Главная Обратная связь

Дисциплины:






П.4. Умови прокладання



1) у гірській місцевості;

2) на ЛЕП;

3) у грунті;

4) у кабельній каналізації;

5) на морському дні;

6) на опорах ПЛЗ;

7) через судноплавні річки та болота;

8) у грунті, що заражений на гризунів;

9) усередині станцій (між стійками);

10) у грунті уздовж електрифікованих залізниць.

 

П.5. Вимоги до конструкції кабелю

1) Невелика вартість, легкість монтажу, висока щільність укладки волокон, рівномірне механічне навантаження на усі волокна.

2) Висока щільність волокон, можливість одночасного з’єднання 12 волокон, мала вартість, велика ємність.

3) Добра механічна міцність осердя, добра фіксація волокон у структурі осердя, одночасний захист усіх волокон.

4) Добрий захист волокон від зовнішніх впливів, підвищена механічна міцність до розриву та стискання, зручність в експлуатації, добра захищеність волокон від пошкоджень під час монтажу.

5) Дуже маленький радіус вигину, великий опір удару, негорючість, малий діаметр кабелю, відсутність металевих елементів.

 

П.6. Сфера застосування кабелю

1) міжміський (магістральний).

2) міжміський (зоновий).

3) міський (міжстанційний).

4) міський (абонентський).

5) станційний.

6) підводний.


ВИМІРЮВАННЯ ЗАГАСАННЯ У ВОЛОКОННИХ СВІТЛОВОДАХ
ОПТИЧНИМ ТЕСТЕРОМ ОМК3-76

Мета роботи

 

Вимірювання погонного загасання в оптичному волокні, вивчення і придбання навичок роботи з оптичним тестером ОМК3-76.

 

2. Ключові положення.

 

2.1 Механізми втрат світла в оптичних волокнах.

Втрати світла у волокні можна умовно розділити на втрати у матеріалі волокна та втрати, що виникають у волокні при розміщенні його у складі оптичного кабелю. Головними є втрати в матеріалі волокна, що визначаються двома причинами — розсіюванням і поглинанням [9.1- 9.3].

Розсіювання світла притаманне всім стеклам і відбувається на оптичних неоднорідностях – флуктуаціях щільності і складу скла (а в волокнах також на порушенні геометричної форми серцевини і оболонки). При цьому частина оптичної енергії розсіюється відносно напрямку розповсюдження (або покидає волокно) і не спостерігається жодних перетворень енергії.

Коли r«l (розмір неоднорідності значно менший за довжину хвилі), розсіювання називається релеєвським і його потужність зменшується із зростанням довжини хвилі пропорційно 1/l4. В природі явищем релеєвського розсіювання пояснюється наприклад блакитний колір неба, білий колір хмаринок і червоний колір Сонця при сході його та при заході.

При r~l має місце розсіювання Мі. В природі цим пояснюється, наприклад, зміна кольору неба від блакитного в зеніті до темного на обрії. Мала або повна непрозорість туману є наслідком сильного розсіювання Мі. Ослаблення світла Сонця на сході та заході також значною мірою обумовлено розсіюванням Мі.



В оптичних волокнах високої якості не міститься неоднорідностей з розмірами, що можуть бути порівнянні з довжиною хвилі. За своєю природою скло є невпорядкованою структурою, однак мікроскопічні відхилення від середньої щільності матеріалу, а також локальні мікроскопічні зміни у складі за своїми розмірами менші за довжину хвилі. Тому втрати на розсіюванні у оптичних волокнах з кварцу визначаються лінійним розсіюванням Релєя коли Ррозс. ~ Рпод..

Втрати на поглинанні зумовлені як власним поглинанням у склі, так і поглинанням через домішки. При цьому частина енергії світла, що розповсюджується в матеріалі, перетворюється на тепло, збільшуючи теплову енергію матеріалу. Лінії поглинання кварцу лежать в ультрафіолетовій частині спектру (переходи між енергетичними рівнями електронів у атомах) та в інфрачервоній (переходи між коливальними рівнями атомів у гратці). Вони розташовані далеко від області спектру, що нас цікавить (0,8 ¸ 1,6 мкм). Однак власне поглинання настільки велике, що кінці смуг поглинання захоплюють робочу область кварцових волокон при дуже низькому рівні втрат. Власне поглинання і релеєвське розсіювання на мікро флуктуаціях щільності матеріалу кварцового світловоду визначають мінімально досяжні фундаментальні втрати в матеріалі світловоду. На рис. 2.1 показана спектральна характеристика коефіцієнту загасання в кварцовому світловоді з низьким рівнем втрат. Крива 1 – ультрафіолетове поглинання в матеріалі, крива – 2 інфрачервоне поглинання, 3 – релеєвське розсіювання.

Втрати у світловоді збільшуються через наявність домішок. Домішки можуть бути як небажаними, так і спеціально введеними до складу скла. Це необхідно для створення матеріалів з різним значенням показника заломлення – більшим для матеріалу серцевини (на це слугують оксиди германію та фосфору) та меншим для матеріалу оболонки волоконного світловоду (ВС), що досягається введенням до складу скла фтору та оксиду бору. Треба зауважити, що домішки бору не застосовують, коли волоконний світловод буде працювати на довжині хвилі 1,55 мкм.

Найбільш небажаними є домішки води і перехідних металів першої групи (ванадію, хрому, магнію, залізі, кобальту та нікелю). Довжини хвиль, на яких поглинають домішки металів, залежить від степені окислення іону металу. Для того, щоб приріст поглинання не перевищував 1 дБ/км, концентрація домішок повинна бути нижче за 10-9.

