Устройство для измерения хроматической дисперсии волоконных световодов

 

Изобретение относится к волоконным световодам и может быть использовано для контроля характеристик оптических волоконных световодов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор синусоидального сигс р f if-i-i, JJfV-f-,- л ,Ј f«- -У Д ., нала, N полупроводниковых лазеров (ПЛ) с различными длинами волн, оптический коммутатор , оптический соединитель, исследуемый волоконный световод, оптический приемник, фазометр, а также два одинаковых делителя частоты и два полосовых фильтра на разные частоты. Генератор синусоидального сигнала соединен с первыми N-1 ПЛ и через первый делитель частоты - с N-м ПЛ, Оптические сигналы от одного из первых N-1 ПЛ и от Nl-ro ПЛ, имеющие разную частоту модуляции, через оптический коммутатор и оптический соединитель вводятся в исследуемый световод, из которого попадают на оптический приемник. Два электрических синусоидальных сигнала с выхода оптического приемника разделяются полосовыми фильтрами и поступают на входы фазометра, причем сигнал с большей частотой предварительно проходит через второй делитель частоты. Хроматическая дисперсия определяется по измеренной разности фаз этих сигналов. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 02 В 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ь1" ьь Ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Б - - : <3g:--- -

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825293/10 (22) 14.05.90 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (71) Минский радиотехнический институт (72) М. Л, Гринштейн и А, А, Марьенков (53) 535.813(088. 8) (56) Horlguchi Т., Tokuda М., Negishi У.

Cromatic dispersion measurement over а 50km single-mode fiber. J. Llghtwave Technol, 1985, Vol. 3, № 1. P. 51 — 54.

Hanon W. Н., Nishimura M. New field

method measurement system for single-тобе

fiber dispersion utilizing wavelength division

multiplexlng technique, Electron. Len, 1985, Vol. 21, ¹23, P. 1072 — 1073. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ (57) Изобретение относится к волоконным световодам и мойет быть использовано для контроля характеристик оптических волоконных световодов. Цель изобретения — повышение точности измерения, Устройство содержит генератор синусоидального сигИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля характеристик оптических кабелей, в том числе в полевых условиях.

Известн.ы устройства для измерения хроматической дисперсии волоконных световодов (ВС), в основе которых лежит определение времени распространения оптического излучения в ВС по измерению фазы синусоидального сигнала,. и рошедшего no BC.

Устройство для измерения хроматической дисперсии содержит генератор синусоидального сигнала, соединенный с

„„SU „„1744б73 А1 нала, N полупроводниковых лазеров (ПЛ) с различными длинами волн, оптический коммутатор, оптический соединитель, иссле)чуемый волоконный световод, оптический приемник, фазометр, а также два одинаковых делителя частоты и два полосовых фильтра на разные частоты. Генератор синусоидального сигнала соединен с первыми N — 1 ПЛ и через первый делитель частоты — с N-м ПЛ, Оптические сигналы от одного из первых N — 1 ПЛ и от N-ro ПЛ, имеющие разную частоту модуляции, через оптический коммутатор и оптический соединитель вводятся в исследуемый световод, из которого попадают на оптический приемник, Два электрических синусоидальных сигнала с выхода оптического приемника разделяются полосовыми фильтрами и поступают на входы фазометра, причем сигнал с большей частотой предварительно проходит через второй делитель частоты.

Хроматическая дисперсия определяется по измеренной разности фаз этих сигналов. 1 ил. несколькими ПЛ, оптические изоляторы, оптический коммутатор, опорный и исследуемый ВС, по два фотодиода, усилителя, полосовых фильтра и фазометр. Сигнал от одного из ПЛ через оптический изолятор поступает в опорный ВС, а от остальных ПЛ сигналы через оптические изоляторы с помощью оптического коммутатора поочередно вводятся в исследуемый ВС.

Приемная часть устройства имеет два канала, каждый .из которых состоит из последовательно соединенных фотодиода, усилителя и полосового фильтра, Измерительный (вышедший из исследуемого ВС) и

1744673

55 опорный сигналы проходят через соответствующие каналы приемной части и с выходов полосовых фильтров подаются на входы фазометра.

Недостатком этого устройства является то, что в результате внешних воздействий во время измерения исследуемый и опорный ВС могут по-разному изменять свои оптические свойства, что приводит к различному изменению фаз сигналов на их выходах и к уменьшению точности измерения.

Кроме того, для создания опорного канала требуются дополнительно ПЛ, фотодиод и опорный ВС, что усложняет конструкцию устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения хроматической дисперсии волоконных световодов, содержащее генератор синусоидального сигнала, соединенный с несколькими (в общем случае N) ПЛ с различными длинами волн, оптический коммутатор, входы которого оптически соединены с первыми N 1

ПЛ, оптический соединитель, первый вход которого соединен с выходом оптического коммутатора, второй вход — с N-м ПЛ, а выход соединен с входом исследуемого ВС, оптический демультиплексор, вход которого соединен с выходом исследуемого ВС, а выходы — с входами двух оптических приемников, выходы которых соединены с входами фазометра, Сигнал N-го ПЛ является опорным. Сигналы от первых N — 1 ПЛ nooseредно с помощью оптического коммутатора через оптический соединитель вводятся в исследуемый ВС вместе с опорным сигналом. На выходе ВС два сигнала с различными длинами волн разделяются оптическим демультиплексором и подаются на оптические приемники. Фазометр измеряет разность фаэ сигналов на выходах оптических приемников.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, так как в оптическом демультиплексоре теряется часть энергии сигналов, что приводит к уменьшению отношения сигнала к шуму на выходе оптического приемника и уменьшению точности измерения разности фаз.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это позволяет получить значительный зкономический эффект вследствие уменьшения расхода ВС при отработке технологии производства новых конструкций ВС, а также увеличить качество проектируемых

