Перестраиваемые оптические аттенюаторы используются для имитации потерь в оптической линии, что применяется для стрессового тестирования линии, т.е. для анализа работоспособности устройств (в первую очередь, линейного и терминального оборудования) при различных условиях работы сети.
Рис. 16. Перестраиваемый оптический аттенюатор DB-2910
Обычно различают три типа оптических перестраиваемых аттенюаторов:
Все аттенюаторы, как правило, широкополосные. В аттенюаторах используются различные методы внесения затухания: осевое и радиальное смещение, использование различных фильтров и призм.
На входе аттенюатора расположены две линзы для преобразования светового потока. Основным элементом аттенюатора является призма с низким уровнем потерь, связанных с поляризацией (Polarization Dependence Loss - PDL). Уровень затухания, вносимого аттенюатором, зависит от положения призмы и регулируется позиционером. Важным условием является отсутствие при работе аттенюатора краевых эффектов и точность позиционирования. Для достижения приемлемой точности работы устройства в его состав включены цифровые цепи управления и микропроцессор.
Рис. 17. Перестраиваемые оптические аттенюаторы АОИ-3
Основными характеристиками перестраиваемых аттенюаторов являются:
Все эти характеристики проверяются в ходе обязательной калибровки приборов, частота которой также является важным техническим параметром аттенюаторов.
Рис. 18. Перестраиваемый оптический аттенюатор FVA-60B
Линейностью аттенюатора называется разница между задаваемым и измеряемым в ходе поверки затуханием, вносимым этим прибором во всем динамическом диапазоне. Соответственно, точность работы определяется как линейность в заданном диапазоне. Потери, связанные с дисперсией призмы (PDL), зависят, главным образом, от качества стекла, из которого она изготовлена. Сдвиг фазы, обусловленный дисперсией, приводит к уменьшению мощности передаваемого сигнала, как следствие, к дополнительному затуханию, связанному с PDL. Еще одним важным параметром оптических аттенюаторов, помимо диапазона вносимых потерь и точности, является уровень возвратных потерь, связанных с отражением части сигнала в линию. Основное требование к аттенюаторам -требование наиболее низкого собственного уровня отражения, который достигается покрытием интерфейсных линз антиотражающим материалом. Остаточное вносимое затухание - это минимальное затухание, вносимое аттенюатором. Описанная модель аттенюатора, подключенная к волокну, содержит призму и не может не вносить затухание, поэтому параметр остаточного затухания определяет начало отсчета вносимых потерь.
Рис. 19. Перестраиваемый оптический аттенюатор PHOTOM 780ZA
Роль измерений возвратных потерь (Optical Return Loss - ORL) в современных телекоммуникационных системах выросла только в последнее время в связи с развитием широкополосных цифровых систем передачи, в результате чего повысились требования к подавлению возвратных потерь в оптических системах. Наличие возвратных потерь приводит к увеличению параметра ошибки в цифровых системах передачи и понижению отношения сигнал/шум в аналоговых системах. Применительно к оптическим системам передачи влияние ORL существенно для систем, использующих различные типы модуляции, например, для систем кабельного телевидения, где используется амплитудная модуляция (AM), чувствительная к уровню отражения в кабеле. Измерения параметра возвратных потерь касается всех участков волоконно-оптической системы передачи, включая кабель, оптические интерфейсы, разветвители и другие компоненты.
Анализаторы возвратных потерь предназначены для измерения уровня отражения от ВОСП и представляют собой оптические рефлектометры с постоянным сигналом (Optical Continuous Wave Re- flectometer - OCWR). Устройство анализаторов аналогично устройству оптического рефлектометра, представленному на рис. 8.16 с той лишь разницей, что в анализаторах ORL в качестве источника сигнала используется SLS непрерывного действия, а в качестве измерителя мощности отраженного сигнала - ОРМ. В отличие от оптических рефлектометров, обеспечивающих анализ уровня отражения от времени, анализаторы возвратных потерь дают интегральную характеристику среднего уровня отражения от ВОСП. В то же время использование анализаторов возвратных потерь оправдано в случае необходимости точных измерений уровня отражения, OTDR обеспечивают лишь оценку этого параметра.
Основным фактором, влияющим на работу анализатора ORL, является стабильность источника сигнала. В анализаторах возвратных потерь могут использоваться как внутренние, так и внешние источники сигнала. Обычно используются лазерные SLS. Спектральная нестабильность источника приводит к удвоению ошибки измерения за счет отражения. В качестве ОРМ используется оптический детектор на основе InGaAs с линейным оптическим усилителем, таким образом, все факторы, влияющие на работу ОРМ, актуальны для анализаторов возвратных потерь. Дополнительно на работу анализатора ORL могут оказывать влияние параметры оптического разветвителя, такие как чувствительность к поляризации отраженного сигнала.
