тмоот практика 1. Изучение системного оборудования для анализа оптоволоконных кабелей
 Скачать 49.14 Kb.
|
|
Практическая работа №6 Тема: «Изучение системного оборудования для анализа оптоволоконных кабелей» Цель работы: Провести изучение оборудования для выполнения анализа оптоволоконных кабелей. Литература: В.В. Величко, Г.П. Катунин., В.П. Шувалов.-М: Горячая линия-Телеком, 2009-712с.:ил Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов.-Телекоммуникационные системы и сети. Современные технологии. Том 1.-М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-647с.:ил Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации.-М.: Эко-Трендз, 2001.-187с Порядок выполнения работы: Изучить оборудование для анализа. Ознакомиться с порядком анализа. Содержание отчета: Цель работы. Краткое содержание теории. Выводы. Теоретическая часть Оптоволоконные системы контроля – это устройства для определения некоторых показателей среды на основе изменения параметров лазерного луча, передаваемого через оптоволокно на устройство детектирования, производящее оценку изменений. С помощью оптоволоконного мониторинга определяются характеристики механического напряжения, температура, вибрация, ускорение вращения, концентрация химических веществ и др. параметры. Благодаря простоте конструкции и инертности материала оптоволоконные системы мониторинга имеют целый ряд преимуществ в сравнении с другими типами датчиков: Применение в конструкции диэлектриков снимает ограничения на использование данного типа датчиков в местах высокого напряжения. Возможность безопасной эксплуатации во взрывоопасной среде из-за отсутствия вероятности появления искр и иных источников возгорания. Не подверженность электромагнитным помехам. Оптоволоконные датчики не являются источником электромагнитного поля препятствующего работе других систем. Широкий диапазон рабочих температур датчиков, превышающий показатели электронных аналогов. Возможность применения мультиплексирования, интеграции нескольких устройств мониторинга в одной линии оптоволокна с одним источником световой волны. В настоящее время волоконно-оптические относятся к категории наиболее выгодных решений с коммерческой точки зрения, не найдя достойных аналогов, обеспечивающих столь высокие эксплуатационные показатели. Оптоволоконные датчики демонстрируют отличные показатели при работе в жестких условиях, при мониторинге систем высокого напряжения или для замеров в СВЧ-печах, внутри трубопроводов, в мостах, больших плотинах и т. д. Оптоволоконные системы мониторинга являются и частью, т. н. «умных строительных конструкций» - будучи встроенными в здания и сооружения они измеряют состояние вибрации, износа и др. величины. ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ МОЩНОСТИ Оптические измерители мощности (Optical Power Meter - ОРМ) используются для измерения оптической мощности сигнала, а также для измерения затухания в кабеле. Эти измерители являются столь же распространенным прибором для инженеров, связанных с оптоволоконными системами, как мультиметр для инженеров-электронщиков. Оптические измерители мощностиобеспечивают как измерение кабельных линий, так и анализ работы терминального оборудования, передающего сигнал в оптическую линию. В паре со стабилизированным источником сигнала OPMобеспечивает измерение затухания - основного параметра качества оптической линии. Особенно важным классом измерений для OPM является измерение параметров узлов оптической линии (участков кабеля, интерфейсов, сварочных узлов, аттенюаторов и т.д.). Основными параметрами OPM являются: тип детектора линейность усилителя точность и график необходимой калибровки динамический диапазон точность и линейность работы возможность поддержки различных оптических интерфейсов Оптический детектор Наиболее важным элементом оптического измерителя мощности является оптический детектор, который определяет характеристики самого прибора.  Рис. 2. Схема устройства оптического измерителя мощности Оптический детектор представляет собой твердотельный фотодиод, который принимает входной оптический сигнал и преобразует его в электрический сигнал заданной интенсивности. Полученный электрический сигнал идет через АЦП на сигнальный процессор, где производится пересчет полученного электрического сигнала в соответствии с характеристикой твердотельного фотодиода в единицы измерений (дБм или Вт), представляемые затем на экране прибора (рис. 2). Для обеспечения стабильной работы твердотельного фотодиода используется термостабилизирование. Основной характеристикой прибора является характеристика зависимости выходного сигнала фотодиода от мощности входного оптического сигнала на разных длинах волн, точнее равномерность этой характеристики. В зависимости от этого