Измеритель затухания оптического волокна при одностороннем доступе

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (51) О 01 М 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ABTopcKQMY свидетельству

° «

° «а с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3258294/18-10 (22) 04.03.81 (46) 23.04.83. Бюл. N 15 (72) О.К. Скляров и И.и. Теумин (53) 535.818(088.8), (56) 1. Applied. 0ptics, r, 16. 1977, 1 9, еР ° р. 2375-2376.

2. "Квантовая электроника", т. 7, 1980, М 5, с. 1063-1067 (прототип). (54)(57} ИЗИЕРИТЕЛЬ ЗАТУХАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА ПРИ ОДНОСТОРОННЕИ

ДОСТУПЕ, содержащий задающий генератор, выход которого подключен к источнику оптических импульсов, оптический разветвитель, вход которого подключен к выходу источника оптических импульсов, а один из выходов к фотодетектору, и индикатор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и диапазона измеряемых величин, в него введены расширяющийся фокон. пасшиояющийся

„„ЯУ„„1013802 A капилляр с иммерсионной жидкостью, r фильтр, фазовращатель, два аттенюато" ра, схема комйенсации, выпрямитель, схема сравнения и источник эталонного напряжения, при этом больший торец расширяющегося фокона, в два раза превышающий диаметр измеряемого волокна, размещен- в расширяющемся капилляре с иммерсионной жидкостью, а меньший его торец подсоединен к выходу разветвителя и выход фотодетектора соединен через фильтр с одним из входов схемы компенсации, к другому входу которой подключен через второй фильтр аттенюатор и фазовращатель, выход задающего генерато- Я ра, выход же схемы компенсации через выпрямитель подключен к одному из входов схемы сравнения, к другому входу которой подключен через калиб- С рованный аттенюатор источник эталонного напряжения, а выход схемы сравнения подключен к индикатору.

Х

1 10

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения затухания световых сигналов, распространяющихся в оптическом волокне или кабеле при одностороннем доступе к одному из его концов, например, в волоконнооптических линиях связи.

Известно устройство для измерения затухания оптического волокна при одностороннем доступе, основанное на измерении обратного рассеяния света на микронеоднородностях, статически распределенных вдоль оптического волокна 1J.

В этом устройстве импульс света малой длительности (!"=1О В с) и мощностью порядка 1 Вт вводится в оптическое волокно через оптический разветвитель (или ответвитель). Обратный сигнал с помощью упомянутого разветвителя направляется на фотодетектор. Выделенный в его нагрузке электрический сигнал, соответствующий оптическому, поступает на осциллограф или устройство обработки сигнала.

При этом на экране осциллографа образуется кривая, по наклону и абсолютным значениям которой судят о величине затухания 1.

Однако данному методу и устройству присуща низкая точность измерений, обусловленная низкой точностью отсчета значений, сильной зависимостью величины сигнала от длины волны и наличием локальных неоднородностей.

Прототипом является измеритель затухания оптического волокна, содержащий задающий генератор, выход кото. рого подключен к источнику оптических импульсов, оптический разветвитель, вход которого соединен с выходом источника оптических импульсов, а один из выходов - с фотодетектором, и индикатор (2j .

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения из-за зависимости величины обратного рассеяния от длины волны света и искажения импульсов вследствие взаимного наложения.

Целью изобретения является повышение точности и диапазона измеряемых величин. указанная цель достигается тем, что в измеритель затухания оптическо го волокна при одностороннем доступе, содержащий задающий генератор, выход которого пЬдключен к источни13802 2 ку оптических импульсов, оптический разветвитель, вход которого подключен к выходу источника оптических импульсов, а один из выходов - к фотодетектору, и индикатор, введены расширяющийся фокон, расширяющийся капилляр с иммерсионной жидкостью, фильтр, фазовращатель, два аттенюатора, схема компенсации, выпрямитель, схема сравнения и источник эталонного напряжения, при этом больший торец расширяющегося фокона, в два раза превышающий диаметр измеряемого волокна, размещен в расширяющемся капилляре с иммерсионной жидкостью, а меньший его торец подсоединен к выходу .разветвителя и выход. фотодетектора соединен через фильтр с одним из входов схемы компенсации, к другому входу которой подключен через второй фильтр аттенюатор и фазовращатель, выход задающего генератора, выход же схемы компенсации через выпрямитель подключен к одному из входов схемы сравнения, к другому входу которой подключен через калиброванный аттенюатор источник эталонного напряжения, а выход схемы сравнения подключен к индикатору, зю

На чертеже представлена структурная схема измерителя затухания оптического волокна при одностороннем доступе.

Схема содержит задающий генератор

1, источник 2 оптических импульсов, (полупроводниковый лазер), оптический разветвитель 3, выполненный с расширяющимся фоконом 4 на конце, расширяющийся капилляр 5 с иммерсион. ной жидкостью, короткий отрезок во40 локна 6, кювету 7 с иммерсионной жидкостью, фотодетектор 8, фильтры 9 и

1О, схему 11 компенсации, аттенюатор

12, фазовращатель 13, выпрямитель 14 схему 15 сравнения, калиброванный ат45 тенюатор 16, источник 17 эталонного напряжения, индикатор 18. На вход оптического разветвителя

3 от полупроводникового лазера 2 вводится последовательность оптических импульсов. Выход оптического раэ. ветвителя является также входом для обратных оптических сигналов и выполнен в виде расширяющегося фокона 4.

В силу своих свойств он коллимирует 5 световой поток, благодаря чему на поверхности его большего торца значительно повышается степень равномерности распределения оптической мощВНИИПИ Заказ 3003/50 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10 ности. Фокон 4 помещен в расширяющий. ся капилляр 5, заполненный иммерсионной жидкостью, показатель преломпения которой равен показателю преломления материала, из которого выполнен фокон 4. В капилляре состыкованы фокон 4 и один из обработанных, т.е. плоского и перпендикулярного оси, торцов короткого отрезка волокна б (длина его равна примерно

0,5-1,0 метр). Второй обработанный торец этого отрезка волокна помещен в кювету 7 с иммерсионной жидкостью, показатель преломления которой равен показателю преломления сердечника волокна Ь .

Таким образом на фотодетектор 8 попадает часть оптического излучения, отраженного от поверхности иммерсионной жидкости на выходе капилляра 5. Электрический сигнал, соответствующий оптическому, поступает на вход фильтра 9, представляющего собой узкополосный усилитель, пропускающий 1-ю гармонику последовательности импульсов. С выхода этого фильтра выделенная \-я .гармоника сиг-. нала подается на вход схемы 11 компенсации, на второй вход которой поступает синусоидальное напряжение, частота которого равна 1-й гармонике, выделенной фильтром 10 из после-. довательности импульсов задающего генератора 1. С помощью фазовращателя 13 и аттенюатора 12 сигналы после схемы 11 компенсируются до нуля или минимума). При этом показания индикатора устанавливаются на нуль. Индикация осуществляется с помощью индикатора 18 нуля, включенного на выход схемы 15 сравнения. На один из входов схемы сравнения через выпрямитель 14 подключен выход схемы 11 компенсации, На второй вход схемы

15 сравнения через калиброванный аттенюатор 16 подается напряжение от источника 17 эталонного напряжения.

После того, как произведена компенсация сигнала, отраженного от поверхности иммерсионной жидкости в капилляре 5, выходной торец отрезка волокна 6 вынимается из кюветы 7.

При этом, вследствие отражения от

13802 4 его выходного торца, в схеме 11 компенсации наступит разбаланс, который ьафиксируется индикатором 18.

Обозначают через Р мощность, вводимую в отрезок волокна 6, К - коэф-фициент отражения от его выходного торца. Тогда на входе схемы 15 сравнения имеется сигнал U = kKP пропорциональный КР, где k - коэффи10 циент пропорциональности, равный коэффициенту передачи цепи от разветвителя 3 до схемы 15 сравнения. С помощью калиброванного аттенюатора 16 подают на вход схемы 15 сравнения

15 напряжение U = kKP. При этом инди" катор 18 зафиксирует нуль ° Далее из капилляра 5 вынимается отрезок волокна 6 и вставляется входной то рец измеряемого волокна, параметры

N которого близки параметрам волокна

6. Поскольку распределение мощности на выходном-торце фокона 4 практичес" ки равномерное, то коэффициент ввода энергии в измеряемое волокно бу25 дет равен коэффициенту ввода энергии в отрезок волокна 6. Тогда на длине волокна L на его выходной торец будет падать мощность Pl?, где

cL- коэффициент затухания. Мощность зо отражения от выходного торца будет равна КР К

Пройдя обратный путь, мощность оптического сигнала на выходе фокона

4 будет равна KPK . При этом, в схеме 11 компенсации опять наступает разбаланс, который зафиксируется индикатором 18. Подавая на схему 15 сравнения напряжение У„ = ККРМ от источника 17 при помощи калибро4 ванного аттенюатора 16 добиваются компенсации этого сигнала. Беря отношение показателей шкал аттенюато-,„U ККРе " " -ыь

6 0

45 учитывая двойку в показателе степени, определяется затухание волокна.

Предлагаемое устройство обеспечи.вает значительно более высокую точность измерений, поскольку исключает ся влияние нестабильности частоты

50 излучения, так как в дайном случае коэффициент отражения мало зависит от частоты.