JPH0694570A - 光ケーブルの異常検知方法 - Google Patents
光ケーブルの異常検知方法Info
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- JPH0694570A JPH0694570A JP24081292A JP24081292A JPH0694570A JP H0694570 A JPH0694570 A JP H0694570A JP 24081292 A JP24081292 A JP 24081292A JP 24081292 A JP24081292 A JP 24081292A JP H0694570 A JPH0694570 A JP H0694570A
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- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 光ファイバで発生した後方ブリルアン散乱光
スペクトルのパラメータの特徴を測定することにより、
前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知する
方法を提供する。 【構成】 光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散
乱光のスペクトルの分布を測定するステップＳ１と、光
ファイバの長さ方向に沿ったブリルアンスペクトル線幅
ΔＦ(z) の分布を計算するステップＳ２と、ブリルアン
スペクトル線幅ΔＦ(z) の分布における特異的に大きな
ΔＦ(z) を検索し、その値をΔＦＭ，その位置をｚＭと
するステップＳ３と、位置ｚＭ近傍におけるΔＦ(z) の
値をΔＦａとしたとき、ΔＦａとの差が、ブリルアンス
ペクトル線幅の測定誤差よりも大きいか否かの判断結果
に基づいて、位置ｚＭにおいて光ケーブルが異常である
か否かを判定するステップＳ４とを具備する。
スペクトルのパラメータの特徴を測定することにより、
前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知する
方法を提供する。 【構成】 光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散
乱光のスペクトルの分布を測定するステップＳ１と、光
ファイバの長さ方向に沿ったブリルアンスペクトル線幅
ΔＦ(z) の分布を計算するステップＳ２と、ブリルアン
スペクトル線幅ΔＦ(z) の分布における特異的に大きな
ΔＦ(z) を検索し、その値をΔＦＭ，その位置をｚＭと
するステップＳ３と、位置ｚＭ近傍におけるΔＦ(z) の
値をΔＦａとしたとき、ΔＦａとの差が、ブリルアンス
ペクトル線幅の測定誤差よりも大きいか否かの判断結果
に基づいて、位置ｚＭにおいて光ケーブルが異常である
か否かを判定するステップＳ４とを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ケーブルの機械的特
性の異常を検知する方法に関するものである。
性の異常を検知する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から光ファイバの異常検知方法とし
て光パルス試験法（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅ Ｄｏｍａ
ｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：ＯＴＤＲ）が知ら
れている。
て光パルス試験法（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅ Ｄｏｍａ
ｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：ＯＴＤＲ）が知ら
れている。
【０００３】ＯＴＤＲは、光ファイバに入射した光パル
スが後方に散乱されて入射端に戻ってくる後方レーリ散
乱光のパワーを時間の関数として測定することにより、
光ファイバの破断位置および損失増加点を探索可能とす
るものである。
スが後方に散乱されて入射端に戻ってくる後方レーリ散
乱光のパワーを時間の関数として測定することにより、
光ファイバの破断位置および損失増加点を探索可能とす
るものである。
【０００４】しかしながら、敷設光ケーブルに異常な張
力が加わり、光ケーブルに実装されている光ファイバに
大きな歪みが発生することにより、光ファイバが破断す
る直前の状態になっても、光ファイバの損失は変化しな
い。
力が加わり、光ケーブルに実装されている光ファイバに
大きな歪みが発生することにより、光ファイバが破断す
る直前の状態になっても、光ファイバの損失は変化しな
い。
【０００５】したがって、従来ＯＴＤＲではそのような
光ケーブルの異常を検知することはできなかった。
光ケーブルの異常を検知することはできなかった。
【０００６】最近、後方レーリ散乱光ではなく、後方ブ
リルアン散乱光の周波数シフトが光ファイバに加わった
引っ張り応力とともに増大することに着目し、ブリルア
ン周波数シフトの増加から、光ファイバあるいは光ケー
ブルの異常点を探索する方法が開発された。
リルアン散乱光の周波数シフトが光ファイバに加わった
引っ張り応力とともに増大することに着目し、ブリルア
ン周波数シフトの増加から、光ファイバあるいは光ケー
ブルの異常点を探索する方法が開発された。
【０００７】ブリルアン散乱とは、光と音波の非線形相
互作用であり、入射した光の周波数がシフトされて散乱
される現象である。
互作用であり、入射した光の周波数がシフトされて散乱
される現象である。
【０００８】ところで、微弱なブリルアン散乱光を効率
良く受光するため、ＢＯＴＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ
Ａｎａｌｙｓｉｓ）やＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉ
ｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａ
ｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の方法が報告され
ている。
良く受光するため、ＢＯＴＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ
Ａｎａｌｙｓｉｓ）やＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉ
ｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａ
ｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の方法が報告され
ている。
【０００９】ＢＯＴＤＡは、ブリルアン利得分光法を応
用するものであり、ポンプパルス光とプローブ連続光を
光ファイバに対向して入射する。このとき、ポンプパル
ス光により発生した後方ブリルアン散乱光の光パワー
を、プローブ光により増大させることができる。
用するものであり、ポンプパルス光とプローブ連続光を
光ファイバに対向して入射する。このとき、ポンプパル
ス光により発生した後方ブリルアン散乱光の光パワー
を、プローブ光により増大させることができる。
【００１０】一方、ＢＯＴＤＲは、コヒーレント受信等
の手段による高感度の受信により、微弱なブリルアン散
乱光を受信するものである。
の手段による高感度の受信により、微弱なブリルアン散
乱光を受信するものである。
【００１１】それぞれの方法は、文献（信学論誌、Ｂ−
ＩＶｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．２，ｐｐ．１４４−
１５２，１９９０；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ
ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＱ
ＥＣ’９２），ｐａｐｅｒ ｎｏ．ＭｏＬ４，ｐｐ．４
２−４３，１９９２）に詳しい。
ＩＶｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．２，ｐｐ．１４４−
１５２，１９９０；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ
ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＱ
ＥＣ’９２），ｐａｐｅｒ ｎｏ．ＭｏＬ４，ｐｐ．４
２−４３，１９９２）に詳しい。
【００１２】上記文献では１００ｍの距離分解能が達成
されている。
されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＢＯＴＤＡやＢＯＴＤＲを用いても、ブリルアン散乱
が、光と音波との非線形相互作用現象であり、音波の応
答は光に比べて遅いため、後方ブリルアン散乱光を利用
した応力（あるいは歪み）異常点の探索の距離分解能
は、約１０ｍが限界であった。
たＢＯＴＤＡやＢＯＴＤＲを用いても、ブリルアン散乱
が、光と音波との非線形相互作用現象であり、音波の応
答は光に比べて遅いため、後方ブリルアン散乱光を利用
した応力（あるいは歪み）異常点の探索の距離分解能
は、約１０ｍが限界であった。
【００１４】したがって、１０ｍ以下の範囲で変化した
異常歪みの検知は難しかった。
異常歪みの検知は難しかった。
【００１５】例えば、光ケーブルを小さな半径で曲げた
とき、あるいは、海底光ケーブルに特有の現象である
が、海底光ケーブルの敷設時に潮流の影響によりできた
光ケーブルの輪が引き絞られていわゆるキンクになった
とき、光ケーブル内に撚られて実装されている光ファイ
バには、大きな引っ張り歪みと圧縮歪みが撚りのピッチ
と同じ約０．５ｍの周期で発生する。
とき、あるいは、海底光ケーブルに特有の現象である
が、海底光ケーブルの敷設時に潮流の影響によりできた
光ケーブルの輪が引き絞られていわゆるキンクになった
とき、光ケーブル内に撚られて実装されている光ファイ
バには、大きな引っ張り歪みと圧縮歪みが撚りのピッチ
と同じ約０．５ｍの周期で発生する。
【００１６】しかるに、引っ張り歪みと圧縮歪みの極性
は反対でありその絶対値は同じであるため、距離分解能
１０ｍで測定されたブリルアン周波数シフト（入射光の
光周波数からブリルアン散乱光スペクトルの中心周波数
を引いた値）は、それらの平均値となるため光ケーブル
が直線のとき値と変わらない。
は反対でありその絶対値は同じであるため、距離分解能
１０ｍで測定されたブリルアン周波数シフト（入射光の
光周波数からブリルアン散乱光スペクトルの中心周波数
を引いた値）は、それらの平均値となるため光ケーブル
が直線のとき値と変わらない。
【００１７】その結果異常な光ケーブルの曲げを検知す
ることができないことになる。
ることができないことになる。
【００１８】そこで、本発明の目的とするところは、上
記状況に鑑み、１０ｍ以下の範囲で異常に変化した歪み
を検知可能とし、光ケーブルの異常点を探索する方法を
提供することにある。
記状況に鑑み、１０ｍ以下の範囲で異常に変化した歪み
を検知可能とし、光ケーブルの異常点を探索する方法を
提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
態様では、光ファイバで発生した後方ブリルアン散乱光
スペクトルのパラメータの特徴を測定することにより、
前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知する
方法であって、前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリ
ルアン散乱光のスペクトルの分布を測定するステップ
と、前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアンスペ
クトル線幅ΔＦ(z) の分布を計算（ｚは位置座標）する
ステップと、前記ブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の
分布における特異的に大きなΔＦ(z) を検索し、その値
をΔＦＭ，その位置をｚＭとするステップと、前記位置
ｚＭ近傍におけるΔＦ(z) の値をΔＦａとしたとき、前