сигнальный процессор в большей или меньшей степени должен компенсировать возможную нелинейность характеристики. В результате, если характеристика фотодиода сильно неравномерна, для ее компенсации сигнальный процессор должен иметь более сложную структуру. С другой стороны, более высокотехнологичный фотодиод будет иметь более равномерную характеристику, при этом сигнальный процессор может быть довольно простым. При разработке OPM основным вопросом является выбор "золотой середины" между стоимостью высокотехнологичного фотодиода и сложностью/стоимостью сигнального процессора. Необходимо также учитывать, что некачественный фотодиод может иметь низкую стабильность характеристики по времени, что потребует регулярной калибровки прибора. Другой важной характеристикой фотодиодов является спектральная характеристика, т.е. зависимость эффективности работы фотодиода от длины волны передаваемого сигнала, где эффективность работы фотодиода определяется отношением тока на выходе к мощности принимаемого сигнала. Эта характеристика определяет диапазон использования различных фотодиодов в приборах. На рис. 3. представлены характеристики для трех основных типов фотодиодов: кремниевого (Si), германиевого (Ge) и на основе сплава арсенида галлия (InGaAs). Точность измерений и график калибровки Точность измерений и график калибровки для оптических измерителей мощности является еще одним важным параметром, поскольку в зависимости от точности изготовления детектора и параметров работы усилителя его характеристики могут изменяться. Этот параметр определяет стабильность работы прибора в процессе эксплуатации. Как уже отмечалось выше, приборы имеющие линейный усилитель и систему автокалибровки, являются предпочтительными еще и потому, что не требуют частой поверки. Динамический диапазон Наиболее существенными характеристиками OPM , которые необходимо учитывать при выборе приборов, являются динамический диапазон, разрешающая способность и линейность работы. Все перечисленные параметры напрямую связаны с описанными выше параметрами элементов OPM и особенно важны при выборе оборудования. Линейность и точность Самым важным критерием выбора ОРМ являются линейность его работы и точность. Под точностью понимается метрологическая точность, т.е. соответствие между измеренным значением параметра и значением, измеренным эталонным калиброванным прибором. Линейность прибора определяется стабильностью результатов измерений в зависимости от уровня сигнала, температуры, разрешения по длине волны и т.д. Возможность поддержки различных оптических интерфейсов Возможность поддержки различных оптических интерфейсов в современных оптических системах передачи также является важным условием выбора прибора. Современные оптоволоконные сети используют различные оптические интерфейсы. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА Стабилизированные источники оптического сигнала(Stabilized Light Source - SLS) выполняют роль ввода в оптическую линию сигнала заданной мощности и длины волны. Оптический измеритель мощности принимает этот сигнал и, таким образом, оценивается уровень затухания, вносимого оптическим кабелем. Иногда в качестве стабилизированных источников оптического сигнала используются источники сигнала линейного оборудования. Это имеет место в уже развернутой работающей сети. Основным элементом SLS является излучатель, - источник оптического сигнала. Стабильность генерируемого сигнала излучателя поддерживается путем регулирования тока излучателя по сигналу рассогласования источника опорного напряжения и напряжения эталонного фотоприемника. Фотоприемник служит для контроля мощности, генерируемой излучателем. Для этого часть излучаемого оптического сигнала через оптический ответвитель подается на эталонный фотоприемник. Стабилизация рабочей точки излучателя осуществляется компаратором. Температурный режим работы излучателя поддерживается термостабилизатором. В ряде методик измерения параметров оптических систем передачи используются модулированные оптические сигналы, для обеспечения генерации которых в состав SLS включается коммутатор, обеспечивающий модуляцию оптического сигнала за счет управления током излучателя от внешнего или внутреннего генератора.  