JPH07146208A - 光導波路ファイバにおける反射型不連続性を検知する方法 - Google Patents
光導波路ファイバにおける反射型不連続性を検知する方法Info
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- JPH07146208A JPH07146208A JP6113379A JP11337994A JPH07146208A JP H07146208 A JPH07146208 A JP H07146208A JP 6113379 A JP6113379 A JP 6113379A JP 11337994 A JP11337994 A JP 11337994A JP H07146208 A JPH07146208 A JP H07146208A
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- G—PHYSICS
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
- G01M11/3109—Reflectometers detecting the back-scattered light in the time-domain, e.g. OTDR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ファイバ破断、ファイバを構成しているガラ
ス中の汚染物質、微小曲げ、機械的スプライスまたはコ
ネクタのような光導波路ファイバにおける反射型不連続
性を検知する方法を提供すること。 【構成】 この方法は光学的時間領域反射率計（OTDR)
を用いるものであり、かつOTDRトレ−スまたは修正され
たOTDRトレ−ス、例えばファイバ減衰が差引かれたもの
を、反射型不連続性の特徴である予め定められた波形で
相互相関化することを含む。その予め定められた波形
は、OTDRトレ−スのノイズ・スペクトルとホワイトノイ
ズの差を補償する。特に、反射型不連続性に対応するこ
とが知られている波形の平均を後進差分化しそして前進
差分化することによって得られた予め定められた波形が
そのようなホワトノイズを与えることができる。
ス中の汚染物質、微小曲げ、機械的スプライスまたはコ
ネクタのような光導波路ファイバにおける反射型不連続
性を検知する方法を提供すること。 【構成】 この方法は光学的時間領域反射率計（OTDR)
を用いるものであり、かつOTDRトレ−スまたは修正され
たOTDRトレ−ス、例えばファイバ減衰が差引かれたもの
を、反射型不連続性の特徴である予め定められた波形で
相互相関化することを含む。その予め定められた波形
は、OTDRトレ−スのノイズ・スペクトルとホワイトノイ
ズの差を補償する。特に、反射型不連続性に対応するこ
とが知られている波形の平均を後進差分化しそして前進
差分化することによって得られた予め定められた波形が
そのようなホワトノイズを与えることができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波通路ファイバにお
ける反射型不連続性を検知する方法に関する。
ける反射型不連続性を検知する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波通路ファイバは光学的時間分域反
射率測定器（ＯＴＤＲ）によってテストされることが多
い。この装置はファイバを通じてレ−ザ光の短いパルス
を送りそして光源に向って散乱される光の小部分を観察
する。典型的なパルス幅は0.5メ−トル（5 ns）から200
0メ−トル（20 μs）までの範囲でありうる。
射率測定器（ＯＴＤＲ）によってテストされることが多
い。この装置はファイバを通じてレ−ザ光の短いパルス
を送りそして光源に向って散乱される光の小部分を観察
する。典型的なパルス幅は0.5メ−トル（5 ns）から200
0メ−トル（20 μs）までの範囲でありうる。
【０００３】過去には、ＯＴＤＲトレ−スにおける反射
を自動的に検出するために"slope technique"として知
られた方法が用いられていた。その場合、パルス幅の効
果を除去するために反射の高さが通常それの"ORL"とし
て報告される。具体的には、反射高AとORL値との間の関
係は下記の式で表わされる。 ORL = B - 10 * LOG [(10(A/5) - 1) * PW] ただし、Bはファイバ後方散乱レベルであり、PWはOTDR
パルス幅をnsで表わしたものである。この方法によれ
ば、リ−スト・スクエアズ・フィッテイング・ル−チン
（least squares fitting routine）を用いて直線でも
ってファイバ・スタ−ト（FS）とファイバ・エンド（F
E）の間にもとのトレ−ス・エラ−を当てはめ、そして
上記直線をもとのトレ−スからポイント・バイ・ポイン
ト方式で差引くことによってエラ−・アレイ（EA）が計
算される。この用にして得られたエラ−・アレイが検査
され、そして予め定められた閾値を超えた上昇傾斜でも
ってトリガ−されたアラ−ムが見出される。
を自動的に検出するために"slope technique"として知
られた方法が用いられていた。その場合、パルス幅の効
果を除去するために反射の高さが通常それの"ORL"とし
て報告される。具体的には、反射高AとORL値との間の関
係は下記の式で表わされる。 ORL = B - 10 * LOG [(10(A/5) - 1) * PW] ただし、Bはファイバ後方散乱レベルであり、PWはOTDR
パルス幅をnsで表わしたものである。この方法によれ
ば、リ−スト・スクエアズ・フィッテイング・ル−チン
（least squares fitting routine）を用いて直線でも
ってファイバ・スタ−ト（FS）とファイバ・エンド（F
E）の間にもとのトレ−ス・エラ−を当てはめ、そして
上記直線をもとのトレ−スからポイント・バイ・ポイン
ト方式で差引くことによってエラ−・アレイ（EA）が計
算される。この用にして得られたエラ−・アレイが検査
され、そして予め定められた閾値を超えた上昇傾斜でも
ってトリガ−されたアラ−ムが見出される。
【０００４】実際には、その閾値レベルはランダムなノ
イズが誤って反射として識別されることがないように充
分高く設定されなければならなかった。したがって、バ
ックグラウンド・ノイズよりも約0.06dB以下だけ高い高
さを有する反射は、ファイバの長さが長い場合には、こ
の方法では信頼性をもっては見出され得なかった。
イズが誤って反射として識別されることがないように充
