Методи вимірювання параметрів оптичних компонентів, ВОЛЗ і ВОСП.

1. Зверніть увагу на наші спеціальні пропозиції:

• діапазон робочих довжин хвиль, в якому вимірюють середню потужність, мкм;
• динамічний діапазон вимірювань середньої потужності в зазначеному діапазоні або на одній довжині хвилі, Вт;
• основна похибка вимірювання відносного рівня потужності, дБ;
• основна похибка установки заданого рівня потужності, Вт (дБм).

Наши партнеры ArtmMisto

В даний час ГОСТ 51060-97 регламентує основні технічні характеристики, наведені в табл. 6.1-2.

Ці параметри повинні забезпечуватися в нормальних кліматичних умовах після встановлення робочого режиму (від 4 с до 30 хв). При цьому для забезпечення достовірності результатів вимірювань вимірювачі потужності підлягають сертифікації та періодичній повірці.

Згідно ГОСТ 28871-90 вимірювання на ВОЛЗ, повинні проводитися з використанням вимірювачів потужності в діапазоні середньої потужності від -70 до +10 дБм на робочих довжинах хвиль 850 ± 10 мкм 1300 ± 20 мкм і 1550 ± 2030 мкм і похибкою 1,23 дБ і 0,78 дБ при -60 дБм і -40 дБм, відповідно.

У схемотехническом плані вимірювачі оптичної потужності можуть бути виконані на основі логарифмічного підсилювача, лінійного підсилювача з дискретно керованим коефіцієнтом посилення і перетворювача струму фотоприймача в частоту імпульсів, причому найпростішим є вимірювач, у якого ФД підключений через логарифмічний підсилювач до АЦП, з'єднаному з рідкокристалічним індикатором. Так як параметри логарифмічного підсилювача залежать від температури і напруги живлення, точність і динамічний діапазон приладів даного типу, зокрема, FOT-02 (EXFO), OLP-5 (W & G), 555 (Rifocs) і M 712 (Fotec) відносно невисокі.

Вимірювачі потужності c дискретно керованим коефіцієнтом лінійного посилення мають більш високі технічні характеристики. У них вимірюваний сигнал після посилення надходить на індикатор через АЦП і мікроконтролер, застосування якого для управління коефіцієнтом посилення дозволяє здійснити високоточне перетворення результату вимірювання в логарифмический масштаб і істотно розширити сервісні функції приладу, спростивши процес вимірювання потужності і автоматичного коректування нуля. До таких приладів відносяться Алмаз-2 (ЛІОНІР), AQ2150 (Ando), FOT-903 (EXFO), K2401 (Siemens), LP-6000 (GN Nettest) і OLP-18 (W & G).

Вимірювачі з аналого-частотним перетворенням також використовують мікроконтролер для управління процесом перетворення вимірюваного сигналу в частоту імпульсів і для інших вимірювальних і сервісних функцій. Метрологічні характеристики вимірювачів потужності даного типу як, наприклад, в АМ-3500 (GN Nettest) такі ж, як і у приладів другої групи. Однак наявність додаткової похибки, викликаної залежністю показань приладу від напруги живлення, і низька стійкість до зовнішніх електромагнітних впливів є основними недоліками приладів з аналого-частотним перетворенням.

Таблиця. 6.1-3.

Таким чином, для польових вимірювань середньої потужності оптичного випромінювання найбільш ефективні вимірювачі з дискретно змінним коефіцієнтом посилення лінійного підсилювача.
Прилади, в яких приділено особливу увагу якості оптичного роз'єму, термостабілізації і зменшення шумів елементів, можуть бути атестовані і використані в якості зразкових засобів вимірювання 2-го розряду. Вони володіють похибкою не більше 0,2 дБ (5%) і забезпечують діапазон вимірювань від +3 дБм до -70 дБм. Однак такі прилади (наприклад, FLS-220 / EXFO), відрізняються значними габаритами і, як правило, використовуються для повірки приладів.
Вимірювання загасання волоконно-оптичних ліній зв'язку.
Для розширення функціональних можливостей розглянутих приладів вони зазвичай доповнюються джерелом випромінювання, що дозволяє використовувати їх для вимірювання втрат. Прилади, в яких використовуються узгоджені пари, джерело випромінювання - вимірювач оптичної потужності, носять назву оптичних тестерів або вимірювачів оптичних втрат.
Очевидно, що, здійснюючи вимір оптичної потужності на вході P1 і виході P2 ОВ, можна визначити його загасання, що дорівнює в [дБ]:

