Контрольные измерения. Точное определение затуханий света на сростках, стыках, разъемах, в целом по длине кабеля, обнаружение

Точное определение затуханий света на сростках, стыках, разъемах, в целом по длине кабеля, обнаружение, локализация и определение характера неисправностей и нарушений выполняются с помощью рефлектометрии оптических волокон. Используя рефлектометрию, также можно определить точную длину кабеля (волокна), расстояния до всех муфт и других соединений на трассе, их состояние, определить наличие и степень разветвлений (пассивных сплиттеров и мультиплексоров).

Рефлектометрия оптических волокон проводится с одного конца. Суть ее заключается в посылании в волокно импульса света и измерении в течение некоторого времени возвращающегося излучения. В дальнейшем производится анализ и графическая визуализация отраженного излучения, проградуированная по расстоянию (на самом деле по времени, но при известной скорости света, шкала времени переводится в расстояние).

Фиксация отраженного излучения производится в дискретные моменты времени и в первую очередь зависит от длительности посылаемого импульса. Так длительность импульса в современных рефлектометрах начинается с 5 нс, что соответствует разрешению по длине волокна в 1,5 м.

Грубо говоря, рефлектометр послал импульс и тут же каждые 5 нс ловит и измеряет уровень отражения в течение указанного времени измерений (а на рефлектометре – диапазона расстояний, который выбирается, исходя из предполагаемой длины волокна, и переводится с учетом скорости света во время; например, 3 км). Потом еще раз и еще раз – и столько раз, сколько вы указали, выбрав время усреднения (например, 30 с). Итоговый результат (рефлектограмма) есть усреднение результатов каждой отдельной посылки импульса.

В отличие от рефлектометрии металлических линий, где можно обнаружить только неоднородности волнового сопротивления на трассе, оптическое волокно слабо, но все же отражает свет по всей своей длине (так называемое релеевское рассеяние света на неоднородностях), поэтому графическая картина отраженного света (рефлектограмма) представляет сплошную линию. Это позволяет оценить затухание сигнала при прохождении по кабелю (дБ) и погонное затухание (дБ/км). Собственно, свет, пройдя километр, затухнет на некоторую величину, а значит на столько же меньше его отразится от элемента длины, потом, возвращаясь, свет еще раз затухнет на столько же. Учитывая это и сравнив с уровнем отражения от начального участка кабеля, затухание определить не составляет труда.

Точно так же определяются и фиксируются любые участки на трассе волокна, вносящие затухание или отражающие (особенно от механических соединений и трещин) свет.

Для удаления методической погрешности и получения достоверных данных о затуханиях, рефлектометрия проводится сначала с одного конца волокна, потом с другого. Результаты усредняются.

Подробнее рефлектометрия будет рассмотрена в описании хода работы, но полную информацию можно получить у преподавателя или ознакомиться самостоятельно.

Измерения в проходящей мощности излучения проводятся с двух сторон волокна и принципиально просты – с одной стороны устанавливается источник оптической мощности, с другой измеритель этой мощности. Если измеритель откалиброван на источник (знает его мощность без затухания или с учетом затухания измерительных шнуров) – определяется общее затухание света при прохождении через всю длину трассы ОВ. Опять же для исключения некоторых погрешностей в дальнейшем источник и измеритель меняют местами, результаты усредняют.

Описание инструментов и оборудования

Для монтажа волоконно-оптической муфты МТОК-Л6/48-1КМ при выполнении данной практической работы применяется специализированный набор инструментов для монтажа (НИМ) волоконно-оптических кабелей связи (ВОК).

