Измерение затухания

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ (часть 1)

Лекция 13

Задачи

1. Определить потери на поглощение, рассеяние и общие потери в волокне с n ₁=1,53, tg δ =0,5∙10^-10, К_р =1,5 мкм⁴∙дБ/км на длине волны 1,55 мкм.

2. Определить потери в ИК-диапазоне при l =2 мкм, С =0,3, k =0,8∙10⁶ м.

3. Определить, на сколько изменятся собственные потери в оптическом волокне, если передача сигналов будет осуществляться не в третьем, а во втором окне прозрачности. Параметры оптического волокна: n ₂=1,495; Δ=0,011; tg δ =10^-11, К_р =1,5 мкм⁴

4. Для световода с градиентным и ступенчатым профилем показателем преломления определить модовую дисперсию и полосу пропускания с учетом связи мод при n ₁=1,495, n ₂=1,445, l =12,5 км, l _с=1,2 км.

5. Определить величину межмодовой дисперсии и полосу пропускания в параболическлм световоде без учета связи мод, если показатель преломления в центре сердцевины n ₁=1,4665, показатель преломления оболочки n ₂=1,4520, радиус сердцевины a =25 мкм, длина световода l =1 км.

6. Определить величину модовой дисперсии и полосу пропускания в градиентном световоде со ступенчатым профилем показателя преломления без учета связи мод при n₁= 1,48, n₂= 1,45, l= 1 км (l – длина линии).

7. Для световода с градиентным и ступенчатым профилем показателем преломления определить модовую дисперсию и полосу пропускания с учетом связи мод при n₁= 1,495, n₂= 1,445, l= 12,5 км, l_с= 1,2 км.

8. Определить величину хроматической дисперсии и пропускную способность для одномодового световода на длине волны l =1,55 мкм при длине линии l= 100 км (Δ l =1 нм, M =-40 пс/(км∙нм), B =20 пс/(км∙нм)).

9. Определить, во сколько раз изменится величина хроматической дисперсии сигнала в ВОЛС, если заменить источник излучения с лазерного на светодиодный.

10. При измерении дисперсии оптического волокна были получены следующие результаты: длительность импульса на входе t_вх =4 пс, на выходе t_вых =5 пс. Определить значение дисперсии измеряемого волоконного световода.

Обычно измеряют полное затухание a ОВ или кабеля. Иногда измеряют и составляющие полного затухания: a_п и a_р, полное затухание a = a_п + a_р.

Соответствующая доля мощности полных потерь рассеивается в окружающее пространство и поглощается в пассивных элементах конструкции ОК. Необходимость в определении составляющих полного затухания возникает:

· при оценке степени влияния источников кабельных потерь, т.е. дополнительных потерь, возникающих в результате изготовления кабеля на основе данного волокна (с ростом a_р такие потери возрастают);

· при необходимости учета влияния a_р на ширину полосы частотной характеристики многомодового волокна и определения ширины полосы в зависимости от длины ОК.

При измерении затухания необходимо, чтобы структура поля на всей измеренной длине волокна (или кабеля) была бы установившейся, т.е. однородной. Для получения правильных результатов измерений необходимо обеспечить на всей длине измеряемого волокна установившуюся структуру поля и устранить оболочечные моды. Для этой цели при измерении затухания применяют смеситель мод (скремблер) и модовый фильтр, называемый также поглотитель оболочечных мод.

Скремблер – устройство в виде небольшого отрезка волокна, в который внесены равномерно распределенные неоднородности, например, в виде микроизгибов постоянной формы (в частности в виде синусоиды) или в виде распределенных по длине регулярных неоднородностей (путем помещения отрезка волокна в металлическую оболочку с остаточным, сжимающим это волокно, напряжением). Скремблер также изготавливают в виде отрезка волокна, намотанного на цилиндр, радиус которого ~(10¸20) Rmin, где Rmin – критический радиус, при котором данное волокно разрушается. Число витков ~5¸10.

Механизм действия скремблера заключается в том, что благодаря внесению в него регулярных неоднородностей происходят следующие процессы:

· моды высоких порядков интенсивно излучаются;

· на неоднородностях скремблера возникают связи между отдельными модами, приводящие к частичному переходу энергии от одних мод к другим, а также к появлению мод, которые не могут распространяться в данном волокне и поэтому излучаются в окружающее пространство, что создает дополнительные потери на рассеяние

· в это же время часть энергии высших мод переходит в энергию низших, увеличивая их мощность. В результате такого преобразования мод диаграмма излучения нормализуется и возникает установившееся поле излучения.

Скремблер обладает повышенным затуханием (в сравнении с волокном, на основе которого он выполнен), но его значение не входит в измеренное затухание.

Наиболее простым и удобным фильтром, устраняющим оболочечные моды, является небольшая часть волокна в виде петли, погруженной в сосуд, наполненный иммерсионной жидкостью, имеющей тот же показатель преломления, что и оптическая оболочка волокна. Оболочечные моды высвечиваются в иммерсионную жидкость. Иммерсионная жидкость может быть заменена абсолютно поглощающей (роль которой может выполнять черная тушь).

Другой возможный вариант фильтра – намотанное на цилиндрическую основу волокно с числом витков 4-5. Минимальное значение диаметра цилиндра:

,

где NA - числовая апертура; a - радиус сердцевины. Затухание такого фильтра в (1+2 a / D_min) раз больше затухания волокна.

Возможным решением, обеспечивающим установившуюся структуру поля и одновременно устраняющим оболочные моды, является использование отрезка волокна (с параметрами, идентичными тем, которые имеет измеряемое волокно), длина которого не менее длины нормализации l_N этого волокна. Такой отрезок волокна применяется в компактном виде (цилиндрическая намотка). Так как длина нормализации от сотен метров до нескольких километров, то применение такого устройства имеет ограниченный характер.

Существуют различные методы измерений затухания ОВ и ОК

1) метод двух точек.

2) метод двух длин

3) метод замещения

4) метод сравнение с отраженным сигналом

5) метод обратного рассеяния

Дата добавления: 2014-01-15