JP4016693B2

JP4016693B2 - 光ファイバ評価方法及び評価装置

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Publication number: JP4016693B2
Application number: JP2002099126A
Authority: JP
Inventors: 信次遠藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-04-01
Also published as: JP2003294576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＴＤＲ装置によって測定されるＯＴＤＲ波形を用いて光ファイバを評価する光ファイバ評価方法、及び評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバにおける異常の有無や異常の位置、範囲を判定して光ファイバを評価する方法として、パルス光の後方散乱によるＯＴＤＲ波形（Optical Time-Domain Reflectometer、光学的時間領域反射計）を測定することによって光ファイバの異常を評価する方法が用いられている。このような光ファイバ評価方法は、例えば特開平１０−３３２５３０号公報、特開平９−２６９２７９号公報に記載されている。
【０００３】
ＯＴＤＲ波形による光ファイバ評価方法では、評価対象となる光ファイバをＯＴＤＲ装置へと接続し、光ファイバに対してパルス光を入射する。そして、光ファイバの各位置において発生する後方散乱によるＯＴＤＲ装置への戻り光パワーを検出し、その時間に対する波形（ＯＴＤＲ波形）から光ファイバを評価する。ＯＴＤＲ装置への戻り光は、光ファイバの各位置での光損失に対応し、したがって、その波形の異常から光ファイバの異常を評価することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した光ファイバ評価方法においては、測定されたＯＴＤＲ波形から、光ファイバでの異常を確実に判定することが重要である。これに対して、特開平１０−３３２５３０号公報には、測定した波形での平均損失値、またはそれに代わる規格値を用い、各時点での損失値の規格値からの差分をプリントすることが記載されている。ここで、この方法では、プリントされた規格値からの差分のデータに基づいて、評価者の目視によって光ファイバでの異常が判定される。このため、異常の判定の基準が明確とならず、光ファイバの異常を確実に評価することはできない。
【０００５】
また、特開平９−２６９２７９号公報には、ＯＴＤＲ波形に対して最小自乗法によって近似直線を求め、平滑化した波形と近似直線とが交差している点について、その点での波形の傾き、及び傾きが同一方向となっている長さから光ファイバでの異常を判定することが記載されている。しかしながら、この方法では、波形と近似直線とが交差していない限り光ファイバの異常を判定することができないなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバの異常をＯＴＤＲ波形から確実に評価することが可能な光ファイバ評価方法、及び評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による光ファイバ評価方法は、評価対象の光ファイバにパルス光を入射して光ファイバからの戻り光パワーを検出し、戻り光パワーの時間に対する波形を測定することによって光ファイバを評価する評価方法であって、（１）波形の評価したい部分に対する近似直線を求める近似直線算出ステップと、（２）波形の評価したい部分と近似直線との差分より偏差波形を求める偏差波形算出ステップと、（３）偏差波形について、偏差が最大または極大となる第１基準値、及び最小または極小となる第２基準値を求め、第１基準値及び第２基準値の差分値を算出する差分値算出ステップと、（４）差分値が所定の条件を満たすかどうかによって、光ファイバの異常を判定する差分値判定ステップと、（５）光ファイバの異常が判定された場合に、光ファイバを分割することで異常を低減することが可能な分割点を決定する分割点決定ステップとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による光ファイバ評価装置は、評価対象の光ファイバにパルス光を入射して光ファイバからの戻り光パワーを検出し、戻り光パワーの時間に対する波形を測定することによって光ファイバを評価する評価装置であって、（１）波形の評価したい部分に対する近似直線を求める近似直線算出手段と、（２）波形の評価したい部分