Для однорідного волокна можна визначити коефіцієнт загасання - загасання на одиницю довжини волокна в [дБ / од. довжини]:

яке не залежить від обраної довжини волокна.
Як приклад розглянемо вимір загасання оптичного волокна за допомогою вимірювачів оптичних втрат. При цьому, відповідно до рекомендацій ITU-T G.651, EIA / TIA і ГОСТ 26814-86, слід розрізняти два основні методи вимірювання загасання - методи руйнівного (обриву) і неруйнівного (внесених втрат) вимірювання.

Вимірювання загасання методом обриву.
Метод обриву є найбільш точним з використовуваних, але вимагає розриву волокна, і його використання при інсталяції, технічного обслуговування і в польових умовах небажано, тому він застосовується тільки при виробництві ОВ. Метод заснований на порівнянні значень потужності оптичного випромінювання, яка вимірюється на виході довгого волокна і на вході короткого відрізка волокна, утвореного відсіканням частини довжини (близько 2 м) з боку джерела. При цьому необхідною умовою вимірювання є сталість потужності і незмінність модового складу вводиться в волокно оптичного випромінювання, щоб уникнути введення потужності в перехідні моди вищого порядку. Якщо це дотримується, то будуть виміряні загасання окремих ділянок, які лінійно підсумовуються і при незмінному розподілі потужності називаються розподілами в сталому стані.
Для забезпечення таких умов введення існують два методи, які використовують фільтр мод і оптичну систему, які при грамотному застосуванні дають близькі результати.
У першому випадку в якості фільтра мод використовується або волокно того ж типу, але досить великої довжини, близько 1 км, або кілька (3-5) витків ОВ, намотаного з невеликим натягом на стрижень діаметром 15-40 мм і довжиною близько 20 мм, вибираним в залежності від типу волокна і його оболонки.
У другому випадку світловим потоком, який формується за законами геометричної оптики, заповнюють 70% діаметра сердечника і стільки ж цифровий апертури вимірюваного волокна. Це максимальний розподіл потужності, при якому відсутня введення потужності в швидко затухаючі моди. Так, для градієнтного многомодового волокна 50/125 мкм з числовою апертурою 0,2 такі умови введення відповідають діаметру однорідного плями 26 мкм при числовий апертурі 0,11.
Не менш важливим є вибір джерела випромінювання. Він повинен бути високо стабільний як за інтенсивністю, так і довжині хвилі випромінювання, а ширина спектра (виміряна на рівні 50% інтенсивності) повинна бути вже спектральної характеристики загасання волокна.
Іншою важливою умовою є забезпечення виведення мод оболонки, так, щоб жодна з мод випромінювання, що розповсюджується по оболонці, не могла бути виявлена ​​при короткій довжині волокна. Для цього часто використовується імерсійна рідина, показник заломлення якої дорівнює або більше показника заломлення оболонки.
При використанні вимірювачів втрат ці умови зазвичай дотримуються, на практиці ж слід звертати увагу на те, щоб торцеві поверхні ОВ були перпендикулярні до їх осях і не мали відколів і пошкоджень, що перешкоджають проходженню оптичного випромінювання. Процес вимірювання в цьому випадку полягає в наступному:

• Підготовка. Приєднайте вихід тестованого волокна до джерела випромінювання;
• Перший вимір. Приєднайте вихід вимірюваного волокна до вимірника потужності, включите джерело і зафіксуйте свідчення вимірника, наприклад, - 21,2 дБм, вимкніть джерело;
• Другий вимір. Проведіть скол волокна на відстані близько 2 м від джерела і зафіксуйте торець волокна на вході вимірювача потужності, включите джерело і зніміть показання вимірювача потужності, наприклад, -20 дБм;
• Визначення втрат. Різниця між еталонним і виміряним рівнями і дасть втрати ОВ, -20,0 дБм - (-21,2 дБм) = 1,2 дБм

Зверніть увагу на наші спеціальні пропозиції: