Рефлектометрические измерения потерь в различных оптических коннекторах - Курсовая работа

ВОСПИ Волоконнооптические системы передачи информации волс Волоконнооптические линии связи ов Оптическое волокно ок Оптический коннектор Волоконнооптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. В настоящее время по оптическому волокну получены суммарные рекордные скорости передачи 14 Тбит/с, при этом скорость передачи в одном канале была достигнута 1 Тбит/с; количество каналов в одном волокне составило 1000 при скорости передачи 3,25Гбит/с.Световод (волновод) - оптический элемент, предназначенный для пространственного ограничения светового излучения, распространяющегося в заданном направлении. Наибольшее распространение получили световоды с круглым и эллиптическим сечениями. Световоды, представляющие собой тонкие стеклянные или кварцевые нити, часто называют оптическими волокнами. По волокну могут распространяться меридиональные лучи (лучи, пересекающие ось волокна) и косые лучи (не пересекающие ось).Свойства световода с круглым поперечным сечением определяются его первичной характеристикой - функцией n (r). На рисунке 2 приведены примеры распределения показателя преломления для разных световодов.Важнейшей характеристикой световода является числовая апертура, определяемая выражением: (3) или , (4) где qo - угол ввода излучения в световод, при котором j = jkp. Числовая апертура определяет максимальный угол непрерывного спектра углов падения (спектра пространственных частот), которые могут эффективно возбудить световод. Числовая апертура определяет диапазон углов, под которыми излучение может вводиться в световод и выходить из него. Потери мощности в световоде определяются потерями в материале, из которого он выполнен, и потерями, специфическими для данного волновода. Потери в исходном материале вызваны поглощением и рассеянием и определяют минимально возможные потери в световоде.Рисунок 3 - Несимметричная (а) и симметричная (б) конструкции коннекторов (1 - соединитель гнездовой; 2 - наконечник-капилляр; 3 - соединитель штекерный; 4 - кевларовые нити; 5 - эпоксидный наполнитель; 6 - соединитель; 7 - переходная соединительная розетка (адаптер); 8 - оптический наконечник; 9 - центрирующий элемент розетки; 10 - оптическое волокно; 11 - миникабель) При несимметричной конструкции для организации соединения требуется два элемента: соединитель гнездовой и соединитель штекерный. Волокно в гнездовом соединителе выступает наружу. Открытое волокно, и капиллярная полость у этих соединителей являются основными недостатками, снижающими надежность несимметричной конструкции. При симметричной конструкции для организации соединения требуются три элемента: два соединителя и переходная розетка (coupling).Внутренние потери определяются факторами, которые невозможно контролировать (достичь их улучшения при заделке волокна в соединитель), а именно парной вариацией диаметров сердцевин, показателей преломления, числовых апертур, эксцентриситетов сердцевина/оболочка и концентричностей сердцевины у волокон с разных сторон. 5) в зазоре между волокнами среда имеет показатель преломления отличный от показателя преломления сердцевины волокна. Потери при радиальном смещении волокон определяются по формуле: (13) где ? - радиальное смещение; d - диаметр сердцевины волокна. Потери при осевом смещении волокон определяются по формуле: (15) где S - осевое смещение; NA - числовая апертура; - показатель преломления среды, заполняющей пространство стыка; - апертурный угол; d - диаметр светонесущей части волокна (сердцевины). При появлении зазора между волокнами появляется и френелевское отражение изза того, что среда, заполняющая пространство между открытыми плоскостями торцов волокон имеет отличный от волокон показатель преломления.Приборы, в которых используются согласованные пары источник излучения - измеритель оптической мощности, носят название оптических тестеров или измерителей оптических потерь. Метод обрыва является наиболее точным методом измерения затухания, но изза того, что он требует разрыва волокна, его использование при инсталляции, техническом обслуживании и в полевых условиях неэффективно, поэтому он применяется только при производстве оптических волокон. Данный метод основан на сравнении значения мощности оптического излучения, измеренной на выходе длинного отрезка волокна, со значением мощности, измеренной на выходе короткого участка волокна, образованного за счет отсечения части его длины (около 3 м) со стороны источника. Для обеспечения таких условий ввода существуют два метода, заключающиеся в использовании фильтра мод и системы геометрической оптики. В первом случае в качестве фильтра мод используется либо инициирующее волокно (волокно того же типа, но достаточно большой длины, равной или более 1

Содержание

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В СВЕТОВОДЕ

1.1 Конструкции световодов

1.2 Характеристики световодов. Числовая апертура. Потери. Дисперсия сигналов оптического излучения. Поляризационные свойства световодов

1.3 Оптические коннекторы

1.4 Особенности потерь в разъемных соединениях

2. ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ

2.1 Методы измерения

2.2 Измерения потерь с помощью оптического тестера

2.3 Рефлектометрические измерения

2.3.1 Принцип работы оптического рефлектометра

2.3.2 Структура оптического рефлектометра

2.3.3 Возможности оптического рефлектометра AQ7270

2.3.4 Особенности работы бриллюэновского рефлектометра

3. РЕФЛЕКТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

3.1 Технические характеристики оптического рефлектометра AQ7270

3.2 Блок-схема экспериментальной установки

3.3 Экспериментальные измерения потерь в коннекторах

3.4 Экспериментальные измерения отражения в коннекторах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