Как проверить оптический кабель: Поиск и устранение сбоев в волоконной оптике | Журнал сетевых решений/LAN

Выберите страну

Выберите регион

Выберите город

При монтаже и обслуживании волоконно-оптических линий невозможно обойтись без проведения ряда измерений (см. дополнительно приборы для диагностики волоконно-оптического кабеля). Конкретный набор параметров зависит от выполняемых работ. Самым типичным для этапа монтажа является измерение затухания как всей линии, так и отдельных сростков, выполненных с помощью сварки или механических сплайсов. На этапе пуско-наладочных работ и эксплуатации определяются уровни мощности оптического излучения на выходе передатчика и входе приемника, а также фиксируется коэффициент ошибок. В случае обнаружения каких-либо проблем производится диагностика линии с помощью оптического рефлектометра. При проведении кроссовых работ встает задача идентификации линий и их окончаний, проверки исправности коммутационных шнуров и правильности кроссировки (просветка, аналог «прозвонки» на металлических кабелях).

Стандарты на параметры волоконно-оптической линии определяют требования к максимальному погонному затуханию; максимальному затуханию, вносимому соединителем или сростком; максимальной протяженности линии и ее сегментов. Для некоторых приложений может потребоваться соблюдение дополнительных требований: минимальной полосы пропускания, максимальных величин затухания и длины канала на основе волоконно-оптической линии. Очевидно, что для проведения такого широкого спектра измерений и тестов понадобится несколько приборов, а стоят они весьма недешево, как и весь связанный с волоконной оптикой инструментарий. Тем не менее, даже обладая ограниченной суммой, сегодня без проблем можно подобрать универсальный комплект для проведения всех основных измерений.

Самая распространенная задача при эксплуатации — коммутационные работы, для выполнения которых выпускается целый ряд простых и недорогих приборов. Пожалуй, наиболее полезным из них можно назвать инструмент для визуализации дефектов оптического волокна, коммутационных шнуров и некоторых типов оптических кабелей. Визуализатор пригодится для обнаружения целого ряда проблем: неисправностей на небольшой дистанции (до нескольких сотен метров), обрывов и изгибов малого радиуса в многомодовых коммутационных шнурах и кабелях, изгибов малого радиуса в одномодовых кабелях. Еще одно применение визуализатора — просветка волоконно-оптических линий (до 5 км на одномодовых и до 2 км на многомодовых) — может с успехом применяться для контроля их целостности и идентификации кабельных окончаний.

Визуализатор производится в нескольких вариантах. Самые удобные из них — «фонарик» и «брелок». Сам прибор содержит источник излучения красного цвета (длина волны около 650 нм) и элементы питания. Суть его применения довольно проста — в местах, где волокно имеет трещины или сколы, излучение хорошо заметно на поверхности. Поскольку наблюдать за ним иногда приходится при ярком свете, в некоторых приборах оно модулируется низкой частотой (около 1 Гц) для улучшения видимости.

Еще удобнее и безопаснее проверка целостности линии и идентификация окончаний кабелей может быть выполнена с помощью простого тестера. Кроме прочего, он позволяет проверить, соответствует ли уровень вносимого затухания допустимым пределам. Как и большинство других приборов, о которых речь пойдет ниже, тестер состоит из источника излучения (используемые излучатели обычно работают только в одном из рабочих диапазонов оптического кабеля) и приемника со световой и звуковой индикацией.

Определить наличие излучения в волокне и его направление, а также оценить его мощность — причем без нарушения связи и выполнения коммутаций — позволяет детектор излучения на основе изгибного ответвителя. Оптическое волокно вкладывается в паз ответвителя и изгибается с определенным радиусом. Вышедшее наружу из-за нарушения условий распространения излучение фиксируется и обрабатывается. Детекторы излучения рассматриваемого вида могут иметь не только световой, но и звуковой индикатор. Некоторые модели рассчитаны на использование вместе с источником тестовых сигналов в виде модулированного некоторой частотой излучения; в них встроен детектор для определения наличия и значения частоты модуляции. Такая пара незаменима для идентификации оптических кабелей и их окончаний.

Рассмотренные выше простые приборы не только облегчают работу, но и обеспечивают безопасность. При их отсутствии возникает желание заглянуть в волокно, чтобы проверить, есть ли в нем свет, а это верный путь повредить глаз, если волокно окажется подключенным… В соответствии с правилами техники безопасности все коммутационные работы следует выполнять в защитных очках, поскольку они оберегают глаза от типичного для оптических линий излучения (600–1700 нм). В крайнем случае, для обнаружения и идентификации излучения в волокне можно воспользоваться простейшими индикаторами. Фоточувствительный слой каждого из них преобразует невидимое инфракрасное излучение с определенной длиной волны в видимое, и, если поднести сердечник соединителя к индикатору, оно станет заметным.

Одно из основных измерений для волоконно-оптических линий — определение затухания. Эту величину можно измерить несколькими методами, отличающимися технологией калибровки и точностью измерения. Но неизменно для выполнения измерения требуется две вещи — стабилизированный источник излучения и измеритель оптической мощности. Задача заключается в определении разности мощности сигнала, поданного на линию, и мощности сигнала, полученного с нее на другом конце. Причем, ввиду различия условий распространения излучения в каждом направлении, измерение необходимо выполнить в обе стороны. И если уж совсем нет времени, оно должно проводиться в том же направлении, в котором установленное на этой линии оборудование будет впоследствии передавать данные.

Измерение можно провести следующими способами.

• Во-первых, на одном волокне в одном направлении двумя людьми с помощью одного источника излучения и одного измерителя оптической мощности. Для того чтобы провести измерение в обоих направлениях, приборы достаточно поменять местами.
• Во-вторых, на паре волокон, соединенных на дальнем конце перемычкой, в одном направлении одним человеком с использованием одного источника и одного измерителя или одного содержащего их прибора.
• В-третьих, на паре волокон в обе стороны двумя людьми с помощью пары источников и пары измерителей или двух содержащих их приборов.
• В-четвертых, на одном или двух волокнах в обе стороны двумя людьми посредством пары приборов для автоматического двухстороннего тестирования одного или двух волокон.

В качестве излучателя в источниках может встречаться как светодиод, так и лазер. Дешевле всего источники излучения на основе светодиодов. Они пригодны для тестирования лишь многомодового волокна, так как в одномодовое не удается ввести излучение достаточной мощности. Светодиодные источники вообще отличаются невысокой выходной мощностью и точностью в спектральной области (ширина их спектра составляет 30–200 нм). Тем не менее, благодаря стабильной мощности и низкой стоимости, они широко используются как в источниках излучений, так и в другом оборудовании для работы по многомодовому волоконно-оптическому кабелю. Лазерные источники дороже, но пригодны для тестирования одномодового волокна. Для них характерна более высокая, чем у светодиодных, мощность и точность (ширина спектра 0,1–5 нм), но стабильность выходной мощности ниже. Кроме того, большинство лазерных источников чувствительнo к отраженному излучению, наличие которого может привести к нарушению системы регулирования выходной мощности. Наибольшую стоимость имеют лазерные источники излучения с различными усовершенствованиями для обеспечения более высокой входной мощности и ее стабильности, а также более узкого или настраиваемого спектра излучения.

�

Простейшие источники выдают излучение только с одной длиной волны (660, 780, 850, 980, 1300, 1310, 1480, 1550 или 1625 нм). Более сложные имеют несколько выходов с разной длиной волны или один с возможностью электронного выбора ее необходимого значения из пары (например, 850/1300 — для многомодового, 1310/1550 и 1550/1650 — для одномодового волокна). Такие источники отличаются друг от друга в основном конструкцией и набором органов управления. Они могут иметь и некоторые дополнительные функции. Например, возможность получить на выходе не только непрерывное, но и модулированное излучение (обычно с частотой 270, 1000 или 2000 Гц), что чрезвычайно удобно для идентификации оптических кабелей.

При выборе источника прежде всего следует учитывать тип оптических кабелей и задействованные в используемом оборудовании длины волн. Но свое влияние могут оказать и дополнительные факторы, о которых нужно помнить. Например, на источники излучения для тестирования многомодовых волоконно-оптических линий в соответствии со стандартом TIA/EIA568 налагаются определенные ограничения: светодиодные источники могут работать только с модовым фильтром, нельзя применять некоторые лазерные источники излучения (лазеры VCSEL с длиной волны 850 нм и все лазеры с длиной волны 1300 нм). Поэтому без анализа возможных приложений и технических описаний источников излучения не обойтись.

Измерители оптической мощности различаются между собой по функциональным характеристикам гораздо существенней, чем источники излучения. Во-первых, это диапазон измерений, точность, рабочий диапазон длин волн (поскольку один измеритель может применяться с несколькими источниками) и ширина спектра (от 5 нм у точных приборов до 100 нм у простых), возможность одновременного измерения на двух длинах волн (обычно 850/1300 и 1310/1550 нм). Во-вторых, средства управления, обработки и отображения — речь идет о системе меню для выбора режимов работы, калибровке и автоматическом учете вносимого шнурами затухания, пересчете результатов измерения в другие единицы (мкВт, дБ, дБм), типе клавиатуры и дисплея. И наконец, возможность сохранения результатов измерений и их вывода на печать или записи в компьютер.

Нетрудно сделать вывод, что выбор измерителей оптической мощности очень широк. Чтобы не ошибиться, потенциальному покупателю стоит прислушаться к рекомендациям производителей, поскольку они предлагают специально подобранные комплекты приборов.

Но и это еще не все. Целый ряд комбинированных устройств содержит как источник излучения, так и измеритель. С помощью одного такого приспособления можно провести измерения параметров лишь коммутационных шнуров или оптических кабелей на катушке. Параметры дуплексного канала (пары волокон) определяются путем одновременной установки двух приборов в местах окончания линии.

Если же предусмотрена конструктивная возможность подключения к волокну выхода источника сигнала или входа измерителя оптической мощности, то пара таких устройств обеспечит измерение затухания в обоих направлениях без их перемещения и коммутационных работ. Это позволит существенно сэкономить время при проведении двухсторонних измерений. Односторонние измерения обходятся значительно дешевле (особенно, если нельзя воспользоваться прибором с поддержкой двухсторонних измерений), но качественное тестирование линий требует двухсторонних измерений. В противном случае существует вероятность того, что не обнаруженные при одностороннем тестировании проблемы проявятся впоследствии.

Кроме того, наличие в одном устройстве и источника, и средств измерения позволяет определить возвратные потери. Отражения полезного сигнала от различных неоднородностей линии в ряде случаев могут влиять на работоспособность приложений. Особенно принципиальны они, например, для систем передачи с использованием лазерных источников излучения (отраженное излучение служит препятствием для автоматического контроля уровня мощности) или высококачественных систем телевизионного вещания с аналоговой передачей сигнала (отраженное излучение вносит искажения в полезный сигнал). И, напротив, они не представляют опасности для линий на базе многомодового оптического кабеля, если передача осуществляется с помощью светодиодного источника излучения.

Величина отражений характеризуется коэффициентом отражения — долей излучения, отраженного от заданной точки на пути его распространения. Таким образом, этот параметр характеризует влияние, вносимое конкретной неоднородностью (например, соединителем). А вот по возвратным потерям судят о суммарном отраженном сигнале, зафиксированном в заданной точке волокна. Иначе говоря, возвратные потери позволяют оценить мощность отраженного излучения от всех неоднородностей на линии.

Возвратные потери можно измерить как с помощью специально для этого предназначенного, так и комбинированного прибора, при наличии у него соответствующей функции. Величина отраженного излучения от отдельных компонентов линии может быть определена и посредством рефлектометра, однако точность будет невысока, поэтому он больше подходит для диагностики (поиска конкретного места с сильным отражением), чем для измерений.

Функциональность универсального прибора или комплекта не ограничивается измерением возвратных потерь — при покупке не следует забывать о его дополнительных возможностях. Например, нужно обратить внимание на наличие в источнике излучения такой встроенной функции, как визуализатор неисправностей (источник видимого излучения). В случае, когда приобретается работающее в паре оборудование, полезным окажется и встроенное переговорное устройство. Учитывая высокую стоимость приборов, не стоит говорить о важности и необходимости «мелочей» наподобие резиновой защитной оболочки, сумки, комплекта надежных коммутационных шнуров, набора переходников с соединителями различного типа, калиброванной оправки.

Даже такая банальная вещь, как оправка (цилиндр калиброванного диаметра), может оказаться незаменимой при изготовлении нормализующей катушки. Несколько намотанных на оправку витков многомодового волокна (обычно четыре-пять) представляют собой модовый фильтр, который позволяет устранить в излучении моды высшего порядка и распространяющиеся в оболочке волокна. Фильтр необходим для повышения точности измерения затухания на коротких отрезках кабеля (до 1 км). Кроме того, оправка может применяться для подавления отраженного излучения в определенной точке для идентификации точного места на рефлектограмме.

Конечно, если речь идет о небольшом объеме работ, то от универсальности можно отказаться в пользу недорогого минимального комплекта приборов. При измерении затухания можно, например, воспользоваться простой парой приборов для получения приблизительной оценки. Но даже такой невысокой точности измерений достаточно в большинстве случаев, с которыми приходится сталкиваться при эксплуатации линий внутри компании.

Еще один экономичный вариант — приставка к мультиметру. В набор входят источник излучения и оптико-электронный преобразователь, подключаемый к мультиметру для проведения измерений. Так как без мультиметра в любом случае не обойтись, то экономия налицо. Но точность будет невысока, и удобств во время работы трудно ожидать.

Отдельную нишу занимают приборы для тестирования волоконно-оптических линий структурированных кабельных систем. Их функциональный набор ориентирован на проведение измерений в соответствии с требованиями стандартов на СКС. Возможности универсальных приборов и тестеров оптических СКС не пересекаются. Все дело в том, что последние предназначены для проведения большого объема максимально автоматизированных работ (речь, по сути, идет об абонентском участке). Кроме того, сертификационные тесты проводятся в соответствии с четко стандартизованными процедурами (TIA/EIA568, ISO11801 и EN 50173) и/или для известных приложений (различных вычислительных сетей, где в качестве физической среды используется оптическое волокно: 10BASE-F, 100BASE-F, 1000BASE-SX/LX, ATM, FDDI, Fibre Channel и др.). Поэтому результат предоставляется в виде «да/нет» с оформленным протоколом измерений, который можно сохранить в памяти прибора, считать с компьютера и распечатать. Пользователь имеет возможность редактировать процедуры тестирования волокна и допустимые пределы измеряемых параметров. Итак, двумя главными особенностями тестеров оптических СКС являются развитые сервисные функции для автоматизации измерений и достаточно узкая область применения (ограничения на диапазон измеряемых величин вытекают из типичных для СКС параметров оптических линий).

Несмотря на ограничения в использовании, тестеры оптических СКС, как и любые созданные для повышения производительности труда приборы, стоят достаточно дорого. Особенно недешевы полнофункциональные устройства для автоматического двухстороннего тестирования пары волокон. Между тем полезными могут оказаться и реализованные в них дополнительные функции, среди которых, например, измерение длины тестируемого волокна и задержки распространения сигнала, а также переговорное устройство. Именно такие приборы требуются тем, кто занимается монтажом и сдачей заказчику СКС с предъявлением оформленных результатов выполнения всех предусмотренных стандартами сертификационных процедур. А вот те, кто отвечает за обслуживание СКС, могут воспользоваться и более простым оборудованием с цифровым отображением информации для проведения элементарных измерений на одном волокне.

В случае, когда без пригодного для сертификации прибора не обойтись, единственный способ экономии состоит в приобретении оптических приставок к аппаратам для сертификации СКС на основе кабелей с витыми парами. Большинство производителей выпускают модели тестеров СКС Категорий 5 и 6, допускающие установку приставок для работы с волокном. Тестер с приставкой обеспечит проведение всего предусмотренного стандартами TIA/EIA568, ISO11801 и EN 50173 комплекса измерений и ничем не отличается от специального прибора для сертификации оптических СКС. В некоторых случаях можно даже выбрать из двух вариантов: приставка-измеритель оптической мощности вместе с отдельным источником излучения для одностороннего тестирования одного волокна (требуется один тестер) или две полнофункциональные приставки для одновременного двухстороннего тестирования пары волокон на двух длинах волн (требуется два тестера).

Применение приставок позволяет уменьшить затраты и сократить число необходимых для приобретения приборов, сохранив при этом полную функциональность и удобство. Но такое решение рекомендуется производителями, как малобюджетное, пригодное лишь для малого объема работ. Когда предполагаются полномасштабные измерения или монтаж меди и оптики выполняется разными бригадами, удобнее использовать специализированные приборы.

�

Как проверить оптический кабель на целостность

Слово “прозвонка” к оптоволокну, в общем-то, не применимо, так как оптическое волокно диэлектрик и звонить там как бы нечего. Тем не менее, процесс выбора нужного оптического волокна из пучка необходимо как-то назвать, и так как он прозвонке аналогичен, то почему бы не назвать его также.

При работе с оптоволоконными линиями большой протяжённости потребности выбора волокна может и не возникнуть. В кабеле все волокна окрашены и при монтаже и измерении операторы заранее договариваются, например: “связь по синему”, или “первое делаем красное”. Примеры цветовой маркировки оптических волокон есть в теме Цветовой счёт волокон, идентификация по цвету в оптических кабелях

Далее будут описаны методы выбора нужного волокна из пучка в порядке его усложнения и удорожания.

Выбор ОВ из пучка с помощью лазерных светодиодов видимого диапазона

Приборы этого класса самые простые, дешёвые и могут быть изготовлены из лазерной указки китайского производства.

Подобную самоделку видел лишь однажды. Её показали на курсах повышения квалификации в 1999 году. В излучающее свет окошко оптоволоконный коннектор вставлялся идеально. Видимо лазерные светодиоды в указках, сделаны по тому же типоразмеру, что и в оптоволоконной аппаратуре и особой доработки не требуют.

Официальные названия у этих приборов несколько разнятся. Далее приводятся примеры одинаковых по принципу действия приборов замеченные в Интернет в октябре 2012 года:
• тестер целостности оптоволоконного кабеля (оптического волокна),
• излучатель для проверки целостности оптического волокна,
• оптический дефектоскоп,
• определитель обрывов оптического волокна,
• дефектоскоп визуальный,
• визуальный локатор дефектов оптоволокна,
• карманный обнаружитель FO деффектов

Следующие фотографии иллюстрируют внешний вид подобных изделий. По сути, разнятся они типом подключаемых ОВ-коннекторов, возможностью смены стандартных гнёзд, дизайном и элементами питания.

Внешний вид дефектоскопов для оптоволокна
использующие лазерные светодиоды видимого свата

Учитывая, что свет видимого диапазона (обычно красный 630-660 нм) распространяется в оптоволокне не далее 3-5 км, то эта технология годится только на относительно коротких участках.

Тем не менее, подобные тестеры-излучатели очень удобны для работы с оптоволоконными шнурами. Видимое излучение в месте слома или изгиба выходит наружу и просвечивает через поливинилхлоридное покрытие шнура: повреждение хорошо заметно. Это свойство можно использовать для поиска нужного шнура из нескольких в длине: их поочерёдно сгибают, пока на нужном не заметят выход света через изоляцию. Так же хорошо будет заметен этот свет на противоположном коннекторе шнура.

Некоторые оптические рефлектометры могут иметь блок с таким же лазерным светодиодом видимого цвета.

Оптический телефон

Иногда в Интернет упоминается как оптоволоконное переговорное устройство

Основное назначение оптических телефонов это связь операторов во время монтажа или ремонта оптоволоконного кабеля. Корпус устройств имеет почти карманные размеры, в составе приборов микротелефонные гарнитуры. Работают такие изделия, как правило, на аккумуляторах. Способны “дать связь” на десятки километров так как используется та же, по сути, технология, что и в обычной оптоволоконной приёмо-передающей аппаратуре: светодиодный лазер — фотодиод.

Увы, такой же простоты, как при прозвонке обычными телефонными трубками тут не получится. Оптические телефоны, как правило, оконечены оптоволоконными коннекторами и непосредственно к волокну могут подключиться только через него. Оперативное же подключение к волокну в месте проведения работ может осуществляться либо присоединением ОВ-пигтейла, что требует разрыва оптоволокна, либо ответвителем-прищепкой.

Оптический телефон может также содержать стабилизированный лазерный источник и возможность замера общего затухания в линии, то есть содержит функцию тестера. (рисунок справа).

Соответственно если телефон этой функции не содержит, то довольно большую неоднородность на оптоволоконной линии такой прозвонкой можно и не заметить. То есть, звониться волокно будет, а аппаратура на нём же будет выдавать ошибки.

Для более полной диагностики применяются оптические тестеры.

При монтаже и обслуживании волоконно-оптических линий невозможно обойтись без проведения ряда измерений (см. дополнительно приборы для диагностики волоконно-оптического кабеля). Конкретный набор параметров зависит от выполняемых работ. Самым типичным для этапа монтажа является измерение затухания как всей линии, так и отдельных сростков, выполненных с помощью сварки или механических сплайсов. На этапе пуско-наладочных работ и эксплуатации определяются уровни мощности оптического излучения на выходе передатчика и входе приемника, а также фиксируется коэффициент ошибок. В случае обнаружения каких-либо проблем производится диагностика линии с помощью оптического рефлектометра. При проведении кроссовых работ встает задача идентификации линий и их окончаний, проверки исправности коммутационных шнуров и правильности кроссировки (просветка, аналог «прозвонки» на металлических кабелях).

