29. Метод обратного рассеяния. Оптический рефлектометр с регистрацией формы отраженного сигнала. Измерение затухания оптических кабелей методом обратного рассеяния. Измерения скачков уровней обратного рассеяния.

Метод обратного рассеяния

Метод обратного рассеяния основан на введение в волокно импульса оптического излучения, который, дойдя до конца волокна, отражается и возвращается обратно в приемник.

На рисунке видно отражение волн от неоднородностей

В измеряемое волокно посылают поток импульсов, который проходит через различные неоднородности, флюктуаций показателя преломления. За счет этого возникает поток обратного рассеяния. Измеряют уровень мощности возращенных импульсов в результате обратного рассеяния, в зависимости от времени задержки импульсов относительно их посылки. В итоге получают распределение уровня мощности обратного рассеянного потока. Полученные значения усредняют. Получают необходимый результат требуемой задачи, используя метод обратного рассеяния.

Оптический рефлектометр и измерение затухания оптических кабелей методом обратного рассеяния

Оптический рефлектометр (OTDR) является критически важным инструментом при оценке характеристик и тестировании волоконно-оптических линий (многомодовые и одномодовые LAN/Ethernet).

Зондирующие импульсы поступают через источник излучения 2 и направленный ответвитель 3 в оптоволокно 4. Поток обратного рассеивания регистрируется в чувствительном фотоприёмнике 5, и преобразуется в электрический сигнал в 6 и подаётся на блок отображения в 7.

Измерения скачков уровней обратного рассеяния.

В отличие от отражений потери уровня сигнала обычно бывают связаны с дефектами сварных соединений и сильными перегибами кабеля. В таких местах уровень отражений Френеля мал или они не происходят вообще. Потери регистрируются в виде резкого скачка сигнала обратного рассеяния Для их обнаружения необходимо, чтобы рефлектометр был способен фиксировать обратное рассеяние (его уровень должен превосходить уровень шума самого приемника рефлектометра).

30 Измерение дисперсии методом обратного рассеняния. Определение места и характера повреждения оптического кабеля.

Дисперсия – явление, выраженное в зависимости скорости распространения и фазы электромагнитного излучения от длины волны этого излучения.

Явление дисперсии приводит к уширению светового импульса при распространении в волокне, что негативно сказывается на качестве передачи информации.

Существуют три разновидности дисперсии в оптоволокне:

1. Межмодовая дисперсия - уширение светового импульса при распространении в волокне, связанное с различием времени распространения его компонент.

2. Хроматическая дисперсия – зависимость групповой скорости распространения моды от длины волны передаваемого сигнала.

3. Поляризационная дисперсия – различие скорости распространения ортогонально поляризованных компонент фундаментальной моды в одномодовом волокне, которое приводит к их разделению на выходе из волокна.

Метод обратного рассеяния основан на введение в волокно импульса оптического излучения, который, дойдя до конца волокна, отражается и возвращается обратно в приемник.

В измеряемое волокно посылают поток импульсов, который проходит через различные неоднородности, флюктуаций показателя преломления. За счет этого возникает поток обратного рассеяния. Измеряют уровень мощности возращенных импульсов в результате обратного рассеяния, в зависимости от времени задержки импульсов относительно их посылки. В итоге получают распределение уровня мощности обратного рассеянного потока. Полученные значения усредняют. Получают необходимый результат требуемой задачи, используя метод обратного рассеяния.

Определение места и характера повреждения оптического кабеля.

В отличие от отражений потери уровня сигнала обычно бывают связаны с дефектами сварных соединений и сильными перегибами кабеля. В таких местах уровень отражений Френеля мал или они не происходят вообще. Потери регистрируются в виде резкого скачка сигнала обратного рассеяния Для их обнаружения необходимо, чтобы рефлектометр был способен фиксировать обратное рассеяние (его уровень должен превосходить уровень шума самого приемника рефлектометра).

Расстояние до неоднородности заключается в определении времени распространения оптического излучения в прямом и обратном направлениях.

31. Измерение уровней оптических сигналов. Оптические измерители мощности.

Оптическая мощность сигнала определяется в долях единицы измерения мощности Вт: милливатт 1 мВт = 10-3 Вт, а также в относительных единицах, выраженных в логарифмической шкале: дБм = 10 log (Мощность/1 мВт)

На измерении оптической мощности базируются измерения следующих параметров оптической системы передачи:

• потери волокна, соединителей, мультиплексеров и оптических изоляторов;

• усиление оптических усилителей;

• направленность оптических разветвителей;

• развязка оптических изоляторов, мультиплексеров и оптических ответвителей.

Измерение средней оптической мощности Ро. Для измерения этого параметра необходим датчик, чувствительный к оптическому излучению в соответствующем спектральном диапазоне волн. В нашем случае это три диапазона (по принятой терминологии - три окна прозрачности): I ОП - Dl1=0,82...0,86 мкм; II ОП - Dl2=1,31...1,35 мкм; III ОП - Dl3=1,53...1,56 мкм.

Для измерения средней мощности оптического излучения применяются специально разработанные для этого фотодиоды. К прибору могут подключаться оптические волокна, как одномодовые, так и многомодовые, диаметр которых может доходить до 500 мкм. Измерение оптической мощности с помощью фотодиода основано на соотношении фототока I ФД , вызванного оптическим излучением, который пропорционален средней мощности оптического излучения и обратно пропорционален длине волны. В соответствии с этим шкала измерителя мощности градуируется в милливаттах (мВт) или в дБм для соответствующего окна прозрачности.

В настоящее время измерители средней оптической мощности выпускаются отечественной промышленностью и рядом зарубежных фирм. Почти все такие приборы имеют малые габариты, вес, автономное питание и могут быть использованы как в лабораторных или заводских условиях, так и при строительстве, пуско-наладочных работах, а также в процессе эксплуатации ВОСП. Табло приборов выполнено на основе цифровых индикаторов, чаще всего жидкокристаллических. Они имеют переключатели диапазонов измерений для трех окон прозрачности - 0,85 мкм, 1,3 мкм и 1,55 мкм, переключатели градуировки мВт/дБм, а также лимб установки нуля. Измеряемое оптическое излучение подается с помощью оптического волокна, оконцованного оптическим разъемом (чаще всего типа FC или РС), для чего на одной из боковых стенок приборов установлены розетки (гнезда) оптического разъема.

Основные параметры измерителей:

• тип детектора (кремниевый (Si), германиевый (Ge) и на основе сплава арсенида галлия (InGaAs).)

• линейность усилителя

В практике современной техники усиления используются два основных принципа усиления:

логарифмическое

линейное

Использование логарифмического усиления не обеспечивает должной точности измерений и характеризуется рядом недостатков. точность и график необходимой калибровки

Всех недостатков практически лишены усилители, построенные на основе линейного усиления. Обычно они хорошо стабилизированы, что дает возможность компенсировать как ошибки начального сдвига, так и сдвиг сигнала в процессе измерений из-за климатических и прочих причин

• динамический диапазон

• точность и линейность работы

Под точностью понимается метрологическая точность, т.е. соответствие между измеренным значением параметра и значением, измеренным эталонным калиброванным прибором. Линейность прибора определяется стабильностью результатов измерений в зависимости от уровня сигнала, температуры, разрешения по длине волны и т.д.

• возможность поддержки различных оптических интерфейсов