Метод вносимых потерь менее точен, чем предыдущий, но не требует разрыва
волокна и поэтому обычно используется в полевых условиях. Согласно методу,
вначале производится измерение оптической мощности на выходах источника
оптического излучения и эталонного волокна, а затем оно повторяется с
добавлением измеряемого волокна. Разница между этими двумя измерениями дает
потери волокна. При этом условия ввода должны быть одинаковыми как для
эталонного, так и измеряемого волокон и должны быть аналогичными условиям ввода
при методе обрыва, а эталонное волокно может быть того же типа, что и испытуемое.
Кроме этого, этот метод требует качественного соединения волокна с волокном,
чтобы свести до минимума потери, вносимые данным соединением, и обеспечить
достоверные результаты. Процесс измерения в этом случае включает:
Калибровка. Присоедините измеритель
мощности к источнику оптического излучения посредством эталонного волокна
длиной не более 2 м, что позволяет пренебречь его затуханием, и зафиксируйте
уровень мощности, отображаемый измерителем, например, -20 дБм.
Измерения. Подсоедините измеряемое
волокно вместо эталонного, отрегулируйте соединение по максимальному уровню
оптической мощности и зафиксируйте это значение, например, -21,2 дБм.
Определение потерь. Потери ОВ равны
разнице между эталонным и измеряемым уровнями: -20,0 дБм – (-21,2 дБм) = 1,2
дБм.
Если потерями эталонного
волокна нельзя пренебречь, их следует прибавить к значению, определенному на
шаге 2, а для определения затухания всего волокна полученное значение потерь
нужно разделить на его длину.
Измерение затухания на двух длинах волн. Способ измерения оптической мощности в широком спектральном диапазоне с
использованием двух длин волн, например, 1310 и 1550 нм основан на усреднении
результатов измерений полученных при двух направлениях распространения света в
оптическом волокне. Обычно такая процедура измерений (зависящая от конкретного
измерительного прибора) включает:
Инициализацию. Выберите источник
излучения (лазер) 1310 нм, настройте новый эталонный уровень 0 дБ для 1310
нм. Повторите то же самое с источником 1550 нм. Этот этап позволяет сохранить
в энергонезависимой памяти (ниже – память) прибора эталонные уровни, равные 0
дБ для обеих длин волн.
Измерение потерь на длине волны 1310
нм. Присоедините источник и оптический приемный модуль (ОПМ) к тестируемому
волокну, определите на ОПМ значение потерь в дБ при 1310 нм и зафиксируйте
его в памяти. Поменяйте местами источник и ОПМ, повторите измерения и
зафиксируйте их в памяти.
Измерение потерь на длине волны 1550
нм. Проведите аналогичные п.2 измерения для длины волны 1550 нм и
зафиксируйте результаты в памяти.
На этом процесс измерений
завершается, а эталонные уровни 0 дБ для 1310 нм и 1550 нм сохраняются в памяти
до следующего измерения. Совокупность измеритель мощности – лазерный источник
(определяемая как измеритель потерь) позволяет определить целостность волокна и
его ослабление, а выполнение измерений в обоих направлениях с получением
результата в виде среднего значения позволяет повысить точность измерения. В случае лабораторных измерений, где оба конца волокна находятся в одном месте,
повторяемость измерения мощности превышает 0,1 дБ, а при измерениях, проводимых
в полевых условиях, с учетом имеющих место сложностей из-за удаленного
расположения концов волокна, отклонения при использовании источника калибровки,
как правило, составляют порядка ±0,2 дБ.
Измерение приращения затухания при воздействии внешних факторов. Данное измерение обычно проводится при производстве ВОК или в случае
возникновения сбоев при инсталляции, или эксплуатации ВОЛС, чтобы
удостовериться, что они не вызваны приращением затухания от воздействия
внешних факторов. Кроме этого эти измерения могут проводиться и в
исследовательских целях. Приращения затухания ВОК может возникнуть от таких
внешних воздействий, как растяжение и изгиб, изменение температуры окружающей
среды и других. Измерения проводят при расположении волокна в устройстве, создающем
необходимые внешние воздействия, в следующей последовательности:
Регистрируют мощность оптического
излучения на выходе волокна измеряемого ВОК до внешнего воздействия;
Дискретно, с необходимым шагом
изменения, увеличивают внешний воздействующий фактор и фиксируют показания
измерителя мощности на выходе волокна;
На каждом шаге изменения выдерживают
ВОК под действием внешнего фактора в течение времени, установленного
соответствующим стандартом или ТУ, определяют изменение мощности
оптического излучения в зависимости от внешнего воздействия;
Прерывают внешнее воздействие и
определяют значение мощности оптического излучения на выходе волокна
непосредственно после его воздействия, а также через заданное время;
Приращения затухания определяют по
формулам:
,
где i = 1, 2, 3, ...,N-1 ; D a i, D a i [T] и D a 0 – приращение затухания непосредственно после воздействия, в процессе
воздействия и по окончании воздействия, соответственно; p0, pi,
pi[T] и pN – значение мощности на выходе оптического кабеля до начала воздействия,
на i-ом шаге, в процессе воздействия и по окончании воздействия.
