Физические основы передачи информации по ВОЛС (стр. 6 )

II – потери за счет релеевского рассеяния;

III – потери за счет резонансов ионов ОН¯.

3 Измерение затухания оптических волокон

3.1 Методы измерения затухания ОВ

Измерение затухания в световоде представляет собой сложную научно-техническую задачу.

Однозначное определение затухания в многомодовых диэлектрических волноводах возможно только для установившегося равновесного распределения мод (РРМ).

Длина, при которой установилось РРМ, обычно составляет (1…2) км, а для некоторых ОВ может достигать нескольких километров. Коэффициент затухания ОВ, измеренный до достижения дистанции РРМ, зависит от длины волокна и обычно меньше наблюдаемого на расстояниях, превышающих дистанцию равновесия.

Кроме того, ослабление, измеренное до достижения РРМ, сильно зависит от условий ввода оптической волны в волокно и может изменяться от измерения к измерению. При несоблюдении условия РРМ результаты измерений могут различаться на 1 дБ/км и более. Чтобы исключить такие эффекты и получать результаты, которые позволяют предсказывать затухание ОК на линии, в схемах измерений включают устройства, обеспечивающие РРМ на входе измеряемого ОВ, – смесители мод, модовые фильтры и т. п.

Другая, не менее сложная задача, возникающая при измерении затухания световода – решение неопределенности уровня введенной в ОВ мощности. При вводе излучения в световод всегда имеется некоторая неопределенность уровня введенной в ОВ мощности, так как эта величина зависит от качества обработки входного торца световода, точности юстировки возбуждающего пучка излучателя относительно данного торца, соотношения между показателями преломления сердечника световода и среды, заполняющей пространство между сердечником и излучателем, стабильностью последнего.

В целом на воспроизводимость результата измерения затухания оптических волокон любым методом влияют две группы факторов. Это, во-первых, инструментальные погрешности средств измерений и, во-вторых, факторы, влияющие на измеряемый уровень мощности на выходе ОВ, – способ возбуждения, микро - и макроизгибы, изменения температуры, давления и т. п.

Различают следующие основные методы измерения потерь в ВОЛС:

- калориметрический метод;

- метод обратного рассеяния (рефлектометрия);

- метод сравнения сигнала на входе и выходе оптического кабеля;

- гармонический метод.

Из перечисленных методов получили наибольшее распространение метод обратного рассеяния и метод обрыва.

3.2 Измерение затухания методом обрыва

Метод обрыва является методом сравнения. Измерения затухания ОК осуществляется с разрушением (отрезанием концов) ОВ. Принцип метода основан на известном определении затухания линии по формулам (3.1) – (3.3). Для измерения затухания в линии данным методом необходимо измерить мощность Р0 и Рl, а затем расчетным путем определить затухание кабеля.

Схема измерения затухания методом обрыва представлена на рисунке В2.

Рисунок В2 - Схема измерения затухания методом обрыва

Схема включает:

1 – генератор накачки;

2 – источник излучения. При измерении на фиксированной длине волны – это ПЛ (полупроводниковый лазер) или СИД (светоизлучающий диод). Излучение источника должно быть стабильно во времени и пространстве в течение всего времени проведения измерений;

3 – смеситель мод (СМ). Он обеспечивает возбуждение измеряемого волокна измерением с модовым составом, соответствующим равновесному распределению мод (РРМ). При отсутствии СМ уровень оптического сигнала на выходе ОВ может флюктуировать в процессе измерения;

4 – устройство ввода излучения в измеряемое ОВ. Устройство необходимо для юстировки входного конца волокна в трех взаимоперпендикулярных плоскостях для обеспечения максимальной вводимой энергии в волокно и жесткой фиксации волокна в процессе измерений;

5 – измеряемое оптическое волокно;

6 – фильтр мод оболочки. Он обеспечивает вывод мод, распространяющихся по оболочке волокна. Поскольку приемники излучения (фотодиоды) имеют диаметр светочувствительной площадки, намного превышающей диаметр ОВ, равный 125 мкм, оболочечные моды будут влиять на результаты измерений, если фильтр мод отсутствует;

7 – приемник излучения. Он должен иметь светочувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, выходящего из ОВ;

8 – регистрирующее устройство. Оно обеспечивает регистрацию электрических сигналов во всем диапазоне уровней, поступающих от приемника излучения.

Метод обрыва основан на сравнении уровней мощности оптического излучения, измеренных при неизменных условиях ввода на выходе измеряемого образца ОВ (Рl) и на выходе его короткого участка (Р0), образованного за счет обрыва кабеля в начале измеряемого образца (1 м). После регистрации уровней Рвых и Рвх затухание определяется по формулам (3.1) – (3.3). При измерении принципиально необходимо обеспечить постоянство мощности, вводимой в оптическое волокно исследуемого кабеля, и неизменность модового состава излучения.

