Волоконно-оптический рефлектометр

 

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи информации и может быть использовано как при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи, так и при производстве оптического волокна и кабеля. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения оптических потерь. Для этого в рефлектометр введены формирователь 5 строб-импульса, два линейных ключа 7 и 10, линейный амплитудный детектор 9 и узкополосный фильтр 8. Указанные блоки обрабатывают сигнал обратного рассеяния, регистрируемый фотодетектором 3, соединенным с усилителем 6. Оптические импульсы формируются лазером 1, соединенным с генератором 4 зондирующих импульсов. Лазер 1, фотодетектор 3 и исследуемое волокно оптически связаны волоконно-оптическим ответвителем 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

GOUDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÍÈÕ

РЕСПУБЛИН

Р1) С 01 II 21/55

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.. «

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 4465575/24-25 (22) 25.07,88 (46) 23.09.90. Бюл. У 35 (72) О.К.. Скляров (53) 654.91(088.8) (56) Проспект фирмы ANDO. Optical

Time Domain Reflectometr, ТУРЕ-1902, 1985.

Проспект фирмы &IRITSU. 0ptical

Tome Domain Reflectometer, ТУРЕЦ-98А, 1985. (54} 30JIOKOHHO-0ПТИЧРСКИй PEIJIEKTOМЕТР (57) Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи информации и может быть применено как при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи, так

80,» 1 4 6 А1 и при производстве оптического волокна и кабеля. Целью изобретения явля ется повьпление точности и быстродей- . ствия измерения оптических потерь, Для этого в рефлектометр введены Формирователь 5 строб-импульса, два линейных ключа 7 и 10, линейный амплитудный детектор и узкополосный фильтр

8, Указанные блоки обрабатывают сигнал обратного рассеяния, регистрируемый фотодетектором 3, соединенным с усилителем 6. Оптические импульсы формируются лазером 1, соединенным с генератором 4 зондирующих импульсов ° Лазер 1, фотодетектор 3 исследуемое волокно оптически связаны волоконно-оптическим ответвителем 2 °

1 ил.

1594396

Изобретение относится к волоконНой оптике, а именно к волоконно( птическим системам передачи инфорации, и может быть применено при

5 создании и эксплуатации волоконнооптических линий связи, а также при производстве оптического волокна и кабеля.

Пелью изобретения является повыше- 10 ние точности и быстродействия измереНия оптических потерь.

На чертеже .изображена блок-схема рефлектометра.

Предлагаемый рефлектометр содержит лазер 1, оптический выход которого подключен к одному из боковых плеч волоконно-оптического ответви1еля 2, второе боковое плечо котороГо подключено к оптическому входу фотодетектора 3, а общее. плечо— к измеряемому световоду. Электрический вход лазера 1 подключен к первому выходу генератора 4 зондирующих ! импулъсОВ Второй Выход KoTopoI o c0 25 единен с входом формирователя 5 сканирующего стробирующего импульса.

Электрический выход фотодетектора 3

Соединен с входом широкополосного ,усилителя 6, выход которого соединен

С входом первого линейного ключа 7, другой вход которого соединен с перВым выходом формирователя 5 скани1 ующего строб-импульса. Вход первого линейного ключа 7 соединен с

Входом узкополосного фильтра 8, сво35 им выходом подключенного к входу линейного амплитудного детектора 9, выход которого подключен к входу второго линейного ключа 10, другой

Вход которого подключен к второму

Выходу формирователя 5 сканирующего строб-.импульса, а выход — к индикатору 11.

Рефлектометр работает следующим образом.

Оптические зондирующие импульсы гауссовой формы, излучаемые лазером 1, через ответвитель 2 вводятся в све овод. Излучение обратного рассеяния через тот же ответвитель 2 направляется на фотодетектор 3; Дпительность зондирующих импульсов лежит в пределах 10-100 нс. Эта длительность

Определяет точность измерения расстояния и разрешающую способность прибора при измерении расстояния до локальных неоднородностей в световоде (в том числе мест соединений).

Эта же длительность импульсов определяет ширину полосы пропускания d f широкополосного усилителя 6, которая составляет величину 25-30 МГц, Для сохранения разрешающей способности ширина строб-импульса не должна превышать длительности зондирующих импульсов. Вследствие того, что обратное рассеяние возникает по всей длине световода и, возвращаясь в обратном направлении, рассеянное излучение также, как и зондирующий импульс претерпевает затухание, кривая обратного рассеяния (рефлектограмма) на выходе широкополосного усилителя 6 представляет собой убывающую экспоненциальную функцию, ординаты которой соответствуют величине -затухания, а абсциссы — длине световода.

Вследствие различных шумов на рефлектограмму налагаются составляющие, затрудняющие измерения. Сигнал подается на один из входов линейного ключа 7, на второй вход которого подается стробирующий импульс, по времени совпадающий с зондирующим. При этом частота следования строб-импульсов равна частоте следования зондирующих импульсов. На выходе линеиного ключа 7 получается часть рефлектограммы, которая проходит линейный ключ 7 за время, равное длительности Г стро-, И бирующего импульса с амплитудой Е с

Полученная последовательность импульсов подается на вход узкополосного фильтра 8 с коэффициентом передачи К.

