Джанузакова Р.Д., Амангелды К.

Таразский Государственный Университет им.М.Х.Дулати

Измерение потерь мощности светового сигнала в оптическом кабеле

Затухание - потеря мощности светового сигнала в процессе распространения по оптоволокну. В обычных сетях потеря мощности происходит, в основном, на сварных и механических соединениях, а также из-за явления рассеяния света при попадании световой волны на примеси в волокне. В пассивных сетях основным источником потерь являются сплиттера (> 20dB), поэтому даже при большом оптическом бюджете в 30dB PON сети имеют запас оптического бюджета менее 10dB.

В предельных случаях (при гигабитных скоростях передачи) играющую роль может приобрести даже небольшое снижение потерь, составляющее сотые доли децибел. Поэтому в высокоскоростных системах передачи точное знание затухания в кабеле и компонентах кабельной системы является определяющим для оценки его работоспособности и определения запаса оптической среды по скорости передачи и бюджету потерь. Кроме того, при расчете оптической кабельной системы, особенно в локальных сетях небольшой протяженности, необходимо точно знать влияние среды распространения сигнала на энергетические возможности приемопередающей аппаратуры, т.е. правильно оценить влияние передаваемых сигналов на приемник и передатчик.

Измерение затухания осуществляется на всех стадиях производства оптического кабеля, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи. Измеряют коэффициент затухания оптического кабеля, затухание строительных длин, затухание смонтированного участка регенерации, затухание соединений оптических волокон.

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

а = 10 lg (Р1 /P2)

где а — затухание, дБ; Р1 — мощность сигнала в точке 1, Вт; P2 — мощность сигнала в точке 2, Вт, или же, как разность уровней:

а = Р1 - P2

где р1, р2 — абсолютные уровни сигнала по мощности в точках 1 и 2 соответственно, дБ.

Существуют различные методы измерений затухания оптического волокна и оптических кабелей.

Основным элементом оптической системы, даже если это только соединительный шнур, является волоконно-оптический кабель.

Измерительные работы с оптическим кабелем можно разбить на три группы: измерения, выполняемые производителем оптических волокон при их изготовлении; измерения при производстве кабеля и измерения при инсталляции кабеля.

Если в волоконно-оптической системе используется сигнал с длиной волны 1550 нм, максимальная дальность передачи увеличивается в среднем на 70%.

Именно способность передавать сигналы на большое расстояние без применения регенераторов и усилителей и является основным достоинством волоконно-оптических систем.

Рисунок 1. Потери в оптических волокнах на различных длинах волн.

Представленные на рисунке 1 графики иллюстрируют частотную характеристику одномодового (а) и многомодового (б) оптических волокон при идеальных условиях распространения сигнала. Дополнительные потери связаны с влиянием различных факторов: соединителями, физическим повреждением волокна, напряжением, перегревом или переохлаждением, трещинами, перегибами и т.д.

Следует отметить, что одномодовые волокна очень чувствительны к микроизгибам, перегибам и другим механическим воздействиям на волокно, особенно на длинах волн до 1480 нм. Поэтому базовым тестом любых измерительных систем является измерение потерь на длине волны 1310 нм.

Стандартная волоконно-оптическая система состоит из множества элементов, каждый из которых вносит свои потери в показатель суммарного затухания.

Потери, вносимые одной и той же парой оптических разъемов, могут отличаться в зависимости от внешних условий их применения. Для определения реального затухания в оптических разъемах, соединителях применяется статистический метод измерения.

Рис 2. Распределение потерь в оптическом коннекторе при статическом методе измерения

На рис. 2 — результаты использования статистического метода определения уровня потерь для соединителя типа E2000. Объем выборки составил 5000 соединителей.