分高く設定されなければならなかった。したがって、バ
ックグラウンド・ノイズよりも約0.06dB以下だけ高い高
さを有する反射は、ファイバの長さが長い場合には、こ
の方法では信頼性をもっては見出され得なかった。
【０００５】ノイズ中の比較的弱い信号を検出するため
にフィルタを使用することはディジタル信号の分野では
公知である。John Karl, An Introduction to Digital
Signal Processing, Academic Press. 1989, pages 217
-225を参照されたい。相関検知器およびノイズのホワイ
ト化がHarry L. Van Trees, Detection, Estimation,an
d Modulation Theory, Part I, John Wiley & Sons, 19
68, pages 246-253および287-293に論述されている。
にフィルタを使用することはディジタル信号の分野では
公知である。John Karl, An Introduction to Digital
Signal Processing, Academic Press. 1989, pages 217
-225を参照されたい。相関検知器およびノイズのホワイ
ト化がHarry L. Van Trees, Detection, Estimation,an
d Modulation Theory, Part I, John Wiley & Sons, 19
68, pages 246-253および287-293に論述されている。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、光導波通路ファイバにおける反射型不連続性を検知
する改良された方法を提供することである。さらに詳細
には、本発明の１つの目的はこのような不連続性をOTDR
によって検知する改良された方法を提供することであ
る。
は、光導波通路ファイバにおける反射型不連続性を検知
する改良された方法を提供することである。さらに詳細
には、本発明の１つの目的はこのような不連続性をOTDR
によって検知する改良された方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記のおよび他の目的を
達成するためには、本発明はそれのある態様によれば、
光導波通路ファイバにおける反射型不連続性を検知する
方法において、（ａ）OTDRによって光導波通路ファイバ
に光のパルスを印加し、（ｂ）ファイバからOTDRに反射
された光を検知し、そして検知された反射光に対応した
１つの組のデ−タ点にれる振幅値を発生し、（ｃ）その
振幅値を反射型不連続性の特徴である予め定められたは
系（「相互相関波形（cross-correlation waveform）で
もって振幅値を相互相関化することによって反射型不連
続性を検知することよりなる方法を提供する。
達成するためには、本発明はそれのある態様によれば、
光導波通路ファイバにおける反射型不連続性を検知する
方法において、（ａ）OTDRによって光導波通路ファイバ
に光のパルスを印加し、（ｂ）ファイバからOTDRに反射
された光を検知し、そして検知された反射光に対応した
１つの組のデ−タ点にれる振幅値を発生し、（ｃ）その
振幅値を反射型不連続性の特徴である予め定められたは
系（「相互相関波形（cross-correlation waveform）で
もって振幅値を相互相関化することによって反射型不連
続性を検知することよりなる方法を提供する。
【０００８】本発明の好ましい実施例によれば、振幅値
は、その値に含まれることが予想されるノイズに従っ
て、すなわち前記振幅値のノイズ・スペクトル特性に従
って前記工程（ｃ）に先立って修正される。特に、振幅
値は、ノイズ・スペクトルとホワイトノイズの間の差を
少なくとも部分的に補償するように修正される。ある場
合には、このような修正は後進差分および振幅値によっ
て行われ得る。このような場合には、後方差分化された
予め定められた波形も用いられる。
は、その値に含まれることが予想されるノイズに従っ
て、すなわち前記振幅値のノイズ・スペクトル特性に従
って前記工程（ｃ）に先立って修正される。特に、振幅
値は、ノイズ・スペクトルとホワイトノイズの間の差を
少なくとも部分的に補償するように修正される。ある場
合には、このような修正は後進差分および振幅値によっ
て行われ得る。このような場合には、後方差分化された
予め定められた波形も用いられる。
【０００９】他の好ましい実施例においては、それ自体
で振幅のノイズ・スペクトルとホワイトノイズのノイズ
・スペクトルとの間の差を少なくとも部分的に補償する
予め定められた波形が用いられる。この種の特に好まし
い実施例では、予め定められた波形は、第１の波形を後
進差分化して第２の波形を生じさせかつその第２の波形
を前進差分化してその予め定められた波形を生ずるよう
にすることによって得られる。第１の波形は矩形波、三
角波形、あるいは台形波であり得るが、反射型不連続性
を含むとして知られている光導波通路ファイバからのOT
DRトレ−スを平均化することによって得られる。
で振幅のノイズ・スペクトルとホワイトノイズのノイズ
・スペクトルとの間の差を少なくとも部分的に補償する
予め定められた波形が用いられる。この種の特に好まし
い実施例では、予め定められた波形は、第１の波形を後
進差分化して第２の波形を生じさせかつその第２の波形
を前進差分化してその予め定められた波形を生ずるよう
にすることによって得られる。第１の波形は矩形波、三
角波形、あるいは台形波であり得るが、反射型不連続性
を含むとして知られている光導波通路ファイバからのOT
DRトレ−スを平均化することによって得られる。
【００１０】本発明では、この種の小さい反射が容易に
見つけられものであり、本発明の方法は背景ノイズより
約0.025dBだけ高い高さを有する反射にまで首尾よく作
用する。すなわち、本発明の感度は傾斜技法のそれより
dBスケ−ルで２倍以上である。
見つけられものであり、本発明の方法は背景ノイズより
約0.025dBだけ高い高さを有する反射にまで首尾よく作
用する。すなわち、本発明の感度は傾斜技法のそれより
dBスケ−ルで２倍以上である。
【００１１】
【実施例】本発明は、レ−ザ−・プリシジョン・コ−ポ
レイション（アメリカ合衆国ニュ−ヨ−ク州ユチカ）、
アンリツ・コ−ポレイション（日本国東京）、およびフ
ォトン・カイネティックス・インコ−ポレイテッド（ア
メリカ合衆国オレゴン州ビ−バ−トン）によって製造さ
