JP4990854B2 - 光線路特性の解析方法、解析装置およびプログラム - Google Patents
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Description
このほか、非特許文献2にもOTDRを用いる障害箇所の特定に関する技術が開示される。この文献では光スプリッタでN分岐される光路において、Nに対して最低限必要になるOTDRのダイナミックレンジに関して議論されている。
この発明は以上のような事情によりなされたもので、その目的は、光スプリッタ下流側における個別の分岐ファイバの線路特性を、低コストで精密に測定可能な光線路特性の解析方法、解析装置およびプログラムを提供することにある、
[第1の実施形態]
図2は、この発明の第1の実施形態に関わる原理を説明するための図である。図2(a1)に示すように分岐数3の光スプリッタ2を仮定する。この光スプリッタ2から延びる分岐ファイバF1〜F3の長さをそれぞれL1、L2、L3とし、L1<L2<L3の関係が満たされるとする。各分岐ファイバF1〜F3の遠端にはそれぞれ試験光λ1〜3を反射するFBG型光フィルタ#1〜#3を接続する。
以下では光スターカプラ2の分岐数を8、分岐ファイバの線路長をそれぞれ0.8、1.1、1.5、2.0、2.6、2.9、3.2、および、4.0[km]とした。分岐ファイバ遠端にはそれぞれブラッグ波長が1641、1643、1645、1647、1649、1651、1653、および、1655[ナノメートル(nm)]のFBG型光フィルタ#1,#2,…,#8を設置した。これらの波長をこの順に、λ1、λ2、…、λ8とする。また、光スターカプラ2の上流側の区間、すなわち試験光の入射点から光スターカプラ2までの共通線路の長さを1.1kmとした。以上の構成のもとで各FBG型光フィルタのブラッグ波長に対応する試験光で光パルス試験を行い、各波長における試験波形を測定した。
第1の実験例では、第5番目に短い分岐ファイバ、すなわち反射波長が1649nmのFBGを設置した分岐ファイバの、光スプリッタ2から約1.6kmの位置に約2dBの損失を持つ曲げ障害を設定した。まず、光信号送信局STに設置した波長可変OTDR装置100から波長λ1、λ2、…、λ8の試験光パルスを順次入射し、波長ごとに時間に対する受光強度波形(OTDR波形)を測定した。
この実施形態ではOTDR波形の波長依存性に関して検討する。OTDR測定装置100から出力される試験光の出力パワーは波長依存性を持つことが多く、測定波形もそれを反映するものになる。
図18は、波長依存性を持つOTDR波形を示すグラフである。図18には第1の実験例と同じ条件で測定した波形を、波長λ5〜λ8の4波長のみ示す。#1−#8との表記は全ての試験光が8本の分岐ファイバの全てに入射することを示す。このグラフから明らかなように、波長ごとに後方散乱光の強度に差があり、波長依存性のあることがわかる。このデータをそのまま用いると減衰量を正確な評価できない場合があると考えられる。そこでこの実施形態では、規格化処理部22(図4)によって測定データを共通線路区間の強度で規格化して、規格化したデータに基づいて光強度の減衰を評価するようにする。
第1の実施形態ではOTDR波形の折り返し部分を正確に抽出する手法につき説明した。しかしながら分岐ファイバが断線すると試験光がFBG型光フィルタに届かず、折り返し波形が現れない。この実施形態ではそのような状態にも対応可能で、しかも断線障害の位置を正確に検出することを可能とする波形解析手法につき説明する。まず原理を説明し、次に図6のステップS19以降の手順に戻って説明を続ける。
図21は、この発明の第2の実施形態に関わる原理を説明するための図である。ここでは折り返し波形を処理して、折り返しでない波形と等価の波形を復元する手法につき説明する。図21(a1)は、図2の系において分岐ファイバF2が断線した状態を示す。図21(a1)、(b1)はこの状態の系にそれぞれλ1、λ3の試験光を入射した状態を示す。そのOTDR波形からそれぞれ基準波形(λ0)を減算して得た波形図が(a2)、(b2)である。いずれの波形にも折り返し波形が現れている。各グラフにおいて横軸は距離(線形目盛)、縦軸は後方散乱光強度(対数目盛)である。
図21(a2)、(b2)の実線はFBG型光フィルタから光源へと向かう戻り光により生じた情報であり、光フィルタの位置(反射点)に対して対称性を持つ。よってこの波形を、反射点を中心として点対称に射影することで、光源からフィルタ方向に進む試験光による後方散乱光波形に戻すことができる(図21(a2)、(b2)の矢印を参照)。波形データは通常、縦軸を対数目盛り(光強度[dB])、横軸を線形目盛り(距離[m])でプロットされるので、上記の射影操作は、横軸が線形目盛り、縦軸が対数目盛りのグラフ上で点Pに対して波形データを点対称移動することに相当する。
この実験例では、第3番目に短い線路すなわち反射波長がλ3(1645nm)のFBG型光フィルタを設置した分岐ファイバにおいて、光スプリッタから約0.5kmの位置に曲げによる完全放射の断線障害を与えた。この状態で試験光λ3を入射してもこの試験光はFBG型光フィルタ#3に到達できないので、OTDR波形で大きなピークが見られない。また、折り返し波形情報も得られないので第1、第2の実験例における波形解析手法をそのまま適用しても障害位置を特定することができない。しかしながら第2の実施形態の手順によればそれが可能になる。以下に解析の手順および結果を示す。
この実施形態ではインサービス試験を可能とする形態につき説明する。試験光を入射すると、その試験光の波長を反射しないFBG型光フィルタよりも下流のユーザ宅にまで試験光が入射してしまう。よって通信に不要な試験光がONU12に混入するので光線路監視試験中は通信できないことになる。これを避けるために光フィルタ11を設けて不要な波長を遮断するようにする。また、光信号送信局ST側に設けた光カプラ15により、通信光(例えば波長1.49μm)に試験光を合波するようにする。
図28は基準光λ0の波長の他の割り当ての例を示す図である。種々の検討の結果、被試験ファイバの光学特性は試験光波長領域で僅かながら波長依存性を示すことがわかった。そこでこの実施形態では波長依存性の影響を最小限に抑えるべく、試験光の帯域の中心波長近傍で、かつ割り当て波長と異なる波長範囲に基準光λ0の波長を割り当てるようにした。すなわち、波長λ4(波長1647nm)およびλ5(波長1649nm)の間に、これらの波長と異なる波長1648nmを、基準光の波長λ0とする。この波長のλ0を用いた試験結果からFBG型光フィルタのサイドローブの影響による、反射光の後方散乱光による折り返し波形は発生しないことが確認できた。
最後に、基準光λ0の配置により通信波長帯域を拡大できることを説明する。図30(図27)では試験光帯域λ1〜λ8よりも外部に基準光波長λ0を配置した。これに対し図31(図28)では、試験光帯域λ1〜λ8の中央に波長λ0を配置する。これにより図30の21nmに比べ、図31では15nmと、試験光の帯域を狭帯域化することができる。
またこの発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
Claims (14)
- 光ファイバを第1乃至第nの分岐ファイバに分岐する光スプリッタと、前記第1乃至第nの分岐ファイバの遠端に個別に接続され互いに異なる波長λ1,λ2,…,λnの光を個別に反射しそれ以外の波長の光を透過させる第1乃至第nの反射型光フィルタとを備える光分岐線路システムに用いられる光線路特性の解析方法において、
λ1,λ2,…,λnの波長の試験光を前記光ファイバに入射して前記試験光の後方散乱光の距離に対する強度分布波形Di(1≦i≦n)を各波長ごとに測定する測定ステップと、
λ1,λ2,…,λnのいずれとも異なる波長λ0の基準光を前記光ファイバに入射してこの基準光の後方散乱光の距離に対する強度分布波形D0を測定する基準波形取得ステップと、
強度分布波形Diから強度分布波形D0を減算して反射型光フィルタ以遠の折り返し波形を前記分岐ファイバごとに算出する算出ステップと、
前記折り返し波形を用いて線路特性を前記分岐ファイバごとに解析する解析ステップとを具備することを特徴とする光線路特性の解析方法。 - さらに、
第iの反射型光フィルタ以遠の折り返し波形を、横軸を線形目盛り、縦軸を対数目盛りとするグラフ上で当該第iの反射型光フィルタの位置に対して点対称に射影する射影ステップと、
前記射影した折り返し波形を補正して第iの分岐ファイバにおける後方散乱光情報を復元する復元ステップとを具備し、
前記解析ステップにおいて、前記後方散乱光情報を用いて前記線路特性を前記分岐ファイバごとに解析することを特徴とする請求項1に記載の光線路特性の解析方法。 - 前記復元ステップにおいて、
前記第iの反射型光フィルタの位置に対して点対称に射影した折り返し波形にこの第iの反射型光フィルタの反射減衰量を前記グラフ上で加算して、当該折り返し波形を補正することを特徴とする請求項2に記載の光線路特性の解析方法。 - さらに、
前記折り返し波形における不連続ピークの前後におけるレベル差が前記試験光の後方散乱光レベルの変動量よりも小さければ、この不連続ピークの区間をその前後の波形から近似される関数で補間する補間ステップを具備することを特徴とする請求項2に記載の光線路特性の解析方法。 - さらに、
