Потери оптического соединения.
Российский университет транспорта
Кафедра
«Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»
ЛИНИИ СВЯЗИ
Методические указания
к выполнению практической работы для студентов
направления подготовки
23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов»
Москва
ВВЕДЕНИЕ
Развитие волоконно-оптических телекоммуникационных технологий в основном определяется качеством волоконно-оптических кабелей на многомодовых и одномодовых оптических волокнах. Некоторые из этих волокон приблизились к своим предельно возможным показателям, например одномодовое оптическое волокно с рабочей длиной 1550 нм волны достигло предела по потерям на пропускание, равного 0,2 дБ/км. Что позволило в настоящее время строить регенерационные участки длиной до 200 км, тем самым снижая затраты на строительство ВОЛС. При строительстве осуществляются соединения оптических волокон, называя участок между соединениями строительной длиной. Результирующее затухание оптического излучения в линии связи определится потерями на этих участках и местах соединения волокон. Снижение коэффициента затухания ОВ обуславливает ужесточение требований к качеству соединений.
Таким образом, существуют методы соединения оптических волокон как термический – методом сварки с созданием постоянного соединения, так и с помощью механического контакта, допускающего многократное соединение.
|
|
|
В данном указании рассмотрено термическое соединение оптических волокон посредством следующих сварочных аппаратов:
1. Устройство для сварки оптических волокон СОВА-12 предназначено для сварки кварцевых оптических волокон (ОВ) диаметром 250 мкм ступенчатого или градиентного типа с последующей защитой места сварки ОВ термоусадкой при помощи комплекта деталей защиты места сварки (КЗДС).
2. Устройство для автоматической сварки оптических волокон разных типов, включая волокна, легированные эрбием, Corning-X77 предназначено для сварки кварцевых оптических волокон (ОВ) диаметрами 250, 900 мкм ступенчатого или градиентного типа, использующее LID-систему юстировки, с последующей оценкой качества сростка, тестированием прочности, а так же защитой места сварки ОВ термоусадкой при помощи КЗДС.
3. Устройство для автоматической сварки оптических волокон Fujikura-40S предназначено для сварки кварцевых оптических волокон (ОВ) диаметрами 250, 900 мкм ступенчатого или градиентного типа, использующее PAS -систему юстировки, с последующей оценкой качества сростка, тестированием прочности, а так же защитой места сварки ОВ термоусадкой при помощи КЗДС.
|
|
|
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
С ОПТИЧЕСКИМ ВОЛОКНОМ
1. При работе с подключенным к оборудованию волокном запрещается смотреть непосредственно в торец волоконного световода. Передаваемое по световоду излучение находится вне видимого диапазона длин волн, однако может привести к необратимым повреждениям сетчатки глаза.
2. Избегать попадания отрезков световодов, образующихся во время подготовки волокон к сращиванию, на одежду или кожу. Эти отрезки необходимо собирать в банку с завинчивающейся крышкой или на клейкую ленту. Работу с волокном нужно проводить в защитных очках.
3. Во время работы с оптическим волокном категорически запрещается прием пищи, а после завершения работы необходимо вымыть руки с мылом.
4. Следует иметь в виду, что спирт и растворители, применяемые при удалении защитных покрытий, являются огнеопасными и горят бесцветным пламенем, могут быть токсичными и вызывать аллергическую реакцию.
5. Сварочные аппараты используют для формирования электрической дуги высокое напряжение, которое является опасным для жизни, а дуговой разряд между электродами может привести к возгоранию горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей.
|
|
|
6. Курение во время работы с оптоволокном может привести к резкому снижению качества изготавливаемого коннектора или сростка.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
Оптические соединители предназначены для сращивания волоконных световодов и делятся на разъемные и неразъемные. Подавляющее большинство из них рассчитано на соединение двух световодов. Существуют конструкции, получившие название групповых (или многоканальных) соединителей, которые обеспечивают одновременное сращивание двух или более пар волоконных световодов. Для применения в специальных условиях эксплуатации (повышенная влажность, пары агрессивных материалов и т. д.) используются герметичные соединители.
Неразъемные соединители изготавливаются с помощью сварочного аппарата или так называемого механического сплайса (от англ. – splicer), часто называются сростками. Разъемные соединители допускают многократную сборку и разборку (не менее 100 циклов) без ухудшения параметров и применяются в оптических кроссах и для подключения к кабелю приемопередатчиков активного оборудования.
Потери оптического соединения.
Главным предметом беспокойства при соединении двух оптических устройств является затухание. Затухание является суммой потерь, вызванных рядом факторов, наиболее существенные из которых следующие:
|
|
|
· Поперечное смещение сердечников волокон;
· Различия в диаметрах сердечников;
· Несовпадение осей волокон;
· Различие числовой апертуры волокон;
· Отражение от концов волокон;
· Зазоры между концами волокон.
Рассмотрим наиболее существенные из них.
Поперечное смещение сердечников волокон. В данном случае предполагается, что волокна имеют одинаковый диаметр, но сердечники смещены относительно друг друга на расстояниеd, в остальном выравнивание волокон совершенно. Для простого анализа предполагается, что мощность равномерно распределена по сердечнику волокна (рис. 1).
Рис. 1. Поперечное смещение волокон: а – продольное; б – поперечное сечение
На рисунке видно, что луч 1 не изменяет своего направления распространения, а луч 2, не попавший в зону перекрывания, перестает распространяться по сердечнику.
Эффективность пропускания η вычисляется из соотношения площади перекрытия к площади сердечника. Для небольших смещений, где d меньше 20%радиуса сердечника, эффективность пропускания определится как:
,
где θ – угол относительно оси сердечника, под которым распространяется луч,
r волокна – радиус волокна по оболочке.
Аналогичная ситуация в зоне соединения возникает в случае несовпадения диаметров сердечника. Например, при соединении многомодовых волокон с диаметрами 62,5 и 50 мкм потери на сростке могут достигать более 1,9 дБ. Следует отметить, что при передаче сигнала от меньшего по диаметру волокна к большему значительных потерь меньше, так как большее волокна способно собрать все падающие лучи.
Осевое смещение волокон. Когда не выровнены оси волокон, свет входит во второе волокно под большими углами и не зависимо от числовой апертуры некоторые лучи могут не остаться в сердечнике (рис. 2).
Рис. 2. Осевое смещение
С увеличением апертуры потери при таком смещении снижаются, так как при большей апертуре излучение распространяется под большими углами, поэтому небольшие угловые отклонения меньше влияют на общую мощность.
Различие числовых апертур. Если у принимающего волокна меньшая по сравнению с волокном-источником апертура, то свет может попасть в волокно под углом, превышающим угол приема. Такой луч не задержится в сердечнике, произойдет потеря сигнала (рис. 3).
При этом потери определятся как:
, (2)
Рис. 3. Разница цифровых апертур
Из вышеперечисленных различных механизмов возникновения потерь наиболее существенным является осевое смещение волокон. При использовании коннекторов минимальное значение затухания на границе стекло-воздух составляет 0,35 дБ, если не используется гель, в противном случае потери можно снизить до 0,2 дБ. Эти результаты превышают допустимые значения потерь на сварных соединениях (до 0,02 дБ) в 10 раз. Таким образом, сварные соединения являются более предпочтительными в отношении минимальных потерь, вносимых в тракт распространения оптического сигнала и обеспечении долговременной стабильности [1].
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1173; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!