***** Google.Поиск по сайту:


Лекции по Оптическим линиям связи и пассивным компонентам ВОСП   

5. Дисперсия и методы ее измерения

5.6 Измерение полосы пропускания и дисперсии оптических волокон

Полоса пропускания (дисперсия) относится к основным параметрам оптических кабелей, определяющим информационно-пропускную способность кабеля. Для измерения полосы пропускания многомодовых кабелей могут быть использованы импульсные и частотные методы.

Импульсный метод. Метод основан на последовательной регистрации импульсов оптического излучения на выходе волокна измеряемого кабеля и на выходе его короткого отрезка, образованного за счет обрыва в начале волокна. Для измерения отбирают отрезки кабеля с известной длиной, прошедшие испытание на оптическую целостность методом обратного рассеяния. Минимальная длина кабеля указывается в стандартах или ТУ на конкретный оптический кабель. Торцовые поверхности оптических волокон измеряемого кабеля должны быть перпендикулярны оси волокна и не иметь сколов и повреждений, препятствующих прохождению оптического излучения.

Измерение передаточных характеристик импульсным методом проводят на установке, схема которой указана на рисунке 5.8.

В качестве источника излучения применяют опти-ческие источники типа полупроводникового лазера, светодиода и т.п., позволяю-щие получить импульсное оптическое излучение с длительностью импульса, обеспечивающей измерение передаточных характеристик конкретного оптического ка-беля. Длина волны и спек-тральная ширина источника излучения должна соответствовать требованиям, установленных в стандартах или ТУ на оптический кабель.

Блок управления должен обеспечивать генерацию электрических импульсов требуемой длительности и мощностью, согласованной с источником излучения, а также вырабатывать импульсы синхронизации с регулируемой задержкой.

Приемник излучения должен обеспечивать регистрацию всего конуса излучения, выходящего из оптического волокна и иметь полосу пропускания, обеспечивающую требуемое временное разрешение импульса источника излучения. Преобразовательная характеристика приемника должна быть линейной. Регистрирующее устройство должно обеспечивать регистрацию сигналов с приемника излучения в соответствующем диапазоне длительностей.

С помощью устройства ввода проводят юстировку входного торца измеряемого волокна по максимуму сигнала на выходе приемника излучения, регистрируют форму импульса на выходе волокна измеряемого кабеля.

Не изменяя положения волокна в устройстве ввода, обламывают отрезок волокна длиной (10,2) м после фильтра мод оболочки.

Подготовленный выходной торец волокна устанавливают относительно приемной площадки так, чтобы на неё попадало всё излучение с выходного торца. Вновь регистрируют форму импульса на выходе короткого отрезка волокна. Зарегистрированную форму импульса принимают за форму импульса на выходе волокна измеряемого кабеля.

Передаточную характеристику в частотном представлении К(jw) определяют по формуле

, (5.6.1)

где: Р1(jw) и Р2(jw) – спектральная плотность мощности импульса на входе и выходе волокна измеряемого кабеля.

Модуль комплексной функции K(jw) есть амплитудно-частотная модуляционная характеристика измеряемого кабеля.

При этом значение спектральной плотности мощности входного (выходного) импульсов определяют по формуле

(5.6.2)

где U1,2(t) – зарегистрированный импульс на входе (выходе) волокна измеряемого кабеля.

Значение ширины полосы пропускания принимают равной частоте, на которой амплитудно-частотная характеристика изменилась (уменьшилась) на 3 дБ, рисунок 5.9.

Если импульсы на входе и выходе измеряемого кабеля имеют гауссовскую форму, то полосу пропускания определяют на основании измерения длительности импульсов. В этом случае DFL, МГц, вычисляют по формуле

DFL=,

где tивх, tивых – определяемые по уровню 0,5 длительности импульсов на входе и выходе кабеля соответственно, нс.

Поскольку величина t = есть оценка дисперсии кабеля, то импульсный метод и является методом измерения дисперсии.

При необходимости проводят расчет импульсного отклика по формуле

(5.6.3)

Частотный метод основан на сравнении зависимостей изменения сигнала на выходе волокна измеряемого кабеля и на выходе короткого его отрезка от частоты модуляции оптического сигнала.

