(57)【要約】【課題】  ＯＴＤＲに使用されるアンプの保有するノンリニアリティの影響を受けずに、より正確な測定が可能なＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法を得る。【解決手段】  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Ｆ１２を測定すると共に、その直線近似データＴを算出し、これらのＯＴＤＲ特性Ｆ１２と直線近似データＴとから差分データΔＴａ，ΔＴｂを算出し、測定対象光ファイバに対して測定したＯＴＤＲ特性を前記差分データΔＴａ，ΔＴｂで補正する。【選択図】  図２
2010091406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準光ファイバを準備し、
前記基準光ファイバの一方の端または両端から試験光を入射してＯＴＤＲ特性を測定すると共に、前記測定されたＯＴＤＲ特性から直線近似データを算出し、
前記ＯＴＤＲ特性と前記直線近似データとから差分データを算出し、
測定対象光ファイバの一方の端または両端から光を入射して得られたＯＴＤＲ特性を前記差分データで補正することを特徴とするＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法。
【請求項２】
同一後方散乱光出力に対して複数の前記差分データが存在する場合に、該複数の差分データの平均値を新たな差分データとすることを特徴とする請求項１に記載のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法。
【請求項３】
基準光ファイバを複数本準備し、それぞれのＯＴＤＲ特性を測定すると共にその有効範囲を決定し、前記有効範囲のＯＴＤＲ特性と該ＯＴＤＲ特性から算出される直線近似データとの差分データを算出し、前記複数の基準光ファイバから算出された差分データの有効範囲が重なる場合は重なった範囲について前記それぞれの基準光ファイバから算出された差分データの平均値を算出し、前記複数の基準光ファイバから算出された差分データの有効範囲が重ならない範囲については前記それぞれの基準光ファイバから算出された差分データを使用して新たな差分データとすることを特徴とする請求項１または２に記載のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス試験器（以下、ＯＴＤＲと略記する）によって光ファイバ及び光ファイバ線路の光損失等の特性を測定する際に、ＯＴＤＲの保有するノンリニアリティの影響を受けずに、より正確な測定を可能にするためのＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送路などの長距離光デバイスの障害点、破断点をメートル単位の分解能で測定する手法として、従来より、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometerの略）を用いる測定方法が普及している。
ここに、ＯＴＤＲは、被試験光ファイバに光パルスを入射し、各部位からの後方散乱光を受信し、これを解析することにより、その被試験光ファイバ上の損失分布や損失値（ロス値）、欠陥位置を算出する。
【０００３】
ところで、被試験光ファイバの各部位からの後方散乱光は、非常にパワーが小さいため、上記ＯＴＤＲ内では、受光した後方散乱光を電気信号に変換し、アンプ（増幅器）により増幅している（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３３３８９号公報
【特許文献２】特開平５−３４２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一本のファイバを複数のＯＴＤＲで測定すると、測定器毎に後方散乱光強度のリニアリティが異なっていることに気づく。詳細に調べてみると、例えば測定器Ａは後方散乱光−１０ｄＢｍが予測される部分の測定値が、再現性が良く−１０．０２ｄＢｍであったり、−２０ｄＢｍが予想される部分の測定値が、再現性良く−１９．７０ｄＢｍであったりする。このずれの方向や量は測定器毎に固有の値となっている。この値は測定器で微弱信号を受光してから増幅処理時の精度調整の不完全性に起因しているが、ここではこの現象を増幅処理するアンプのノンリニアリティと称する。従来のＯＴＤＲでは、このようなノンリニアリティの影響は無視して測定していたため、実際に測定されるＯＴＤＲ特性は、測定器固有のノンリニアリティの影響を受けて真値とは異なる値となり、ＯＴＤＲ特性の測定精度の向上が妨げられるという問題が生じていた。
【０００６】
更に、近年では、光ファイバの高性能化等に伴い、ＯＴＤＲ特性の測定精度を更に向上させることが求められており、測定精度として例えば０．００１ｄＢ／ｋｍのオーダまで正確に測定することが求められているが、アンプのノンリニアリティの影響を無視していた従来のＯＴＤＲ特性測定では、近年の測定精度の向上に対する要求に応えることが難しいという問題も生じていた。
