Персональные инструменты
Вы здесь: Главная / Об оптике / О задании индекса рефракции при производственном контроле и испытаниях ВОК
« Ноябрь 2017 »
Ноябрь
ПнВтСрЧтПтСбВс
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
 

О задании индекса рефракции при производственном контроле и испытаниях ВОК

О задании индекса рефракции при производственном контроле и испытаниях ВОК

О задании индекса рефракции при производственном контроле и испытаниях ВОК

Авдеев Б.В., канд. техн. наук, ЗАО "НФ "Электропровод",
Барышников Е.Н. аспирант, Московский энергетический институт (Технический университет),
Галкин А.С., ООО "Телеком Комплект Сервис",
Овсянников А.Е., ЗАО "НФ "Электропровод",
Усанчиков А.И., аспирант, Всероссийский научно-исследовательский институт кабельной промышленности, ЗАО "НФ "Электропровод".

Организации, занимающиеся изготовлением волоконно-оптических кабелей (ВОК) пожалуй, даже больше чем те, кто занимается прокладкой и эксплуатацией волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), применяют в качестве основной контрольной операции измерение длины оптического волокна (ОВ) и величины удельного затухания. Подавляющее большинство этих измерений выполняются с применением рефлектометров обратного рассеяния (OTDR). Парк этих, в общем-то, однотипных приборов достаточно велик, среди них: AQ7140, AQ7110, AQ7220, AQ7250 ("Ando"), PR 6500 ("PK Technology"), прибор FTV-400 фирмы "EXFO", и многие другие. Однако разработчики рефлектометров стремятся в основном к удовлетворению запросов тех, кто прокладывает или эксплуатирует ВОЛС. Запросы же изготовителей ВОК имеют свою специфику. В процессе производства необходимо обеспечить измерение большого количества достаточно коротких отрезков оптического волокна, естественно, за минимальное время. При этом такие предельные параметры прибора как максимальная длина измеряемого ОВ, как бы отступают на второй план. Основным параметром становится время, затрачиваемое на одно измерение. Для выполнения корректного определения оптической длины и удельного затухания необходимо предварительно ввести значение среднего эффективного группового индекса рефракции (n0). Необходимую точность измерения определяют четыре знака после запятой. И практически, у всех вариантов рефлектометров эта процедура отнимает неоправданно много времени. Российские производители волоконно-оптических кабелей применяют в производстве оптические волокна практически всех фирм-производителей ОВ таких как: "Alcatel", "Corning", "Fujikura", "Furukawa", "Lucent", "Plasma Optic" и др. И для каждого типа ОВ и каждой рабочей длины волны фирма-производитель декларирует значение (n0). Количество производителей оптического волокна, количество типов оптического волокна, количество рабочих длин волн в совокупности определяют по крайней мере несколько десятков значений n0 .Тенденция увеличения числа оптических волокон в кабеле (144 и более) и всё возрастающие требования к качеству продукции, обуславливающие количество контрольных операций, приводят к тому, что операционный контроль становится лимитирующей стадией производственного процесса.

Задача автоматизации измерительных процедур включает в себя, в том числе, и автоматическую установку значения n0 на всех этапах от контроля качества оптического волокна, операционного контроля и испытаний готовой продукции. Автоматизация измерений связана со значительными затратами на приобретение дополнительной дорогостоящей аппаратуры и столь же дорогостоящего программного продукта. И хотя самостоятельная разработка несколько дешевле, оба варианта потребуют немало времени.

В качестве временного решения можно установить для трёх основных типов оптических волокон одномодовых и многомодовых 50/125 и 62,5/125 некие "средние" (по фирмам-производителям) значения индекса для рабочих длин волн и применять их при измерениях однотипных волокон всех производителей. Это значительно сокращает время, затрачиваемое в целом на установку индексов, и позволяет избежать дополнительных ошибок установки. Заметим, что возникающие при этом неизбежные ошибки измерений, при желании могут быть устранены, умножением или делением на отношение "средних", установленных при измерении, значений n0 к "истинным" значениям. Однако необходимо учитывать, что практически величины относительных ошибок при определении длины и километрического затухания не совпадают. Причиной последнего является зависимость ошибки измерения от измеряемой длины, от расстояния между метками, но главным образом от способа и результата усреднения.

