PL225163B1 - Sposób pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego - Google Patents

Abstract

W laserze generowany jest ciągły sygnał świetlny o stałej mocy optycznej i fali nośnej (modulowanej) o stałej częstotliwości (f). W przedziale czasu (T), przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego modulatorem częstotliwości, od pierwszej częstotliwości (f1) do drugiej częstotliwości (f2), mierzy się moc optyczną (P2), zaś przy ciągłej zmianie od drugiej częstotliwości (f2) do pierwszej częstotliwości(f1) mierzy się moc optyczną (P1), gdzie f1 > f2. Wartość numeryczną współczynnika dyspersji chromatycznej badanego światłowodu optycznego o długości L wyznacza się wzorem (1), w którym c jest prędkością światła w próżni.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, zwłaszcza zainstalowanego w łączu telekomunikacyjnym nie przekraczającym długości 100 kilometrów.

Przedmiotem amerykańskiego patentu US 7016023 B2 jest pomiar dyspersji chromatycznej p olegający na generowaniu w dwóch oddzielnych laserowych źródłach sygnałów świetlnych, pierwszego sygnału świetlnego o stałej długości fali i drugiego sygnału świetlnego o zmiennej długości fali. Te sygnały świetlne, poprzez dwa optyczne sprzęgacze kierunkowe i światłowód poddany testowaniu, przesyłane są do odbiornika odbiciowego znajdującego się na końcu światłowodu poddanego testowaniu. Sygnały świetlne powracające od odbiornika odbiciowego przemieszczają się z różnymi prę dkościami wzdłuż całego światłowodu poddanego testowaniu i, poprzez drugi optyczny sprzęgacz kierunkowy, doprowadzane są do detektora, w którym są badane powstałe między nimi opóźnienia. Są one na bieżąco analizowane przez komputer. Na podstawie wyników analiz opóźnień grupowych, dla światłowodu poddanego testowaniu o znanej długości, jest określana dyspersja chromatyczna.

W dokumentacji europejskiego patentu EP 1493008 BI są opisane aparatura i sposób pomiaru dyspersji chromatycznej. Sposób pomiaru dyspersji chromatycznej polega na wygenerowaniu świetlnego sygnału odniesienia i wygenerowaniu (w oddzielnym źródle światła) świetlnego sygnału sondującego, którego długość fali różni się od długości fali świetlnego sygnału odniesienia. Te dwa sygnały świetlne, wygenerowane w oddzielnych źródłach światła, poprzez nastawniki polaryzacji i optyczny sprzęgacz kierunkowy, są doprowadzane do optycznego urządzenia poddanego testowaniu (dla którego jest mierzona dyspersja chromatyczna). Dla świetlnych sygnałów pojawiających się na optyc znym urządzeniu poddanym testowaniu są określane ich moce i różnice faz między świetlnym sygnałem odniesienia, świetlnym sygnałem sondującym i świetlnym sygnałem biernym. Bazując na wynikach tych analiz, wyznacza się dyspersję chromatyczną dla optycznego urządzenia poddanego test owaniu, dla świetlnego sygnału o długości fali świetlnego sygnału odniesienia.

Opisane w dokumentacji europejskiego zgłoszenia patentowego EP 2202502 A1 aparatura i sposób pomiaru dyspersji chromatycznej przy zmienianej długości fali charakteryzują się generowaniem sinusoidalnego sygnału świetlnego o zmienianej długości fali, zmienianej amplitudzie i określonej fazie, a następnie przekształceniem w modulatorze na impulsy o zmienianej amplitudzie. Tak uformowany sygnał świetlny jest przekazywany, poprzez układ sprzęgający, do pierwszego końca badanego światłowodu optycznego z odbijającą końcówką na drugim jego końcu. Po odbiciu się od odbijającej końcówki badanego światłowodu optycznego uzyskuje się na jego pierwszej końcówce zmodyfikowane sygnały świetlne. Na bazie wyników pomiarów różnicy faz i długości fal zmodyfikowanych sygnałów świetlnych wyznacza się dyspersję chromatyczną dla badanego światłowodu optycznego.

