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3つの不可欠なテスト:光ファイバーケーブル/パッチコードの品質について

Updated on 8月 23, 2022
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お客様に高品質な光ファイバーケーブルを提供するためには、メーカーは設計と製造のプロセスの分野でファイバーネットワークにおける一連の重要なテストを行います。これらのテストの内容や、光ファイバーパッチコードの用途における品質や購入の可能性をエンドユーザーに知らせるために、この記事では、 3D計測テスト、IL & RLテスト、端面検査という3つの重要なテストについて紹介します。

 

3D計測テスト:コネクタ端面の品質を保証

3D計測テスト、すなわち3次元端面測定は、光ファイバーコネクターの性能を管理するための重要なテストです。光ファイバーケーブル部品の生産と機能において、光干渉を行う機器である3D干渉計は、ベンダーがファイバー端面を検査し、端面寸法を厳密に管理することを可能にする重要な役割を担っています。

測定される主な特性は、曲率半径、Apexオフセット、ファイバーハイトの3つです。

曲率半径

曲率半径とは、下図のようにフェルールの端面の真円度のことです。高品質なファイバーパッチケーブルのコネクタ端面の曲率半径は、ある一定の範囲にコントロールする必要があります。なぜなら、曲率半径が大きすぎるとガラスを強く圧迫することに対し、小さすぎると周囲のフェルールに強く圧迫するためです。そのため、半径が大きすぎても小さすぎても、光の散乱や最適な信号伝達のための物理的な接触が不十分になることがあります。適切な半径こそ、正しい圧縮と最高の性能は実現できます。

3D metrology test radius of curvature.jpg

図1: 3D計測テスト:曲率半径

Apexオフセット

Apexという用語は、コネクタの端面の球面上の最高点ということです。Apexオフセットとは、研磨されたフェルール端面の実際の最高点とファイバーの中心との間の測定距離です。

Apexオフセットは研磨工程における許容基準と見なされる重要な専門用語で、性能パラメーターではなく、研磨された繊維の物理的状態を表しています。不正確な研磨は過剰なApexオフセットは、高い挿入損失と高い後方反射測定値となる原因です。


3D metrology test apex offset.jpg

図2: 3D計測テスト:Apexオフセット

理論的には、Apexオフセットが中央にある嵌合コネクタは、エアギャップがなく、コアとコアの完全な接続が可能であるべきです。ただし、過剰なApexオフセットの場合、エアギャップが発生し、ILやRLが高くなる可能性があります。

PCフェルール、UPCフェルールの光コネクタは、研磨時にフェルールの頂点のオフセットが垂直方向に0°になるようにセットしたほうがいいです。フェルールが研磨面に対して完全に垂直であれば、Apex(最高点)はファイバーの正確な中心となります。これに対して、APCフェルールは別のケースです。フェルールは完全に垂直ではなく、ファイバーに対して8°の角度をつける必要があります。

ファイバーハイト

ファイバーハイトとは、ファイバーコアがフェルール表面から伸びている高さのことです。ファイバーハイトは高すぎると嵌合時にファイバが破損する恐れがあり、低すぎると嵌合したコネクタの間に隙間ができて挿入損失が大きくなります。特に、挿入損失の要求が厳しい伝送では、隙間は絶対に避けなければなりません。


3D metrology test fiber height.jpg

図3: 3D計測テスト:fファイバーハイト

次の表は、IEC/PAS 61755-3-31 と IEC/PAS 61755-3-32 に基づく MTP シングルモード トランク ケーブル コネクタの端面形状の要件です。

  要件
フェルール X 角度(SX) -0.2~0.2° (PC と APC)
フェルール Y 角度 (SY) ±0.2°
フェルール Xの半径 (RX) ≥2000 mm
フェルール Yの半径 (RY) ≥5 mm
ファイバー曲率半径 (RF) ≥1 mm
ファイバー曲率半径 (RF) 1000~3000 nm
最大ファイバーハイト差 (HA) 500 nm
最大隣接高差 (HB) 300 nm
コプラナリティ ≤2000 nm
コアディップ -100nm~+200 nm
 

IL & RL テスト:光展開のための重要な測定

IL (insertion loss) は,伝送路や光ファイバにデバイスを挿入したときに生じる信号電力の損失のことです。RL(リターンロス)とは、光源に反射する信号電力の損失のことです。ファイバコネクタの挿入損失・反射損失について、ILとRLの定義、挿入損失・反射損失の原因、最適化のポイントについて紹介します。

光ケーブルの製造工程や設置に関わらず、IL & RL テストは非常に重要です。光ケーブルのベンダーは、挿入損失と反射損失をテストし、一連の対応する規格に適合している必要があります。例えば、TIA規格では、ファイバーコネクタの挿入損失は最大0.75dBと規定されておりますが、市場にあるほとんどのファイバーコネクタの場合、標準的な損失は0.3dBから0.5dB、低損失は0.15dBから0.2dBの範囲にあります。メーカーは、IL & RL測定器を使用して、値が正常な範囲内にあるかどうかをチェックし、エンドユーザーが適格な製品を受け取ることができるようにします。

エンドユーザーにとっては、製品仕様書に記載されているIL & RL値を参考に光リンクの設計を行い、その基準値に基づいて他のデバイスやアセンブリを選択する以外に、テストツールがあれば自分でテストすることも可能です。設置者がトラブルシューティングを行い、不具合のあるシステムコンポーネントを特定するのに役立ちます。OTDR、OFDRは、リターンロスを測定するために頻繁に使用される技術です。

 

端面検査:端面の清浄度を確保するために必要な検査

端面清掃は、いつでも光ファイバのメンテナンスには欠かせない作業です。コネクタの端面を検査し、汚れがないか、傷がないか、割れがないかを確認します。光ファイバー技術者の多くは、ペン型クリーナーやカセット型クリーナーなどのケーブルの敷設作業中に頻繁に登場する光ファイバー清掃用テスターや工具を持っております。


Endface clarify.jpg

図4: 端面検査

なぜ端面洗浄を行うことが重要なのですか?光ファイバーコネクター端面の清掃と平滑化は、光ファイバー接続の品質を維持するための基本的かつ重要な手順の一つです。コネクタ端面の変形や粒子状汚染物質が存在するため、他の種類の清掃とは異なります。微細な埃でもリターンロスを増加させ、コネクターに永久的な損傷を与える可能性さえあるのです。さらに、2つの端面の間にある埃は、表面に傷をつけ、空隙やファイバーコア間のずれを引き起こし、光信号を劣化させる可能性があります。これらの汚染物質は顕微鏡でないと見えないほど小さいので、汚れたプラグを嵌合すると、もう一方のプラグも汚染される可能性があります。したがって、光ファイバーコネクタのテスト時にベンダーが端面の透明化を行ったとしても、コネクタを嵌合する前や嵌合を解いた後は、毎回、端面の検査とクリーニングを熱心に行う必要があります。

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