Главная  Развитие оптической связи 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [ 69 ] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

KD>!I-o-

k 3 6

Рис. 10.11. Схема измерения дисперсии челночно-импульсным методом: I/-генератор импульсов; 2-лазер; 3-линзы; 4-зеркала; 5-измеряемое ОВ; 6- * фотоприемник; 7-осциллограф; 8-формирователь задержки

Погрешность измерений будет тем меньше, чем больше будет запаздывание импульса, которое увеличивается с длиной пути / распространения. С ростом ширины полосы частот кабеля дисперсия уменьшается, поэтому необходимость в измерениях на более длинных образцах кабеля возрастает.

Так как использование реальных больших длин кабеля может оказаться затруднительным, применяется метод челночных импульсов (рис. 10.11), в котором длина пути распространения импульсов увеличивается при относительно небольшой длине измеряемого кабеля. На обоих концах кабеля устанавливаются ортогонально к оси волокна на его торцах через слой согласующей иммерсионной жидкости полупрозрачные зеркала. Импульсы, излучаемые лазером, распространяются, многократно отражаясь от зеркал, т. е. совершают челночное движение между зеркалами.

В каждый цикл прихода импульса к фотоприемнику часть излучения проходит через полупрозрачное зеркало и попадает на фотоприемник.

Осциллограф запускается исходными импульсами генератора, которые модулируют лазер. Момент запуска определяется задержкой, регулируемой электрическим формирователем задержки, значение которой определяет порядок челночных циклов, после которых импульс проходит удлиненный путь и фиксируется на экране осциллографа.

Количество отражений, которые могут быть зарегистрированы, зависит от энергетического потенциала А, т. е. разности (в децибелах) между мощностью излучения, введенной в измеряемый кабель, и минимальным значением принимаемой мощности.

Соотношение, определяющее максимальное значение N„ числа принятых импульсов:

- 20 Ig Т- а/о (20 Ig i? -I- 2а/о) (iV„ -1),

где Т и R-коэффициенты пропускания и отражения зеркал; а-затухание в кабеле, дБ/км; /о-длина кабеля, км.

Хотя челночный метод дает возможность исследовагь искажения сигналов в широкополосных ОК и измерять малые 211



значения дисперсии, его применение ограничено большими потерями мощности при каждом отражении от торцевых зеркал.

10.4. ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Измерение апертуры. Апертура представляет интерес и может явиться предметом измерений в основном применительно к многомодовым кабелям. Числовая апертура NA для случая, когда торец волокна граничит с воздухом, определяется как NA = sin 6, где 6-предельный угол между оптической осью волокна и лучом, распространяющимся в данном прямолинейном волокне.

В действительности, вследствие волновой природы излучения и Дифракционных явлений на торце волокна резкого ограничения по углу излучения из волокна (или по углу ввода излучения в волокно) не существует.

Апертурный угол можно определить на основании измерения угловой характеристики излучения волокна. Для этого в отрезок волокна длиной не менее нескольких метров вводится через сгЛеситель мод и фильтр оболочечных мод излучение от лазера. На выходе волокна на расстоянии 10-20 см от его торца измеряется под различными углами к оси волокна сканирующим фотодектором относительная яркость излучения

/•(e) = Le/Lo.

Здесь Le-яркость в направлениях, образующих угол О с осью волокна; Lq-яркость в направлении 0 = 0. Угол От соответствует /-(6т) = а, где а<1. Практически а выбирается достаточно малой (0,05 или 0,1).

Выходной (излучающий) торец волокна должен быть хорошо обработан, плоскость его должна быть перпендикулярна оси волокна, которая должна совпадать с осью фотодетектора при его угловом центральном положении.

Измерение профиля показателя преломления. Профиль показателя преломления поперечного сечения волокна определяет его характеристики передачи. Обобщенное аналитическое описание профиля градиентного волокна:

и(/-) = Ио

1-2Л(-

а) Л

(10.19)

где A = («o-«о-показатель преломления на оси сердцевины; и„-то же на его периферии; а-радиус сердцевины.

Показатель степени g определяет вид профиля. Влияние этого показателя на ширину полосы частотной характеристики волокна весьма существенно. Оптимальное значение g зависит от ряда факторов, в частности от значения рабочей оптической



W частоты и спектральной характеристики показателя преломления. При отклонении g от оптимального значения на 3-5% полоса частот уменьшается почти на порядок. Поэтому погрешность измерения и (г) должна быть достаточно мала. Для реальных значений Л погрешность измерения не превышает 10""*.

Для измерений с такой точностью нужны достаточно сложные установки, такие измерения проводятся, как правило, только для выходного контроля при производстве ОВ или при разработках и исследованиях различных профилей.

Наиболее точным, дающим погрешность не более 10", является метод голографической микроинтерферометрии. Однако обработка результатов измерений при этом методе занимает много времени, а само проведение измерений требует прецизионных условий, в частности усиленной защиты от малейшей вибрации, что затрудняет применение этого метода в заводских условиях.

Интерферометрические методы также являются достаточно точными (погрешность порядка 10"). Эти методы удобны для измерения п{г) как в заготовках, из которых вытягивается волокно, так и в самих волокнах. Сложностью этих методов

Ёется также необходимость получения среза от заготовки волокна плоскопараллельной пластинки с высокой сте-ю обработки ее поверхностей. На основании изучения бработки интерференционной картины на поверхности тинки получают зависимость и(/-). Основным прибором в этом методе является интерферометр Маха-Цандера.

Метод фокусировки, дающий погрешность измерений не более 10""*-10", заключается в том, что образец (заготовка или волокно), помещенный в иммерсионную жидкость, освещается в поперечном направлении монохроматическим некогерентным светом и рассматривается под микроскопом. Иммерсионная жидкость устраняет влияние внешней границы оболочки образца. Сердцевина, являющаяся в этом случае цилиндрической линзой, фокусирует свет, распределение плотности потока которого в плоскости изображения измеряется с помощью видеокамеры. Распределение плотности потока пересчитывается в распределение п(г). Вместо видеокамеры возможно применение обычного микроскопа, перемещаемого в направлении поперечной оси образца.

Градуированный фотодектор, совмещенный с окуляром р связанный с микропроцессором, обеспечивает автоматический счет распределения плотности потока Р{г) в распределение

Соотношение, устанавливающее указанную связь.

(10.20)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [ 69 ] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

0.0017