ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ПО ДЛИНЕ КАБЕЛЯ ПРИ НИЗКИХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ Текст научной статьи по специальности «Физика»

DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-222-223

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ПО ДЛИНЕ КАБЕЛЯ ПРИ НИЗКИХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

*

Алехин Н.И., Алехин И.Н., Бурдин В.А., Гаврюшин С.А., Дашков М.В. ,

Прапорщиков Д.Е.

Поволжский государственный университет телекоммуникации и информатики, г. Самара

E-mail: mvd.srttc@gmail.com

В типовых конструкциях оптических кабелей (ОК) с модульным сердечником оптическое волокно (ОВ) свободно уложено в модульных трубках, скрученных вокруг силового элемента. Наличие избыточной длины позволяет снизить нагрузку на ОВ при приложении растягивающих нагрузок к ОК. С другой стороны наличие избыточности приводит к возникновению дополнительных изгибов, связанных с тем, что ОВ в модуле располагается по траектории, близкой к винтовой линии. При этом размеры изгибов будут определяться параметрами модульной трубки и локальными значения избыточности. Наличие изгибов оказывает влияние на параметры передачи ОВ, такие как затухание, поляризационная модовая дисперсия, степень связи мод. Кроме того, изгибы приводят к возникновению механических напряжений в ОВ. Таким образом, для кабельных изделий степень равномерности распределения избыточной длины волокон в оптическом кабеле может выступать как комплексная оценка качества изделия [1].

В процессе прокладки и дальнейшей эксплуатации оптического кабеля характер распределения оптического волокна в кабеле изменяется [2]. В особенности это касается подвесных оптических кабелей в условии низких отрицательных температур. В результате существенной разницы коэффициентов теплового линейного расширения кварца и материалов конструктивных элементов кабеля может наблюдаться значительное увеличение локальной кривизны оптического волокна, что в ряде случаев может оказать существенное влияние на параметры передачи и надежность оптического волокна.

Экспериментальные измерения производились для строительной длины оптического кабеля на барабане, помещенного в климатическую камеру, при изменении температуры в пределах от - 60 до +70 0С по заданной программе. Для проведения измерений оптические волокна кабеля зашлейфовывались и формировались тестовые линии. Оптическое волокно, уложенное в кабеле, соответствовало рек. МСЭ-Т G.652.D/G.657.A1.

Для исследования характера распределения оптического волокна были разработаны две методики. Первая методика основана на измерении характеристик обратного рассеяния стандартным оптическим рефлектометром и анализе вариации локальных значений коэффициента затухания. Вторая методика основана на оценке распределения локального двулучепреломления по результатам обработки поляризационных характеристик с использованием подхода, предложенного в работе [3]. Поляризационный оптический рефлектометр был реализован на основе стандартного оптического рефлектометра, к которому последовательно подключены согласующий контроллер поляризации, линейный поляризатор и управляемый трех-каскадный контроллер поляризации. В соответствии с разработанной методикой производилось измерение шести поляризационных характеристик при заданных установках контролера поляризации и в результате их анализа оценивалось распределение локального двулучепреломления по длине оптического волокна.

По результатам измерения стандартным рефлектометром было выявлено, что при низких отрицательных температурах наблюдается локальный прирост затухания на участках протяженностью порядка 500 метров для каждого ОВ в шлейфе со стороны внешнего конца ОК барабана. Хотя величина прироста затухания не является критичной с точки потенциальной работоспособности систем передачи, это свидетельствует о неравномерном характере изменения распределения ОВ в кабеле. Пример результатов обработки данных для температуры - 60 0С приведен на рис. 1.

В результате измерения поляризационным рефлектометром были выявлены схожие закономерности, в частности при понижении температуры в среднем наблюдается увеличение локального двулучепреломления и наибольший прирост соответствует участкам ОВ внешнего конца кабеля. На рис. 2 приведены результаты измерения распределения локального двулучепреломления при различных значениях температуры.

222 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru

Рис. 1. Распределение локального изменения затухания

12 3 4

Расстояние, км

Рис. 2. Изменение распределения коэффициента двулучепреломления при изменении температуры

Авторы выражают признательность руководству и коллективу ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» за помощь в проведении эксперимента.

Литература

1. Авдеев Б.В. и др., Кабели и провода 1, 22-25 (2002)

2. Stueflotten S., Applied Optic 21, 4300-4307 (1982)

3. WuilpartM. et al., IEEE PTL 13, 836-838(2001)

№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru

223

5 7