Cara menghitung redaman fiber optik

Sabtu, 01 Mei 2021

Berbagai pengukuran laboratorium rutin dilakukan pada serat telekomunikasi untuk diuji kinerjanya sebagai komponen sistem komunikasi fiber optik. Beberapa dari pengukuran ini tercantum di bawah ini.

Apa itu redaman fiber optik?

Redaman Fiber optik adalah hilangnya daya optik sebagai akibat dari mekanisme penyerapan, hamburan, pembengkokan, dan kehilangan lainnya saat cahaya bergerak melalui serat. redaman total merupakan fungsi dari panjang gelombang λ cahaya. Total redaman A antara dua titik sembarang X dan Y pada serat adalah A (dB) = 10 log10 (Px / Py). Px adalah keluaran daya di titik X. Py adalah keluaran daya di titik Y. Titik X diasumsikan lebih dekat ke sumber optik daripada titik Y. Koefisien redaman atau laju redaman α diberikan oleh α (dB / km) = AL. Di sini L adalah jarak antara titik X dan Y.

Metode pemotongan

Metode pemotongan sering digunakan untuk mengukur redaman total fiber optik. Metode pemotongan melibatkan membandingkan daya optik yang ditransmisikan melalui sepotong serat panjang dengan daya yang ditransmisikan melalui potongan serat yang sangat pendek. Metode pemotongan mensyaratkan bahwa serat uji dengan panjang L yang diketahui dipotong menjadi panjang kira-kira 2 m. Ini membutuhkan akses ke kedua ujung serat. Metode pemotongan dimulai dengan mengukur daya keluaran Py dari serat uji yang diketahui panjang L. Tanpa mengganggu kondisi masukan, serat uji dipotong kembali dengan panjang kira-kira 2 m. Daya keluaran P dari serat uji pendek kemudian diukur dan redaman serat A dan koefisien redaman a dihitung.

Kondisi peluncuran yang berbeda dapat memberikan hasil yang berbeda pula. Untuk serat multimode, distribusi daya di antara mode serat harus dikontrol. Ini dilakukan dengan mengontrol ukuran titik peluncuran, yaitu area permukaan serat yang diterangi oleh berkas cahaya, dan distribusi sudut berkas cahaya.

Ketika ukuran titik peluncuran lebih kecil dari area permukaan serat dan apertur numerik NA dari radiasi input lebih kecil dari NA serat, serat dikatakan kurang terisi. Sebagian besar daya optik terkonsentrasi di tengah serat dan terutama mode orde rendah bersemangat.

Ketika ukuran titik peluncuran lebih besar dari area permukaan serat dan apertur numerik NA dari radiasi input lebih besar dari NA serat, serat dikatakan terlalu penuh. Cahaya yang jatuh di luar inti serat dan cahaya yang datang pada sudut yang lebih besar dari sudut penerimaan inti serat hilang. Pengisian serat yang berlebihan menggairahkan mode orde rendah dan orde tinggi.

Kondisi peluncuran memengaruhi hasil pengukuran redaman serat multimode. Jika terlalu banyak daya yang diluncurkan ke mode orde tinggi, kehilangan daya mode orde tinggi akan mendominasi hasil redaman. Umumnya, pengukuran redaman serat dilakukan menggunakan kondisi peluncuran yang kurang terisi.

Peluru Panjang gelombang cutoff

Peluru Panjang gelombang cutoff dari serat mode tunggal adalah panjang gelombang yang di atasnya serat hanya merambat mode dasar. Kita membutuhkan V = kf a NA = 2π a NA / λ0 <2,405. Panjang gelombang cutoff dari serat mode tunggal adalah fungsi dari jari-jari kelengkungan serat. Mengukur panjang gelombang cutoff melibatkan membandingkan daya yang ditransmisikan dari serat uji dengan serat referensi sebagai fungsi panjang gelombang.