と近似直線との差分より偏差波形を求める偏差波形算出手段と、（３）偏差波形について、偏差が最大または極大となる第１基準値、及び最小または極小となる第２基準値を求め、第１基準値及び第２基準値の差分値を算出する差分値算出手段と、（４）差分値が所定の条件を満たすかどうかによって、光ファイバの異常を判定する差分値判定手段と、（５）光ファイバの異常が判定された場合に、光ファイバを分割することで異常を低減することが可能な分割点を決定する分割点決定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記した光ファイバ評価方法及び評価装置においては、ＯＴＤＲ波形と近似直線との偏差波形によって、波形の直線からのずれを表す偏差の差分値を算出し、その差分値が所定の条件を満たすかどうかによって光ファイバの異常を評価している。これにより、光ファイバでの損失からみて正常な場合であっても、広い範囲での偏差異常などの光ファイバの異常を確実に評価することができる。特に、偏差の最大値または極大値と、最小値または極小値とから算出された差分値を異常の判定に用いることにより、波形の直線からのずれの大きさを正しく評価することが可能となる。
【００１０】
ここで、偏差波形からの第１基準値及び第２基準値の導出については、差分値算出ステップ（差分値算出手段）において、事前に偏差波形を時間に対して複数の区間に分割して、区間毎に差分を平均化することが好ましい。これにより、偏差波形でのノイズなどの微小な変動の影響を低減して、光ファイバの異常を確実に判定することができる。
【００１１】
また、光ファイバ評価方法（評価装置）は、光ファイバの異常が判定された場合に、光ファイバを分割することで異常を低減することが可能な分割点を決定する分割点決定ステップ（分割点決定手段）を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように、上記した方法によって判定された広い範囲での偏差異常などの光ファイバの異常に対して、光ファイバの好適な分割点を決定することにより、異常が判定された光ファイバを良好な特性の２以上の光ファイバへと分割して使用することが可能となる。
【００１３】
この場合、評価方法は、分割点によって波形を分割する波形分割ステップを備え、分割された波形のそれぞれについて、近似直線算出ステップと、偏差波形算出ステップと、差分値算出ステップと、差分値判定ステップとを行うことが好ましい。これにより、決定された分割点で光ファイバを分割する場合に、分割して得られる２以上の光ファイバのそれぞれが、良好な特性の光ファイバとなるかどうかをあらかじめ判定することができる。
【００１４】
また、波形の各時点での傾きを算出し、算出された傾きの値が所定の範囲内にあるかどうかによって、光ファイバの異常を判定する異常判定ステップを備えることを特徴とする。このように、偏差波形での偏差の差分値を用いた光ファイバの異常の評価に加えて、波形の各時点での傾きを用いた評価方法を併用することにより、さらに確実に光ファイバの異常を評価することが可能となる。
【００１５】
また、波形を所定の区間幅で複数の区間へと分割して、複数の区間のそれぞれについて、区間内での波形に対する区間近似直線を求め、区間近似直線の傾きの値が所定の範囲内にあるかどうかによって、光ファイバの異常を判定する異常判定ステップを備えることを特徴とする。このように、偏差波形での偏差の差分値を用いた光ファイバの異常の評価に加えて、波形の各区間での近似直線の傾きを用いた評価方法を併用することにより、さらに確実に光ファイバの異常を評価することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による光ファイバ評価方法、及び評価装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１７】
ここで、ＯＴＤＲ波形の傾きは、光ファイバの各位置における局所的な損失値、あるいは分割した各区間における損失値に対応している。このため、以下においては、波形及び近似直線の傾きの符号について、傾きが増大して光ファイバでの損失値が大きくなる方向を正の方向、傾きが減少して光ファイバでの損失値が小さくなる方向を負の方向として説明する。
【００１８】
図１は、本発明による光ファイバ評価装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。この光ファイバ評価装置１は、ＯＴＤＲ波形を測定する波形測定部２と、測定された波形を評価する波形評価部３とを備える。また、波形評価部３は、光ファイバの評価に必要なデータ値を算出する算出部４と、算出されたデータ値から光ファイバの異常についての判定を行う判定部５とから構成されている。以下、本光ファイバ評価装置１の構成について、その動作及び光ファイバ評価方法とともに説明する。