記ΔＦＭとΔＦａとの差（ΔＦＭ−ΔＦａ）が、ブリル
アンスペクトル線幅の測定誤差よりも大きいか否かの判
断結果に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前記光ケーブ
ルが異常であるか否かを判定するステップとを具備した
ことを特徴とする。
態様では、光ファイバで発生した後方ブリルアン散乱光
スペクトルのパラメータの特徴を測定することにより、
前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知する
方法であって、前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリ
ルアン散乱光のスペクトルの分布を測定するステップ
と、前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアンスペ
クトル線幅ΔＦ(z) の分布を計算（ｚは位置座標）する
ステップと、前記ブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の
分布における特異的に大きなΔＦ(z) を検索し、その値
をΔＦＭ，その位置をｚＭとするステップと、前記位置
ｚＭ近傍におけるΔＦ(z) の値をΔＦａとしたとき、前
記ΔＦＭとΔＦａとの差（ΔＦＭ−ΔＦａ）が、ブリル
アンスペクトル線幅の測定誤差よりも大きいか否かの判
断結果に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前記光ケーブ
ルが異常であるか否かを判定するステップとを具備した
ことを特徴とする。
【００２０】また、本発明の第２態様では、光ファイバ
で発生した後方ブリルアン散乱光スペクトルのパラメー
タの特徴を測定することにより、前記光ファイバを収容
した光ケーブルの異常を検知する方法であって、前記光
ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペク
トルの分布Ｓ(z,f) を測定（ｚは位置座標）するステッ
プと、前記ブリルアン散乱光のスペクトルの分布Ｓ(z,
f) の裾における周波数をfcとし、特異的に大きなＳ(z,
fc)を探索し、その値をＳＭ，その位置をｚＭとするス
テップと、前記位置ｚＭ近傍におけるＳ(z,fc)の値をＳ
ａとしたとき、前記ＳＭとＳａとの差（ＳＭ−Ｓａ）
が、ブリルアンスペクトルの測定誤差よりも大きいか否
かの判断結果に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前記光
ケーブルが異常であるか否かを判定するステップとを具
備したことを特徴とする。
で発生した後方ブリルアン散乱光スペクトルのパラメー
タの特徴を測定することにより、前記光ファイバを収容
した光ケーブルの異常を検知する方法であって、前記光
ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペク
トルの分布Ｓ(z,f) を測定（ｚは位置座標）するステッ
プと、前記ブリルアン散乱光のスペクトルの分布Ｓ(z,
f) の裾における周波数をfcとし、特異的に大きなＳ(z,
fc)を探索し、その値をＳＭ，その位置をｚＭとするス
テップと、前記位置ｚＭ近傍におけるＳ(z,fc)の値をＳ
ａとしたとき、前記ＳＭとＳａとの差（ＳＭ−Ｓａ）
が、ブリルアンスペクトルの測定誤差よりも大きいか否
かの判断結果に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前記光
ケーブルが異常であるか否かを判定するステップとを具
備したことを特徴とする。
【００２１】さらに、本発明の第３態様では、光ファイ
バで発生した後方ブリルアン散乱光スペクトルのパラメ
ータの特徴を測定することにより、前記光ファイバを収
容した光ケーブルの異常を検知する方法であって、前記
光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペ
クトルの分布を測定するステップと、前記光ファイバの
長さ方向に沿ったブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の
分布を計算（ｚは位置座標）するステップと、前記ブリ
ルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の分布における特異的に
大きなΔＦ(z) を検索し、その値をΔＦＭ，その位置を
ｚＭとするステップと、前記位置ｚＭ近傍におけるΔＦ
(z) の値をΔＦａとしたとき、前記ΔＦａとの差（ΔＦ
Ｍ−ΔＦａ）が、ブリルアンスペクトル線幅の測定誤差
よりも大きいか否かの判断結果に基づいて、前記位置ｚ
Ｍにおいて前記光ケーブルが異常であるか否かを判定す
るステップとを具備したことを特徴とする。
バで発生した後方ブリルアン散乱光スペクトルのパラメ
ータの特徴を測定することにより、前記光ファイバを収
容した光ケーブルの異常を検知する方法であって、前記
光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペ
クトルの分布を測定するステップと、前記光ファイバの
長さ方向に沿ったブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の
分布を計算（ｚは位置座標）するステップと、前記ブリ
ルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の分布における特異的に
大きなΔＦ(z) を検索し、その値をΔＦＭ，その位置を
ｚＭとするステップと、前記位置ｚＭ近傍におけるΔＦ
(z) の値をΔＦａとしたとき、前記ΔＦａとの差（ΔＦ
Ｍ−ΔＦａ）が、ブリルアンスペクトル線幅の測定誤差
よりも大きいか否かの判断結果に基づいて、前記位置ｚ
Ｍにおいて前記光ケーブルが異常であるか否かを判定す
るステップとを具備したことを特徴とする。
【００２２】
【作用】本発明は、従来のように後方ブリルアン散乱光
のスペクトルの中心周波数と入射光の周波数の差である
ブリルアン周波数シフトの増加から、歪みの異常を検知
