Дисперсия и полоса пропускания.

По оптическому волокну передается не просто световая энергия, но также полезный информационный поток, в процессе распространения расплываются. При достаточно большом уширении импульсы начинают перекрываться, так что становится невозможным их выделение при приеме.

 

 

Дисперсия - уширение импульсов - имеет размерность времени и определяется как квадратичная разность длительности импульсов на выходе и входе кабеля длины λ по формуле:

τ(λ)= (9)

Дисперсия нормируется в расчете на 1км, и измеряется в ПС/км.

Дисперсия характеризуется тремя основными факторами:

-различием скоростей распространения направляемых мод (межмодовая дисперсия τмод)

-направляющими свойствами световодной структуры (волноводной дисперсией τw),

-свойствами материала оптического волокна (материальной дисперсией τmat).

 

дисперсия

 

               
 
межмодовая, τmod
 
хроматическая τchr
 
   
материальная τmat
 
волноводная τw

 


Рис. 4. Виды дисперсии

Чем меньше значения дисперсии, тем больший поток информации можно передать волокну. Результирующая дисперсия τ определяется:

τ2= τmod2+ τchr2= τmod2+( τmat+ τw)2 (10)

Пропускная способность ∆F является важнейшим параметром ВОСП, предопределяющим ширину линейного тракта , полосу частот, просекаемую световодом,и, соответственно, объем информации, который можно передавать по ОК.

Связь между дисперсией и полосой частот, передаваемых по волоконному световоду выражается:

∆F= (МГц · км) (11)

Межмодовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения мод, и имеет место только в многомодовом волокне:

 

τmod step (λ) · λ= (12) для ступенч. мгомод. волокна

τmod grad (λ) · λ= (13) для градиент. многомод. волокна

 

где - длина межмодовой связи (для ступенчатого волокна порядка 5км, для градиентного порядка 10км)

 

Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне. Однако наиболее отчетливо она проявляется в одномодовом волокне из-за отсутствия межмодовой дисперсии.

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления волокна от длины волны. В выражение для дисперсии одномодового волокна входит дифференциальная зависимость показателя преломления от длины волны:

τmat=(∆λ,λ)=∆λ·λ· (14)

Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны:

τw=(∆λ,λ)=∆λ·λ·2n12∆/cλ (15)

где: ∆λ (нм) - уширение длины волны вследствие некогерентности источника излучения.

К уменьшению хроматической дисперсии ведет использование более когерентных источников излучения, например лазерных передатчиков (∆λ=2нм), и использование рабочей длины волны более близкой к длине волны ненулевой дисперсии.

Измерение затухания осуществляется на всех стадиях производства ОК, строительства и эксплуатаций ВОЛП измеряют:

-коэффициент затухания оптического кабеля;

-затухания строительных длин;

-затухания смонтированного участка регенерации;

-затухание соединений ОВ.

4.2 Принцип действия упрощенной строительной схемы оптического рефлектометра:

Оптические рефлектометры измеряют время прихода отраженного сигнала. Для определения расстояния измеренная величина времени умножается на скорость распространения света в оптическом волокне, таким образом, оптический рефлектометр отображает относительную мощность обратного сигнала в зависимости от расстояния. С помощью этой информации могут быть определены важнейшие характеристики линий :

 

- Расстояние: расположение характерных элементов (объектов) вдоль линии, расстояние до конца линии или места обрыва.

- Затухание: как для отдельных сварных соединений, так и общее затухание всей линии.

- Коэффициент затухания: волокна в линии

- Отражение: величина отражения или (или затухание отражения) для отдельных объектов, таких как соединители.

 

3 ОР
2 ЛД
1 ГН
ОВ

               
   
   
     
 
 

 


4

 

 


Рис.5 Упрощенная структурная схема оптического рефлектометра, работающего во временной области где:

1 – генератор задающих импульсов (ГН);

2 – источник оптического излучения (лазерный диод – ЛД);

3 – оптический разветвитель – ОР;

4- исследуемое оптическое волокно - ОВ;

5- фотоприёмное устройство (Ф.П.);

6 – блок управления и математической обработки –БУМО;

7 – устройство отображения.

 

Вырабатываемые ГН импульсы преобразуются в ЛД путем модуляции оптической несущей по интенсивности в зондирующие оптические импульсы, которые поступают через ОР в исследуемое волокно поток обратного рассеяния, возбуждаемый при распространении зондирующих импульсов в оптическом волокне, через ОР поступает на вход чувствительного ФП, где преобразуется в оптический сигнал который, после специальной обработки в БУМО, подается в канал вертикального отклонения УО, вызывая соответствующие изменения характеристики по вертикальной оси У. Вертикальная ось градуируется в дБ. Отклонение по горизонтали оси Х происходит под действием пилообразного напряжения развертки, которая запускается импульсами ГН. В результате этого абсцисса характеристики прямо пропорциональна времени запаздывания сигнала t. Поскольку групповой показатель преломления сердцевины, а соответственно и групповая скорость распространения оптического сигнала в волокне известны, горизонтальная ось градуируется в единицах длины.

БУМО согласовывает работу ГН и УО , синхронизируя запуск генератора развертки импульсами ГН, и создает возможность наблюдения характеристики обратного рассеяния или полностью, или по частям. Обеспечивает регистрацию и занесение в память реализации зависимости от времени мощности обратного рассеяния и их усреднение. А также осуществляет управление работой рефлектометра по заданной программе, обработку данных, выполняет ряд сервисных функций. Принцип действия оптических рефлектометров обратного рассеяния , работающих во временной области, основан на зондировании волокон оптическими импульсами и прямых измерениях на ближнем конце зависимости уровня мощности обратного потока от времени. Эту зависимость называют характеристикой обратного рассеяния оптического волокна или коротко-рефлектограмной. При этом ось ординат градуируется в дБ по мощности, а ось абсцисс в единицах длины, учитывая, что отсчитываемое вдоль волокна расстояние прямо пропорционально времени. Принцип ОТDR измерений основан на введении в волокно импульсного оптического излучения, и последующем анализе той малой части светового потока, которая возвращается на фотодиод в результате обратного рассеивания и отражений распространяющейся в волокне световой волны. В результате математической обработки сигнала фотодиода на экране ОТDR формируется изображение, которое носит название Рефлектограммы., представляющей собой зависимость уровня данного сигнала от расстояния вдоль волокна. Рефлектограмма позволяет определять затухание и разрыв волокна, вносимые потери компонентов , наличие механических воздействий на волокно, а также ряд других очень важных характеристик волоконно-оптической линии связи.

return false">ссылка скрыта

Очевидно, что основной характеристикой приборов данного типа является динамический, непосредственно связанный с дальностью обнаружения неоднородности волокна.

 

Конструкция прибора ОТDR типа FTB -200. Лицевая панель прибора, приведена на Рис.6.