отдел продаж:
    +7 (495) 748-1730
    +7 (495) 748-1733
главная
О компании
Услуги
Статьи
Вакансии
Новости компании
Основные события происходящие в компании



Контроль основных параметров соединительных оптических шнуров
Комаров М.Ю., Харитонов М.В.
Одним из основных видов соединений оптических волокон является механическое разъемное соединение. Отличительной особенностью этого соединения является возможность его многократного использования без ухудшения оптических параметров линии.
Основными элементами соединения являются оптические разъемы (коннекторы) с закрепленными в них оптическими волокнами и розетки (адаптеры), осуществляющие стыковку разъемов.
В настоящее время существует очень широкий ассортимент различных типов оптических разъемов и адаптеров. К сожалению, производители волоконно-оптических систем так до сих пор и не выработали единого стандарта для оптических разъемов.
Требованиями, которые могут быть предъявлены к оптическим разъемам, являются:
малые вносимые потери
малое обратное отражение
устойчивость к механическим, климатическим воздействиям
простота конструкции
повторяемость оптических параметров при многократной коммутации
Основным показателем качества оптического коннектора является величина вносимых потерь:
Основным показателем качества оптического коннектора является величина вносимых потерь:

a = -10 lg Рвыхвх [dB], где

Рвх - мощность оптического излучения на входе соединителя,
Рвых - мощность оптического излучения на выходе соединителя.

Оптические потери в коннекторном соединении (сборке) могут быть вызваны целым рядом причин, условно разделяемых на две группы:
малые вносимые потери
повторяемость оптических параметров при многократной коммутации
К оптическим потерям соединителя, определяемыми внешними причинами относятся:
Рис. 1
Рис. 1a
потери за счет радиального смещения:

a1 = -10 lg [1 - 4L/pD] [dB], где

D - диаметр светонесущей части волокна
L - радиальное смещение (рис. 1, 1а)
потери за счет углового смещения (рис. 2, 2a)

a1 = -10 lg [1 - 2Q/(p arcsin(NA))] [dB], где

Q - угол смещения
NA - апертура волокна
Рис. 2
Рис. 2a
потери за счет осевого смещения (рис. 3)

aS = -10 lg [1 / ( 1 + 2(S/D) * tg(arcsin(NA/no))]2 [dB], где

S - осевое смещение
D - диаметр светонесущей части волокна
no - показатель преломления среды, в которой осуществляется стыковка
за счет наличия микротрещин при плохой полировке торцов наконечников возникают оптические обратные потери за счет френелевского отражения (рис. 4)
Рис. 3
Рис. 4
Рассмотрим более подробно факторы, влияющие на стыковку оптических коннекторов с одномодовыми волокнами.
Из-за сравнительно малого диаметра сердцевины одномодовые коннекторы достаточно чувствительны к механическому смещению.
Основной фундаментальной модой, распространяющейся по одномодовому световоду является мода LР01.
Обычно при определении величины вносимых потерь в одномодовом соединителе в качестве модели моды LР01 берут кривую Гаусса (рис. 5).
Рис. 5
При стыковке двух одномодовых волокон во втором оптическом волокне может возникнуть еще одна мода.
Величина оптических потерь стыка будет определяться совпадением функций Гаусса в обоих световодах.
Кривая Гаусса плавно спадает к краям оптического световода и анализ ее формы показывает, что наибольшее влияние на величину оптических потерь коннекторов будет оказывать боковое (радиальное) смещение.
Хорошее совпадение расчетных потерь с экспериментальными дают кривые зависимости вносимого затухания одномодовых соединителей приведенные на рис.6.
Рис. 6
При рассмотрении параметров одномодовых коннекторов, влияющих на величину вносимых потерь необходимо обязательно учитывать влияние отражения света в месте стыка или так называемые возвратные потери.
Эти потери возникают из-за различных показателей преломления световода и пространства в котором происходит стыковка. Этот эффект носит название френелевского отражения.
Данный вид потерь может достигать величины 0,32 dB.
Необходимо отметить, что в настоящее время с этими потерями научились успешно бороться, уменьшая их при помощи сферической поверхности наконечников разъемов (R=25мм), а также улучшая качество полировки торцов оптического волокна. Потери на отражение значительно уменьшаются также при уменьшении воздушного зазора в месте стыковки.
Вместе с тем величина обратного отражения также зависит и от угла наклона торца наконечника по отношению к оси разъема (рис. 7).
Рис. 7
Величина потерь на френелевское отражение определяется как:

