Рис. lOi. Схема измерения затухания методом обратного рассеяния: а-функциональная схема; б-форма обратного сигнала; /-генератор импульсов; 2-модулятор; 3-полупроводниковый лазер; 4-направленный ответвитель; J-фотоприемники; 6-осциллограф; 7-ОК

Сигнал рассеяния на экране ос1;иллографа обычно регистрируется в логарифмическом масштабе с помощью логарифмического усилителя фотоприемника, что учитывается при определении а,.

На рис. 10.5, б видны неровности кривой обратного рассеяния, а в точке С имеется небольшой всплеск. Неровности соответствуют небольшим локальным неоднородностям на различных участках кабеля, а всплеск-отражению от места соединения волокон. Таким образом, можно оценить потери в соединениях.

Принципиальным недостатком метода обратного рассеяния является то, что не учитывается соотношение коэффициентов а„ и ар (см. выше). Поэтому результаты, полученные на основании таких измерений, неточно определяют полный коэффшщент затухания.

Другим недостатком является необходимость относительно большой мощности излучателя (несколько десятков милливатт), а также высокой чувствительности фотоприемного устройства, обладающего большой помехозащищенностью. Точность измерения затухания методом обратного рассеяния меньше других и существенно зависит от диапазона измеряемых значений затухания.

Применительно к измерениям одномодовых ОК метод обратного рассеяния осложняется рядом факторов, в частности условиями ввода импульсов и применением одномодовых лазеров повышенной мощности.

Приведем некоторые соотношения теории метода обратного рассеяния. Мощность вводимых в оптическое волокно прямоугольных импульсов равна Pq, а их длительность т; мощность

обратного рассеяния, приходящая назад, к началу волокна, Ps{t)- Если s[z)-фактор обратного рассеяния, определяющий долю рассеяния мощности в пределах апертуры волокна, распространяющейся в обратном направлении, то

) = O.SPottp(z)5(z) ехр { - [a + (z)+

+ ao(z)]zi;,T}. (10.3)

Здесь z-текущая координата на длине волокна; oip[z)-эффективный коэффициент рассеяния в точке z; а о (z)-среднее затухание на участке (О, z) для излучения, распространяющегося в прямом направлении; ао (z)-то же в обратном направлении. Очевидно,

a±()J,

a(z) определяется, в частности, модовым составом излучения, поэтому в общем случае а*(z)?a~(z),

a+(z)ao(z);

Vg-групповая скорость распространения импульса.

Так как Ps{t) пропорциональна длительности зондирующего импульса, то с увеличением т растет динамический диапазон, а также точность измерения затухания при одновременном уменьщении разрешающей способности (по длине волокна). Последнее обстоятельство существенно при использовании рефлектометра для определения места повреждения ОК.

Для участков многомодового волокна, где имеется установив-щееся распределение мощностей по модам, а профиль показателя преломления ступенчатый, фактор обратного рассеяния

5(z)0,75(«i-«2)/«i, (10.4)

где «1, «2 - показатели преломления сердцевины и оболочки. Для ОВ с параболическим профилем

(10.5)

v. 4[3 + 2(йо-Иа)А:/ио] ,

здесь По-показатель преломления в центре сердцевины; -то же на ее периферии; А;-коэффициент, зависящий от типа легирующих добавок.

Для одномодового волокна

,(,)3>i, (10.6)

где а-радиус сердцевины; ао-радиус поля моды; v={2n/X)anij2K; A = («i-«2)/«i.

Из приведенных вьфажений и соответствующих расчетов следует, что наибольщее влияние на величину Ps{t) оказывает изменение числовой апертуры по длине волокна.

Экспериментально установлена значительная зависимость сигнала обратного рассеяния от изменения диаметра ОВ, следовательно, по виду рефлектограммы можно судить о степени отклонения диаметра серд1;евины по длине волокна от нормированного значения. Существенность указанной зависимости также следует из того, что мощность сигнала, рассеянного сечениями разных диаметров, пропорциональна отнощению их квадратов.

Определение места повреждения ОК. Существующий метод относится к повреждениям волокна и не дает информации о повреждении защитных оболочек кабеля (если только повреждение последних не связано с нарущением целостности волокна).

Под повреждением волокна имеется в виду такое локальное нарущение его однородности, при котором передача информации при принятых показателях ее качества не реализуется. Таким образом, появление неоднородности, вносящей повыщен-ное затухание или существенно деформирующей сигналы информарии, является повреждением кабеля. Предельным видом такого повреждения является обрыв волокна, при котором сигналы информации не проходят.

В настоящее время установление факта и места повреждения ОК реализуется методом оптической локации, т. е. путем посылки в кабель зондирующего импульса и измерения интервала времени между моментами посьшки зондирующего импульса и прихода к началу кабеля отраженного импульса.

Прингщпиальная схема измерения аналогична схеме на рис. 10.5, однако такие параметры, как частота следования импульсов, их продолжительность, энергетический потенциал, выбираются оптимальными для измерения времени t,, по которому определяется с наибольщей возможной точностью расстояние / до места повреждения:

l=v,tJ2,

где Vg-групповая скорость распространения сигнала по ОК.

Для повыщения дальности действия и чувствительности применяют лазеры повыщенной мощности, лавинный фотодиод и спегщальные методы обработки сигналов на приеме, для чего после детектора 5 (рис. 10.5) устанавливается блок обработки сигналов, повыщающий отнощение сигнал/помеха. Значение /3 может быть определено визуально на экране осциллографа или при применении на приеме электронной схемы, дающей цифровой отсчет. При введении в эту схему значения скорости Vg, соответствующей данному кабелю, отсчет покажет непосредственно искомое значение /.