Двухсторонний анализ рефлектограмм
Флуктуации диаметра модового пятна в волокнах приводят, как было показано ранее, к появлению систематической погрешности с величиной среднеквадратичного отклонения порядка 0.1 дБ, что заметно больше средних потерь в сростках SM волокон (~0.02 дБ). Из-за случайного характера вариаций диаметра модового пятна их разность с одинаковой вероятностью может быть как положительной, так и отрицательной. Поэтому на рефлектограммах с примерно одинаковой вероятностью наблюдаются ступеньки направленные как вниз, так и вверх. Ясно, что в этом случае по рефлектограмме, изме- ренной только с одной стороны линии, нельзя найти величину потерь в сростке волокон.
Как видно из (3.9), для того, чтобы исключить систематическую ошибку, возникающую из-за разности коэффициентов обратного релеевского рассеяния, надо вычислить среднее значение потерь в сростке волокон:
aист = (a12 + a21)/2 (3.11)
|
Рис. 3.21. Рефлектограмма, измеренная в направлении Запад – Восток
При измерении в направлении Запад-Восток (рис. 3.21) измеренное значение потерь в сварном соединении волокон №1 имеет отрицательный знак (aиз,1 = – 0.02 дБ), т.е. наблюдается «усиление» сигнала. В сварном соединении волокон № 2 измеренное значение потерь имеет положительный знак (aиз,2 = + 0.08 дБ), как и должно быть при потерях излучения.
|
|
|
Истинные значения потерь a1 в сростке волокон №1 и a2 в сростке волокон №2 можно найти, исключив с помощью (3.11) систематические ошибки. Для этого надо провести измерения потерь в линии с другой стороны (в направлении Восток-Запад).
|
Рис. 3.22. Рефлектограмма, измеренная в направлении Восток- Запад
Значения потерь в сростках волокон, измеренные в направлении Восток-Запад, имеют положительный знак: aиз,2 = + 0.02 дБ (в сварном соединении волокон №2) и aиз,1 = + 0.06 дБ (в сварном соединении волокон №1). Результаты расчета истинного
значения потерь в сростках волокон 1 и 2, а также систематической ошибки, возникающей из-за разности диаметров модовых пятен соединяемых волокон, приведены в таблице №3.5.
Таблица № 3.5 . Резуль таты расчета истинно го значения по терь в сро стк ах во лок он по значения м
потерь измеренных с помо щью рефлек то грамм рис. 3.2 1 и рис. 3.2 2
| Н омер сростка волокон | И з меренные потери, дБ (Запад–В осток) | И з меренные потери, дБ (Восток–3апад) | И стинные потери, дб | Си стематическая ошибка, дБ |
| №1 | aиз,1 = – 0.02 | aиз,1 = + 0.06 дБ | a1 = + 0.02 | – 0.04 (З–И) + 0.04 (В–З) |
| №2 | aиз,2 = + 0.08 | aиз,2 = + 0.02 дБ | a2 = + 0.05 | + 0.03 (З–И) – 0.03 (В–З) |
Истинные потери в сростках волокон могут быть рассчитаны, по рефлектограммам, измеренным с двух сторон линии, не только вручную, как это сделано в этом примере, но и в
|
|
|
автоматическом режиме. Для этого новые модели рефлектометров снабжены специальны-
ми программами.
Измерения на двух длинах волн
Потери линии передачи обычно измеряют на той длине волны, на которой осуществляется передача трафика (в магистральных линиях на l = 1550 нм, а в городских линиях на l = 1310 нм). Но если в линии обнаружены избыточные потери, то измерения проводят на обеих этих длинах волн. Измерения на двух длинах волн позволяют выявить наличие сильных изгибов волокон – одного из основных механизмов приводящих к появлению избыточных потерь.
В этом методе используется тот факт, что потери, вносимые при изгибе SM волокна, значительно сильнее зависят от длины волны (рис. 3.23), чем потери вызванные другими
|
|
|
механизмами, такими как релеевское рассеяние, смещение сердцевин волокон, флуктуации
модового пятна и т.д. Так, например, если потери, вносимые при намотке волокна на оправку диаметром 30 мм на l = 1310 нм составляют всего лишь 0.03 дБ, то на l = 1550 нм
|
Рис. 3.23. Потери, вносимые при изгибе SM волокон
Как видно из рис. 3.23, потери, вносимые при изгибе SM волокон, быстро уменьшаются при увеличении радиуса изгиба. Поэтому, если не допускать сильных изгибов волокна, вносимые потери будут пренебрежимо малы. Однако на практике не всегда удается избежать появления сильных изгибов волокна. Они могут возникнуть из-за нарушений технологии при изготовлении оптических кабелей и при их инсталляции в линию передачи. Часто такие изгибы возникают при укладке сварных соединений волокон в муфты и оптических шнуров в распределительные шкафы.
Возможность появления избыточных потерь в строительных длинах оптических кабелей контролируется на всех этапах монтажа линии, начиная от входного и предмонтажного контроля этих кабелей. При этом контролируются не только погонные
|
|
|
|
Рис. 3.24. Рефлектограммы, измеренные на длинах волн 1310 нм и 1550 нм
На рефлектограммах видны всплески сигналов отражения от места соединения оптического разъема рефлектометра с согласующим кабелем (длиной ~1 км), от места соединения согласующего кабеля с исследуемым волокном (подключенным через адаптер) и от торца волокна. Наклон рефлектограммы, измеренной на l = 1310 нм, больше чем на
l = 1550 нм, как и должно быть, так как минимальными погонными потерями волокно обладает на l = 1550 нм.
Типичные значения погонных потерь в SM волокнах равны 0.34...0.35 дБ/км на
l = 1310 нм и 0.20...0.23 дБ/км на l = 1550 нм. По специальному заказу кабельный завод может изготовить кабель с предельно низкими на сегодняшний день потерями: 0.19 дБ/км
(на l = 1550 нм). Дополнительные потери, наводимые при кабрировании, обычно не превышают 0.01...0.02 дБ/км.
Если в волокне имеются достаточно сильные изгибы, то погонные потери
увеличиваются, причем в первую очередь на l = 1550 нм так, что наклон рефлектограммы на этой длине волны может получиться даже больше, чем на l = 1310 нм. Однако чаще
изгибы волокна локализованы и приводят к появлению ступеньки на рефлектограмме. Так,
например, на рис. 3.24 рефлектограмма (на l = 1550 нм) имеет ступеньку (~0.2 дБ), находящуюся на расстоянии 2 км от начала. В тоже время на рефлектограмме, измеренной
на l = 1310 нм, такой ступеньки нет. Это означает, что в этом месте волокно сильно изогнуто.
Чаще всего сильные изгибы волокон возникают при укладке сростков волокон в муфты и оптических шнуров в распределительные шкафы. При этом сильно изогнутый
участок волокна находится обычно близко к месту соединения волокон. В этом случае пространственного разрешения рефлетометра обычно бывает недостаточно для того, чтобы определить, из-за чего возникли избыточные потери – из-за плохого соединения волокон или их сильных изгибов.
Наличие сильно изогнутого участка волокна можно выявить, проведя измерения на двух длинах волн. Сделать это важно из чисто практических соображений. Так, например, если будет выявлено, что избыточные потери возникли из-за изгиба волокон, то не надо будет переделывать места соединений волокон, что требует определенных временных и
финансовых затрат. В этом случае достаточно более аккуратно уложить волокна в муфту (или оптические шнуры в распределительном шкафу), что сделать значительно проще. В качестве иллюстрации рассмотрим, как может изменяться величина ступеньки на рефлектограмме, возникшей в месте соединения волокон, при изменении длины волны
|
Рис. 3.25. Определение наличия сильно изогнутого участка волокна вблизи места соединения волокон.
На ли ч и е изгиба характеризуется сильным увеличением потерь при увеличении длины волны
Как показано на рис. 3.25, если ступенька (А) величиной в 0.1 дБ на l = 1310 нм обусловлена потерями в сростке волокон (в основном из-за смещения сердцевин волокон), то тогда на длине волны 1550 нм она останется почти такой же (С). Если же ступенька (А) появилась в основном из-за потерь, вносимых при изгибе волокна, то тогда на длине волны
1550 нм ступенька (Б) существенно увеличится (до 2 дБ).