Стандарты на параметры волоконно-оптической линии определяют требования к максимальному погонному затуханию; максимальному затуханию, вносимому соединителем или сростком; максимальной протяженности линии и ее сегментов. Для некоторых приложений может потребоваться соблюдение дополнительных требований: минимальной полосы пропускания, максимальных величин затухания и длины канала на основе волоконно-оптической линии. Очевидно, что для проведения такого широкого спектра измерений и тестов понадобится несколько приборов, а стоят они весьма недешево, как и весь связанный с волоконной оптикой инструментарий. Тем не менее, даже обладая ограниченной суммой, сегодня без проблем можно подобрать универсальный комплект для проведения всех основных измерений.

Самая распространенная задача при эксплуатации — коммутационные работы, для выполнения которых выпускается целый ряд простых и недорогих приборов. Пожалуй, наиболее полезным из них можно назвать инструмент для визуализации дефектов оптического волокна, коммутационных шнуров и некоторых типов оптических кабелей. Визуализатор пригодится для обнаружения целого ряда проблем: неисправностей на небольшой дистанции (до нескольких сотен метров), обрывов и изгибов малого радиуса в многомодовых коммутационных шнурах и кабелях, изгибов малого радиуса в одномодовых кабелях. Еще одно применение визуализатора — просветка волоконно-оптических линий (до 5 км на одномодовых и до 2 км на многомодовых) — может с успехом применяться для контроля их целостности и идентификации кабельных окончаний.

Визуализатор производится в нескольких вариантах. Самые удобные из них — «фонарик» и «брелок». Сам прибор содержит источник излучения красного цвета (длина волны около 650 нм) и элементы питания. Суть его применения довольно проста — в местах, где волокно имеет трещины или сколы, излучение хорошо заметно на поверхности. Поскольку наблюдать за ним иногда приходится при ярком свете, в некоторых приборах оно модулируется низкой частотой (около 1 Гц) для улучшения видимости.

Еще удобнее и безопаснее проверка целостности линии и идентификация окончаний кабелей может быть выполнена с помощью простого тестера. Кроме прочего, он позволяет проверить, соответствует ли уровень вносимого затухания допустимым пределам. Как и большинство других приборов, о которых речь пойдет ниже, тестер состоит из источника излучения (используемые излучатели обычно работают только в одном из рабочих диапазонов оптического кабеля) и приемника со световой и звуковой индикацией.

Определить наличие излучения в волокне и его направление, а также оценить его мощность — причем без нарушения связи и выполнения коммутаций — позволяет детектор излучения на основе изгибного ответвителя. Оптическое волокно вкладывается в паз ответвителя и изгибается с определенным радиусом. Вышедшее наружу из-за нарушения условий распространения излучение фиксируется и обрабатывается. Детекторы излучения рассматриваемого вида могут иметь не только световой, но и звуковой индикатор. Некоторые модели рассчитаны на использование вместе с источником тестовых сигналов в виде модулированного некоторой частотой излучения; в них встроен детектор для определения наличия и значения частоты модуляции. Такая пара незаменима для идентификации оптических кабелей и их окончаний.

Рассмотренные выше простые приборы не только облегчают работу, но и обеспечивают безопасность. При их отсутствии возникает желание заглянуть в волокно, чтобы проверить, есть ли в нем свет, а это верный путь повредить глаз, если волокно окажется подключенным. В соответствии с правилами техники безопасности все коммутационные работы следует выполнять в защитных очках, поскольку они оберегают глаза от типичного для оптических линий излучения (600–1700 нм). В крайнем случае, для обнаружения и идентификации излучения в волокне можно воспользоваться простейшими индикаторами. Фоточувствительный слой каждого из них преобразует невидимое инфракрасное излучение с определенной длиной волны в видимое, и, если поднести сердечник соединителя к индикатору, оно станет заметным.

Одно из основных измерений для волоконно-оптических линий — определение затухания. Эту величину можно измерить несколькими методами, отличающимися технологией калибровки и точностью измерения. Но неизменно для выполнения измерения требуется две вещи — стабилизированный источник излучения и измеритель оптической мощности. Задача заключается в определении разности мощности сигнала, поданного на линию, и мощности сигнала, полученного с нее на другом конце. Причем, ввиду различия условий распространения излучения в каждом направлении, измерение необходимо выполнить в обе стороны. И если уж совсем нет времени, оно должно проводиться в том же направлении, в котором установленное на этой линии оборудование будет впоследствии передавать данные.

Измерение можно провести следующими способами.

• Во-первых, на одном волокне в одном направлении двумя людьми с помощью одного источника излучения и одного измерителя оптической мощности. Для того чтобы провести измерение в обоих направлениях, приборы достаточно поменять местами.
• Во-вторых, на паре волокон, соединенных на дальнем конце перемычкой, в одном направлении одним человеком с использованием одного источника и одного измерителя или одного содержащего их прибора.
• В-третьих, на паре волокон в обе стороны двумя людьми с помощью пары источников и пары измерителей или двух содержащих их приборов.
• В-четвертых, на одном или двух волокнах в обе стороны двумя людьми посредством пары приборов для автоматического двухстороннего тестирования одного или двух волокон.

В качестве излучателя в источниках может встречаться как светодиод, так и лазер. Дешевле всего источники излучения на основе светодиодов. Они пригодны для тестирования лишь многомодового волокна, так как в одномодовое не удается ввести излучение достаточной мощности. Светодиодные источники вообще отличаются невысокой выходной мощностью и точностью в спектральной области (ширина их спектра составляет 30–200 нм). Тем не менее, благодаря стабильной мощности и низкой стоимости, они широко используются как в источниках излучений, так и в другом оборудовании для работы по многомодовому волоконно-оптическому кабелю. Лазерные источники дороже, но пригодны для тестирования одномодового волокна. Для них характерна более высокая, чем у светодиодных, мощность и точность (ширина спектра 0,1–5 нм), но стабильность выходной мощности ниже. Кроме того, большинство лазерных источников чувствительнo к отраженному излучению, наличие которого может привести к нарушению системы регулирования выходной мощности. Наибольшую стоимость имеют лазерные источники излучения с различными усовершенствованиями для обеспечения более высокой входной мощности и ее стабильности, а также более узкого или настраиваемого спектра излучения.

Простейшие источники выдают излучение только с одной длиной волны (660, 780, 850, 980, 1300, 1310, 1480, 1550 или 1625 нм). Более сложные имеют несколько выходов с разной длиной волны или один с возможностью электронного выбора ее необходимого значения из пары (например, 850/1300 — для многомодового, 1310/1550 и 1550/1650 — для одномодового волокна). Такие источники отличаются друг от друга в основном конструкцией и набором органов управления. Они могут иметь и некоторые дополнительные функции. Например, возможность получить на выходе не только непрерывное, но и модулированное излучение (обычно с частотой 270, 1000 или 2000 Гц), что чрезвычайно удобно для идентификации оптических кабелей.

При выборе источника прежде всего следует учитывать тип оптических кабелей и задействованные в используемом оборудовании длины волн. Но свое влияние могут оказать и дополнительные факторы, о которых нужно помнить. Например, на источники излучения для тестирования многомодовых волоконно-оптических линий в соответствии со стандартом TIA/EIA568 налагаются определенные ограничения: светодиодные источники могут работать только с модовым фильтром, нельзя применять некоторые лазерные источники излучения (лазеры VCSEL с длиной волны 850 нм и все лазеры с длиной волны 1300 нм). Поэтому без анализа возможных приложений и технических описаний источников излучения не обойтись.

Измерители оптической мощности различаются между собой по функциональным характеристикам гораздо существенней, чем источники излучения. Во-первых, это диапазон измерений, точность, рабочий диапазон длин волн (поскольку один измеритель может применяться с несколькими источниками) и ширина спектра (от 5 нм у точных приборов до 100 нм у простых), возможность одновременного измерения на двух длинах волн (обычно 850/1300 и 1310/1550 нм). Во-вторых, средства управления, обработки и отображения — речь идет о системе меню для выбора режимов работы, калибровке и автоматическом учете вносимого шнурами затухания, пересчете результатов измерения в другие единицы (мкВт, дБ, дБм), типе клавиатуры и дисплея. И наконец, возможность сохранения результатов измерений и их вывода на печать или записи в компьютер.

Нетрудно сделать вывод, что выбор измерителей оптической мощности очень широк. Чтобы не ошибиться, потенциальному покупателю стоит прислушаться к рекомендациям производителей, поскольку они предлагают специально подобранные комплекты приборов.

Но и это еще не все. Целый ряд комбинированных устройств содержит как источник излучения, так и измеритель. С помощью одного такого приспособления можно провести измерения параметров лишь коммутационных шнуров или оптических кабелей на катушке. Параметры дуплексного канала (пары волокон) определяются путем одновременной установки двух приборов в местах окончания линии.

Если же предусмотрена конструктивная возможность подключения к волокну выхода источника сигнала или входа измерителя оптической мощности, то пара таких устройств обеспечит измерение затухания в обоих направлениях без их перемещения и коммутационных работ. Это позволит существенно сэкономить время при проведении двухсторонних измерений. Односторонние измерения обходятся значительно дешевле (особенно, если нельзя воспользоваться прибором с поддержкой двухсторонних измерений), но качественное тестирование линий требует двухсторонних измерений. В противном случае существует вероятность того, что не обнаруженные при одностороннем тестировании проблемы проявятся впоследствии.

Кроме того, наличие в одном устройстве и источника, и средств измерения позволяет определить возвратные потери. Отражения полезного сигнала от различных неоднородностей линии в ряде случаев могут влиять на работоспособность приложений. Особенно принципиальны они, например, для систем передачи с использованием лазерных источников излучения (отраженное излучение служит препятствием для автоматического контроля уровня мощности) или высококачественных систем телевизионного вещания с аналоговой передачей сигнала (отраженное излучение вносит искажения в полезный сигнал). И, напротив, они не представляют опасности для линий на базе многомодового оптического кабеля, если передача осуществляется с помощью светодиодного источника излучения.

Величина отражений характеризуется коэффициентом отражения — долей излучения, отраженного от заданной точки на пути его распространения. Таким образом, этот параметр характеризует влияние, вносимое конкретной неоднородностью (например, соединителем). А вот по возвратным потерям судят о суммарном отраженном сигнале, зафиксированном в заданной точке волокна. Иначе говоря, возвратные потери позволяют оценить мощность отраженного излучения от всех неоднородностей на линии.