3.3 Входной контроль ОК

Все барабаны с ОК, поступившие на кабельную площадку, должны быть подвергнуты внешнему осмотру и проверке наличия заводских паспортов, при отсутствии паспорта его необходимо запросить у завода-изготовителя.

Измерение затухания производится в 100% объема проверяемой партии ОК при отсутствии повреждений, выявленных при внешнем осмотре.

В случае короткого для измерений нижнего конца кабеля (менее 1,5 м) кабель следует перемотать для обеспечения необходимой длины нижнего конца.

Если при внешнем осмотре выявлены какие-либо повреждения, то измерения не производятся, а возможность применения ОК решается заказчиком.

Перед измерениями ОК выдерживается в сухих, отапливаемых помещениях не менее 3х часов. Для проведения измерений помещения должны быть хорошо освещены.

Измерения затухания ОВ производятся методом обрыва согласно п.6 настоящего руководства.

Полученные результаты измерений должны быть не более предельных значений на данную марку ОК. Решение по использованию отбракованных барабанов принимает заказчик.

По результатам выходного контроля составляется протокол.

Все барабаны с ОК, имеющими металлические элементы, проходят проверку на соответствие ТУ их электрических параметров (проверка на обрыв и сообщение, измерение сопротивления изоляции, испытание изоляции напряжением постоянного или переменного тока и т. п.).

Лабораторная работа 4

Измерение затухания оптических кабелей

методом обратного рассеяния

1 Цель работы:

1.1 Освоение техники измерения затухания ОВ и затухания на стыках ОВ методом обратного рассеяния, а также знакомство с производством измерений затухания ОК в процессе монтажа и измерениями затухания смонтированных регенерационных участков.

2 Подготовка к выполнению работы:

2.1 Изучить принцип измерения затухания ОВ методом обратного рассеяния.

2.2 Подготовить бланк протокола измерений.

3 Литература:

3.1 Портнов кабели связи и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

3.2 Портнов построения первичных сетей и оптические кабельные линии связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009.

3.3 и др. Измерения на ВОЛП. Учебное пособие. – Самара, 2001.

4 Оборудование и приборы:

4.1 Персональный компьютер.

4.2 Оптический рефлектометр.

5 Задание:

5.1 Оценить затухание на смонтированном участке оптической линии.

5.2 Зарисовать рефлектограмму;

5.3 Идентифицировать участки рефлектограммы.

5.4 Произведите измерения затухания стыка оптических волокон.

6 Контрольные вопросы:

6.1 На чем основан принцип измерения затухания методом обратного рассеяния?

6.2 По структурной схеме поясните принцип работы оптического рефлектометра.

6.3 Как идентифицировать участки рефлектограммы?

6.4 Какова методика измерения километрического затухания ОВ?

6.5 Каков принцип измерения затухания на стыке ОВ?

6.6 Каков порядок измерения затухания в процессе монтажа ВОЛС?

6.7 Каков порядок измерения затухания на смонтированном регенерационном участке?

6.8 Почему затухание стыка ОВ обязательно необходимо измерять в двух направлениях?

7 Содержание отчета:

7.1 Копии рефлектограмм с идентификацией участков и нанесенными на них точками размещения маркера при измерении затухания стыка.

7.2 Протоколы измерений.

7.3 Результаты обработки данных измерений.

7.4 Выводы.

8 Методические указания к выполнению работы:

8.1 Оценить затухание на смонтированном участке оптической линии:

- зарисовать рефлектограмму;

- согласно рисунку С2 идентифицировать участки рефлектограммы, выделив начало (место ввода ОВ через юстировочное устройство) и конец линии, место сварки ОВ;

- установить маркер «1» на начало измеряемой линии (участок III-IV);

- установить маркер «2» на конец линии (участок VIII-IX), снять показания – затухание Ак в дБ, длину Lк в м.

8.2 Произведите измерения затухания стыка оптических волокон. Измерения выполняются в следующей последовательности:

- на полученной рефлектограмме выделить участок, соответствующий стыку ОВ;

- визуально на рефлектограмме наметьте пять точек размещения маркера, как показано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Схема размещения маркеров на рефлектограмме

Точки 1 и 2 размещаются на линейном участке рефлектограммы до стыка, а точки 4 и 5 на линейном участке рефлектограммы после стыка. Точка 3 размещается непосредственно в начале участка, соответствующего стыку ОВ. При этом точка 2 располагается по возможности ближе к точке 3, а точка 4 – к концу участка, соответствующего стыку; отметьте точки 1…5 на рисунке рефлектограммы;

- располагая маркер «2» в точки 1…5, для каждой точки снимите соответствующие показания: значения затухания А (дБ) и длины L (км). Заполните таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты измерений

№ точек	Направление А - Б
А, дБкм	L, км
1
2
3
4
5

- рассчитайте километрическое затухание каждой из длин ОВ по формулам 4.1, 4.2: