Контроль затухания излучения в волоконных световодах.

Известны способы, позволяющие раздельно измерить потери, обусловленные поглощением излучения, и потери, вызванные рассеянием. Абсорбционные потери измеряют обычно калориметрическими методами, регистрируя изменение температуры световода [62]. Излучательные потери регистрируют, помещая световод в интегрирующую сферу, которая собирает всю рассеянную мощность на фотоприемник [310]. При этом можно отделить релеевское рассеяние, учитывая его зависимость от длины волны как от других видов излучательных потерь (рассеяние на микроизгибах и неоднородностях, излучения мод утечки и т. п.).

На практике при производстве и эксплуатации волоконных световодов наибольший интерес представляют измерения полных потерь (затухания) на заданной длине волны излучения и измерение спектральной зависимости полных потерь. Наиболее распространено измерение затухания методом сечений. При этом излучение светодиода или полупроводникового лазера вводят в световод достаточно большой длины и измеряют мощность излучения на выходе световода Затем, не изменяя условия

ввода излучения, световод укорачивают до малой длины и измеряют величину . Затухание на единицу длины определяют как

Естественно, что ошибка при измерениях методом сечений будет велика, если распределение световой мощности далеко от равновесного, устанавливающегося в волокнах высокого качества на больших расстояниях (сотни метров и даже километров). Для исключения такой ошибки используются смесители мод.

Рис. 5.19. Зондирование волоконного световода эхоимпульсами: а — схема рефлектометра; б — осциллограмма сигнала на выходе фотоприемника: 1 — лазерный диод; 2 — направленный ответвитель; 3 — оптический разъемный соединитель; 4 — исследуемый световод; 5 — фотоприемиик; 6 — процессор; 7 — устройство индикации; 8 — импульс, отраженный от торца световода; 9 — рассеянное назад излучение; 10 — импульс, отраженный от дефекта

Обычно смеситель мод представляет собой деформер, создающий микроизгибы на участке волокна вблизи входного торца. Связь между модами на микроизгибах приводит к эффективному их перемешиванию, в результате фильтруются моды утечки и оболочечные моды и устанавливается равновесное распределение световой мощности по направляемым модам.

В лабораторных условиях метод сечений позволяет измерять даже малые затухания в высококачественных волокнах с небольшой относительной ошибкой. При эксплуатации волоконных световодов и кабелей разрушающие методы измерений, каковым является метод сечений, недопустимы, и в приборах эксплуатационного контроля (оптических тестерах), используемых при настройке и ремонтно-профилактических работах, затухание измеряется путем сравнения потерь в контролируемом световоде с потерями в коротком отрезке эталонного световода. В таких приборах ошибка при измерениях составляет обычно 0,5 дБ.

В процессе эксплуатации световодов и кабелей неизбежны их обрывы, появление дефектов в разъемных соединениях и т. п. Для определения местонахождения этих дефектов по длине

световода используется метод локации [35]. Измерительный локационный прибор (рефлектометр) схематически изображен на рис. 5.19, а. Короткие импульсы излучения лазерного диода через направленный ответвитель вводятся в световод. Излучение, обусловленное обратным рассеянием и отражениями от дефектов в световоде, через тот же направленный ответвитель поступает на фотоприемник. Импульс, отраженный от входного торца световода, служит репером при измерении расстояния (рис. 5.19, б). Расстояние до дефекта определяется микропроцессором по формуле

где — временной интервал между реперным импульсом и импульсом, отраженным от дефекта.

Рис. 5.20. Установка для измерения спектрального распределения потерь: 1 — источник света и перестраиваемый монохроматор; 2 — исследуемый световод; 3 — фотоприемиик; 4 — микро-ЭВМ; 5 — дисплей, 6 — графопостроитель

Рис. 5.21. Фурье-спектрометр для измерения спектрального распределения потерь: 1 — источник «белого» света. 2 — исследуемый световод; 3 — делительное зеркало; 4 — неподвижное зеркало интерферометра Майкельсона; 5 — сканируемое зеркало интерферометра; 6 — фотоприемиик, 7 — микроЭВМ; 8 — дисплей; 9 — графопостроитель

При достаточно большом динамическом диапазоне приемника по затуханию рассеянного назад излучения легко определить и полное затухание в исследуемом волокне [35].

Измерение спектрального распределения потерь.

Этот параметр световода измеряют обычно на установке с использованием перестраиваемого монохроматора или программируемого спектрографа (рис. 5.20), а также методами Фурье-спектроскопни (рис. 5.21).