れたものを含む市販されている種々のOTDRを用いて実施
される。このような装置はディジタル出力、例えば１つ
の組のデ−タ点における振幅値を生ずる。この振幅値
が、本発明に従って処理するために、コンピュ−タ・シ
ステム、例えば486パ−ソナルコンピュ−タに直接入力
され得る。あるいは、本発明の手法は、OTDRの内部トレ
−ス解析法の一部分として内部的に実施することもでき
る。
レイション（アメリカ合衆国ニュ−ヨ−ク州ユチカ）、
アンリツ・コ−ポレイション（日本国東京）、およびフ
ォトン・カイネティックス・インコ−ポレイテッド（ア
メリカ合衆国オレゴン州ビ−バ−トン）によって製造さ
れたものを含む市販されている種々のOTDRを用いて実施
される。このような装置はディジタル出力、例えば１つ
の組のデ−タ点における振幅値を生ずる。この振幅値
が、本発明に従って処理するために、コンピュ−タ・シ
ステム、例えば486パ−ソナルコンピュ−タに直接入力
され得る。あるいは、本発明の手法は、OTDRの内部トレ
−ス解析法の一部分として内部的に実施することもでき
る。
【００１２】本発明は、それの最も基本的な実施例で
は、典型的な予期されない反射型不連続性の特徴である
波形である「相互相関波形」とOTDRトレ−スを相互相関
化することよりなる。好ましくは、相互相関化は、ファ
イバの減衰に対応したトレ−スの直線成分がポント・バ
イ・ポイント方式で除去された後でOTDRトレ−スに対し
て行われる。この除去は、計算された直線ともとのトレ
−スの振幅値との間の差を表わすエラ−・アレイ（EA）
を発生するように従来の傾斜技法（slope technique）
におけるようにリ−スト・スクエアズ・フィッティング
・ル−チンを用いて行うことができる。
は、典型的な予期されない反射型不連続性の特徴である
波形である「相互相関波形」とOTDRトレ−スを相互相関
化することよりなる。好ましくは、相互相関化は、ファ
イバの減衰に対応したトレ−スの直線成分がポント・バ
イ・ポイント方式で除去された後でOTDRトレ−スに対し
て行われる。この除去は、計算された直線ともとのトレ
−スの振幅値との間の差を表わすエラ−・アレイ（EA）
を発生するように従来の傾斜技法（slope technique）
におけるようにリ−スト・スクエアズ・フィッティング
・ル−チンを用いて行うことができる。
【００１３】相互相関波形は、種々の振幅、例えばOTDR
トレ−スの直線成分に対して約0.5dBから約0.25dBまで
の範囲の振幅の既知の予期されない反射を有するファイ
バからの実際のOTDRトレ−スを互いに平均することによ
って得られるのが好ましい。トレ−スは、特にレ−ザ光
のパルス幅およびOTDRトレ−スを発生するために用いら
れる生デ−タ平均時間を含む、本発明を実施するのに用
いられる条件に匹敵する条件下で得られなければならな
い。
トレ−スの直線成分に対して約0.5dBから約0.25dBまで
の範囲の振幅の既知の予期されない反射を有するファイ
バからの実際のOTDRトレ−スを互いに平均することによ
って得られるのが好ましい。トレ−スは、特にレ−ザ光
のパルス幅およびOTDRトレ−スを発生するために用いら
れる生デ−タ平均時間を含む、本発明を実施するのに用
いられる条件に匹敵する条件下で得られなければならな
い。
【００１４】OTDRトレ−スの平均化は、例えばパソコン
のスプレッドシ−ト・プログラムを用いて行うことがで
きる。好ましくは、トレ−ス情報のほとのんどが除去さ
れ、反射とそれを包囲した領域だけを残す。１つの反射
・トレ−スが各列に含まれかつ反射開始点が同じ列とな
るように反射がスプレッドシ−ト内で整列される。反射
開始点は同じ列にある。その後で反射が互いに平均さ
れ、スプレッドシ−トの新しい列に平均反射形状が発生
される。
のスプレッドシ−ト・プログラムを用いて行うことがで
きる。好ましくは、トレ−ス情報のほとのんどが除去さ
れ、反射とそれを包囲した領域だけを残す。１つの反射
・トレ−スが各列に含まれかつ反射開始点が同じ列とな
るように反射がスプレッドシ−ト内で整列される。反射
開始点は同じ列にある。その後で反射が互いに平均さ
れ、スプレッドシ−トの新しい列に平均反射形状が発生
される。
【００１５】典型的な平均反射形状（相互相関波形）が
図４に示されている。そこに示されているように、多く
の、この場合には10の反射を平均することによって、OT
DRノイズの多くが除去され、かつ１つの反射の特異性が
最終の形状には大きな影響を及ぼさない。
図４に示されている。そこに示されているように、多く
の、この場合には10の反射を平均することによって、OT
DRノイズの多くが除去され、かつ１つの反射の特異性が
最終の形状には大きな影響を及ぼさない。
【００１６】OTDRトレ−スのエラ−・アレイ（EA）での
相互相関化は下記のようにして行われる。 i = FXの場合、(FE - (M - 1)) j = 0の場合、 M - 1 OUTPUT[i] = OUTPUT[i] + EA[i + j] * W[j] (1) エンド・ル−プ ただし、Mは相互相関波形を画成するたＭに用いられる
デ−タ点の数であり、例えば、図４では17の点がある。
W[ ]は例えば図４からの平均振幅形状から得られた波形
振幅（係数）のアレイである。内側のル−プが１つのデ
−タ点に対する出力を決定する。各波形係数W[ ]は１つ
のトレ−ス・デ−タ点EA[ ]を掛け算される。これらの
結果が加算され、そしてOUTPUTアレイにおける現在の点
に割当てられる。外側のル−プはトレ−ス全体にわたっ
て循環し、ファイバの始点（FS）からファイバの端部か
ら波形幅を引いた点(FE - (M - 1))までの各デ−タ点に
ついて演算を行う。
相互相関化は下記のようにして行われる。 i = FXの場合、(FE - (M - 1)) j = 0の場合、 M - 1 OUTPUT[i] = OUTPUT[i] + EA[i + j] * W[j] (1) エンド・ル−プ ただし、Mは相互相関波形を画成するたＭに用いられる
デ−タ点の数であり、例えば、図４では17の点がある。
W[ ]は例えば図４からの平均振幅形状から得られた波形
振幅（係数）のアレイである。内側のル−プが１つのデ
−タ点に対する出力を決定する。各波形係数W[ ]は１つ
のトレ−ス・デ−タ点EA[ ]を掛け算される。これらの
結果が加算され、そしてOUTPUTアレイにおける現在の点
に割当てられる。外側のル−プはトレ−ス全体にわたっ
て循環し、ファイバの始点（FS）からファイバの端部か
ら波形幅を引いた点(FE - (M - 1))までの各デ−タ点に
ついて演算を行う。