Возвратные потери можно измерить как с помощью специально для этого предназначенного, так и комбинированного прибора, при наличии у него соответствующей функции. Величина отраженного излучения от отдельных компонентов линии может быть определена и посредством рефлектометра, однако точность будет невысока, поэтому он больше подходит для диагностики (поиска конкретного места с сильным отражением), чем для измерений.

Функциональность универсального прибора или комплекта не ограничивается измерением возвратных потерь — при покупке не следует забывать о его дополнительных возможностях. Например, нужно обратить внимание на наличие в источнике излучения такой встроенной функции, как визуализатор неисправностей (источник видимого излучения). В случае, когда приобретается работающее в паре оборудование, полезным окажется и встроенное переговорное устройство. Учитывая высокую стоимость приборов, не стоит говорить о важности и необходимости «мелочей» наподобие резиновой защитной оболочки, сумки, комплекта надежных коммутационных шнуров, набора переходников с соединителями различного типа, калиброванной оправки.

Даже такая банальная вещь, как оправка (цилиндр калиброванного диаметра), может оказаться незаменимой при изготовлении нормализующей катушки. Несколько намотанных на оправку витков многомодового волокна (обычно четыре-пять) представляют собой модовый фильтр, который позволяет устранить в излучении моды высшего порядка и распространяющиеся в оболочке волокна. Фильтр необходим для повышения точности измерения затухания на коротких отрезках кабеля (до 1 км). Кроме того, оправка может применяться для подавления отраженного излучения в определенной точке для идентификации точного места на рефлектограмме.

Конечно, если речь идет о небольшом объеме работ, то от универсальности можно отказаться в пользу недорогого минимального комплекта приборов. При измерении затухания можно, например, воспользоваться простой парой приборов для получения приблизительной оценки. Но даже такой невысокой точности измерений достаточно в большинстве случаев, с которыми приходится сталкиваться при эксплуатации линий внутри компании.

Еще один экономичный вариант — приставка к мультиметру. В набор входят источник излучения и оптико-электронный преобразователь, подключаемый к мультиметру для проведения измерений. Так как без мультиметра в любом случае не обойтись, то экономия налицо. Но точность будет невысока, и удобств во время работы трудно ожидать.

Отдельную нишу занимают приборы для тестирования волоконно-оптических линий структурированных кабельных систем. Их функциональный набор ориентирован на проведение измерений в соответствии с требованиями стандартов на СКС. Возможности универсальных приборов и тестеров оптических СКС не пересекаются. Все дело в том, что последние предназначены для проведения большого объема максимально автоматизированных работ (речь, по сути, идет об абонентском участке). Кроме того, сертификационные тесты проводятся в соответствии с четко стандартизованными процедурами (TIA/EIA568, ISO11801 и EN 50173) и/или для известных приложений (различных вычислительных сетей, где в качестве физической среды используется оптическое волокно: 10BASE-F, 100BASE-F, 1000BASE-SX/LX, ATM, FDDI, Fibre Channel и др.). Поэтому результат предоставляется в виде «да/нет» с оформленным протоколом измерений, который можно сохранить в памяти прибора, считать с компьютера и распечатать. Пользователь имеет возможность редактировать процедуры тестирования волокна и допустимые пределы измеряемых параметров. Итак, двумя главными особенностями тестеров оптических СКС являются развитые сервисные функции для автоматизации измерений и достаточно узкая область применения (ограничения на диапазон измеряемых величин вытекают из типичных для СКС параметров оптических линий).

Несмотря на ограничения в использовании, тестеры оптических СКС, как и любые созданные для повышения производительности труда приборы, стоят достаточно дорого. Особенно недешевы полнофункциональные устройства для автоматического двухстороннего тестирования пары волокон. Между тем полезными могут оказаться и реализованные в них дополнительные функции, среди которых, например, измерение длины тестируемого волокна и задержки распространения сигнала, а также переговорное устройство. Именно такие приборы требуются тем, кто занимается монтажом и сдачей заказчику СКС с предъявлением оформленных результатов выполнения всех предусмотренных стандартами сертификационных процедур. А вот те, кто отвечает за обслуживание СКС, могут воспользоваться и более простым оборудованием с цифровым отображением информации для проведения элементарных измерений на одном волокне.

В случае, когда без пригодного для сертификации прибора не обойтись, единственный способ экономии состоит в приобретении оптических приставок к аппаратам для сертификации СКС на основе кабелей с витыми парами. Большинство производителей выпускают модели тестеров СКС Категорий 5 и 6, допускающие установку приставок для работы с волокном. Тестер с приставкой обеспечит проведение всего предусмотренного стандартами TIA/EIA568, ISO11801 и EN 50173 комплекса измерений и ничем не отличается от специального прибора для сертификации оптических СКС. В некоторых случаях можно даже выбрать из двух вариантов: приставка-измеритель оптической мощности вместе с отдельным источником излучения для одностороннего тестирования одного волокна (требуется один тестер) или две полнофункциональные приставки для одновременного двухстороннего тестирования пары волокон на двух длинах волн (требуется два тестера).

Применение приставок позволяет уменьшить затраты и сократить число необходимых для приобретения приборов, сохранив при этом полную функциональность и удобство. Но такое решение рекомендуется производителями, как малобюджетное, пригодное лишь для малого объема работ. Когда предполагаются полномасштабные измерения или монтаж меди и оптики выполняется разными бригадами, удобнее использовать специализированные приборы.

При монтаже и обслуживании волоконно-оптических линий невозможно обойтись без проведения ряда измерений (см. дополнительно приборы для диагностики волоконно-оптического кабеля). Конкретный набор параметров зависит от выполняемых работ. Самым типичным для этапа монтажа является измерение затухания как всей линии, так и отдельных сростков, выполненных с помощью сварки или механических сплайсов. На этапе пуско-наладочных работ и эксплуатации определяются уровни мощности оптического излучения на выходе передатчика и входе приемника, а также фиксируется коэффициент ошибок. В случае обнаружения каких-либо проблем производится диагностика линии с помощью оптического рефлектометра. При проведении кроссовых работ встает задача идентификации линий и их окончаний, проверки исправности коммутационных шнуров и правильности кроссировки (просветка, аналог «прозвонки» на металлических кабелях).

Стандарты на параметры волоконно-оптической линии определяют требования к максимальному погонному затуханию; максимальному затуханию, вносимому соединителем или сростком; максимальной протяженности линии и ее сегментов. Для некоторых приложений может потребоваться соблюдение дополнительных требований: минимальной полосы пропускания, максимальных величин затухания и длины канала на основе волоконно-оптической линии. Очевидно, что для проведения такого широкого спектра измерений и тестов понадобится несколько приборов, а стоят они весьма недешево, как и весь связанный с волоконной оптикой инструментарий. Тем не менее, даже обладая ограниченной суммой, сегодня без проблем можно подобрать универсальный комплект для проведения всех основных измерений.

Самая распространенная задача при эксплуатации — коммутационные работы, для выполнения которых выпускается целый ряд простых и недорогих приборов. Пожалуй, наиболее полезным из них можно назвать инструмент для визуализации дефектов оптического волокна, коммутационных шнуров и некоторых типов оптических кабелей. Визуализатор пригодится для обнаружения целого ряда проблем: неисправностей на небольшой дистанции (до нескольких сотен метров), обрывов и изгибов малого радиуса в многомодовых коммутационных шнурах и кабелях, изгибов малого радиуса в одномодовых кабелях. Еще одно применение визуализатора — просветка волоконно-оптических линий (до 5 км на одномодовых и до 2 км на многомодовых) — может с успехом применяться для контроля их целостности и идентификации кабельных окончаний.

Визуализатор производится в нескольких вариантах. Самые удобные из них — «фонарик» и «брелок». Сам прибор содержит источник излучения красного цвета (длина волны около 650 нм) и элементы питания. Суть его применения довольно проста — в местах, где волокно имеет трещины или сколы, излучение хорошо заметно на поверхности. Поскольку наблюдать за ним иногда приходится при ярком свете, в некоторых приборах оно модулируется низкой частотой (около 1 Гц) для улучшения видимости.

Еще удобнее и безопаснее проверка целостности линии и идентификация окончаний кабелей может быть выполнена с помощью простого тестера. Кроме прочего, он позволяет проверить, соответствует ли уровень вносимого затухания допустимым пределам. Как и большинство других приборов, о которых речь пойдет ниже, тестер состоит из источника излучения (используемые излучатели обычно работают только в одном из рабочих диапазонов оптического кабеля) и приемника со световой и звуковой индикацией.

Определить наличие излучения в волокне и его направление, а также оценить его мощность — причем без нарушения связи и выполнения коммутаций — позволяет детектор излучения на основе изгибного ответвителя. Оптическое волокно вкладывается в паз ответвителя и изгибается с определенным радиусом. Вышедшее наружу из-за нарушения условий распространения излучение фиксируется и обрабатывается. Детекторы излучения рассматриваемого вида могут иметь не только световой, но и звуковой индикатор. Некоторые модели рассчитаны на использование вместе с источником тестовых сигналов в виде модулированного некоторой частотой излучения; в них встроен детектор для определения наличия и значения частоты модуляции. Такая пара незаменима для идентификации оптических кабелей и их окончаний.

Рассмотренные выше простые приборы не только облегчают работу, но и обеспечивают безопасность. При их отсутствии возникает желание заглянуть в волокно, чтобы проверить, есть ли в нем свет, а это верный путь повредить глаз, если волокно окажется подключенным. В соответствии с правилами техники безопасности все коммутационные работы следует выполнять в защитных очках, поскольку они оберегают глаза от типичного для оптических линий излучения (600–1700 нм). В крайнем случае, для обнаружения и идентификации излучения в волокне можно воспользоваться простейшими индикаторами. Фоточувствительный слой каждого из них преобразует невидимое инфракрасное излучение с определенной длиной волны в видимое, и, если поднести сердечник соединителя к индикатору, оно станет заметным.

Одно из основных измерений для волоконно-оптических линий — определение затухания. Эту величину можно измерить несколькими методами, отличающимися технологией калибровки и точностью измерения. Но неизменно для выполнения измерения требуется две вещи — стабилизированный источник излучения и измеритель оптической мощности. Задача заключается в определении разности мощности сигнала, поданного на линию, и мощности сигнала, полученного с нее на другом конце. Причем, ввиду различия условий распространения излучения в каждом направлении, измерение необходимо выполнить в обе стороны. И если уж совсем нет времени, оно должно проводиться в том же направлении, в котором установленное на этой линии оборудование будет впоследствии передавать данные.

Измерение можно провести следующими способами.