【００１９】
まず、ＯＴＤＲ測定装置に相当する波形測定部２について説明する。波形測定部２は、パルス光送信部２１と、光カプラ２２と、戻り光受信部２３とを有する。パルス光送信部２１は、例えば半導体レーザからなり、ＯＴＤＲ波形の測定に用いられる所定波長、所定の時間幅のパルス光を生成して出力する。このパルス光送信部２１は、光カプラ２２を介して、本光ファイバ評価装置１による評価対象となっている光ファイバＦに対して光学的に接続されている。
【００２０】
また、光ファイバＦには、パルス光送信部２１に加えて、戻り光受信部２３が光カプラ２２を介して光学的に接続されている。戻り光受信部２３は、例えば半導体受光素子からなり、光ファイバＦから入力された所定波長の光を検出して、検出信号を出力する。
【００２１】
このような構成において、パルス光送信部２１から光カプラ２２を介して、光ファイバＦへと光ファイバ評価用のパルス光が送信されると、光ファイバＦの各位置において、後方散乱によって波形測定部２への戻り光が発生する。この戻り光は、光カプラ２２を介して戻り光受信部２３によって受信され検出される。これにより、パルス光が送信された後の各時点において、戻り光及びそのパワーが検出される。
【００２２】
戻り光受信部２３から出力される戻り光パワーの検出信号は、Ａ／Ｄ変換器などの信号処理に必要な回路要素から構成された信号処理部２４へと入力される。信号処理部２４は、パルス光送信部２１によるパルス光の送信時刻と同期して、戻り光受信部２３からの検出信号の信号処理を行う。
【００２３】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器などからなる信号処理部２４は、パルス光送信部２１によるパルス光の送信時刻に対して一定時間をおいたサンプリング開始時刻から、一定周期で多数回のサンプリング時刻において、測定された戻り光パワーのサンプリングを行う。このサンプリングデータは、戻り光の時間に対する波形であるＯＴＤＲ波形の元データとなる。
【００２４】
ここで、パルス光送信部２１でのパルス光の送信時刻と、戻り光受信部２３及び信号処理部２４での戻り光の受信時刻であるサンプリング時刻との時間差は、光ファイバＦへと送信されたパルス光の光成分が後方散乱されて戻ってくるまでの遅延時間である。すなわち、この時間差は、測定された戻り光が後方散乱された光ファイバＦでの位置に対応している。したがって、この戻り光の時間に対するＯＴＤＲ波形を測定し、波形での異常の有無及び異常が発生した遅延時間を評価することにより、評価対象の光ファイバＦにおける異常の有無及び異常が発生した位置を評価することができる。
【００２５】
波形測定部２における各部の動作は、測定制御部２０によって制御されている。測定制御部２０は、パルス光送信部２１に対して、パルス光の送信時刻を指示する。また、測定制御部２０は、パルス光の送信時刻を参照し、信号処理部２４に対して、戻り光の受信時刻となる戻り光受信部２３からの検出信号のサンプリング時刻を指示する。また、信号処理部２４でサンプリングされた戻り光パワーのサンプリングデータなどの各データが、測定制御部２０によって収集される。
【００２６】
次に、ＯＴＤＲ評価装置に相当する波形評価部３について説明する。波形評価部３は、算出部４と、判定部５とからなる。
【００２７】
算出部４は、波形生成部４０と、近似直線算出部４１と、偏差波形算出部４２と、差分値算出部４３と、波形分割部４４とを有する。波形生成部４０は、波形測定部２の測定制御部２０によって収集された戻り光パワーのサンプリングデータなどの必要なデータを入力し、それらのデータに基づいて、戻り光パワーの時間に対するＯＴＤＲ波形を生成する。この時間に対する波形での遅延時間は、上述したように、光ファイバＦでの位置に対応している。
【００２８】
なお、波形測定部２によって取得される戻り光パワーのサンプリングデータでの統計的なふらつきが大きいなど必要な場合には、波形生成部４０において移動平均などを用いた波形の平滑化処理が行われて、波形の複数のデータ点が生成される。
【００２９】
近似直線算出部４１は、波形生成部４０で生成されたＯＴＤＲ波形について、波形の全体に対する近似直線を求める（近似直線算出ステップ）。この近似直線は、例えば、波形の複数のデータ点に対して最小自乗法を適用することによって求められる。また、偏差波形算出部４２は、波形生成部４０で生成された波形、及び近似直線算出部４１で算出された近似直線から、波形と近似直線との差分により偏差波形を求める（偏差波形算出ステップ）。
【００３０】
