способ определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна, заключающийся в том, что ко входу испытуемого оптического волокна подключают первый выход направленного оптического ответвителя, на вход которого подают зондирующие оптические импульсы, а на его втором выходе измеряют уровень мощности обратного рассеяния на ближнем конце, отличающийся тем, что длина испытуемого оптического волокна более чем в пять раз превышает величину L = tn/c, где t - длительность зондирующих импульсов, n - групповой показатель преломления сердцевины испытуемого оптического волокна, с - скорость света в свободном пространстве, выход испытуемого оптического волокна соединяют со входом образцового оптического волокна, коэффициент обратного рассеяния которого известен, а длина более чем в пять раз превышает величину L, на втором выходе направленного оптического ответвителя измеряют характеристику обратного рассеяния, по которой определяют оценку потерь в соединении испытуемого оптического волокна с образцовым со стороны испытуемого волокна - а_и, затем первый выход направленного оптического ответвителя подключают ко входу образцового оптического волокна и таким же образом определяют оценку потерь в соединении испытуемого оптического волокна с образцовым со стороны образцового волокна - а_о, а коэффициент обратного рассеяния испытуемого оптического волокна в децибеллах определяют по формуле

К = К₀ + 0,5 (а_и - а_о),

где К_о - коэффициент обратного рассеяния образцового оптического волокна, дБ.

2. Устройство для определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна, содержащее испытуемое оптическое волокно, направленный оптический ответвитель, генератор оптических зондирующих импульсов, фотопреобразователь и блок отображения, причем выход генератора оптических зондирующих импульсов подключен ко входу направленного оптического ответвителя, первый выход которого соединен со входом фотопреобразователя, отличающееся тем, что введены оптический коммутатор, образцовое оптическое волокно, блок стробирования и блок управления, первый выход которого подключен ко входу генератора оптических зондирующих импульсов, второй его выход - к первому входу блока стробирования, а его третий выход - к первому входу блока отображения, выход фотопреобразователя через блок стробирования подключен ко второму входу блока отображения, второй выход направленного оптического ответвителя соединен со входом оптического коммутатора, первый выход которого подключен к первому концу испытуемого оптического волокна, его второй выход подключен к первому концу образцового оптического волокна, при этом второй конец испытуемого оптического волокна соединен со вторым концом образцового оптического волокна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна.

Известен способ /1/ определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна, заключающийся в том, что коэффициент обратного рассеяния определяют из соотношений

K = 0.5S_RVt,



V = c/n_e,

где _R - потери вследствие рэлеевского рассеяния;

t - длительность зондирующего импульса;

n₁ - показатель преломления сердцевины оптического волокна;

n₂ - показатель преломления оболочки оптического волокна;

n_e - групповой показатель преломления сердцевины оптического волокна;

c - скорость света;

k - параметр, значение которого принимается равным 0,21 для одномодового оптического волокна и 0,25 для многомодового градиентного оптического волокна.

Для данного способа предварительно необходимо определить вышеперечисленные параметры оптического волокна. При этом параметр k, который полагают величиной постоянной для заданного типа волокна, фактически таковой не является. Как следствие, данный способ при высокой трудоемкости отличается большой погрешностью.

Известен способ /2/ определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна, заключающийся в том, что ко входу испытуемого оптического волокна подключают первый выход направленного оптического ответвителя, на вход которого подают зондирующие оптические импульсы, а на его втором выходе измеряют уровень мощности обратного рассеяния на ближнем конце в моменты времени подачи зондирующих импульсов P(t = 0), затем определяют введенную в оптическое волокно энергию зондирующего импульса на входе E методом обрыва и рассчитывают коэффициент обратного рассеяния оптического волокна по формуле



Данный способ использует разрушающий метод измерения - метод обрыва, что ограничивает область его применения. Он требует значительных трудозатрат. Кроме того, из-за сложности реализации он практически неприменим в полевых условиях.

Сущностью изобретения является расширение области применения способа.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна к входу испытуемого оптического волокна подключают первый выход направленного оптического ответвителя, на вход которого подают зондирующие оптические импульсы, а на его втором выходе измеряют уровень мощности обратного рассеяния на ближнем конце, при этом длина испытуемого оптического волокна более чем в пять раз превышает величину L = tn/c, где t - длительность зондирующих импульсов, n - групповой показатель преломления сердцевины испытуемого оптического волокна, c - скорость света в свободном пространстве, выход испытуемого оптического волокна соединяют со входом образцового оптического волокна, коэффициент обратного рассеяния которого известен, а длина более чем в пять раз превышает величину L, на втором выходе направленного оптического ответвителя измеряют характеристику обратного рассеяния, по которой определяют оценку потерь в соединении испытуемого оптического волокна с образцовым со стороны испытуемого волокна - a_и, затем первый выход направленного оптического ответвителя подключают к выходу образцового оптического волокна и таким же образом определяют оценку потерь в соединении испытуемого оптического волокна с образцовым со стороны образцового волокна - a_о, а коэффициент обратного рассеяния испытуемого оптического волокна в децибеллах определяют по формуле

K = K_о + 0.5(a_и - a_о), (1)

где K_о - коэффициент обратного рассеяния образцового оптического волокна в децибеллах.

