Главной целью измерений, проводимых с использованием оптических рефлектометров, является определение импульсной характеристики тестируемого волокна. Как известно, импульсную передаточную характеристику исследуемого устройства можно получить в том случае, если на его вход подать бесконечно короткий импульс – так называемый d-импульс. Тестирующий импульс оптического рефлектометра имеет конечную длительность и, по этому, реальный временной отклик – рефлектограмма представляет собой свертку импульсной передаточной функции волокна с тестирующим импульсом.

Типичная рефлектограмма импульсного рефлектометра приведена на рис.20

Рис. 20. Типичная рефлектограмма оптического рефлектометра

Вертикальная шкала определяет уровень рассеянного (отраженного) сигнала в логарифмических единицах. Горизонтальная ось соответствует расстоянию от рефлектометра до тестируемой области волокна.

По формуле Рэлея интенсивность рассеяния света обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Зависимость (I~l-4) носит название закона Рэлея. В волоконных световодах рассеяние на частицах примеси может быть уменьшено практически до нуля, но рассеяние на «вмороженных» неоднородностях принципиально уменьшить нельзя, именно они определяют минимальную величину потерь на рассеяние.

На рис.9 показаны, также, сигналы от разъемов, сварных соединений, механических соединений, потери на изгибах и трещинах и отражения от них.

Разъемы

Наличие разъема в волоконно-оптической линии приводит к появлению пика на рефлектограмме, обусловленного френелевским отражением на торцах соединяемых волокон , и снижением величины рассеянного сигнала сразу за ним из-за вносимых им потерь.

Сварные соединения

На сварных соединениях френелевское отражение отсутствует, так как сколотые торцы волокон сплавляются друг с другом. Однако на сварных соединениях потери все-таки есть. Хорошо сваренное соединение трудно "засечь", так как потери на нем невелики и появляющаяся «ступенька» на рефлектограме очень мала. Наличие даже небольших признаков Френелевского отражения (пика на рефлектограмме) – верный признак того, что сварное соединение – очень низкого качества.

Потери на изгибах

Это просто потери в месте изгиба. Если такие потери локализованы, то их трудно отличить от потерь на сварные или механические соединения.

Повышение чувствительности импульсных оптических рефлектометров.

Измерение параметров волоконно-оптической линии возможно только в том случае, если мощность рассеянного сигнала, попадающего на детектор, превышает мощность шума, т.е. отношение сигнал/шум должно быть больше единицы. Мощность детектируемого сигнала определяется мощностью и энергией лазерного импульса, вводимого в волокно, и коэффициентом обратного рассеяния. Отметим, что энергия светового импульса прямо пропорциональна его длительности. Поэтому, для увеличения дальности действия рефлектометра увеличивают длительность световых импульсов. Однако, чем больше длина импульса, тем больший отрезок волокна он заполняет. При увеличении длины импульса увеличиваются и те участки волокна, которые попадают внутрь импульса и "просматривание" которых становится невозможным. Тем самым снижается разрешающая способность, рефлектометра. Для увеличения отношения "сигнал–шум" принимаемого сигнала, рефлектометр посылает множество импульсов, а затем усредняет данные об отраженных сигналах.

Мертвые зоны.

Считается, что мертвые зоны, обнаруживаемые на рефлектограмме, зависят от одного основного фактора – длительности импульса, проходящего по волокну. Так как она может быть выбрана, то каждому ее значению соответствует определенная мертвая зона. Следовательно, чем больше длина импульса, тем больше мертвая зона. Однако после установления определенной длительности импульса (для определенного волокна) становятся очевидны другие факторы. В частности, при конкретной длительности импульса мы можем столкнуться с различными мертвыми зонами для отражающих неоднородностей, зависящих от расстояния до точки отражения и интенсивности отраженного сигнала. Дело в том, что для того чтобы принимать отраженный сигнал, детектор рефлектометра должен обладать большой чувствительностью. При этом, когда на детектор приходит сильный сигнал (от точки с высокой отражательной способностью) происходит перегрузка детектора. Мертвые зоны всегда связаны с наличием отражений и вызваны насыщением детектора рефлектометра. В этом случае детектору потребуется определенное время для восстановления чувствительности после перегрузки, что приводит к потере информации. Как результат, определенный участок волокна исключается из процесса тестирования. При этом следует различать два типа мертвых зон:

1. Мертвая зона отражения – определяется расстоянием между началом отражения и точкой с уровнем - 1.5 дБ от вершины понижающегося отрезка кривой отражения, после чего следующие события легко идентифицировать.

2. Мертвая зона затухания – определяется расстоянием от начала отражения до точки, в которой произошло восстановление чувствительности приемника с погрешностью  0.5 дБ от установившейся рефлектограммы обратного рассеяния и зависит от длительности импульса, длины волны, коэффициента обратного рассеяния, коэффициента отражения и полосы пропускания.

Таким образом, понятие «мертвой зоны» заключается в количественном определении расстояния, на котором после сильного отражения происходит потеря данных.

Мертвая зона ослабления, как правило, указывается для наиболее коротких импульсов.

Рис. 10. Динамические диапазоны

Рис. 21. Типы мертвых зон.

Из книги Бакланова: