Измерение обратных отражений и обратных потерь
Уровень обратных отражений на разъемных соединениях кабелей принимает все более важное значение с повышением дальности передачи в магистральных линиях связи, развитием сетей кабельного телевидения и т.д. Обратные отражения попадают на источник (передатчик) сигнала, накапливаются при многократных стыковках и выступают как помеха по отношению к полезному сигналу.
Кроме обратных отражений в волоконно-оптической линии связи присутствует обратное рассеяние Рэлея, которое также оказывает сильное влияние на результаты измерений потерь. Смесь обратных отражений и обратного рассеяния составляет обратные потери.
Так как обратные потери много меньше прямого сигнала, для их измерений необходим тестер с большим динамическим диапазоном (не менее 60 дБ). Для повышения точности измерения обратных потерь должны быть выполнены 2 условия: во-первых, измеритель должен быть откалиброван по известному отражению; во-вторых, должны быть измерены фоновые излучения (фоновые обратные потери), которые необходимо вычесть из результатов измерения.
Измерение величины обратных потерь производят по методике, получившей название в зарубежных источниках название OCWR (Optical Continuos Wave Reflectometer) – рефлектометрия непрерывным излучением. Тестируемый кабель подключается к излучателю через равноплечный ответвитель. Другой выход ответвителя подключается к измерителю, с помощью которого регистрируется уровень оптического излучения, отраженного от соединения ответвителя и тестируемого кабеля. Для того чтобы определить обратные потери на входном конце кабеля, соединенном с ответвителем, необходимо исключить из результатов измерения отражение света от дальнего конца кабеля. Для этого применяются три метода:
|
|
|
1. Метод микроизгиба волокна. Сигнал от стабилизированного источника подается на один из входов ответвителя, второй вход которого подключен к измерителю. Выход ответвителя стыкуется с испытуемым шнуром. Для устранения влияния сигнала от дальнего конца шнура в него вносятся потери методом неразрушающего изгиба. На практике это достигается намоткой части шнура на цилиндр малого диаметра или защемлением его в гребенчатой структуре. Все выходы ответвителя специальным образом подготовлены для уменьшения влияния аппаратных факторов на точность измерений.
2. Иммерсионный метод. Оптическая схема подключения полностью аналогична, только дальний конец волокна погружается в иммерсионную жидкость, имеющуюпоказатель преломления такой же, как у волокна. Вследствие этого излучение выходит из световода без отражений от выходной грани и рассеивается в жидкости.
|
|
|
3. Метод экспресс-контроля. Описанные выше методы позволяют индивидуально тестировать каждый торец и в этом их преимущество. Недостаток – они требуют значительных затрат времени на тестирование. На практике зачастую необходимо тестировать большое количество шнуров на соответствие их заданному стандарту. Например, если оба торца шнура имеют обратные потери не более –40 дБ, то такой шнур попадает в разряд SPS (Super Physical Contact), если не более –50 дБ – то UPC (Ultra Physical Contact) и т.д. В таком случае используется ускоренный метод тестирования, когда измеряется уровень обратных потерь сразу на двух торцах. Результат измерений отличается от предыдущих на 3 дБ при условии равенства вкладов обоих торцов. Схема измерений упрощается: к выходному торцу тестируемого шнура подключается вспомогательный шнур со скошенным выходным торцом – APC (Angle Physical Contact). Обратные отражения от такого торца не более –65 дБ и это значение ограничивает область применения и точность измерений данным методом. Метод экспресс-контроля широко используется при выходном контроле больших партий изделий. Если же какое-либо изделие по результатам тестирования отличается от остальных более чем в пределах допусков, оно тестируется одним из вышеописанных методов.
|
|
|
Интерферометр Фабри-Перо
Важнейшим открытием, относящимся к области физической оптики, было открытие явления интерференции волн. Впервые явление интерференции было независимо обнаружено Робертом Бойлем (1627 – 1691 гг.) и Робертом Гуком (1635-1703 гг.). Они наблюдали возникновение разноцветной окраски тонких пленок (интерференционных полос), подобных масляным или бензиновым пятнам на поверхности воды. В 1801 году Т. Юнг (1773 – 1829 гг.) введя принцип суперпозиции, первым объяснил явление интерференции волн.
Интерференция волн – это взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн, при наложении их друг на друга, сопровождающееся чередованием максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) интенсивности в пространстве. Результат интерференции, так называемая интерференционная картина, зависит от разности фаз накладывающихся волн.
