 수 있기 때문에, OTDR측정 작업에 따른 인력과 투입장비를 1/2로 줄일 수 있고, 측정작업시간과 측정에 따른 접속작업지연시간의 단축으로 광섬유접속시험비용을 대폭절감할 수 있으며, 평가방법의 효율성을 상당히 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법

본 발명은 두 광섬유간의 접속부의 신뢰도를 검증하기 위해 후방산란법에 의해 접속손실을 한 방향에서 측정하여 접속부의 손실을 평가하는 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법에 관한 것으로, 특히 접속된 두 광섬유의 구조파라메타에 따른 고유상수들을 한 방향에서 측정된 값에 보정하여 접속손실을 평가하므로서, 광케이블접속작업에 따른 광섬유접속손실 측정시간과, 투입장비 및 인력을 1/2로 줄일 수 있는 광섬유케이블측정기(OTDR)단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법에 관한 것이다.

일반적으로 광섬유 접속점의 손실평가방법은 후방산란법에 의한 접속손실을 양방향에서 측정하여 그들의 평균산술값으로 접속점의 손실을 평가하게 되는 바, 이를 도면을 통하여 설명하면 도1에 도시된 바와 같이, 광케이블접속작업시 접속점(1)을 기준으로 광케이블의 양단에 후방산란법이 적용된 광섬유케이블측정기(Optical Time Domain Reflectometer : 이하 OTDR이라 칭한다)(2), (3)를 설치한 후, 접속점(1)에서 광케이블 접속작업과 동시에 일측에 설치된 OTDR(2)로 정방향으로의 편방향 접속손실을 측정하고, 타측에 설치된 OTDR(3)로 역방향으로의 편방향접속손실을 순차적으로 측정한 다음 두 방향에서 측정된 각각의 편방향접속손실들의 평균산술값으로 실제접속손실을 산출하고 있다.

그러나, 이와 같은 평가방법은 투입인력과 측정작업시간 등의 과다한 투입으로 광선로망 구축에 따른 설치비용이 많이 들어 비경제적임과 아울러 비효율적인 단점이 있다.

여기서, 상기 OTDR 양방향 측정법에서 후방산란법에 의한 광섬유의 손실측정원리는 살펴보면, 일반적으로 광섬유내를 전반하는 광전력은 광섬유내 코아의 도핑물질과 굴절율분포 등으로 인해 광전력의 일부가 프레넬반사(Fresnel reflecter)와 레일레이산란(Rayleigh scattering)현상 등으로 사방으로 산란되어 지고, 임의 지점에서 사방으로 흩어지는 산란광 중의 일부는 입사단측으로 되돌아 오는데, 이 후방 산란광은 출사단쪽으로 진행하는 광전력의 세기에 비례하게 되며, 이러한 후방산란광을 이용하여 광섬유의 접속손실, 파단점, 광섬유의 길이 등을 측정할 수 있다.

도2는 광섬유내 후방산란광을 측정하는 손실측정계인 OTDR의 내부 구성을 나타내는 블럭도로, 광원(4)에서 얻어진 광전력을 측정하고자 하는 광섬유(10)에 입사시키면 광섬유내에서 발생한 후방산란광은 반사점까지의 거리에 비례한 시간후에 입사단으로 되돌아 온다.

되돌아 온 광을 방향광커플러(5)로 분리하여 광검출기(6)에 의해 광을 검출하고 전기신호로 변환한 후, 신호처리기(7)를 거쳐 오실로스코프(8)로 파형을 관측하고, 이를 기록계(9)를 통해 기록한다.

도3은 이와 같이 하여 얻어진 전기신호파형의 예를 나타낸 그래프로, 횡축은 광펄스의 전반시간이며, 광섬유내에 광의 전파속도를 이용하여 광섬유길이로 환산한다.

즉, 광섬유내에서 발생한 후방산란광은 입사점에서 부터 측정하는 지점까지의 광섬유길이에 대한 시간차로 되돌아 온다. 이 후방산란광의 지연시간과 광섬유의 전파속도에 의해 광섬유의 길이를 구할 수 있다.

또, 종축은 OTDR의 광검출기(6)에서 검출된 후방산란광의 크기를 dB로 표시한다. 광섬유내를 전파하는 광전력에 대하여 일정한 비율로 산란광의 광전력이 발생하며, 입사점에서의 후방산란된 광은 발생한 점까지의 광섬유 길이에 비례하기 때문에 후방산란광의 기울기에서 광손실이나 접속손실을 구할 수 있다.