Измерение передаточных характеристик частотным методом проводят на установке, схема которой указанна на рисунок 5.10.

В качестве источников излучения применяют оптические источники (светодиоды, полупроводниковые или другие лазеры), обеспечивающие модуляцию оптического излучения в полосе частот, превышающей ширину полосы пропускания измеряемого оптического кабеля. Длина волны и спектральная ширина источника излучения должны соответствовать требованиям, установленным в стандартах или технических условиях на измеряемый оптический кабель.

Задающий генератор должен иметь полосу частот перестройки, превышающую ширину полосы пропускания измеряемого оптичес-кого кабеля.

Приемник излучения должен обеспечивать регистрацию всего конуса, выходящего из оптического волокна излучения, и иметь полосу пропускания, превышающую полосу пропускания измеряемого кабеля. Преобразовательная характеристика приемника должна быть линейной.

Регистрирующее устройство должно обеспечивать регистрацию сигналов с приемника излучения в соответствующем диапазоне частот модуляции источника излучения.

С помощью задающего генератора устанавливают частоту модуляции оптического сигнала. Изменяя частоту модуляции, регистрируются зависимости переменной составляющей сигнала от частоты модуляции. Не изменяя положения волокна в устройстве ввода, обламывают волокно после фильтра мод оболочки, оставляя отрезок волокна длиной (10,2) м. Выходной торец короткого отрезка волокна подготавливают так же, как и в импульсном методе. Подготовленный выходной торец волокна устанавливают относительно приемной площади так, чтобы на нее попадало все излучение с выходного торца. Вновь регистрируют зависимость переменной составляющей сигнала на выходе короткого отрезка волокна от частоты модуляции.

Стоят график отношения значений сигналов переменной составляющей на выходе короткого отрезка и всего кабеля от частоты модуляции, то есть амплитудно-частотную характеристику измеряемого оптического кабеля. Значение ширины полосы пропускания оптического кабеля принимают равной частоте, на которой амплитуда сигнала амплитудно-частотной характеристики уменьшилась на 3 дБ.

Коэффициент широкополосности (К) оптического волокна измеряемого кабеля определяют по формуле

К=, (5.6.4)

где - ширина полосы пропускания измеряемого оптического кабеля, МГц;

L - длина измеряемого кабеля, км;

m - эмпирический параметр, установленный в стандартах или технических условиях на конкретный оптический кабель.

Для одномодовых кабелей нормируется хроматическая дисперсия. В паспортных данных указывается коэффициент хроматической дисперсии, который определяется как уширение оптического импульса на 1,0 км ОВ, отнесенное к полосе длин волн источника излучения.

Для измерения хроматической дисперсии одномодовых кабелей используются метод временной задержки и фазовый метод. Оба метода удовлетворяют требованиям точности и воспроизводимости результатов и одобрены МККТТ. Однако метод временной задержки реализовать сложнее, поскольку из-за того, что значения коэффициента хроматической дисперсии кабелей связи менее 1,5 пс/(нм×км), он требует применения чрезвычайно быстродействующих устройств.

Фазовый метод более прост в реализации, поэтому чаще применяется на практике. Метод основан на измерении фазового сдвига сигнала, модулированного по интенсивности излучения, которым зондируются ОВ кабеля на различных длинах волн. Частота модуляции интенсивности обычно фиксирована и лежит в пределах 30 … 100 МГц. Измерение зависимости фазового сдвига между сигналами от длины волны позволяет найти зависимость временной задержки сигнала от и ее производную – хроматическую дисперсию [23]

. (5.6.5)

Обычно измерения производят по точкам, а затем полученную зависимость аппроксимируют многочленом. Как правило, все вычисления и сам процесс измерения выполняются автоматически с помощью микропроцессорных устройств, встроенных в средства измерения, или внешней персональной ЭВМ. Точность данного метода порядка 1,0 пс/(нм*км). Переход на лазерное излучение и более высокую частоту модуляции позволяет повысить точность измерения.




***** Яндекс.Поиск по сайту:



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