Измерение переходного
затухания оптического кабеля. Данное измерение обычно проводится при производстве ВОК, однако, как и в
предыдущем случае, может возникнуть необходимость поверочных измерений. Ниже
рассмотрен основной метод измерения переходного затухания, которое на дальнем
конце ВОЛС представляет собой коэффициент передачи между выходами волокон при
вводе оптического излучения в волокно, влияющее на кабель, а на ближнем конце
представляет коэффициент передачи между входами, подверженными влиянию
близлежащих волокон. В соответствии с этими определениями измерение переходного
затухания осуществляют путем измерения мощности на входе волокна, влияющего на
кабель, а также выходах или входах волокон, подверженных такому влиянию. Порядок измерений в этом случае тот же, что и в рассматриваемых ниже измерениях
вносимых потерь, только волокно, подверженное такому влиянию, выбирается из
числа волокон, расположенных в непосредственной близости с влияющим волокном. Процедуру измерения переходного затухания рассмотрим на примере двух оптических
волокон, осуществляя следующую последовательность операций:
Выходной конец влияющего волокна
отсоединяют от приемника излучения и соединяют с ним входной (выходной)
конец волокна, подверженного влиянию, регистрируя показания, соответствующие
уровню мощности на входе (выходе) последнего волокна;
Не изменяя положения влияющего
волокна, его обрывают на расстоянии (1(0,2) м от входного торца, выходной
торец короткого отрезка волокна устанавливают относительно площадки
приемника так, чтобы на него попало все излучение с выходного торца, и
регистрируют показания соответствующие уровню мощности, введенной во
влияющее волокно.
Переходное затухание на ближнем a Пб и дальнем a Пд концах оптического кабеля определяют по формулам:
,
где p1, p2 и p3 – соответственно, значения
уровня мощности на входе во влияющее волокно, а также входе и выходе волокна,
подверженного влиянию. Для измерения переходного затухания средства измерения оптической мощности
должны иметь высокую чувствительность и позволять измерять оптическую мощность
уровнем порядка -90 дБ и ниже. В случае отсутствия таких средств, фиксируют
реальный динамический диапазон измерений, как
DP = p1 – pмин,
где DP – динамический диапазон, дБм;
p1 и pмин – соответственно, уровень мощности на входе влияющего волокна или канала
и минимально измеренный уровень мощности, дБм. В некоторых случаях измерение переходного затухания может быть выполнено с
помощью анализатора оптического спектра, позволяющего установить также
спектральную плотность измеренного сигнала.
Измерение вносимых потерь. Вносимые потери представляют собой оптическое затухание, вызванное вводом
оптического элемента в оптическую систему. Эти потери непосредственно влияют на
энергетический бюджет ВОСП. Одним из видов вносимых потерь, с которым мы уже
сталкивались, – затухание ОВ. Другими, не менее важными, являются вносимые
потери таких оптических элементов, как коннекторы, аттенюаторы, фильтры,
ответвители и мультиплексоры. Следует отметить, что принципы, положенные в
основу данного вида измерений, могут быть использованы и для измерений
возвратных потерь.
Общий метод измерения вносимых потерь оптических элементов. Процесс измерения вносимых потерь включает два последовательно выполняемых
этапа. На первом – проводится калибровка, т. е. измеряется эталонная мощность,
или мощность на входе тестируемого элемента. На втором – в разрыв соединения
вводится тестируемый элемент и измеряется мощность на его выходе. Величину
ослабления проходящего через элемент оптического излучения (т.е. вносимые им
потери) определяют как отношение измеренных значений мощности, выраженное в дБ. Нужно учитывать, что разные типы элементов отличаются типом оптических входов и
выходов (оптическими портами), требующим в ряде случаев использовать различные
методы измерений. Как правило, порты оптических элементов представляют собой
два оконцованных коннектором оптоволоконных шнура. Однако существует множество
других типов портов, из которых в настоящее время наиболее распространены порты
со шнурами с оголенным волокном и прикрепленные к корпусу элемента фланцевые
коннекторы. Помимо конструктивных особенностей, оптические элементы отличаются
и размерами оптических портов, которые варьируются от относительно больших
размеров, порядка нескольких мм, до портов интегральных оптических элементов,
составляющих несколько мкм. Ниже будут рассмотрены методы измерений для
наиболее распространенных типов таких элементов.
,
,