그러나, 현실적으로 광섬유접속에서는 레일레이산란에 의한 광손실 α, 코아의 굴절율 n, 코아와 클래드의 비굴절율차 Δ 및 모드필드직경(Mode Field Dia. : 이하 MFD 라 칭한다) 등 광섬유의 구조파라메타들이 동일한 광섬유를 접속하는 것이 아니고, as나 Δ및 MFD 등이 미소하게 다른 광섬유를 접속하게 되며, 상호 접속되는 두 광섬유의 as와 Δ 및 MFD가 다르면 후방산란되는 광도 다르게 되어, 후방산란광이 출사단 쪽으로 진행하는 광전력에 비례하지 않아, OTDR로 광섬유에 광전력을 입사시키면, 광섬유접속점에서 발생한 후방산란파형의 단차에는 두 광섬유의 실제접속손실 L_s와 후방산란광의 레벨차 ΔL_B가 합쳐져 나타난다.

이는 도 4에 나타난 것처럼, No.1과 No.2의 광섬유를 접속하는 경우, 실제접속손실이 0dB에서는 No.2 광섬유의 산란계수 as₂가 No.1 광섬유의 산란계수 as₁보다 클 때, 파선과 같은 관측파형을 얻을 수 있고, No.1에서 No.2로 입사하였을 때는 (A)처럼 윗쪽으로 손실기울기의 차(→단차)가 생기고, No.2에서 No.1로 입사하였을 때는 (B)처럼 아랫쪽으로 단차가 생긴다.

한편, OTDR에 의한 접속손실은 광섬유내 입사된 광전력의 후방산란광으로 나타나며 광전력이 광섬유내를 왕복전반하여 측정되는 값의 왕복손실로서 그 값의 1/2이 편도접속손실로 된다.

따라서, No.1에서 No.2로 광을 입사하였을 때, 광섬유의 특성차에 기인한 후 방산란광의 레벨차 ΔL_B(1→2)는 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.

[수식 1]

또, 접속손실이 0dB가 아닌 경우에는 OTDR로 관측되는 후방산란파형이 도4에서 처럼 실선으로 나나타는데, (A)의 파형에서 , No.1에서 No.2로 광을 입사하였을 때의 단차량을 L_m(1→2)로 하면, 실제접속손실 L_s는 식(2)와 같다.

[수식 2]

Ls=L_m(2→1)+ΔL_B(1→2)

여기에서 OTDR에 나타난 두 광섬유의 단차 L_m에 관해서는 아랫쪽으로의 단차를 정손실(+)로 하고, 윗쪽으로의 단차를 부손실(-)로 할 수 있기 때문에 (A)의 파형에서 L_m(1→2)는 부의 값이다.

한편, (B)에서 표시되는 것처럼 No.2에서 No.1로 입사하였을때, 단차를 L_m(2→1)로 하면, 그의 실제접속손실 Ls는 식(3)과 같이되고, L_m(2→1)은 아랫쪽의 단차량이므로 정(+)의 값이다.

[수식 3]

Ls=L_m(2→1)+ΔL_B(1→2)

따라서, Ls는 접속된 2개의 광섬유를 양방향에서 측정하여 얻은 단차를 평균화하는 것에 의해 구할 수 있으며, 식(2), (3)에 의한 Ls는 식(4)와 같이 평균산술값 ALs로 구해진다.

[수식 4]

이와 같이 현실의 광섬유 접속에서는 두 광섬유가 갖는 산란계수의 차로 인해 접속된 두 광섬유의 후방산란광의 레벨차가 발생하여, OTDR로 한방향에서 측정한 접속손실 L_m으로는 실제 광섬유접속점의 손실을 평가할 수 없기 때문에, 광섬유의 접속손실은 도1에서 처럼 OTDR로 광섬유접속점의 손실을 양방항에서 측정하여 식(4)와 같이 그들의 평균산술값 ALs로 산출하여 평가하므로서 광섬유접속부의 신뢰도를 검증할 수 있다.