Интерференция волн имеет самое широкое распространение в прикладной оптике и применяется для измерения длины волны излучения, определения плотности показателей преломления и дисперсионных свойств веществ, для измерения углов, линейных размеров деталей в длинах световой волны, а также для контроля качества оптических систем.
|
|
|
На явлении интерференции волн основан принцип действия интерферометров.
Интерферометры – это оптические измерительные приборы, принцип действия которых основан на пространственном разделении пучка света с целью получения нескольких когерентных лучей, которые пройдя различные оптические пути, впоследствии сводятся вместе, в результате чего наблюдается интерференционная картина.
В соответствии с природой, существуют интерферометры акустические для звуковых волн и интерферометры для электромагнитных волн: оптические (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра) и радиоволновые (различной длины). Наибольшее распространение получили оптические интерферометры, действие которых обусловлено наложением когерентных световых пучков друг на друга, в условиях постоянной разности фаз, что характеризуется образованием стационарной (постоянной во времени) интерференционной картины.
Вид интерференционной картины, получаемой с помощью интерферометров, в большей степени зависит от способов разделения светового пучка на когерентные лучи, от числа этих лучей, их относительной интенсивности, размеров источника излучения и спектрального состава света. Методы же получения когерентных пучков в интерферометрах очень разнообразны, в связи с этим существует большое количество различных конструкций оптических интерферометров, которые можно подразделить на двухлучевые и многолучевые. Многолучевые интерферометры главным образом используются как спектрометры высокой разрешающей силы для исследования тонкой структуры спектральных линий и определения формы этих линий, а двухлучевые интерферометры являются в основном техническими приборами.
Интерферометр Фабри – Перо – это многолучевой интерференционный спектральный прибор с двумерной дисперсией, обладающий высокой разрешающей способностью и достаточной светосилой, предназначенный главным образом для исследования тонкой структуры спектральных линий и их формы, для изучения расщепления спектральных линий в магнитном поле (эффект Зеемана), а также является неотъемлемым элементом любого лазера, где в основном выполняет роль оптического резонатора.
По принципу действия интерферометр Фабри – Перо существенно отличается от призменных и дифракционных устройств. В нем образование когерентных пучков происходит не в результате расщепления падающего фронта волны на части, как у дифракционной решетки, а в результате многократного отражения падающей волны от отражающих поверхностей плоскостей и частичного выхода ее после каждого отражения. Вследствие этого происходит значительное перекрытие отдельных когерентных пучков, тогда как у дифракционной решетки перекрытие когерентных пучков возникает из-за дифракции на штрихах решетки.
Конструктивно эталон Фабри – Перо представляет собой совокупность двух плоских стеклянных или кварцевых пластин высокой однородности, внутренние плоские поверхности которых хорошо отполированы (с точностью до 0,01 длины волны), покрытые частично прозрачными пленками с высокой отражательной способностью и установленные параллельно друг другу на некотором расстоянии. Отражающими покрытиями пластин могут служить либо металлические пленки (чаще всего из алюминия или серебра), либо диэлектрические пленки из чередующихся слоев материалов с высоким и малым показателями преломления (сульфид цинка или криолит). Металлические пленки частично поглощают свет, что приводит к общему уменьшению интенсивности при прежнем характере ее пространственного распределения в интерференционной картине. Многослойные диэлектрические покрытия мало поглощают свет и обеспечивают высокий коэффициент отражения. Но следует отметить, что коэффициент отражения таких покрытий высок только в ограниченной области длин волн.
Существуют два основных типа ИФП: в первом случае зеркальные покрытия наносятся на единственную плоскопараллельную стеклянную или кварцевую пластину; во втором случае - две зеркальные плоскости разделены воздушным промежутком. В данной курсовой работе мы будем рассматривать ИФП второго типа (с двумя отражающими поверхностями, разделенными воздушным промежутком).
Интерферометр Фабри – Перо, обладая высокой разрешающей силой, имеет очень маленькую область дисперсии и поэтому при работе с ним необходима предварительная монохроматизация, чтобы ширина полос равной толщины исследуемого спектра была как можно меньше. Для этой цели часто применяют приборы скрещенной дисперсии, сочетая интерферометр Фабри – Перо с призменным или дифракционным спектрографом таким образом, чтобы направления эталона и спектрографа были взаимно перепендикулярны.
Возможность варьировать в эталоне Фабри – Перо значения коэффициентов отражения и пропускания, а также толщину воздушной прослойки делает этот прибор крайне гибким инструментом, представляющим большие преимущества по сравнению с дифракционными устройствами. Например, светосила реального интерферометра Фабри – Перо в несоклько сотен раз больше дифракционного спектрометра, при равной разрешающей способности, что является его основным преимуществом.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 938; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!