【０００７】
本発明の目的は上記課題を解消することに係り、ＯＴＤＲに使用されるアンプのノンリニアリティの影響を受けずに、より正確な測定を可能にするＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記した課題を解決するために、本発明によるＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法は、
基準光ファイバを準備し、
前記基準光ファイバの一方の端または両端から試験光を入射してＯＴＤＲ特性を測定すると共に、前記測定されたＯＴＤＲ特性から直線近似データを算出し、
前記ＯＴＤＲ特性と前記直線近似データとから差分データを算出し、
測定対象光ファイバの一方の端または両端から光を入射して得られたＯＴＤＲ特性を前記差分データで補正することを特徴とする。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法は、同一後方散乱光出力に対して複数の前記差分データが存在する場合に、該複数の差分データの平均値を新たな差分データとすることを特徴としても良い。
【００１０】
（３）また、上記（１）または（２）に記載のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法は、基準光ファイバを複数本準備し、それぞれのＯＴＤＲ特性を測定すると共にその有効範囲を決定し、前記有効範囲のＯＴＤＲ特性と該ＯＴＤＲ特性から算出される直線近似データとの差分データを算出し、前記複数の基準光ファイバから算出された差分データの有効範囲が重なる場合は重なった範囲について前記それぞれの基準光ファイバから算出された差分データの平均値を算出し、前記複数の基準光ファイバから算出された差分データの有効範囲が重ならない範囲については前記それぞれの基準光ファイバから算出された差分データを使用して新たな差分データとすることを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法によれば、基準光ファイバに対する測定処理で得たＯＴＤＲ特性とその直線近似データとから算出した差分データは、ＯＴＤＲに使用されているアンプが持つノンリニアリティを定量化したデータであり、測定対象光ファイバに対して実施した測定処理で得られたＯＴＤＲ特性に対して、前記差分データを差し引く補正処理を実施することで、ＯＴＤＲ内のアンプの保有するノンリニアリティの影響を受けずに、より正確なＯＴＤＲ特性の測定が可能になり、補正後のＯＴＤＲ特性から損失分布や欠陥位置をより正確に評価して、出荷する光ファイバの品質管理等に活かすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法により光ファイバの特性を測定するＯＴＤＲの一実施の形態の構成を示すブロック図、図２は本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法で、ＯＴＤＲのノンリニアリティを補正するための差分データのファイルを作成する手順を示すフローチャート、図３は本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法で、基準光ファイバに対して測定した波形データ上の有効範囲の説明図、図４は測定した波形データとその直線近似データとから算出される差分データの説明図、図５は後方散乱光出力に対する補正値を示す説明図、図６は本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法で、測定対象光ファイバに対して測定したＯＴＤＲ特性を、差分データにより補正する処理の手順を示すフローチャートである。
【００１３】
図１に示したＯＴＤＲ１００では、パルス発生器３が発生する一定周期のパルス波でレーザダイオード等の光源５を励起し、光源５より光パルスを発生させる。光源５が発生した光パルスは、方向性結合器７を通り、光コネクタ９を介して接続される基準光ファイバや測定対象光ファイバなどの被測定光ファイバ１１の一端に入射させられ、当該被測定光ファイバ１１内を伝搬する。
【００１４】
そして、被測定光ファイバ１１内に破断点があると、光パルスは一般的には全反射される。なお、ＯＴＤＲ測定では、ＯＴＤＲ特性の傾きがロス値を表し、光ファイバのガラス異常や巻き乱れがあると波形がうねったり段差となって現れ、またマイクロベンドの影響でも波形がうねる。
このようにＯＴＤＲ特性を測定することにより、光ファイバのガラスや巻き状態の異常を検知することができる。
【００１５】
被測定光ファイバ１１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７に戻り、該方向性結合器７から受光部１３に送られる。