【００１７】この手法を図５のOTDRトレ−スに適用した
場合が図６に示されている。図６におけるピ−クは図５
におけるもとの反射よりも検知が大幅に容易である。
場合が図６に示されている。図６におけるピ−クは図５
におけるもとの反射よりも検知が大幅に容易である。
【００１８】信号内のノイズがホワイトまたは広帯域ノ
イズである場合に上記の相互相関手法が最も良く作用す
る。不都合なことには、OTDRノイズは図７Ａに示されて
いるようにある程度の周波数依存性を有している。この
図から解るように、ノイズの振幅は低い周波数では比較
的高く、そして高い周波数で減少する。この最適値から
の偏位にもかかわらず、基本的な相互相関技法は反射を
検出するための従来の技法にくらべて大きな改良を呈示
する。
イズである場合に上記の相互相関手法が最も良く作用す
る。不都合なことには、OTDRノイズは図７Ａに示されて
いるようにある程度の周波数依存性を有している。この
図から解るように、ノイズの振幅は低い周波数では比較
的高く、そして高い周波数で減少する。この最適値から
の偏位にもかかわらず、基本的な相互相関技法は反射を
検出するための従来の技法にくらべて大きな改良を呈示
する。
【００１９】OTDRトレ−スをそれのノイズがホワイトノ
イズに近くなるように予め条件づけることによって、さ
らに改良された検知を得ることができる。例えば、図７
Ａのノイズ・スペクトルが図７Ｂのノイズ・スペクトル
によって補償されたとすると、合成された周波数プロッ
トは図７Ｃの平坦で、より広帯域のノイズとなるであろ
う。本発明によれば、この補償は下記のようにエラ−・
エレイについて後進差分を行う単純な演算によって得ら
れる。 i = (FS+1), FEの場合に、 EA'[i] = EA[i] - EA[i - 1] (2) エンド・ル−プ
イズに近くなるように予め条件づけることによって、さ
らに改良された検知を得ることができる。例えば、図７
Ａのノイズ・スペクトルが図７Ｂのノイズ・スペクトル
によって補償されたとすると、合成された周波数プロッ
トは図７Ｃの平坦で、より広帯域のノイズとなるであろ
う。本発明によれば、この補償は下記のようにエラ−・
エレイについて後進差分を行う単純な演算によって得ら
れる。 i = (FS+1), FEの場合に、 EA'[i] = EA[i] - EA[i - 1] (2) エンド・ル−プ
【００２０】この演算を行うことによって図７Ｃの周波
数ノイズ特性が得られる。式２でトレ−ス・デ−タが差
引かれるので、相互相関波形にも同じ演算が適用されな
ければならない。なぜなら、その波形は式２によって修
正された反射に「整合」（match）しなければならない
からである。波形修正は下記によって行われなければな
らない。 i = 1, M-1の場合、 W'[i] = W[i] - W[i - 1] エンド・ル−プ
数ノイズ特性が得られる。式２でトレ−ス・デ−タが差
引かれるので、相互相関波形にも同じ演算が適用されな
ければならない。なぜなら、その波形は式２によって修
正された反射に「整合」（match）しなければならない
からである。波形修正は下記によって行われなければな
らない。 i = 1, M-1の場合、 W'[i] = W[i] - W[i - 1] エンド・ル−プ
【００２１】この新しい波形が図８Ｂに示されている。
もし所望されるならば、この波形は反射を検知するため
に新しいトレ−スEA'と相互相関化され得る。しかし、
この手法はトレ−スが検査される毎に付加的な計算を導
入することになるであろう。すなわち、もとのトレ−ス
は使用できない。と言うより、式２におけるル−プが相
互相関化ステップの前に実行されなければならないであ
ろう。
もし所望されるならば、この波形は反射を検知するため
に新しいトレ−スEA'と相互相関化され得る。しかし、
この手法はトレ−スが検査される毎に付加的な計算を導
入することになるであろう。すなわち、もとのトレ−ス
は使用できない。と言うより、式２におけるル−プが相
互相関化ステップの前に実行されなければならないであ
ろう。
【００２２】本発明によれば、この余分なステップは、
OTDRトレ−スのノイズ特性を補償するように相互相関波
形を修正することによって回避される。トレ−スと波形
の両方について引算演算を行う代りに、図８Ｂにおける
波形係数が前進差分化されて図８Ｃに示された形状を生
ずる。この２回差分化された反射形状が、修正されてい
ないエラ−・アレイについての直接の式１の相互相関演
算で使用され、そのアレイに対する余分な差分化ステッ
プの必要性を回避する。
OTDRトレ−スのノイズ特性を補償するように相互相関波
形を修正することによって回避される。トレ−スと波形
の両方について引算演算を行う代りに、図８Ｂにおける
波形係数が前進差分化されて図８Ｃに示された形状を生
ずる。この２回差分化された反射形状が、修正されてい
ないエラ−・アレイについての直接の式１の相互相関演
算で使用され、そのアレイに対する余分な差分化ステッ
プの必要性を回避する。
【００２３】上記の数式によれば、この前進差分化は下
記のようにして行われる。 i = 0, M-2の場合、 W""[i] = W'[i + 1]m- W'[i] エンド・ル−プ
記のようにして行われる。 i = 0, M-2の場合、 W""[i] = W'[i + 1]m- W'[i] エンド・ル−プ
【００２４】このようにして得られるW''[ ]値がW[ ]値
に代えて式１の相互相関演算で用いられる。
に代えて式１の相互相関演算で用いられる。
【００２５】図７Ａに示されたパワ−・スペクトルは、
72メ−トルの中間帯域幅で動作するTD-295レ−ザ・モジ
ュ−ルを具備したレ−ザ・プリシジョンTD-2000 OTDRの
場合のものであることに注目すべきである。異なる条件
で動作する他の装置ではノイズ特性が異なりうる。他の
OTDRでは、欠陥も反射も伴わない均一なファイバ・トレ
−スのノイズ周波数特性が決定されかつ図７Ａと比較さ
れなければならない。その比較に基づいて、後進差分化
以外のノイズをホワイト化する演算、例えば後進差分化
よりさらに複雑なディジタル・フィルタ−リング演算が
必要とされうる。選択される演算によって、図８のツ−
・ステップ手順が適用されうるかも知れないしあるいは
適用されえないかも知れない。例えば、ディジタル・フ
ィルタ−リング演算が非線形であれば、その手順は適用
されえないであろう。もし適用されえないとすると、OT
DRトレ−スおよび相互相関波形に対して別々の演算が行
われる。
72メ−トルの中間帯域幅で動作するTD-295レ−ザ・モジ
