Джанузакова Р.Д., Маханбетжанов Д.

Таразский Государственный Университет им.М.Х.Дулати

Измерение потерь при инсталляции оптических кабельных систем

Какие виды потерь необходимо контролировать при инсталляции и эксплуатации оптических кабельных систем? Во-первых, это прямые потери мощности сигнала или общие потери света при распространении.

Во-вторых, возвратные потери, представляющие собой смесь отраженных сигналов с фоновым шумом и обратным рассеянием Релэя.
Прямые потери - это ослабление сигнала при прохождении от источника излучения к фотоприемнику, расположенному на дальнем конце оптического волокна.
Возвратные потери имеют большое значение для качественной передачи сигналов и определяют величину возвратившейся к источнику излучения оптической мощности. Чем больше величина возвратных потерь (по абсолютному значению, т.е. без учета знака), тем меньше вернувшаяся к источнику оптическая мощность и, следовательно, лучше условия работы источника оптического излучения. При этом снижается мощность фонового шума и увеличивается отношение «сигнал-шум» на дальнем конце линии, что приводит к более устойчивой работе приемопередающей аппаратуры, что особенно важно для одномодовых систем, в которых большая величина вернувшейся в источник оптической мощности может вызвать перескок моды, и для систем кабельного телевидения , в которых мощность выходного сигнала может достигать 100 мВт (+20 дБм).

Использование метода обрыва для измерения затухания оптических волокон рекомендуется МЭК (стандарт 793-1-C 1). Метод отличается достаточно высокой точностью. Так, им можно выполнять измерения в пределах до 10 дБ с абсолютной погрешностью не более 0,03 дБ.

Метод обрыва основан на сравнении мощностей оптического излучения, измеренных при неизменных условиях ввода на выходе измеряемого образца ОВ длиной l (РВЫХ) и на входе его короткого участка (PВХ), образованного за счет обрыва кабеля в начале измеряемого образца (l≈1м). После регистрации мощностей PВХ и PВЫХ затухание определяется по формуле:

а =10lg (Р_вх / Рвых)

При необходимости определения коэффициента затухания, дБ/км, его значение рассчитывается по формуле:

α = а / (l – l₀)

При подключении неоконцованного ОВ к приемнику излучения через адаптер может иметь место погрешность, обусловленная плохой обработкой торца волокна и некачественной установкой его в адаптере. В целях ее снижения измерения в каждой точке повторяют многократно, каждый раз обламывая подключаемый через адаптер к приемнику конец ОВ на длине (1...3) см, затем полученные оценки усредняют. При этом оценки, существенно отличающиеся от среднего значения, отбрасывают. Данный метод наиболее широко применяется при входном контроле оптического кабеля.

Схема измерения затухания сигнала в ОВ методом обрыва представлена на рис. 1.

Рис. 1 – Структурная схема измерения затухания ОВ методом обрыва

В качестве генератора накачки 1 используется источник модулирующего сигнала. Источником оптического излучения 2 при измерении на фиксированной длине волны может быть ПЛ (полупроводниковый лазер) или СИД (светоизлучающий диод). Излучение источника должно быть стабильно во времени и в пространстве в течение всего периода проведения измерений. Смеситель мод 3 обеспечивает возбуждение измеряемого волокна излучением с модовым составом, соответствующим равновесному распределению мод. При отсутствии СМ уровень оптического сигнала на выходе ОВ в процессе измерения может флюктуировать. Устройство ввода излучения 4 в измеряемое ОВ 5 обеспечивает юстировку входного конца волокна в трех взаимно перпендикулярных плоскостях для обеспечения максимальной вводимой энергии в волокно и жесткой фиксации волокна в процессе измерений. Фильтр мод оболочки 6 обеспечивает вывод мод, распространяющихся по оболочке волокна. Поскольку приемники излучения (фотодиоды) имеют диаметр светочувствительной площадки, намного превышающий диаметр ОВ, равный 125 мкм, то оболочечные моды будут влиять на результаты измерений, если фильтр отсутствует. Адаптер 7 предназначен для подключения неоконцованного ОВ к приемнику излучения. Приемник излучения 8 должен иметь фоточувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, выходящего из ОВ. Регистрирующее устройство 9 обеспечивает регистрацию электрических сигналов во всем диапазоне уровней, поступающих от приемника излучения.

Применение метода для измерения затухания в оптических волокнах, не армированных оптическими коннекторами(рис. 2).

а - измерение полных потерь в измеряемом устройстве

Рис. 2. Измерение потерь методом обрыва

Точность измерения потерь методом обрыва существенно выше, чем методом вносимых потерь, поскольку при измерении введенной в волокно мощности она вся попадает на фоточувствительную площадку измерителя, размеры которой достаточно велики, по сравнению с диаметром оптического волокна (1-5 мм и 10, 50 и 62,5 мкм, соответственно). Многие зарубежные методики определения потерь рекомендуют проводить измерения с максимальным использованием сварных соединений, потери в которых почти не влияют на величину реальных потерь в тестируемом устройстве (рис.3). При этом потери в волокне составляют:

a = P0 - P1, дБ.

Достоинством данного метода является тот факт, что в этом случае нет необходимости переключать волокна и, соответственно, менять условия ввода, а погрешность определяется лишь качеством выполненных сварочных работ и может составлять 0,02 дБ.

а - начальная схема измерения мощности

Рис. 4. Основная схема проведения

измерений потерь методом вносимых

потерь

Рис. 3. Модифицированный метод

обрыва с использованием сварки

Рис. 5. Усовершенствованная схема Рис. 6. Измерение возвратных потерь

калибровки измерителя методом OCWR