前記試験光の入射点と前記光スプリッタとの間の区間における後方散乱光の強度を基準として前記強度分布波形Diおよび強度分布波形D0を規格化する規格化ステップを具備し、
前記算出ステップにおいて、前記規格化ステップにおいて規格化された強度分布波形Diおよび強度分布波形D0を用いて前記折り返し波形を算出することを特徴とする請求項1に記載の光線路特性の解析方法。 - 前記解析ステップにおいて、前記折り返し波形の損失変動量に基づいて曲げ障害の有無を前記分岐ファイバごとに解析することを特徴とする請求項1に記載の光線路特性の解析方法。
- 前記解析ステップにおいて、前記後方散乱光情報の損失変動量に基づいて曲げ障害の有無を前記分岐ファイバごとに解析することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の光線路特性の解析方法。
- 前記解析ステップにおいて、第i(1≦i≦n)の分岐ファイバにおける後方散乱光情報からその他の分岐ファイバの後方散乱光情報の総和を減算した結果に基づいて当該第iの分岐ファイバにおける断線障害の有無を解析することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の光線路特性の解析方法。
- 前記反射型光フィルタとユーザ設備との間に、前記試験光および前記基準光を遮断する光フィルタを設けることを特徴とすることを特徴とする請求項1に記載の光線路特性の解析方法。
- 前記試験光の波長λ1,λ2,…,λnにより占有される帯域の中央に前記基準光波長λ0を割り当てることを特徴とする請求項9に記載の光線路特性の解析方法。
- 光ファイバを第1乃至第nの分岐ファイバに分岐する光スプリッタと、前記第1乃至第nの分岐ファイバの遠端に個別に接続され互いに異なる波長λ1,λ2,…,λnの光を個別に反射しそれ以外の波長の光を透過させる第1乃至第nの反射型光フィルタとを備える光分岐線路システムに用いられる光線路特性の解析装置において、
λ1,λ2,…,λnの波長の試験光を前記光ファイバに入射して測定される前記試験光の後方散乱光の距離に対する強度分布波形Di(1≦i≦n)から、λ1,λ2,…,λnのいずれとも異なる波長λ0の基準光を前記光ファイバに入射して測定されるこの基準光の後方散乱光の距離に対する強度分布波形D0を減算して、第1乃至第nの分岐ファイバごとに反射型光フィルタ以遠の折り返し波形を算出する算出手段と、
前記折り返し波形を用いて線路特性を前記分岐ファイバごとに解析する解析手段とを具備することを特徴とする光線路特性の解析装置。 - さらに、
第iの反射型光フィルタ以遠の折り返し波形を、横軸を線形目盛り、縦軸を対数目盛りとするグラフ上で当該第iの反射型光フィルタの位置に対して点対称に射影する射影手段と、
前記射影した折り返し波形を補正して第iの分岐ファイバにおける後方散乱光情報を復元する復元手段とを具備し、
前記解析手段は、前記後方散乱光情報を用いて前記線路特性を前記分岐ファイバごとに解析することを特徴とする請求項11に記載の光線路特性の解析装置。 - 前記光分岐線路システムは、さらに、前記反射型光フィルタとユーザ設備との間に設けられ前記試験光および前記基準光を遮断する光フィルタを具備し、
前記試験光の波長λ1,λ2,…,λnにより占有される帯域の中央に前記基準光波長λ0を割り当てることを特徴とする請求項11および請求項12のいずれか1項に記載の光線路特性の解析装置。 - 光ファイバを第1乃至第nの分岐ファイバに分岐する光スプリッタと前記第1乃至第nの分岐ファイバの遠端に個別に接続され互いに異なる波長λ1,λ2,…,λnの光を個別に反射しそれ以外の波長の光を透過させる第1乃至第nの反射型光フィルタとを備える光分岐線路システムに用いられるコンピュータに読み込まれるプログラムであって、
前記コンピュータに、
λ1,λ2,…,λnの波長の試験光を前記光ファイバに入射して前記試験光の後方散乱光の距離に対する強度分布波形Di(1≦i≦n)を各波長ごとに測定する処理を実行させる命令と、
λ1,λ2,…,λnのいずれとも異なる波長λ0の基準光を前記光ファイバに入射してこの基準光の後方散乱光の距離に対する強度分布波形D0を測定する処理を実行させる命令と、
強度分布波形Diから強度分布波形D0を減算して第1乃至第nの分岐ファイバごとに反射型光フィルタ以遠の折り返し波形を算出する処理を実行させる命令と、
前記折り返し波形を用いて線路特性を前記分岐ファイバごとに解析する処理を実行させる命令とを含むことを特徴とするプログラム。
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