ュ−ルを具備したレ−ザ・プリシジョンTD-2000 OTDRの
場合のものであることに注目すべきである。異なる条件
で動作する他の装置ではノイズ特性が異なりうる。他の
OTDRでは、欠陥も反射も伴わない均一なファイバ・トレ
−スのノイズ周波数特性が決定されかつ図７Ａと比較さ
れなければならない。その比較に基づいて、後進差分化
以外のノイズをホワイト化する演算、例えば後進差分化
よりさらに複雑なディジタル・フィルタ−リング演算が
必要とされうる。選択される演算によって、図８のツ−
・ステップ手順が適用されうるかも知れないしあるいは
適用されえないかも知れない。例えば、ディジタル・フ
ィルタ−リング演算が非線形であれば、その手順は適用
されえないであろう。もし適用されえないとすると、OT
DRトレ−スおよび相互相関波形に対して別々の演算が行
われる。
【００２６】式１で示されたように、相互相関化はエラ
−・アレイに対して行われ、そしてその結果がOUTPUTア
レイに割当てられる。そのOUTPUTアレイを通じて左から
右に移動しそしてそのアレイの要素を閾値に対してテス
トすることによって、反射型不連続性が探知される。不
連続性の場所はこの手順を用いて下記のようにして決定
され得る。
−・アレイに対して行われ、そしてその結果がOUTPUTア
レイに割当てられる。そのOUTPUTアレイを通じて左から
右に移動しそしてそのアレイの要素を閾値に対してテス
トすることによって、反射型不連続性が探知される。不
連続性の場所はこの手順を用いて下記のようにして決定
され得る。
【００２７】閾値を超える最初の点は点Ａで示されてお
り、閾値より下に落下したその点の直前の点は点Ｂで示
されている。点Ａと点Ｂとの間におけるOUTPUTアレイに
おける最大値は相互相関がそれの最大値を有する位置を
示しており、FMAXで示されている。
り、閾値より下に落下したその点の直前の点は点Ｂで示
されている。点Ａと点Ｂとの間におけるOUTPUTアレイに
おける最大値は相互相関がそれの最大値を有する位置を
示しており、FMAXで示されている。
【００２８】FMAXがいったん決定されると、反射探知ル
−チンの残りは、もとのトレ−ス・アレイ、OTA[ ]につ
いて行われ得る。反射PEAKはFMAX-PWとFMAX+PWの間でも
とのトレ−スにおける最大値を前進でサ−チすることに
よって見出される。ただし、PWはOTDRトレ−スを生ずる
ために用いられるパルス幅である。
−チンの残りは、もとのトレ−ス・アレイ、OTA[ ]につ
いて行われ得る。反射PEAKはFMAX-PWとFMAX+PWの間でも
とのトレ−スにおける最大値を前進でサ−チすることに
よって見出される。ただし、PWはOTDRトレ−スを生ずる
ために用いられるパルス幅である。
【００２９】反射の振幅を量子化する目的のために、反
射スタ−ト（RS）と反射エンド（RE）が見出され得る。
特に、RSはPEAKでスタ−トしそしてPEAKから(PEAK - 2
W)まで後方に歩進することによって見出すことができ
る。この領域内の最小点がRSである。
射スタ−ト（RS）と反射エンド（RE）が見出され得る。
特に、RSはPEAKでスタ−トしそしてPEAKから(PEAK - 2
W)まで後方に歩進することによって見出すことができ
る。この領域内の最小点がRSである。
【００３０】REは、PEAKでスタ−トし、そしてアレイの
値がRSの値より小さいかあるいはそれに等しくなるまで
前方に歩進することによって見出され得る。これは、反
射のバルクが確実に通過されるようにする。前方歩進は
次の点よりdBで低くなる点が見出されるまで継続され
る。その点がREとして定義される。このようにして、RE
が反射に伴う損失以外にREが探知されるようになされ
る。これらの条件が点PEAK+ 2WPに達する時点までに充
足されない場合には、REはPEAK + 2PWに等しく設定され
る。
値がRSの値より小さいかあるいはそれに等しくなるまで
前方に歩進することによって見出され得る。これは、反
射のバルクが確実に通過されるようにする。前方歩進は
次の点よりdBで低くなる点が見出されるまで継続され
る。その点がREとして定義される。このようにして、RE
が反射に伴う損失以外にREが探知されるようになされ
る。これらの条件が点PEAK+ 2WPに達する時点までに充
足されない場合には、REはPEAK + 2PWに等しく設定され
る。
【００３１】いったん点PEAK、RSおよびREが識別される
と、反射の振幅が図９に示されているように量子化され
得る。そのようにするために、(RS - 10 PW)とRSとの間
の］ライン・セグメントにつき、最小二乗近似傾斜およ
び截片MおよびBが見出される。量子化されている反射が
ファイバ・スタ−ト、点欠陥、または他の反射の10 PW
以内である場合には、そのライン・セグメントは、場合
に応じて、ファイバ・スタ−ト、点欠陥のエンド、また
は先行反射のエンドで開始する。
と、反射の振幅が図９に示されているように量子化され
得る。そのようにするために、(RS - 10 PW)とRSとの間
の］ライン・セグメントにつき、最小二乗近似傾斜およ
び截片MおよびBが見出される。量子化されている反射が
ファイバ・スタ−ト、点欠陥、または他の反射の10 PW
以内である場合には、そのライン・セグメントは、場合
に応じて、ファイバ・スタ−ト、点欠陥のエンド、また
は先行反射のエンドで開始する。
【００３２】反射が存在しない場合に後方散乱レベルを
予測するために、PEAKにおける最小二乗ラインの値Pが
見出される。 P = M * PEAK + B
予測するために、PEAKにおける最小二乗ラインの値Pが
見出される。 P = M * PEAK + B
【００３３】反射高さはPEAKにおけるもとのトレ−ス・
アレイの値と外挿された後方散乱レベルとの差となる。 A = OTA[PEAK] - P
アレイの値と外挿された後方散乱レベルとの差となる。 A = OTA[PEAK] - P
【００３４】反射がファイバ・スタ−ト、点欠陥、また
は他の反射の1 PW以内であれば、最小二乗ラインは信頼
性をもって計算することができない。このような場合に
は、P値は計算されず、その代り、反射の大きさが下記
のようにして計算される。 A = OTA[PEAK] - OTA[RS]
は他の反射の1 PW以内であれば、最小二乗ラインは信頼
性をもって計算することができない。このような場合に
は、P値は計算されず、その代り、反射の大きさが下記
のようにして計算される。 A = OTA[PEAK] - OTA[RS]