Для оценки величин ошибок, неизбежно возникающих из-за разницы "истинных" и установленных значений n0 , на катушке оптического волокна MC-SM, производства фирмы "Lucent", проведены измерения при значениях n0 , установленных для этих волокон (1,4660) и значениях n0 , установленных для аналогичных оптических волокон других производителей. Результаты измерений на длине волны 1,31 мкм приведены в таблице 1. Естественно, значения, полученные для волокна MC-SM "Lucent", мы считаем истинными. Ошибки при такой подмене значения n0 не превышают 0,27 % при измерении длины и 0,3 % при измерении коэффициента затухания.

Таблица 1

значение n01,46201,46401,46601,46751,4700
Истинно для типа ОВFurukawa SM 332GFujikura UV 4,0Lucent MC-SMCorning SMF-28Alcatel ASMF 200
Δn0-0,004-0,00200,00150,004
L0, км10,0139,9999,9869,9759,958
ΔL0, м27,313,60-10,2-27,2
ΔL0/L, м/км2,731,360-1,02-2,73
ΔL0/L, %0,270,140-0,10-0,27
L12, км9,79249,77879,76519,75499,7349
α, дБ/км0,3340,3340,3350,3360,336
Δ α, дБ/км-0,001-0,00100,0010,001
Δ α, %-0,30-0,3000,300,30

Измерения проводились на рефлектометре ANDO AQ 7140 с одномодовым блоком AQ 7145 A.

В таблице 2 приведены аналогичные результаты измерений той же катушки волокна на длине волны 1,55 мкм.

Таблица 2

значение n0
1,4670
1,4650
1,4670
1,4681
1,4700
Истинно для типа ОВ
Furukawa SM 332G
Fujikura UV 4,0
Lucent MC-SM
Corning SMF-28
Alcatel ASMF 200
Δn0
0,001
-0,001
0,001
0,0021
0,004
L0, км
9,9864
10,0001
9,9864
9,9790
9,9661
ΔL0, м
0,3
14,0
0,3
-7,1
-20,0
ΔL0/L, м/км
0,03
1,40
0,03
-0,71
-2,01
ΔL0/L, %
0,00
0,14
0
-0,07
-0,20
L12, км
9,7654
9,7791
9,7654
9,7580
9,7451
α, дБ/км
0,187
0,188
0,188
0,187
0,188
Δ α, дБ/км
-0,001
0
0
-0,001
0
Δ α, %
-0,53
0
0
-0,53
0

Ошибки и в этом случае не превышают 0,2 % по длине и 0,53 % по коэффициенту затухания. Целесообразно также установить для одномодовых волокон и единое для обеих длин волн значение n0 равное 1,4660.

Аналогичные экспериментальные исследования были проведены на многомодовых волокнах 50/125 и 62,5/125 на всех рабочих длинах волн. Оказалось, что если для многомодовых оптических волокон 50/125 всех фирм-производителей, на обеих рабочих длинах волн при измерениях устанавливать значение n0, равное 1,4770, то ошибки при измерении длины и затухания не превысят 0,5%. Для оптических волокон 62,5/125 любых фирм-призводителей при измерении длины и затухания на обеих рабочих длинах волн такое значение n0 составляет 1,4910.

В таблице 3 приведены значения n0, которые целесообразно устанавливать для трех типов оптического волокна известных фирм-поставщиков оптического волокна. При появлении любого нового поставщика оптического волокна целесообразно провести оценку ошибки при использовании установленного таблице 3 значения n0.

Таблица 3

Тип ОВ
10/125
50/125
62,5/125
Значение n0
1,4660
1,4770
1,4910

Таким образом, используя всего три значения индекса рефракции для на НФ "Электропровод" в течение нескольких последних лет удаётся выполнять весь объём измерений при производственном операционном контроле и испытаниях волоконно-оптических кабелей с применением оптических волокон практически всех фирм-производителей волокна.


p.s.

для кабеля от ООО "Эликс-кабеля" ЭКБ-ДПО-П-08Е. показатель преломления 1.4677 

Операции с документом