В устройство для определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна, содержащее испытуемое оптическое волокно, направленный оптический ответвитель, генератор оптических зондирующих импульсов, фотопреобразователь и блок отображения, причем выход генератора зондирующих оптических импульсов подключен ко входу направленного оптического ответвителя, первый выход которого соединен со входом фотопреобразователя, при этом введены оптический коммутатор, образцовое оптическое волокно, блок стробирования и блок управления, первый выход которого подключен ко входу генератора оптических зондирующих импульсов, второй его выход к первому входу блока стробирования, а его третий выход к первому входу блока отображения, выход фотопреобразователя через блок стробирования подключен ко второму входу блока отображения, второй выход направленного оптического ответвителя соединен со входом оптического коммутатора, первый выход которого подключен к первому концу испытуемого оптического волокна, его второй выход подключен к первому концу образцового оптического волокна, при этом второй конец испытуемого оптического волокна соединен со вторым концом образцового оптического волокна.

Заявляемый способ отличается от известного тем, что длина испытуемого оптического волокна выбирается более чем в пять раз превышающей величину L = tn/c, где t - длительность зондирующих импульсов, n - групповой показатель преломления сердцевины испытуемого оптического волокна, c - скорость света в свободном пространстве. Предварительно выход испытуемого оптического волокна соединяют со входом образцового оптического волокна, коэффициент обратного рассеяния которого известен, а длина более чем в пять раз превышает величину L. После чего, с двух сторон - со стороны испытуемого волокна и со стороны образцового волокна - измеряют затухание на стыке волокон. Коэффициент обратного рассеяния испытуемого оптического волокна в децибеллах определяют по формуле

K = K_о + 0.5(a_и - a_о),

где K_о - коэффициент обратного рассеяния образцового оптического волокна, дБ;

a_и - результат измерения затухания стыка со стороны испытуемого волокна, дБ;

a_о - результат измерения затухания стыка со стороны образцового волокна, дБ.

В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе не используется метод обрыва и он не является разрушающим. Кроме того, он достаточно легко реализуется только оптическим рефлектометром.

Следовательно, предлагаемый способ расширяет область применения способа определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит генератор зондирующих оптических импульсов 1, направленный оптический ответвитель 2, оптический коммутатор 3, фотопреобразователь 4, устройство отображения 5, блок управления 6, блок стробирования 7, испытуемое оптическое волокно 8, образцовое оптическое волокно 9, причем выход генератора зондирующих оптических импульсов 1 подключен ко входу направленного оптического ответвителя 2, первый выход которого через оптический коммутатор 3 соединен с испытуемым оптическим волокном 8 и образцовым оптическим волокном 9, второй его выход соединен со входом фотопреобразователя 4, первый выход блока управления 6 подключен ко входу генератора зондирующих оптических импульсов 1, второй его выход к первому входу блока стробирования 7, а его третий выход к первому входу блока отображения 5, при этом на дальнем конце волокна 8 и 9 соединены, выход фотопреобразователя 4 через блок стробирования 7 подключен ко второму входу блока отображения 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Зондирующие оптические импульсы от генератора оптических зондирующих импульсов 1 через направленный оптический ответвитель 2 и оптический коммутатор 3 поступают в испытуемое оптическое волокно 8, через которое поступают в образцовое оптическое волокно 9. Поток обратного рассеяния, образующийся при распространении оптического излучения в испытуемом 8 и образцовом волокне 9, поступает через направленный оптический ответвитель 2 на фотопреобразователь 4, а затем через блок стробирования 7 на устройство отображения 5. Блок управления 6 обеспечивает согласованную работу генератора зондирующих оптических импульсов 1, блока стробирования 7 и блока отображения 5, что позволяет измерить характеристику обратного рассеяния соединения испытуемого 8 и образцового волокон 9. При переключении оптического коммутатора 3 его вход соединяется со его вторым выходом и измеряется характеристика обратного рассеяния того же соединения, но со стороны образцового волокна 9. По результатам измерения характеристики обратного рассеяния определяются изменения мощности обратного рассеяния на стыке испытуемого 8 и образцового волокон 9 при измерениях с двух сторон. После чего по формуле (1) рассчитывается коэффициент обратного рассеяния испытуемого оптического волокна 9.

Предлагаемый способ не требует использования разрушающих методов и может быть реализован с помощью только оптического рефлектометра обратного рассеяния, что значительно расширяет область применения предлагаемого способа по сравнению с прототипом и снижает затраты на производство измерений.

Литература

1. MW9060A Optical Time Domain Reflectometer/Manual instruction.

2. Optical reflectometers design - calibration. - Schlumberger, Instruments Division, Technical Information Note - N 3.