aF = -10 lg( 2n1n / (n12+n2)) [dB], где

n - показатель преломления оптического волокна
n1 - показатель преломления среды в зазоре
Внутренними причинами вызывающими оптические потери в коннекторах являются:
допуски на различные размеры световодов
различие диаметров модовых полей стыкуемых световодов
параметры геометрических размеров оптических волокон, определяющие наличие вносимых потерь, приведены на рисунке 8.
Рис. 8
Это:
некруглость сердцевины:

e = [(dmax-dmin) / d0] * 100%
некруглость оболочки:

E = [(Dmax-Dmin) / D0] * 100%
эксцентриситет:

C = [x/d] * 100%, где

d=(dmax+dmin) / 2 - диаметр сердцевины
D=(Dmax+Dmin) / 2 - диаметр оболочки
По результатам расчетов известно, что эллиптичность сердцевины в 5% приводит к величине вносимых оптических потерь до 0,1 dB.
В связи с тем, что при использовании одномодовых световодов стыковка между ними происходит при помощи перекрытия модовых полей, на рис. 9 приведена зависимость затухания соединения ОВ от разности величины диаметров модового поля. При расхождении которых на 10% величина оптических потерь может составлять до 0,04 dB.
Рис. 9
В настоящее время разработаны различные методики измерения величины вносимых потерь оптических коннекторов. В нашей стране применяют метод измерения вносимого затухания в соответствии с ГОСТ 26599-85. В соответствии с этим ГОСТом оптическими вносимыми потерями называют отношение суммарной мощности оптического излучения на входных оптических полюсах компонента ВОСП к суммарной мощности оптического излучения на выходных полюсах компонента ВОСП, выраженное в децибелах. Соответственно, при измерении вносимого затухания определяют разность уровней мощности, воспринимаемой приемником излучения при его непосредственном подключении к источнику излучения, и мощности, поступающей на приемник при его включении на выходе измеряемого волокна, концы которого армированы оптическими соединителями. Схема измерения вносимого затухания представлена на рисунке 10.
Рис. 10
По схеме на рис. 10а измеряется уровень мощности оптического излучения на выходе "эквивалентного источника излучения", который представляет собой источник 1 с подключенным к нему армированным по концам коротким отрезком ОВ. Уровень мощности Рвх измеряется на выходе данного отрезка ОВ. Затем по схеме, приведенной на рисунке 10б измеряется уровень мощности Рвых на выходе измеряемого ОВ. При этом оптическое излучение вводится в измеряемое волокно с выхода "эквивалентного источника излучения" путем соединения через проходную розетку армированных концов короткого отрезка волокна и измеряемого ОВ. Вносимое затухание определяется как разность уровней:

a = Рвх - Рвых [dB]

Погрешность данного метода относительно велика, однако она вполне приемлема для паспортизации регенерационных участков. В Соединенных Штатах аналогом данного метода являются стандарт EIA RS455 FOTP-171. Существует две схемы измерений. Схема измерений "а" полностью аналогична нашей отечественной. Схема измерений "б" приведена на рисунке 11.
Рис. 11
1 - источник оптического излучения
2 - розетка оптического разъема
3 - вспомогательный соединительный оптический шнур с коннекторами
4 - измеряемый соединительный оптический шнур
5 - измеритель оптической мощности