この受光部１３は、例えば、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）等を内蔵していて、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。
【００１６】
そして、受光部１３において変換された電気信号は、アンプ（増幅器）１５で増幅された後、信号処理装置１７に送られる。
方向性結合器７に光コネクタ９を介して接続されている被測定光ファイバ１１が、本発明のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法における基準光ファイバである場合には、信号処理装置１７は、受信した電気信号に対して所定の処理を実施して、後方散乱光出力に対するＯＴＤＲ特性を測定する一方、測定したＯＴＤＲ特性の直線近似データを算出し、更に、ＯＴＤＲ特性と算出した直線近似データとから差分データを算出し、算出した差分データを対応する後方散乱光出力値と共に、所定の記憶装置（不図示）に記憶させる。
【００１７】
一方、方向性結合器７に光コネクタ９を介して接続されている被測定光ファイバ１１が、本発明のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法における測定対象光ファイバである場合には、信号処理装置１７は、その測定対象光ファイバの片端または両端から光を入射して得られたＯＴＤＲ特性を測定し、その測定したＯＴＤＲ特性を記憶装置に保存していた差分データで補正して、補正したより正確なＯＴＤＲ特性が算出される。
【００１８】
本実施の形態のＯＴＤＲ１００の場合、信号処理装置１７の処理によって得られるＯＴＤＲ特性や、直線近似データや、差分データなどは、不図示の記憶装置に記憶・保存されると共に、液晶ディスプレイ等による表示装置１９に表示されるようになっている。
【００１９】
次に、図１に示したＯＴＤＲ１００を使って実施される本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法について、説明する。なお、基準光ファイバはボビンに巻き付けられた状態のものを使用したが、これに限られることはなく、例えば束取り状態のファイバを使用することも可能である。
本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、最初に、特性の安定している基準光ファイバを準備し、その基準光ファイバの一方の端または両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、測定されたＯＴＤＲ特性の直線近似データを算出し、更に、測定したＯＴＤＲ特性と直線近似データとから差分データを算出し、算出した差分データを整理した差分データファイル（補正データファイル）を作成して、保存する。
差分データファイルの作成処理は、図２に示す手順で行う。
【００２０】
次に、図２の差分データファイルの作成処理について、詳細に説明する。
まず、製造条件が安定しているプリフォームの中間部分で製造された光ファイバを、基準光ファイバとして選別する（ステップＳ２０１）。製造条件が安定している光ファイバを用いる理由は、製造条件の安定がファイバの各特性の安定化につながり、ＯＴＤＲ測定波形でのうねりがアンプによるノンリニアリティのみを表すことによる。
本実施の形態の場合、基準光ファイバとしては、線引きする前の光ファイバ母材段階で長さ方向に特性（構造）が安定していて、線引きの段階で異常がない光ファイバを使用する。
【００２１】
次いで、ステップＳ２０１で選別した光ファイバに対して、実際の測定条件下で測定を実施する。
本実施の形態の場合は、基準光ファイバの一方の端（上口）から試験光を入射してＯＴＤＲ特性を測定すると共に、基準光ファイバの他方の端（下口）から試験光を入射してＯＴＤＲ特性を測定し、図３に示すように、上口入射波形Ｆ１と、下口入射波形Ｆ２との２つの波形を測定する（ステップＳ２０２）。
【００２２】
次いで、ステップＳ２０２において得られた測定結果から有効なデータ範囲を決定する（ステップＳ２０３）。この場合に有効範囲開始位置は入射近傍のフレネル反射の影響により波形が安定していない部分Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂ以降で、有効範囲終了位置はノイズレベルが基準レベル以上となる部分Ｆ１ａ，Ｆ２ａの直前までである。
具体的には、上口入射波形Ｆ１の有効範囲は図３に示すＦ１ｕで、下口入射波形Ｆ２の有効範囲は図３に示すＦ２ｕとなる、
【００２３】
次いで、これらの上口入射波形Ｆ１及び下口入射波形Ｆ２のそれぞれの有効範囲を合成した波形データＦ１２を作成する（ステップＳ２０４）。
具体的には、図３に示すように、上口入射波形Ｆ１及び下口入射波形Ｆ２において、有効範囲が重なる領域Ｂ１２では、それぞれの波形データの平均となる波形データを作成し、有効範囲が重ならない領域Ｂ１，Ｂ２では、それぞれの波形データＦ１，Ｆ２をそのまま使用した波形データを作成する。
