Анализаторы затухания в оптическом кабеле

Анализаторы затухания, вносимого оптическим кабелем, представляют собой комбинацию ОИМ и СИОС. Различают интегрированные и раздельные анализаторы затухания. Первые имеют ОИМ и СИОС в одном устройстве, а вторые могут представлять набор из ОИМ и СИОС. Технические характеристики анализаторов затухания включают все перечисленные параметры для СИОС и ОИМ [11].

Оптические рефлектометры

Оптические рефлектометры (Optical Time Domain Reflectometr — OTDR) — эго сложные измерительные приборы, предназначенные для определения неоднородностей и некоторых других параметров в оптических линиях связи. Основной принцип работы оптических рефлектометров (ОР) заключается в излучении оптического импульса и регистрации его отражения от неоднородностей оптической линии.

ОР, в общем случае, состоит из импульсного источника излучения, генератора импульсов, полупрозрачного зеркала для разделения излучаемых и принимаемых импульсов света, устройства синхронизации, фотоприемника с усилителем, устройств обработки и отображения информации (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Блок-схема оптического рефлектометра.

Источники оптического излучения ОР выбираются, исходя из решаемой задачи. Они могут быть как многомодовыми, так и одномодовыми и генерировать волны разной длины. В настоящее время выпускаются ОР с источниками на одну, две, три и четыре длины волны. Такие наборы позволяют детально исследовать оптическую линию, выявляя ее мельчайшие неоднородности.

Основным элементом источника излучения служит лазерный диод, спектральная ширина излучения которого минимальна. Мощность световых импульсов, излучаемых в волокно, варьируется от 1 мВт до 1 Вт в зависимости от длительности импульса, а их частота составляет несколько килогерц. Длительность импульса может изменяться от 2 нс до 20 мс.

ОР измеряет разницу во времени между генерируемым и входящим отраженным импульсом. Для увеличения точности измерения тестирование одного и того же участка оптического волокна проводится многократно с последующим усреднением полученных результатов. Современные ОРобрабатывают 56 000… 128 000тестов, поэтому ОР должен содержать достаточно мощный процессор для быстрой обработки всей информации. Результирующая информация о задержке входящего импульса по отношению к исходящему импульсу преобразуется в расстояние с помощью индекса преломления оптического волокна. Результаты тестирования оптической линии отображаются в графическом виде на дисплее.

Основными метрологическими характеристиками ОР являются динамический диапазон, мертвая зона, разрешение, точность.

Динамический диапазон ОР определяет максимально различимые длины оптических волокон. Чем выше динамический диапазон, тем лучше будет обнаружение неоднородностей.

Под мертвой зоной понимается длина оптического волокна, которая не определяется в момент насыщения фотоприемника, вызванного приходом мощного обратного сигнала. Величина мертвой зоны зависит от длительности импульса, коэффициента отражения, потерь, уровня мощности, качества ввода сигнала в начало оптического волокна.

Разрешающая способность ОР складывается из нескольких параметров. Во-первых, это разрешающая способность отображающего устройства ОР. Вторая составляющая разрешающей способности ОР — отображение дискретных значений сигнала или разрешение по данным, т. е. минимальное расстояние между двумя точками поиска. Третья составляющая разрешающей способности ОР — это разрешение по расстоянию, тесно связанное с предыдущим, но определяющее прежде всего точность локализации всех событий.

Точность измерения уровня зависит от фотодиода ОР, который должен корректно преобразовывать оптический уровень в электрический сигнал во всем диапазоне. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на точность измерений, является линейность прибора, т. е. способность корректно регистрировать результаты измерений во всем диапазоне длин волн и затуханий.

Основные функциональные параметры ОР включают в себя длительность импульса, длину волны, максимальное расстояние поиска данных, интервал усреднения результатов, параметры оптического волокна и т. д.

Более подробно влияние метрологических характеристик и функциональных параметров ОР на результаты измерений рассмотрено в [11].