さらに、差分値算出部４３は、算出された偏差波形について、波形の直線からのずれの大きさを表す偏差の差分値を算出する（差分値算出ステップ）。この偏差波形での差分値は、判定部５による光ファイバの異常の評価に用いられる。具体的には、差分値算出部４３は、偏差波形算出部４２で算出された偏差波形について、偏差が最大または極大となる第１基準値と、最小または極小となる第２基準値とを求める。そして、これらの第１基準値及び第２基準値の差分によって偏差の差分値を算出する。
【００３１】
判定部５は、差分値判定部５１と、異常判定部５０と、分割点決定部５２とを有する。
【００３２】
差分値判定部５１では、差分値算出部４３で算出されるＯＴＤＲ波形の偏差波形での差分値に対して、許容される条件があらかじめ設定されている。差分値判定部５１は、算出された偏差波形での差分値が所定の条件を満たすかどうかを判断し、その結果に基づいて光ファイバＦの異常についての判定を行う（差分値判定ステップ）。偏差の差分値に対する許容条件としては、例えば、許容される数値範囲として許容偏差範囲が設定される。また、異常判定部５０は、差分値判定部５１における判定結果等に基づいて、評価対象である光ファイバＦにおける異常の有無や異常の位置などを判定する（異常判定ステップ）。
【００３３】
また、分割点決定部５２は、差分値判定部５１及び異常判定部５０において光ファイバＦに異常があることが判定された場合に、光ファイバＦを２以上の光ファイバに分割することで異常が低減された光ファイバとすることが可能な分割点を決定する（分割点決定ステップ）。光ファイバＦに対する分割点が決定されたら、分割点決定部５２は、算出部４の波形分割部４４に対して波形の分割を指示する。波形分割部４４は、分割点決定部５２で決定された光ファイバＦにおける分割点に対応する分割点によって、ＯＴＤＲ波形を２以上の波形に分割する（波形分割ステップ）。そして、分割された波形のそれぞれについて、近似直線算出部４１での近似直線の算出、偏差波形算出部４２での偏差波形の算出、差分値算出部４３での偏差の差分値の算出、及び差分値判定部５１での差分値による光ファイバの異常の判定等を繰り返して行う。
【００３４】
本実施形態による光ファイバ評価装置及び評価方法の効果について説明する。
【００３５】
図１に示した光ファイバ評価装置、及びそれによる評価方法においては、波形測定部２によって測定されるＯＴＤＲ波形に対し、ＯＴＤＲ波形と近似直線との偏差波形によって、波形の直線からのずれの大きさを表す偏差の差分値を算出している。そして、算出された差分値が所定の条件を満たすかどうかによって光ファイバＦの異常を評価している。これにより、光ファイバでの損失からみて正常な場合であっても、光ファイバの異常を確実に評価することができる。
【００３６】
特に、偏差波形での偏差の最大値または極大値と、最小値または極小値とから算出された差分値を異常の判定に用いることにより、波形の直線からのずれの大きさ、及びそれによる光ファイバの異常の大きさを正しく評価することが可能となる。また、このような評価方法は、例えば、広い範囲での偏差異常などの光ファイバの異常の評価に対して有効である。なお、偏差波形での差分値を用いた光ファイバの異常の具体的な評価方法については、後述する。
【００３７】
また、本実施形態では、偏差の差分値を用いた評価によって光ファイバの異常が判定された場合に、光ファイバＦを分割することで異常を低減することが可能な分割点を決定している。このように、上記した方法によって判定された広い範囲での偏差異常などの光ファイバの異常に対して、光ファイバの好適な分割点を決定することにより、異常が判定された光ファイバを良好な特性の２以上の光ファイバへと分割して使用することが可能となる。
【００３８】
さらに、光ファイバに対して決定された分割点に対し、その分割点によって波形を分割して偏差の差分値の算出及び判定等を繰り返して行っている。これにより、決定された分割点で光ファイバを分割する場合に、分割して得られる２以上の光ファイバのそれぞれが、良好な特性の光ファイバとなるかどうかをあらかじめ判定することができる。
【００３９】
また、異常判定部５０における光ファイバＦの異常の判定については、差分値判定部５１における判定結果から直ちに異常の判定を行っても良いが、さらに他の方法を用いた異常の判定を追加的に併用して行うことも可能である。
【００４０】
そのような追加的な異常の判定方法としては、例えば、ＯＴＤＲ波形について、波形の各時点での傾きを算出し、算出された傾きの値が所定の範囲内（例えば、設定された許容傾き範囲内）にあるかどうかによって、光ファイバの異常を判定する方法がある。あるいは、波形を所定の区間幅で複数の区間へと分割して、複数の区間のそれぞれについて、区間内での波形に対する区間近似直線の傾きを算出し、算出された傾きの値が所定の範囲内（例えば、設定された許容傾き範囲内）にあるかどうかによって、光ファイバの異常を判定する方法がある。
