Pomiar strat w kablu światłowodowym

Testowanie światłowodów

Badania kabli światłowodowych prowadzi się na zgodność z ogólnymi normami międzynarodowymi IEC 793 oraz IEC 794, natomiast stosowane w kablach włókna optyczne sprawdza się na zgodność z zaleceniami ITU G.551, G.652 i G.653 oraz dodatkowo z wymaganiami określanymi przez odbiorcę. Dla każdego typu światłowodu i kabla optotelekomunikacyjnego stosuje się odrębną procedurę testowania. Typowo włókna gradientowe stosuje się (i testuje) do przepływności 100 Mb/s, włókna jednomodowe do 10 Gb/s, a wielomodowe włókna specjalne do przepływności 40 Gb/s (systemy TDM, systemy synchroniczne STM-64, platformy wielofalowe DWDM).

Optyczną jakość włókna określają jego parametry geometryczne, falowe i transmisyjne, potwierdzone wynikami uzyskiwanymi za pomocą specjalistycznego sprzętu pomiarowego. Kontrola jakości włókna światłowodowego, będąca podstawą do określenia jego przydatności transmisyjnej, obejmuje dziesiątki parametrów. Sama analiza geometrii włókna zawiera kilkanaście parametrów kontrolnych, do których należą: pomiar średnicy rdzenia, niecentryczności rdzenia, średnicy płaszcza, średnicy pola modu i apertury numerycznej (kąt wejścia promienia), długości fali odcięcia modu, analizę profilu, użytych pokryć włókna i jego właściwości oraz pomiar odchyleń od wartości nominalnych wszystkich wymaganych parametrów w zakresie fal o długości 1250-1630 nm.

Do badania cech transmisyjnych włókna stosuje się zestawy pomiarowe pozwalające na analizę dyspersji chromatycznej i naprężeń włókien światłowodowych w kablu, długości fali świetlnej przy zerowej dyspersji, nachylenia krzywej dyspersji, a także wartości samej dyspersji światłowodowej. Wyposażenie testowe musi ponadto umożliwiać przeprowadzanie kompleksowych badań wytrzymałościowych pojedynczych włókien i kompletnych optokabli w celu określenia ich odporności na rozciąganie i skręcanie oraz wpływu udarów, zgniatania lub wielokrotnego przeginania, a także przeprowadzenia prób termicznych w komorze klimatycznej w zakresie od –50oC do +90oC.

Przydatność kabli światłowodowych do budowy długodystansowych linii optotelekomunikacyjnych określa się przez pomiar szeregu parametrów, z których najważniejszym jest tłumienność spektralna (w tym tłumienność jednostkowa włókna). Wśród kilku sposobów pomiaru tłumienności światłowodu (transmisyjnej, reflektometrycznej i odcinania) popularność zyskały jedynie dwie metody: metoda reflektometryczna i transmisyjna.

Metoda reflektometryczna wykorzystuje zjawisko rozpraszania mocy optycznej w różnych punktach włókna. Za pomocą tej metody można przeanalizować zmiany tłumienności wzdłuż włókna, określić wielkości strat spowodowanych łączeniem włókien oraz sprawdzić i zlokalizować niejednorodności tłumienia. Ciągły pomiar wykonywany reflektometrem OTDR (Optical Time Domain Reflectometr) pozwala w trakcie bieżącej produkcji mierzyć tłumienność jednostkową włókna, kontrolować ciągłość optyczną rdzenia oraz wychwytywać punktowe niejednorodności każdego włókna podczas produkcji kabla optycznego. Metodę transmisyjną stosuje się zwykle po zakończeniu procesu produkcyjnego do pomiaru zmian tłumienności zaistniałych podczas badań mechanicznych włókna i optokabli. Korzysta się z niej również przed lub w trakcie instalacji włókien światłowodowych, zwłaszcza podczas procesu ich wdmuchiwania w luźne tuby prowadzące włókna w kablach optycznych. Pomiary przeprowadza się za pomocą kalibrowanego źródła światła dołączanego na wejście włókna i miernika mocy optycznej umieszczonego na wyjściu testowanego odcinka fabrykacyjnego lub instalacyjnego.

Pomiary

Pomiar strat w kablu światłowodowym

Pomiar strat mocy należy wykonać dla wszystkich światłowodów w kablu światłowodowym. Mierzone wielkości wykorzystuje się do określenia zgodności parametrów kabla ze specyfikacją wyposażenia lub założeniami projektowymi. Do przeprowadzenia pomiarów są potrzebne dwie osoby, po jednej z każdego końca kabla; do koordynacji działań należy zapewnić łączność radiową lub telefoniczną (niektóre zestawy pomiarowe zapewniają łączność telefoniczną za pośrednictwem badanego włókna). Przedmiotem badań są straty w kablu oraz straty na złączach na obu końcach kabla. Ponadto, aby określić całkowite straty w łączu, uwzględnia się straty w patchcordach łączących sprzęt z patchpanelami.

