9.2. Талшықты-оптикалық беру жүйелерінде өлшеу түрлері

Жалпы, талшықты-оптикалық беру жүйелерінде өлшеудің барлық спектрі екі негізгі түрге бөлінеді: апертуралы және сызықты. Біріншісі келесі өлшемдерді қамтиды: [15]:

• сәулелену көздерінің параметрлерін өлшеу;

Фотодетектордың параметрлерін өлшеу;

• Дыбыс жылдамдығы, қате жылдамдығы (BER), фазалық дрейф (жылжыту) және сандық сигналдың дыбыссыздығы.

Радиациялық көздің параметрлерін өлшеу көздер түрімен анықталады және шығыс қуатын, орталық толқын ұзындығын, режимдердің санын, сәулелену спектрінің енін, модуляция жиілігінің белдеуін, оптикалық импульстің бұрышын, желінің енін, Гаусс шоқтарын, көздің өлшемін және қашықтағы өріс өрісін өлшеуді қамтиды, импульс және оптикалық сәулелену шуы.

Жарықдиодты шамдар (жарық диодтары) көрсеткіштері бойынша электр энергиясын беру коэффициентін және конверсияның бейсызықтығын анықтай алатын қуат өлшеуішпен бақыланатын қозғау токына радиациялық қуаттың сызықтық тәуелділігімен сипатталады. Радиациялық спектрдің үлкен ені арқасында өлшеу дәлдігі спектрдің құрамдастарына фотодетектордың толқын ұзындығының тәуелділігімен анықталады (жарық диодтары бөлімін қараңыз). Модуляция өткізу қабілеттілігін өлшегенде, СИД генератормен модулирленеді және модулированный оптикалық сигналды жиілік реакциясын көрсететін осциллографтармен өлшенген электр сигналына түрлендіру үшін пайдаланылады. Бұл жағдайда ең жақсы шешім ресивердің кірісінде оптикалық-электронды түрлендірілген желілік анализатор.

Орталық толқын ұзындығы мен спектрлік ені оптикалық спектралды анализатор арқылы өлшенуі мүмкін. Бұл өлшеу өте маңызды, себебі оның нәтижесі серпін берілуге ​​дисперсия әсерін бағалауға мүмкіндік береді.

Шығаратын аймақтың көлемі мен алыстағы қашықтықтағы сәулеленуді тікелей СИД чипте өлшеуге болады, яғни талшықсыз. Өлшемді оның кескінін талдау арқылы анықтауға болады, ал бұрыштық қуаттылықты өлшеу көзден қашықтықта жүргізілуі керек. Байланыстың жоғары тиімділігін қамтамасыз ету үшін тар және алыс өрістерді қолдану қажет [14].

Шығу қуатының лазерлік диодтың (LD) ағымына тәуелділігі әр түрлі ток көздері мен қуат өлшеуіштері арқылы өлшенуі мүмкін. Бұл жағдайда негізгі өлшеу шекті токтың мәнін анықтау болып табылады, себебі лазердің ынталандырылған эмиссиясының басталуын анықтайды («лазерлік диодтар» бөлімін қараңыз). Өлшеудің тағы бір маңызды нәтижесі W / A түрінде көрсетілген түрлендіргіш трансферлік коэффициентін анықтау болып табылады. Бұл жағдайда тікелей LD қозғалтудың орнына, чиптің қызып кетуін жою арқылы импульсты қоздыруды қолдану жақсы.

LD модуляциясының өткізу жолағының ені жоғарыда сипатталғандай өлшенуі мүмкін, тек LD өткізу қабілеті айтарлықтай жоғары болғандықтан, қажетті өлшеу жабдықтары талап етіледі.

Орталық толқын ұзындығы мен режимдердің саны оптикалық спектралды анализатор арқылы өлшенуі керек. Бұл өлшеулер, әдетте, кейінгі тікелей айқындаумен қарқынды модуляцияны қолданатын жүйелерде LD пайдалану үшін жеткілікті.  Қарқындылық модуляциясынан туындаған толқын ұзындығының қалқымалы ауытқуы деп саналатын жарқыраған импульсты өлшеу, тікелей анықтау кезінде жұмыс істеудің жоғары деңгейін қамтамасыз ету үшін маңызды болуы мүмкін. Когерентті жүйелер үшін бір толқын ұзындығын шығаратын лазерлік диодтар (бойлық режим) қажет. Бұл жағдайда сызықтың спектральды енін өлшеу ерекше маңызға ие, бұл интерферометриялық әдістерді енгізуге мүмкіндік береді.

