Статьи

К списку статей

Потери в волоконно-оптическом кабеле. Приборы и методы измерений.

Начало статьи "Потери в волоконно-оптическом кабеле. Приборы и методы измерений" Часть 1.

Существует три разновидности источников оптической мощности:
1. Лазерный диод. Он излучает свет, спектр которого заключен в узком диапазоне 1-5нм. Такой спектр близок к монохроматическому, т.е. имеющему единственную основную (центральную) длину волны. Однако чаще всего с каждой стороны центральной длины волны имеется несколько отчетливых всплесков на дополнительных длинах волн. Лазерные диоды наиболее часто применяются для измерений протяженных одномодовых волокон с потерями, превосходящими 10 дБ. Для измерений многомодового волокна лучше использовать светодиодный источник, особенно на коротких длинах волн и при небольшой протяженности кабеля. Уровень мощности излучения источников с лазерными диодами составляет от -6 дБм до +3 дБм (в волокне). В некоторых случаях (для оригинальных или нестандартных применений) эта величина может выходить за указанные пределы, например в источниках излучения приборов, предназначенных для кабельного телевидения.
2. Светодиод. Такой источник имеет более широкую спектральную характеристику, чем лазер, ширина которой находится в пределах 10-200 нанометров. Излучение светодиода некогерентно (моды излучения не синхронизированы по частоте и фазе), но более стабильно по мощности. Выходная мощность таких источников невелика (порядка -10 Ю -30 дБ в волокне), поэтому ее может не хватить при определении потерь в наихудшем случае. Светодиодные источники обычно используются на коротких длинах волокон и в локальных многомодовых сетях.
3. Источник белого света. В качестве источника белого света можно использовать лампу с вольфрамовой нитью. Такой источник можно применять для измерения небольших потерь на длине волны 850 нм в сочетании с измерителем, оборудованным кремниевым фотодиодом, или на длине 1300 нм в комбинации с трехкомпонентным InGaAs-фотодиодом. Источник белого света можно также использовать для контроля целостности волокна и идентификации волокон, а также при решении научных или исследовательских задач. Для других целей такой источник не применяется. В настоящее время в сетях связи вместо источника белого света для определения обрывов волокна в ближней зоне часто применяется светодиодный или лазерный излучатель видимого света красного диапазона.
Комбинация ИОМ и ИОИ образует оптический тестер. В случае заключения этих приборов в один общий корпус они называются оптическим мультиметром. Такие приборы из-за их высокой стоимости оборудуются универсальными интерфейсами, а источник оптического излучения имеет сменные оптические головки на разные длины волн. Основным недостатком мультиметров является то, что для проведения качественных измерений необходимо иметь комплект из двух приборов, а это увеличивает срок их окупаемости и удорожает стоимость измерений.
Трудно переоценить роль потерь при эксплуатации оптического кабеля, ведь их величина определяет способность волокон справляться с трансляцией потока передаваемой информации на необходимое расстояние, в том числе при усложнении структуры сети или увеличении скорости работы передающих систем. Знание величины потерь необходимо для контроля запаса кабельной системы на ремонт и модернизацию. При прокладке кабеля знание затухания мощности передаваемого сигнала в оптических волокнах имеет большое значение, ведь от этого впоследствии зависит способность среды распространения света передавать сигналы без искажения на большие расстояния. Поэтому процедура тестирования кабеля после его получения с завода-изготовителя (входной контроль) очень важна, так же как и контроль потерь при инсталляции. Требования к различным сегментам ВСС (взаимоувязанной сети связи) сильно различаются, и те из них, которые подходят для локальных или корпоративных сетей, явно не устроят операторов, использующих технологии высокоскоростной передачи больших потоков данных на протяженной сети. Потребности в быстрой передаче, особенно на большие расстояния, приводят к изменению старых и появлению новых принципов и технологий передачи сигналов. Расширяющаяся сфера применения оптического волокна и увеличивающееся влияние эффектов, которым раньше просто не уделяли внимание, заставляет искать пути преодоления различных ограничений, как по скорости передачи, перекрываемым расстояниям, так и по точности передачи формы сигналов. Начинают меняться требования к среде передачи, которая реагирует на новые условия усложнением структуры. В свою очередь, изменения структуры среды передачи приводят к появлению новых факторов и явлений, без учета которых невозможно правильно оценить работоспособность волокна и пригодность его для тех или иных применений. Таким образом, повышение скорости, увеличение объемов передаваемой информации и расширение области применения волоконной оптики приводят к изменениям технологий передачи и самой среды распространения света, что, в свою очередь, влечет за собой появление других ограничивающих факторов и, соответственно, очередное изменение среды. Все это не может не влиять на методы измерения, которые обязаны учитывать новейшие веяния в современных технологиях связи, однако влияние таких факторов не является революционным. Изменение структур и качества среды передачи оптических сигналов приводит к плавному повышению требований к техническим параметрам измерительных приборов для тестирования волоконных световодов до тех пор, пока не достигнут порог максимальных возможностей парка современного измерительного оборудования, после чего обычно происходит качественный скачок в методах и средствах измерений.
Потери оптической мощности (затухание) - это уменьшение светового сигнала, распространяющегося в среде по мере увеличения пройденного расстояния, включающее в себя все потери, возникающие при передаче. Понятно, что даже небольшой выигрыш по затуханию при инсталляции кабеля приведет к значительному увеличению пропускной способности волокна, поскольку уменьшение потерь эквивалентно увеличению оптической длины кабеля, а также снижению верхней границы его полосы пропускания (и, соответственно, наоборот). В предельных случаях (при гигабитных скоростях передачи) играющую роль может приобрести даже небольшое снижение потерь, составляющее сотые доли децибел. Поэтому в высокоскоростных системах передачи точное знание затухания в кабеле и компонентах кабельной системы является определяющим для оценки его работоспособности и определения запаса оптической среды по скорости передачи и бюджету потерь. Кроме того, при расчете оптической кабельной системы, особенно в локальных сетях небольшой протяженности, необходимо точно знать влияние среды распространения сигнала на энергетические возможности приемопередающей аппаратуры, т.е. правильно оценить влияние передаваемых сигналов на приемник и передатчик.
Вспомогательные устройства. Кроме чисто измерительных приборов, для проведения ремонтных и контрольно-измерительных работ желательно иметь под рукой вспомогательные устройства, значительно облегчающие работу. К таким устройствам относятся волоконно-оптические переговорные устройства или телефоны, измерители расстояния до места обрыва волокна и визуальные определители дефектов линии.
Волоконно-оптические переговорные устройства обычно применяются на линиях большой протяженности, но в некоторых случаях без них не обойтись и при работе на коротких линиях. Такая необходимость появляется при работе в местах с трудными условиями прохождения радиоволн, например в условиях сильных радиопомех или под непроницаемыми для радиоволн экранами (например, под землей). Переговорные устройства обычно работают по двум волокнам или по одному волокну с разделением каналов по длине волны. Кроме того, производятся телефоны, совмещенные с оптическим тестером в одном корпусе. Ниже приведены основные технические параметры оптических телефонов.
Выпуск измерителей расстояния до места повреждения волокна осуществляется на территории СНГ минским Институтом информационных технологий под торговой маркой «Обрыв». Он позволяет определять обрыв волокна на расстоянии до 120 км.
Визуальный определитель дефектов линии - это устройство, работающее в красной области спектра, имеющее на выходе мощное излучение, способное высветить яркой красной точкой обрывы и трещины на расстоянии до 4 км. Конечно, для того, чтобы обнаружить неисправность, необходимо иметь доступ хотя бы к первичному покрытию волокна.
Разновидности потерь в оптическом волокне
Какие виды потерь необходимо контролировать при инсталляции и эксплуатации оптических кабельных систем? Во-первых, это прямые потери мощности сигнала или общие потери света при распространении. Во-вторых, возвратные потери, представляющие собой смесь отраженных сигналов с фоновым шумом и обратным рассеянием Релэя.
Прямые потери - это ослабление сигнала при прохождении от источника излучения к фотоприемнику, расположенному на дальнем конце оптического волокна. Этот вид потерь накладывает ограничения на расстояние и, косвенным образом, на ширину полосы пропускания волокна, а следовательно, и на скорость передачи. Прямые потери разделяют на потери на поглощение и потери на рассеяние. Потери на поглощение, в свою очередь, делятся на потери на инфракрасное поглощение (преобладает на длинах волн > 1500 нм) и ультрафиолетовое поглощение (действует до длины волны 1400 нм). Потери на рассеяние делятся на потери за счет рассеяния Рэлея, рассеяния Мандельштама-Бриллюэна и вынужденное комбинационное рассеяние (последние два вида преобладают в системах с высокой мощностью передаваемого сигнала).
Возвратные потери имеют большое значение для качественной передачи сигналов и определяют величину возвратившейся к источнику излучения оптической мощности. Они представляют собой логарифмическое отношение отраженного и прямого сигналов и измеряются в децибелах с отрицательным знаком. Чем больше величина возвратных потерь (по абсолютному значению, т.е. без учета знака), тем меньше вернувшаяся к источнику оптическая мощность и, следовательно, лучше условия работы источника оптического излучения. При этом снижается мощность фонового шума и увеличивается отношение « сигнал-шум » на дальнем конце линии, что приводит к более устойчивой работе приемопередающей аппаратуры, что особенно важно для одномодовых систем, в которых большая величина вернувшейся в источник оптической мощности может вызвать перескок моды, и для систем кабельного телевидения, в которых мощность выходного сигнала может достигать 100 мВт (+20 дБм).
Вследствие того, что величина динамического диапазона, требуемого для измерения затухания отражения (потери сигнала на отражениях) и возвратных потерь, составляет -30... -80 дБ, для таких измерений необходим лазерный источник с большой мощностью излучения. Кроме того, излучение лазера должно быть достаточно стабильным, поскольку измерения проводятся в течение продолжительного времени.
Методы измерения потерь
ГОСТ 26814-86 («Кабели оптические. Методы измерения параметров») определяет два метода измерения затухания: метод обрыва и метод вносимых потерь.
Метод обрыва
Метод обрыва представляет собой сравнение мощностей оптического излучения на входе и выходе волокна (рис. 1). Этот метод применяют для измерения затухания в оптических волокнах, не армированных оптическими коннекторами.
Рис. 1. Измерение потерь методом обрыва
а - измерение полных потерь в измеряемом устройстве
Методы измерения потерь
б - обрыв волокна вблизи источника
pic1b
Место обрыва волокна
в - измерение введенной в измеряемое волокно мощности
измерение введенной в измеряемое волокно мощности
Точность измерения потерь методом обрыва существенно выше, чем методом вносимых потерь, поскольку при измерении введенной в волокно мощности она вся попадает на фоточувствительную площадку измерителя, размеры которой достаточно велики, по сравнению с диаметром оптического волокна (1-5 мм и 10, 50 и 62,5 мкм, соответственно).
Многие зарубежные методики определения потерь рекомендуют проводить измерения с максимальным использованием сварных соединений, потери в которых почти не влияют на величину реальных потерь в тестируемом устройстве (рис. 2).
При этом потери в волокне составляют:
a = P0 - P1, дБ.
Достоинством данного метода является тот факт, что в этом случае нет необходимости переключать волокна и, соответственно, менять условия ввода, а погрешность определяется лишь качеством выполненных сварочных работ и может составлять 0,02 дБ.
Рис. 2. Модифицированный метод обрыва с использованием сварки:
а - Начальная схема измерения мощности

Измеряемое устройство
Модифицированный метод обрыва с использованием сварки:
Оптические соединители Места обрывов
б - схема определения вводимой в устройство мощности
определение вводимой в устройство мощности
Место сварки
Рис. 3. Основная схема проведения измерений потерь методом вносимых потерь:
а - калибровка измерителя перед началом измерений
Калибровочное волокно
Измеряемое устройство
Основная схема проведения измерений потерь методом вносимых потерь
Оптическая розетка
Рис. 4. Усовершенствованная схема калибровки измерителя
Калибровочное волокно 1
Калибровочное волокно 1
Усовершенствованная схема калибровки измерителя
Оптическая розетка
Рис. 5. Измерение возвратных потерь методом OCWR

Измеряемое волокно
Рис. 5. Измерение возвратных потерь методом OCWR
А. Сергеев. ООО «НТЦ «Метида»
"Алгоритм Безопасности" № 1, 2006 год.

Кабели волоконно-оптические

Внешний вид FO-DT-IN/OUT-9-2-LSZH-BK (FO-D-IN/OUT-9-2-HFFR) Внешний вид FO-DT-IN/OUT-9-2-LSZH-BK (FO-D-IN/OUT-9-2-HFFR)
Кабель волоконно-оптический 9/125 (OS2) одномодовый, 2 волокна
58 820

Производитель Hyperline
Внешний вид FO-DT-IN/OUT-50-2-LSZH-BK (FO-D-IN/OUT-50-2-HFFR) Внешний вид FO-DT-IN/OUT-50-2-LSZH-BK (FO-D-IN/OUT-50-2-HFFR)
Кабель волоконно-оптический 50/125 (OM2) многомодовый, 2 волокна
67 643

Производитель Hyperline
Внешний вид FO-MB-IN/OUT-9-16-LSZH-BK Внешний вид FO-MB-IN/OUT-9-16-LSZH-BK
Кабель волоконно-оптический 9/125 одномодовый, 16 волокон
128 228

Производитель Hyperline
Внешний вид FO-MB-IN/OUT-9-24-LSZH-BK Внешний вид FO-MB-IN/OUT-9-24-LSZH-BK
Кабель волоконно-оптический 9/125 одномодовый, 24 волокна
163 520

Производитель Hyperline
Внешний вид FO-MB-IN/OUT-50-24-LSZH-BK Внешний вид FO-MB-IN/OUT-50-24-LSZH-BK
Кабель волоконно-оптический 50/125 (OM2) многомодовый, 24 волокна
254 691

Производитель Hyperline
Внешний вид FO-MB-IN/OUT-503-16-LSZH-BK Внешний вид FO-MB-IN/OUT-503-16-LSZH-BK
Кабель волоконно-оптический 50/125 (OM3) многомодовый, 16 волокон
297 041

Производитель Hyperline
Найдено товаров: 6

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