【００４１】
このように、偏差波形での偏差の差分値を用いた光ファイバの異常の評価に加えて、波形の各時点での傾き、または波形の各区間での近似直線の傾きを用いた評価方法を併用することにより、さらに確実に光ファイバの異常を評価することが可能となる。
【００４２】
ＯＴＤＲ波形の偏差波形での偏差の差分値を用いた光ファイバの異常の評価方法について、具体的な例を挙げて説明する。ここで、以下に示す各グラフにおける横軸は、ファイバ長（評価対象である光ファイバＦでの位置）を示している。このファイバ長は、パルス光送信部２１によってパルス光が送信されてから、戻り光受信部２３によって戻り光が受信されるまでの遅延時間に対応している。
【００４３】
図２は、（ａ）ＯＴＤＲ波形と近似直線、（ｂ）偏差波形、及び（ｃ）波形の傾きの時間変化の一例を示すグラフである。
【００４４】
この例においては、図２（ａ）に示すように、所定の全ファイバ長Ｌ（例えばＬ＝５０ｋｍ）の光ファイバについて、その略中心の点Ｐを境界として傾きが異なる値となっているＯＴＤＲ波形（実線）の例を示している。この波形に対して最小自乗法などの近似法を適用することにより、近似直線（破線）が得られる。なお、波形または近似直線の傾きは、光ファイバの各位置における損失に対応している。近似直線の傾きによる平均損失は、例えば０．２００ｄＢ／ｋｍ程度である。
【００４５】
これらの波形及び近似直線に対し、その各位置での波形の値と近似直線の値との差分による偏差から偏差波形を求める。そして、この偏差波形において、波形での偏差の大きさを示す差分値を算出する。図２（ｂ）に示す偏差波形の例では、偏差波形の両端部にある点Ａ₁、Ａ₂のそれぞれにおいて偏差が最大となっている。このとき、点Ａ₁、Ａ₂での偏差が差分値算出における第１基準値となる。また、偏差波形の略中心にあり点Ｐに相当する点Ｂにおいて偏差が最小（極小）となっている。このとき、点Ｂでの偏差が第２基準値となる。そして、これらの第１基準値及び第２基準値の差分によって、偏差波形での差分値Δｓ（例えばΔｓ＝０．１ｄＢ）が求められる。
【００４６】
一方、この偏差波形での差分値Δｓに対し、偏差の差分値に対する許容条件となる許容される数値範囲として、許容偏差範囲があらかじめ設定されている。そして、算出された差分値Δｓと、許容偏差範囲とを比較し、差分値Δｓが許容される上限よりも大きいなど差分値が許容偏差範囲外であれば、光ファイバに偏差異常があると判定する。このような光ファイバの評価方法によれば、図２（ａ）の波形に示したような広い範囲での偏差異常についても、確実に異常を判定することができる。
【００４７】
また、図２（ｃ）のグラフには、図２（ａ）に示したＯＴＤＲ波形及び近似直線での傾きを示している。このグラフにおいて、破線は、近似直線から求められた波形全体での平均傾きの値を示している。これは、評価対象となっているファイバ長Ｌの光ファイバ全体での平均損失に対応している。また、実線は、波形の各位置での傾きの値の変化を示している。これは、光ファイバの各位置での損失の変化に対応している。この例においては、光ファイバの略中心の点Ｐを境界として、実線で示す傾きの値が階段的に変化している。
【００４８】
ここで、図２（ａ）に示したＯＴＤＲ波形が得られる光ファイバは、製造時のコア変動などの原因により、実質的に異なるコアを持つ２本の光ファイバが点Ｐで接続されている状態に等しい構成となっている。このような光ファイバにおいては、光ファイバ内で点Ｐを境界としてコア径が変化し、さらにそれに伴って、光ファイバでの損失や、コアの実効断面積Ａ_eff、モードフィールド径、分散などの特性値が変化する。図２（ｃ）には、その一例として、点Ｐにおける損失値の階段的な変化が示されている。
【００４９】
このような光ファイバの評価において、ＯＴＤＲ波形に対して近似直線を求め、その傾きから光ファイバでの損失を算出すると、点Ｐを境界とする前半部分及び後半部分の光ファイバでの損失の平均損失が、見かけ上の損失値として求められる。損失以外の分散などの特性を評価した場合も同様に、平均された見かけ上の特性値が求められる。この平均特性が評価された光ファイバについて、全ファイバ長５０ｋｍを２分割して２５ｋｍの２本の光ファイバを作成した場合、分割後の２本の光ファイバは、図２（ａ）から明らかなように、分割前の光ファイバで評価されていた特性値とは異なる特性を有するものとなる。
【００５０】
例えば、分割前に平均分散が評価されていた光ファイバを分割して２本の光ファイバとし、そのそれぞれに対して分散補償を行う場合を考えると、分割前の平均分散の値に基づいた分散補償では、分割後の光ファイバの分散が正しく補償されないこととなる。一方、近年、高速・大容量での光伝送を目的として開発と利用が進められている波長多重（ＷＤＭ）伝送システムでは、非線形現象の発生を抑制して情報の劣化が起きないようにすることで伝送可能な情報量を増加させている。これに対して、光伝送での波長分散が充分に補償されないと、信号光の伝送特性が劣化する原因となる。
【００５１】
これに対して、波形及び近似直線から偏差異常を検出して光ファイバの異常を判定する上記の評価方法によれば、このように光ファイバの途中で特性値が変化するような異常についても、確実に評価することが可能である。
【００５２】
ここで、偏差波形からの第１基準値及び第２基準値の導出、及びそれによる偏差の差分値の算出の具体的な方法としては、例えば、データ点による方法、及び区間による方法の２種類の方法を用いることができる。
【００５３】
図３は、偏差波形の（ａ）データ点、及び（ｂ）区間による偏差の差分値の算出方法を示すグラフである。
【００５４】
まず、偏差波形のデータ点による差分値の算出方法では、図３（ａ）に示すように、偏差波形での複数のデータ点から、偏差が最大または極大となる第１基準点Ａと、偏差が最小または極小となる第２基準点Ｂとを検出する。そして、第１基準点Ａでの偏差の値を第１基準値、第２基準点Ｂでの偏差の値を第２基準値とし、これらの第１基準値及び第２基準値の差分から偏差の差分値Δｓを算出する。このような方法によれば、偏差波形を詳細に再現して、光ファイバの異常点の位置などを正確に判定することができる。
【００５５】
また、偏差波形の区間による差分値の算出方法では、図３（ｂ）に示すように、事前に偏差波形を所定の区間幅Ｔで複数の区間に分割して、区間毎に偏差を平均化し、それらの複数の区間から、偏差が最大または極大となる第１基準区間Ｔ_Aと、偏差が最小または極小となる第２基準区間Ｔ_Bとを検出する。そして、第１基準区間Ｔ_Aでの偏差の値を第１基準値、第２基準区間Ｔ_Bでの偏差の値を第２基準値とし、これらの第１基準値及び第２基準値の差分から偏差の差分値Δｓを算出する。このような方法によれば、偏差波形でのノイズなどの微小な変動の影響を低減して、光ファイバの異常を確実に判定することができる。
【００５６】
次に、ＯＴＤＲ波形の傾きを用いた光ファイバの追加的な異常の評価方法について説明する。
【００５７】
上述した光ファイバ評価方法においては、ＯＴＤＲ波形に対して近似直線を求め（図２（ａ））、波形と近似直線との偏差波形を算出する（図２（ｂ））。そして、算出された偏差波形での差分値から光ファイバの異常を判定する。これに対して、ＯＴＤＲ波形の傾きを用いて追加的な異常の評価を行うことにより、様々なパターンでの異常を判定することが可能となる。
【００５８】
図２（ｃ）は、光ファイバでの損失に相当するＯＴＤＲ波形での傾きを示すグラフであり、上述したように、点Ｐを境界として階段的に変化する傾きが示されている。波形の傾きを用いた異常の評価では、この傾き（損失）の値に対して、近似直線での平均傾きなどを基準値として許容傾き範囲（許容損失範囲）をあらかじめ設定しておく。そして、算出された傾きの値と、許容傾き範囲とを比較し、傾きの値が許容傾き範囲外であれば、光ファイバに傾き異常（損失異常）があると判定する。
【００５９】
相対値によって判定を行う偏差異常の評価に対して、傾き異常の評価では、絶対値によって異常を判定することができる。このような評価方法は、局所的な異常や区間的な異常の判定に有効である。したがって、これらの評価方法を併用すれば、様々なパターンでの異常を判定できる。具体的な数値としては、例えば、近似直線から求められた平均損失０．２００ｄＢ／ｋｍに対し、平均損失を基準値として、０．１５０〜０．２５０ｄＢ／ｋｍを許容損失範囲に設定する。これに対して、ＯＴＤＲ波形から求められた損失の変動が０．１９０〜０．２１０ｄＢ／ｋｍの範囲であれば、許容損失範囲内にあるものとして、損失異常はないものと判定する。
【００６０】
このような傾き異常を判定する評価方法における波形の傾きの算出方法としては、波形の各時点でのデータ点から傾きを算出する方法がある。この場合、波形での隣り合うデータ点間の差分から傾きの値が求められる。あるいは、波形を複数の区間に分割して区間毎に区間近似直線を求め、波形の傾きとして区間近似直線の傾きを算出する方法がある。この場合、傾きの値は各区間に対して求められる。
【００６１】
なお、波形及び近似直線の傾きの値を用いる評価方法は、偏差の差分値を用いる評価方法に比べて、波形におけるノイズなどの微小な変動の影響を受けやすい。したがって、そのような微小な変動の影響等についても考慮しつつ、偏差異常の判定と傾き異常（損失異常）の判定とを組合せて光ファイバの異常の評価を行うことが好ましい。
