シングルモード ファイバーのサプライヤーとして、私は長年にわたってシングルモード ファイバー システムに関する数多くの問題に遭遇してきました。これらの一般的な障害を理解することは、システム設置者とエンドユーザーの両方にとって、光ファイバー ネットワークのスムーズな運用を保証するために重要です。このブログでは、シングルモードファイバーシステムで最も一般的な問題のいくつかを詳しく掘り下げていきます。
1. コネクタと接続損失
シングルモードファイバーシステムで最も頻繁に起こる問題の 1 つは、コネクターとスプライスの損失です。コネクタはファイバ同士を結合したり、ファイバを他のネットワーク コンポーネントに接続したりするために使用されますが、スプライスは 2 つのファイバ間の永続的な接続です。
コネクタの紛失
コネクタの紛失はいくつかの理由で発生する可能性があります。まず、コネクタの端面への物理的な損傷が主な原因です。ほこり、傷、または不適切な清掃により、コネクタのインターフェースで光が散乱または吸収され、損失が増加する可能性があります。たとえば、技術者が適切なクリーニング ツールを使用せず、汚れた布でコネクタの端面を拭くと、接続を劣化させる残留物が残る可能性があります。
第 2 に、コネクタ内のファイバ コアの位置がずれていると、重大な損失が発生する可能性があります。わずかな横方向または角度のずれでも、あるファイバーから別のファイバーに光が通過しようとするときに、光の大部分が失われる可能性があります。
接続損失
一方、接続損失は多くの場合、接続プロセスに関連しています。スプライシングには、融着接続とメカニカル スプライシングの 2 つの主なタイプがあります。融着接続では、融着アークが適切に校正されていないと、ファイバ端の不均一な溶解が発生し、損失の多い接続が発生する可能性があります。機械的スプライスの場合、スプライス スリーブ内のファイバの位置が不正確であると、損失が大きくなる可能性があります。
これらの問題を軽減するには、高品質のコネクタと接続機器を使用することが不可欠です。適切なクリーニング キットを使用したコネクタの定期的なクリーニングと、接続作業に関する技術者の適切なトレーニングも必要です。
2. 曲げ損失
シングルモード ファイバは曲げに敏感であり、曲げ損失もシングルモード ファイバ システムの一般的な障害です。曲げ損失には、マクロ - 曲げ損失とマイクロ - 曲げ損失の 2 種類があります。
マクロ - 曲げ損失
マクロ - 曲げ損失は、ファイバが大きな半径で曲げられたときに発生し、通常は肉眼で確認できます。ファイバが曲げられると、ファイバを通過する光がコアからクラッドに漏れて損失が発生する可能性があります。たとえば、設置中にファイバー ケーブルが角の周りで急に曲がった場合、重大なマクロ曲げ損失が発生する可能性があります。
マイクロ曲げ損失
一方、マイクロ曲げ損失は、不適切なケーブルの設置や、温度や圧力の変化などの環境要因によって引き起こされる、ファイバ内の小規模な変形によって引き起こされます。これらの微小な曲がりにより、光が散乱し、ファイバー内で失われる可能性があります。
曲げ損失を防ぐために、設置中にメーカーが推奨する最小曲げ半径に従うことが重要です。曲げに鈍感な繊維を使用するG.657.A1そしてG.657.B3また、特にきつい曲げが避けられない用途において、曲げ損失のリスクを大幅に軽減できます。
3. 波長分散
波長分散は、特に高速長距離アプリケーションにおいて、シングルモード ファイバー システムのパフォーマンスに影響を与える現象です。これは、光の波長が異なると、ファイバー中を異なる速度で通過するために発生します。
光ファイバー システムでは、光源は通常、ある範囲の波長を放射します。これらの波長はファイバーを通過するにつれて時間の経過とともに広がり、光パルスの幅が広がります。この広がりにより、デジタル通信システムではシンボル間干渉 (ISI) が発生する可能性があり、パルスが重なり始め、受信機が異なるシンボルを区別することが困難になります。