Калибровка измерительной схемы производится путем стыковки разъемов вспомогательных шнуров в точке А и фиксации уровня принимаемой оптической мощности Р1 [dBm]
Измерение величины вносимых потерь определяется путем подключения тестируемого шнура с коннекторами в точки А и В и фиксации уровня принимаемой мощности Р2 [dBm].
Величина вносимых потерь будет равна:

a = Р1 - P2 [dB]

По данным зарубежных фирм точность данных методик измерения от 0,3 до 0,6 dB.
По обоим методикам измерениям подвергается не только коннектор, но и розетка пристыкованная к нему - это так называемая коннекторная сборка.
Существует еще одна методика измерений величины оптических потерь - это TR NWT-000326. Она рекомендована Bellcore.
Данная методика позволяет определить величину вносимых оптических потерь целой сборки, состоящей из двух оптических коннекторов состыкованных в адаптере (розетке).
Схема измерения приведена на рисунке 12.
Рис. 12
1 - источник оптического излучения
2 - вспомогательный pigtail
3 - измеряемые pigtailы состыкованные в розетке
4 - измеритель оптической мощности

Измерение величины вносимых потерь производится в следующей последовательности:
Производится сварка оптических волокон pigtailов (2) в точке А и фиксация уровня принимаемой оптической мощности Р1 [dBm].
Сварное соединение нарушается и между точками А и В производится подварка pigtailов 2х измеряемых оптических коннекторов состыкованных в розетке (адаптере) фиксируется уровень принимаемой оптической мощности Р [dBm]
Определяется величина вносимых оптических потерь: a = Р1 - P2 [dB]
Точность измерения данного метода, при использовании идентичных волокон, может составлять 0,01 дБ.
ООО "Волоконно-оптическая техника" выпускает оптические соединительные шнуры около 5 лет. Объем и ассортимент этих изделий постоянно увеличивается. Сейчас мы выпускаем около 20 тысяч шнуров в год.
Современное состояние рынка данных изделий требует постоянного улучшения их качества. Мы активно используем новые современные методы изготовления и контроля параметров оптических соединительных шнуров.
В данной статье хотелось бы поделиться результатами различных методик измерения величины вносимых потерь этих изделий.
Все измерения проводились со стандартными 3м одномодовыми шнурами оконцованными коннекторами FC.
На рис 13 приведены результаты измерения величины оптических вносимых потерь, определяемых по методике FOTP171 а, где

N - число измеряемых коннекторов
Х - среднее значение величины оптических потерь
D - дисперсия значений обработанных результатов

Рис. 13
Рис. 14
Результаты измерений приведенные на рисунке 14 показывают реальную модель измерений, когда в качестве калиброванного шнура берется любой случайный с неизвестными параметрами. Анализ результатов показывает, что в этом случае около 10% значений величины оптических вносимых потерь превышает значение 0,5 dB, что может вполне быть объяснено разностью параметров используемых для соединительных шнуров волокон.
На рисунке 15 приведены результаты измерения величины оптических потерь 48 коннекторов измеряемых по методике Bellcore. Величина вносимых оптических потерь составила не более 0,12 dB.
С целью определения качества соединительных оптических адаптеров (розеток) были проведены измерения вносимых потерь 100 образцов. Результат представлен на рисунке 16.
Рис. 15
Рис. 16
Контроль величины вносимых потерь соединительных оптических шнуров производится в нашей организации постоянно для каждого образца. Групповые испытания, аналогичные вышеприведенным, проводятся 2 раза в год. Одновременно с этими измерениями производится 100% входной контроль всех комплектующих. Все это гарантирует современное достаточно высокое качество производимых и поставляемых нами изделий.
о компании | услуги | статьи | вакансии | служба технической поддержки

Copyright © 1990-2003 Волоконно-оптическая техника. Все права сохранены.
Отдел продаж: sales@fot-company.ru +7 (495) 748-1730 |  +7 (495) 748-1724, 748-1725.

Дизайн FIRONdesign, 2001