測定と試験:光源・パワーメーター、OTDR、反射減衰量、検査
ファイバリンクは、少数の測定器を使って受入試験、認証、そして後の診断が行われます。総損失には光源と光パワーメータ、ルート上の各イベントの損失にはOTDR、反射にはリターンロスメータ、そしてトラブルの大半の原因となるコネクタ端面には顕微鏡です。トランシーバー自身のDDM は、常に存在する5つめの測定器です。本ページでは、それぞれが何を測定するか、正しい使い方(基準測定法、ランチコード、波長)、OTDRトレースの読み方、認証規格が求める内容、そしてDDM がどこに位置づけられるかを説明します。
測定器一覧
| 測定器 | 測定対象 | 精度 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 光源+光パワーメータ(LSPM/OLTS) | リンク全体の端から端までの挿入損失。850/1300 nm(MMF)または1310/1550/1625 nm(SMF) | ±0.1–0.2 dB | 受入試験(Tier 1)、総損失のトラブルシューティング |
| OTDR(光時間領域反射測定器) | 距離に対する各イベント(コネクタ、スプライス、曲げ、断線)の損失と反射率。km当たりのファイバ減衰 | イベントごと±0.05 dB、距離±1 m(屈折率の校正後) | 特性評価(Tier 2)、障害箇所特定 |
| リターンロスメータ/OCWR | リンク全体の戻り反射 | ±0.5 dB | UPCとAPCの検証、レーザーの安定性確認 |
| ファイバ検査顕微鏡 | 端面の傷、ピット、汚損 | IEC 61300-3-35のゾーンに準拠 | 接続の都度、接続前に |
| 可視光式ファイバ探索器(VFL) | 断線やきつい曲げの箇所で、被覆越しに見える赤色レーザー(650 nm) | — | 経路の追跡、明白な障害、極性確認 |
| ファイバ識別器 | ファイバを曲げて通信の有無と方向を検出する | — | 誤ったファイバを切り離す前の確認 |
| 光スペクトラムアナライザ(OSA) | 波長、チャネルごとのパワー、OSNR | — | WDM(OSNR) |
| トランシーバーのDDM | リンク両端でのTxおよびRxパワー | 仕様上±3 dB、標準的には±1 dB | 稼働中の監視(ツールでDDMを読む) |
LSPMによる挿入損失測定(Tier 1)
- 基準測定: 光源とメータを試験用リファレンスコードで接続し、メータをゼロ点(0 dB)に校正する。1ジャンパ基準法(TIA-526-14/ISO 14763-3の方法A)は結果に両端のリンクコネクタを含める。2ジャンパまたは3ジャンパ法では、片方または両方を除外する。
- 測定: 試験対象のリンクをリファレンスコードの間に挿入し、各波長での損失を読み取る。必要な場合は両方向で測定する(IECは双方向測定を推奨している)。
- 設計バジェットおよび規格の合格値と比較する: リンク損失 ≤(ファイバ長×係数+コネクタペア数×許容値+スプライス数×許容値)。
- 波長: MMFでは850 nmと1300 nm、SMFでは1310 nmと1550 nm(曲げを検出するには1625 nm も)。マルチモード用光源は、規定のエンサークルドフラックス入射条件を満たす必要がある。
| 落とし穴 | 影響 |
|---|---|
| 汚れたリファレンスコード | すべてのリンクで0.5–2 dBの誤差 |
| グレードやMFDが異なるリファレンスコード | 0.1–0.5 dBのオフセット |
| 規格に対して誤った基準測定法 | リンクコネクタが二重に、またはまったく計上されない |
| エンサークルドフラックス非準拠のままマルチモードにレーザー光源を入射 | 最大1 dBの範囲で低め、または高めに表示される |
| 1波長のみで測定 | 曲げ(1550/1625 nm)や水のピークの問題を見逃す |
OTDR(Tier 2)
OTDRはパルスを送出し、後方散乱までの時間を測ります。損失はトレース上の落ち込みとして、反射はスパイクとして現れます。
| トレースの特徴 | 意味 |
|---|---|
| 一定の傾き | ファイバ減衰(dB/km)——ケーブル仕様と一致するはず |
| スパイクのない段差 | 融着接続または曲げ(非反射性イベント) |
| スパイクの後に段差 | コネクタまたはメカニカルスプライス(反射性イベント) |
| 頭打ちのスパイクの後にノイズ | ファイバ終端または断線。開放コネクタ |
| 段差が上昇する(ゲイナー) | 後方散乱特性(MFD)が異なるファイバ間のスプライス。両方向を平均する |
| 段差を伴わない遠方のスパイク | ゴースト——多重反射であり、実際のイベントではない |
| 終端付近で傾きが上昇 | 高反射率の終端が受光部を飽和させている |
| 設定 | 目安 |
|---|---|
| パルス幅 | 近接イベントと分解能には短いもの(5–30 ns)、レンジには長いもの(1–10 µs)。デッドゾーンはパルス幅とともに広がる |
| レンジ | ファイバ長の1.5–2倍 |
| 平均化 | スプライス単位の精度には30–180秒 |