Фотодетектордың параметрлерін, сондай-ақ сәулелену көздерін өлшеу фотодизод түріне байланысты анықталады және спектрлік сезімталдықты, өткізу қабілеттілігін, жоғарылығын (көшкін-АПД фотодиод), қараңғы ток, баламалы шуыл күші (NEP) және шамадан тыс шуды қамтиды.

Оптикалық детекторлар екі мақсатты орындауға арналған - телекоммуникациялық қабылдағыштарда сигнал табу және оптикалық қуатты өлшеу. Бірінші жағдайда, белсенді аймақтың ең кіші диаметрі қажет, себебі NEP оның мәніне пропорционалды, ал өтпелі жол белсенді аймақтың ауданына кері пропорционалды. Қуатты өлшеу жағдайында үлкен белсенді аймақ қажет, бұл өлшеу дәлдігін жақсартуға мүмкіндік береді.

Фотодетектора сезімталдығы - кіріс оптикалық билік жинақталатын ағымдағы қатынасы болып табылады, және сезімталдығы PIN диодты ӘЖД толқын ұзындығы тәуелді болып табылады, онда. Осыған байланысты, өлшеу әдетте вольфрам шамды және монохроматор калибрленген өзгеруіне, толқын ұзындығы қолдану арқылы жүзеге асырылады. APD пайдаланған кезде жоғары кернеу, сондай-ақ жоғарыда сипатталған әдісін пайдалана отырып өлшенуі мүмкін пайданың, әсері әкеледі тасымалдаушылардың санын көбейту арқылы қалыптасады оған, қолданылады.

Өткізу жолағы (демодуляция) фотодетектор гармоникалық тербеліс лазерлік көзін пайдалана отырып айқындалады, және ең жақсырақ электрондық-оптикалық конверсиялық сигнал генераторы бар желілік анализатор пайдалана мүмкін. байланысты шектеулі диодтың Лазерлік модуляция өткізу қабілетін неғұрлым күрделі бірнеше ГГц тең өткізу қабілеті өлшеу детектор табылады. ғана мүмкін шешім LD және далалық-сынақ детектор электр тогының сызықтық трансформация арқылы тар желісі ені лазер диодтарынан екі арқалықтар араластыру модулятор сыртқы модуляция болып табылады. Бұл жағдайда қалыптастырылған фототеру жиілігі екі пайдаланылатын оптикалық жиіліктің айырмашылығына тең болады.

Фотодетектордың өте маңызды сипаттамасы - қабылдағыштың соңғы сезімталдығына әсер етуімен балама шу күші (NEP). Ең дұрысы, NEP қараңғы ток квадрат түбіріне пропорционалды, ол оны өлшеуге мүмкіндік береді. Неғұрлым дәл өлшеу NEP спектрлік тығыздығын сипаттау үшін электрлік спектралды анализатор арқылы жүзеге асырылады. APD-де қосымша шу коэффициенті көбейту үдерісінен туындайды және сол спектрлік анализатор арқылы өлшенуі мүмкін.

Сызықты өлшеулерге мыналар жатады:

•Оптикалық талшықтың параметрлерін өлшеу;

• Кірістіру және қайтару шығындарын өлшеу.

Талшық түріне байланысты бірінші топқа аттенюттің, интермоодты және хроматикалық дисперсияның, сандық диафрагманың, ядро ​​диаметрінің, кесілген толқын ұзындығының және дозаның өлшемін өлшеу кіреді.

Многомодового талшықты. ең маңызды параметр оптикалық талшықтарды басылу болып, өлшеу өз насихаттау сипаттамалары бар, олардың әрқайсысы талшықты режимдерін үлкен саны, тарату қиындатылады. Сондықтан, талшықты-оптикалық желілерінің пайдаланушылары сынақ өшу деп, талшықты режимдерін тепе-теңдік бөлу (ОӘБ) режимінде бастамашы болуы тиіс деп есептейміз келді, талшықтар мен өлшеу жеткілікті ұзындығы кейін таратылған сән қысқа сілтемені салмай шығынды салыстыру арқылы жүзеге асырылуы тиіс тест бойынша барлық талшықты шығындармен талшықтар.