Serat uji didukung secara longgar dalam satu putaran dengan radius konstan 140 mm. Daya sinyal yang ditransmisikan Ps (λ) direkam saat memindai panjang gelombang dengan peningkatan 10 nm atau kurang dari panjang gelombang cutoff yang diharapkan. Kondisi peluncuran dan deteksi tidak berubah saat memindai rentang panjang gelombang. Untuk pengukuran daya referensi, kondisi peluncuran dan deteksi tidak berubah, tetapi serat dibengkokkan hingga radius 30 mm atau kurang untuk menekan mode orde kedua di semua panjang gelombang yang dipindai. Daya sinyal yang ditransmisikan Pr (λ) direkam saat memindai rentang panjang gelombang yang sama seperti sebelumnya. redaman pada setiap panjang gelombang dihitung.

Ps (λ) = 10-As (λ) / 10, Pr (λ) = 10-Ar (λ) / 10,

Ps (λ) / Pr (λ) = 10- (As (λ) -Ar (λ)) / 10 = 10Ad (λ) / 10.

redaman Ad pada setiap panjang gelombang dihitung. Ad (λ) (dB) = 10 log10 (Ps (λ) / Pr (λ)). Panjang gelombang terpanjang dimana Ad (λ) / km sama dengan 0,1 dB adalah panjang gelombang potong serat.

Bandwidth modal

Bandwidth modal dari fiber optik multimode dapat diukur dengan mengukur fungsi transfer daya H (f) dari serat pada frekuensi pita (f). Sinyal frekuensi yang berbeda-beda (f) diluncurkan ke serat uji dan daya yang keluar dari serat pada frekuensi dasar yang diluncurkan diukur. Daya keluaran optik ini dilambangkan sebagai Pout (f). Serat uji kemudian dipotong kembali atau diganti dengan serat panjang pendek yang jenisnya sama. Sinyal dengan frekuensi yang sama diluncurkan ke fiber cut-back dan daya yang keluar dari fiber cut-back pada frekuensi dasar yang diluncurkan diukur. Daya optik yang keluar dari pemotongan atau serat pengganti dilambangkan sebagai Pin (f). Besarnya respons frekuensi fiber optik didefinisikan sebagai

H (f) = 10 log10 (Pout (f) / Pin (f)),

atau, jika kondisi peluncuran untuk kedua eksperimen tidak persis sama,

H (f) = 10 log10 (Pout (f) Pin (0) / Pin (f) Pout (0)).

Bandwidth serat didefinisikan sebagai frekuensi di mana besarnya respons frekuensi serat telah menurun menjadi setengah nilai frekuensi nolnya dan H (f) = -3. Frekuensi ini disebut frekuensi daya optik -3 desibel (dB) (f3dB) dan disebut sebagai bandwidth serat. Bandwidth biasanya diberikan dalam satuan megahertz-kilometer (MHz-km). Mengonversi ke panjang satuan membantu dalam analisis dan perbandingan kinerja fiber optik.

Dispersi kromatik

Dispersi kromatik peluru terjadi karena indeks bias merupakan fungsi dari panjang gelombang dan panjang gelombang yang berbeda dari cahaya yang merambat melalui serat pada kecepatan yang berbeda. Dispersi kromatik dari serat bergradasi multimode dan serat mode tunggal diperoleh dengan mengukur waktu yang dibutuhkan pulsa cahaya dengan panjang gelombang berbeda untuk melakukan perjalanan melalui sepotong serat yang panjang. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan sumber multi-panjang gelombang seperti laser yang dapat dipilih dengan panjang gelombang atau berbagai sumber dengan panjang gelombang yang berbeda.

Fiber geometry

Peluru Untuk membuat pengukuran geometri serat, ujung input serat diisi secara berlebihan dan mode difilter. Ujung keluaran fiber dilihat dengan kamera video. Gambar dari kamera video dikirim ke komputer untuk analisis digital. Komputer menganalisis gambar untuk mengidentifikasi tepi inti dan kelongsong. Diameter kelongsong didefinisikan sebagai diameter rata-rata kelongsong. Diameter inti didefinisikan sebagai diameter rata-rata inti. Noncircularity kelongsong, atau eliptisitas, adalah perbedaan antara jari-jari kelongsong terkecil dan jari-jari kelongsong terbesar dibagi dengan jari-jari kelongsong rata-rata. Noncircularity inti adalah perbedaan antara jari-jari inti terkecil dan jari-jari inti terbesar dibagi dengan jari-jari inti rata-rata. Noncircularity inti diukur hanya pada serat multimode. Kesalahan konsentrisitas selubung inti untuk serat multimode adalah jarak antara inti dan pusat kelongsong dibagi dengan diameter inti. Kesalahan konsentrisitas selubung inti untuk serat mode tunggal didefinisikan sebagai jarak antara inti dan pusat kelongsong.