Рис. 8. Комплект инструментов для монтажа волоконно-оптических кабелей связи НИМ

В комплект НИМ кроме прочего входят:

- ножовка для разрезания кабеля;

- щипцы для снятия буферного защитного покрытия (цветного лака) оптических волокон (рис. 9, а);

- щипцы для снятия оболочки оптических модулей и изоляции медных жил (рис. 9, б);

- нож «Kabifix» для снятия оболочки («кожуры») кабелей; - ножовка для разрезания кабеля (рис. 9, в);

- фонарь налобный применяется в первую очередь при сварке волокон для улучшения видимости;

- салфетки безворсовые для чистки оптических волокон и разъемов;

- спирт изопропиловый (изопропанол) в дозаторе применяется для чистки оптических волокон и разъемов (рис. 9, г);

- жидкость для удаления гидрофобных гелей, из-за запаха ароматизатора, добавленного в нее, монтажники часто называют ее «апельсином»;

а) б) в) г)

Рис. 9. Монтажный инструмент

Для сварки оптических волокон применяется автоматический сварочный аппарат Fujikura FSM-60S (рис. 6). Имеет высокую защиту от пыли и влаги, не боится ударов и падений, обеспечивает работу в диапазоне температур от -10°С до +50°С. Предназначен для сварки всех типов оптических волокон c выравниванием по сердцевине OB. Производитель, заявив высокое быстродействие аппарата, отказался от использования второй термоусадочной печи. Аппарат русифицирован.

В комплекте со сварочным аппаратом поставляются сменные рабочие фиксаторы волокон (в зависимости от толщины защитного покрытия – 250 мкм или 900 мкм), лоток для охлаждения «запеченных» гильз, увеличительное стекло, запасные электроды.

Скалыватель торцов оптических волокон Fujikura CT-30 (рис. 7) оборудован механизмом автоматического перемещения ножа (лезвия), процесс скалывания осуществляется в одно действие. Скалыватель снабжен съемным контейнером для отрезанных кусочков волокон и универсальным ложементом с двумя канавками для разных толщин защитного покрытия ОВ.

Для проведения контрольных измерений применяется оптический рефлектометр EXFO FTB-730-023B-04B (оборудован дополнительным портом измерителя мощности) на базе многофункциональной платформы EXFO FTB-1
(рис. 10). Платформа выполнена на базе микропроцессора Intel Atom и операционной системы Windows XP, оснащена сенсорным резистивным цветным дисплеем, аккумулятором и имеет встроенную память 8 Гб. Рефлектометр позволяет проводить измерения на длинах волн 1310 и 1550 нм, динамический диапазон 39 и 37 дБ, соответственно.

а) б)

Рис. 10. Многофункциональная платформа EXFO FTB-1 с установленным модулем рефлектометра EXFO FTB-730-023B-04B: а) – лицевая сторона; б) – вид сверху на рабочие интерфейсы

На рис. 10, б, верхняя половина платформы FTB-1 – непосредственно модуль рефлектометра FTB-730, оборудован измерительными разъемами (слева направо): разъем рефлектометра типа FC/UPC, разъем высокоточного измерителя мощности типа FC/UPC. Нижняя половина платформы – разъемы общего назначения (слева направо): безразъемный порт универсального измерителя мощности, 2,5 мм разъем видимого красного лазера для визуального обнаружения волокон и повреждений, стилус, два порта USB для подключения внешних устройств (манипуляторов – мышей, клавиатур и т.п., флэшек), порт компьютерной сети Ethernet для подключения к другим компьютерам и Интернету, разъем для наушников, разъем для видеомикроскопа, разъем для подключения зарядного устройства.

В рефлектометре есть русифицированная справка по работе с основной программой и основам рефлектометрии. При выполнении работы желательно ей пользоваться.

Многофункциональная платформа EXFO FTB-500 (рис. 11) с модулями оптического рефлектометра, измерителя дисперсии и анализатора оптического спектра в данной работе используется только в качестве стабильного источника оптического излучения. В принципе, в качестве источника излучения может использоваться любое соответствующее оборудование.

Рис. 11. Многофункциональная платформа EXFO FTB-500

Для проведения измерений необходимы соединительные шнуры (патчкорды) с механическими разъемными соединителями.

Механический разъемный соединитель предполагает наличие вилок/штекеров, которые вставляются в розетку. Штекеры (рис. 12) различаются и маркируются по типу корпуса и по типу полировки торца наконечника (ферулы). Корпус обеспечивает механическую фиксацию штекера в розетке, ферула выполняет роль направляющей для оптического волокна, которое вклеивается в нее эпоксидной смолой. Торец оптического волокна и самой ферулы особым образом полируется для обеспечения оптического стыка двух волокон. Применяются два варианта толщины ферулы – 2,5 мм и 1,5 мм.

Рис. 12. Конструкция оптического штекера типа FC

На практике в основном применяются следующие типы корпусов разъемов:

- FC-штекер, металлический, с резьбовой фиксацией, толщина феррулы – 2,5 мм, бывает укороченного варианта – для постоянного оконечивания кабелей в кроссах;

- SC-штекер, пластиковый, с бескнопочной фиксацией на защелке, толщина феррулы – 2,5 мм, в единственном исполнении;

- LC-штекер, пластиковый, с кнопочной фиксацией на пружинной защелке, толщина феррулы – 1,25 мм, в единственном исполнении;

- ST-штекер, конструктивно полностью повторяет штекер FC, за исключением механизма фиксации, который здесь байонетный, толщина ферулы – 2,5 мм, применяется редко.

Типы полировок торцов ферулы:

- PC (Physical Contact) – устаревший вариант с плоскими торцами и ручной полировкой, вносимое затухание – до 0,2 дБ, обратное отражение – до -25 дБ;

- SPC (Super Physical Contact) – вариант с плоскими торцами и машинной полировкой, вносимое затухание – до 0,2 дБ, обратное отражение – до -40 дБ;

- UPC (Ultra Physical Contact) – вариант с закругленными торцами (что позволило выдавить максимум воздуха из пространства между торцами) и машинной полировкой, очень распространен (рис. 13, а), вносимое затухание – до 0,2 дБ, обратное отражение – до -50 дБ;

- APC (Angle Physical Contact) – вариант с закругленными торцами, но плоскости торцов наклонены под углом к оптической оси волокна, и машинной полировкой, распространен чуть меньше чем UPC (рис. 13, б), вносимое затухание – до 0,3 дБ, обратное отражение – до -70 дБ.

а) б)

Рис. 13. Стык ОВ с полировками UPC – а) и APC – б)

Разъемы маркируются по типу АА/БББ, где АА – тип корпуса, БББ – тип полировки. Разъемы с полировкой APC всегда окрашены в зеленый цвет либо целиком, либо частично. Розетки бывают как для соединения однотипных разъемов, так и разнотипных, при этом тип полировки никак не влияет на выбор розетки, однако, для указания того, что в розетку с другой стороны установлен разъем с угловой полировкой применяют или в целом зеленые розетки или с зелеными колпачками.

При выполнении измерений в данной работе применяются соединительные шнуры и розетки, показанные на рис. 14.

Рис. 14. Соединительные шнуры и розетки, слева-направо:
FC/UPC – SC/APC, FC/UPC – LC/UPC, FC/UPC – SC/UPC; снизу соединительная розетка SC – LC

Оптические кроссы, которыми оконечены два соединяемых в данной работе кабеля, показаны на рис. 15. Для сборки оптических кроссов применяются шнуры, которые с одной стороны привариваются к волокнам кабеля, с другой вставляются в розетки. Такие шнуры, оконеченные оптическими разъемами только с одной стороны, называются пигтейлами (от англ. – pigtail свиной хвостик). Пигтейлы запросто получаются из патчкордов разрезанием пополам.

Разъемы с обычной (UPC) и угловой (APC) полировкой применены для ознакомления и сравнения свойств.

а)

б)

Рис. 15. Кроссы оптические, выдвижные. а) КРС-16-(1-16)SC, установленный в ШТК- 1 -19”-42U, разъемы: (1-6) и (13-16) – SC/UPC, (7-12) – SC/APC; б) КРС-16-(1-16)SC, установленный в
ШТК- 2 -19”-42U, разъемы: (1-6) – SC/UPC, (7-12) – SC/APC, (13-16) – парные LC/UPC с установленными в сплайс кассете сплиттерами 1х2