【００３５】実施例１ 相互相関技法と傾斜技法との比較 本発明の反射検知技法と従来の傾斜技法との比較がなさ
れた。
れた。
【００３６】既知の反射を伴うOTDRトレ−スが両方の技
法を用いてテストされた。各技法は識別される現実の反
射の数を最大にしながら偽アラ−ムを最少にするように
最適化された。
法を用いてテストされた。各技法は識別される現実の反
射の数を最大にしながら偽アラ−ムを最少にするように
最適化された。
【００３７】いずれの場合にも偽アラ−ムがない状態で
は、本発明は少なくとも3-4dBだけ感度が高かった。す
なわち、本発明は、傾斜技法が識別できる最も小さい反
射よりもORLでは3-4dBだけ小さい反射を分解することが
できた。
は、本発明は少なくとも3-4dBだけ感度が高かった。す
なわち、本発明は、傾斜技法が識別できる最も小さい反
射よりもORLでは3-4dBだけ小さい反射を分解することが
できた。
【００３８】この知見に加えて、本発明はの技法はOTDR
トレ−スの遠端においてノイズに対して感応しにくいこ
とが認められた。したがって、本発明の技法は高いレベ
ルの偽アラ−ムを発生することなしに、より長いファイ
バにおける反射を検知するために用いることができる。
トレ−スの遠端においてノイズに対して感応しにくいこ
とが認められた。したがって、本発明の技法は高いレベ
ルの偽アラ−ムを発生することなしに、より長いファイ
バにおける反射を検知するために用いることができる。
【００３９】実施例２ 相互相関波形 既知の反射を有するOTDRトレ−スを平均することによっ
て得られる波形以外の相互相関波形を用いて実験が行な
われた。特に、２回差分化された長方形、三角形、およ
び台形が用いられた。
て得られる波形以外の相互相関波形を用いて実験が行な
われた。特に、２回差分化された長方形、三角形、およ
び台形が用いられた。
【００４０】これらの実験は、波形の形状はそれの幅ほ
ど重要でないことを示した。特に、２回差分化された長
方形、三角形、および台形は、最大値の半分における完
全な幅（FWHM）が比較的一定であるかぎり、図８Ｃの形
状と殆ど同様に作用することが認められた。
ど重要でないことを示した。特に、２回差分化された長
方形、三角形、および台形は、最大値の半分における完
全な幅（FWHM）が比較的一定であるかぎり、図８Ｃの形
状と殆ど同様に作用することが認められた。
【００４１】幅が約15％以上異なると、性能が迅速に劣
化することが認められた。
化することが認められた。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、この種の小さい反射が
容易に見つけられものであり、本発明の方法は背景ノイ
ズより約0.025dBだけ高い高さを有する反射にまで首尾
よく作用する。すなわち、本発明の感度は傾斜技法のそ
れよりdBスケ−ルで２倍以上である。
容易に見つけられものであり、本発明の方法は背景ノイ
ズより約0.025dBだけ高い高さを有する反射にまで首尾
よく作用する。すなわち、本発明の感度は傾斜技法のそ
れよりdBスケ−ルで２倍以上である。
【図１】OTDRによって生じた典型的なトレ−スを示して
いる。
いる。
【図２】そのトレ−スの丸で示された部分によって示さ
れている予期されない反射を有するOTDRトレ−スを示し
ている。
れている予期されない反射を有するOTDRトレ−スを示し
ている。
【図３】図２のトレ−スの丸で示された部分の展開図で
ある。
ある。
【図４】本発明に従って予期されない反射型不連続性を
検知するために使用するための交互相関波形を示してい
る。
検知するために使用するための交互相関波形を示してい
る。
【図５】反射型不連続性を含むOTDRトレ−スの一部分を
示す。
示す。
【図６】図５の不連続性のためのエラ−・アレイで図４
の波形を相互相関化した結果を示している。
の波形を相互相関化した結果を示している。
【図７Ａ】典型的なOTDRのパワ−・スペクトルを示して
いる。
いる。
【図７Ｂ】OTDRノイズをより広帯域化させるための補償
周波数特性を示す。
周波数特性を示す。
【図７Ｃ】図７Ｂの補償特性を図７Ａのノイズ・スペク
トルに適用した結果を示す。
トルに適用した結果を示す。
【図８Ａ】図４の交互相関波形を示す。
【図８Ｂ】その波形の後進差分を示す。
【図８Ｃ】図８Ｂの波形の前進差分を示す。
【図９】本発明に従って検知された予期されない反射の
高さを決定するための手法を示す。
高さを決定するための手法を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＴＤＲによって生じた典型的なトレースを示
している。
している。
【図２】そのトレースの丸で示された部分によって示さ
れている予期されない反射を有するＯＴＤＲトレースを
示している。
れている予期されない反射を有するＯＴＤＲトレースを
示している。
【図３】図２のトレースの丸で示された部分の展開図で
ある。
ある。
【図４】本発明に従って予期されない反射型不連続性を
検知するために使用するための交互相関波形を示してい
る。
検知するために使用するための交互相関波形を示してい
る。
【図５】反射型不連続性を含むＯＴＤＲトレースの一部
分を示す。
分を示す。
【図６】図５の不連続性のためのエラー・アレイで図４
の波形を相互相関化した結果を示している。
の波形を相互相関化した結果を示している。
【図７Ａ】典型的なＯＴＤＲのパワー・スペクトルを示
している。
している。
【図７Ｂ】ＯＴＤＲノイズをより広帯域化させるための
補償周波数特性を示す。
補償周波数特性を示す。
【図７Ｃ】図７Ｂの補償特性を図７Ａのノイズ・スペク
トルに適用した結果を示す。
トルに適用した結果を示す。
【図８Ａ】図４の交互相関波形を示す。
【図８Ｂ】その波形の後進差分を示す。
【図８Ｃ】図８Ｂの波形の前進差分を示す。
【図９】本発明に従って検知された予期されない反射の
高さを決定するための手法を示す。
高さを決定するための手法を示す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
Claims (12)
- 【請求項１】 光導波路ファイバにおける反射型不連続
性を検知する方法において、 （ａ）光学的時間領域反射率計（OTDR）によって光導波
路ファイバに光のパルスを印加し、 （ｂ）ファイバからOTDRに反射された光を検知しかつそ
の検知された反射光に対応した１つの組のデ−タ点にお
ける振幅値を発生し、 （ｃ）反射型不連続性の特徴である予め定められた波形
で前記振幅値を相互相関化することによって反射型不連
続性を検知することよりなる、光導波路ファイバにおけ