Метод шлейфа
При сварке волокон в линии передачи необходимо убедиться, что потери в сростках волокон не превышают заданного значения. Так, например, по требованиям Ростелекома в
50 % случаев потери в сростках одномодовых волокон на l = 1550 нм не должны превышать
0.05 дБ (таблица № 3.6).
Таблица № 3.6 . Требов ания Рос телеко ма к в еличине потерь в сро стк ах во ло ко н.
| Длина волны | Ма ксимальные потери | Вероятность превышения |
| 1550 нм | 0.1 дБ | 0% |
| 1550 нм | 0.05 дБ | <50% |
| 1310 нм | 0.2 дБ | 0% |
| 1310 нм | 0.1 дБ | <50% |
Среднее значение потерь в сростках волокон мало (~0.02 дБ) и по этому параметру они вполне удовлетворяет требованиям Ростелекома. Однако потери в сростках волокон представляют собой случайную величину, и существует вероятность, что в некоторых сро- стках волокон потери превысят максимальное значение, указанное в таблице №3.6. Такие сростки волокон необходимо переделывать заново, причем сделать это нужно, прежде чем они будут уложены в муфту и закопаны. В противном случае придется выкапывать и вскрывать муфту.
Таким образом, потери в сростках волокон необходимо контролировать непосредственно в процессе монтажа линии. В какой-то мере это делается с помощью измерительной системы сварочного аппарата. Однако эта система, как известно, позволяет
получить только оценку величины потерь в сростках. Поэтому, для того, чтобы быть уверенным в высоком качестве сварных соединений волокон потери в них измеряются с помощью рефлектометра.
Если бы можно было ограничиться измерением потерь только с одной стороны
линии, то провести такие измерения было бы достаточно просто, подключив рефлектометр к началу линии. Однако, как уже говорилось, для определения величины истинных потерь в сростках, рефлектограммы должны быть измерены с двух сторон линии.
Измерить рефлектограммы с двух сторон линии значительно сложнее даже в полностью смонтированной линии, так как второй конец линии удален от начала на
большое расстояние. Практически единственной возможностью провести такие измерения
|
Рис. 3.26. Схема измерения потерь в сростках волокон методом шлейфа
В методе шлейфа волокна в начале линии свариваются попарно. После этого становится возможным, подключая рефлектометр только с одной стороны линии, снять рефлектограммы в двух направлениях в каждом сростке волокон. При этом рефлектометр подключается к оптическому кабелю на конце очередной его строительной длины, а волокна с другого конца этой строительной длины свариваются с волокнами уже уложенными в линию передачи. После того, как волокна сварены и их сростки уложены в муфту, с помощью рефлектометра измеряются потери в этих сростках волокон. Затем операция повторяется на следующей строительной длине оптического кабеля.
Основной недостаток метода шлейфа заключается в том, к динамическому диапазону рефлектометра предъявляются повышенные требования, так как при этом длина тестируемого участка линии фактически удваивается. Поэтому в последнее время потери в
сростках волокон при монтаже линии часто контролируются только по показаниям свароч- ного аппарата. Такой подход стал возможен, после того как появились сварочные аппараты нового поколения, обладающие высокой точностью оценки величины потерь в сростках волокон.
Так, например, последняя модель сварочного аппарата Sumitomo TYPE-37 позволяет сваривать SM волокна со средними потерями 0.02 дБ, а величина потерь оценивается этим
аппаратом с точностью 0.02 дБ. Этого, в принципе, достаточно, чтобы с большой вероятностью удовлетворить требованиям Ростелекома (см. таблицу №3.6).
Как показывает опыт, если по оценке такого сварочного аппарата потери в сростках волокон не превышают 0.02 дБ, то в 98 % сростках волокон истинные потери не превышают
0.05 дБ и только для 0.5 % таких сростков исгинные потери превышают 0.1 дБ. Поэтому переделывать приходится не более одной муфты из десяти, что в общем проще и быстрее,
чем организовывать вторую бригаду для того, чтобы контролировать потери в процессе сварки волокон методом шлейфа.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1086; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!