Оптические системы связи и проверка потерь оптоволокна

15.12.2014

Оптические системы связи работают просто: электрический сигнал преобразуется в свет, который передается по оптоволокну к удаленному приемнику, где он преобразуется обратно в исходный электрический сигнал. Такие системы имеют множество преимуществ перед другими способами передачи. Сигнал может быть отправлен на длинные расстояния без усиления. Близлежащие электрические поля не создают никаких интерференционных помех. Пропускная способность намного превосходит медные или коаксиальные кабельные системы, а оптоволокно как таковое гораздо легче и меньше чем в системах, где используется медь.

Схема 1 - Обычная оптоволоконная система связи

Главные параметры, ограничивающий оптические системы передачи данных - показатель затухания оптического сигнала, которое происходит по мере прохождения сигнала по волокну. Важным является тот факт, что информация содержащаяся в свете, который передается по волокну принимается и преобразуется обратно в исходный вид. Затухание света по мере его прохождения через волокно вызвано релеевским рассеянием (сущность которого мы объясним позже).

Некоторая часть света также поглощается стекловолокном, другая - уходит из волокна из-за его неоднородности или чрезмерного перегиба. В случае, когда потеря света (или его затухание) слишком велико, сигнал может прийти на другой конец линии недостаточно сильным для того, чтобы приемник мог различить его отдельные импульсы. Слишком слабый сигнал на приеме означает, что нам необходимо увеличить либо выходную мощность передатчика, либо чувствительность приемника, или уменьшить расстояние между ними для компенсации чрезмерного затухания. Очень важно знать соотношение потери света к некоторой длине волокна перед его непосредственным использованием в системе. Если суммарное ослабление сигнала слишком велико, необходимо внести поправки.

Проверка потерь оптоволокна

Лучшим способом определения суммарного затухания в волокне является внесение некоторого количества света на одном конце и измерение количества, которое вышло на другом конце. Разница в уровнях сигнала, измеряемая в децибелах (дБ), будет называться вносимыми потерями. Самым точным способом сделать такое измерение является использование откалиброванного источника света и оптического измерителя мощности. Однако использование источника излучения и измерителя мощности не покажет вам, было ли затухание высоким на протяжении всего волокна или его источником является одно проблемное место. Они не дают точных указаний на проблемные места в волокне. Оптический рефлектометр, напротив, предоставляет график зависимости уровня сигнала в волокне от расстояния и эта информация крайне полезна для определения проблем на конкретных участках волокна.

Другие виды проверок волокна

Точное измерение показателей затухания - Самый главный способ проверки большей части видов оптоволоконных кабелей. Однако для высокоскоростных или очень длинных кабелей могут понадобиться другие тесты. Проверка дисперсии определяет, насколько сильно разность скоростей отдельных лучей света в волокне может влиять на его способность передавать данные. Некоторые группы световых частиц, несущие в себе информацию, проходят по волокну быстрее большинства остальных частиц. В мультимодовых волокнах это называется измерением полосы пропускания. Оптические рефлектометры не выполняют проверку дисперсии и полосы пропускания.
Оптический рефлектометр представляет из себя электронно-оптический инструмент, который используется для снятия характеристик оптических волокон. Он локализует дефекты или неисправности и определяет степень потери сигнала в любой точке волокна. Для того, чтобы выполнить измерения, оптическому рефлектометру требуется доступ только к одному концу кабеля. Устройство снимает тысячи измерений по всему волокну. Шаг снятия показаний составляет не более 5 см. Опорные точки измерений отображаются на экране в виде графика зависимости уровня сигнала (вертикальная ось) от длины кабеля (горизонтальная ось). График представляет из себя, идущую вниз резкими скачками, ломанную линию и читается слева направо. Выбирая любые две опорные точки с помощью двигающегося курсора, вы можете узнать относительные перепад сигналов и расстояние между ними.

Области применения оптических рефлектометров

Данный тип устройств широко применяются на всех этапах жизненного цикла оптических систем, от проектирования до технического обслуживания и обнаружения неисправностей и проведения восстановительных работ.

Оптические рефлектометры используются для:

• Измерения суммарных потерь для проверки введенной в эксплуатацию системы, предоставления результатов принимающей стороне и будущего контроля, а также для проверки технических характеристик оптического кабеля.
• Измерения потерь на стыках - сварках и механических соединениях, выполненных во время внедрения сети, прокладки кабеля или восстановительных работ.
• Измерения коэффициента отражения или потери на отражение коннекторов или механических соединений для сетей кабельного телевидения, SONET и других аналоговых или высокоскоростных цифровых систем, где отражений должно быть мало.
• Поиска обрывов и дефектов волокна, указания оптимального выравнивания волокон во время процесса их соединения.
• Обнаружения постепенного или резкого ухудшения рабочих характеристик волокна путем сравнения с задокументированными результатами предыдущих измерений.