Тема: ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Главная проблема XXI столетия - глобальная информатизация. Для решения такой проблемы потребуется не только создание сетей связи и передачи данных по всей Земле, но и вовлечение всех известных средств связи, как наземных, так космических и эфирных, в том числе быстро развивающихся сотовых и кабельных.
Основные принципы таких сетей были заложены достаточно давно. Именно волоконно-оптические линии и являются фундаментальной частью подобных систем связи.
В настоящее время телекоммуникационная индустрия подвергается беспрецедентным преобразованиям. Значительные изменения совершаются в системах передачи данных. Благодаря этим изменениям происходит активное развитие интернет технологий и всевозможных сетевых приложений. Именно поэтому одно из основных условий работы транспортных сетей, использующихся для передачи данных, является быстрое увеличение их пропускной способности пропорционально росту объемов трафика.
Сегодня исследование и разработка в области цифровой связи по оптическим кабелям представляет собой одно из важнейших направлений научно-технического прогресса. И естественно, актуальность изысканий в данной области приобретает огромное значение.
Превосходство цифровых потоков состоит в достаточно легкой обрабатываемости с помощью ЭВМ, возможности возрастания отношения сигнал/шум и увеличения плотности потока информации [1].
Оптические системы передачи имеют существенные преимущества перед системами передачи, работающими по металлическому кабелю. Они заключаются в следующем:
а) Возрастание дальности связи, связанной с разработкой световодов с малым затуханием и дисперсией;
б) высокая информационная емкость благодаря широкой полосе пропускания;
в) независимость оптических кабелей от электромагнитных воздействий;
г) маленькие диаметр и масса оптического кабеля;
д) низкая стоимость материала оптического кабеля;
е) высокая защищенность передаваемой информации.
В процессе исследования, разработки и эксплуатации ВОЛП проводится достаточно большое количество измерений для определения состояния кабелей, линейных сооружений, качества работы аппаратуры, предупреждения повреждений. Кроме того, измерения нужны для накопления статистических данных, необходимых для разработки мер повышения надежности связи.
При входном контроле проводится проверка на соответствие параметров и характеристик оптического волокна, оптического кабеля и аппаратуры ВОСП. Полученные данные оформляются в паспорте изделия.
При формировании ВОЛП для контроля качества связи фиксируют следующие параметры: затухание на формируемых длинах и соединениях ОВ, уровни мощности оптического излучателя на входных и выходных оптоэлектронных модулях, коэффициент ошибок.
В случае присутствия в ОК металлических проводников проводят измерения параметров электрических цепей. Это может быть испытание между жилами, жилами и металлическими элементами и т.п., а также измерение электрического сопротивления изоляции металлических элементов и наружной оболочки.
В процессе использования ВОЛП измерения проводятся для регистрации технического состояния линейных сооружений, а также аппаратуры предупреждения и устранения повреждений.
По мере широкого внедрения высокоскоростных ВОСП появляется необходимость в измерении ранее не контролируемых параметров.
В связи с тем, что характеристики ВОСП с высокоскоростной модуляцией зависят от спектральных характеристик лазерных диодов, то появляется необходимость измерять ширину спектра, число мод, среднюю длину волны, ширину спектральной линии, стабильность длины волны и пр. оптических источников излучения. Чтобы оценить качество фотоприемников, необходимо измерять рабочую полосу частот, чувствительность, уровень шума и темповый ток. Для когерентных ВОСП, кроме таких характеристик, как затухание и дисперсия ОВ, очень важны поляризованные характеристики волокна.
Параметры и характеристики линейных трактов ВОСП должны совпадать с соответствующими нормами, указанными в ГОСТах и ТУ [2].
В настоящее время в условиях формирования современной инновационной модели рыночной экономики встает вопрос о подготовке кадров для производственного и научного сектора. На стадии разработки техники и технологий для данной области, а также в процессе эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, необходимы профессиональные кадры, обладающие не только теоретическими знаниями в данной области, но и имеющие навыки применения этих знаний на практике, а также способные анализировать полученные при измерениях данные, делать соответствующие выводы, т.е. уметь выявлять и решать научно-производственные, технологические и эксплуатационные задачи. Кроме того, подготовка такого рода специалистов требует наличия лабораторного практикума, основанного на оборудовании, отвечающем современным эксплуатационным требованиям.
В соответствии с вышесказанным целью выпускной квалификационной работы является разработка комплекса лабораторных работ по изучению параметров оптических волокон. Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:
а) изучить принципы распространения сигнала по оптическому волокну;
б) изучить и проанализировать многообразие приборов для определения параметров оптических волокон;
в) разработать лабораторные работы для изучения параметров оптических волокон.
Быстрое развитие ВОСП привело к необходимости разработки простых и не затратных методов диагностики характеристик волоконных световодов и кабелей на их основе. Наиболее привлекателен для рассмотрения метод обратного рассеяния (МОР) или OTDR- метод (optical time domain reflectometry - оптическая рефлектометрия во временной области). Данный метод имеет ряд особенностей:
а) Определяет распределение характеристик по длине волоконных световодов (ВС) без их разрушения;
б) может быть использован для исследования большого количества параметров ВС, то есть МОР универсален;
в) может быть использован для исследования и создания распределенных датчиков физических величин и полей[3].
Принцип действия МОР заключается в следующем: при передвижении коротких зондирующих оптических импульсов по волоконным световодам происходит фиксация и анализ временной формы сигнала, рассеянного назад. Иногда анализу подвергаются поляризованные свойства обратного рассеяния. Для модернизации МОР во временной области был разработан МОР в частотной области [4].
В настоящее время поступательное движение в развитии рефлектометрических систем направлено на поиск других принципов исследования рефлектометрической информации и разработку высокочастотных измерительных преобразователей. В работе современных рефлектометров используются системы с непрерывным излучением, что мотивируется следующими моментами:
а) Импульсное исследование с высокой пиковой мощностью и малой длительностью импульса энергетически равнозначно непрерывному исследованию с малой мощностью излучения и большим временем наблюдения;
б) отработанная методика снятия пространственно-разрешенных измерений;
в) значительное улучшение в сфере создания высокотехнологичной и дешевой элементарной базы [5].

Купить

В ходе работы изучены основные принципы распространения сигнала по оптическому волокну и типы оптических волокон. Показано, какие параметры являются наиболее важными при контроле и эксплуатации волоконно-оптических линий передач. Проведенный анализ методов и технических средств контроля и определения данных параметров показал, что самыми распространенными и простыми и удобными являются метод определения потерь путем измерения оптической мощности, и метод обратного рассеяния (OTDR). На базе выбранного оборудования разработаны методические рекомендации к выполнению лабораторных работ для изучения параметров оптических волокон. Данные лабораторные работы позволят обучающимся закрепить полученные теоретические знания на практике, а также приобрести навыки работы с современным оборудованием и правильной интерпретации полученных результатов.
Купить