***** Google.Поиск по сайту:


Лекции по Технической эксплуатации ВОЛС   

11. Анализ повреждений магистралей и трактов первичной сети

11.4 Методика контроля характеристик ВОКВ

С точки зрения проведения контроля параметров ВОКВ целесообразно остановиться на измерении и наблюдении за следующими основными характеристиками, изменение которых может возникать в процессе  эксплуатации ВОКВ:

- затухание в оптических волокнах кабеля вставки и его изменение, происходящее в процессе многократного развертывания;

- потери в разъемных соединениях и его изменение при многократном соединении;

- возможное возникновение неоднородностей в волокнах (микротрещин), возникающих в результате многократных изгибов и растяжений при развертывании ВОКВ.

Свет, проходящий по волокну, претерпевает экспоненциальное затухание, т. е. величина Р потока в волокне после прохождения волокна длиной х:

                                      (11.9)

где коэффициент затухания α является мерой затухания; он может быть разделен на коэффициенты поглощения αа и рассеяния αs.

Следует подчеркнуть, что αа  и αs  должны быть постоянны по всей длине волокна. На практике это условие в большинстве случаев выполняется. Исключения ограничены локальными отклонениями.

Рассеянный свет распространяется во все стороны и покидает волокно почти полностью, но небольшая часть рассеянного света распространяется по волокну обратно и лежит в пределах возможного угла распространения. Распространяющийся в обратном направлении свет составляет долю от общего рассеянного света, определяемую коэффициентом

                                                         (11.10)

где nо - максимальный коэффициент преломления сердцевины волокна; NA - его числовая апертура; Ω - соответствующий пространственный угол в волокне. Считается, что обратное рассеяние не превышает рассеяния в других направлениях (для nо =1,46; NA =0,20; Ω=6,8 10-3; G=-22дБ).

В градиентных волокнах G еще меньше (около -24дБ), так как интенсивность света вне сердцевины волокна уменьшается и поддается расчету для случая чисто релеевского рассеяния. Для кварцевых и стеклянных волокон это условие выполняется не всегда, поэтому выражение (11.2) дает лишь оценку.

Интервал измерения в волокне для гауссовоких импульсов Δх зависит от длительности импульса измерителя

                                                              (11.11)

где Δt - половина длительности измерительного импульса; с - скорость света в вакууме;

 групповой коэффициент преломления сердцевины волокна.

Исходя из (11.9)-(11.11) сигнал обратного рассеяния на входе волокна:

                                       (11.12)

где первый множитель (в квадратных скобках) соответствует всему рассеянному на интервале х + Δх  свету, второй - составляющей обратного рассеяния, третий - затуханию отраженного потока излучения, распространяющегося в обратном направлении.

Затухание в прямом направлении зависит от условий подключения. На обратном пути при рассеянии возбуждаются все моды, в том числе концевые волны, поэтому, для получения распространения всех мод, близкого к стационарному, необходима определенная минимальная длина волокна. Равномерное возбуждение мод на входе волокна при его подключении также происходит не всегда, точные измерения по методу обратного рассеяния на первых метрах не производятся. Затухания в прямом и обратном направлениях через несколько метров могут считаться одинаковыми.

Из (11.4) можно рассчитать затухание (потери Ds ,дБ) рассеянного обратно потока излучения, приведенное ко входу волокна:

             (11.13)

Затухание рассеянного обратно луча составляет около 45дБ (NA = 0,2; Δt = 100 нc; as =0,5 дБ/км; λ0= 0,85 мкм).

Остаток динамического диапазона прибора может быть использован для измерения затухания. Если передающий лазер отдает 2 мВт, приемник имеет чувствительность 10-9Вт (отношение сигнал/шум = 20 дБ), полоса 5 МГц, то предельный динамический диапазон составляет 93 дБ. Отражение от линз, двукратное прохождение волокна и погрешности юстировки соответствуют потерями в 8-10 дБ, поэтому реальный динамический диапазон прибора может быть принят равным 80 дБ. С помощью прибора могут исследоваться параметры волокон с затуханием 17,5 дБ в каждом направлении. Если импульс передатчика для улучшения разрешения по длине уменьшается до 10 нc, затухание рассеянного обратно луча в соответствии с (11.13) уменьшается до 55 дБ, Приемник должен в этом случае иметь полосу 50 МГц, при этом динамический диапазон прибора уменьшается до  75 дБ. Создание приемника с таким динамическим диапазоном - довольно сложная задача, поэтому в случае работы короткими импульсами без подавления шумов могут исследоваться только короткие волокна, что и требуется при измерении волокон оптических вставок. Дисперсия мод в волокне при измерениях должна быть пренебрежимо мала. Если это условие не выполняется, измерительный импульс расширяется с длиной волокна и оценка затухания в нем в соответствии с (11.13) дает другое значение, поэтому волокна со ступенчатым профилем не могут исследоваться импульсами длительностью 10 нc. Из этих соображений в приборе для обычных измерений используется импульс длительностью 100 нc. При этом могут непосредственно исследоваться волокна с потерями не более 15 дБ, при больших потерях измерения могут производиться с шумоподавлением.

Измерение потерь в волокнах вставки. Если на измерительном стенде, использующем метод обратного рассеяния, производятся измерения в точках х1 и x2 нормального волокна без искажений, то из (11.13 ) получим:

Коэффициент затухания в интервале измерений должен быть постоянным. Если в этом интервале имеются скачки затухания, расчет по последней формуле недопустим.

Учитывая сказанное выше, проведение контрольных измерений вносимых волокнами вставки потерь и их изменение в процессе эксплуатации вставки по методу обратного рассеяния необходимо производить при использовании нормализующей длины [3]. Это обеспечит возможность использования зондирующих импульсов малой длительности, что в свою очередь приведет к высокому значению разрешающей способности (рисунок 11.2).

Рисунок 11.2 Схема измерения потерь в кабеле вставки

Рисунок 11.3 Рефлектограмма волокна кабеля вставки

Измерения проводились на длине волны 1,3 мкм, два мощных отраженных импульса соответствуют отражениям от разъемных соединений, подключенных нормализующих длин. По рефлектограмме можно определить потери в этих местах.




***** Яндекс.Поиск по сайту:



© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.