Лабораторные работы

71.Из чего состоят собственные потери волоконного световода?

72.Какая составляющая собственных потерь являются доминирующей?

73.По какой формуле определяются потери?

74.Каковы потери в 3-м окне прозрачности?

75.На каких длинах волн откалиброван измеритель мощности оптического излучения OLP-15A?

76.Зависят ли потери на изгибе ОВ от длины волны?

77.Зависит ли уровень выходной мощности оптического излучателя от длины волны?

78.Что характеризуют окна прозрачности?

79.Что влияет на погрешность измерения?

80.Чем характеризуется аттенюатор?

81.Назовите основные методы увеличения динамического диапазона оптического тестера.

82.Назовите недостатки метода обрыва.

83.На какие два основных типа делятся измерения на ВОЛП?

84.Что регистрируют при измерении приращения затухания на выходе волокна измеряемого волоконно-оптического кабеля до внешнего воздействия?

85.Чему равно вносимое затухание, если Рвых=0,001 мВт, а Рвх =0,1 мВт?

86.Чем обусловлено затухание сигналов в волоконных световодах?

87.Почему длины волн излучения =1,3 мкм, и особенно =1,55 мкм считаются наиболее перспективными в волоконно-оптических системах передачи?

88.Чем обусловлено остаточное вносимое затухание аттенюатора?

89.В целях уменьшения случайной составляющей погрешности, при методе вносимых потерь, измерения повторяют не менее скольких раз?

90.В чем сущность системных измерений?

91.Дайте определение коэффициента затухания ОВ.

92.В какой последовательности проводят подготовку образцов к измерениям?

93.Почему рекомендуется при входном контроле измерять коэффициент затухания с двух сторон?

94.Какие характеристики должны иметь средства измерения оптической мощности для измерения переходного затухания?

95.Какими методами можно измерить затухание волоконных световодов?

4.5 До начала занятий по данной лабораторной работе каждый студент должен решить измерительные задачи в соответствии со своим вариантом. Вариант определяется следующим образом:

N int n 1 ,10

где N – номер варианта;

61

int[X] – целая часть числа Х;

n – двузначное число, составленное из двух последних цифр номера зачетной книжки.

4.5.1Задача № 1

Сколько милливатт имеет сигнал, мощность которого в относительных единицах составляет P,дБм?

Таблица 4.1 – Исходные данные к задаче № 1

4.5.2Задача № 2

Определить затухание волоконно-оптической линии, если мощность входного сигнала Рвх, мВт, а мощность выходного сигнала Рвых, мВт.

Таблица 4.2 – Исходные данные к задаче № 2

4.5.3Задача № 3

Оценить погрешность измерения затухания методом светопропускания, если абсолютная погрешность измерителя оптической мощности равна Р,дБм.

Таблица 4.3 – Исходные данные к задаче № 3

62

Оценку погрешностей измерения затухания методом светопропускания следует производить по методике оценки погрешностей косвенных измерений.

6Методические указания по выполнению лабораторной работы

6.1Изучение функционального назначения клавиш оптического лазерного источника излучения photom 362\363, переменного оптического аттенюатора и измерителя мощности модели photom 211а (п.2.1 программы лабораторной работы) производится по приложениям а и б настоящих методических указаний с последующим апробированием.

6.2Исследование стабильности мощности источника излучения в зависимости от длины волны (п.2.3 программы лабораторной работы) производится посредством подключения измерителя оптической мощности к источнику оптического излучения с помощью патчкорда. Для этого на источнике излучения photom 362\363 устанавливается режим постоянного уровня сигнала (режим cw) и длина волны λ=1310 нм. Затем с помощью измерителя мощности photom 211а, настроенного на длину волны λ=1310 нм, измеряется уровень излучаемой мощности р(λ=1310 нм), значение которого фиксируется в заготовке будущего отчета. Подобные измерения и в той же последовательности повторяют на длине волны λ=1550 нм. По методу сравнения зафиксированных в отчете уровнях р(λ=1310 нм) и р(λ=1550 нм) сформулировать и письменно изложить соответствующий вывод о зависимости мощности источника излучения от длины волны.

6.3Для измерения затуханий, вносимым фиксированным оптическим аттенюатором, (п.2.4 программы лабораторной работы) сначала измеритель мощности через 2 патчкорда, соединенных между собой оптической розеткой, подключается к генератору photom 362\363, на котором устанавливается длина волны λ=1310 нм и режим cw, затем при линейной градуировке шкалы photom 211а измеряется уровень оптического излучения р(λ=1310 нм nm), нм значение которого фиксируется в отчете.

Затем вместо оптической розетки включается измеряемый аттенюатор и измеряется уровень мощности на выходе аттенюатора, то есть рвых(λ=1310 нм), значение которого тоже фиксируется в отчете. По полученной измерительной информации становится возможным по формуле (4.2) вычислить значение вносимого затухания.

Чтобы исследовать частотную зависимость вносимого переменным оптическим аттенюатором затухания необходимо перейти на длину волны λ=1550 нм и повторить все выше описанные в этом пункте измерительные операции и зафиксировать их в отчете. В окончательном виде в отчете должны быть представлены следующие данные:

N = порядковый номер по списку.

Р вх(λ=1310 нм) = … мВт; αатт= …дБ; рвых(λ=1310 нм) = …мВт; Αизм (λ=1310 нм)=…дБ.

64

Р вх(λ=1550 нм) = … мВт; αатт= …дБ; рвых(λ=1550 нм) = …мВт; Αизм (λ=1550 нм )=…дБ.

По результатам анализа полученной измерительной информации сформулировать и письменно изложить в отчете соответствующий вывод.

6.4 Измерение потерь оптических волокон в разных окнах прозрачности и на изгибах оптического волокна следует производить по методике, изложенной в пункте 5.3.

7 Содержание и оформление отчета

7.1Отчет должен содержать: формулировку цели работы, задание к лабораторной работе, основные формулы, в том числе приведенные в разделе 4, результаты расчетов измерений, выводы по каждому пункту лабораторного задания на основании полученных расчетов и измерений.

7.2В целом отчет по лабораторной работе должен быть оформлен каждым студентом индивидуально с соблюдением требований ГОСТ. В частности:

на графиках отмечаются точки, по которым построены кривые;на осях графиков проставляются масштабы и размерности;

результаты расчетов и измерений следует представлять в виде таблиц;графики и таблицы должны быть пронумерованы;

в заголовках таблиц проставляются рассчитываемые величины и их размерности;

результаты расчетов, не помещенные в таблицы, оформляют отдельно следующим образом: формулы, подставленные числовые значения, результаты вычислений с указанием размерностей;

если на графике имеются несколько кривых, каждая из них должна быть снабжена соответствующими надписями.

65

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 Моделирование поляризационной модовой дисперсии

1 Цель работы

Изучить явление поляризационной модовой дисперсии (PMD), факторы еѐ возникновения и их влияние на коэффициент PMD.

2 Программа лабораторной работы

2.1Исследовать зависимость коэффициента PMD от растягивающей нагрузки.

2.2Исследование зависимости коэффициента PMD от радиуса изгиба

кабеля.

2.3Исследование зависимости коэффициента PMD от сдавливающей нагрузки.

2.4Исследование зависимости коэффициента PMD при циклическом изменении температуры.

3 Подготовка к выполнению лабораторной работы

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты после самостоятельной подготовки, которая проводится заблаговременно до лабораторных занятий. В процессе подготовки студент должен:

Детально изучить причины возникновения составляющих поляризационной модовой дисперсии. Располагать информацией по способам оценки составляющих и результирующей этой дисперсии.