• Во-первых, на одном волокне в одном направлении двумя людьми с помощью одного источника излучения и одного измерителя оптической мощности. Для того чтобы провести измерение в обоих направлениях, приборы достаточно поменять местами.
• Во-вторых, на паре волокон, соединенных на дальнем конце перемычкой, в одном направлении одним человеком с использованием одного источника и одного измерителя или одного содержащего их прибора.
• В-третьих, на паре волокон в обе стороны двумя людьми с помощью пары источников и пары измерителей или двух содержащих их приборов.
• В-четвертых, на одном или двух волокнах в обе стороны двумя людьми посредством пары приборов для автоматического двухстороннего тестирования одного или двух волокон.

В качестве излучателя в источниках может встречаться как светодиод, так и лазер. Дешевле всего источники излучения на основе светодиодов. Они пригодны для тестирования лишь многомодового волокна, так как в одномодовое не удается ввести излучение достаточной мощности. Светодиодные источники вообще отличаются невысокой выходной мощностью и точностью в спектральной области (ширина их спектра составляет 30–200 нм). Тем не менее, благодаря стаби

Тестирование волоконно-оптических каналов СКС

Потребность в быстрой передаче больших объемов данных привела к росту популярнос­ти высокоскоростных сетей Gigabit Ethernet и их распространению в LAN-сетях. В активном сете­вом оборудовании 1 и 10 Gigabit Ethernet, включая маршрутизаторы и коммутаторы, в качестве источников излучения используются не светодиоды, а лазерные диоды.

Какой источник излучения должен использоваться в измери­тельном оборудовании, когда для передачи данных используются и светодиоды, и лазе­ры? Рассмотрим этот вопрос подробнее.

В высокоскоростных сетях на основе одномодового волокна применяются полупроводнико­вые лазеры различных конструкций. В LAN-сетях обычно используют лазеры Фабри-Пе­ро, излучающие на длине волны 1310 или 1550 нм. Для измерения потерь оптического сигнала в одномодовом волокне следует ис­пользовать приборы с аналогичными лазерны­ми источниками излучения. В этом случае ха­рактеристики источника излучения, используе­мого в тестирующем оборудовании, будут сов­падать с характеристиками реального источ­ника излучения, используемого в активном се­тевом оборудовании, а измеренная величина потерь будет очень близка к реальной величи­не потерь сигнала при работе сети.

С тестированием кабельной инфраструкту­ры сетей на основе многомодового волокна ситуация несколько сложнее. В таких сетях могут применяться как светодиодные, так и лазерные источники излучения. В активном сетевом оборудовании, рас­считанном на 10- и 100-мегабитный Ethernet, применяются светодиоды. В то же время для передачи данных со скоростью 1 и 10 Гбит/с нужны лазерные источники оп­тического сигнала. Наиболее часто для пе­редачи данных по многомодовому волокну используются VCSEL-лазеры (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором). Лазеры VCSEL излучают на длине волны 850 нм, они пригодны для высокоскорост­ной передачи данных и стоят значительно дешевле лазеров Фабри-Перо. Хотя рабочие длины волн светодиодов и VCSEL-лазеров совпадают, пространствен­ные характеристики их излучения значитель­но отличаются (также отличаются и спект­ральные характеристики). На практике это означает, что они обес­печивают разные условия ввода излучения в волокно. Светодиод сравнительно равномер­но заполняет излучением всю сердцевину и угло­вую апертуру многомодового волокна. Лазе­ры VCSEL излучают узконаправленным пучком с меньшей расходимостью и более высокой яркостью. Пучок излучения сосредоточен бли­же к центру волокна, его интенсивность быстро уменьшается по мере удаления от центра; внешняя часть сердцевины волокна, прилегающая к его оболочке, практически не освещается (т.е. лазером в многомодовом волокне возбуждается малая группа мод). Разные условия ввода светового пучка приводят к разной ве­личине измеренного значения затухания. Как правило, затухание, измеренное с использова­нием светодиода, выше изме­ренного с использованием VCSEL-лазеров. Этот фактор способен повлиять на заключение о работоспособности сети в условиях, когда к допустимому оптическому бюджету потерь предъявляются жесткие требования.

При сертификации ВОЛС стандарты TIA и ISO требуют проверки полярности волокон и изме­рения величины потерь сигнала в каждом волокне на двух стандартных длинах волн (гори­зонтальную разводку длиной до 100 м доста­точно протестировать на одной длине волны.) Стандарт TIA-568-B.1 ссылается на стандарт TIA 526-14 “Измерение потерь оптической мощности в кабелях на основе многомодового волокна” (Optical Loss Measurement of Installed Multimode Fiber Cable Plant), OFSTP-14. В приложении А к последнему стандарту дается определение CPR-источника излу­чения.

Coupled-power ratio (CPR) – это качественное из­мерение, которое обычно используется для описа­ния распределения мощности оптического сигна­ла по модам (Mode-Power Distribution (MPD)) при его распространении в многомодовом кабеле. CPR – это отношение полной мощности на выходе из многомодового кабеля к мощности сигнала на выходе одномодового кабеля, который подключен к многомодовому кабелю. В русском языке пока нет устоявшегося тер­мина для CPR.

В стандарте опи­сан метод измерения CPR-источников сигна­ла, а сами источники разделены в зависимос­ти от величины CPR на пять категорий (по возрастанию CPR) – с 1-й по 5-ю. Как прави­ло, светодиоды относятся к источникам излу­чения категории 1, а лазеры Фабри-Перо – к источникам категории 5. Источникам излуче­ния посвящен раздел 3 стандарта TIA-526-14. В отношении выбора источника излучения в тестовом оборудовании стандарт дает сле­дующую рекомендацию:

“Если в соответствующем документе тип источника не оговорен особо, следует пользоваться источниками излучения категории 1, что должно быть отражено в отчете согласно пункту 7.1.3. При использовании источников категории 1 измеренные значения затуха­ния максимальны и представляют наиболее пессимистичные результаты”. Промышленные стандарты на структуриро­ванные кабельные системы описывают и определяют только тип кабеля. В них не делается никаких предположений относительно способа его подключения и прокладки. Как уже было сказано, в кабеле на основе многомодового волокна затуха­ние сигнала максимально для светодиодных источников (категория 1). Поэтому, если на процедуры сертификации и измерения ве­личины затухания не наложены ограниче­ния на применение тех или иных источников излучения, рекомендуется использовать светодиодные источники в целях получения самых пессимистичных оценок. Однако в большинстве случаев владелец сети знает и представляет, для каких приложений создается кабельная инфраструктура. Напри­мер, если требуется поддержка работы Gigabit Ethernet, то измерения величины потерь лучше проводить с использованием тех же источников излучения, что будут работать в дальнейшем в активном сетевом оборудовании (маршрутиза­торах, коммутаторах, серверах и т.п.). В слу­чае Gigabit Ethernet их можно использовать в том случае, если существует не­обходимая информация о буду­щем использовании сети. И главное, если тестирование про­ведено с использованием источни­ка, не относящегося к категории 1, то это должно быть специально оговорено в соответствующей до­кументации .

В спецификациях приложений всег­да имеются в виду соединения “точ­ка-точка”, которые в TIA и ISO на­зываются “каналами”. Если кабель устанавливается или тестируется по сегментам, то для обеспечения нор­мальной работоспособности прило­жений нужно позаботиться о том, чтобы суммарные потери и длина волокна в каждом канале не превышали максимально допустимого значения.

Далее, в таблице 4, приведены сведения о максимальной рекомендуемой длине кабеля и максимально допустимых потерях сигнала для различных приложений. Наиболее стро­гие требования предъявляются к высокопроиз­водительным гигабитным се­тям. Ограничения на потери сигнала в техноло­гии Gigabit Ethernet близки к установленным в стандартах TIA и ISO значениям потерь для структурированных кабельных систем. Требования, предъявляемые ранними сете­выми технологиями на величину потерь, значительно мягче. Физическая среда пере­дачи данных не будет отрицательно сказы­ваться на производительности приложений, пока требования приложений не превосхо­дят спецификаций стандартов TIA и ISO.

После того, как кабель проложен и полностью выполнена коммутация оптических волокон кабеля, наступает время тестирования. Каждую оптоволоконную кабельную систему  необходимо проверить на наличие обрыва или замкнутых участков. ВОЛС необходимо проверить на наличие сквозных потерь сигнала и, при необходимости, устранить неисправности. На ВОЛС внешней прокладки возможно дополнительное тестирование в отдельности мест сращивания оптоволоконного кабеля при помощи оптического рефлектометра. Это единственный способ, при помощи которого можно убедиться в исправности каждого из участков сети. Если вы являетесь пользователем сети, вы наверняка захотите проверить  оптический бюджет, так как именно этот показатель  подскажет вам, все ли в порядке с ВОЛС.

Вам понадобится несколько специальных инструментов и приспособлений для проведения тестирования волоконно-оптических кабелей.

Итак, приступаем к работе

Даже если вы квалифицированный инсталлятор (или монтажник), проверьте, не забыли ли вы о том, что работать следует с исправным инструментом и тестовым оборудованием. 

Вам понадобятся:

· Измеритель оптической мощности – тестовый прибор или диагностический комплект для проведения измерений оптических потерь с необходимыми для тестирования кабельной системы  разъёмами и адаптерами.

· Набор оптоволоконных кабелей для выполнения калибровки, того же типа, что и используются в тестируемой кабельной системе, а также соответствующие адаптеры, включая адаптеры смешанного типа, если в них есть необходимость.

· Прибор для определения повреждений оптоволокна, или прибор для локализации видимых неисправностей в ВОЛС.

· Очищающие средства – салфетки из нетканого полотна (или специальные без ворса) и чистый изопропиловый спирт.

· Оптический рефлектометр (OTDR) с измерительной катушкой и  оптическим шнуром для наружных работ.

Своим тестовым оборудованием нужно уметь пользоваться

Прежде, чем приниматься за дело, соберите все свои инструменты и убедитесь, что они исправны, а вы и ваши монтажники знаете, как с ними обращаться. Трудно работать результативно, если с монтажной площадки приходится часто звонить по мобильному телефону производителю тестового оборудования и спрашивать его совета. Заранее опробуйте все оборудование в действии в офисе до того, как выехать на объект для проведения тестирования. Протестируйте с его помощью коммутационный оптический шнур, который будете использовать для калибровки методом тестирования оптической мощности излучения в одну сторону, чтобы убедиться, что все шнуры в порядке.  Если ваш измерительный прибор имеет функцию встроенной памяти для записи показаний, удостоверьтесь, что знаете, как ею пользоваться.  Если есть возможность настроить эту функцию в соответствии с личными установками, выясните это до начала производства работ на объекте. Таким образом, вы, возможно, сэкономите массу времени, а время на монтажном участке – это деньги!