Core diameter

Peluru Diameter inti diukur dengan mengukur distribusi daya di wilayah medan dekat yang dekat dengan permukaan ujung serat, ketika jarak antara permukaan ujung serat dan detektor berada dalam kisaran mikrometer. Diameter inti (D) didefinisikan sebagai diameter dengan intensitas 2,5 persen dari intensitas maksimum.

Bukaan numerik

peluru Bukaan numerik adalah ukuran kemampuan fiber optik untuk menangkap cahaya. Ini ditentukan dengan mengukur distribusi daya medan jauh di wilayah yang jauh dari permukaan ujung serat. Daya yang dipancarkan per satuan luas direkam sebagai fungsi sudut θ agak jauh dari permukaan ujung serat. Jarak antara permukaan ujung serat dan detektor di wilayah medan jauh berada dalam kisaran sentimeter (cm) untuk serat multimode dan kisaran milimeter (mm) untuk serat mode tunggal. Serat NA ditentukan oleh tingkat intensitas 5 persen atau 0,05, Tingkat intensitas 0,05 ini memotong kurva yang dinormalisasi pada sudut pindai θA dan θB. Serat NA didefinisikan sebagai NA = sin ((θA- θB) / 2).

Diameter bidang mode

Diameter bidang mode dari serat mode tunggal terkait dengan ukuran titik mode dasar. Tempat ini memiliki radius bidang mode r0. Diameter bidang mode sama dengan 2r0. Serat mode tunggal dengan diameter bidang mode besar lebih sensitif terhadap pembengkokan serat. Serat mode tunggal dengan diameter bidang mode kecil menunjukkan kehilangan kopling yang lebih tinggi pada sambungan. Diameter bidang mode dari serat mode tunggal dapat diukur dengan mengukur distribusi daya medan jauh keluaran dari serat mode tunggal menggunakan satu set lubang dari berbagai ukuran.

Kehilangan penyisipan

peluru kehilangan penyisipan terdiri dari kehilangan sambungan kopling dan kehilangan tambahan dalam serat setelah sambungan. Dalam serat multimode, sambungan serat dapat meningkatkan redaman serat mengikuti sambungan dengan mengganggu distribusi daya mode. Dalam serat mode tunggal, sambungan serat dapat menyebabkan mode orde kedua menyebar di serat mengikuti sambungan. Untuk mengukur kehilangan penyisipan, pengukuran daya dilakukan pada fiber optik sebelum sambungan dimasukkan dan setelah sambungan dimasukkan. Pengukuran daya awal pada detektor (P0) dan pada peralatan pemantauan sumber (PM0) dilakukan sebelum memasukkan perangkat interkoneksi ke dalam pengaturan pengujian. Serat uji kemudian dipotong dan perangkat dimasukkan. Setelah memasukkan daya pada detektor (P1) dan pada peralatan pemantauan sumber (PM1) diukur kembali. kehilangan penyisipan dihitung sebagai

Rugi penyisipan (dB) = 10 log10 ((P1 / P0) (PM0 / PM1))

Reflektansi R

Refleksi peluru terjadi pada sambungan fiber optik. Reflektansi R adalah fraksi intensitas insiden yang dipantulkan kembali ke serat sumber pada titik sambungan. kehilangan pengembalian didefinisikan sebagai kehilangan pengembalian = -10 Log R.

Reflektansi R diukur menggunakan sumber optik yang terhubung ke satu input dari penggandeng fiber optik 2 X 2. Cahaya diluncurkan ke komponen yang diuji melalui penggandeng fiber optik. Cahaya yang dipantulkan dari komponen yang diuji ditransmisikan kembali melalui penggandeng fiber optik ke detektor yang terhubung ke port masukan lainnya.

Tutorfiber - Informasi Fiber Optik