W celu zmierzenia tłumienności łącza światłowodowego wykonaj następujące czynności:

1. Oczyścić starannie wszystkie złącza.

2. Włączyć miernik mocy i źródło światła zestawu testowego. Oodczekaj, aż osiągną one ustabilizowaną temperaturę. Laserowe źródło światła można włączyć po upewnieniu się, że wszystkie włókna światłowodowe zostały odpowiednio podłączone.

3. Do testowania wybierz jedno włókno światłowodowe. W przypadku systemu komunikacyjnego, który jest zainstalowany i działa, wyłącz wszystkie podłączone urządzenia komunikacyjne i upewnij się, czy wszystkie źródła światła zostały całkowicie odłączone od badanych światłowodów.

Przykład 2 - Mierzymy całkowite straty w łączu. Przed przystąpieniem do pomiaru, używając źródła światła i testowych patchcordów, ustawiono miernik n a0,0 dB. miernik i źródło światła połączono tak jak na rysunku. Wskaźnik miernika pokazuje wartość 8,2 dB. Należy pamiętać, że niektóre mierniki mogą pokazywać wartość strat w dB jako ujemne (-8,2 dB). Miernik określa tę wartość ze wzoru na wzmocnienie. Do wszystkich obliczeń powinno się wartość tę przekształcić na dodatnią (8,2 dB). Pytanie: jakie są straty w łączu światłowodowym? Ponieważ miernik mocy był wstępnie ustawiony na 0,0 dB, to strata w łączu światłowodowym wynosi 8,2 dB.

Przykład 3 - Mierzymy stary w łączu światłowodowym przedstawionym na rysunku. Do pomiaru używamy miernika, który może wyświetlać wartość tylko w dBm. Przed przystąpieniem do pomiaru, po połączeniu dwu testowych patchcordów, źródła i miernika, zmierzono wartość odniesienia (P_odn (dBm) = -15 dBm). Zestawiono układ pomiarowy tak, jak to pokazuje rysunek. Miernik wskazał wartość -29,2 dBm. Pytanie: jakie są straty w łączu światłowodowym? L (dB) = P_odn (dBm) - P_mier (dBm) = -15 dBm - (-29,2 dBm) = 14,2 dB Stąd całkowita strata w łączu światłowodowym wynosi 14,2 dB.

4. Przed przystąpieniem do pomiaru strat w łączu światłowodowym zapisz odczyt odniesienia i ustaw wskaźnik miernika na 0,0 dB, postępując w sposób następujący: a) wykorzystując dwa patchcordy A i B, podłącz źródło światła do miernika mocy ; b) ustaw miernik na skalę dBm. Upewnij się, czy włączono źródło światła, odczytaj odebraną moc przez miernik (w dBm). Jest to odczyt odniesienia Podn (dBm); c) przełącz miernik na skalę dB i ustaw wskaźnik na 0,0 dB; d) wyłącz laserowe źródło światła i rozłącz wykonane połączenia, natomiast nie wyłączaj ani nie reguluj miernika mocy; e) jeśli miernik nie ma ustawienia 0,0 dB i wyświetla tylko absolutne poziomy mocy w dBm, to na potrzeby późniejszych obliczeń zapisz odczyt Podn (dBm).

5. Odłącz wszystkie patchcordy urządzeń od patchpanela, łączące przez patchpanel włókna światłowodów, które będą mierzone. Połącz testowe patchcordy, źródło światła i miernik mocy do wybranego światłowodu testowanego kabla światłowodowego tak, jak to pokazano na rysunku 411. Nie zmieniaj dokonanego w poprzednim kroku ustawienia miernika. Pamiętaj o konieczności zapewnienia komunikacji telefonicznej lub radiowej pomiędzy osobami przeprowadzającymi pomiary.

6. Sprawdź, czy konfiguracja została zestawiona starannie, i włącz źródło światła. Przeczytaj wskazanie miernika mocy optycznej i zapisz poziom mocy. Zapisz straty w dB jako Lmier (dB). Jeśli skala dB jest nie używana lub niedostępna, zapisz poziom mocy w dBm jako Pmier (dBm).

7. Straty w łączu światłowodowym (w dB) można odczytać bezpośrednio z miernika i powinno się je zapisać. Jeśli odczyt jest tylko w dBm, to całkowite straty w łączu światłowodowym określa się odejmując odczyt miernika od początkowej wartości odniesienia Podn (dBm): L (dB) = Podn (dBm) – Pmier (dBm).

8. Powyższą procedurę można powtórzyć w celu przebadania wszystkich włókien światłowodowych w kablu.