Желательно заранее подробно изучить ту конфигурацию сети, которую вы тестируете

Убедитесь, что у вас есть схема сети (ВОЛС) или кабельный журнал для каждого оптического волокна, которое нужно протестировать. До того, как приступить к работам на объекте, подготовьте сводную таблицу всех кабелей и оптических волокон и распечатайте себе экземпляр для записи результатов тестирования. Данные тестов можно записывать либо вручную, либо ваш измерительный прибор, при наличии в нем соответствующей функции, сохранит тестовые показания во встроенной памяти или на внешнюю карту памяти, откуда, по возвращении в офис, их можно будет распечатать или перенести в рабочий компьютер.

Не забывайте об индивидуальных средствах защиты! Пользуйтесь защитными очками. Берегите глаза при работе с источником оптического сигнала LASER или VCSEL.

Источники оптического сигнала тестового оборудования, как правило, слишком маломощные, чтобы вызвать какое-либо повреждение глаз. Тем не менее, все же стоит проверить оптические разъемы измерителем оптической мощности излучения до того, как заглядывать в них. Некоторые телекоммуникационные сети, использующие технологию спектрального уплотнения (DWDM) и системы кабельного телевидения (CATV) используют одномодовые источники сигнала, обладающие высокой мощностью, следовательно, они могут быть потенциально опасными.

Тестирование оптического волокна (ВОЛС) можно разделить на три основных этапа, каждый из которых мы рассмотрим в отдельности:

• Визуальная проверка целостности и тестирование коннекторов;
• Тестирование на наличие потерь;
• Тестирование сети.

Рассмотрим первый этап: визуальную проверку целостности.

Проверка целостности позволяет убедиться, что оптические волокна ВОЛС не повреждены, и проследить соединение оптических волокон от одного до другого через большое количество промежуточных соединений. Для этой цели рекомендуется использовать прибор видимого излучения: “оптоволоконный трассировщик” или  “портативный прибор для визуального обнаружения неисправностей”. Монтажники очень часто называют его просто “фонариком”. Действительно, выглядит он как  карманный фонарик или похожий на ручку инструмент со светодиодом или полупроводниковым лазером, который подсоединяется к оптоволоконному разъему. Для тестирования подключите кабель к устройству визуального обнаружения неисправностей и посмотрите на другой конец кабеля, видимое излучение должно проходить вдоль всей сердцевины оптоволокна. Если этого нет, проверьте еще раз все промежуточные соединения для обнаружения повреждённого участка кабеля.

Одним из способов  сэкономить время и деньги – проведение тестирования оптоволоконного кабеля на катушке (бобине) до момента его прокладки. Здесь, как правило, выполняется проверка целостности оптических волокон  после транспортировки катушки на место будущей установки. Внимательно ищите видимые следы повреждений. Это могут быть поцарапанные или сломанные ребра катушки, перегибы кабеля и т.п. В процессе тестирования возникает необходимость сопряжения прибора визуального обнаружения неисправности с тестируемым кабелем. Это возможно при помощи адаптера голого волокна. Подключая кабели к коммутационным панелям, используйте прибор визуального обнаружения неисправности, чтобы выбрать для каждого соединения только два волокна.

Визуальное определение места повреждения

В мощной модификации прибора визуального обнаружения неисправности,  который так же помогает находить повреждения, используется лазер. Красное излучение лазера обладает достаточной мощностью, чтобы показать места повреждения волокна или большие потери в коннекторах. Фактически, вы можете увидеть затухание яркого красного излучения даже через большое количество жёлтых или оранжевых защитных оболочек  оптоволоконного симплексного кабеля, за исключением чёрных или серых оболочек. Можно использовать этот прибор для оптимизации процесса механического сращивания волокон или в процессе оконцевания кабеля методом сращивания с предварительной полировкой. На самом деле, о возможности высокопродуктивного соединения волокон одним из выше указанных способов без использования “оптоволоконного трассировщика”, даже не думайте.

Визуальная проверка оптических коннекторов

Оптоволоконные микроскопы используются для проверки качества оконцевания оптических кабелей с помощью оптических разъемов и для диагностики возможных проблем. При качественно выполненном соединении конец оптического волокна будет отполирован и проверка волокна не покажет никаких признаков возможных трещин, сколов или мест, где волокно будет вылезать из керамического наконечника, или будет не доходить до его края.

Кратность увеличения микроскопа при проверке оптических разъемов может варьироваться в пределах от 100 до 400 раз, но рекомендуется использовать среднее увеличение. Лучшие микроскопы позволяют нам проверить коннектор под разными углами, либо с помощью наклона коннектора, либо при помощи изменения угла подсветки, что помогает получить чёткую картину происходящего. Проверьте, чтобы микроскоп был снабжён простым в использовании адаптером, с помощью которого можно подсоединить микроскоп к коннектору.

И не забудьте заранее удостовериться, что в оптическом кабеле отсутствует излучение, перед тем как выполнить визуальную проверку посредством микроскопа – это защитит ваши глаза!

Хорошие результаты проверки целостности оптических волокон и оптических шнуров дает простой в использовании прибор VFL (Visual FaultLocator) – прибор визуального обнаружения неисправностей в оптоволокне. Его иногда называют “оптическим фонариком”. Длина волны оптического излучения VFL представляет собой видимый человеческому глазу спектр излучения, воспринимаемый, как красный свет. Нажав кнопку подсветки оптоволокна на приборе, можно определить неисправность по преломленному оптическому  излучению, выходящему за пределы оптической жилы в оптическую оболочку. В месте излома оптоволокна или обрыва, свечение в виде красного цвета будет очень заметным даже невооруженным глазом.

VFL (Visual Fault Locator) – прибор визуального обнаружения неисправностей в оптоволокне

Оптическая мощность – мощность или потери (“абсолютное” против “относительного”)

Практически каждое измерение в оптоволоконной технике связано с понятием оптической мощности. Мощность оптического сигнала на выходе источника или сигнала на приёмной стороне является “абсолютной”  величиной, поскольку измеряется фактическая мощность сигнала. Потери оптического сигнала являются “относительной” величиной, так как в этом случае измеряется разница между мощностью потерь в компонентах оптического канала: кабеле или коннекторе, и мощностью, которая передаётся через сам кабель. Эта разница называется оптическими потерями и определяет производительность оптоволокна, коннекторов, сплайсов и т.д.

Измерение оптической мощности излучения

Мощность излучения в оптоволоконных системах играет ту же роль, что и напряжение в электрических цепях, то есть, лежит в основе их работы. Важно, чтобы мощность излучения была достаточной, но не избыточной и чрезмерной. Если мощности не хватает, то оптический приемник не сможет распознать сигнал на фоне шумов и помех. Слишком большая оптическая мощность перегружает приёмник и также вызывает ошибки передачи.

Для измерения мощности оптического излучения потребуется только измеритель мощности (большинство моделей укомплектовано адаптером, который совместим с тестируемым оптическим разъемом).. Помните, что параметры измерения оптической мощности в приборе должны быть откалиброваны. Требуемый диапазон обычно измеряется в дБм, в некоторых случаях в микроваттах, но не в децибелах дБ, так как этот параметр является относительным и применяется только для тестирования потерь сигнала на заданной длине волны, соответствующей используемому источнику оптического сигнала. Следуйте инструкциям по настройке и эксплуатации, приложенным к тестовому оборудованию (и не затягивайте с калибровкой и испытанием оборудования до момента, когда уже нужно приступать к работам на объекте)!

Для определения оптической мощности подсоедините ваттметр к тому волокну, по которому передается исходный сигнал, который вы хотите измерить. Тестирование оптической мощности излучения на входе можно произвести на приёмной стороне при помощи эталонного оптического шнура (проверенного и исправного), подключенного к оптическому передатчику, выступающему в качестве “источника оптического сигнала”. Включите передатчик/источник сигнала и откалибруйте мощность, которую фиксирует ваттметр. Сравните полученное значение показателя со значением, указанным в спецификации для данной оптической системы, и убедитесь, что эта мощность достаточна, но не превышает необходимого уровня.

Хорошие результаты на практике дает применение измерительных тестеров-квалификаторов локальных вычислительных сетей, совмещающих одновременно сразу несколько функций. Так, можно использовать измерительный тестер-квалификатор SIGNALTEK II FO производства IDEALIndustries (CША), позволяющий выполнить измерения как оптической мощности излучения для многомодового и одномодового волокон в оптическом кабеле на длинах волн 850 нм и 13ХХ нм, так и проверить прохождение сигнала в медножильной ЛВС по протоколу 1000BASE-T на гигабитной скорости.

Тестирование оптической мощности излучения тестером IDEAL SIGNALTEK II FO

Тестирование потерь оптического сигнала

Тестирование потерь оптического сигнала заключается в выявлении разницы между уровнем мощности, поступающим в оптоволокно со стороны передатчика и уровнем на выходе из волокна на приёмной стороне. Для  определения потерь измеряют суммарные потери оптической мощности в кабеле, включая оптические разъемы, места сращивания и т.д. при помощи источника оптического сигнала и измерителя оптической мощности (ваттметра), подсоединив тестируемый кабель к эталонному образцу.

Дополнительно, кроме ваттметра нам понадобится тестовый источник оптического излучения. Источник должен соответствовать типу тестируемого оптического волокна (светодиод или лазер) и  требуемой длине волны (850, 1300, 1310 и 1550 нм). Будьте внимательны, читайте инструкцию, прилагаемую к тестовому оборудованию!

Дополнительно, в зависимости от теста, который вы собираетесь выполнить, необходимо иметь один или два эталонных оптических коммутационных шнура. От их качества будет напрямую зависеть точность проведенных вами измерений. Всегда проверяйте эталонные оптические коммутационные шнуры до момента начала тестирования при помощи однонаправленного измерения потерь, описанного далее, чтобы убедиться в их абсолютной исправности. 

Далее, необходимо выставить эталонную мощность оптического сигнала для измерения потерь, откалибровав прибор на значение 0 дБм. Без правильно установленной эталонной мощности, проведение измерений потерь сигнала  не представляется возможным!

Выполните очистку оптических разъемов изопропиловым спиртом и проконтролируйте их чистоту при помощи оптического микроскопа или оптическим видео зондом. Согласно ISO/IEC 14763-3, использование оптических разъемов с загрязнением поверхности более 25% (даже если эти разъемы используются впервые) запрещено. Оптические разъемы необходимо очистить от пыли и грязи, а если это не поможет, заполировать до их полной очистки. После этого настройте измерительное оборудование следующим образом:

Приведите в действие источник оптического излучения и выберите длину волны, которая подходит для тестирования данного оптоволокна. Включите измеритель оптической мощности, выберите размерность “дБм” или “дБ”, диапазон и требуемую длину волны. Измерьте показание уровня мощности. Это значение будет эталонным показателем мощности для всех производимых вами измерений. Если ваш измеритель оптической мощности имеет функцию “обнуления”, установите это показание прибора за “эталонный ноль”. Теперь повторное включение/выключение  измерительного прибора недопустимо, так как это собьет уже установленные эталонные значения и всю описанную процедуру калибровки придется повторять заново.

