IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ВВЕДЕНИЕ

ПМД - это серьезная проблема, которая может ограничить дальность и скорость передачи данных в одномодовой волоконно-оптической системе связи. Свойство ПМД изменяться во времени приводит к периодическому значительному ухудшению работы системы связи. При этом компенсация падения качества связи из-за воздействия ПМД обходится очень дорого. В итоге надежность системы снижается, и это становится особенно заметно по мере роста скорости передачи данных.

Двойное лучепреломление в волокне приводит к обмену мощностями между двумя состояниями поляризации, в результате чего эффективная скорость распространения света в среде зависит от ориентации электрического поля света. Так же двулучепреломление приводит к появлению разности фазовых запаздываний поляризационных мод и к появлению у них разности групповых запаздываний, что соответственно приводит к уширению импульсов.

Целью данной работы являлось установление влияния эффекта механического вращения в двулучепреломляющих волокнах на ПМД.

1. Явление поляризационной модовой дисперсии.

В одномодовом волокне присутствует только одна мода - основная. Однако если учитывать поляризацию, то в одномодовом волокне присутствуют две моды. Эти две моды предполагаются нами взаимно ортогональными, а поляризация - линейной. Одна из этих мод является доминантной и распространяется в горизонтальной плоскости вдоль оси абсцисс, другая распространяется в вертикальной плоскости вдоль оси ординат, как показано на рис.1.1. В некоторых публикациях говорят о быстрой оси и медленной оси распространения. Эта идеальная ситуация могла бы соответствовать идеальному волокну с точной геометрией.

Рис. 1.1 – Передаваемые биты информационного сигнала (0, 1) по мере распространения по волокну уширяются так, что не могут быть обнаружены фотоприемником

Однако когда волокно уложено в кабель, а кабель затем прокладывают в разнообразных местах и эксплуатируют при различных условиях, то волокно в кабеле становится далеко неидеальным. Поскольку в традиционных волоконно-оптических системах передачи фотоприемник не оснащается поляризатором – это не рационально из-за потери мощности, а также из-за усложнения и удорожания системы связи – и принимает сигнал одновременно от обоих состояний поляризации, то дифференциальная групповая задержка приводит к уширению результирующего сигнала.

Случайная связь между поляризационными модами волокна может приводить как к увеличению, так и уменьшению разности групповых запаздываний поляризационных мод. Поэтому в длинном волокне среднее значение разности групповых запаздываний увеличивается не пропорционально длине волокна, а прямо пропорционально квадратному корню из длины волокна, как показано в формуле (1.1).

(1.1)

где D- коэффициент ПМД волокна (пс/км^1/2);

L - протяженность оптической линии связи (км).

ПДМ измеряется в пикосекундах для конкретного перекрытия установленного волокна. Дефекты в волокне либо добавляют, либо взаимодействуют с ПМД, в результате происходит плавное увеличение уровня ПМД в процессе прохождения светового импульса вдоль волокна от секции к секции. Для волокна, составленного из нескольких секций, нужно использовать среднеквадратическое суммирование ПМД, соответствующих каждому участку, как показано в формуле (1.2).

(1.2)

где N- количество сегментов волоконно-оптического кабеля;

– ПМД i-го участка.

Возникновение дифференциальной групповой задержки обычно вызывает ряд искажений информационного сигнала, включая увеличение длительности импульса. В этом отношении влияние ПМД сходно с влиянием хроматической дисперсии, но есть и существенное различие. Так, хроматическая дисперсия представляет собой относительно стабильное явление, позволяющее определить ее влияние на систему передачи путем сложения дисперсии отдельных участков линии передачи и, как следствие, может быть скомпенсирована соответствующим расположением компенсаторов.

Возникающие в процессе производства волокна напряжения являются причиной остаточных напряжений в его сердцевине и оболочке, вызывающих в дальнейшем трудно предсказываемые явления двойного лучепреломления. Кроме этого, механические воздействия на волокно в скрученном кабеле создают несимметричные напряжения, увеличивающиеся при его намотке. И, наконец, во время монтажа кабель непрерывно подвергается напряжениям. Это и установка арматуры, и прокладка в канализации, и подсоединение соединительных муфт.

1. Ход работы.

2.1 Приборы и материалы.

Для эксперимента были использованы следующие расходные материалы и приборы:

1. Кабель-канал 12х12, длина -2 метра.

Рисунок 2.1. Кабель-канал ПВХ 12х12

1. Патч-корд с коннектором FC, длина – 2 метра.