Рис. 5. Схема устройства стабилизированные источники оптического сигнала Существует три основных типа SLS , различаемых по типам используемого излучателя: лазерные источники, светодиодные источники (LED) , источники белого света с вольфрамовой лампой. Эти источники отличаются, главным образом, характеристикой добротности источника - шириной полосы излучения. Лазерные источники имеют самую высокую добротность, источники белого света - самую низкую. Ниже подробно рассматриваются характеристики источников перечисленных типов. На рис. 4. показана сравнительная характеристика добротности лазерного и светодиодного источника сигнала. ЛАЗЕРНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА Эти источники имеют узкую полосу излучения и генерируют практически монохроматический сигнал. В отличие от светодиодных источников сигнала, лазерные источники не имеют постоянной характеристики в излучаемом диапазоне. Характеристика лазерного источника имеет несколько дискретных частот излучения по краям основной частоты. Таким образом, спектральная характеристика лазерных источников характеризуется значительной неравномерностью, что может приводить к искажениям при измерениях (см. об этом ниже). Эти источники являются самыми мощными, однако самыми дорогими. Они используются для измерения оптических потерь в одномодовом кабеле на большом расстоянии (уровень потерь более 10 дБ). Для измерения многомодовых кабелей обычно не рекомендуются лазерные источники из-за дисперсии в кабеле. СВЕТОДИОДНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ Этот тип оптических источников сигнала имеет более широкий спектр излучения, обычно в пределах 50-200 нм. Всветодиодных источникахиспользуется принцип спонтанного излучения света, поэтому сигнал светодиода является некогерентным и спектрально более однородным. Для стабилизации уровня выходной мощности LED достаточно стабилизировать цепь питания источника, поэтому светодиодные источники отличаются повышенной стабильностью выходного уровня. Они дешевле лазерных и часто применяются для анализа потерь в кабелях малой длины, например, в приложениях анализа кабелей ЛВС. Однако использование их для анализа наихудшего случая распространения сигнала, когда нужна значительная мощность передаваемого сигнала, нецелесообразно. ИСТОЧНИКИ БЕЛОГО СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛЬФРАМОВОЙ ЛАМПЫ Эти источники являются альтернативными LED дешевыми источниками сигнала. В сочетании с кремниевым детектором они могут использоваться для измерения уровня затухания в оптическом кабеле на длине волны 850 нм, в сочетании с детектором InGaAs - на длине волны 1310 нм, поскольку суперпозиция спектральной характеристики OPM и источника белого света дают центральную частоту 1300 нм. Источники белого света могут использоваться для измерений, не требующих особой точности, а также для визуального обнаружения обрывов или деградации кабеля без опасности повреждения глаз, которая имеется при использовании лазерных источников. В настоящее время источники белого света практически вытеснены с телекоммуникационного рынка в связи со значительным снижением цены на лазерные и светодиодные источники. Основными техническими характеристиками стабилизированных источников являются: стабильность работы выходная мощность частота модуляции Стабильность работы SLS - техническая характеристика SLS как прибора - включает в себя как стабильность по выходному уровню, так и спектральную стабильность в зависимости от времени и температуры и является основной. Стабильность работы во времени определяет частоту калибровки SLS , а температурная стабильность является характеристикой применимости прибора в эксплуатационных измерениях. Данные параметры прибора зависят как от самого источника оптического сигнала, так и от механизма ввода оптического сигнала в волоконно-оптический кабель. Наиболее существенным внешним фактором воздействия на работу SLS является температура, это особенно важно для лазерных источников сигнала. Для компенсации температурного воздействия в SLS обычно используется термостатирование. Выходная мощность SLS зависит от параметров источника сигнала и от эффективности механизма ввода оптического сигнала в кабель. В лазерных источниках сигнала обеспечивается высокая эффективность ввода (до 30%) за счет использования специального загрузочного кабеля (pigtail), что дополнительно увеличивает их стоимость, в светодиодныхSLS , представляющих более дешевые средства, эффективность ввода невелика и составляет обычно 5%. Как уже отмечалось выше, ширина спектральной характеристики лазерных источников сигнала составляет обычно 2-5 нм, для светодиодных - 30-100 нм (некоторые модели обеспечивают до 170 нм на длине волны 1310 нм). Большая спектральная характеристика приводит к значительным ошибкам при передаче, главным образом за счет воздействия дисперсии. Предельная частота модуляции определяется временем нарастания и спада сигнала. Если время нарастания сигнала связана с работой цепей питания, то время спада определяется характеристиками источника. Наиболее высокую частоту модуляции сигнала обеспечивают лазерные источники. АНАЛИЗАТОРЫ ЗАТУХАНИЯ В ОПТИЧЕСКОМ КАБЕЛЕ Анализатор затухания, вносимого оптическим кабелем (Optical Loss Test Set - OLTS), представляет собой комбинацию оптического измерителя мощности и источника оптического сигнала. Различают интегрированные и раздельные измерители потерь. Интегрированные имеют источник сигнала и измеритель мощности в одном устройстве, а разделенные измерители представляют собой набор из источника сигнала и ОРМ. Соответственно, технические параметры анализаторов потерь содержат все перечисленные параметры для источников сигнала и оптических измерителей мощности. ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ АТТЕНЮАТОРЫ Перестраиваемые оптические аттенюаторыиспользуются для имитации потерь в оптической линии, что применяется для стрессового тестирования линии, т.е. для анализа работоспособности устройств (в первую очередь, линейного и терминального оборудования) при различных условиях работы сети. Обычно различают три типа оптических перестраиваемых аттенюаторов: дискретно-перестраиваемые, непрерывно перестраиваемые, комбинированные, в которых дискретный переключатель обычно выполняет роль полного подавления входящего сигнала. Все аттенюаторы, как правило, широкополосные. В аттенюаторах используются различные методы внесения затухания: осевое и радиальное смещение, использование различных фильтров и призм. На входе аттенюатора расположены две линзы для преобразования светового потока. Основным элементом аттенюатора является призма с низким уровнем потерь, связанных с поляризацией (Polarization Dependence Loss - PDL). Уровень затухания, вносимого аттенюатором, зависит от положения призмы и регулируется позиционером. Важным условием является отсутствие при работе аттенюатора краевых эффектов и точность позиционирования. Для достижения приемлемой точности работы устройства в его состав включены цифровые цепи управления и микропроцессор. Основными характеристиками перестраиваемых аттенюаторов являются: точность (линейность), PDL, уровень возвратных потерь, повторяемость, разрешение, остаточное вносимое затухание. Все эти характеристики проверяются в ходе обязательной калибровки приборов, частота которой также является важным техническим параметром аттенюаторов. Линейностью аттенюатора называется разница между задаваемым и измеряемым в ходе поверки затуханием, вносимым этим прибором во всем динамическом диапазоне. Соответственно, точность работы определяется как линейность в заданном диапазоне. Потери, связанные с дисперсией призмы (PDL), зависят, главным образом, от качества стекла, из которого она изготовлена. Сдвиг фазы, обусловленный дисперсией, приводит к уменьшению мощности передаваемого сигнала, как следствие, к дополнительному затуханию, связанному с PDL. Еще одним важным параметром оптических аттенюаторов, помимо диапазона вносимых потерь и точности, является уровень возвратных потерь, связанных с отражением части сигнала в линию. Основное требование к аттенюаторам -требование наиболее низкого собственного уровня отражения, который достигается покрытием интерфейсных линз антиотражающим материалом. Остаточное вносимое затухание - это минимальное затухание, вносимое аттенюатором. Описанная модель аттенюатора, подключенная к волокну, содержит призму и не может не вносить затухание, поэтому параметр остаточного затухания определяет начало отсчета вносимых потерь. АНАЛИЗАТОРЫ ВОЗВРАТНЫХ ПОТЕРЬ Роль измерений возвратных потерь (Optical Return Loss - ORL) в современных телекоммуникационных системах выросла только в последнее время в связи с развитием широкополосных цифровых систем передачи, в результате чего повысились требования к подавлению возвратных потерь в оптических системах. Наличие возвратных потерь приводит к увеличению параметра ошибки в цифровых системах передачи и понижению отношения сигнал/шум в аналоговых системах. Применительно к оптическим системам передачи влияние ORL существенно для систем, использующих различные типы модуляции, например, для систем кабельного телевидения, где используется амплитудная модуляция (AM), чувствительная к уровню отражения в кабеле. Измерения параметра возвратных потерь касается всех участков волоконно-оптической системы передачи, включая кабель, оптические интерфейсы, разветвители и другие компоненты. Анализаторы возвратных потерьпредназначены для измерения уровня отражения от ВОСП и представляют собой оптические рефлектометры с постоянным сигналом (Optical Continuous Wave Re- flectometer - OCWR). Устройство анализаторов аналогично устройству оптического рефлектометра, представленному на рис. 8.16 с той лишь разницей, что в анализаторах ORL в качестве источника сигнала используется SLS непрерывного действия, а в качестве измерителя мощности отраженного сигнала - ОРМ. В отличие от оптических рефлектометров, обеспечивающих анализ уровня отражения от времени, анализаторы возвратных потерь дают интегральную