Из выражения (5.6) следует, что СОР возрастает с увеличением мощности P0 и длительности tи зондирующего импульса, т.е. с увеличением его энергии. Кроме того, СОР возрастает с уменьшением оптических потерь
где tи0 длительность зондирующего импульса, при которой нормируется относительный уровень СОР в ближней зоне ВТ
Принимая некоторое значение оптической мощности Pн за уровень 0 дБ, запишем выражения для уровней обратно рассеянного Ys и отраженного Yr сигналов в зависимости от расстояния l и временного интервала t между зондирующим сигналом и СОР
Совокупность рассеянного и отраженного излучения из исследуемого ВТ, приходящего на вход ОР, называют сигналом обратного рассеяния (СОР). СОР через второе плечо НО поступает на высокочувствительное фотоприемное устройство (ФПУ). После усиления в ФПУ, выделения СОР из шумов ФПУ и логарифмирования в устройстве обработки сигнала (УОС) преобразованный СОР как функция времени задержки (или расстояния) отображается в графической форме в виде рефлектограммы на экране дисплея (Д).
l , расположенного на расстоянии l от ОР, и пришедшего ко входу ОР можно записать
Для мощности излучения, рассеянного с участка D
Часть рассеянного излучения возвращается обратно к ОР. Она определяется фактором обратного рассеяния G, который зависит от апертурных свойств ВС. Например, для МВС и ОВС со ступенчатым профилем показателя преломления фактор обратного рассеяния составляет
где с скорость света в вакууме.
s ) не зависит от мощности зондирующего импульса при обычно используемых мощностях излучения. Проходящий по ВС оптический импульс длительностью tи одновременно вызывает рассеяние с участка ВС протяженностью
Проходящий по ВС зондирующий импульс рассеивается в любом сечении ВС, а рассеянное излучение распространяется равномерно во все стороны. Это рассеяние называют рэлеевским и его невозможно устранить технологическими приемами при изготовлении ВС. Это рассеяние является линейным, и доля рассеянного излучения (коэффициент рассеяния a
Причем длительность отраженных импульсов без учета дисперсии будет равна длительности зондирующего импульса tи. Временной интервал t между зондирующим и отраженным импульсами определяется эквивалентным показателем преломления n1 сердцевины ВС и расстоянием l до неоднородности
и расстояния до неоднородности l составляет
Упрощенная схема ОР представлена на рис. 5.1. Короткий оптический импульс мощного лазера через одно плечо направленного ответвителя (НО) поступает в исследуемый ВС. Обратно на вход ОР приходят оптические импульсы, отраженные от локальных неоднородностей исследуемого ВС. Их называют френелевскими отражениями. Через НО они поступают на вход ФПУ. В НО происходят потери при вводе излучения от ИИ в ВТ и при выводе излучения из ВТ на ФПУ. Коэффициент оптических потерь Kоп обычно меньше 0.25. Если в ВС вводится мощность P0, коэффициент отражения от неоднородности равен R, то мощность отраженного импульса Pr, приходящего на вход ОР, с учетом коэффициента затухания ВС a
ИИ источник излучения; НО направленный ответвитель; ВТ исследуемый волоконный тракт; ГИ генератор импульсов; ФПУ фотоприемное устройство; УОС устройство обработки сигнала; Д дисплей
Рис. 5.1. Упрощенная структурная схема оптического рефлектометра
Наиболее универсальным и информативным методом измерений параметров ВС, ОК и ВТ является метод обратного рассеяния (МОР). Приборы, основанные на МОР, называются оптическими рефлектометрами (ОР). Впервые идею использования обратного рэлеевского рассеяния в кварцевых ВС при их зондировании короткими оптическими импульсами для исследования ВС предложили американские ученые Барноски и Персоник [8, 9]. Для импульсных ОР в зарубежной литературе принята аббревиатура OTDR (Optical Time Domain Reflectometer оптический рефлектометр во временной области).
5.1. Основы оптической рефлектометрии
рассеянного в линейном тракте
5. Измерения излучения,
5. ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ, РАССЕЯННОГО В ЛИНЕЙНОМ ТРАКТЕ
Комментариев нет:
Отправить комментарий