Волоконно-оптический рефлектометр

Изобретение относится к волоконНой оптике, а именно к волоконноптическим системам передачи инфор"ации, и может быть применено при5создании и эксплуатации волоконнооптических линий связи, а также припроизводстве оптического волокна икабеля.Пелью изобретения является повыше 10ние точности и быстродействия измереНия оптических потерь,На чертеже .изображена блок-схемарефлектометра.Предлагаемый рефлектометр содерфит лазер 1, оптический выход котоРого подключен к одному из боковыхплеч волоконно-оптического ответви 1 еля 2, второе боковое плечо котороГо подключено к оптическому входуфотодетектора 3, а общее. плечо -к измеряемому световоду. Электрический вход лазера 1 подключен к первому выходу генератора 4 зондирующихимпУлъсов ВТОРОЙ ВыхОД котоРого соединен с входом Формирователя 5 сканирующего стробирующего импульса.Электрический выход Фотодетектора 3Соединен с входом широкополосного,усилителя 6, выход которого соединен30с входом первого линейного ключа 7,другой вход которого соединен с перным выходом Формирователя 5 скани 1 ующего строб-импульса, Вход первого линейного ключа 7 соединен сВходом узкополосного фильтра 8, сво 35им выходом подключенного к входулинейного амплитудного детектора 9,выход которого подключен к входувторого линейного ключа 10, другойВход которого подключен к второмуВыходу Формирователя 5 сканирующегостроб-.импульса, а выход - к индикатоРу 11.Рефлектометр работает следующимобразом,Оптические зондирующие импульсыгауссовой Формы, излучаемые лазером 1,через ответвитель 2 Вводятся в свеовод. Излучение обратного рассеяниячерез тот же ответвитель 2 направляется на Фотодетектор 3; Дпительностьзондирующих импульсов лежит в пределах 10-100 нс. Эта длительностьОпределяет точность измерения расстояния и разрешающую способность прибора при измерении расстояния долокальных неоднородностей в световоде (в том числе мест соединений). Эта же длительность импульсов определяет ширину полосы пропускания Д Кширокополосного усилителя 6, котораясоставляет величину 25-30 МГц, Для сохранения разрешающей способности ширина строб-импульса не должна превышать длительности зондирующих импульсов. Вследствие того, что обратное рассеяние возникает по всей длине световода и, возвращаясь в обратном направлении, рассеянное излучение также, как и зондирующий импульс претерпевает затухание, кривая обратного рассеяния (рефлектограмма) на выходе широкополосного усилителя 6 представляет собой убывающую экспоненциальную Функцию, ординаты которой соответствуют величине затухания, а абсциссы - длине световода, Вследствие различных шумов на рефлектограмму налагаются составляющие, затрудняющие измерения, Сигнал подается на один из входов линейного ключа 7, на второй вход которого подается стробирующий импульс, по времени совпадающий с зондирующим. При этом частота следования строб-импульсов равна частоте следования зондирующих импульсов, На выходе линеиного ключа 7 получается часть рефлектограммы, которая проходит линейный ключ 7 за время, равное длительности Г стро-.Н бирующего импульса с амплитудой Ес Полученная последовательность импульсов подается на вход узкополосного Фильтра 8 с коэффициентом передачи К. На выходе фильтра 8 получается синусоидальный сигнал, частота которого равна частоте следования импульсов, а амплитуда - средней амплитуде импульса на входе фильтра 8, С помощью линейного амплитудного детектора 9 этот синусоидальный сигнал выпрямляется и полученное выпрямленное напряжение поступает на вход второго линейного ключа 10, На другой его вход поступают строб-импульсы. На выходевозникает импульс, амплитуда которого соотвует среднему значению амплитуды импульса на выходе первого линейного ключа 7, Этот импульс соответствует. начальному участку рефлектограммы. Сканируя строб-импульс по времени, т.е. по оси абсцисс, с периодом существенно большим периода следования зондирующих импульсов, можно получить усредненную рефлектограмму.