Рисунок 2.2. Двухметровый патч-корд.

1. Универсальная измерительная станция EXFO FTB-400 с модулем для измерения PMD.

Рисунок 2.3. EXFO FTB-400

Рисунок 2.4 Установленный модуль PMD

1. Источник излучения EXFO FLS-5800.

Рисунок 2.5 EXFO FLS-5800

1. Визуальный детектор для проверки патч-кордов.

Рисунок 2.6 Визуальный детектор

1. Этиловый спирт и безворсовые салфетки для протирки коннекторов патч-корда.

Рисунок 2.7. Этиловый спирт, салфетки.

1.  

   1. Эксперимент.

Для проведения замеров ПМД, соединим необходимые составляющие согласно рисунку 2.8. Перед экспериментом необходимо проверить патч-корд на визуальном детекторе и почистить коннекторы спиртом.

Рисунок 2.8. Схема установки.

Затем запускаем FTB-400 и источник, выбираем режим измерения PMD.

Рисунок 2.9. Запущенный источник.

Рисунок 2.10. Главное меню FTB-400.

Далее проводим измерения при изначальном положении источника, получаем результаты.

Рисунки 2.11;2.12. Результаты измерения ПМД при изначальном положении источника.

Поворачиваем источник на 45⁰ и проводим повторный замер.

Рисунки 2.13;2.14. Результат измерения ПМД при повороте источника на 45⁰

Повторяем те же манипуляции с шагом 45⁰ до двух полных оборотов (720⁰). Полные результаты представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Полученные измерения

Поворот источника,0	Значение ПМД
0	0,053
45	0,056
90	0,029
135	0,047
180	0,053
225	0,053
270	0,027
315	0,031
360	0,043
405	0,028
450	0,038
495	0,017
540	0,043
585	0,041
630	0,036
675	0,010
720	0,024

Рисунок 2.15. Графическое отображение результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вывод: из полученных измерений и построенного графика, можно с уверенностью утверждать, что при механическом воздействии на волокно (патчкорд) и вследствие его изгиба внутри кабель-канала, поляризационная модовая дисперсия существенно меняет свое значение. Подобные механические воздействия ведут к локальным, псевдослучайно распределенным деформациям волокна, которые нарушают геометрию волокна или соосность сердцевины и оболочки, это нужно учитывать как при научных изысканиях, так и при проведении монтажа оптических кабелей и пассивных компонентов в полевых условиях.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гладышевский М.А. Чем опасна поляризационная модовая дисперсия? / М.А. Гладышевский, Д.Д. Щербаткин // LIGHTWAVE russian edition. – 2004. - № 4. – С.33-34.

2. Виноградов В.В. Волоконно-оптические линии связи: учеб. пособие для техникумов и колледжей ж.-д. трансп. / В.В. Виноградов, В.К. Котов, В.Н. Нуприк – М.: ИПК «Желдориздат», 2002. – 278 с.

3. Каток В.Г. Дисперсия в световодах / В.Г. Каток, А.В. Ковтун // Сети и телекоммуникации. – 2006. - № 4. – с. 6-7.

4. Андрэ Жирар. Руководство по технологии и тестированию систем WDM. / Пер. с англ. под ред. А.М. Бродниковского, Р.Р. Убайдуллаева, А.В. Шмалько. – М.: EXFO, 2001. – 264 с.

5. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. / Пер. с англ. под ред. Н.Н. Слепова. – М.: Техносфера, 2003. – 590 с.

6. Микилев А.И. Поляризационная модовая дисперсия. / А.И. Микилёв // LIGHTWAVE russian edition. – 2008. - № 2. – с.21-22.

7. Григорьян А.К. Исследование и разработка современной методики определения влияния хроматической и поляризационной модовой дисперсии на передачу сигналов и методов их компенсации при высоких скоростях передачи: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. / А.К. Григорьян – М.: Московский Технический Университет Связи и Информатики, 2014. – 202 с.

8. Кравченко Н.С. Методы обработки результатов измерений и оценки погрешностей в учебном лабораторном практикуме: учебное пособие / Н.С. Кравченко, О.Г. Ревинская. – Томск: Изд-во ТПУ, 2011. – 88 с.

9. Вотинов Г.Н. Влияние внешних факторов на поляризационную модовую дисперсию в одномодовом волокне./ Г.Н. Вотинов, Ю.А. Константинов, А.С. Синьков – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2013 – 10 с.

Код для цитирования: Скопировать