이상과 같이 광섬유접속점의 실제접속손실을 ALs로 평가하는 종래 OTDR 양방향측정법은 측정조가 2조로 편성되어 투입인력이 많고, 고가인 OTDR시험기도 2대가 필요하며, 또한 접속손실평가에 상당한 시간이 소요되므로 인해 광케이블접속작업이 지연되어 광케이블설치공사가 장기화되는 등 평가방법의 비효율성으로 인해 경제성이 매우 낮은 문제점이 있다.

본 발명에서는 상기에 기술한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해,광케이블접속작업에서 광섬유접속점의 손실을 평가할 때, OTDR로 측정된 편방향접속손실에 포함되어 있는 두 광섬유의 후방산란광의 레벨차에 대해, 후방산란을 야기시키는 as, n, Δ 및 MFD 등 광섬유의 구조파라메타들에 해당하는 값들을 편방향접속손실에 보정하므로서, 평균산술값으로 평가하기 위해 OTDR로 편방향접속손실을 양방향에서 측정하지 않고도 실제접속손실을 구할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

즉, 본 발명에서는 OTDR로 광섬유에 광전력을 입사하였을 때, 광섬유와 광섬유접속점에서 검출되는 후방산란광전력을 이론적으로 해석하여 후방산란을 야기시키는 광섬유의 구조파라메타들에 해당하는 고유상수들을 구하고, 그 값들을 OTDR로 한방향에서 측정된 편방향접속손실에 보정한 접속손실 보정값으로 실제접속손실을알 수 있도록 한 측정 방법을 제공하는 것이다.

도1은 일반적인 OTDR을 이용한 양방향접속손실 측정방식을 나타내는 블럭도.

도2는 일반적인 OTDR 내부구성과 이를 이용한 광섬유 손실측정계를 나타내는 블럭도.

도3은 일반적인 OTDR에 의해 측정된 후방산란파형의 예를 나타내는 그래프.

도4는 일반적인 광섬유접속점의 후방산란파형을 나타내는 그래프.

도5는 본 발명을 설명하기 위한 광섬유내 미소구간에서 산란되는 광전력을 설명하는 도면.

도6은 본 발명을 설명하기 위한 광섬유접속점에서 산란되는 광전력을 설명하는 도면.

도7은 본 발명을 설명하기 위한 타사 광섬유간의 양방향접속손실 측정 방식을 설명하는 도면.

도8은 본 발명에 의한 단방향측정법의 검증실험을 위한 시료광섬유의 접속방식을 나타내는 도면.

도9는 본 발명에 따른 시료광섬유에서 산출해낸 두 광섬유의 F(w) 값을 나타내는 도면.

도10은 본 발명의 타사 광섬유 간의 비교실험에서의 요구에 따라 산출된 두 광섬유의 F(Δ, n)값을 나타내는 도면.

도11(a), (b), (c)는 동일사 광섬유간의 평균산술값과 접속손실보정값의 비교하는 그래프.

도12(a), (b), (c)는 동일사 광섬유간의 평균산술값과 접속손실보정값을 비교실험데이타를 나타내는 그래프.

도13(a)~(d)는 타사 광섬유간의 평균산술값과 접속손실보정값을 비교하는 그래프.

도14(a)~(f)는 타사 광섬유간의 평균산술값과 접속손실보정값을 비교실험데이타를 나타내는 그래프.

도15는 본 발명의 단방향측정법에 따른 접속손실측정 작업의 동작을 나타내는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 접속점 2, 3 : OTDR

4 : 광원 5 : 방향광커플러

6 : 광검출기 7 : 신호처리기

8 : 오실로스코프 9 : 기록계

10, 11 : 광섬유 12 : 평균산술값

13 : 보정값 14 : 오차

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 광케이블 상호간의 접속작업에 따른 광섬유 접속점의 손실을 광섬유케이블측정기(OTDR)로 양방향 측정하여 접속손실을 평가하는 광섬유접속손실 평가방법에 있어서, 광섬유와 광섬유 접속점에서 검출되는 후방산란 광전력을 분석하여 후방산란을 야기시키는 광섬유의 구조파라메타들에 해당하는 값들을 구하는 제1과정과; 상기 과정을 수행하면서 광케이블을 접속하는 작업에서는 광섬유심선접속작업을 거친 다음, 측정지점에서 OTDR로 접속손실을 측정하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 측정된 편방향접속손실치에 상기 제1과정에서 구한 값들을 적용시켜 손실치를 보정하여 접속손실보정값을 산출하는 제3과정; 및 이어 상기 산출된 접속손실보정값을 기준치와 비교해 기준치 이내이면 접속 작업을 완료하고, 기준치를 넘어서면 재접속여부를 결정하여 광섬유심선접속을 재실행하는 제4과정을 포함하여 실행하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 특징들, 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서 제안하는 OTDR 단방향측정법에 의한 접속손실보정값을산출하는 원리에 대해 설명한다.