Для оценки отношения сигнала к шуму (с/ш) и быстродействия редаектометра рассматривают его работу,Устанавливают в начале сигнала . обратного рассеяния строб-импульс. Тогда на выходе первого линейного ключа имеется сигнал в виде последовательности импульсов длительностью10-100 нс, средняя амплитуда мЕкоторых соответствует текущему значению величины кривой обратного рассеяния за время о- . Этот сигнал занимает спектр частот в полосе И. Величина импульса длуктуирует вследствие наличия шума, имеющего 1 гВспектральную плотностьс 2 - ), Частота импульсов равна частоте Р следования зондирующих импульсов, На выходе первого линейного ключа отношениес Ее ЕсШ 0 ба 1где П 2 - напряжение шума на выходефотодетектора.На выходе узкополосного дкпьтра 8, имеющего полосу дР пропускания, отношениещ)ф .В данном случае узкополосный фильтр 8 представляет собой узкопо лосный усилитель, на выходе которого синусоидальный сигнал имеет амплитуду П . Если форма зондирующего импульса близка к прямоугояьной, то при длительности его, равнойи периоде следования Т, амплитуда2 л0 1 с Ес(при лТ )Беря отношение 2 нс Цс Ы Ес 2 сш 11 Ъ.,Ю Ь,сДЕ 2 ЫснДЕс 1 Ес Ес 2 сЕви с.И Ь.,. 2 получаютИ(й) ,.ЕС, где - 1 - отношение сигнала к шуш/ Ьхму на входе фильтра.для Я 1 О", Т = 10-4, 1 с 1 и дР = 100 Гц устройство обеспечи вает(- ) 20 О(с ) где ЬГ = 10 Гц, так как для прямо" 5 угольных импульсов,5 Е 1,В случае, когда зондирующие импульсы имеют гауссовую форму, доляэнергии первой гармоники в спектрепоследовательности импульсов существенно большая, чем для случая прямоугольных импульсов, поэтому выигрышеще больший.15 Выпрямляя синусоидальный сигнална выходе фильтра 8 с помощью линейного амплитудного детектора 9, имеЭ. 1 Ядиво соотношение -е 2 О ф где й= 28 Р ; Р - резонансная часРЕтота;1= постоянная времени фильтра;0 - добротность фильтра,Иэ этого соотношения 20"кй 45 для частоты следования зондирующихимпульсов Р Р р - 10 к 1 ц и 25 Р фф 50 = 100 Гцс О = 100, время установления амплитуды несинусоидального сигнала 3 10 с. Такого времени достаточно для получения одного участка характеристик обратного рассеяния.Если вся характеристическая кривая состоит иэ 100 участков, то время, необходимое для получения полной кривой, Т 1000 йЗ 10, 10= Зс. 1ющего постоянную времени Ф = 20и выделяя иэ него с помощью второголинейного ключа сигнал, соответствующий временному положению началасигнала обратного рассеяния, получа ют участок, соответствующий времени(О - ). Изменяя временное положениестробирующего импульса относительноначала зондирующего импульса, сканируя с периодом Т е получают плавнуюхарактеристику обратного рассеяния.Период Тможет быть определениз следующего анализа. Для установления режима в узкополосном фильтре привключении гармонической ЭДС справед1594396 Формула и з о б р е т е н и я Составитель В. ВарнавскийТехред М.Коданич Корректор М. Максимишинец Редактор Н. Бобкова Наказ 2823 Тираж 510 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 Волоконно-оптический рефлектометр, содержащий импульсный лазер, задаюпий генератор зондирующих импульсов, фОтодетектор, оптический ответвитель, ппрокополосный усилитель и индикатор, и 1 ичем лазер оптически связан с первьм боковым плечом ептического ответ О втеля, а электрически - с задающим генератором зондирующих импульсов, фотодетектор оптически связан с вторьм боковым плечом оптического ответв 6 твителя, а электрически - с входом широкополосного усилителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения оптических потерь, в негодополнительно введены формировательстробирующего импульса, два линейныхключа, узкополосный фильтр и линейный амплитудный детектор, при этомдва выхода формирователя стробирующего импульса соединены с первыми входами линейных ключей, второй входпервого линейного ключа соединен свыходом широкополосного усилителя,выход первого линейного ключа соединен с вторым входом второго линейного ключа через последовательно соединенные узкополосный Фильтр и линейный амплитудный детектор, а выходвторого линейного ключа соединен свходом индикатора.