するのではなく、上述した第１態様の手段によって、後
方ブリルアン散乱光のスペクトルの線幅の増加から、歪
みの異常を検知可能とする。
のスペクトルの中心周波数と入射光の周波数の差である
ブリルアン周波数シフトの増加から、歪みの異常を検知
するのではなく、上述した第１態様の手段によって、後
方ブリルアン散乱光のスペクトルの線幅の増加から、歪
みの異常を検知可能とする。
【００２３】また、本発明は上述した第２態様の手段に
よって、ブリルアンスペクトルの裾の形状変化に着目す
ることにより、曲げ半径Ｒが小さいときにおいても、光
ケーブルの曲げによる異常、あるいはキンク発生を検知
することができる。
よって、ブリルアンスペクトルの裾の形状変化に着目す
ることにより、曲げ半径Ｒが小さいときにおいても、光
ケーブルの曲げによる異常、あるいはキンク発生を検知
することができる。
【００２４】さらに、本発明は上述した第３態様の手段
によって、外装海底光ケーブルの場合には、ブリルアン
周波数シフトすなわち、入射光の光周波数からブリルア
ン散乱光スペクトルの中心周波数を引いた値の減少か
ら、外装海底光ケーブルにキンクが生じたことを検知す
る。
によって、外装海底光ケーブルの場合には、ブリルアン
周波数シフトすなわち、入射光の光周波数からブリルア
ン散乱光スペクトルの中心周波数を引いた値の減少か
ら、外装海底光ケーブルにキンクが生じたことを検知す
る。
【００２５】
【実施例】先ず、第１実施例について説明する。
【００２６】図１（ａ），（ｂ）は、それぞれら旋状に
撚られた光ファイバ３を実装した、真直状態の光ケーブ
ル１と、ループ状態の光ケーブル２を模式的に示したも
のである。
撚られた光ファイバ３を実装した、真直状態の光ケーブ
ル１と、ループ状態の光ケーブル２を模式的に示したも
のである。
【００２７】光ケーブル２が図１（ｂ）の様にループ状
になったとき、あるいは曲げられたときは、光ケーブル
の中心軸（図中一点鎖線で示す）を通り紙面に垂直な曲
面（これを中立面と呼ぶ）を境として曲げ中心側にある
光ファイバ部分には負の歪みである圧縮歪みが生じ、曲
げ中心と反対側にある光ファイバ部分には正の歪みであ
る引っ張り歪みが発生する。
になったとき、あるいは曲げられたときは、光ケーブル
の中心軸（図中一点鎖線で示す）を通り紙面に垂直な曲
面（これを中立面と呼ぶ）を境として曲げ中心側にある
光ファイバ部分には負の歪みである圧縮歪みが生じ、曲
げ中心と反対側にある光ファイバ部分には正の歪みであ
る引っ張り歪みが発生する。
【００２８】このとき、光ファイバに光を入射して測定
される後方ブリルアン散乱光のスペクトルを図２に示
す。
される後方ブリルアン散乱光のスペクトルを図２に示
す。
【００２９】図２において、横軸は、周波数差＝［入射
光周波数］−［後方ブリルアン散乱光周波数］である。
光周波数］−［後方ブリルアン散乱光周波数］である。
【００３０】また、図においてａは光ケーブルが真直状
態にあるときのブリルアンスペクトルである。
態にあるときのブリルアンスペクトルである。
【００３１】入射光の波長が１５５０ｎｍのとき、スペ
クトルａの中心周波数差は、約１１ＧＨｚであり、スペ
クトルの半値全幅Δｆは約４０ＭＨｚである。
クトルａの中心周波数差は、約１１ＧＨｚであり、スペ
クトルの半値全幅Δｆは約４０ＭＨｚである。
【００３２】図１（ｂ）において、中立面を境として曲
げ中心と反対側にある光ファイバ部分（引っ張り歪みが
発生した部分）からのブリルアン散乱光のスペクトル
は、図２に示すように、周波数差が増加する方向に移動
したｂとなる。
げ中心と反対側にある光ファイバ部分（引っ張り歪みが
発生した部分）からのブリルアン散乱光のスペクトル
は、図２に示すように、周波数差が増加する方向に移動
したｂとなる。
【００３３】一方、光ケーブルの中心軸を通る平面を境
として曲げ中心と同じ側にある光ファイバ部分（圧縮歪
みが発生した部分）からのブリルアン散乱光のスペクト
ルは、反対に周波数差が減少する方向に移動したｃとな
る。
として曲げ中心と同じ側にある光ファイバ部分（圧縮歪
みが発生した部分）からのブリルアン散乱光のスペクト
ルは、反対に周波数差が減少する方向に移動したｃとな
る。
【００３４】したがって、光ケーブルのループ全体から
の後方ブリルアン散乱光のスペクトルは、ａ，ｂ，ｃ等
を全て総合して得られる、ｄで示したスペクトルとな
る。ａとｄを比較することにより、以下のことがわか
る。
の後方ブリルアン散乱光のスペクトルは、ａ，ｂ，ｃ等
を全て総合して得られる、ｄで示したスペクトルとな
る。ａとｄを比較することにより、以下のことがわか
る。
【００３５】（１）、ａとｄの中心周波数差（これをブ
リルアン周波数シフトと呼ぶ）は同じであるため、ブリ
ルアン周波数シフトの増加から、光ケーブルの曲げを検
知することはできない。しかし、（２）、スペクトルの
線幅は、ΔｆからΔＦ（＞Δｆ）に増加するため、スペ
クトル線幅の増大から、光ケーブルのキンクあるいは異
常曲げを検知することが可能である。
リルアン周波数シフトと呼ぶ）は同じであるため、ブリ
ルアン周波数シフトの増加から、光ケーブルの曲げを検
知することはできない。しかし、（２）、スペクトルの
線幅は、ΔｆからΔＦ（＞Δｆ）に増加するため、スペ
クトル線幅の増大から、光ケーブルのキンクあるいは異
常曲げを検知することが可能である。
【００３６】図３は、外装海底光ケーブルの一部を半径
Ｒ＝１ｍのループ状態とすることによりキンク模擬実験
を行ない、スペクトル線幅の変化を測定した結果を示し
たものである。
Ｒ＝１ｍのループ状態とすることによりキンク模擬実験
を行ない、スペクトル線幅の変化を測定した結果を示し
たものである。
【００３７】測定方法は、ブリルアン利得分光法の一種
であるＢｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＢＯ
ＴＤＡ）により行なった。このＢＯＴＤＡ４（図１参
照）はブリルアン散乱光のスペクトラム測定部に加え
て、後述するようなステップパラメータの抽出と判定と
をＣＰＵの指令下に行なう計算部及び判定部を備えてい
るものとする。
であるＢｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＢＯ
ＴＤＡ）により行なった。このＢＯＴＤＡ４（図１参
照）はブリルアン散乱光のスペクトラム測定部に加え
て、後述するようなステップパラメータの抽出と判定と
をＣＰＵの指令下に行なう計算部及び判定部を備えてい
るものとする。
【００３８】このときの入射光パルス幅は、１００ｎｓ
であり、距離分解能は原理上の限界である１０ｍであ
る。
であり、距離分解能は原理上の限界である１０ｍであ
る。
【００３９】上記考察の通り、光ケーブルをループとし
た部分において、ブリルアンスペクトルの線幅が４０Ｍ
Ｈｚから８０ＭＨｚに増大し、それを特徴量とすること
による光ケーブルの異常検知が可能であることが確認で
きた。
た部分において、ブリルアンスペクトルの線幅が４０Ｍ
Ｈｚから８０ＭＨｚに増大し、それを特徴量とすること
による光ケーブルの異常検知が可能であることが確認で
きた。
【００４０】以上述べたことをフローチャートにまとめ
たものを、図７に示す。すなわち、ステップＳ１で、光
ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペク
トルの分布を測定する。
たものを、図７に示す。すなわち、ステップＳ１で、光
ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペク
トルの分布を測定する。
【００４１】ステップＳ２で、光ファイバの長さ方向に
沿ったブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の分布を計算
する。但し、ｚは位置座標である。
沿ったブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の分布を計算
する。但し、ｚは位置座標である。
【００４２】ステップＳ３で、特異的に大きなΔＦ(z)
を検索し、その値をΔＦＭ，その位置をｚＭとする。
を検索し、その値をΔＦＭ，その位置をｚＭとする。
【００４３】ステップＳ４で、ｚＭ近傍におけるΔＦ
(z) の値をΔＦａとしたとき、ΔＦＭ−ΔＦａは、ブリ
ルアンスペクトル線幅の測定誤差よりも大きいか否かを
判定す。それが大きいときはステップＳ５で、「位置ｚ
Ｍにおいて光ケーブルは異常である」と判断する。それ
が小さいときはステップＳ６で、「位置ｚＭにおいて光
ケーブルに異常なし」と判断する。
(z) の値をΔＦａとしたとき、ΔＦＭ−ΔＦａは、ブリ
ルアンスペクトル線幅の測定誤差よりも大きいか否かを
判定す。それが大きいときはステップＳ５で、「位置ｚ
Ｍにおいて光ケーブルは異常である」と判断する。それ
が小さいときはステップＳ６で、「位置ｚＭにおいて光
ケーブルに異常なし」と判断する。
【００４４】図４はループの曲げ半径Ｒとブリルアンス
ペクトルの線幅の関係の測定結果を示したものである。
ペクトルの線幅の関係の測定結果を示したものである。
【００４５】図４において、光ケーブルの曲げ半径Ｒを
小さくしていくと、ブリルアンスペクトルの線幅の増加
量が少なくなることがわかる。
小さくしていくと、ブリルアンスペクトルの線幅の増加
量が少なくなることがわかる。
【００４６】これは、Ｒが極端に小さくなると、光ケー
ブルのループ状になっている長さ、すなわち、異常な歪
みが発生している光ファイバの長さが、短くなってくる
ため、そこから散乱される光のパワーが、直線状態にあ
る光ケーブル内の光ファイバから散乱される光のパワー
と比べて相対的に小さくなるためである。
ブルのループ状になっている長さ、すなわち、異常な歪
みが発生している光ファイバの長さが、短くなってくる
ため、そこから散乱される光のパワーが、直線状態にあ
る光ケーブル内の光ファイバから散乱される光のパワー
と比べて相対的に小さくなるためである。
【００４７】したがって、光ケーブルのループが極端に
引き絞られた場合には、ブリルアン線幅の増加からそれ
を検知することは難しくなる。
引き絞られた場合には、ブリルアン線幅の増加からそれ
を検知することは難しくなる。
【００４８】しかし、曲げ半径Ｒが小さいときには、光
ファイバには非常に大きな歪みが発生するため、パワー
は小さいが、ブリルアンスペクトルの裾に位置するブリ
ルアン散乱成分が存在する。
ファイバには非常に大きな歪みが発生するため、パワー
は小さいが、ブリルアンスペクトルの裾に位置するブリ
ルアン散乱成分が存在する。
【００４９】その様子を図５に示す。
【００５０】図５において、実線および波線はそれぞれ
光ケーブルが真直状態および曲げ半径Ｒが極端に小さい
ループとなった状態のブリルアンスペクトルを測定した
ものである。
光ケーブルが真直状態および曲げ半径Ｒが極端に小さい
ループとなった状態のブリルアンスペクトルを測定した
ものである。
【００５１】上述したように、ブリルアンスペクトルの
線幅（半値全幅）の変化は殆どないが、ブリルアンスペ
クトルの裾の形状は変化している。
線幅（半値全幅）の変化は殆どないが、ブリルアンスペ
クトルの裾の形状は変化している。
【００５２】したがって、ブリルアンスペクトルの裾の
形状変化に着目することにより、曲げ半径Ｒが小さいと
きにおいても、光ケーブルの曲げによる異常、あるいは
キンク発生を検知することができる。
形状変化に着目することにより、曲げ半径Ｒが小さいと
きにおいても、光ケーブルの曲げによる異常、あるいは
キンク発生を検知することができる。
【００５３】以上述べたことをフローチャートにまとめ
たものを、図８に示す。すなわち、ステップＳ１１で、
光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペ
クトルの分布Ｓ(z,f) を測定する。但しｚは位置座標で
ある。
たものを、図８に示す。すなわち、ステップＳ１１で、
光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペ
クトルの分布Ｓ(z,f) を測定する。但しｚは位置座標で
ある。
【００５４】ステップＳ１２で、Ｓ(z,f) の裾における
周波数をｆｃとし、特異的に大きなＳ(z,fc)を検索し、
その値をＳＭ，その位置をｚＭとする。
周波数をｆｃとし、特異的に大きなＳ(z,fc)を検索し、
その値をＳＭ，その位置をｚＭとする。
【００５５】ステップＳ１３で、ｚＭ近傍におけるＳ