OTDR 단방향측정법은 피측정광섬유의 구조파라메타에 해당하는 산란계수 as 및 캡쳐계수(Capture Ratio) S와 관련된 고유상수를 구하고, 이 고유상수를 이용하여 OTDR로 한 방향에서 측정한 접속손실로 실제접속손실을 추정하는 방법이다.

여기서, S는 광섬유내 산란되는 광전력중 OTDR쪽으로 진행하여 돌아오는 광전력의 비로서 ∝1/(nw)²값이고, n은 코아굴절율, w는 모드필드경(MFD)이다.

OTDR로 광섬유에 광을 입사시키면, 도5에서와 같이 광섬유의 코어내를 전반하는 광전력 P(x)가 레일레이산란으로 인해 광섬유의 미소구간 dx에서 산란되는 광전력 중에서 OTDR쪽으로 진행하여 돌아오는 광전력은 dP(x)∝ as S P(x) dx이므로, OTDR에 의해 검출되는 광섬유의 임의 지점에서 후방산란되는 광전력P(L)은 식(5)와 같다.

[수식 5]

상기 식(5)에서 as는 산란계수(=f(Δ)), P_O임의 지점에 초기 입사된 광전력, α는 광섬유의 손실계수, L은 광섬유의 길이(위치), W는 입사한 광전력의 펄스폭이다.

한편, 도6과 같이 광섬유 접속점에 OTDR로 광전력을 입사시키면, 접속점직전의 입사단에서는 식(5)에서 처럼 광섬유내에 전파하는 광전력에 대해 일정한 비율로 후방산란광전력 P(L₁)이 발생하게 되며, 접속점직후의 출사단에서 검출되는 후방산란광전력 P(L₂)에는 식(6)과 같이 실제 광섬유접속손실이 포함되어 있다.

[수식 6]

여기서, L_f는 광섬유의 실제접속손실, P_O2는 접속부의 출사지점의 초기 입사된 광전력이다.

따라서, 광섬유접속점의 손실은 접속점 직전과 직후의 입사단 및 출사단측에서 검출되는 각각의 후방산란광전력들의 비이며, 광섬유내를 왕복전반하여 측정되는 값으로서 그 값의 1/2이 접속손실이기 때문에, OTDR에서 검출되는 접속손실 L_m은 식(7)과 같고,

[수식 7]

L_m(1→2)에는 실제접속손실 Lf이외 두 광섬유의 고유파라메타들의 상이하므로 인한 후방산란광의 차가 포함되어 있고, 이를 다시 정리하면, L_m(1→2)은 식(8)과 같이 나타낼 수 있다.

참고로,상기 식 7에서 P_O1과 P_O2의 값은 무시할 수 있을 정도로 거의 유사한 값이므로 식 8에서는 생략한다.

[수식 8]

그러나, 식(8)에서의 A항은 너무 작은 값이기 때문에 무시할 수 있어, 이를 다시 기술하면, 식(9)와 같이 된다.

[수식 9]

따라서, 식(9)에서와 같이 접속된 두 광섬유의 as 및 S와 관련된 고유상수를 확인할 수 있다면, OTDR로 측정한 편방향접속손실에 이 고유상수들을 보정하므로서 실제접속손실을 추정할 수 있는데, 이때, 광섬유의 파라메타인 고유상수 F를 이용해 한 방향에서 측정한 접속손실 L_m(1→2)을 보정하여 추정한 실제접속손실 Ls는 다음과 같이 산출이 가능하다.

[수식 10]

Ls=L_m(1→2)-F1+F2

여기서, Ls는 10logL_f에 해당하는 값이고, F₁은 1번 광섬유의 고유상수로서 5log(as₁S₁)값, F₂는 2번 광섬유의 고유상수로서 5log(as₂S₂)값이다.