Оптические рефлектометры (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR) являются наиболее полнофункциональным прибором для эксплуатационного анализа оптических кабельных сетей.
Рис. 20. Оптический мини-рефлектометр MTS 5100
Рефлектометр представляет собой комбинацию импульсного генератора, разветвителя и измерителя сигнала и обеспечивает измерение отраженной мощности при организации измерений с одного конца. Рефлектометры действуют по принципу радара: в линию посылается импульс малой длительности, который распространяется по оптическому кабелю в соответствии с релеевским рассеянием и френелевским отражением на неоднородностях в оптическом кабеле (дефекты материала, сварки, соединители и т.д.). Управляющий процессор обеспечивает согласованную работу лазерного диода и электронного осциллографа, создавая возможность наблюдения потока обратного рассеяния полностью или по частям. Для ввода импульсов в волокно используются направленный ответвитель и оптический соединитель. Поток обратного рассеяния через оптический соединитель и направленный ответвитель поступает на высокочувствительный фотоприемник, где преобразуется в электрическое напряжение. Это напряжение подается на вход Y электронного осциллографа, вызывая соответствующее мощности потока обратного рассеяния отклонение луча осциллографа. Ось X осциллографа градуируется в единицах расстояния, а ось Y - в децибелах.
Рис. 21. Оптический рефлектометр Дельта-7
Основными характеристиками рефлектометров являются:
Важный параметр OTDR - диапазон возможного затухания (backscatter range) или динамический диапазон измерений - определяет возможный диапазон измерений потерь оптической мощности в линии и, как следствие, диапазон измерений по расстоянию. Динамический диапазон определяется как разность показаний рефлектометра в начальной точке и уровня порога шумов в конце рефлектограммы. Длина импульса оптического сигнала определяет энергию светового сигнала, вносимого в оптический кабель, следовательно, большему значению импульса будет соответствовать больший динамический диапазон. Поэтому динамический диапазон рефлектометров специфицирован для всех значений длины импульса, поскольку варьируется в зависимости от длины импульса.
Рис. 22. Оптический рефлектометр ОР-2-1
Разрешение или разрешающая способность рефлектометра трактуется по-разному. В некоторых описаниях под разрешающей способностью понимается минимальное расстояние, при котором возможно различить два близко стоящих дефекта, в других - разрешающей способностью называется расстояние между двумя последовательными отсчетами на рефлектограмме, которое обычно в несколько раз меньше расстояния различения двух дефектов. Чем больше разрешающая способность, тем точнее определяется дефект на рефлектограмме.
Рис. 23. Оптический мини-рефлектометр AQ7250
Важным параметром, связанным с разрешающей способностью рефлектометра в ближней зоне, является размер мертвой зоны (Event Dead Zone - EDZ). Существует два значения этого параметра: мертвая зона до первого соединения определяет минимальную дистанцию, необходимую для различения двух соединителей, в то же время мертвая зона до первого сварочного узла определяет минимальную дистанцию, необходимую для различения одного отражающего узла и одного неотражающего объекта. В практике эти два параметра называют EDZ по отражению и EDZ по затуханию. Мертвая зона обусловлена френелевским отражением в начале кабеля. На уровне большого сигнала, отраженного от начала кабеля, практически невозможно обнаружение дефекта. Единственным средством для обнаружения такого рода дефектов является использование добавочного кабеля (pigtail) длиной, равной EDZ.
Встречается мнение, что рефлектометры полностью заменяют анализаторы потерь оптической мощности. Однако в действительности оказывается, что это не так. Измерения, производимые рефлектометрами - это всегда балансирование между параметрами диапазона возможного затухания в линии, расстояния до источника отражения и разрешающей способности рефлектометра. Диапазон возможного затухания обычно оценивается по средней длине измеряемого кабеля, которая может превышать 10 км для мощных рефлектометров. Как правило, максимальная длина измеряемого кабеля в два раза больше, она и является границей диапазона возможного затухания.
Рефлектометры обычно разделяются на два класса:
Мини-рефлектометры имеют обычно высокое разрешение и обеспечивают локализацию неисправности и различение двух объектов на расстоянии менее 10м, тогда как мертвая зона рефлектометров дальнего действия обычно превышает 10 м. Мини-рефлектометры используют при эксплуатации кабелей длиной 100 м - 50 (100) км. В случае более длинных кабелей необходимо использовать рефлектометры дальнего действия.
