3.4 Обсуждение результатов
Оптическая рефлектометрия, используемая для исследования свойств многомодовых и одномодовых ВС и создания на их базе ВОЛП с высоким QoS, является высокочувствительным инструментом. Известно, что деформации ВС, определяемые внешними воздействиями, вызывают изменения трех его параметров: диаметра, диэлектрической проницаемости материала и длины (растяжение, удлинение при радиальном сжатии и укорочение при радиальном растяжении). В ряде работ показано, что изменение всех параметров ВС под воздействием внешних факторов приводит к изменению сигнала обратного рассеяния. Наибольшее влияние оказывает изменение числовой апертуры по длине ВС. Отмечается, что картина обратного рассеяния очень чувствительна к изменениям диаметра сердцевины ВС, хотя данная зависимость очень сложна и пока теоретически не рассчитана.
Учитывая полученные в настоящей главе выражения можно сказать, что определение координаты x места приложения внешнего воздействия при симметричной ЛЧМ-модуляции сводится к измерению приращения частоты зондирующего излучения за время распространения сигнала от входного торца по входному волокну до точки x и от точки x по выходному волокну до выходного торца. Более сложным представляется определение интенсивности внешнего воздействия для чего необходимо решить многофакторную задачу с учетом текущих коэффициентов поглощения и рассеяния в прямом и обратном направлении во входном и выходном волокнах.
Выше
речь шла о локальных неоднородностях
в ВС, однако рефлектомтерия дает
уникальную возможность исследовать и
распределенные неоднородности, то есть
флуктуации параметров ВС по его длине.
При этом получение обратно рассеянного
сигнала с обоих концов ВС позволяет
решить задачу локализации последовательно
расположенных распределенных
неоднородностей. Если предположить,
что фактор
обратного рассеяния
и эффективный коэффициент рассеяния
не зависят от направления распространения
света, то для распределений, эквивалентных
,
можно получить:
,
(3.15)
.
(3.16)
Первое из этих
выражений включает зависимость от x
только через члены
и, таким образом, описывает флуктуации
параметров ВС по длине. Второе зависит
от
и определяет среднее затухание света
на участке [0, x]
ВС. Совместное решение (3.15) и (3.16) позволяет
эффективно разделить вклад общего
затухания и вклад зон потерь в сигнал
обратного рассеяния.
Последовательно расположенные изгибные участки ВС практически не оказывают влияния на показания друг друга. Причем в ряде работ приведено строгое теоретическое обоснование этого факта с точки зрения описания модового континииума для распространяющего в ВС излучения. Показано, что использование двухчастотного излучения, сдвинутого на ячейке Брэгга, позволяет на порядок повысить чувствительность непрерывного частотного рефлектометра, и соответственно расширить динамический диапазон измерений. Проблема повышения точности ограничивалась нестабильностью работы частотно-сдвигающей ячейки. Применение симметричных амплитудно-фазовых волоконных УФДЛИ может решить эту проблему.
Кроме требования спектральной стабильности для УФДЛИ, применяемых в НРС, существуют достаточно жесткие пространственные требования при смешении референтного и сигнального излучений. Эффективный прием сигналов осуществляется при выполнении известного условия
,
(3.17)
где – угол между опорным и сигнальным пучками при фотосмешении на фотоприемнике, l – длина фоточувствительной поверхности приемника.
Для
м,
l
= 103
м
и
соответственно
рад.
Невыполнение этих жестких геометрических
требований, характерное для фазовых
УФДЛИ с разделенными частотами, приводят
к серьезным практическим проблемам при
построении фотоприемной системы НРС.
В случае использования симметричной амплитудно-фазовой модуляции техника регистрации излучения значительно упрощается, не требуется опорного луча, к источнику излучения не предъявляются требования по когерентности, весь оптический тракт менее сложен, хотя вводится анализатор и поляризатор.
Таким образом, преимущества реализации симметричного режима зондирования ВС с помощью симметричных волоконных УФДЛИ позволяют высоко оценить перспективы разработки на их основе СРС.
ГЛАВА 4 |
ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ систем РЭЛЕЕВСКОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ |
Важными факторами применимости тех или иных ВС в задачах телекоммуникаций являются изгибные и микроизгибные потери, обратное рэлеевское рассеяние, а также долговременная стабильность собственно ВС и его элементов (ответвителей, волоконных решеток Брэгга (ВРБ) и т.д.) и их параметров (затухание, коэффициент разветвления, широкополосность, полоса пропускания, форма контура и т.д.).