характеристику среднего уровня отражения от ВОСП. В то же время использование анализаторов возвратных потерь оправдано в случае необходимости точных измерений уровня отражения, OTDR обеспечивают лишь оценку этого параметра. Основным фактором, влияющим на работу анализатора ORL, является стабильность источника сигнала. В анализаторах возвратных потерь могут использоваться как внутренние, так и внешние источники сигнала. Обычно используются лазерные SLS. Спектральная нестабильность источника приводит к удвоению ошибки измерения за счет отражения. В качестве ОРМ используется оптический детектор на основе InGaAs с линейным оптическим усилителем, таким образом, все факторы, влияющие на работу ОРМ, актуальны для анализаторов возвратных потерь. Дополнительно на работу анализатора ORL могут оказывать влияние параметры оптического разветвителя, такие как чувствительность к поляризации отраженного сигнала. ОПТИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫ Оптические рефлектометры (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR) являются наиболее полнофункциональным прибором для эксплуатационного анализа оптических кабельных сетей. Рефлектометр представляет собой комбинацию импульсного генератора, разветвителя и измерителя сигнала и обеспечивает измерение отраженной мощности при организации измерений с одного конца. Рефлектометры действуют по принципу радара: в линию посылается импульс малой длительности, который распространяется по оптическому кабелю в соответствии с релеевским рассеянием и френелевским отражением на неоднородностях в оптическом кабеле (дефекты материала, сварки, соединители и т.д.). Управляющий процессор обеспечивает согласованную работу лазерного диода и электронного осциллографа, создавая возможность наблюдения потока обратного рассеяния полностью или по частям. Для ввода импульсов в волокно используются направленный ответвитель и оптический соединитель. Поток обратного рассеяния через оптический соединитель и направленный ответвитель поступает на высокочувствительный фотоприемник, где преобразуется в электрическое напряжение. Это напряжение подается на вход Y электронного осциллографа, вызывая соответствующее мощности потока обратного рассеяния отклонение луча осциллографа. Ось X осциллографа градуируется в единицах расстояния, а ось Y - в децибелах. Основными характеристиками рефлектометров являются: рабочая длина волны разрешающая способность динамический диапазон размер мертвой зоны точность тип оптического интерфейса Важный параметр OTDR - диапазон возможного затухания (backscatter range) или динамический диапазон измерений - определяет возможный диапазон измерений потерь оптической мощности в линии и, как следствие, диапазон измерений по расстоянию. Динамический диапазон определяется как разность показаний рефлектометра в начальной точке и уровня порога шумов в конце рефлектограммы. Длина импульса оптического сигнала определяет энергию светового сигнала, вносимого в оптический кабель, следовательно, большему значению импульса будет соответствовать больший динамический диапазон. Поэтому динамический диапазон рефлектометров специфицирован для всех значений длины импульса, поскольку варьируется в зависимости от длины импульса. Разрешение или разрешающая способность рефлектометра трактуется по-разному. В некоторых описаниях под разрешающей способностью понимается минимальное расстояние, при котором возможно различить два близко стоящих дефекта, в других - разрешающей способностью называется расстояние между двумя последовательными отсчетами на рефлектограмме, которое обычно в несколько раз меньше расстояния различения двух дефектов. Чем больше разрешающая способность, тем точнее определяется дефект на рефлектограмме. Важным параметром, связанным с разрешающей способностью рефлектометра в ближней зоне, является размер мертвой зоны (Event Dead Zone - EDZ). Существует два значения этого параметра: мертвая зона до первого соединения определяет минимальную дистанцию, необходимую для различения двух соединителей, в то же время мертвая зона до первого сварочного узла определяет минимальную дистанцию, необходимую для различения одного отражающего узла и одного неотражающего объекта. В практике эти два параметра называют EDZ по отражению и EDZ по затуханию. Мертвая зона обусловлена френелевским отражением в начале кабеля. На уровне большого сигнала, отраженного от начала кабеля, практически невозможно обнаружение дефекта. Единственным средством для обнаружения такого рода дефектов является использование добавочного кабеля (pigtail) длиной, равной EDZ. Встречается мнение, что рефлектометры полностью заменяют анализаторы потерь оптической мощности. Однако в действительности оказывается, что это не