4.1.2. Измерение параметров фпу

Для определения чувствительности ФПУ кроме измерителя оптической мощности используют оптический аттенюатор с регулируемым затуханием и измеритель коэффициента ошибок (ИКО). Схема измерения чувствительности ФПУ приведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Схема измерения чувствительности ФПУ

С помощью оптического аттенюатора уменьшается уровень сигнала на входе ФПУ. При этом контролируется уровень средней мощности p_ф и коэффициент ошибок k_ош. За величину чувствительности ФПУ принимают уровень сигнала p_фмин на входе ФПУ, при котором k_ош соответствует заданному уровню, например 10^9.

Такая же процедура может использоваться для определения уровня перегрузки ФПУ p_фмакс. Однако при этом мы ищем не минимальный, а максимальный уровень входного сигнала, при котором коэффициент ошибок соответствует заданному уровню.

Динамический диапазон ФПУ определяется разностью полученных значений

D_ф = p_фмакс  p_фмин. (4.1)

4.1.3. Измерение энергетического запаса

Под энергетическим запасом регенерационного участка понимают величину возможного увеличения затухания участка, при котором коэффициент ошибок не превосходит допустимого значения.

Этот параметр может быть определен по результатам измерений вносимого затухания a_вн, уровня выходной мощности излучателя p_из и чувствительности ФПУ p_фмин:

Э_зап = p_из  a_вн  p_фмин . (4.2)

Можно также определить максимально и минимально допустимые вносимые затухания на участке ВОСП

a_внмакс = p_из  p_фмин a_внмин = p_из  p_фмакс. (4.3)

4.2. Измерение вносимого затухания

Затухание a характеризует ослабление сигнала и измеряется обычно в логарифмических единицах: децибелах или неперах. При оптических измерениях затухание измеряют в соответствии со следующими выражениями:

(4.4)

где P₀, P₁ - мощности сигнала на входе и выходе ВС, ОК или любого компонента волоконного тракта (ВТ). Отметим, что соотношение между децибелами и неперами при оптических измерениях отличаются от принятых в электрических измерениях: .

Общее или вносимое затухание ВС можно разделить на собственное затухание и дополнительные потери (потери на вводе и выводе излучения, потери, связанные с нарушениями геометрической формы ВС, изгибные потери, потери в соединениях (стыках) строительных длин, потери, вызванные недостатками монтажа).

4.2.1. Собственные потери

Собственное затухание обусловлено самим ВС и возрастает с увеличением его длины. Для однородного ВС можно рассчитать коэффициент затухания a - величину затухания на единицу длины, дБ/км:

(4.5)

где а – затухание ВС, дБ; L - длина ВС, км.

Собственные потери в ВС в основном обусловлены двумя причинами:

• поглощением, которое определяется свойствами кварца, являющегося основным материалом для изготовления высококачественных ВС, легирующих (полезных) добавок и вредных примесей;

• рассеянием, которое сильно зависит от длины волны и технологии изготовления ВС.

Поглощение

Поглощение возникает в процессе распространения света в веществе. Оно обусловлено потерями в основном материале ВС - кварце и в примесях, как полезных, так и вредных. Поглощение носит резонансный характер и дает для кварца пики затухания в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. В используемом диапазоне длин волн 0.80-1.6 мкм всплески поглощения у кварца отсутствуют.

При современных технологиях изготовления ВС наибольший вклад в поглощение вносят гидроксильные группы OH^- (вода). Они дают мощный пик поглощения на длине волны 1.39 мкм, которая очень близка к длине волны нулевой материальной дисперсии кварца (»1.27 мкм).

Рассеяние

В ВС, изготовленных из плавленого кварца (SiO₂), происходит линейное рассеяние проходящего света. Оно является фундаментальной (технологически неустранимой) причиной затухания в ВС и носит название рэлеевское рассеяние. Его особенностью является сильная зависимость коэффициента рассеяния a_S от длины волны l проходящего излучения.

(4.6)

где c_S - коэффициент пропорциональности, который для высококачественных кварцевых ВС равен 0.7-0.9 дБ×мкм⁴/км.

Кроме перечисленных к собственным потерям можно отнести так называемые дополнительные потери, обусловленные случайно расположенными структурными дефектами ВС, а также микро‑ и макроизгибами ВС. Наиболее существенный вклад в увеличение затухания вносят микроизгибы, радиус которых соизмерим с радиусом сердцевины ВС.