波長分散には、材料分散と導波管分散という 2 つの主なタイプがあります。材料の分散はファイバ材料の固有の特性によって引き起こされますが、導波路の分散はファイバの構造に関連します。
波長分散を補償するには、分散補償ファイバ (DCF) などの技術を使用できます。これらのファイバは負の分散係数を持っており、伝送ファイバの正の分散に対抗することができます。もう 1 つのオプションは、分散の影響を軽減するために受信機側で高度な変調フォーマットとデジタル信号処理技術を使用することです。
4. 偏光 - モード分散 (PMD)
偏波 - モード分散 (PMD) は、シングルモード ファイバー システムにおけるもう 1 つの重要な問題です。理想的なシングルモード ファイバーでは、光はシングル モードで伝播します。ただし、実際には、ファイバーは完全に対称ではなく、光は 2 つの直交する偏光モードに分割される可能性があります。
これら 2 つの偏波モードはファイバ中を異なる速度で移動する可能性があるため、それらの間に時間遅延が発生します。波長分散と同様に、この時間遅延は、デジタル通信システムにおけるパルスの広がりやシンボル間干渉を引き起こす可能性があります。
PMD は統計的な現象であり、その値は温度や機械的ストレスなどの環境要因により時間の経過とともに変化します。 PMD を管理するために、システム設計者は PMD 補償デバイスを使用するか、次のような PMD 係数の低いファイバーを選択できます。G.655。
5. 汚染物質による減衰
ファイバー内の汚染物質もシングルモードファイバーシステムの減衰を引き起こす可能性があります。これらの汚染物質は、製造プロセス中または設置およびメンテナンス中に混入する可能性があります。
たとえば、水分子は特定の波長の光を吸収し、減衰が増加する可能性があります。ファイバーケーブルが湿った環境に長時間さらされると、水がケーブルに浸透してファイバーに到達し、損失が増加する可能性があります。ほこり、汚れ、化学残留物などの他の汚染物質も光を散乱または吸収し、信号強度を低下させる可能性があります。
汚染物質による減衰を防ぐには、適切なケーブルの設置とメンテナンスの実践が不可欠です。これには、防水および防塵のケーブルジャケットを使用し、設置環境をクリーンに保つことが含まれます。
6. 機器の互換性の問題
場合によっては、シングルモード ファイバー システムの問題は、機器の互換性に関連している可能性があります。送信機、受信機、増幅器などのさまざまな光ファイバーコンポーネントは、相互に互換性があり、またファイバー自体とも互換性がある必要があります。
たとえば、送信機が特定の波長で動作するように設計されており、ファイバーがその波長で異なる減衰特性を持っている場合、システムのパフォーマンスが低下する可能性があります。同様に、受信機の感度が送信機の出力パワーおよびファイバーの減衰と一致しない場合、信号を正確に検出できない可能性があります。
機器の互換性の問題を回避するには、光ファイバー システムのすべてのコンポーネントを慎重に選択し、それらが連携して動作するように設計されていることを確認することが重要です。
結論として、シングルモード ファイバ システムは複雑であり、そのパフォーマンスに影響を与える可能性のある一般的な障害がいくつかあります。これらの障害を理解し、高品質コンポーネントの使用、適切な設置手順の遵守、効果的な監視とメンテナンス戦略の実施などの適切な予防措置を講じることで、シングルモード ファイバー ネットワークの信頼性の高い動作を保証できます。
シングルモードファイバーシステムで問題に直面している場合、または高品質のシングルモードファイバーの購入に興味がある場合は、詳細な相談や特定の要件についてお気軽にお問い合わせください。当社は、お客様の光ファイバーのニーズに最適なソリューションを提供することに尽力しています。
参考文献
- 「光ファイバー通信システム」Govind P. Agrawal著
- シングルモードファイバー規格に関する ITU - T 勧告
- 光ファイバーネットワークの設計と保守に関する業界のホワイトペーパー