Istota sposobu pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, według wynalazku, polega na tym, że wygenerowany w półprzewodnikowym laserze ciągły sygnał świetlny o stałej mocy optycznej i fali nośnej (modulowanej) o częstotliwości f przekazuje się do modulatora częstotliwości, w którym w przedziale czasu T ciągle zmienia się częstotliwość pomiarowego sygnału świetlnego między pierwszą częstotliwością f₁ a drugą częstotliwością f₂, przy czym wartości numeryczne tych częstotliwości spełniają nierówność f₁ > f₂. Zmodulowane częstotliwościowo pomiarowe sygnały świetlne przekazuje się do wrota wejściowego cyrkulatora optycznego, z którego, poprzez wrota wyjściowe cyrkulatora optycznego, wyprowadza się je do badanego światłowodu optycznego o zmierzonej wcześniej długości L. Zmodulowane częstotliwościowo pomiarowe sygnały świetlne o częstotliwościach należących do przedziału częstotliwości Af = f₁ - f₂ przemieszczają się na całej długości badanego światłowodu optycznego i nieustannie wzajemnie wpływając na siebie doprowadzają do powstania zmodulowanych amplitudowo sygnałów świetlnych, które pojawiają się na wrotach pomiarowych cyrkulatora optycznego, a z nich kierowane są do miernika poziomu mocy optycznej pomiarowych sygnałów świetlnych, przy czym przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego w przedziale czasu T, począwszy od pierwszej częstotliwości f₁ aż do drugiej częstotliwości f₂, dla drugiego odbieranego sygnału świetlnego otrzymuje się moc optyczną P₂, zaś przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego w przedziale czasu T, począwszy od drugiej częstotliwości f₂ aż do pierwszej częstotliwości f₁, dla pierwszego odbieranego sygnału świetlnego otrzymuje się moc optyczną P₁.

Wartość numeryczną współczynnika dyspersji chromatycznej badanego światłowodu optycznego wyznacza się wzorem:

PL 225 163 B1 _ P₂ - Pi Tf²

Pi 2cL (j\ — f₂) w którym c jest prędkością światła w próżni.

Podstawowe korzystne skutki stosowania sposobu pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, według wynalazku, w odniesieniu do dotychczasowego stanu techn iki, polegają na możliwości jego stosowania zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i w warunkach polowych, przy użyciu minimalnej liczby przyrządów pomiarowych i przy zapewnieniu oczekiwanego poziomu ufności wyznaczonej wartości numerycznej współczynnika dyspersji chromatycznej. W szczególności do szybkiego pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optyc znego znajdującego się w już zainstalowanym łączu światłowodowym.

Rysunek odtwarza przebiegi zmian częstotliwości f (wyrażonej w hercach) i poziomu mocy optycznej P (wyrażonej w watach) w kolejnych przedziałach czasu T (wyrażonego w sekundach).

W przykładzie wykonania sposobu pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, według wynalazku, wygenerowany w półprzewodnikowym laserze ciągły sygnał świetlny o stałej mocy optycznej (wyrażonej w watach) i fali nośnej (modulowanej) o częstotliwości f (wyrażonej w hercach) przekazuje się do modulatora częstotliwości. W modulatorze częstotliwości, w przedziale czasu T (wyrażonym w sekundach), ciągle zmienia się częstotliwość pomiarowego s ygnału świetlnego między pierwszą częstotliwością fi a drugą częstotliwością f₂, przy czym wartości numeryczne tych częstotliwości spełniają nierówność f > f₂.

Zmodulowane częstotliwościowo pomiarowe sygnały świetlne przekazuje się, poprzez izolator optyczny, do wrota wejściowego cyrkulatora optycznego, z którego, poprzez jego wrota wyjściowe, wyprowadza się je do badanego światłowodu optycznego o zmierzonej wcześniej długości L (wyrażonej w metrach). Izolator optyczny, umieszczony między modulatorem częstotliwości a cyrkulatorem optycznym, chroni modulator częstotliwości przed sygnałami świetlnymi pochodzącymi z cyrkulatora optycznego. Zmodulowane częstotliwościowo pomiarowe sygnały świetlne o częstotliwościach należących do przedziału częstotliwości Af = f₁ - f₂, przemieszczają się wzdłuż całej długości badanego światłowodu optycznego.

