Оптические рефлектометры. Основные характеристики и принципы работы.
Принцип волоконно-оптической связи крайне прост: электрический сигнал преобразуется в световой‚ который передается по оптическому волокну на удаленный приемник‚ где он опять преобразуется – в первоначальный электрический сигнал. У волоконно-оптической связи имеется много преимуществ перед другими способами связи. Сигнал может посылаться без усиления на более длинные расстояния; не возникает никаких проблем с помехами от электрических полей; пропускная способность – намного выше‚ чем у сетей с парными или коаксиальными кабелями; само волокно намного легче и меньше по размеру‚ чем медная жила.
Рисунок 1. Типичная волоконно-оптическая линия связи
Основным ограничением для передачи информации по волоконно-оптической линии связи является затухание оптического сигнала по мере его распространения по волокну. Информация‚ содержащаяся в световом сигнале‚ посланном по волокну‚ должна быть получена и преобразована в свою исходную форму. По мере распространения по волокну оптический сигнал затухает из-за релеевского рассеяния (объяснение этого явления приводится ниже). Некоторая часть световой энергии поглощается‚ а часть этой энергии уходит из волокна наружу на дефектах‚ возникающих в стекле при чрезмерных изгибах волокна. Если световой энергии потеряно (т.е. ушло на затухание) очень много‚ то сигнал может оказаться слишком слабым‚ чтобы приемник на дальнем конце мог различить в этом сигнале отдельные импульсы. Если сигнал у приемника слишком слабый‚ тогда нам‚ для того чтобы компенсировать чрезмерное затухание‚ придется увеличить выходную мощность передатчика‚ повысить чувствительность приемника или уменьшить расстояние между передатчиком и приемником. Крайне важно знать‚ сколько именно световой энергии теряется в каком-либо отрезке волокна прежде‚ чем использовать его в сети связи. Если полное затухание слишком велико‚ то необходимо принимать определенные меры по исправлению положения.
Определение потерь в оптическом волокне
Лучший способ измерить полное затухание в оптическом волокне – это подать световой сигнал определенного уровня в один конец волокна‚ а затем измерить уровень этого сигнала‚ когда он выйдет на другом конце. Разница между этими двумя уровнями – измеренная в децибелах (дБ) – будет представлять собой полное затухание (иногда его называют «вносимыми потерями»). Для наиболее точного измерения такого рода надо использовать калиброванный источник света и оптический ваттметр. Но при измерении с помощью источника света и оптического ваттметра нельзя определить‚ является ли затухание сильным по всей длине волокна или же оно локализовано в каком-либо одном «слабом» месте; неизвестно‚ в какой части волокна возникает эта проблема. С другой стороны‚ при работе с оптическим рефлектометром получается график «уровень сигнала в зависимости от расстояния», крайне полезный при определении места возникновения в волокне каких-либо неполадок.
Другие виды тестирования волокна
Самым важным видом тестирования для большинства видов волокна является точное измерение характеристик затухания. Но для работающих с большой скоростью или очень длинных волоконно-оптических сетей могут понадобиться и другие виды тестирования. При измерении дисперсии определяется‚ какое влияние на информационную емкость волокна может оказать наличие разных скоростей распространения света в волокне (т.е. тот факт‚ что некоторые компоненты светового излучения, несущие информацию‚ могут распространяться быстрее‚ чем другие). В многомодовом волокне это называется измерением ширины полосы пропускания. Измерения дисперсии и ширины полосы пропускания при работе с оптическим рефлектометром не проводятся.