Знать программу и порядок выполнения лабораторной работы. Сделать заготовку отчета по лабораторной работе (каждый студент индивидуально) в соответствии с предъявляемыми требованиями. Заготовка должна обязательно содержать наименование лабораторной работы, формулировку цели работы, программу работы.

Подготовить устные ответы на контрольные вопросы:

3.1Что является причиной ограничения ширины полосы пропускания оптического волокна?

3.2Какова размерность поляризационной модовой дисперсии?

3.3Влияет ли дисперсия на полосу пропускания ОВ?

3.4Причина возникновения поляризационной модовой дисперсии?

3.5По какой формуле в можно рассчитать поляризационную модовую дисперсию;

3.6Какой вид имеет зависимость поляризационной модовой дисперсии от длинны волны?

3.7Влияет ли поляризационная модовая дисперсия на длину участка регенерации, если да, то как?

3.8В какой зависимости от ПМД находится полоса пропускания оптического волокна?

66

3.9Что такое главные состояния поляризации PSP (Principal State of

Polarization)?

3.10В чем суть волокна с сильно выраженным двулучепреломлением или иначе волокна, поддерживающего состояние поляризации?

3.11Какое явление называется связыванием мод?

3.12Какой вклад в PMD вносит коннектор?

3.13Как будет влиять один плохой участок волокна на значение PMD для всей линии связи?

3.14Какой вклад в PMD вносит изолятор?

3.15Какими методами пользуются для измерения PMD?

3.16Что измеряется в методе сферы Пуанкаре?

3.17Для чего нужен оптический циркулятор в компенсаторах на основе волоконных решеток?

3.18Чем отличается конструкция эталона Фабри – Перо от эталона Жире – Турнуа?

3.19Почему нужна динамическая компенсация в случае поляризационной модовой дисперсии?

3.20Как в интерферометрическом методе получают значение PMD

(DGD)?

4 Методические указания по выполнению лабораторной работы

DD-G – подвесной оптический кабель с одиночной оболочкой;

AS – самонесущий подвесной оптический кабель с двойной оболочкой; 24F, 30F, 36F – обозначает количество оптических волокон в кабеле,

соответственно 24, 30 и 36 волокон.

4.1. Исследование зависимости коэффициента PMD от растягивающей нагрузки.

Выбрать кабель AS Cable 36F (36 оптических волокон в кабеле) для исследования, установив метку напротив него. Длина кабеля составляет 4 км, кабель находится в катушке, растягивающая нагрузка прикладывается к секции длиной 150 м.

Провести измерение зависимости коэффициента PMD от растягивающей нагрузки. Начальное значение нагрузки должно находиться в пределах от 0 до 350 Кгс и выбирается самостоятельно. Шаг измерений также выбирается самостоятельно, должен составлять от 10 до 50 Кгс. Для измерения ввести значение растягивающей нагрузки (Fраст, кгс) в специальное поле, измерить значение PMD нажатием на кнопку «Измерить». Внести данные в отчѐт.

Произвести измерения для десяти значений растягивающей нагрузки. Построить график. Нажать кнопку «Построить график» и сравнить его с полученным.

Обнулить все значения нажатием на кнопку «Сброс».

Выбрать кабель DD-G Cable 24F (24 оптических волокон в кабеле) для исследования, установив метку напротив него.

67

Произвести аналогичные измерения зависимости коэффициента PMD от растягивающей нагрузки для выбранного кабеля. При этом начальное значение нагрузки должно находиться в пределах от 0 до 100 Кгс, а шаг измерений должен составлять от 10 до 30 Кгс.

При необходимости параметры и график обнуляются нажатием кнопки «Сброс».

4.2.Исследование зависимости коэффициента PMD от радиуса изгиба

кабеля.

Выбрать кабель DD-G Cable 24F (24 оптических волокон в кабеле) длиной 4 км для исследования, установив метку напротив него.