так. Измерения, производимые рефлектометрами - это всегда балансирование между параметрами диапазона возможного затухания в линии, расстояния до источника отражения и разрешающей способности рефлектометра. Диапазон возможного затухания обычно оценивается по средней длине измеряемого кабеля, которая может превышать 10 км для мощных рефлектометров. Как правило, максимальная длина измеряемого кабеля в два раза больше, она и является границей диапазона возможного затухания. Рефлектометры обычно разделяются на два класса: рефлектометры дальнего действия мини-рефлектометры Мини-рефлектометры имеют обычно высокое разрешение и обеспечивают локализацию неисправности и различение двух объектов на расстоянии менее 10м, тогда как мертвая зона рефлектометров дальнего действия обычно превышает 10 м. Мини-рефлектометры используют при эксплуатации кабелей длиной 100 м - 50 (100) км. В случае более длинных кабелей необходимо использовать рефлектометры дальнего действия. ВИЗУАЛЬНЫЕ ДЕФЕКТОСКОПЫ Визуальные дефектоскопы (Visual Fault Locator) представляют собой источники оптического сигнала видимого диапазона 400-700 нм, которые могут использоваться для визуального обнаружения повреждений в кабелях и интерфейсах, обнаружения неоднородностей и оценки качества сварных швов. Сигнал от визуального дефектоскопа рассеивается на крупных неоднородностях в кабеле, то есть наблюдается оператором в виде светлых пятен (источников рассеяния) через пластиковую оболочку кабеля. Визуальные дефектоскопы часто используются в комплекте с оптическими рефлектометрами, диапазон действий которых ограничен границей мертвой зоны (EDZ). В этом случае визуальный дефектоскоп обеспечивает оценку качества оптического интерфейса и позволяет обнаружить неоднородности в пределах мертвой зоны. В остальных случаях портативные визуальные дефектоскопы используются как удобный инструмент при монтаже и эксплуатации оптических кабелей. Обычно в визуальных дефектоскопах используются полупроводниковые лазеры или гелий-неоновые лазерные источники (HeNe). Гелий-неоновые лазеры мощнее полупроводниковых, однако требуют в 50 раз большей мощности питания и имеют большие габариты. Использование полупроводниковых лазеров позволяет создавать портативные визуальные дефектоскопы, пример которых представлен на рис. 6. Для визуальной дефектоскопии наиболее эффективным было бы использование длины волны 550 нм, которой соответствует наибольшая яркость визуального восприятия. Однако на практике визуальные дефектоскопы используют лазерные источники сигнала в диапазоне 630-670 нм. Наиболее часто применяются визуальные дефектоскопы с центральной частотой источника 635, 650 или 670 нм. Использование той или другой длины волны имеет как преимущества, так и недостатки. Применение коротких волн диапазона видимого спектра (600-700 нм) обусловлено большей интенсивностью воспринимаемого человеческим глазом света в этом диапазоне. Так сигнал 635 нм видится человеческим глазом в семь раз ярче сигнала 670 нм. Недостатком использования коротких волн является больший уровень затухания сигнала в кабеле. Так для сигнала 635 нм уровень погонного затухания в оптическом кабеле обычно составляет 11 дБ/км, тогда как для сигнала 670 нм - 6 дБ/км. Учитывая параметры интенсивности и затухания, можно оценить пороговое значение максимальной дальности использования визуальных дефектоскопов - 1,75 км. Для измерений на коротких расстояниях до 1,75 км с успехом могут использоваться дефектоскопы 635 нм, для измерений свыше 1,75-2 км - дефектоскопы 670 нм, а для измерений в промежуточном диапазоне - дефектоскопы с лазерами 650 нм. Визуальные дефектоскопы могут работать как в режиме непрерывной генерации оптического сигнала, так и в режиме мерцания с частотой 1 Гц. Обычно выходная мощность визуального дефектоскопа составляет 1 мВт. ИДЕНТИФИКАТОРЫ КАБЕЛЯ В практике эксплуатации оптических кабелей часто возникает задача тестирования кабеля без нарушения его целостности. Для этой цели используются идентификаторы оптического кабеля. С помощью этих приборов можно тестировать целостность волокна, проверять маркировку кабеля или подтверждать наличие или отсутствие сигнала перед изменением маршрута или техническим обслуживанием, вводить и выводить оптический сигнал через изгиб волновода. Спецификация измерений, выполняемая идентификаторами обычно невелика, поскольку эти устройства рассматриваются скорее как эксплуатационный инструмент. Обычно спецификация включает следующие измерения: наличие или отсутствие сигнала (темное волокно); тип сигнала (сигнал нагрузки, сигнал с незатухающей гармонической волной или модулированный испытательный сигнал с частотой 270 Гц, 1 кГц или 2 кГц). Идентификаторы кабелей можно эффективно использовать вместо измерителя мощности в задачах оптимизации расположения волокна в лотке и т.