CC BY
14ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА КАЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ, СОДЕРЖАЩИХ СПЛАВНОЙ WDM-МУЛЬТИПЛЕКСОР
Иванов Д.А., Елизаров С.Г., Ключник Н.Т., Ленин М.М. *, Яковлев М.Я.
ЗАО «ЦНИТИ «Техномаш-ВОС», г. Москва * E-mail: m.lenin@tmvos.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-182-183
Волоконно-оптические системы со спектральным уплотнением каналов находят все более широкое применение в бортовых информационно-измерительных системах подвижных объектов, работающих в жестких условиях механических воздействий [1]. В таких системах часто применяют сплавные WDM-мультиплексоры с рабочими длинами волн 1,31 и 1,55 мкм. Такой мультиплексор представляет собой биконический одномодовый разветвитель, образованный двумя сплавленными боковыми поверхностями оптическими волокнами (ОВ) с общей суженной зоной, которая является областью связи (рис. 1а) [2]. Типовая конструкция такого устройства приведена на рис. 1б. Поскольку сплавной биконический участок должен оставаться незащищенным и находиться в воздушной среде, то внешнее механическое воздействие (удар или вибрация) может приводить к деформации данного участка и к изменению передаточных характеристик WDM-мультиплексора [3]. В свою очередь это приводит к искажению информационного сигнала, к снижению отношения сигнал/шум и возрастанию коэффициента битовых ошибок BER.
СгрФф*шлл OA
2_
Г
ОЛмл-.** йиаожмл»
ЙШ
а) б)
Рис. 1. Сплавной WDM-мультиплексор: а - схематическое изображение мультиплексора; б - конструкция мультиплексора: 1 - сплавной биконический участок; 2 - кварцевая подложка в термоусаживающем кембрике; 3 - клеевой полимерный компаунд; стальная трубка; 5 - герметик; 6 - ОВ
В настоящей работе приведены результаты исследования влияния вибрации на характеристики качества передачи цифровых оптических сигналов в линии, содержащей сплавной WDM-мультиплексор. Исследование проводилось с использованием стенда, позволяющего осуществлять воздействие синусоидальной вибрации с возможностью свипирования частоты в диапазоне 10-2000 Гц. Схема включения WDM-мультиплексора в измерительную цепь соответствовала режиму демультиплексирования [4]. Были выявлены резонансные частоты механических колебаний оснастки крепления корпуса WDM-мультиплексора в области 1300-1330 Гц (рис. 2). При этом амплитуда виброускорения составляла 20-40g.
"1— HotO 1
гл- ..к
°р 1 р 1 - - э » « а а» s » « й 700 750 at о ™ . „ 30 ю » ,1 » я ,г 50 1300 и » .. <0 .4 » ™ „ » .. » О « .7 50 1800 1S 50 1900 1950 2000
Частота (Гц)
Рис. 2. Экспериментальная зависимость амплитуды виброускорения от частоты вибрации
Экспериментальные зависимости оптической мощности на выходах основного (а) и неосновного (б) каналов WDM-мультиплексора в указанной области частот приведены на рис. 3. Анализ зависимостей показывает, что в области резонансных частот оптическая мощность уменьшается в основном канале и возрастает в неосновном канале, что приводит к росту вносимых потерь примерно на 1 дБ и уменьшению коэффициента изоляции с 18 дБ до 7 дБ.
Рис. 3. Экспериментальные зависимости оптической мощности на выходе основного (а) и неосновного (б) каналов WDM-мультиплексора от частоты вибрации
Одной из основных характеристик качества работы волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) является коэффициент ошибок BER, а также Q-фактор, который однозначно связан с BER. Согласно существующим на сегодняшний день требованиям нормативной документации эта величина не должна быть меньше 10-12, что соответствует Q=7,04 [5-6]. Для исследования влияния вибрации на качество передачи использовался макет ВОЛП, содержащей сплавной WDM-мультиплексор. Измерение БЕЯ при передаче сигнала через основной канал WDM-мультиплексора производилось с использованием сетевого анализатора ЕХБО БТБ-8130КОЕ с установленным трансивером FINISAR ХБР Рш8аг БТКХ-1811-3 на скорости передачи 10 Гбит/с. При этом использовалась тестовая псевдослучайная последовательность. Характеристики качества оптического сигнала определялись по глаз-диаграммам, получаемым с использованием стробоскопического осциллографа Keysight 1пйшшт DSA-X 86100D.
На рис. 4 приведены осциллограммы и глаз-диаграммы цифрового сигнала, полученные при отсутствии вибрации (а, б) и при воздействии вибрации на резонансной частоте 1310 Гц (в, г).
в) г)
Рис. 4. Осциллограммы и глаз-диаграммы цифрового сигнала, полученные при отсутствии вибрации (а, б) и при воздействии вибрации на резонансной частоте 1310 Гц (в, г)
Полученные результаты показали, что при отсутствии вибрации или при вибрации на частотах вне диапазона резонансных частот механических колебаний Q-фактор составлял Q=11,2—11,3. При воздействии вибрации на резонансной частоте при виброускорении 40g Q-фактор снижается до Q=4. При этом коэффициент ошибок составлял BER=4-10-6. Таким образом, показано влияние вибрационного воздействия на качество передачи цифровых сигналов в волоконно-оптической линии, содержащей сплавной WDM-мультиплексор. Отмечено значительное снижение Q-фактора и роста коэффициента ошибок BER на резонансной частоте механических колебаний при амплитуде виброускорения 40g.
Литература
1. Елизаров С.Г. и др. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 18, 582-585 (2018)
2. Базакуца П.В., Боев М.А., Никитин А.И. Кабели и провода. 6, 17-23 (2020)
3. Елизаров С.Г. и др. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 3, 630-633 (2017)
4. Елизаров С.Г. и др. Фотон-экспресс. 6, 180-181 (2019)
5. Воронков А.А., Алехин И.Н. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 14, 534-536 (2012)
6. Гуркин Н. В. и др. Квантовая электроника. 43, 550-553 (2013)
¿UU-
150-
50-п — - лк\ ,И
11 1 1 1 1 50 1200 1230 1300 1350 1400 14
Частота (Гц) б)
