Джанузакова Р.Д., Амангелды К.

Таразский Государственный Университет им.М.Х.Дулати

Измерение потерь в световоде оптического волокна методом двух точек

  Потери оптической мощности (затухание) – это уменьшение светового сигнала, распространяющегося в среде по мере увеличения пройденного расстояния, включающее в себя все потери, возникающие при передаче.

  Затухание за счет поглощения из-за дефектов материалов стали столь малыми, что они трудно поддаются измерениям и при мощности оптического сигнала менее 10 мВт, потери в ОВ определяются главным образом рэлеевским рассеянием.    Дополнительные потери возникают в ОК при сращивании строительных длин. К локальным неоднородностям относятся и плоские торцы на концах ОВ, от которых происходит отражение энергии в обратную (внутреннюю) сторону. Для кварцевого ОВ эти потери составляют примерно 4 % (или -14 дБ) от падающей мощности.

Наиболее простым и достоверным методом, который применяется в строительстве, наладке и эксплуатации, является двухточечный.

Метод двух точек является по своей сути наиболее простым и заключается в измерениях мощности (Р0) вводимой в ОВ, и мощности, излучаемой Р1 на его выходе. Очевидно, что затухание, дБ, измеряемого объекта:

α = - 10 lg (Р1 /P2)

Следовательно, коэффициент затухания, дБ/км:

α = α₁ / l

Измерение мощности на выходе излучателя не является проблемой, однако эта мощность неадекватна мощности, введенной в измеряемый объект, вследствие потерь на вводе; определение этих потерь с необходимой точностью затруднительно. Поэтому возможны два решения: определение и учет с нужной точностью значения потерь на вводе энергии в волокно в каждом случае измерений; снижение этих потерь до заведомо малого (пренебрежимого) значения. Очевидно, как в первом, так и во втором варианте точность измерений затухания будет ограничиваться точностью учета (или обеспечения малости) значения потерь на вводе. Второе решение является более конструктивным. На рис.1 представлена функциональная схема измерения, соответствующая этому методу.

Рис. 1 –Схема измерения затухания ОК (или ОВ) методом двух точек:

1 – излучатель; 2 – скремблер; 3 – поглотитель (фильтр) оболочечных мод; 4 – калиброванный отрезок волокна; 5 – калиброванный разъем; 6 – калиброванная половина разъема; 7 – измеритель или индикатор мощности;

8 – измеряемый кабель

Источником возбуждения измеряемого кабеля является по существу не излучатель 1, а половина калиброванного разъема на выходе поглотителя оболочечных мод. Таким образом, половина разъема представляет собою излучатель равновесной структуры поля.

Во вторую половину калибровочного разъема закладывается входной торец измеряемого волокна. Диаметр сердцевины калиброванного отрезка волокна 4 и его числовая апертура заведомо меньше таковых измеряемого волокна. Разъем снабжен микроманипулятором, дающим возможность плавно с большой точностью юстировать разъем относительно торца измеряемого волокна так, чтобы мощность (или показания прибора 7, пропорциональные мощности), контролируемая на конце кабеля l, была максимальной.

Определив показание у1 прибора на конце кабеля, разъем размыкают и измеряют тем же прибором мощность у0 излучения калиброванным волокном 4 в разъеме 5. Очевидно, что при соблюдении указанных выше условий (для диаметров сердцевины, числовых апертур и оптимальной юстировки) второе измерение, дающее показание у0, определяет мощность (или пропорциональную ей величину) в начале кабеля.

В местах соединения волокон могут присутствовать потери на отражение, достигающие до 4% на каждое соединение. Они возникают в местах, где свет переходит из плотной оптической среды в воздух и обратно.

Измерение потерь в световоде представляет собой достаточно сложную задачу. Полное затухание определяется коэффициентом затухания по формуле

a=10 lg (P₀/P₁), дБ   

Таким образом, измерив мощность на входе и выходе оптического световода,

можно однозначно определить затухание в нём. Надо только не забыть учесть инструментальные погрешности средств измерения и внешние (а также внутренние) факторы, влияющие на значение затухания световода.

Для многомодовых световодов необходимо, кроме того, обеспечить режим равновесия мод (энергетическое равновесие между отдельными модами). Схема измерения приведена ниже:

Рисунок 2. Схема измерения

1 и 3 - оптические разъемы, 2 - измеряемое волокно

Работа по проведению измерения затухания проводится в два этапа. Сначала к оптическому разъему источника подключается короткий отрезок волокна, другой конец которого подключается к оптическому разъему измерителя уровня оптической мощности, и измеряется уровень опорного сигнала Р0. Затем этот кусок волокна отключается от измерителя и подключается к измеряемому волокну. К другому концу измеряемого волокна подключается тот же самый измеритель и производится замер уровня Р1. После этого по разности уровней рассчитывается коэффициент затухания.