SU1594396A1

SU1594396A1 - Волоконно-оптический рефлектометр

Info

Publication number: SU1594396A1
Application number: SU884465575A
Authority: SU
Inventors: Олег Константинович Скляров
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6609
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1988-07-25
Publication date: 1990-09-23

Abstract

Изобретение относитс к волоконно-оптическим системам передачи информации и может быть использовано как при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий св зи, так и при производстве оптического волокна и кабел . Целью изобретени вл етс повышение точности и быстродействи измерени оптических потерь. Дл 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 рассе ни , регистрируемый фотодетектором 3, соединенным с усилителем 6. Оптические импульсы формируютс лазером 1, соединенным с генератором 4 зондирующих импульсов. Лазер 1, фотодетектор 3 и исследуемое волокно оптически св заны волоконно-оптическим ответвителем 2. 1 ил.

Description

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи информации и может быть применено как при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи, так

и при производстве оптического волокна и кабеля. Целью изобретения является повышение 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 связанны волоконно-оптическим ответвителем 2.

1 ил.

с

$

3

1594396

4

Изобретение относится к волоконной оптике, а именно к волоконно- ι Ьптйческим системам передачи информации, и может быть применено при Ьоэдании и эксплуатации волоконнооптических линий связи, а также при Производстве оптического волокна и Кабеля.

Целью изобретения является повышение 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 рлеч волоконно-оптического ответвителя 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 Ймпульсов, второй выход которого соединен 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 сканирующего строб-импульса. Вход первого линейного ключа 7 соединен е Входом узкополосного фильтра 8, своим 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 1 1 .

Рефлектометр работает следующим образом.

Оптические зондирующие импульсы гауссовой формы, излучаемые лазером 1 через ответвитель 2 вводятся в световод. Излучение обратного рассеяния через тот же ответвитель 2 направляется на фотодетектор 3. Длительность 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 Δ£ 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 линейного ключа 7 получается часть рефлектограммы, которая проходит линейный ключ 7 за время, равное длительности Р_й стро-. бирующего импульса с амплитудой Е . Полученная последовательность импульсов подается на вход узкополосного фильтра 8 с коэффициентом передачи К. На выходе 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 рефпектограммы. 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/ω) и быстродействия рефлектометра рассматривают его работу.

Устанавливают в начале сигнала . обратного рассеяния строб-импульс. Тогда на выходе первого линейного ключа имеется сигнал в виде последовательности импульсов длительностью С = 10-100 нс, средняя амплитуда

значению величины кривой обратного рассеяния за время о-£_и. Этот сигнал занимает спектр частот в полосе Д£. Величина импульса флуктуирует вследствие наличия шума, имеющего

¹ /В ι

спектральную плотностьЧастота импульсов равна частоте Р₃ следования зондирующих импульсов. На выходе первого линейного ключа отношение

, £ _β Ее ₌ Е<с_

ш и.

где ϋ_ω

напряжение шума на выходе фотодетектора.

На выходе узкополосного фильтра 8, имеющего полосу 4? пропускания, отношение

(£1 ·

\ И >

В данном случае узкополосный Фильтр 8 представляет собой узкополосный усилитель, на выходе которого синусоидальный сигнал имеет амплитуду и_с. Если форма зондирующего импульса близка к прямоугольной, то при длительности его, равной ?_м и периоде следования Т_и, амплитуда

и_г = к-Е_ с С

(при

Беря отношение ?.?_и

Нс

(;)«

6 'Δί ‘-'ω

к-Е_сТи

ί>ωι3Ρ 2к?цДГ

Т_н Д Р

Ее

'и»

получают

\щ ¹ Т_м ЛР *

. где (— ) - отношение сигнала к шу- д

^ш му на входе фильтра.

Для ί_Μ>= Ю'⁷ , Т и= ΙΟ'⁴, кв1 и ДР = 100 Гц устройство обеспечивает

(£)♦- И£)„.

где ДЕ = 10⁷ Гц, так как для прямо5 угольных импульсов Δ^Δί « 1.

В случае, когда зондирующие импульсы имеют гауссовую форму, доля

Ιθ энергии первой гармоники в спектре последовательности импульсов существенно большая, чем для случая прямоугольных импульсов, поэтому выигрыш еще больший.

15 Выпрямляя синусоидальный сигнал на выходе фильтра 8 с помощью линейного амплитудного детектора 9. Имел 1

ющего постоянную времени ?= ——т ,

20

и выделяя из него с помощью второго линейного ключа сигнал, соответствующий временному положению начала сигнала обратного рассеяния, получа25 ют участок, соответствующий времени (0 - ?). Изменяя временное положение стробирующего импульса относительно . начала зондирующего импульса, сканируя с периодом Т_Ск, получают плавную

30 характеристику обратного рассеяния. Период Т_Ск может быть определен

из следующего анализа. Для установле• ния режима в узкополосном фильтре при

включении гармонической ЭДС справедливо соотношение

2р *

где &= Ер - резонансная час

тота;

С_к= постоянная времени фильтра; 0 - добротность фильтра.

45

Из этого соотношения 20

Я *

£ «г ⁼

Для частоты следования зондирующих импульсов Ец = Ер = 10 кГц и /ЗЕ ^β

50 = 100 Гц; О = 100, время установления амплитуды несинусоидального сигнала З-Ю'^с. Такого времени достаточно для получения одного участка характеристик обратного рассеяния.

55 Если вся характеристическая кривая состоит из 100 участков, то время, необходимое для получения полной кривой, Т _ц “ 1000 ь_к= 3·10"^. 10³ =

= 3 с.

7

1594396

8

Claims

Формула изобретения

Волоконно-оптический рефлектометр, содержащий импульсный лазер, задаюп|[ий генератор зондирующих импульсов, фбтодетектор, оптический ответвитель, ппфокополосный усилитель и индикатор, причем лазер оптически связан с первь|м боковым плечом оптического ответвйтеля, а электрически - с задающим генератором зондирующих импульсов, фдтодетектор оптически связан с втором боковым плечом оптического ответвйтвителя, а электрически - с входом широкополосного усилителя, отличающийся 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.