486_Zaslavskij_K.E._Volokonno-opticheskie_sistemy_peredachi_

4. Структурная схема макета

Структурная схема макета представлена на рис.1.

Рис. 1. Структурная схема макета

Здесь ИОС1 – источник оптического сигнала на 4 длины волны: (1530, 1537, 1543, 1550) нм, ИОС2 – источник оптического сигнала на длину волны 1550нм, АСС – анализатор спектра оптического сигнала, ИОМ – измеритель оптической мощности. Основные сведения о ИОС1 и АСС приведены в [4], стр.53,111, соответственно. Приборы ИОС2 и ИОМ маркировок FOD 1202 и FOD 2102, соответственно. Переменный аттенюатор АТ позволяет устанавливать необходимый входной уровень рвх, по показаниям ИОМ, включённого на один из выходов направленного ответвителя НО, вносящего затухание 3дБ. Поэтому рвх = риом + 3дБ. В качестве исследуемого бустера применен промышленный усилитель VS5751. Его техническое описание приведено в приложении 1, с которым следует внимательно ознакомиться.

5.Методические указания к работе

5.1Ознакомиться с макетом л.р., расположением его узлов (рис.1),с лицевой панелью усилителя (рисунок в Приложении, п.1).

5.2Так как управление усилителем осуществляется ПК, включить его, войти в

Internet (ярлык Internet Explorer) и в адресной строке найти адрес 192.168.0.123.

5.3Включить усилитель тумблером, расположенным на задней панели. При этом ключ на лицевой панели должен находиться в среднем положении. Уяснить смысл появившейся сигнализации на лицевой панели.

5.4Включить источник излучения ИОС1 (или ИОС2) на длине волны λ=1550нм, включить усилитель поворотом ключа вправо. Исследовать усилитель в режиме «Управление выходной мощностью (APC)». С этой целью на вход усилителя через аттенюатор АТ и НО (рисунок 1) подать сигнал от ИОС1, изменяя его уровень мощности АТ в пределах от -2дБ до +9дб, и измеряя его ИОМ. Выбрать в меню ПК строку setting и в режиме АРС установить ток накачки 100%, и нажать кнопку APPLY. Затем выбрать строку monitoring, перейти в режим

31

АРС, и зафиксировать в таблице 1 данные, высвеченные на экране монитора: мощности оптического сигнала на входе Рвх и выходе Рвых усилителя, коэффициент усиления G, ток накачки I. Повторить все эти действия для других значений мощности сигнала, результаты занести в таблицу 1.

Табл. 1

Рвх,дБ

Рвых,дБ

G,дБ

I0 =100%

5.5 Исследовать усилитель в режиме «Управление усилением (АGС)». Для этого выставить уровень на входе усилителя рвх =-5дБ, выбрать в меню строку setting, и изменять ток накачки в пределах от 100% до 20% ступенями через (5- 10)%, фиксируя каждое значение нажатием кнопки apply. Действуя, как в п.4, данные с экрана монитора занести в таблицу 2.

Табл. 2

Iн %

Рвых,дБ

G,дБ

Рвх =-5дБ

5.6 Исследовать усилитель в режиме «Управление током накачки (АСС) ». Для этого в строке setting выставить режим ACC, изменять ток накачки как в п.5, нажимая после каждого изменения кнопку арlly, а переходя в строку monitoring, в режиме АСС зафиксировать в табл.3 данные с экрана монитора.

Табл. 3

Iн %

Рвых,дБ

G,дБ

Рвх= -5дб 5.7 Измерение спектральной характеристики усилителя. Для этой цели на вход

усилителя от ИОС1 поочерёдно подавать сигналы с длинами волн (1530, 1537, 1543, 1550) нм, а на выходе усилителя измерять уровни прибором ИОМ. При этом желательно поддерживать аттенюатором АТ на всех длинах волн одинаковый входной уровень рвх =-5дб. Результаты измерений зафиксировать в табл. 4.

Табл. 4

32

5.8 Вместо ИОМ в п.5.7 включить анализатор АСС. Подать с выхода ИОС1 на вход усилителя сразу все четыре сигнала. Так как АСС управляет тот же ПК, на его рабочем столе найти программу Idpw exp, открыть её, нажать кнопку «connect G». После окончания соединения, нажать кнопку >. Когда окончится считывание информации, поступающей на вход АСС, на экране монитора появятся четыре характеристики, которые следует зафиксировать, и найти ширину спектра от каждого оптического сигнала на уровне 0.5 мощности. Пользуясь шкалой на экране монитора, измерить уровни сигналов и помех на длинах волн сигналов и рассчитать OSNR. Результат зафиксировать в таблице 5.

Табл. 5

6. Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

-структурную схему макета;

-результаты исследований (табл.1-4), графики, построенные по данным этих таблиц, график, скопированный с монитора (п.8) и табл.5;

-выводы по каждому пункту работы;

-наименования приборов, использованных в работе и их основные данные.

Контрольные вопросы

1.Почему происходит усиление света в ОВ, легированном эрбием?

2.Для чего в схеме усилителя применяются два когерентных источника светаППЛ?

3.Для какой цели в схеме усилителя применяются каплеры? Расшифруйте смысл обозначений: 90:10, 99:1.

4.В каких блоках усилителя, и для какой цели применяется принцип спектрального разделения?

5.Для чего в схеме усилителя применяются фотоприёмники?

6.Почему длина волны лазера накачки меньше, чем длина волны сигнала?

7.Для какой цели в схему усилителя введены изоляторы?

8.Почему на выходе усилителя присутствует помеха? Поясните процесс её возникновения.

9.Почему коэффициент усиления усилителя при малых уровнях сигнала больше, чем при больших?

10.Чему равна полоса измеренного в работе спектра усилителя в нм, в Гц?

11.Пояснить полученные в работе зависимости G=F(PН),G=F(λ).

12.Пояснить зависимость РН=F(IН).

33

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Общее описание усилителя

VS5751 – оптический усилитель на волокне, легированном эрбием, с низким коэффициентом шума в широком диапазоне входных сигналов, высокой линейностью и низким уровнем интермодуляционных искажений. Высокая стабильность выходной мощности соответствует жестким телекоммуникационным стандартам и достигается за счёт одномодовой накачки. Встроенный оптический делитель позволяет разветвить выходную мощность на 2…8 каналов. В качестве выходных адаптеров используются стандартные в CaTV применении адаптеры FC/APC или SC/APC, встроенные в лицевую панель. Благодаря оригинальной оптической схеме и управляющей электронике, VS5751 позволяет контролировать уровень входного, выходного сигнала, а также уровень обратных отражений. Данные функции существенно упрощают диагностику и поиск неисправности в сети или усилителе. Детектирование высоких обратных отражений из-за низкокачественных, поврежденных оптических разъемов, эффекта Бриллюэна или других причин, позволит определить причины ухудшения качества передаваемого сигнала.

Индикаторы на лицевой панели позволяют контролировать ключевые параметры усилителя. Интерфейсы Ethernet и RS-232 предоставляют широкие возможности по управлению усилителем. Конвекционное охлаждение, рабочий диапазон температур до 45ºС, а также защита от перегрева делают усилитель надежным и устойчивым к внешним воздействиям. Усилитель идеально подходит для использования в гибридных (HFC) сетях.

34

2. Характеристики усилителя

Оптические

35

3. Лицевая панель

Лицевая панель включает в себя: ключ включения/выключения эмиссии, индикаторы, сетевые разъемы и панель с оптическими разъемами.

Рис. П1

Для обеспечения лазерной безопасности для включения эмиссии используется ключ (вынимается в обоих положениях). Индикаторы позволяют определить текущее состояние усилителя.

Output – состояние эмиссии; Power – питание усилителя;

Alarm – аварийный сигнал, срабатывание запрещающих условий; HiT – перегрев;

LOS – низкий уровень входного сигнала; HiBR – высокий уровень обратных отражений; Link/Act – наличие соединения по Ethernet.

36

4. Режимы управления параметрами усилителя

Для управления параметрами усилителя предусмотрено три разных режима работы:

Управление выходной мощностью (APCAutomatic Power Control).

Управление усилением (AGCAutomatic Gain Control).

Управление током накачки (ACCAutomatic Current Control).

Вбольшинстве применений основным режимом работы будет режим APC. В этом режиме управляющая электроника усилителя поддерживает оптическую мощность на выходе усилителя на заданном постоянном уровне. При этом автоматически регулируется мощность накачки для компенсации уходов, связанных с изменением температуры усилителя или величины входного сигнала.

Врежиме AGC усилитель поддерживает заданный постоянный коэффициент усиления. Для этого управляющая электроника опрашивает датчики входной и выходной мощности, вычисляет коэффициент усиления и, в случае необходимости, корректирует мощность накачки.

Режим ACC предусмотрен для прямого управления током накачки усилителя. В этом режиме ток накачки усилителя можно задавать в пределах от 0 до 100%. В этом режиме выходная оптическая мощность может зависеть от величины входного сигнала и от температуры усилителя, поэтому этот режим полезен, прежде всего, при тестировании.

Важно помнить, что во всех трех режимах мощность накачки первого каскада оптического усилителя остаётся постоянной и не зависит от какихлибо настроек. Это необходимо для того, чтобы сохранять низкий коэффициент шума усилителя. При управлении мощностью, изменяется мощность накачки второго и (при их наличии) последующих каскадов. Из-за этой особенности диапазон регулировки выходной мощности ограничен: она не может опуститься ниже определенного уровня. Для дальнейшего уменьшения выходной мощности требуется внешний оптический аттенюатор.

5. Управление

5.1 Блокировка сигналов.

Усилитель поддерживает функцию порога входной мощности для обнаружения потери входного сигнала (LOSLoss Of Signal). При потере входного сигнала эмиссия автоматически выключается и загорается светодиод индикации “LOS” на лицевой панели. Величина порога регулируется, однако, этот порог не может быть установлен ниже определенного уровня. Это связано со следующей особенностью оптического усилителя: если на вход включенного усилителя резко подать входной сигнал, то на выходе возникнет оптический импульс высокой энергии, способный повредить чувствительное оптическое оборудование и сам усилитель. Автоматическое выключение эмиссии гарантирует, что подача сигнала не вызовет такой импульс.

37

5.2 Порог уровня обратного отражения.

Усилитель оборудован датчиком оптической мощности обратного отражения с широким динамическим диапазоном. В случае если мощность обратного отражения превышает заданный порог, на лицевой панели загорается светодиод индикации “HiBR”. Эта функция может быть полезной для обнаружения следующих нештатных ситуаций:

Избыточная мощность обратного отражения, вызванная рассеянием Бриллюэна. Требуется снизить мощность выходного сигнала или отключить функцию подавления рассеяния Бриллюэна в оптическом передатчике.

Избыточное отражение, вызванное грязными или поврежденными оптическими коннекторами. Требуется почистить или заменить коннекторы.

Обрыв линии может привести к изменению величины обратного отражения, как в большую, так и в меньшую сторону.

5.3 Блокировка эмиссии.

Одна из функций блокировки эмиссии уже описана выше – это порог уровня входной мощности. Потеря сигнала вызывает автоматическое отключение эмиссии.

Также отключение эмиссии происходит при чрезмерном перегреве корпуса прибора или при отказе элемента Пельтье лазерного диода накачки.

WEB-интерфейс

Для удобства дистанционного управления в усилителе реализован Webинтерфейс. Способ подключения к Web-интерфейсу описан в разделе «Интерфейсы управления».

Web-интерфейс состоит из нескольких полей: поле навигации, данных и индикации. Поле навигации служит для переключения между различными полями данных. Поле данных позволяет редактировать и просматривать настройку усилителя. Поле индикации дублирует состояние светодиодов на лицевой панели и служит для отображения текущего состояния усилителя. Кнопка Refresh позволяет обновить поле данных. Кнопка Apply служит для применения настройки без сохранения. Apply & Save для применения и сохранения.

Monitoring – отображает текущие оптические и общие настройки усилителя.

Интерфейсы управления

При повседневной эксплуатации усилителя вполне достаточно органов управления лицевой панели: ключа включения эмиссии и светодиодов индикации. Для настройки параметров усилителя и мониторинга используется интерфейсы дистанционного управления. Управление усилителем осуществляется главным образом через Web-интерфейс. Для этого на лицевой панели предусмотрен разъем LAN. Для того чтобы воспользоваться Web-

38

интерфейсом, необходимо подключить прибор к сети Ethernet, запустить Webобозреватель на одном из компьютеров в этой сети, и указать в строке IPадрес усилителя.

При отгрузке от производителя усилитель имеет следующие настройки

TCP/IP:

IP-адрес – 192.168.0.123.

Маска подсети – 255.255.255.0.

Шлюз по умолчанию – 192.168.0.1.

Также усилителем можно управлять при помощи текстовых команд в соответствии, с приведенным ниже протоколом дистанционного управления. Для этого на лицевой панели предусмотрен разъем RS-232. Кроме того, к усилителю можно подключиться при помощи клиента TELNET через сеть Ethernet (разъем LAN). Протокол дистанционного управления един для интерфейсов RS-232 и TELNET. Если невозможно установить соединение с усилителем через Web-интерфейс (утеряны настройки TCP/IP или настройки по умолчанию не подходят), то единственным способом изменить настройки TCP/IP усилителя является управление через порт RS-232.

Порт RS-232 имеет стандартный разъем D-sub с 9 контактами. Назначение контактов следующее: 2 – приемник, 3 – передатчик, 5 – об-

щий провод, остальные контакты не соединены. Возможно использование стандартного нуль-модемного кабеля для соединения усилителя с портом RS232 персонального компьютера. Режим передачи данных следующий: 9600 бит/с, 8 бит/с, 1 стоповый бит, бит четности отсутствует, контроль потока отсутствует.

39