д. Идентификаторы представляют собой мощный инструмент для пошагового прохода (трассировки) оптического кабеля. Особенно важной функцией идентификаторов кабелей является возможность использовать их в качестве устройств ввода/вывода оптического сигнала без нарушения связности кабеля. Эта функция эффективно используется для организации связи по проложенному кабелю, когда идентификаторы кабеля используются в комплекте с оптическими разговорными устройствами. ОПТИЧЕСКИЕ МИКРОСКОПЫ Распространенной причиной деградации качества в оптических интерфейсах и в сварочных . муфтах ВОСП является нарушение качества полировки оптического волокна. В связи с этим возникает задача анализа качества полировки, чистоты и дефектов в волокне. Для этой цели применяются оптические эксплуатационные микроскопы, обеспечивающие визуальный анализ среза волокна. Усиление эксплуатационных микроскопов варьируется от 30 до 800 крат, наибольшее распространение в эксплуатации получили микроскопы с 30-100-кратным усилением. Оптическое волокно может наблюдаться напрямую или под некоторым углом. В результате анализа срезов волокна может быть обнаружена причина деградации качества. Эксплуатационные измерения с использованием микроскопов могут проводиться как в лаборатории при подготовке кабелей к прокладке, так и в полевых условиях для обнаружения причин деградации связи. ОПТИЧЕСКИЕ РАЗГОВОРНЫЕ УСТРОЙСТВА Оптические разговорные устройства представляют собой важный инструмент при прокладке кабеля и его тестирования непосредственно после прокладки в полевых условиях. Действительно, важным условием эффективной работы в процессе прокладки кабелей является наличие бесперебойной связи между бригадами. Для этого используются оптические разговорные устройства или оптические телефоны, обеспечивающие голосовую связь по оптическому кабелю. В оптических разговорных устройствах могут использоваться различные принципы работы: принцип тангенты активация волокна голосом разделение сигналом по длине волны (WDM) временное разделение каналов. Оптические телефоны, работающие на принципе тангенты, включают режим преобразования акустического сигнала в оптический при нажатии специальной кнопки. Для передачи сигнала используется частотно-модулированный сигнал. Использование алгоритма тангенты обеспечивает полудуплексную связь. Неудобством этого способа организации связи является невозможность свободных рук во время разговора. Этого недостатка лишено использование алгоритма активации сигнала от голоса, которое также обеспечивает полудуплексный режим работы. Оба способа могут использоваться только на коротких длинах кабеля, поскольку не позволяют осуществить регенерацию и усиление оптического сигнала. Технология WDM предполагает полнодуплексную связь с разделением двух каналов по длине волны. Неудобством метода является то, что оптические телефоны являются в этом случае парными в том смысле, что они должны передавать и принимать на разных длинах волн. Использование одинаковых оптических телефонов WDM может привести к несовместимости. Использование технологии с временным разделением (ТDМ) обеспечивает полнодуплексную связь на одной длине волны и, таким образом, лишено недостатков перечисленных методов. Дополнительным преимуществом оптических телефонов ТDМ является использование цифровых методов кодирования речи, что обеспечивает высокое качество связи. Недостатком технологии является сравнительно высокая стоимость цифровых оптических разговорных устройств. Наибольшее распространение в современной практике получили полнодуплексные разговорные устройства с частотной модуляцией (ЧМ) и цифровые телефоны с временным разделением. Основным параметром оптических разговорных устройств является динамический диапазон, который определяет максимальное дальнодействие оптических телефонов. На параметры работы оптических телефонов оказывает большое влияние уровень отражения в кабеле (ORL).  Схема оптического разговорного устройства Оптическое разговорное устройство включает в себя лазерный источник и оптический детектор, подключаемые к оптическому кабелю через оптический разветвитель (рис. 10). Высокий уровень ORL может привести к тому, что е отраженная часть сигнала лазерного передатчика будет уменьшать отношение сигнал/шум на входе детектора. Обычно в оптических телефонах с использованием ЧМ-модуляции отношение сигнал/шум составляет 12-25 дБ, с использованием цифровых методов -25-30 дБ, в то же время уровень возвратных потерь хуже 35 дБ может привести к уменьшению динамического диапазона на 15-25 дБ. Цифровые оптические разговорные устройства используют режим битовой синхронизации при передаче речевой информации и поэтому более защищены от высокого уровня ORL. |