【００２４】
次いで、図４（ｂ）に示すように、上記の各領域Ｂ１２，Ｂ１，Ｂ２での波形データＦ１２の直線近似（最小２乗近似）データＴを算出し、近似したデータＴと元の波形データＦ１２の差を求めて、求めた差ΔＴａ，ΔＴｂを、各々の後方散乱光出力に対する差分データ（補正データ）とする（ステップＳ２０５）。
基準光ファイバに対する測定処理で得られるＯＴＤＲ波形は、もしもＯＴＤＲ１００のアンプ１５の増幅率が完全な直線性を示すのであれば、直線的波形となるが、実際に測定されるＯＴＤＲ波形は直線的ではなく、図４（ａ）に示すように蛇行した波形となり、図４（ｂ）に示すように、その波形上の蛇行した部分（直線からのずれが生じている部分）が、ＯＴＤＲ内のアンプの保有するノンリニアリティとなる。
【００２５】
通常、後方散乱光出力に対する補正値は、図５に示すように後方散乱光出力の大きさにより変動する。なお、図５は後方散乱光出力に対する補正値の一例を示したものであり、図４の例とは直接関係しない。このように補正値が変動するので、場合によっては同じ後方散乱光出力の場合でも、２つの値以上の複数の差分データが発生することがある。
これを考慮して、本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、複数の差分データが発生しているとき、これらの差分データの平均値を新たな差分データとして取り扱う。
【００２６】
次いで、後方散乱光出力とその後方散乱光出力に対応した差分データを、後方散乱光出力の降順にソートして、保存することで、差分データファイル（補正データファイル）を作成して、ＯＴＤＲ１００に装備されている不図示の記憶装置に保存する（ステップＳ２０６）。
【００２７】
本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、測定対象光ファイバの片端または両端から光を入射してＯＴＤＲ特性を測定するときには、図６に示すように、測定した測定対象光ファイバのＯＴＤＲ特性に対して、前述の図２の処理で求めた差分データで補正する補正処理を実施する。
図６の補正処理の手順を以下に説明する。
【００２８】
まず、図２に示した基準光ファイバによる差分データの収集時と同一の測定条件により、測定対象光ファイバに対してＯＴＤＲ特性の測定を実施する（ステップＳ３０１）。
次いで、図２の処理で作成した差分データファイルから、測定対象光ファイバに対する測定により得たＯＴＤＲ特性の後方散乱光出力と一致する差分データを選出する（ステップＳ３０２）。
次いで、差分データファイルから選出した差分データを、測定対象光ファイバに対する測定で得た実際のＯＴＤＲ特性データから差し引いて、その結果生成されるＯＴＤＲ特性データを、測定対象光ファイバのＯＴＤＲ特性データとする（ステップＳ３０３）。
【００２９】
以上に説明した本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法は、基準光ファイバを準備し、この基準光ファイバの片端または両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、測定されたＯＴＤＲ特性の直線近似データを算出して、図４（ｂ）に示すように、ＯＴＤＲ特性と直線近似データとから差分データを算出した後、測定対象光ファイバの片端または両端から光を入射して得られたＯＴＤＲ特性を、基準光ファイバで求めた差分データで補正する。
【００３０】
ここに、基準光ファイバに対する測定処理で得たＯＴＤＲ特性とその直線近似データとから算出した差分データは、ＯＴＤＲ１００に使用されているアンプ１５が持つノンリニアリティを定量化したデータであるため、測定対象光ファイバに対して実施した測定処理で得られたＯＴＤＲ特性に対して、差分データを差し引く補正を実施することで、ＯＴＤＲ内のアンプの保有するノンリニアリティの影響を受けずに、より正確なＯＴＤＲ特性を測定することが可能になり、補正後のＯＴＤＲ特性から損失分布や欠陥位置をより正確に評価して、出荷する光ファイバの品質管理等に活かすことができる。
【００３１】
更に、本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、差分データの算出のためにＯＴＤＲ特性を測定する基準光ファイバとして、線引きする前の光ファイバ母材段階で長さ方向に特性（構造）が安定していて、線引きの段階で異常がない光ファイバを使用しているため、アンプ１５のノンリニアリティの定量化データとしての差分データの信頼性を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、図５に示したように後方散乱光出力データに対し複数の差分データが存在する場合には、該複数の差分データの平均値を新たな差分データとする。