На вьгходе фильтра 8 получается синусоидальный сигнал, частота которого равна частоте следования импульсов, а амплитуда — средней амплитуде импульса на входе фильтра 8. С помощью линейного амплитудного детектора 9 этот синусоидальный сигнал выпрямляется и полученное выпрямленное напряжение поступает на вход второго линейного ключа 10. На другой его вход поступают строб-импульсы. На выходе возникает импульс, амплитуда которого соотвует среднему значению амплитуды импульса на выходе первого линейного ключа 7. Этот импульс соответствует. начальному участку рефлектограммы. Сканируя строб-импульс по времени, т.е. по оси абсцисс, с периодом существенно большим периода следования зондирующих импульсов, можно. получить усредненную рефлектограмму.

1594396

Для оценки отношения сигнала к шуму (с/ш) и быстродействия рефпектометра рассматривают его работу.

Устанавливают в начале сигнала . обратного рассеяния строб-импульс.

Тогда на выходе первого линейного ключа имеется сигнал в виде последовательности импульсов длительностью

10-100 нс, средняя амплитуда м

Е которых соответствует текущему значению величины кривой обратного рассеяния за время о- „. Этот сигнал занимает спектр частот в полосе

Df. Величина импульса длуктуирует вследствие наличия шума, имеющего

1 гВ спектральную плотностью (- ). Частота импульсов равна частоте F следо. вания зондирующих импульсов. На выходе первого линейного ключа отношение с F-е F-c

Ш U Q И где U — напряжение шума на выходе фотодетектора.

На выходе узкополосного фильтра 8, имеющего полосу дР пропускания, отношение ш . = -.". .

В данном случае узкополосный фильтр 8 представляет собой узкопо« лосный усилитель, на выходе которого синусоидальный сигнал имеет амплитуду U . Если форма зондирующего импульса близка к прямоугояьной, то при длительности его, равной 7„ и периоде следования Tд, амплитуда

2л (1 = k-Å вЂ” (при n„«Т ).

Н

Беря отношение 2 с tlc k.Е Т» ш 4 ъ»Ю Ь»ар 2k »дЕ

С . Еи . Р Т„аР ю!вх Ь„ f Ь, а Е получают

И И .. г С, где (- 1 — отношение сигнала к myш/ Ьх му на входе фильтра.

Дл Я„- 10-", Т „= 10 -4, 1-1 и дР = 100 Гц устройство обеспечи вает () - гоа(- ),„, где Df = 10 Гц, так как для прямо"

5 угольных импульсов

d „df 1, В случае, когда зондирующие импульсы имеют гауссовую дюрму, доля энергии первой гармоники в спектре последовательности импульсов существенно большая, чем для случая прямоугольных импульсов, поэтому выигрыш еще больший.

15 BbIIIpsB4TIHH синусоидальный сигнал на выходе фильтра 8 с помощью линейного амплитудного детектора 9. име1 ющего постоянную времени г1

20 и выделяя иэ него с помощью второго линейного ключа сигнал, соответствующий временному положению начала сигнала обратного рассеяния, получа25 ют участок, соответствующий времени (Π— ). Изменяя временное положение стробирующего импульса относительно начала зондирующего импульса, сканируя с периодом Т р получают плавную

30 характеристику обратного рассеяния.

Период Т „ может быть определен из следующего анализа. Для установле. ния режима в узкополосном фильтре при включении гармонической ЭДС справедЭ. > 1 Я ливо соотношение— е„ 2Î где Q,= 2Я Г ; F — резонансная часpó тота;

t постоянная времени фильтра;

A — - добротность фильтра.

Иэ этого соотношения

"к °

Я для частоты следования зондирующих импульсов У ц = F р = 10 кГц и dF "

5p = 100 Гц; О = 100, время Установле ния амплитуды несинусоидального сигнала 3 ° 10 с. Такого времени достаточно для получения одного участка характеристик обратного рассеяния.

Если вся характеристическая кривая состоит иэ 100 участков, то время, необходимое для получения полной кривой, Т „1000 t 3 10, 10

-3 3

3 с.

1594396

Формула и з о б р е т е н и я Составитель В. Варнавский

Техред М.Коданич Корректор М. Максимишинец

Редактор Н. Бобкова

Наказ 2823 Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

Волоконно-оптический рефлектометр, содержащий импульсный лазер, задающий генератор зондирующих импульсов, фотодетектор, оптический ответвитель, пп рокополосный усилитель и индикатор, щ1ичем лазер оптически связан с первь1м боковым плечом ептического ответ- 10 в теля, а электрически - с задающим генератором зондирующих импульсов, фотодетектор оптически связан с вторь|м боковым плечом оптического ответ1 ве твителя, а электрически — с входом широкополосного усилителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения оптических потерь, в него дополнительно введены формирователь стробирующего импульса, два линейных ключа, узкополосный фильтр и линейный амплитудный детектор, при этом два выхода формирователя стробирующего импульса соединены с первыми входами линейных ключей, второй вход первого линейного ключа соединен с выходом широкополосного усилителя, выход первого линейного ключа соединен с вторым входом второго линейного ключа через последовательно соединенные узкополосный фильтр и линейный амплитудный детектор, а выход второго линейного ключа соединен с входом индикатора.