 |
Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем завершить эксперимент.
|
|
|
|
9. Контрольные вопросы.
9.1. Опишите увиденный вами сигнал.
9.2. Каким образом разветвители вызвали искажение сигнала? Вопрос 3
Почему приемник не может просто выбрать один из двух сигналов и подавить другой?
9.3. Какой модуль нужно использовать, чтобы приемник преобразовывал в электрический только один световой сигнал, а не оба сразу?
9.4. Какую потенциальную проблему может вызвать присутствие Сообщения 2 на выходе приемника Сообщения 1?
9.5. Хотя на выходе приемника Сообщения 2 также появляется ослабленная копия сообщения 1, это вряд ли вызовет ту же проблему для цифровых сигналов. Почему?
9.6. Почему присутствует этот сигнал?
Лабораторная работа № 19
Оптические потери
Цель работы.
1.1. Измерить оптические потери на разъемных соединителях при разной их ориентации.
1.2. Измерить оптические потери WDM-фильтра.
1.3. Измерить оптические потери разветвителя.
Литература.
2.1. Бэрри Дункан. Emona FOTEx. Руководство к лабораторному практикуму. (Эксперименты с современными волоконно-оптическими системами связи для NITM ELVIS I и II) - Австралия, 2009. (Перевод на русский язык: учебный центр «Центр технологий National Instruments» НГТУ Российский филиал корпорации National Instruments).
Подготовка к работе.
Подготовить бланк отчета.
3.1.1. Номер и наименование работы.
3.1.2. Цель и задачи работы.
3.1.3. Основное оборудование.
3.1.4. Схемы подключения модулей FOTEx для измерений.
3.1.5. Таблицы результатов измерений.
3.1.5. Ответить на контрольные вопросы.
3.1.4. Выводы по результатам выполнения работы.
3.2. Ответить на вопросы для допуска к работе.
3.2.1. В чем заключается принцип волнового деления каналов WDM?
3.2.2. Какие существуют технологии WDM?
|
|
|
3.2.2. Назначение оптических фильтров WDM.
3.2.3. Назначение оптических разветвителей.
Основное оборудование.
4.1. Персональный компьютер с соответствующим установленным программным обеспечением.
4.2. NI ELVIS II с USB-Кабелем и блоком питания.
4.3. Модуль расширения Emona FOTEx для выполнения экспериментов.
4.4. Два проводника с разъёмами BNC - "банан" (2 мм).
4.5. Набор соединительных оптических проводников.
4.6. Набор соединительных проводников с разъёмами типа "банан" (2 мм).
Задание.
5.1. Изучить краткие теоретические сведения.
5.2. Измерить оптические потери на разъемных соединителях при разной их ориентации.
5.3. Выбать два оптических проводника для дальнейших измерений оптических потерь.
5.4. Измерить оптические потери WDM-фильтра.
5.5. Измерить оптические потери разветвителя.
Меры безопасности.
6.1. Соблюдайте меры безопасности при работе на ПК.
6.2. Соблюдайте меры безопасности при работе с оборудованием под напряжением питания 220В.
6.3. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Не смотрите прямо на источник КРАСНОГО или ЗЕЛЕННОГО света.
6.4. Не смотрите прямо на оптоволокно, подключенное к источникам КРАСНОГО или ЗЕЛЕННОГО света.
7. Краткие теоретические сведения.
Минимизация потерь - важная задача при создании всех коммуникационных систем, включая оптические. Это дает много преимуществ, в том числе и увеличение расстояние, на которое можно передавать сигнал, прежде чем возникнет необходимость в использовании повторителя. Вы увидите, что в теории оптоволоконных коммуникаций широко обсуждаются проблемы потерь в различных видах стекловолоконных материалов и конструкций, потерь при различных длинах волны, при различных методах подключения и сращивания световодов, и как различаются потери при использовании различных фильтров, разветвителей, циркуляторов и т.п.
В этой лабораторной работе вы сможете количественно оценить оптические потери в устройствах, которые вы качественно изучали в предыдущих лабораторных работах.
|
|
|
Потери (или ослабление) выражается в децибелах (дБ) и рассчитываются по следующей формуле:
Потери = 10 Logl0 Р1 / P2, (1)
где P1 - мощность сигнала, P2- мощность опорного сигнала.
Поскольку напряжение измерять удобнее, чем мощность, потери могут рассчитываться также по формуле:
Потери = 10 Lg (U1 / U2 ), (2)
где U1- амплитуда сигнала, а U2- амплитуда опорного сигнала.
По множеству практических причин в Emona FOTEx используются пластиковые оптоволоконные кабели. В зависимости от конкретного вида уровень ослабления в пластиковом световоде в десятки или даже сотни раз выше, чем в стеклянном. Поэтому пластиковые световоды используются в основном только на расстоянии 100 м или менее. Однако кабели, предоставляемые Emona FOTEx, достаточно коротки, чтобы потери были незначительны, и ими можно было пренебречь.
На мгновение отклонимся от темы и обсудим вопрос, что можно считать потерями, которыми можно пренебречь. Для наших целей будем называть потерю значительной, если она вызывает слышимое на слух искажение, что происходит, когда отклонение достигает +3 дБ. В самом худшем случае потери на самом коротком оптоволоконном кабеле составят 1 дБ, что значительно ниже предельной отметки.
Существенным источником потерь могут стать соединения оптических кабелей, на что влияют физические факторы, вроде: наложения сердцевин световодов, выравнивание осей световодов, расстояние между световодами и потери на отражение в конце световода. Вызванные этими факторами потери могут быть минимизированы осторожным сращиванием проводников, что является предпочитаемым методом. Однако это весьма трудоемкая работа, поэтому в Emona FOTEx используются разъемы. Эти разъемы имеют стандартные вносимые потери в 2 дБ. Однако эта величина может существенно меняться в зависимости от ориентации разъема. То есть, поскольку разъем - это механическое соединение, просто поворот разъема может изменить некоторые, если не все, физические факторы, перечисленные выше, что, в свою очередь, может изменить величину потерь.
В то время как потери на одном разъеме несущественны (в соответствии с определением на предыдущей странице), модули, имеющие вход и выход (например, WDM-фильтр и разветвитель), требуют двух разъемов. Таким образом, типичные суммарные потери на разъемах превышают порог в 3 дБ и становятся слышимыми на слух, то есть, значительными.
|
|
|
Как вам известно, WDM-фильтры представляют собой полосовые фильтры, которые отличаются цветом пропускаемого сигнала. То есть они пропускают свет, лежащий в определенной полосе длины волн, относительно свободно (полоса пропускания), но не пропускают свет в зонах подавления (с длиной волны выше или ниже полосы пропускания). Важно отметить, что разъемы и оптические свойства самих WDM-фильтров вызывают стандартные потери, равные 6 дБ и 7 дБ для красного и зеленого фильтра соответственно.
И наконец, вспомните, что оптоволоконный разветвитель - это устройство с четырьмя портами, которое разделяет сигнал, пришедший на один его порт, между тремя остальными. Один из этих портов получает наибольшее количество света и потому называется сильным. Второй порт получает тоже значительный объем света, но меньше, чем первый, и потому называется слабым портом. Третий порт получает небольшое количество нежелательной отраженной энергии, что может мешать правильной работе оптической системы.
|
|
|
