10.3. Измерение затухания

10.3.1 Методы измерения затухания

Как было отмечено выше, измерения затухания выполняются на всех этапах строительства и эксплуатации линейных сооруже­ний ВОЛП. Измеряют коэффициент затухания оптических воло­кон кабеля, затухание оптических волокон на элементарном ка­бельном участке, потери в соединениях волокон [14].

По определению затухание сигнала между точками 1 и 2 на­правляющей системы есть

(10.1)

где а- затухание, дБм; ,- мощности сигнала в точках

1 и 2, соответственно, Вт.

Или по другому, это есть разность уровней

(10.2)

где -абсолютные уровни сигнала по мощности в точках 1 и 2, соответственно, дБм.

Абсолютный уровень сигнала по мощности в некоторой точке k определяется как

(10.3)

где

— абсолютный уровень сигнала по мощности в точке к, дБм; Рк — мощность сигнала в точке к, мВт; — мощность нор­мального генератора, равная 1 мВт.

Таким образом, чтобы найти затухания ОВ на некотором учас­тке, необходимо измерить мощности оптического сигнала на его входе и выходе. При этом основные проблемы связаны с оцен­кой введенной в волокно мощности оптического излучения. Наи­более существенная из этих проблем — неопределенность вво­да. При вводе излучения в световод всегда имеется некоторая неопределенность уровня введенной в ОВ мощности. Эта вели­чина зависит от качества обработки входного торца световода, точности юстировки, соотношения между показателями прелом­ления сердечника световода и среды, заполняющей пространство между сердечником и излучателем, стабильности последнего и т.п. Другими словами, зависит от ряда случайных факторов. По­этому определить мощность оптического излучения на входе во­локна сложно. Кроме того, для однозначного определения зату­хания необходимо на входе измеряемого ОВ обеспечить такой режим распространения по нему оптического излучения, при ко­тором сохраняется постоянное распределение мощности между его модами — равновесное распределение мод (РРМ). Особен­но важно это при измерении коэффициента затухания ОВ. При вводе оптического излучения в волокно наряду с направляемыми модами в сердцевине возбуждаются излучаемые и оболочечные моды. Последние, распространяясь по волокну, достаточно быс­тро затухают, но приводят к перераспределению мощности опти­ческого, излучения между модами и нелинейности изменения за­тухания оптической мощности вдоль волокна. Соответственно, чтобы обеспечить равновесное распределение мод на входе ОВ, необходимо подавить излучаемые и оболочечные моды. Для этой цели применяют смесители мод, которые иногда называют скремблерами, и модовые фильтры. Смеситель мод—это устройство в виде отрезка ОВ с равномерно распределенными неоднороднос- тями (микроизгибами, макроизгибами и т. п.). Известна конструк­ция смесителя мод, в которой отрезок волокна того же типа, что и в кабеле, зажат между двумя шероховатыми поверхностями дли­ной в несколько сантиметров. В другой конструкции смесителя мод распределенные по длине отрезка волокна неоднородности получены путем помещения отрезка волокна в металлическую оболочку с остаточными сжимающими напряжениями. Наиболее широкое распространение получила конструкция смесителя мод

с макроизгибами волокна. В данной конструкции 5—10 витков ОВ наматываются на один или несколько цилиндров радиусом чуть больше(10 ...20) R, где R—критический радиус изгиба ОВ. На нео- днородностях скремблера между отдельными модами возникают связи, приводящие к частичному переходу энергии ст одних мод к другим, а также возрастает затухание излучаемых и оболочеч- ных мод. В то же время часть энергии высших мод переходит в энергию низших, увеличивая их мощность. В результате такого перехода между модами устанавливается равновесное распре­деление мощности. Следует отметить, что скремблер вносит до­статочно большое затухание, однако его значение не входит в результат измерения. Модовый фильтр, подавляющий оболочеч­ные моды, представляет собой также отрезок волокна, изогнутый в виде петли и погруженный в сосуд с иммерсионной или абсо­лютно поглощающей жидкостью. Показатель преломления иммер­сионной жидкости близок к показателю преломления оболочки, в результате чего оболочечные моды излучаются в иммерсионную жидкость, где затухают.

Проблема неопределенности ввода мощности в ОВ решается методами сравнения, которые позволяют исключать возникаю­щую за счет указанной неопределенности систематическую по­грешность. Из всех известных методов сравнения, предназначен­ных для измерения затухания, в соответствии с рекомендация­ми МСЭ-Т G651, G652 и согласно ГОСТ 268140-86 (Кабели опти­ческие. Методы измерения параметров) на практике получили применение три метода измерения затухания:

• метод обрыва - эталонный метод;

• метод вносимого затухания - 1 альтернативный метод;

• метод обратного рассеяния - 2 альтернативный метод.

Первые два относятся к прямым методам. Метод обратного

рассеяния является косвенным методом, в котором искомые зна­чения затухания рассчитываются по результатам прямых изме­рений характеристики обратного рассеяния волокна.