
- •Учебное пособие Санкт-Петербург
- •Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области связи в качестве учебного пособия по специальности 071700 «Физика и техника оптической связи»
- •Введение
- •1. Классификация измерений в волс
- •2. Параметры линейных оптических трактов восп
- •2.1. Схема линейного тракта восп
- •2.2. Параметры передающего устройства
- •2.3. Параметры приемного устройства
- •2.4. Параметры линейного оптического тракта
- •2.5. Параметры цифровых восп плезиохронной иерархии
- •2.6. Параметры цифровых восп синхронной иерархии
- •3. Волокна, используемые в восп
- •4. Измерения проходящего через линейный тракт излучения
- •4.1. Измерение мощности оптического излучения
- •4.1.1. Измерители оптической мощности
- •4.1.2. Измерение параметров фпу
- •4.1.3. Измерение энергетического запаса
- •4.2. Измерение вносимого затухания
- •4.2.1. Собственные потери
- •4.2.2. Потери в стыках вс
- •4.2.3. Измерение вносимого затухания методом сравнения уровней
- •4.2.4. Измерение коэффициента ошибок
- •4.2.5. Измерение параметров формы оптических импульсов
- •5. Измерения рассеянного в линейном тракте излучения
- •5.1. Основы оптической рефлектометрии
- •5.2. Измерение расстояния вдоль линейного тракта
- •5.3. Измерение различных видов затухания
- •5.3.1. Измерение затухания между двумя точками и коэффициента затухания однородного участка вт
- •5.3.2. Измерение потерь в разъемном и неразъемном соединениях
- •5.3.3. Измерение возвратных потерь
- •5.4. Параметры современных ор
- •5.4.1. Динамический диапазон
- •5.4.2. Время измерения
- •5.4.3. Пространственное разрешение
- •5.4.4. Мертвая зона
- •5.4.5. Оптимальный выбор параметров ор
- •Заключение
- •Литература
- •Содержание
4.2.2. Потери в стыках вс
На вносимое затухание смонтированного участка помимо собственного затухания в ВС существенное влияние оказывает качество стыков, т.е. разъемных и неразъемных (сварки, склейки) соединений. Потери в стыках ВС можно разделить на:
потери, обусловленные различием параметров соединяемых ВС (внутренние потери);
потери, обусловленные неточностью юстировки соединяемых ВС.
Потери из-за
различия параметров ВС
Эти потери невозможно уменьшить при заделке волокон в соединитель или юстировкой перед сваркой. Основными причинами потерь являются различия показателей преломления сердцевин соединяемых ВС, их числовых апертур и диаметров сердцевин (для многомодовых ВС) или диаметров модовых полей (для одномодовых ВС).
Неодинаковые показатели преломления сердцевины ВС
Рис.4.3. Соединение ВС с разными показателями
преломления сердцевин
(4.7)
где n1 и n2 - показатели преломления волокон.
Неодинаковые числовые апертуры соединяемых многомодовых ВС
Рис.4.4. Соединение ВС с разными
числовыми апертурами
),
то часть излучения из ВС1 выйдет в
оболочку ВС2 и там рассеется. В этом
случае при отсутствии зазора между ВС
потери составят
(4.8)
Неодинаковые диаметры сердцевин многомодовых ВС или неодинаковые диаметры модовых полей одномодовых ВС
Рис.4.5. Соединение ВС с разными
диаметрами сердцевин
(модовых полей)
(4.9)
Рассмотренные потери (кроме потерь из-за различия показателей преломления) зависят от направления распространения света. Потери из-за различия показателей преломления в первом приближении не зависят от направления распространения света.
В соответствии с рекомендациями G651 [5] числовая апертура градиентных многомодовых ВС должна удовлетворять условию NA = 0.20.015, а диаметр сердцевины d = 503 мкм. Расчеты по (4.8) и (4.9) показывают, что максимальные потери могут достигать 1 и 1.3 дБ соответственно. Для одномодовых ВС со смещенной дисперсией в соответствии с рекомендациями G653, предназначенных для работы на длине волны 1.55 мкм диаметр модового поля должен удовлетворять условию d = 8.40.5 мкм. Максимальные потери, рассчитанные по выражению (3.9), могут достигать 1 дБ. Реальные отклонения указанных параметров, которые обеспечивают лучшие производители волокон, намного меньше рекомендаций G651-G654 [5]. Это обстоятельство, а также группирование сращиваемых ВС позволяет сваривать ВС с потерями порядка 0.01 дБ и изготавливать оптические разъемные соединители с потерями порядка 0.2-0.5 дБ.
Потери,
обусловленные погрешностями юстировки
и конструкции соединителей
Потери в неразъемных соединениях определяются неточностью юстировки ВС в сварочном аппарате перед сваркой. Однако современные сварочные аппараты имеют автоматическую юстировку и автоматическое управление процессом сварки ВС, обеспечивающее минимальные потери. Вследствие этого потери в сварке в основном определяются различием параметров свариваемых ВС.
Радиальное смещение осей соединяемых ВС
Рис. 4.6. Радиальное смещение осей ВС
Такое смещение
приведет к тому, что часть энергии из
ВС1 не попадает в ВС2. Потери не зависят
от направления распространения света
и при малых смещениях
они составляют a
h/d
(4.10)
Угловое смещение осей сердцевин соединяемых ВС
Рис. 4.7. Угловое смещение осей ВС
Эти потери также
не зависят от направления распространения
света и при малых угловых смещениях
они составляют:
(4.11)
Осевое смещение торцов соединяемых ВС
Рис. 4.8. Осевое смещение торцов ВС
Осевое смещение торцов может иметь место только в разъемных соединениях ВС. Потери составляют:
(4.12)
где h - осевое смещение.
Приведенные формулы не являются точными и не учитывают всех физических явлений, происходящих на стыке ВС, но они позволяют примерно оценить необходимую точность юстировки при сварке и точность изготовления оптических разъемов. Задаваясь потерями 0.2 дБ, определим по (4.10)-(4.12) требования к юстировке градиентных многомодовых ВС, изготовленных в соответствии с требованиями G651-G654 [5]. Максимально допустимые радиальное, осевое и угловое смещения составят 2.3, 3 мкм и 1 соответственно.