(z,fc)の値をＳａとしたとき、ＳＭ−Ｓａは、ブリルア
ンスペクトルの測定誤差よりも大きいか否かを判定す
る。それが大きいときは、ステップＳ１４で、「位置ｚ
Ｍにおいて光ケーブルに異常である」と判断する。それ
が小さいときはステップＳ１５で、「位置ｚＭにおいて
光ケーブルに異常なし」と判断する。
(z,fc)の値をＳａとしたとき、ＳＭ−Ｓａは、ブリルア
ンスペクトルの測定誤差よりも大きいか否かを判定す
る。それが大きいときは、ステップＳ１４で、「位置ｚ
Ｍにおいて光ケーブルに異常である」と判断する。それ
が小さいときはステップＳ１５で、「位置ｚＭにおいて
光ケーブルに異常なし」と判断する。
【００５６】次に、第２実施例について説明する。
【００５７】本実施例２は、実施例１で比較的検知が難
しかった、極端に引き絞られた光ケーブルループ（キン
ク）の検知を可能とする方法である。
しかった、極端に引き絞られた光ケーブルループ（キン
ク）の検知を可能とする方法である。
【００５８】図６は、実施例１の説明の中で述べた実験
で得られた、ブリルアン周波数シフトの分布を示したも
のである。
で得られた、ブリルアン周波数シフトの分布を示したも
のである。
【００５９】図中矢印Ａは、初期光ケーブル形成部分を
示す。
示す。
【００６０】実施例１の説明の中で考察した結果に反
し、ブリルアン周波数シフトは、光ケーブルのキンク形
成により変化しており、しかもその変化は減少であるこ
とがわかる。
し、ブリルアン周波数シフトは、光ケーブルのキンク形
成により変化しており、しかもその変化は減少であるこ
とがわかる。
【００６１】この矛盾が生じた原因は、先の考察では、
光ケーブルの構成物は全て一体となって動き、かつ完全
弾性体であることを仮定していたからである。
光ケーブルの構成物は全て一体となって動き、かつ完全
弾性体であることを仮定していたからである。
【００６２】しかし、鉄線が最外層に外装された海底光
ケーブルの半径は例えば３ｃｍにもなるため、光ケーブ
ルの曲げ半径が１ｍのときには、外装鉄線の歪みは３％
にも達する。
ケーブルの半径は例えば３ｃｍにもなるため、光ケーブ
ルの曲げ半径が１ｍのときには、外装鉄線の歪みは３％
にも達する。
【００６３】このとき、鉄線はすでに弾性体ではなく塑
性状態となる。また、曲げられた内側の部分の鉄線は座
屈を起こし始める。
性状態となる。また、曲げられた内側の部分の鉄線は座
屈を起こし始める。
【００６４】したがって、最早、光ケーブルの構成物は
一体ではなく、外装鉄線を施す前の光ケーブルは、ルー
プとなった部分において外装鉄線とルースの状態とな
る。
一体ではなく、外装鉄線を施す前の光ケーブルは、ルー
プとなった部分において外装鉄線とルースの状態とな
る。
【００６５】このとき、光ケーブル製造時の外装鉄線を
施す工程において発生しかつ残留した引っ張り歪みは緩
和するので、ブリルアン周波数シフトが減少するのであ
る。
施す工程において発生しかつ残留した引っ張り歪みは緩
和するので、ブリルアン周波数シフトが減少するのであ
る。
【００６６】光ケーブルの曲げ半径がさらに小さくなっ
ても、一旦ルースとなった部分は元には戻らないため、
最初に大きな曲げ半径でループとなった部分のブリルア
ン周波数シフトは減少したままである。
ても、一旦ルースとなった部分は元には戻らないため、
最初に大きな曲げ半径でループとなった部分のブリルア
ン周波数シフトは減少したままである。
【００６７】海底光ケーブルの場合、最初に形成される
ループの径は約３ｍであり、その部分の光ケーブル長さ
は、歪み分布測定の距離分解能とほぼ等しい１０ｍであ
るため、上記ブリルアン周波数シフトの減少は測定可能
である。
ループの径は約３ｍであり、その部分の光ケーブル長さ
は、歪み分布測定の距離分解能とほぼ等しい１０ｍであ
るため、上記ブリルアン周波数シフトの減少は測定可能
である。
【００６８】すなわち、引き絞られた光ケーブルループ
（キンク）は、ブリルアン周波数シフトの増加ではなく
減少を特徴量とすることにより検知可能である。
（キンク）は、ブリルアン周波数シフトの増加ではなく
減少を特徴量とすることにより検知可能である。
【００６９】以上述べたことをフローチャートにまとめ
たものを、図９に示す。すなわち、ステップＳ２１で、
光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペ
クトルの分布を測定する。
たものを、図９に示す。すなわち、ステップＳ２１で、
光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光のスペ
クトルの分布を測定する。
【００７０】ステップＳ２２で、光ファイバの長さ方向
に沿ったブリルアン周波数シフトＦｂ(z) の分布を計算
する。但しｚは位置座標である。
に沿ったブリルアン周波数シフトＦｂ(z) の分布を計算
する。但しｚは位置座標である。
【００７１】ステップＳ２３で特異的に小さなＦｂ(z)
を検索し、その値をＦｂＭ，その位置をｚＭとする。
を検索し、その値をＦｂＭ，その位置をｚＭとする。
【００７２】ステップＳ２４でｚＭ近傍におけるＦｂ
(z) の値をＦｂa としたとき、Ｆｂa−ＦｂＭは、ブリ
ルアン周波数シフトの測定誤差よりも大きいか否かを判
定する。それが大きいときは、ステップＳ２５で、「位
置ｚＭにおいて光ケーブルは異常である」と判断する。
それが小さいときはステップＳ２６で、「位置ｚＭにお
いて光ケーブルに異常なし」と判断する。
(z) の値をＦｂa としたとき、Ｆｂa−ＦｂＭは、ブリ
ルアン周波数シフトの測定誤差よりも大きいか否かを判
定する。それが大きいときは、ステップＳ２５で、「位
置ｚＭにおいて光ケーブルは異常である」と判断する。
それが小さいときはステップＳ２６で、「位置ｚＭにお
いて光ケーブルに異常なし」と判断する。
【００７３】
【発明の効果】以上述べたことからわかるように、本発
明の効果は以下の通りである。
明の効果は以下の通りである。
【００７４】１）光ファイバに不均一に加わった応力に
より引き起こされた、後方ブリルアン散乱光のスペクト
ルの線幅の増加を特徴量とするため、数ｍという比較的
大きな曲げ径の場合でも、光ケーブルの曲げ、あるいは
キンクが発生したことを検知し、またその位置を知るこ