【００６２】
偏差異常及び傾き異常の判定の組合せ方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、偏差、傾きがともに正常な場合には、その光ファイバは正常と判定する。また、偏差が異常、傾きが正常な場合には、光ファイバに対して分割点を決定する。また、偏差が正常、傾きが異常な場合には、局所異常であればそのまま異常とし、区間異常であればノイズによる誤判定と判断して正常とする。また、偏差、傾きがともに異常な場合には、その光ファイバは異常と判定する。また、これ以外の方法で、偏差異常及び傾き異常の判定を組合せても良い。
【００６３】
次に、光ファイバの分割点の決定方法、及び分割点が決定された場合の光ファイバの再評価方法について説明する。
【００６４】
図４は、（ａ）ＯＴＤＲ波形と近似直線、（ｂ）偏差波形、（ｃ）分割された前半部分の偏差波形、及び（ｄ）後半部分の偏差波形の時間変化の一例を示すグラフである。
【００６５】
この例においては、図４（ａ）に示すように、評価対象となっているファイバ長Ｌの光ファイバについて、その前半部分から後半部分に向かって波形の傾きが順次小さくなっていくＯＴＤＲ波形の例を示している。このような波形が得られた場合には、波形及び近似直線から求められた図４（ｂ）に示す偏差波形を参照し、その偏差が極小となる点Ｄを光ファイバの分割点とすることができる。このように決定された分割点Ｄによれば、差分値Δｓが大きいファイバ長Ｌの光ファイバを、傾きが大きいファイバ長Ｌ₁の前半部分と、傾きが小さいファイバ長Ｌ₂の後半部分との２本の光ファイバに分割することができる。
【００６６】
このように分割点Ｄが決定された場合には、分割点ＤによってＯＴＤＲ波形を分割し、それぞれの波形について偏差の差分値の算出及び判定等を繰り返して行うことにより、分割して得られる光ファイバのそれぞれの特性をあらかじめ判定することができる。
【００６７】
すなわち、図４（ａ）に示すように、ファイバ長Ｌ₁の前半部分、及びファイバ長Ｌ₂の後半部分について、それぞれの部分での波形から再近似直線を求める。そして、波形と再近似直線との差分から、分割点Ｄで分割した場合における前半部分の偏差波形（図４（ｃ））、及び後半部分の偏差波形（図４（ｄ））を求め、それぞれの偏差波形での差分値から、分割後の光ファイバの異常を判定する。
【００６８】
これらの判定結果において、それぞれの偏差の差分値が許容条件を満たしていれば、分割点Ｄで光ファイバを分割することによって、２本の正常な光ファイバが得られると判断することができる。また、これらの分割後の光ファイバに対応する前半部分及び後半部分の波形に対し、偏差の差分値を用いた偏差異常の判定に加えて、波形または区間近似直線の傾きを用いた損失異常の判定をさらに行っても良い。
【００６９】
また、上記した例では、図４（ｂ）に示したように偏差の極小点を分割点Ｄとしたが、分割点の決定方法については、それぞれの波形の形状に応じて他の方法によって分割点を決定しても良い。例えば、前半部分から後半部分に向かって波形の傾きが順次大きくなっていくＯＴＤＲ波形が得られた場合には、偏差波形における偏差の極大点を分割点とすることができる。
【００７０】
また、分割点Ｄの近傍において波形の偏差及び傾きが急激に変化する範囲がある場合には、光ファイバを分割する際に、分割点Ｄの近傍の所定範囲（例えば図４（ｂ）に示すファイバ長Ｌ₃の範囲）を廃却することが好ましい。
【００７１】
本発明による光ファイバ評価方法、及び評価装置は、上述した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１に示した光ファイバ評価装置１においては、ＯＴＤＲ波形を用いて光ファイバの異常の評価を行う波形評価部３に対して、ＯＴＤＲ測定装置である波形測定部２が併設された構成を示しているが、測定装置については別装置とし、その測定装置で測定されたＯＴＤＲ波形のデータを読み込んで光ファイバの評価を行う構成としても良い。また、光ファイバの異常の評価のみが必要な場合には、光ファイバの分割点の決定、及び分割後の光ファイバについての再評価等については行わない構成としても良い。
【００７２】
【発明の効果】
本発明による光ファイバ評価方法、及び評価装置は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、ＯＴＤＲ波形と近似直線との偏差波形によって、波形の直線からのずれを表す偏差の差分値を算出し、その差分値が所定の条件を満たすかどうかによって光ファイバの異常を判定する評価方法及び評価装置によれば、広い範囲での偏差異常などの光ファイバの異常を確実に評価することが可能となる。特に、偏差の最大値または極大値と、最小値または極小値とから算出された差分値を異常の判定に用いることにより、波形の直線からのずれの大きさを正しく評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ評価装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）ＯＴＤＲ波形と近似直線、（ｂ）偏差波形、及び（ｃ）波形の傾きの時間変化の一例を示すグラフである。
【図３】偏差波形の（ａ）データ点、及び（ｂ）区間による偏差の差分値の算出方法を示すグラフである。
【図４】（ａ）ＯＴＤＲ波形と近似直線、（ｂ）偏差波形、（ｃ）分割された前半部分の偏差波形、及び（ｄ）後半部分の偏差波形の時間変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…光ファイバ評価装置、Ｆ…光ファイバ、２…波形測定部、２０…測定制御部、２１…パルス光送信部、２２…光カプラ、２３…戻り光受信部、２４…信号処理部、３…波形評価部、４…算出部、４０…波形生成部、４１…近似直線算出部、４２…偏差波形算出部、４３…差分値算出部、４４…波形分割部、５…判定部、５０…異常判定部、５１…差分値判定部、５２…分割点決定部。

Claims

評価対象の光ファイバにパルス光を入射して前記光ファイバからの戻り光パワーを検出し、前記戻り光パワーの時間に対する波形を測定することによって前記光ファイバを評価する評価方法であって、
前記波形の評価したい部分に対する近似直線を求める近似直線算出ステップと、
前記波形の評価したい部分と前記近似直線との差分より偏差波形を求める偏差波形算出ステップと、
前記偏差波形について、前記偏差が最大または極大となる第１基準値、及び最小または極小となる第２基準値を求め、前記第１基準値及び前記第２基準値の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値が所定の条件を満たすかどうかによって、前記光ファイバの異常を判定する差分値判定ステップと、
前記光ファイバの異常が判定された場合に、前記光ファイバを分割することで異常を低減することが可能な分割点を決定する分割点決定ステップと
を備えることを特徴とする光ファイバ評価方法。
前記差分値算出ステップにおいて、事前に前記偏差波形を時間に対して複数の区間に分割して、前記区間毎に前記差分を平均化することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ評価方法。
前記分割点によって前記波形を分割する波形分割ステップを備え、
分割された前記波形のそれぞれについて、前記近似直線算出ステップと、前記偏差波形算出ステップと、前記差分値算出ステップと、前記差分値判定ステップとを行うことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ評価方法。
前記波形の各時点での傾きを算出し、算出された前記傾きの値が所定の範囲内にあるかどうかによって、前記光ファイバの異常を判定する異常判定ステップを備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ評価方法。
前記波形を所定の区間幅で複数の区間へと分割して、前記複数の区間のそれぞれについて、前記区間内での前記波形に対する区間近似直線を求め、前記区間近似直線の前記傾きの値が所定の範囲内にあるかどうかによって、前記光ファイバの異常を判定する異常判定ステップを備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ評価方法。
評価対象の光ファイバにパルス光を入射して前記光ファイバからの戻り光パワーを検出し、前記戻り光パワーの時間に対する波形を測定することによって前記光ファイバを評価する評価装置であって、
前記波形の評価したい部分に対する近似直線を求める近似直線算出手段と、
前記波形の評価したい部分と前記近似直線との差分より偏差波形を求める偏差波形算出手段と、
前記偏差波形について、前記偏差が最大または極大となる第１基準値、及び最小または極小となる第２基準値を求め、前記第１基準値及び前記第２基準値の差分値を算出する差分値算出手段と、
前記差分値が所定の条件を満たすかどうかによって、前記光ファイバの異常を判定する差分値判定手段と、
前記光ファイバの異常が判定された場合に、前記光ファイバを分割することで異常を低減することが可能な分割点を決定する分割点決定手段と
を備えることを特徴とする光ファイバ評価装置。