Измерения анализатором распределенияоптических потерь по длине оптического кабеля "Авк 99"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

ГОУ ВПО СибГУТИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе №3

ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛИЗАТОРОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ПО ДЛИНЕ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ «АВК 99»

НОВОСИБИРСК 2009

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

  Изучить принцип работы импульсного оптического рефлектометра

  Получить навыки измерения оптическим рефлектометром

2  ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

2.1  Оптический рефлектометр АВК-99

- Анализатор распределения оптических потерь по длине оптического кабеля «АВК 99» в комплекте предназначен для определения распределения оптических потерь по длине оптического кабеля, затухания кабеля, распределенных и локальных неоднородностей типа обрыва, мест сварки и расстояния до неоднородностей, измерения значения потерь на неоднородностях, а также длины волокна, целостности волокна и расстояния до мест обрыва.

- Принцип работы Анализатора основан на регистрации  обратнорассеянного излучения в оптическом волокне измеряемого кабеля при прохождении через него оптического импульса и измерении зависимости от времени интенсивности этого излучения. Для улучшения динамических характеристик используется метод статистической обработки сигнала.

      Анализатор «АВК 99» оборудован лазерным источником излучения.

            3 ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

         3.1 По заданию преподавателя выбрать файл и измерить   длительность  кабеля, коэффициент потерь и общие потери

        3.2  Измерить динамический диапазон

        3.3  Измерить мертвую зону по затуханию и по отражению

        3.4  Установить следующий файл и повторить измерения

        3.5  Занести все измерения в таблицу

        3.6  Сравнить полученные измерения и сделать выводы

        3.7  Оценить погрешность измерения

4  ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

 4.1 Изучить теоретический материал, относящийся к данной работе, по литературе приведенной в пункте 9.

4.2 Изучить описание данной работы и заготовить отчет.

  Данные измерения занести в таблицу:

5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

     Основные метрологические характеристики рефлектометра:

- относительная погрешность измерения расстояния в рабочих условиях: 2,25%

- относительная погрешность измерения расстояния в нормальных условиях: 2,1%

- относительная погрешность измерения затухания 0,44%

5.1  Принцип работы импульсного оптического рефлектометра

Принцип работы импульсного оптического рефлектометра основан на измерении мощности светового излучения, рассеянного или отраженного различными участками волоконно-оптической линии связи при распространении вдоль нее короткого зондирующего светового импульса. Поскольку фотоприемник рефлектометра расположен вблизи того же конца волокна, через который вводится зондирующий световой импульс, то регистрируется только та часть рассеянного (отраженного) излучения, которая «канализируется» волокном и распространяется вдоль него в сердцевине. Анализ временной зависимости рассеянного излучения, попадающего на фотоприемник рефлектометра, позволяет рассчитать целый ряд характеристик волокна и волоконно-оптической линии связи. Если коэффициент рассеяния света в некоторой области волокна известен, то рефлектометр позволяет определить мощность зондирующего сигнала в этой области. Если коэффициент обратного рассеяния не известен, но одинаков в определенных участках ВОЛС, то рефлектометр позволяет определить отношение мощностей сигнала на этих участках и, таким образом, затухание между этими участками.

Основное различие между явлениями отражения и рассеяния света назад в оптическом волокне заключается в том, что отражение – локальное явление, а рассеяние – распределенное. В волокне отражение обычно возникает в местах соединения волокон разного типа, при наличии изломов, трещин и других, крупных по сравнению с длиной световой волны, но малых по сравнению с длительностью светового импульса неоднородностей показателя преломления. Рассеяние происходит на мелких неоднородностях, которые хаотически, но примерно равномерно распределены вдоль всего волокна. Формирование отраженного и рассеянного излучения в оптическом волокне иллюстрирует рисунке 5.1.

Рисунок 5.1а - Световой сигнал, отраженный от неоднородности: форма отраженного сигнала совпадает с формой зондирующего импульса

 Рисунок 5.1б - Сигнал обратного рассеяния от участка волокна с большим коэффициентом рассеяния: длительность сигнала обратного рассеяния равна времени двойного прохода света по этому участку.

 Поскольку отражение происходит от конкретной области волокна с некоторой координатой, то формируется отраженный световой сигнал, форма которого совпадает с формой зондирующего сигнала (рис.5.1а.).

При распространении зондирующего импульса вдоль однородного волокна мощность и энергия импульса уменьшаются из-за потерь энергии, вызванных рассеянием и поглощением по экспоненциальному закону (закон Бугера):

P(L) = P₀e^-aL , W(L) = W₀e^-aL  , (1)

где P_0, W₀ ^; – мощность (энергия) на входе в волокно, a - коэффициент затухания. Это явление называется затуханием света, а коэффициент затухания a на рабочей длине волны является одним из важнейших параметров телекоммуникационного оптического волокна (ОВ).

        Вместо логарифмической шкалы в телекоммуникационной отрасли принято использовать логарифмические единицы для измерения уровня мощности P dBm - децибел, приведенный к уровню в 1 мВт:

 P_dBm = 10log(P) (2)

где мощность P выражается в милливаттах. Закон Бугера в логарифмических единицах имеет вид:

 P_dBm = P_dBm(0) - a_dBL  (3)

где a_dB -  коэффициент затухания волокна, выраженный в дБ/км

  В окнах прозрачности современных одномодовых ОВ, т.е. в спектральных областях вблизи длин волн 1300 нм и 1550 нм, основной причиной затухания света является рассеяние света на неоднородностях малого размера, (однородности считаются малыми, если их диаметр

d_N < λ,

      где λ - длина волны света в волокне.

 Такие неоднородности волокна называются «вмороженными» неоднородностями. Закономерности рассеяния на «вмороженных» неоднородностях очень хорошо совпадают с закономерностями рэлеевского рассеяния, полученными теоретически для рассеяния на сферических неоднородностях малого диаметра. Поэтому такой вид рассеяния света в волокне  называется рэлеевским