Ол үшін екі жағдайда да бірдей қосылым тиімділігіне қол жеткізу үшін көз және оптикалық қуат өлшегіші қолданыла алады. Егер талшықтың бүкіл ұзындығы бойынша әлсіреудің біркелкілігі туралы қосымша ақпараттар алу қажет болса, оптикалық рефлектометр көмегімен кері сығылған сигналды талдауға тура келеді.

Интермодисты дисперсия - әртүрлі режимдердің біркелкі тарату жылдамдығынан импульсті (өткізу қабілеттілігін азайту) кеңейтудің техникалық термині. Интермодисты дисперсияны өлшеудің негізгі ұғымы талшықты қысқа ЭМД импульсімен қоздырады, содан соң талшықтың соңында импульстің енін өлшейді. Бұл жағдайда өлшеу үшін тар спектрлік ені бар, мысалы, лазерлік диод сияқты, көзі пайдаланылуы керек. Хроматикалық дисперсия - талшық материалының қасиетін көрсететін бастапқы спектрдегі толқын ұзындығының жылдамдығының айырмашылығына байланысты импульстің кеңеюі. Сондықтан, хроматикалық дисперсиямен импульсті кеңейту тікелей көздің спектрінің еніне байланысты болады. Хроматикалық дисперсияны тікелей өлшеуге болмағандықтан, өлшеу нәтижесіне ішкі кодтың дисперсиясының мәнін қосу керек.

Сандық апертуралар (NA) және ядро ​​диаметрі мультимод талшығына енгізілетін қуат мәнін анықтайды. NA талшықтағы бағытталған сәулелердің максималды бұрышын анықтайды және шығуда байқалған максималды бұрыш шамамен ең үлкен бұрышқа тең болғанда және талшыққа барлық режимдер енгізіледі деп болжанатын талшықты шығу кезінде әрқашан өлшенеді (оның бөлек соңында).

Бір реттік талшық. Егер өлшеудің толқын ұзындығы бір мәртелік талшықтың кесімді толқын ұзындығынан үлкен болса, онда бір ғана режим таралады. Бұл жағдайда бір қалыпты талшықты азайту өлшемдері мультимодальды кабельдердің ұқсас өлшеулеріне қарағанда әлдеқайда қарапайым және кесу әдісіне сәйкес екі кезеңде орындалады: біріншіден, талшықтың қашықтағы соңында шығыс қуаты өлшенеді, ол кіріс соңында кесілген талшықтың бөлігінде өлшенеді.

Бір реттік талшықтың өткізу жолағының ені тек хроматикалық дисперсияға тәуелді, сондықтан оны анықтау үшін режимнің дисперсиясының әсері еленбейді. Бұл жағдайда өлшеудің негізгі идеясы талшықтың кіріс және шығыс кезінде импульстарды салыстыру арқылы, сондай-ақ талшықты гармоникалық айнымалы жиілік сигналымен қозғалған кезде шығыс сигналының амплитудасын өлшеу арқылы талшықтың импульстік реакциясын өлшеу болып табылады.

Бір мәртелік талшықты кесу толқындарының ұзындығы үлкен өткізу қабілеттілігі ерекше маңызды болған жағдайда қолданылуы тиіс ең төменгі толқын ұзындығын анықтайды, өйткені көп режимдер кесілген толқын ұзындығының астынан таралады. Сондықтан толқын ұзындығының қысымы қысқа талшыққа радиацияның кең спектрін енгізу арқылы өлшенеді, мысалы, вольфрам шамынан, содан кейін әрбір спектральды компоненттің азаюы өлшенеді. Бұл жағдайда кесілген толқын ұзындығы әлсіреу қисықының үздіксіздігінің болмауы ретінде анықталады, өйткені көптеген режимдердің болуы қуатталған қуаттың талшықтың соңына жетуіне мүмкіндік береді.