とができる。すなわち曲げ径が極端に小さくなり、光ケ
ーブルの伝送損失が増加する前に、光ケーブルの異常を
検知できる。
より引き起こされた、後方ブリルアン散乱光のスペクト
ルの線幅の増加を特徴量とするため、数ｍという比較的
大きな曲げ径の場合でも、光ケーブルの曲げ、あるいは
キンクが発生したことを検知し、またその位置を知るこ
とができる。すなわち曲げ径が極端に小さくなり、光ケ
ーブルの伝送損失が増加する前に、光ケーブルの異常を
検知できる。
【００７５】２）ブリルアン周波数シフトの局所的減少
を特徴量とするため、光ケーブルループが引き絞られる
ことにより、ループ部分の長さが歪み分布測定器の距離
分解能以下となっても、光ケーブルに異常曲げ、あるい
は、キンクの発生したことおよびその位置を知ることが
できる。
を特徴量とするため、光ケーブルループが引き絞られる
ことにより、ループ部分の長さが歪み分布測定器の距離
分解能以下となっても、光ケーブルに異常曲げ、あるい
は、キンクの発生したことおよびその位置を知ることが
できる。
【図１】真直状態（ａ）とループ状態（ｂ）の光ケーブ
ルを模式的に説明した図。
ルを模式的に説明した図。
【図２】光ケーブルがループとなったときの、光ファイ
バのブリルアン散乱光スペクトルを示した図。
バのブリルアン散乱光スペクトルを示した図。
【図３】ブリルアンスペクトル線幅の分布の測定結果を
示した図。
示した図。
【図４】光ケーブルループの曲げ半径とブリルアンスペ
クトル線幅の関係の実験結果を示す図。
クトル線幅の関係の実験結果を示す図。
【図５】直線状態と曲げ半径Ｒ＝０．２ｍのときの光ケ
ーブルに実装された光ファイバのブリルアンスペクトル
測定結果を示した図。
ーブルに実装された光ファイバのブリルアンスペクトル
測定結果を示した図。
【図６】ブリルアン周波数シフト分布の測定結果を示し
た図。
た図。
【図７】光ケーブルの異常検知のためのフローチャー
ト。
ト。
【図８】光ケーブルの異常検知のためのフローチャー
ト。
ト。
【図９】光ケーブルの異常検知のためのフローチャー
ト。
ト。
１…光ケーブル ２…光ケーブル ３…光ファイバ ４…ＢＯＴＤＡ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌 光男 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 荒木 栄次 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 吉冨 崇晴 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 加藤 義明 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 光ファイバで発生した後方ブリルアン散
乱光スペクトルのパラメータの特徴を測定することによ
り、前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知
する方法であって、 前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光の
スペクトルの分布を測定するステップと、 前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアンスペクト
ル線幅ΔＦ(z) の分布を計算（ｚは位置座標）するステ
ップと、 前記ブリルアンスペクトル線幅ΔＦ(z) の分布における
特異的に大きなΔＦ(z) を検索し、その値をΔＦＭ，そ
の位置をｚＭとするステップと、 前記位置ｚＭ近傍におけるΔＦ(z) の値をΔＦａとした
とき、前記ΔＦＭとΔＦａとの差（ΔＦＭ−ΔＦａ）
が、ブリルアンスペクトル線幅の測定誤差よりも大きい
か否かの判断結果に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前
記光ケーブルが異常であるか否かを判定するステップと
を具備したことを特徴とする光ケーブルの異常検知方
法。 - 【請求項２】 光ファイバで発生した後方ブリルアン散
乱光スペクトルのパラメータの特徴を測定することによ
り、前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知
する方法であって、 前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光の
スペクトルの分布Ｓ(z,f) を測定（ｚは位置座標）する
ステップと、 前記ブリルアン散乱光のスペクトルの分布Ｓ(z,f) の裾
における周波数をｆｃとし、特異的に大きいＳ(z,fc)を
探索し、その値をＳＭ，その位置をｚＭとするステップ
と、 前記位置ｚＭ近傍におけるＳ(z,fc)の値をＳａとしたと
き、前記ＳＭとＳａとの差（ＳＭ−Ｓａ）が、ブリルア
ンスペクトルの測定誤差よりも大きいか否かの判断結果
に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前記光ケーブルが異
常であるか否かを判定するステップとを具備したことを
特徴とする光ケーブルの異常検知方法。 - 【請求項３】 光ファイバで発生した後方ブリルアン散
乱光スペクトルのパラメータの特徴を測定することによ
り、前記光ファイバを収容した光ケーブルの異常を検知
する方法であって、 前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン散乱光の
スペクトルの分布を測定するステップと、 前記光ファイバの長さ方向に沿ったブリルアン周波数シ
フトＦｂ(z) の分布を計算（ｚは位置座標）するステッ
プと、 前記ブリルアン周波数シフトＦｂ(z) の分布における特
異的に小さなＦｂ(z)を検索し、その値をＦｂＭ，その
位置をｚＭとするステップと、 前記位置ｚＭ近傍におけるＳｂ(z) の値をＦｂa とした
とき、前記Ｆｂa とＦｂＭとの差（Ｆｂa −ＦｂＭ）
が、ブリルアン周波数シフトの測定誤差よりも大きいか
否かの判断結果に基づいて、前記位置ｚＭにおいて前記
光ケーブルが異常であるか否かを判定するステップとを