る反射型不連続性を検知する方法。 - 【請求項２】 直線が前記振幅値に当てはめられそして
前記ステップ（ｃ）の前にポイント・バイ・ポイント方
式でその振幅値から差引かれる請求項１の方法。 - 【請求項３】 反射型不連続性を含んだ光導波路ファイ
バから得られたOTDRトレ−スを平均することによって前
記予め定められた波形が得られる請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記振幅値がその値に対する予め定めら
れたノイズ・スペクトルに従って前記ステップ（ｃ）よ
り前に修正される請求項２または３の方法。 - 【請求項５】 前記振幅値が後進差分化を行うことによ
って修正される請求項１、２、２または４の方法。 - 【請求項６】 反射型不連続性を含む光導波路ファイバ
から得られたOTDRトレ−スを平均しそして前記平均を後
進差分化することによって前記予め定められた波形が得
られる請求項４の方法。 - 【請求項７】 第１の波形を後進差分化して第２の波形
を形成しそしてその第２の波形を前進差分化して前記予
め定められた波形を形成することによって前記予め定め
られた波形が得られる請求項１の方法。 - 【請求項８】 前記第１の波形が矩形、三角形、および
台形よりなるグル−プから選択される請求項７の方法。 - 【請求項９】 第１の波形の半最大値における全幅が、
反射型不連続性を含む光導波路ファイバから得られたOT
DRトレ−スによって得られた反射型不連続性に対する波
形の半最大値における全幅にほぼ等しい請求項８の方
法。 - 【請求項１０】 反射型不連続性を含む光導波路ファイ
バから得られたOTDRトレ−スを平均することによって前
記第１の波形が得られる請求項７、８または９の方法。 - 【請求項１１】 直線がOTDRトレ−スに当てはめられ、
そして前記平均化より前に、または前記平均化および後
進差分化より前に前記OTDRトレ−スから差引かれる請求
項３、６、９または１０の方法。 - 【請求項１２】 前記振幅値に対するノイズ・スペクト
ルはホワイトノイズとは異なっており、かつ前記予め定
められた波形が前記差を少なくとも部分的に補償Ｓる請
求項１〜１１のうちの１つによる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59156 | 1993-05-06 | ||
| US08/059,156 US5450191A (en) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Method for testing optical waveguide fibers to detect reflection type discontinuities |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146208A true JPH07146208A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=22021196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6113379A Pending JPH07146208A (ja) | 1993-05-06 | 1994-05-02 | 光導波路ファイバにおける反射型不連続性を検知する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5450191A (ja) |
| EP (1) | EP0623815B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07146208A (ja) |
| AU (1) | AU666072B2 (ja) |
| CA (1) | CA2121419A1 (ja) |
| DE (1) | DE69405908T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5479251A (en) * | 1993-12-30 | 1995-12-26 | Corning Incorporated | Methods for determining optical properties of optical waveguide fibers using an optical time domain reflectometer |
| JPH08125607A (ja) * | 1994-10-21 | 1996-05-17 | Fujitsu Ltd | 光伝送路障害点標定方法および光伝送線 |
| JP2914217B2 (ja) * | 1995-04-28 | 1999-06-28 | 安藤電気株式会社 | 光線路試験装置およびその方法 |
| DK172234B1 (da) * | 1995-05-10 | 1998-01-26 | Dsc Communications As | Fremgangsmåder til bestemmelse af støjniveauet under måling på en optisk fiber |
| DE19643686A1 (de) * | 1996-10-23 | 1998-04-30 | Schenck Process Gmbh | Verfahren zur Auswertung von Schwingungssignalen technischer Systeme |
| JPH10274592A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Ando Electric Co Ltd | 光ファイバの試験方法 |
| RU2256161C2 (ru) * | 2003-08-22 | 2005-07-10 | Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики | Способ идентификации поврежденного оптического волокна |
| US7667830B2 (en) * | 2004-05-13 | 2010-02-23 | The Boeing Company | Mixer-based time domain reflectometer and method |
| US7030975B2 (en) * | 2004-05-13 | 2006-04-18 | The Boeing Company | Mixer-based in-service time domain reflectometer apparatus and methods |
| KR100740637B1 (ko) | 2006-01-24 | 2007-07-18 | 주식회사 뮤텍스 | 광케이블 선로 상태 분석장치 |
| US8045143B2 (en) * | 2006-10-23 | 2011-10-25 | The Boeing Company | Optical phase domain reflectometer |
| US8339590B2 (en) * | 2009-03-04 | 2012-12-25 | The Boeing Company | Fiber cable distortion detection system and method |
| US8526824B1 (en) | 2011-03-21 | 2013-09-03 | Adtran, Inc. | Correlation systems and methods with error compensation |
| CN104052542B (zh) * | 2014-06-23 | 2016-06-08 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 在线模式下检测otdr曲线末端事件定位光纤断点的方法 |
| EP3259856B1 (en) * | 2015-03-16 | 2019-08-07 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Device and method for otdr transmitter noise compensation |
| US10101240B1 (en) | 2017-04-27 | 2018-10-16 | Viavi Solutions France SAS | Optical time-domain reflectometer device including combined trace display |
| EP3703279A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-02 | Xieon Networks S.à r.l. | Compensation of signal distortion induced by a periodic optical copropagating optical signal |
| CN116131940B (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-07 | 广州赛宝计量检测中心服务有限公司 | 光不连续性测试仪校准装置、系统及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4963020A (en) * | 1989-05-05 | 1990-10-16 | Tektronix, Inc. | Detection of splices in an optical fiber |
| US5153595A (en) * | 1990-03-26 | 1992-10-06 | Geophysical Survey Systems, Inc. | Range information from signal distortions |
| US5066118A (en) * | 1990-04-12 | 1991-11-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical fault finder using matched and clipping filters |
| JP2951701B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1999-09-20 | 株式会社アドバンテスト | 光パルス試験器 |
| US5753595A (en) * | 1995-08-31 | 1998-05-19 | Fmc Corporation | Herbicidal 3-(substituted benzoxazol-7-yl) and 3-(Substituted benzothiazol-7-yl)-1-substituted-6-trifluoromethyl-2 4-(1h 3h)pyrimidinediones |
-
1993
- 1993-05-06 US US08/059,156 patent/US5450191A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-04-15 CA CA002121419A patent/CA2121419A1/en not_active Abandoned
- 1994-04-27 EP EP94106571A patent/EP0623815B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-27 DE DE69405908T patent/DE69405908T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-28 AU AU60749/94A patent/AU666072B2/en not_active Ceased
- 1994-05-02 JP JP6113379A patent/JPH07146208A/ja active Pending
Also Published As
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|---|---|
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| EP0623815A1 (en) | 1994-11-09 |
| AU6074994A (en) | 1994-11-10 |
| EP0623815B1 (en) | 1997-10-01 |
| AU666072B2 (en) | 1996-01-25 |
| CA2121419A1 (en) | 1994-11-07 |
| US5450191A (en) | 1995-09-12 |
| DE69405908T2 (de) | 1998-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041005 |