CC BY
9Вестник магистратуры. 2020. № 1-4 (100)
ISSN 2223-4047
УДК 654.02
Ю.Д. Калачева
МОНИТОРИНГ ФИЗИЧЕСКОГО КАНАЛА ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ДОСТУПА
В статье проанализировано применение метода релеевской и бриллюэновской рефлектометрии для мониторинга физического канала оптических сетей доступа. Произведена оценка функциональных возможностей бриллюэновских рефлектометров.
Ключевые слова: оптические сети доступа, оптическое волокно, оптоволоконный кабель, рассеяние Мандельштама-Бриллюэна, рефлектометр.
Для обеспечения многолетней работы физического канала оптических сетей доступа необходимо обеспечить отсутствие механических натяжений в оптическом волокне (ОВ). Даже незначительное натяжение ОВ может привести к многократному уменьшению его срока службы, поэтому для оценки надёжности необходима информация о натяжении ОВ в кабеле.
Можно выделить три диапазона линейных деформаций ОВ: безопасные - до 0,3 %, опасные от 0,3 % до 0,6 % и недопустимые - более 0,6 %. Из сказанного следует вывод о необходимости построения измерительной базы для контроля деформаций ОВ с целью обеспечения надежной эксплуатации средств волоконно-оптической связи. Наиболее востребованными задачами являются исследования полей деформаций (механических напряжений) и температуры [1].
Мониторинг релеевской рефлектометрией возможен по пассивным и активным волокнам. Первый способ дает информацию в целом об оптическом кабеле, второй о состоянии работающего оптического волокна. В обоих случаях применяется оптический рефлектометр во временной области. Метод оптической рефлектометрии во временной области заключается во вводе светового импульса в один конец оптического волокна, подлежащего анализу, и детектированию, на том же конце, интенсивности оптического импульса, отраженного волокном или полученного в результате обратного рассеяния. Детектированный сигнал затухает во времени по экспоненте, за счет ослабления (затухания) вдоль волокна, с наложенными пиками из-за отражений от соединителей волокна или других изменений показателя преломления. Время преобразуется в расстояние, просто путем использования скорости распространения света в среде. Из обратного рассеяния по рефлектограмме (графику зависимости ослабления импульса вдоль линии) можно определить положение любого события на волоконной линии.
Принципы измерения деформации ОВ базируются на использовании целого ряда физических эффектов. Однако наибольший практический интерес вызывают измерители, построенные на использовании рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (рассеяния на акустических фононах).
Бриллюэновское рассеяние возникает из-за взаимодействия когерентного излучения со звуковой волной (акустическим фононом) в среде, в которой распространяется это излучение. Чтобы отобразить абсолютные значения деформации, необходимо знать BFS (частоту Бриллюэновского рассеяния) такого же волокна при известной деформации. В группе исследуемого кабеля деформация, испытываемая волокном, обычно определяется как относительное растяжение волокна.
Бриллюэновская мощность, по существу, пропорциональна числу термически возбужденных акустических фононов, и поэтому пропорциональна температуре в первом приближении. Тем не менее, так как Бриллюэновский сигнал также подвергается влиянию потерь в волокне, может также понадобиться собрать данные обычной Релеевской рефлектограммы OTDR и привести местную Бриллюэновскую мощность к Релеевской мощности. Этим способом получают независимое от затухания измерение Бриллю-эновской мощности.
Подавляющее большинство средств измерений волоконно-оптических линий связи базируется на измерениях параметров распространяющегося по волокну оптического излучения на длине волны оптического сигнала. Для выявления дефектов оболочки и, соответственно, оценки состояния оптических волокон используют средства, основанные на измерениях параметров стимулированного обратного бриллю-эновского рассеяния (SBS - Stimulated Brillouin Scattering).
© Калачева Ю.Д., 2020.
Научный руководитель: Горлов Николай Ильич - профессор, доктор технических наук, Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2020. № 1-4 (100)
Измерение значения напряжения в оптическом волокне кабеля позволит спрогнозировать наработку до разрушения и своевременно выявить области риска.
Библиографический список:
1.Акопов С. Г., Васильев Н. А., Поляков М. А. Использование брилюэновского рефлектометра при испытаниях оптического кабеля на растяжение // Lightwave Russian Edition,. 2006.-№1. - C. 23 - 25
КАЛАЧЕВА ЮЛИЯ ДМИТРИЕВНА - магистрант, Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики (г. Новосибирск), Россия.
