Определение неоднородностей оптической линии

Основным методом точного определения неоднородностей оптической линии является метод обратного рассеяния, или рефлсктомегрия. Этот метод тестирования оптического волокна очень удобен тем, что требует доступа только к одному концу оптического кабеля и дает о нем полную информацию. Для определения неоднородностей в оптической линии методом рефлектомстрии используют ОР (см. п. 9.1.5).

В основе этого метода лежат два физических эффекта, возникающих в оптическом волокне при распространении в нем оптического импульса. Рэлеевскос рассеяние — постоянное ослабление оптического импульса, связанное с наличием микрочастиц и неоднородностей в оптическом волокне. Френелевское отражение — отражение части светового потока на границах раздела сред, имеющих различный коэффициент распространения световых волн.

При проведении рефлектомстрии в оптическое волокно вводится короткий оптический импульс. Вследствие эффекта рэлеевского рассеяния некоторая часть фотонов отражается на неоднородностях оптического волокна и меняет траекторию. Из-за этого небольшая часть светового потока распространяется в обратном направлении и регистрируется фотоприемником ОР. Так как примеси и неоднородности оптического волокна распределяются равномерно по всей длине, то отраженная энергия несет информацию о состоянии всей оптической линии.

Главным фактором, влияющим на величину энергии, отраженной в обратном направлении и принятой фотоприемником ОР, является коэффициент распространения сигнала по волокну. Как правило, величина коэффициента распространения для одномодового волокна на длине волны 1550 нм составляет 0,2 дБ/км. Коэффициент обратного рассеяния А’выражас гся как отношение отраженной мощности сигнала к мощности, распространяемой в прямом направлении. Логарифмический коэффициент обратного рассеяния, нормализованный при длительности импульса 1 нс, определяется формулой /С= 10 log А" — 90.

Эффект френелевского отражения — основной фактор, позволяющий определять точное местонахождение точек резкого изменения коэффициента распространения света в оптической линии. Такими точками могут быть места сварок участков оптического волокна, электрические и механические соединители, места сколов и обрывов оптических волокон. На этих участках значительная часть энергии отражается в обратном направлении. Например, уровень мощности отраженного светового импульса от границы раздела кварц/воздух (обрыв оптического волокна со сколом под углом 90°) составляет 14 дБ. Этот уровень в 4000 раз больше уровня сигнала, генерируемого рэлеевским рассеянием. Уровень отражения мощности в местах сварок и механического соединения, где используется специальный гель, во много раз меньше.

Результаты тестирования оптической линии представляются в виде рефлектограммы и выводятся на дисплей ОР. Пример рефлектограммы приведен на рис. 9.6.

Рис. 9.6. Пример рефлектограммы

На точность измерений, проводимых с использованием ОР, влияет достаточно большое число факторов, включая как метрологические характеристики ОР, так и выбор оптимальных параметров измерения для каждого индивидуального оптического волокна.

Важное значение при проведении измерений имеет подготовительная фаза. Следует обратить внимание на условие полного отсутствия пыли и грязи в точках физического соединения оптического волокна и ОР. При диаметре сердечника менее 10 мкм в одномодовом волокне частица грязи в 5 мкм, расположенная на коннекторе, может полностью блокировать передачу. От частоты сопрягаемых поверхностей напрямую зависит уровень инжекции.

Современные ОР позволяют практически полностью автоматизировать измерения, требуют минимального вмешательства оператора и определяют нижеследующие параметры тестируемых оптических линий.

Для каждого события на рефлектограмме:

• — расстояние;
• — потери;
• — коэффициент отражения.

Для каждого участка оптического волокна:

• — длина;
• — потери на участке (коэффициент затухания);
• — обратные оптические потери.

Для полной оптической линии:

• — длины отдельных звеньев и всей линии;
• — потери в звене и общие потери;
• — обратные оптические потери каждого звена.