Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Прак. раб №2.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
13.04.2015
Размер:
95.23 Кб
Скачать

Практическая работа №2

Тема: Методы и средства измерения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)

Цель: Изучить методы и средства измерения ВОЛС

Вводная часть

В процессе строительства и технической эксплуатации ВОЛС проводится комплекс измерений для определения состояния кабелей, линейных сооружений, качества функционирования аппаратуры линейного тракта, предупреждения повреждений, а также накопления статистических данных с целью разработки мер повышения надежности связи.

На этапе строительства ВОЛС в целях контроля качества строительства и связи измеряют следующие параметры: затухание ОЁ на строительных длинах и смонтированных участках регенерации; затухание, вносимое соединениями ОВ; уровни мощности оптического излучения на выходных передающих и входных приемных оптоэлектронных модулях; коэффициент ошибок. При необходимости устанавливают места повреждений.

При наличии в ОК металлических проводников производят измерения и испытания в соответствии с ТУ на кабель параметров электрических цепей, в частности измерение электрического сопротивления изоляции металлических элементов и наружной оболочки, испытание (изоляции между жилами, жилами и остальными металлическими элементами, металлической оболочкой и броней, броней и водой и т. п.) на постоянном или переменном токе повышенным напряжением. Измерительную аппаратуру чаще всего размещают в специально приспособленных автомашинах, что позволяет ускорять процесс монтажа и строительства. ЭДВ процессе эксплуатации измерения выполняются для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения и устранения повреждений. Их разделяют на профилактические, контрольные и аварийные.

Профилактические измерения проводятся по утвержденному плану. Состав, объем и периодичность измерений устанавливаются в зависимости от местных условий, состояния кабеля и т. д.

Контрольные измерения и испытания осуществляются после ремонта с целью определения качества ремонтно-восстановительных; работ.

Аварийные измерения производятся с целью определения места и параметра повреждения кабеля.

С внедрением высокоскоростных когерентных ВОСП возникает потребность в измерении параметров, которые в настоящее время не контролируются.

Поскольку характеристики и надежность ВОСП с высокоскоростной модуляцией сильно зависят от спектральных характеристик лазерных, диодов, то возникает необходимость контроля качества оптических источников излучения. При этом измеряют ширину спектра, число мод, среднюю длину волны, ширину спектральной, линии (для лазеров с распределенной обратной связью и лазеров с внешними резонаторами), длину волны, соответствующую максимуму излучаемой мощности, симметрию, коэффициент подавления боковых мод, стабильность длины волны, так называемый "чирп-эффект" смещение или размывание спектра при высокоскоростной модуляции. Кроме того, для узкополосных лазеров, нужно, оценивать эффекты внешних резонаторов и проверять, происходит перескок генерации с моды на моду или деление мод. Измеряют импульсные характеристики модулированного сигнала, излучаемого источником: выброс на фронте импульса; время нарастания, и, спада импульса; коэффициент ослабления; длительность и гладкость импульса. При оценке качества фотоприемников измеряют рабочую полосу частот, чувствительность, уровень шума и темновой, ток.

Для когерентных ВОСП наряду с затуханием и дисперсией ОВ важную роль играют поляризационные характеристики волокна. При использовании одномодовых однополяризационных световодов возникает потребность в их измерении Для пассивных компонентов ВОЛС (ответвителей, аттенюаторм фильтров, разъемов) приходится контролировать спектральные характеристики и затухание; отражения. Последнее имеет большое значение, поскольку РОС лазеры и лазеры Фабри-Перо чувствительны к этому параметру.

Измерение затухания осуществляется на всех стадиях производства оптического кабеля, строительства и эксплуатации ВОЛС, Измеряют коэффициент затухания оптического кабеля, затухание строительных длин, затухание смонтированного участка регенерации, затухание соединений ОВ.

В общем виде затухание сигнала между точками 1 и 2 направляющей системы, определяют как

a-p1-p2, О)

где p1t р2 - абсолютные уровни сигнала по мощности в точках 1 и 2 соответственно, дБм.

Абсолютный уровень сигнала по мощности в некоторой точке к определяется как:

pk=10lg(Pk/PH) (2)

где рк- абсолютный уровень сигнала по мощности в точке к, дБм; Рк- мощность сигнала в точке £, мВт; Рн - мощность нормального генератора, равная 1 мВт.

Таким образом, для оценки затухания ОВ необходимо измерить мощности оптического сигнала на входе и, выходе ОВ. Основные проблемы измерения затухания ВОЛС связаны с вводом оптического излучения в ОВ. Наиболее существенная из этих проблем - неопределенность ввода мощности оптического излучения в ОВ. При вводе излучения в световод всегда имеется некоторая неопределенность уровня введенной в ОВ мощности. Эта величина зависит от качества обработки входного торца световода, точности юстировки возбуждающего пучка излучателя относительно данного торца, соотношения между показателями преломления сердечника световода и среды, заполняющей пространство между сердечником и излучателем, стабильности последнего, другими словами, зависит ,от ряда случайных факторов. Поэтому определить долю оптической мощности источника излучения, введенную в ОВ, - мощность оптического излучения на входе волокна - сложно.

Кроме того, для однозначного определения затухания необходимо на входе измеряемого ОВ обеспечить такой режим распространения по нему оптического излучения, при котором сохраняется постоянное распределение мощности между его модами - равновесное распределение мод (РРМ). Особенно важно это при измерении коэффициента затухания ОВ. При вводе оптического излучения в волокно наряду с направляемыми модами, в сердцевине крайне возбуждаются излучаемые и оболочечные моды. Последние, распространяясь по волокну, достаточно быстро затухают, но приводят к перераспределению мощности оптического излучения между модами и нелинейности изменения затухания оптической мощности вдоль волокна. Излучаемые и оболочечные моды возникают также на неоднородностях, микроизгибах ОВ и т. п. Таким образом, чтобы обеспечить равновесное распределение мод уже на входе ОВ, необходимо подавить излучаемые и оболочечные моды.

Для этой цели применяют смесители мод, которые иногда называют скремблерами, и модовые фильтры. Смеситель мод - это устройство в виде отрезка ОВ с равномерно распределенными неоднородностями (микроизгибами, макроизгибами и т. п.). Известна конструкция смесителя мод, в которой отрезок волокна того же типа; что и в кабеле, зажат между двумя шероховатыми поверхностями длиной в несколько сантиметров. В другой конструкции смесителя мод распределенные по длине отрезка волокна неоднородности получены путем помещения отрезка волокна в металлическую оболочку с остаточными сжимающими напряжениями. Наиболее широкое распространение получила конструкция смесителя мод с макроизгибами волокна В данной конструкции 5-10 витков ОВ наматываются на один или несколько цилиндров радиусом около (10...20) R, где R - критический радиус изгиба ОВ, при котором оно разрушается.

На неоднородностях скремблера между отдельными модами возникают связи, приводящие к частичному переходу энергии от одних мод к другим, а также возрастает затухание излучаемых и оболочечных мод. В то же время часть энергии высших мод переходит в энергию низших, увеличивая их мощность. В результате такого перехода между модами устанавливается равновесное рас­пределение мощности. Следует отметить, что скремблер вносит достаточно большое затухание, однако его значение не входит в результат измерения.

Модовый фильтр, устраняющий оболочечные моды, представляет собой также отрезок волокна, изогнутый в виде петли и погруженный в сосуд с иммерсионной или абсолютно поглощающей жидкостью. Показатель преломления иммерсионной жидкости близок, к показателю преломления оболочки, в результате чего оболочечные: моды излучаются в иммерсионную жидкость, где затухают. Абсолютно поглощающая жидкость (черного цвета) поглощает оболочечные моды. В качестве медового фильтра может, быть также; использован отрезок ОВ, на котором намотано 4-5,витков. Диаметр витка D<8ni2a/NA где D - минимальный диаметр витка; а - радиус сердцевины волокна; NA - числовая апертура; п - показатель преломления сердцевины волокна.

Затухание такого фильтра примерно в (I+2a/D) раз больше затухания намотанного волокна

Проблема неопределенности ввода мощности в ОВ решается методами сравнения, которые позволяют исключать возникающую за счет указанной неопределенности систематическую погрешность. Из всех известных методов сравнения, предназначенных для измерения затухания, в процессе строительства и эксплуатации ВОЛС

практически применяются методы: 1) обрыва; 2) измерения вносимого затухания. Они достаточно просто реализуются относительно недорогими средствами. Метод обратного рассеяния требует применения специальных дорогостоящих средств измерения оптических рефлектометров.