Провести измерение зависимости коэффициента PMD от радиуса изгиба кабеля. Первое значение радиуса изгиба ввести 120 мм. Для измерения ввести

величину изгиба (Rизг, мм) в специальное поле, измерить значение PMD нажатием на кнопку «Измерить». Внести данные в отчѐт.

Произвести измерения для пяти значений радиуса изгиба с шагом от 5 до 20 мм. Построить график. Нажать кнопку «Построить график» и сравнить его с полученным.

Обнулить все значения нажатием на кнопку «Сброс».

Выбрать кабель DD-G Cable 24F (24 оптических волокон в кабеле) длиной 3,8 км для исследования, установив метку напротив него.

Произвести повторное измерение для тех же значений.

4.3.Исследование зависимости коэффициента PMD от сдавливающей

нагрузки.

Выбрать кабель DD-G Cable 30F (30 оптических волокон в кабеле) для исследования, установив метку напротив него.

Провести измерение зависимости коэффициента PMD от сдавливающей

нагрузки. Для измерения ввести значение сдавливающей нагрузки (Fсдав, Н) в специальное поле, измерить значение PMD нажатием на кнопку «Измерить». Внести данные в отчѐт.

Измерения должны производиться в диапазоне 500÷2500 Н. Произвести измерение минимум для пяти значений. Шаг выбирается самостоятельно, должен составлять от 100 до 500 Н. Построить график. Нажать кнопку «Построить график» и сравнить его с полученным.

Обнулить все значения нажатием на кнопку «Сброс».

Выбрать кабель DD-G Cable 24F (24 оптических волокон в кабеле) для исследования, установив метку напротив него.

Произвести повторное измерение для тех же значений.

4.4.Исследование зависимости коэффициента PMD при циклическом изменении температуры.

Для исследования используется кабель AS Cable 36F (36 оптических волокон в кабеле).

68

Ввести значение температуры равное 25 0С в специальное поле, нажать кнопку «Измерить». Результат измерения записать.

Затем производятся измерения при температуре -20 0С и 65 0С.

После этого цикл повторяется ещѐ два раза. При этом «Счѐтчик времени» отображает условную длительность эксперимента.

После последнего измерения построить график зависимости PMD от циклического изменения температуры со временем. Нажать кнопку «Построить график».

В результате выполнения данного пункта необходимо заполнить таблицу следующего вида:

Таблица 5.1 – Зависимость коэффициента PMD при циклическом изменении температуры для кабеля AS Cable 36F.

В результате отчѐт должен содержать таблицы измеренных значений, графики зависимостей, выводы по проделанной работе.

5 Содержание и оформление отчета:

5.1Отчет должен содержать: формулировку цели работы, программу к лабораторной работы, основные расчетные формулы, результаты расчетов и моделирования, выводы по каждому пункту лабораторного задания на основании полученных расчета и моделирования.

5.2В целом отчет по лабораторной работе должен быть оформлен каждым студентом индивидуально с соблюдением требований ГОСТ. В частности:

на графиках отмечаются точки, по которым построены кривые;

на осях графиков проставляются масштабы и размерности;

результаты расчетов и измерений следует представлять в виде таблиц;

графики и таблицы должны быть пронумерованы;

в заголовках таблиц проставляются рассчитываемые величины и их размерности;

69

результаты расчетов, не помещенные в таблицы, оформляют отдельно следующим образом: формулы, подставленные числовые значения, результаты вычислений с указанием размерностей;

если на графике имеются несколько кривых, каждая из них должна быть снабжена соответствующими надписями;

5.3Все графики необходимо выполнять на миллиметровой бумаге или обычной бумаге в клетку. Масштаб следует выбирать таким образом, чтобы координаты любой точки графика могли быть определены быстро и с удовлетворительной точностью.

5.4Нанесение на графике точек, соответствующих расчетам или экспериментальным данным, должно быть выполнено аккуратно и отчетливо. Необходимо пользоваться общепринятыми условными обозначениями величин

исокращениями названий.

70