ВОСП с одномодовыми ВС, искажения сигналов в которых определяются хроматической дисперсией.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения хроматической дисперсии ВС введены два одинаковых делителя частоты с коэффициентом деления и и полосовые фильтры, настроенные на частоты f и f/n (f — частота сигнала генератора). Два ПЛ с различными длинами волн модулируются сигналами с различной частотой, которые вводятся одновременно в исследуемый ВС, и разделяются в приемной части устройства с помощью электрических полосовых фильтров. Это позволяет исключить из устройства оптический демультиплексор и увеличить отношение сигнала к шуму на выходе оптического приемника.

На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения хроматической дисперсии ВС, Устройство для измерения хроматической дисперсии ВС содержит генератор 1 синусоидального сигнала с частотой f, первый делитель 2 частоты с коэффициентом деления и, N ПЛ с различными длинами волн 3 — 6, оптический коммутатор 7, оптический соединитель 8, исследуемый ВС 9, оптический приемник 10, первый 11 и второй

12 полосовые фильтры, настроенные на частоты f/n и f соответственно, второй делитель 13 частоты и фазометр 14, Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает синусоидальный сигнал с частотой f, который, пройдя через первый делитель 2 частоты с коэффициентом деления и, модулирует ПЛ

3 — 5 (частота модуляции f/n). Сигнал с частотой f модулирует ПЛ 6. Опорный оптический сигнал из ПЛ 6 и измерительный оптический сигнал одного из ПЛ 3-5 с помощью оптического коммутатора 7 и оптического соединителя 8 вводятся в исследуемый ВС 9. В нем каждый сигнал испытывает задержку, зависящую от длины волны соответствующего

ПЛ.

С выхода исследуемого ВС 9 измерительный и опорный сигналы поступают на оптический приемник 10, выход которого соединен с входами полосовых фильтров 11 и 12, При этом первый полосовой фильтр 11 настроен на частоту т! и, а второй полосовой фильтр 12 — на частоту f. Выход второго полосового фильтра 12 соединен с вторым делителем 13 частоты с коэффициентом деления п.

Сигналы с выходов полосового фильтра

11 и делителя 13 частоты, имеющие одинаковую частоту, поступают на входы фазометра 14, Легко показать, что разность этих сигналов, измеряемая фазометром, 1744673,5

1 ! ! I

l |

r i5

j, (/

1 !

Составитель М.ГринштейнТехред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор Е.Копча

Заказ 2197 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 и где Лт — разность задержек сигналов от двух ПЛ в ВС 9; ф — постоянная разность фаз, не зави- 5 сящая от задержек сигналов в ВС. Ее можно учесть предварительной калибровкой устройства на коротком отрезке ВС, в котором

А =О.

Таким образом, измерив разность фаз 10 р и зная частоту модуляции f, коэффициент деления частоты и и величину ф, можно определить разность задержек оптических сигналов Лт с различными длинами волн.

С помощью оптического коммутатора 7 к исследуемому ВС 9 через оптический соединитель 8 последовательно подключаются различные ПЛ 3 — 5, что обеспечивает измерение задержек на различных длинах волн, из которых определяется хроматическая 20 дисперсия.

В реальном устройстве могут быть использованы генератор синусоидального сигнала с частотой f=400 МГц, делители частоты с коэффициентом деления 8, полосо- 25 вые фильтры на частоты 400 и 50 МГц, ПЛ с длинами волн 1220, 1270, 1300, 1340, 1500 и

1550 нм.

В качестве опорного может быть выбран ПЛ с Л= 1300 нм.Для измерения раз-30 ности фаз может быть использован промышленный прибор ФК2 — 29.

Формула изобретения

Устройство для измерения хроматической дисперсии волоконных световодов, со- 35 держащее генератор синусоидального сигнала с частотой f, N полупроводниковых лазеров с различными длинами волн, при этом

N-й полупроводниковый лазер электрически соединен с выходом генератора синусоидального сигнала, оптический коммутатор, входы которого оптически соединены с первыми N — 1 полупроводниковыми лазерами, оптический соединитель, первый вход которого соединен с выходом оптического коммутатора, второй вход — с N-м полупроводниковым лазером, а выход соединен с входом исследуемого волоконного световода, оптический приемник, вход которого оптически соединен с выходом исследуемого волоконного световода, и фазометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены первый и второй одинаковые делители частоты с выходной частотой f/n, где n — целое число, и первый и второй полосовые фильтры, настроенные на частоту f/rI и f соответственно, при этом выход генератора синусоидального сигнала соединен с входом первого делителя частоты, выход которого электрически соединен с первыми N — 1 полупроводниковыми лазерами, входы полосовых фильтров электрически соединены с выходом оптического приемника, выход первого полосового фильтра соединен с первым входом фазометра, выход второго полосового фильтра соединен с входом второго делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом фазометра.