Наявність гідроксильної групи ОН¯, що входить до складу води, призводить до збільшення поглинання на довжинах хвиль, 2,37, 1,39, 1, 24, 1,13, 0,95, 0,88, 0,72 мкм. Піки поглинання різноманітні за величиною, асиметричні відносно центральної довжини хвилі (поглинання є більшим на менших довжинах хвиль). Вони разом з прозорою частиною спектру утворюють так звані “вікна прозорості” з мінімальним поглинанням на хвилях довжиною 0,85, 1,3 та 1,55 мкм. Їхня ширина залежить від складу робочого скла. На робочих довжинах хвиль 0,8 ¸ 0,9 мкм концентрацію водяних парів достатньо знизити до 10-7. однак при l=1,2 ¸ 1,6 мкм концентрація групи ОН¯ повинна бути не вище 10-8. Досягнути цього надзвичайно важко. Однак останнім часом розроблені оптичні волокна, в яких ця проблема вирішена, що дає можливість зробити відкритими нові робочі діапазони на довжинах хвиль в діапазоні 1350 ¸ 1450 нм. У порівнянні зі звичайними одномодовими волокнами зменшення втрат в межах цього вікна прозорості робить можливим створення ліній передач з більшою довжиною регенераційної ділянки, дає можливість здійснювати передачу при високій швидкості (10 Гбіт/с) приблизно на вдвічі більшу відстань.

Втрати у волокні збільшуються також через ряд причин (крива 6 на рис. 2.1), що зумовлені недостатньо досконалою технологією виготовлення світловодів і кабелів: забрудненням волокон у процесі їхньої витяжки, коливанням розмірів поперечного перерізу вздовж світловоду, нерівністю межі серцевина-оболонка, а також згладжуванням цієї межі під час витяжки волокна через дифузію домішок, які вводяться для зміни показника заломлення, виникненням мікро – та макровигинів при складанні волокон у кабелі.

Експериментально крива (4) на рис. 2.1 має три локальних мінімуму — вікна прозорості на довжинах хвиль 0,85; 1,3 та 1,55 мкм., та характеристика коефіцієнту загасання у сучасних волокон зі зменшеною концентрацією групи ОН¯
крива (5) на рис. 2.1.


 

Рисунок 2.1 Спектральна характеристика коефіцієнту загасання в світловоді.

 

2.2 Головні положення вимірювання загасанням методом втрат, що вносяться

 

Метод вимірювання втрат, що вносяться, заснований на послідовному вимірюванні потужності оптичного випромінення на виході волокна досліджуваного оптичного кабелю і на його вході. Методика вимірів детально визначається у [9.4].

Для визначення втрат оптичної потужності в оптичному волокні необхідно знати потужність (або рівень потужності) на виході волокна, що досліджується, та потужність (або рівень потужності), яка подається у волокно, що досліджується. Загасання у кабелі, що вимірюється, визначають за формулою:

(2.1)

де А(l) – загасання в оптичному кабелі, дБ.

Р1 та Р2 – відповідно потужності на вході та виході оптичного волокна, що вимірюється, Вт.

l – довжина хвилі, на якій проведені вимірювання, мкм.

Потужність сигналу часто характеризують по відношенню до 1 мВт. Тоді потужність визначається за формулою:

, дБм (2.2)

де Р1 потужність, що вимірюється у Вт.

Тоді загасання у волокні, що вимірюється, визначають за формулою:

, дБ (2.3)

Коефіцієнт загасання у волокні, що вимірюється, визначається за формулою:

, (дБ/км) (2.4)

Схеми вимірювання оптичних потужностей Р1 та Р2 наведені на рис. 2. 2 та рис. 2.3.

На яких:

Джерело випромінення – пристрій, що входить до комплекту оптичного тестера ОМК3-76 і призначений для електрооптичного перетворення сигналу.

Вимірювач ОП – пристрій, призначений для виміру потужності або рівня потужності оптичного сигналу після перетворення оптично сигналу на електричний, що здійснюється фотоприймачем, який входить до комплекту оптичного тестеру ОМК3-76.

ШСС – шнур світловодний сполучний призначений для з’єднання ( за допомогою перехідних розеток, що позначені на схемах маленькими прямокутниками) вимірювального обладнання та досліджуваного волокна.

КС – кабельна секція, що складається з котушок з оптичним волокном, що досліджується.

Рисунок 2.2 Вимірювання оптичної потужності що вводиться в досліджуване волокно.

Рисунок 2.3 Вимірювання оптичної потужності на виході в досліджуваного волокна.

 

3. Ключові питання.

 

3.1 Чим зумовлені втрати в волоконному світловоді?

3.2 Назвіть фундаментальні механізми загасання світла в світловоді.

3.3 Як залежить коефіцієнт загасання від довжини хвилі?

3.4 Назвіть “вікна прозорості” в оптичному волокні.

3.5 Поясніть суть методу втрат, що вносяться, для вимірювання загасання в оптичному волокні.

3.6 Змалюйте структурну схему вимірювання загасання методом втрат, що вносяться.

3.7 Для чого призначений оптичний тестер ОМК3-76?

3.8 В якому діапазоні вимірює потужність тестер ОМК3-76?

4. Домашнє завдання.

 

4.1 Підготуйтесь до відповідей на питання пункту 3.

4.2 Підготуйтесь до виконання лабораторного завдання.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...