Иногда в справочной литературе и руководствах по эксплуатации приводится способ настройки эталонного уровня мощности для определения потерь оптического сигнала по двум кабелям: пусковому и тестируемому, подключаемым к измерительному адаптеру или даже по трем эталонным кабелям. Этот способ приемлем для некоторых тестов и, более того, обязателен, если оптические разъемы на вашем тестовом оборудовании не соответствуют разъемам на тестируемой кабельной системе. Полученные, таким образом, эталонные значения будут занижены на уровень потерь эталонных кабелей при последующем обнулении потерь (когда вы устанавливаете потери в 0 дБ). Кроме того, если в пусковом кабеле или приемном есть дефекты, использование обоих кабелей для определения эталонных значений мощности скроет этот факт. Следовательно, вы можете начать тестирование с неисправными пусковыми кабелями, что исказит результаты всех производимых вами измерений. Спецификация EIA/TIA 568 C потребует применения одного эталонного кабеля, в то время как OFSTP-14 допускает оба вышеперечисленных способа.

Тестирование на наличие потерь сигнала

Уровень потерь сигнала измеряют двумя методами: односторонним и двусторонним измерением потерь. Для измерения методом одностороннего измерения потерь используется только пусковой кабель, в то время как  метод двухстороннего измерения потерь дополнен ещё и приемным кабелем, который подключается к измерителю на приемной стороне.

При работе по методу одностороннего измерения, тестируемый кабель  подключают к эталонному пусковому кабелю и прибором измеряют мощность сигнала на его приемном конце. Таким образом, выясняют потери сигнала в оптическом разъеме, который сопряжён с пусковым кабелем (первом оптическом разъеме после прибора в схеме измерения). Данный  способ описан в FOTP-171. Для проверки коннектора на другом конце схемы просто подключите кабель с другой стороны.

Тестирование  по методу двустороннего измерения потерь предполагает, что тестируемый кабель подключается с обеих сторон схемы измерений к двум эталонным кабелям, один из которых подключен к источнику сигнала, а другой – к измерительному прибору. Так определяется уровень потерь сигнала в оптических разъемах на обоих концах оптического кабеля и, дополнительно, потери в кабеле или кабелях, расположенных между ними. Этот способ отмечен в OFSTP-14 в качестве основного теста на измерение потерь сигнала в уже установленных кабельных системах.

Какое затухание вы должны получить при тестировании кабеля?

Несмотря на то, что в этом вопросе трудно делать общие рекомендации, вот некоторые из них:

• На каждом коннекторе потеря мощности сигнала может составлять  0.5 дБ (максимум – 0.75 дБ).
• На каждом механическом сростке не более  0.3 дБ.
• Для многомодового волокна, потеря сигнала составляет 3,5 дБ/км, при длине волны 850 нм, и 1,5 дБ/км при длине волны 1300 нм.
• Для одномодового волокна потеря сигнала составляет 1 дБ/км при  длине волны 1310 нм и 1550 нм (оптоволокно G.652 A и B) и 0.4 дБ/км на километр (оптоволокно G.652 С и D).

Формально, потери  на участке ВОЛС приблизительно можно вычислить по следующей формуле:

(0.5 дБ X число оптических разъемов) + (0.2 дБ x количество сростков) + затухание сигнала в оптическом кабеле на данной длине волны х длину кабеля в (км).

Советы по устранению неисправностей

Если вы обнаружили большие потери сигнала в кабеле, обязательно переподключите его в противоположном направлении и проверьте его по методу одностороннего измерения потерь. Поскольку в этом методе потери измеряются только в оптическом разъеме на одном конце кабеля, вы самостоятельно сможете локализовать местонахождение проблемного оптического разъема. Это будет оптический разъем кабеля, подключенный к  пусковому кабелю, при помощи которого выполняется тестирование.

Причина возникновения больших потерь, выявленных с помощью метода двустороннего измерения потерь, должна быть локализована посредством  повторного тестирования по методу одностороннего измерения потерь с дальнейшим подключением кабеля в обратном направлении для определения, является ли оптический разъем на конце кабеля источником этих потерь. Если потери сигнала будут такими же, вам необходимо проверить каждый сегмент кабеля в отдельности, или использовать оптический рефлектометр.

Если вы не можете определить наличие оптического излечения в кабеле (в случае очень больших потерь) при проверке кабеля с помощью оптического трассировщика, то вероятнее всего причиной потерь является один из оптических разъемов. В этой ситуации у вас всего несколько вариантов возможных действий. Наилучшим решением будет локализация  проблемного участка кабеля и удаление оптического разъема на одном из его концов. Скорее всего, выбранный вами оптический разъем и был главным источником больших потерь сигнала (ваши шансы 50 на 50).

Тестирование при помощи оптического рефлектометра

Как было нами сказано ранее, оптические рефлектометры используются для  проверки состояния оптических кабелей и каналов ВОЛС в месте сращивания оптоволокна. Рефлектометры с успехом могут применяться  для поиска неисправностей ВОЛС.  Несколько слов уделим тому, каким образом рефлектометр может применяться при тестировании и устранении неисправностей кабеля.

Типичная рефлектограмма

На экране рефлектометра отображается много различной информации. Угол наклона рефлектограммы показывает степень затухания волокна и может быть  откалиброван на рефлектометре в дБ/км. Для измерения затухания в оптическом волокне, нам потребуется кабель достаточно большой длины без искажений сигнала на обоих его концах для того, чтобы избежать перегрузки приёмника оптического рефлектометра, вызванного большим отражением сигнала. Если оптическое волокно обладает нелинейностью на одном из концов, особенно рядом с “событием”, вызывающим отражение, пропустите эту секцию волокна при подсчете потерь.

Оптические разъемы и места сращивания в терминологии рефлектометрии называются “событиями”. Они оба показывают потерю сигнала, но оптические разъемы и механические соединители (сплайсы) порождают отражающий всплеск.  Следовательно, вы можете отличить их от мест сварки оптических волокон, которые этого всплеска не вызывают. Кроме того, высота такого всплеска показывает величину отражения оптического сигнала во время данного “события”, за исключением случаев, когда оно настолько велико, что перегружает приёмник рефлектометра.

 Динамический диапазон рефлектометра и типичные события

Также оптические рефлектометры могут обнаруживать дефекты кабеля до момента или в процессе инсталляции. Если волокно было повреждено,  то его длина, определённая с помощью рефлектометра, окажется существенно меньше всей длины оптического кабеля, а место скола волокна будет видно на рефлектограмме как место сращивания с высокими потерями. Если на кабель была оказана чрезмерная нагрузка, вызванная превышением допустимого радиуса изгиба или просто недопустимым изгибом, то рефлектометр определит это событие просто как кабельный сросток в недопустимом месте.

Ограничения на применение  рефлектометрии

Ограниченная способность рефлектометра по дальности измерений, делает его использование весьма затруднительным в локальных вычислительных сетях (ЛВС) или структурированных кабельных системах (СКС), где оптические кабели обычно имеют длину в несколько сотен метров. Рефлектометр имеет ограниченное функционирование при работе с кабелями коротких длин в ЛВС и с большой вероятностью покажет “призрачный” сигнал (сигнал многократного отражения), отраженный от оптического разъема ближнего конца, чем способен достаточно просто ввести пользователя рефлектометра в недоумение.

Есть несколько правил, которые сделают применение рефлектометра более простым и понятным. Всегда используйте длинный пусковой кабель, который позволит рефлектометру стабилизироваться после стартового импульса. Этот кабель является эталонным для тестирования оптоволоконного участка после первого оптического разъема, который необходимо проверить. Для лучшего анализа, всегда начинайте проверку рефлектометром с установки наименьшей длительности импульса и  используйте пусковой кабель (нормализующую катушку), длина которого превышает длину оптического кабеля, который вы тестируете, как минимум, в два раза. Сделайте стартовую трассировку, и вы увидите, какие параметры необходимо изменить, чтобы получить хорошие результаты.

Нормализующая катушка

Самое главное, никогда не идите по легкому пути, просто подсоединив рефлектометр к измеряемой ВОЛС и нажав кнопку “автоматическое тестирование”)! Подобные случаи, зачастую, могут привести к поломке оборудования и потере значительной части финансовых средств. Если вы самостоятельно выполнили установку должным образом, то сможете попробовать запустить автоматическое тестирование и посмотреть, дает ли рефлектометр адекватные  результаты, но никогда не используйте его “вслепую”.

Поиск и определение неисправностей

Возможно, что в какой-то момент потребуется выявить и устранить неполадки в структурированной кабельной системе. Если вы используете критически важное сетевое приложение или ваша сеть состоит из очень большого числа кабелей, надо быть готовым сделать это самостоятельно. Если вы планируете заняться поиском неисправностей самостоятельно, то имейте под рукой исправное и готовое к работе необходимое оборудование: дополнительные кабели, механические соединители оптических волокон (сплайсы), оптические разъемы для быстрого оконцевания оптических волокон и т.д., а также измерительное оборудование и, конечно, надежного помощника, который умеет с ним обращаться.

Невозможно преувеличить важность наличия хорошей кабельной  документации на СКС. Если не иметь представления, куда идут кабели, какова их длина и результаты тестирования оптической мощности излучения, то работа может застопориться с самого начала. Также вам понадобятся инструменты для диагностики неисправностей и их ликвидации, оборудование, включая портативный сварочный аппарат для сварки оптических волокон или несколько механических сплайсов, а также запасные кабели. Другими словами, когда вы прокладываете оптический кабель, поберегите остатки для восстановительных работ!

Первое, что следует выяснить – где именно возникла проблема: в оптическом кабеле или в оборудовании, использующем эти кабели. При помощи простого измерителя оптической мощности излучения  протестируйте источник на возможность передачи сигнала, а приёмник – на возможность его приема. С помощью оптического трассировщика проверьте целостность оптоволокна. Если неполадки обнаружатся в кабельной системе, то для их дальнейшей локализации используйте оптический рефлектор.

Возможно, что указанные нами методы и средства смогут быть вам полезными в нелегком труде по эксплуатации ВОЛС, СКС и ЛВС. Безусловно, все вышеперечисленное не является панацеей в вопросе ликвидации всех возможных неисправностей в оптических кабельных системах. Но, практика покажет, ведь она – критерий истины!