| 屈折率 | ケーブルのデータシートによる(G.652で1.467–1.470)。0.001の誤差は距離の0.07 %に相当する |
| ランチコードとリシーブコード | 300–1 000 m(SMF)/100–300 m(MMF)とし、最初と最後のコネクタがデッドゾーンの外に来るようにする |
| 波長 | 1310 + 1550 nm(SMF)、曲げ探索には1625 nm。850 + 1300 nm(MMF) |
| 双方向試験 | 正確なスプライス損失には必須(MFDによるアーティファクトを平均で相殺する) |
イベントデッドゾーンは1–3 m、減衰デッドゾーンは5–20 mです。これより近い2つのイベントは一つに重なって見えます。
反射減衰量と反射率
| 量 | 定義 | 良好な値 |
|---|---|---|
| 1つのイベントの反射率 | そのイベントでの反射パワー/入射パワー、dB(負の値) | UPCコネクタで−50 dB以上、APCで−65、スプライスで−70未満 |
| リンクの反射減衰量(ORL) | 反射パワーの合計、dB(正の値) | 27 dB超(10G)、35 dB超(アナログ映像、DWDM)、APCリンクでは45 dB超 |
反射はDFBレーザーを不安定にし、干渉性雑音を加えます。規格はPMDごとに最小のORLを規定しています(例えば10GBASE-LRで12 dB、1000BASE-LXで21 dB——これらはモジュール自体の許容値であり、設備の設計目標ははるかに高い値を狙います)。
端面検査(IEC 61300-3-35)
| ゾーン | 直径(SMF) | 許容基準 |
|---|---|---|
| A——コア | 0–25 µm | 傷、欠陥ともに不可 |
| B——クラッド | 25–115 µm | 2 µm超の欠陥は不可(2 µm以下は数個まで)、3 µm超の傷は不可 |
| C——接着剤 | 115–130 µm | 評価対象外 |
| D——接触部 | 130–250 µm | 10 µm超の欠陥は不可 |
すべての接続について両側を検査します(アダプタ側はプローブチップを使う)。ワンクリック式のクリーナーまたは糸くずの出ないワイプで清掃し、再検査します。自動合否判定スコープはこれらのゾーンを適用します(コネクタとファイバ)。
認証と文書化
| 規格 | Tier 1(損失) | Tier 2(OTDR) | 備考 |
|---|---|---|---|
| ANSI/TIA-568.3-D + TIA-526-7/14 | 必須 | 任意/推奨 | 損失バジェット=減衰係数×長さ+0.75×ペア数+0.3×スプライス数 |
| ISO/IEC 14763-3 | 必須 | 推奨 | グレードに基づくコネクタの許容値 |
| IEC 61280-4-1 / -4-2 | MMF/SMFの試験方法 | — | MMFにはエンサークルドフラックス |
| 顧客/通信事業者による受入試験 | ファイバごとに2波長での損失、双方向OTDRトレース、ORL、端面画像 | — | ファイバごとの試験レポートとして納品 |
レポートは保管してください。施工時の損失と現在の損失の差は、後のどんな障害でも最初に確認する項目になります(設備の障害)。
DDMを測定器として使う
トランシーバーは、一方の端でTx出力を、もう一方の端でRx受光パワーを報告します。その差がリンク損失です——DDMの精度の範囲内で(仕様上±3 dB、良好なモジュールでは±1 dB。一度実際のメータと比較しておけば、さらに精度が上がります)。
| 用途 | 方法 |
|---|---|
| 新設リンクの妥当性確認 | 期待されるRx=Tx−設計損失。±2 dBずれていればLSPMで測定する |
| 傾向監視 | Rx受光パワーを記録する。緩やかな1 dBの低下はコネクタの汚損または曲げ、急な3 dBの変化はイベントの発生を示す(モニタリング) |
| どちらの端が悪いか | 両方向を比較する。非対称な損失は方向性のある障害を示す(片方のTx側の不良なコネクタなど) |
| 校正 | 1本のリンクをメータで測定し、DDMとのオフセットを記録する(校正) |
CodingBoxでは
モジュール自体のベンチ測定——短いリファレンスコードへのTx出力、校正済み光源からのRx受光パワー——を行えば、OTDRを持ち出す前に、弱いモジュールと損失の大きい設備とを切り分けられます。 CodingBoxはモジュールのDDMとしきい値を読み取り、その値をシリアル番号に紐づけて記録できます(アプリ内のDDM、精度と限界)。
OTDRが判定している対象——スプライス工程、その合否基準、不良イベントの背後にある欠陥: スプライスと終端。これらの測定を保守サイクル、基準値、復旧の一部として捉える: 保守と復旧。
OTDRの波形をイベントごとに読む方法——デッドゾーン、ゴースト、ゲイナー、双方向平均、トレース距離からルート位置への変換: OTDRトレースの読み方。あらゆる測定に先立つ検査——IEC 61300-3-35のゾーン、汚損の種類、実際に効くクリーニング方法: 端面検査とクリーニング。損失だけでなく——高速サービスやDWDMサービスの前に確認するCD、PMD、波長ごとの減衰、ORL、遅延: ファイバ特性評価。