具備したことを特徴とする光ケーブルの異常検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04240812A JP3139725B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 光ケーブルの異常検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04240812A JP3139725B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 光ケーブルの異常検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694570A true JPH0694570A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3139725B2 JP3139725B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=17065057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04240812A Expired - Lifetime JP3139725B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 光ケーブルの異常検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139725B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4850084A (en) * | 1987-03-17 | 1989-07-25 | Nippon Cable System Inc. | Structure for anchoring wire end |
| JPH11183135A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 分布型歪計測装置 |
| CN103868673A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-18 | 南开大学 | 基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法及设备 |
| JP2016020863A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバを用いた曲げ測定方法および曲げ測定装置 |
| CN107588926A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-16 | 中光华研电子科技有限公司 | 一种超长光缆的故障监测系统及方法 |
| JP2023014655A (ja) * | 2021-07-19 | 2023-01-31 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ撚り周期算出システム、光ファイバ撚り周期算出方法、光ファイバ撚り周期算出装置及び光ファイバ撚り周期算出プログラム |
| CN115753009A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-03-07 | 国网北京市电力公司 | 光缆健康状况确定方法、装置以及存储介质 |
| CN119483733A (zh) * | 2025-01-08 | 2025-02-18 | 西安众捷通信科技有限公司 | 一种光缆资源运维管理方法及系统 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP04240812A patent/JP3139725B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4850084A (en) * | 1987-03-17 | 1989-07-25 | Nippon Cable System Inc. | Structure for anchoring wire end |
| JPH11183135A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 分布型歪計測装置 |
| CN103868673A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-18 | 南开大学 | 基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法及设备 |
| JP2016020863A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバを用いた曲げ測定方法および曲げ測定装置 |
| CN107588926A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-16 | 中光华研电子科技有限公司 | 一种超长光缆的故障监测系统及方法 |
| JP2023014655A (ja) * | 2021-07-19 | 2023-01-31 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ撚り周期算出システム、光ファイバ撚り周期算出方法、光ファイバ撚り周期算出装置及び光ファイバ撚り周期算出プログラム |
| CN115753009A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-03-07 | 国网北京市电力公司 | 光缆健康状况确定方法、装置以及存储介质 |
| CN119483733A (zh) * | 2025-01-08 | 2025-02-18 | 西安众捷通信科技有限公司 | 一种光缆资源运维管理方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3139725B2 (ja) | 2001-03-05 |
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