Sygnały świetlne o różnych częstotliwościach w światłowodzie optycznym przebywają dany jego odcinek w różnym czasie. Podczas tego przemieszczania pomiarowe sygnały świetlne nieustannie wzajemnie wpływając na siebie doprowadzają do powstania zmodulowanych amplitudowo sygnałów świetlnych. Ponadto w światłowodzie optycznym, na całej jego długości, gdy wartości numeryczne częstotliwości pomiarowych sygnałów świetlnych mają małe różnice i ich amplitudy powoli zmieniają się, to zachodzi zjawisko zdudniania. Zmodulowane amplitudowo pomiarowe sygnały świetlne pojawiają się na wrotach pomiarowych cyrkulatora optycznego, a z nich kierowane są do miernika poziomu mocy optycznej pomiarowych sygnałów świetlnych.

Przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego w przedziale czasu T, począwszy od pierwszej częstotliwości f₁ aż do drugiej częstotliwości f₂, dla drugiego odbieranego sygnału świetlnego otrzymuje się moc optyczną P₂, zaś przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego w przedziale czasu T, począwszy od drugiej częstotliwości f₂ aż do pierwszej częstotliwości f₁, dla pierwszego odbieranego sygnału świetlnego otrzymuje się moc optyczną P₁.

Wartość numeryczną współczynnika dyspersji chromatycznej badanego światłowodu optycznego wyznacza się wzorem _ P₂ ~ Pi Tf²

Pi 2cL (j\ — f₂) w którym c jest prędkością światła w próżni (wyrażoną w metrach na sekundę).

Jakkolwiek sposób pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, według wynalazku, określono jednym zastrzeżeniem patentowym, przedstawiono w postaci konkretnego przykładu wykonania w opisie wynalazku, to dla znawcy z dziedziny sposobów pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, jest oczywiste, że za warte w nich dane o sposobie pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego, nie mogą być interpretowane jako ograniczające ideę wynalazczą tylko do tych danych.

Claims (1)

1. Sposób pomiaru współczynnika dyspersji chromatycznej światłowodu optycznego polegający na pomiarze długości badanego światłowodu optycznego, na modulowaniu częstotliwości ciągłego sygnału świetlnego wygenerowanego w laserze oraz na pomiarze poziomów mocy i częstotliwości sygnałów świetlnych pobieranych z badanego światłowodu optycznego, znamienny tym, że wygenerowany w półprzewodnikowym laserze ciągły sygnał świetlny o stałej mocy optycznej i fali nośnej (m odulowanej) o częstotliwości f przekazuje się do modulatora częstotliwości, w którym w przedziale czasu T ciągle zmienia się częstotliwość pomiarowego sygnału świetlnego między pierwszą częstotliwością f a drugą częstotliwością f₂, przy czym wartości numeryczne tych częstotliwości spełniają nierówność f > f₂, a następnie zmodulowane częstotliwościowo pomiarowe sygnały świetlne przekazuje się do wrota wejściowego cyrkulatora optycznego, z którego, poprzez wrota wyjściowe cyrkulatora optycznego, wyprowadza się je do badanego światłowodu optycznego o zmierzonej wcześniej długości L, przy czym zmodulowane częstotliwościowo pomiarowe sygnały świetlne o częstotliwościach należących do przedziału częstotliwości Af = fi - f₂, przemieszczają się na całej długości badanego światłowodu optycznego i nieustannie wzajemnie wpływając na siebie doprowadzają do powstania zmodulowanych amplitudowo sygnałów świetlnych, które pojawiają się na wrotach pomiarowych cyrkulatora optycznego, a z nich kierowane są do miernika poziomu mocy optycznej pomiarowych sygnałów świetlnych, przy czym przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego w przedziale czasu T, począwszy od pierwszej częstotliwości fi aż do drugiej częstotliwości f₂, dla drugiego odbieranego sygnału świetlnego otrzymuje się moc optyczną P₂, zaś przy ciągłej zmianie częstotliwości pomiarowego sygnału świetlnego w przedziale czasu T, począwszy od drugiej częstotliwości f₂ aż do pierwszej częstotliwości f_1f dla pierwszego odbieranego sygnału świetlnego otrzymuje się moc optyczną P₁, następnie wartość numeryczną współczynnika dyspersji chromatycznej badanego światłowodu optycznego wyznacza się wzorem