한편, S는 캡쳐계수로서 ∝1/(nw)²이며, 광섬유의 고유상수 F를 다시 기술하면,

[수식 11]

F=5logas-10logn-10logw

과 같고,여기서, 첫항과 두 번째항 5logas-10logn은 광섬유의 굴절율분포에 따른값 F(Δ, n)으로 광섬유제조회사 마다 고유의 값이며, 마지막항 -10logw은 광섬유의 모드필드경에 따른 값 F(w)이다. 따라서, L_m(1→2)을 보정하여 추정한 Ls는 식(12)와 같이 산출할 수 있다.

[수식 12]

여기서, F₁(Δ, n)과 F₂(Δ,n)는 1, 2번 광섬유의 굴절율분포에 따른 값이고, F₁(w), F₂(w)는 1, 2번 광섬유의 MFD에 따른 값으로, 한방향에서 측정된 L_m에 두 광섬유가 갖는 고유상수 F(w), F(Δ, n)들을 보정하므로서 실제접속손실(→접속손실 보정값)을 산출할 수 있다.

한편, 동일회사 제품의 광섬유인 경우에는 광섬유의 코아 도핑(Dopping)에 사용하는 물질이 같고, 굴절율 분포가 비슷하기 때문에 F(w)를 가지고 식(12)를 이용해 접속손실을 추정할 수가 있으나, 제조회사가 서로 다른 광섬유접속의 경우에는 코아의 도핑물질과 굴절율분포가 같다고 볼 수 없기 때문에 F(Δ, n)와 F(w)를 미리 알아야 하는데,광섬유의 고유상수중에서 F(w)을 산출하기 위한 MFD는 광섬유 코아의 비원율을 결정하는 중요한 구조파라메타로서 광섬유제조시 철저히 관리되고 있고, 국내에서 생산되는 광섬유의 MFD는 9.5㎛±8% 이내로 되어 있으며, 광케이블의 시험성적서에 의해 그 값을 쉽게 확인할 수 있다.

또한, F(Δ, n)의 Δ는 광섬유 제조시 코아의 도핑물질에 의해 결정되는 계수이고, n은 코아의 굴절율로서 F(Δ. n)는 측정할 수 있는 값은 아니지만, OTDR로 양방향에서 측정된 L_m들의평균산술값 ALs에 두 광섬유의 F(w)들을 대입하므로서 두 광섬유의 굴절율분포에 따른 값들의 차 F₁,₂(Δ, n)를 역산출할 수 있다.

종래 양방향측정법에 의해 산출된 ALs는 실제접속손실 Ls와 같은 값으로 식(12)와 같은 형태로 기술하면, 다음 식(13)과 같이 나타낼 수 있고,

[수식 13]

두 광섬유의 굴절율분포에 따른 값들의 차 F_1, ₂(Δ, n)는 식(14)과 같이 산출할 수 있다.

[수식 14]

즉, 도7에서와 같이 A사 광섬유와 B사 광섬유를 접속하고, OTDR(2, 3)로 양방향에서 측정한 L_m들의 평균산술값 ALs과, No.1 광섬유 쪽에서 측정된 L_m(1→2), 그리고, 접속된 두 광섬유들이 갖는 F₁(w), F₂(w)들을 식(14)에 대입하므로서 F₁(Δ)와 F₂(Δ)의 차인 F₁,₂(Δ, n)를 구할 수 있다.

이상에서, 상기 설명한 본 발명의OTDR단방향측정법에 의한 접속손실보정값의 산출방법을 요약하면, 동일사 광섬유간의 접속에서는 두 광섬유의 F_1,2(Δ, n)차는 0에 가깝기 때문에, 접속손실보정값은 두 광섬유의 MFD만을 보정하므로써 접속 손실보정값을 식(15)와 같이 산출할 수 있다.

[수식 15]

Ls=L_m(1→2)-F₁(w)+F₂(w)

여기서, F₁(w), F₂(w)는 각각 1, 2번 광섬유의 MFD에 따른 값으로 -10logw₁, -10logw₂와 같이 산출되고, 제조회사가 각각 다른 타사 광섬유간의 접속에 있어서는 OTDR에 의해 측정된 L_m에 접속할 두 광섬유의 F_1,2(Δ, n)차와 F₁(w), F₂(w)를 적용하여 식(16)과 같이 접속손실보정값을 구할 수 있으며, 여기서, F_1,2(Δ, n)는 1, 2번 광섬유의 굴절율분포에 따른 값들의 차이다.

[수식 16]

Ls=L_m(1→2)-F₁(w)+F₂(w)+F_1,2(Δ, n)

이와 같이, 제조회사별 광섬유의 Δ,n MFD를 이용하여 각 광섬유의 고유상수 F를 미리 계산한다면, 광섬유접속손실을 한 쪽 방향에서만 측정하여도 그 측정값으로 부터 실제접속손실을 추정하여 평가할 수 있다.

아울러 본 발명에서는 제시한 OTDR단방향측정법에 의한 광섬유접속손실평가방법의 타당성을 검증하기 위해 평균산술값과 접속손실보정값의 오차비교실험을 실시하였는 바, 그 결과를 기술하면 다음과 같다.

실험을 위해 시료로 선정된 광섬유는 광섬유제조시 제조회사에 따라 코아도핑물질과 굴절율분포가 상이할 수 있고, 또한, 제조회사가 동일한 광섬유라도 인출하는 모재(Preform)에 따라 MFD가 다를 수 있어 실험의 정확도를 높이고자 제조회사별 서로 다른 모재에서 인출한 광섬유를 대상으로 하였고, 광섬유의 평균길이는 1.5km/spool로서 제조회사별 5개씩 총 20개의 샘플을 선정하였다.

실험방법은 각각의 광섬유들의 MFD를 측정하여 F(w)를 산출하였고, 동일사제품별 각각의 광섬유들을 10가지의 수로 40회, 타사 제품간 각각의 광섬유들을 25가지의 수로 150회에 걸쳐 실시하였는 바, 먼저, 선정된 두 광섬유를 융착접속한 후, 도8과 같이 광섬유의 양단에 설치된 OTDR(2, 3)로 편방향접속손실 L_m을 양방향에서 각각 측정하여 그들의 평균산술값 ALs을 산출한다.

이때 상기 각 시료광섬유의 F(w)값은 도 9에 도시된 바와 같다.

동일사 광섬유간의 오차비교실험에서는 임의 방향에서 측정된 편방향접속손실에 두 광섬유의 F(w)값들을 보정하여 접속손실 보정값을 산출하여 평균산술값과 비교하고, 타사 광섬유간의 접속에서의 제조회사별 임의의 두 광섬유에 대한 평균산술값에 두 광섬유의 F(w)값들과 L_m을 대입하여 F₁₂(Δ, n)를 역산출 한 후, 동일조건의 타사 광섬유간 접속에서, 임의의 L_m에 산출된 F_1,2(Δ, n)과 접속된 두 광섬유들의 F(w)들을 보정한 접속손실보정값을 산출하여 평균산술값과의 오차를 비교한다.

이때 상기 각 시료광섬유의 F(Δ, n)값은 도10에 도시된 바와 같다.

이상과 같이 구하여진 값을 이용하여 실험한 결과, 도11(A : D사-D사 간의 접속), (B : T사 -T사 간의 접속), (C : S사-S사 간의 접속)에서와 같이 동일사 광섬유간 접속에서의 오차비교실험에서는 두 광섬유간 F(Δ, n)를 무시하고 F(w)만 보정하여 산출된 접속손실보정값이 평균산술값에 비해 ±0.03dB정도의 오차가 있었음을 확인할 수 있었다.

그리고 이의 비교실험 데이타값을 도12에 나타내었는 바, 도면에 표기된 '평균산술값' 항목(12)은 종래 양방향측정법에 의해 구해진 값이고, '보정값' 항목(13)은 본 발명의 단방향측정법에 의해 구해진 값이며, '오차'항목(14)은 상기 값들의 오차를 의미한다.

도12(a)는 D사-D사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도12(b)는 T사-T사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도 12(c)는 S사-S사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를 나타내는 도면이다.

도13(A : S사-D사 간의 접속), (B : S사-T사간의 접속), (C : D사-T사 간의 접속), (D : L사-D사, L사-S사, L사-T사간의 접속)은 타사 광섬유간의 비교실험데이타를 그래프로 나타낸 도면으로, 두 광섬유간의 F(Δ, n)와 F(w)를 보정하여 산출된 접속손실보정값이 갖는 오차범위는 평균산술값에 대해 최대 ±0.04dB 이내였다.

오차비교실험결과에 따르면, OTDR단방향측정법에 의한 접속손실보정값이 OTDR양방양측정법에 의한 평균산술값에 대해 오차범위가 약 ±0.04dB정도로 존재하고, 이 범위내에서 평균산술값보다 크거나 작게 산출되었음을 알 수 있다.

그러나, 이 오차는 OTDR이 갖는 정확도(Accuracy : ±0.05~0.1)에 비해 작은 값이고, 광전송로구간의 접속점들에 대한 접속손실을 접속손실보정값으로 관리할 경우에 발생할 수 있는 최대누적오차도 ±1.08dB(40km, 접속점 27개소)정도지만, 포아송(Possion)분포에 의해 최대누적오차가 일어날 확율은 낮기 때문에 광전송로구간에서 발생할 수 있는 접속손실보정값의 오차는 무시할 수 있으며, 또한, ±1.08dB의 최대누적오차는 광전송시스팀의 허용수신레벨(최대 -32dBm)을 결정하는 광전송로의 총손실에 비해 적은 값으로 광전송로구간의 손실특성관리에 어려움이 없다.

그리고 이의 비교실험 데이타값을 도14에 나타내었는 바, 도면에 표기된 '평균산술값' 항목(12)은 종래 양방향측정법에 의해 구해진 값이고, '보정값' 항목(13)은 본 발명의 단방향측정법에 의해 구해진 값이며, '오차' 항목(14)은 상기값들의 오차를 의미한다.

도13(a)는 S사-D사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도13(b)는 S사-T사 간 평균 산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도13(c)는 D사-T사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도13(d)는 L사-S사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도13(e)는 L사-D사간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를, 도13(f)는 L사-T사 간 평균산술값과 접속손실보정값의 비교실험데이타를 나타내는 도면이다.

한편, 광섬유접속손실은 광전송특성을 결정하는 항목으로서 그 기준치를 관리하여야 하며, 종래에는 광케이블접속작업시 양방향측정법에 의해 접속손실을 평가하기 때문에 접속손실기준치를 0.4dB로 관리하고 있으나, 본 발명의 단방향측정법에서는 접속손실기준치를 접속손실보정값이 갖는 오차범위 ±0.04dB를 감안하여 0.36dB로 낮추어 관리하게 된다.

단방향측정법의 접속손실 기준치 0.36dB는 단방향 측정법이 최대 0.04dB의 오차를 같고 있기 때문에 현행 기준치 0.4dB를 규정하는 의미이며, 접속손실기준치를 0.04dB정도 낮추어 관리하기 때문에 접속손실을 평가하는 데 큰 어려움이 없다.

실제 현장에서의 광케이블접속작업과 함께 시행하는 단방향측정법에 의한 접속시험은 도15에 도시한 순서도와 같다.

먼저 측정지점에서 접속할 광케이블이 동일회사 제품인지 아니면 타사제품인지를 확인(S20)한 다음, 동일사 광섬유간일 경우 광섬유심선별 MFD를 시험성적서에 의해 확인(S21)하여 각각의 MFD를 F(w)로 변환(S22)하는 제1과정과; 상기 광케이블 화긴 결과 타사간 광섬유일 경우, 광섬유심선별 MFD를 시험 성적서에 의해 확인(S23)하여, 두 광섬유의 F(w)로 변환함과 함께, 두 광섬유의 F(Δ, n)차를 산출(S24)하는 제2과정과; 상기 각 과정을 수행하는 한편, 광케이블을 접속하는 작업에서는 광섬유심선 접속작업을 거친 다음(S10), 측정지점에서는 OTDR로 접속손실을 측정(S11)하는 제3과정과; 상기와 같은 각 과정이 모두 시행되면, 편방향접속손실치에 상기 과정에서 구한 F(w) 및 F(Δ, n)를 보정(S25)하여 접속손실보정값을 산출(S26)하는 제4과정; 및 이어 상기 산출된 접속손실보정값을 광섬유의 접속손실관리 기준치와 비교하여, 기준치 이내이면 접속작업을 완료하고, 기준치를 넘어서면 재접속여부를 결정하여 광섬유심선접속을 재 실행(S27)하는 제5과정을 포함하여 실행된다.