このようにすることにより、一つの後方散乱光出力データに対し一つの差分データが対応することとなって、補正処理を行うことができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、前述したように、基準光ファイバの両端からのＯＴＤＲ特性を測定して、算出される直線近似データから後方散乱光出力データに対する差分データを算出している。例えば、測定波形に大きなぶれが生じ易い入射端側については、図３に示したように、逆端側から入射した際の出射端側の測定結果を差分データとして使用する。
このようにすると、入射端での特有の影響、光ファイバの長手方向での状態（巻き状態）による影響を排除することができるので、測定精度の向上を期待することができる。
【００３４】
詳述すれば、両端から測定したそれぞれの測定結果に基づいて、光ファイバの長手方向の各部位毎に、有効な差分データを算出することで、測定波形上に大きなぶれが発生し易い光ファイバの入射端側に対しても、測定波形の適正は補正が可能になり、光ファイバの長手方向に沿ってより広い長手方向範囲に対して、正確な測定が可能になる。
【００３５】
なお、一端及び他端のそれぞれの端部からの測定結果の測定波形上で、中間部の測定結果は比較的に安定するため、この安定な部分については、上記実施の形態において図３で説明したように、それぞれの端部からの測定結果に対して算出した差分データの平均値を、真の差分データとして使用すると良い。これにより、演算処理の増加を抑制しつつ、測定精度を向上させることができる。
【００３６】
更に、本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、図２に示した差分データファイルの作成処理においては、基準光ファイバを複数本準備し、それぞれのＯＴＤＲ特性と直線近似データとから算出した差分データの平均値を新たな差分データとすると良い。
このようにすることにより、使用した基準光ファイバの個体差による差分データのばらつきが平均化され、補正データとして使用する場合の汎用性が向上する。
【００３７】
また、本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、差分データを作成する際に、基準光ファイバに対するＯＴＤＲ特性の測定は、両端からそれぞれ実施したが、基準光ファイバに対するＯＴＤＲ特性の測定を、上口又は下口の何れか一方の端からの実施のみにすることも考えられる。
但し、上記実施の形態のように、両端から測定を実施した方が、より汎用性（信頼性）の高い差分データを得ることが可能である。
【００３８】
また、本実施の形態のＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法では、複数の基準光ファイバのＯＴＤＲデータが存在する場合に、複数の差分データを作成し、これを平均化して新たな差分データとすることとしたが、複数の基準光ファイバのＯＴＤＲデータ自体を平均化し、平均化して得られたＯＴＤＲデータから直線近似データを算出し、差分データを求めることとしても良い。
【００３９】
なお、本発明に基づいた手順で実際に測定された後方散乱光出力値と該出力値に対し求められる補正値の一例を下記表１に示す。
【００４０】
【表１】
2010091406.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法により光ファイバの特性を測定するＯＴＤＲの一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法で、ＯＴＤＲのノンリニアリティを補正するための差分データの作成手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法で、基準光ファイバに対して測定した波形データ上の有効範囲の説明図である。
【図４】測定した波形データとその直線近似データとから算出される差分データの説明図である。
【図５】後方散乱光出力に対する補正値を示す説明図である。
【図６】本発明に係るＯＴＤＲノンリニアリティ補正方法で、測定対象光ファイバに対して測定したＯＴＤＲ特性を、差分データにより補正する処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
３  パルス発生器
５  光源（レーザダイオード）
７  方向性結合器
９  光コネクタ
１３  受光部（光電変換器）
１５  アンプ（増幅器）
１７  信号処理装置
１９  表示装置
１００  ＯＴＤＲ（光パルス試験器）
Ｆ１  上口入射波形（ＯＴＤＲ特性波形）
Ｆ２  下口入射波形（ＯＴＤＲ特性波形）
Ｆ１２  有効範囲の合成波形データ
Ｔ  直線近似データ
ΔＴａ，ΔＴｂ  差分データ（補正データ）
【図１】
2010091406.tif 000004
【図２】
2010091406.tif 000005
【図３】
2010091406.tif 000006
【図４】
2010091406.tif 000007
【図５】
2010091406.tif 000008
【図６】
2010091406.tif 000009