이상과 같은 과정을 수행하므로서 광케이블접속현장에서 단방향측정법으로 접속손실을 평가할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에서 제안한 OTDR단방향측정법에 의한 광섬유접속손실평가방법을 광케이블을 접속할 때 적용하게 되면, OTDR에 의한 편방향접속손실들을 양방향에서 측정하지 않고도 OTDR로 한방향에서 측정한 접속손실에 두 광섬유의 고유상수만을 보정하므로서 실제접속손실을 쉽게 평가하여 접속점의 신뢰도를 검증할 수 있기 때문에, OTDR측정작업에 따른 인력과 투입장비를 1/2로 줄일 수 있고, 측정작업시간과 측정에 따른 접속작업지연시간의 단축으로 광섬유접속시험비용을 대폭절감할 수 있으며, 평가방법의 효율성을 상당히 높일 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

광케이블 상호간의 접속작업에 따른 광섬유 접속점의 손실을 광섬유케이블측정기(OTDR)로 양방향 측정하여 접속손실을 평가하는데 광섬유접속손실 평가방법에 있어서, 광섬유와 광섬유 접속점에서 검출되는 후방산란 광전력을 분석하여 후방산란을 야기시키는 광섬유의 구조파라메타들에 해당하는 값들을 구하는 제1과정과; 상기 과정을 수행하면서 광케이블을 접속하는 작업에서는 광섬유심선접속작업을 거친 다음, 측정지점에서 OTDR로 접속손실을 측정하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 측정된 편방향접속손실치에 상기 제1과정에서 구한 값들을 적용시켜 손실치를 보정하여 접속손실보정값을 산출하는 제3과정; 및 이어 상기 산출된 접속손실보정값을 광섬유의 접속손실관리 기준치와 비교해 기준치 이내이면 접속작업을 완료하고, 기준치를 넘어서면 재접속여부를 결정하여 광섬유심선접속을 재 실행하는 제4과정을 포함하여 실행하는 것을 특징으로 하는 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제1과정에서 접속된 광섬유가 동일사 광섬유일 경우 광섬유심선별 모드필드경(MFD)을 구하고, 상기 값을 F(w)로 변환시켜 접속손실 보정값을 구하는데 적용하는 것을 특징으로 하는 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법.

상기 F(w) : -10logw

(w : 해당 광섬유의 MFD값)
청구항 2에 있어서, 상기 광섬유간의 접속점의 손실을 구하는 방법은, OTDR에 의해 한 방향에서 측정된 접속손실치에 상기 값을 적용하여 하기 식 1을 이용해 접속손실보정값으로 평가하는 것을 특징으로 하는 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법.

[수식 1]

Ls=Lm(1→2)-F₁(w)+F₂(w)

상기식에서(Ls : 접속손실보정값(실제접속손실)

L_m(1->2): OTDR로 1번에서 2번 광섬유로 측정한 편방향접속손실값

F₁(w) : 접속된 1번 광섬유의 MFD에 따른 값

F₂(w) : 접속된 2번 광섬유의 MFD에 따른 값)
청구항 1에 있어서, 상기 제1과정에서 접속된 광섬유가 타사간 광섬유일 경우 광섬유심선별 MFD를 이용하여 각각 F(w)로 변환시킨 값과, 두 광섬유의 F(Δ, n)차를 산출한 값을 접속손실 보정값을 구하는데 적용하는 것을 특징으로 하는 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법.

상기 F(Δ, n) = 5logas-10logn

(as : 해당 광섬유의 산란계수,

n : 해당 광섬유의 굴절율)
청구항 4에 있어서, 상기 광섬유간의 접속점의 손실을 구하는 방법은 OTDR에 의해 한 방향에서 측정된 접속손실치에 상기 값을 적용하여 하기 식 2를 이용해 접속손실보정값으로 평가하는 것을 특징으로 하는 광섬유케이블측정기(OTDR) 단방향 측정법에 의한 광섬유접속손실 평가방법

[수식 2]

Ls=L_m(1→2)-F₁(w)+F₂(w)+F_1.2(Δ, b)

상기 식에서(Ls : 접속손실보정값(실제접속손실)

L_m(1->2): OTDR로 1번에서 2번 광섬유로 측정한 편방향접속손실값

F₁(w) : 접속된 1번 광섬유의 MFD에 따른 값

F₂(w) : 접속된 2번 광섬유의 MFD에 따른 값)

F₁(Δ, n) : 접속된 1번 광섬유의 굴절율분포에 따른 값

F₂(Δ, n) : 접속된 2번 광섬유의 굴절율분포에 따른 값