Чрезвычайная близость спецификаций Gigabit Ethernet к требованиям стандартов TIA и ISO может служить дополнительным аргу­ментом в пользу тестирования ВОК на основе многомодового ОВ с использованием VCSEL-лазеров. Например, пользователь может за­казать прокладку оптимизиро­ванного под лазер волокна для того, чтобы в дальнейшем мож­но было перейти на стандарт 1 или 10 Gigabit Ethernet. Если ка­налы передачи данных будут сертифицированы на соответ­ствие стандартам ТIA и ISO с ис­пользованием лазерных источ­ников излучения VCSEL, полу­ченные данные не будут соот­ветствовать наихудшим услови­ям эксплуатации. Однако пер­воначальная установка обору­дования 100 Мбит/с в такие ли­нии не вызовет никаких проб­лем, так как допустимый уро­вень потерь в 100-мегабитных системах существенно выше. Гораздо важнее при прокладке сети будет убедиться в том, что в будущем сеть можно будет перевести на стандарт Gigabit Ethernet, и что в сети выполнены все требования этого стандарта, предъявляемые к длине кабель­ного соединения и величине затухания.

Евгений Запорощенко, к.т.н., доцент, xdw.ru

5 практических рекомендаций по тестированию ВОЛС!

Для предприятий всегда представляют большую ценность время и ресурсы. Вследствие консолидации сетей в сочетании с виртуализацией серверов и сетей центры обработки данных становятся все более и более сложными. Тестирование играет ключевую роль в оценке способности волоконно-оптических кабелей обеспечивать эффективную работу сети. Контроль над потерями сети становится все более важной задачей для сетевых инженеров, поскольку бюджеты потерь уменьшаются, а требования к сети растут, что ведет к необходимости проводить тестирование и инспектирование оптоволокна.

Этот справочник с практическими рекомендациями по тестированию ВОЛС был разработан компанией Fluke Networks для обучения правильному обращению с оптическим кабелем и разъемными соединениями, а именно:

• Инспектирование и очистка разъемов и портов
• Сертификация волоконно-оптических кабельных систем приборами OLTS (базовая сертификация)
• Оценка качества и диагностика волоконно-оптических кабельных систем (расширенная сертификация)
• Документация

Тестируете ли вы волоконно-оптические кабельные системы на регулярной основе или время от времени, этот справочник будет полезен для вас и позволит гарантировать, что вы никогда не пропустите какой-либо важный этап во время тестирования или диагностики кабельных линий.

В чем польза наших практических рекомендаций?

Следует придерживаться этих методик, чтобы минимизировать количество повторных выездов монтажников на объект, а также сократить ненужные простои оптической сети.

Практическая рекомендация № 1. Инспектирование и очистка оптических разъемов и портов

Когда это следует делать? При подключении любых разъемных  соединений.

Почему это нужно делать? Загрязнение торцевых поверхностей разъемов – это основная причина неисправностей волоконно-оптических линий, но ее очень просто предотвратить. Повреждения торцевых поверхностей, такие, как царапины, трещины или сколы часто являются следствием некачественно выполненного соединения или загрязнений.

Какими инструментами пользоваться?

• Видеомикроскоп, который позволяет проводить приемочную сертификацию на соответствие отраслевым стандартам IEC 61300-3-35 для автоматизированного тестирования оптоволокна в разъемах с выдачей результата Pass/Fail
• Не содержащие изопропилового спирта очистители, не оставляющие разводов
• Безворсовые салфетки для очистки торцевых поверхностей или чистящие палочки для очистки портов пассивного или активного оборудования.

Процедура инспектирования и очистки:

• Осмотрите торцевую поверхность разъема (или порт оборудования) с помощью видеомикроскопа на предмет наличия загрязнений.
• Если нужно только удалить пыль, то воспользуйтесь очистителем OneClick.
• Если обнаружены загрязнения или следы жира от контакта с кожей, то выполните следующую процедуру «влажной очистки»:
  • Удалите загрязнения с поверхности разъема с помощью смоченной в очистителе чистящей палочки или салфетки.
  •  Протрите торец разъема сухой салфеткой.
  • Еще раз проверьте поверхность разъема (или порт оборудования) при помощи видеомикроскопа.
  • Если грязь все еще присутствует, повторно почистите разъем до полного удаления загрязнения.

Решения Fluke Networks для инспектирования и очистки разъемов и портов:

Комплект для очистки оптоволокна (слева), FT500 Видеомикроскоп FiberInspector Mini (в центре), FI-7000 FiberInspector Pro (справа)

Практическая рекомендация № 2. Измерение уровня потерь и длины ВОЛС (базовая сертификация)

Когда это следует делать? После завершения монтажа волоконно-оптических линий связи, чтобы убедиться в полном соответствии полученных результатов потерь требованиям отраслевых стандартов для кабельной инфраструктуры.

Почему это нужно сделать? Этого требуют признанные во всем мире стандарты TIA-568-C, ISO‑11801 и IEC 14673-3 для гарантии качества монтажа.

Какими инструментами пользоваться:

• Тестер  для  определения оптических потерь (OLTS) (автоматизированный, измеряет параметры дуплексного оптоволокна в обоих направлениях — предпочтительный вариант), или
• Набор “источник света/измеритель мощности” (LSPM) и визуальный локатор повреждений (ручной, измеряет вносимые потери в волокне в одном направлении)

Процедура базовой сертификации ВОЛС:

• Перед измерением  оптических потерь соедините порт источника и порт  измерителя с помощью эталонного шнура для тестирования (TRC).
• Сохраните в памяти прибора установленное эталонное значение мощности источников.
• Подключите источник к линии, которую требуется протестировать, отсоединив эталонный шнур  от измерителя и подсоединив его к линии. Затем подключите измеритель
• к другому концу линии с помощью шнура, который вносит известные вам незначительные потери.
• Тестер  OLTS рассчитает бюджет потерь на основе соответствующих стандартов и измеренной длины. Измеренные потери буду т сравниваться с этим показателем, и результат отобразится в виде “Pass” (прошел) или  “Fail”  (не прошел). LSPM измеряет только потери (пределы и запасы рассчитываются вручную).
• При использовании LSPM порт  источника и порт  измерителя следует подключить к противоположным концам тестируемой волоконно-оптической линии, а затем повторить шаги, описанные выше.

Примечание. Технически базовую сертификацию можно выполнить, имея только источник и измеритель мощности (LSPM). Однако это требует наличия источника видимого света и рулетки, а все расчеты выполняются вручную. Для  исключения возможных ошибок отраслевые эксперты рекомендуют сертифицировать волоконно-оптические линии при  помощи OLTS-тестеров, таких  как  CertiFiber Pro.

Решения Fluke Networks для  измерения уровня потерь и длины волоконно-оптических кабельных систем (базовая сертификация)

(рис. слева) Тестер для определения оптических потерь CertiFiber Pro (OLTS), Эталонные шнуры д ля тестирования, соответствующие стандарт у Encircled Flux, для базовой сертификации многомодового волокна на соответствие стандартам (рис в центре), SimpliFiber Pro (LSPM) и визуальный локатор повреждений VisiFault (рис. справа)

Практическая рекомендация № 3. Оценка качества и диагностика оптоволокна (расширенная сертификация)

Когда это следует делать? После измерения уровня потерь и длины (базовая  сертификация), чтобы документально подтвердить, что кабельная система и соединения установлены правильно, или, если возникли  неисправности, чтобы быстро определить их причину.

Почему это нужно сделать? Требования  к допустимому  бюджету потерь в оптических линиях очень жесткие, они не оставляют  права на ошибку, поэтому владельцы и проектировщики сетей должны контролировать не только общий бюджет потерь,  но и потери на отдельных компонентах  – муфтах, разъемах. Для выполнения этих измерений требуется многофункциональный оптический рефлектометр (OTDR).

Каким инструментом следует воспользоваться? Рефлектометр с  компенсационными катушками.  Компенсационные катушки позволяют рефлектометру преодолеть ограничения по мертвым  зонам для измерения потерь и обратного отражения соответственно на первом и последнем разъемах, которые установлены на тестируемом кабельном сегменте.

Процедура расширенной сертификации волокна

• Для  вычисления правильных значений потерь в результате событий на тестируемом кабельном сегменте требуется двунаправленное тестирование с помощью оптического рефлектометра. Двунаправленное тестирование необходимо в связи с эффектом “направленности”, который возникает из-за разницы значений диаметра, коэффициентов рассеивания, числовой апертуры и показателей рефракции тестируемого сегмента волоконно-оптической линии и компенсационных кат ушек.
• Подключите рефлектометр к одному концу тестируемой волоконно-оптической линии с помощью компенсационной кат ушки.  Подсоедините вторую кат ушку к разъему на дальнем конце линии.
• Выберите из списка и установите требуемый стандарт, с которым буду т сравниваться результаты тестирования.
• Проведите измерения и получите рефлектограмму.
• Отсоедините рефлектометр от тестируемого сегмента кабеля и оставьте обе катушки  на месте. Подсоедините рефлектометр к дальнему концу линии, оставив первую кат ушку подключенной к началу линии. Проведите второе измерение тестируемого сегмента линии, таким образом, получив результаты для противоположного направления.
• Рассчитайте среднее значение двух полученных показателей для  каждого измерения на данном сегменте линии и оцените результаты по критерию PASS/FAIL. Результатом тестирования обычно является рефлектограмма или  представление в формате EventMapTM (см. снимок экрана ниже).
• Сравните полученные в ходе тестирования результаты с бюджетом потерь, чтобы убедиться, что результаты измерений на каждом из компонентов находятся в заданных пределах.

Решения Fluke Networks для  оценки качества и диагностики волоконно-оптических кабельных систем (расширенная сертификация)

Оптический рефлектометр OptiFiber Pro (слева), OptiFiber Pro EventMap (справа)

Практическая рекомендация № 4. Документирование ВОЛС

Когда это следует делать? Всегда. Выполнив измерения, вы захотите сохранить их результаты.

Почему это нужно делать? Учет и документирование никогда не будут лишними.  Это повышает  ответственность специалистов в процессе инсталляции, помогает  улучшить целостность системы и решать спорные вопросы,  а также способствует  эффективному поиску и устранению неисправностей.

Каким программным обеспечением для  документирования следует пользоваться? Программное обеспечение LinkWare Cable Test Management позволяет при помощи  одного приложения для ПК управлять всеми данными  результатов тестирования, полученными  от различных тестеров.

Порядок документирования:

• После каждого измерения сохраняйте результаты.
• По окончании работы или  в любой другой момент вы можете либо отправить форму с результатами тестера напрямую через соединение с ПК или  через LinkWare Live, SaaS-решение (Software as a Service) от Fluke Networks.
• Сразу  после загрузки результатов тестирования в программное обеспечение LinkWare Cable  Test Management вы можете создать профессиональные отчеты в общепринятом формате (например, в PDF).

Решения Fluke Networks для документирования:

Отчет LinkWare (слева), Интерфейс LinkWare Live SmartPhone (справа)

Практическая рекомендация № 5. Техническое обслуживание и обеспечение (технической) поддержки

Когда это следует делать? С первого  дня, как только вы приобрели оптический тестер, и ежегодно, чтобы оборудование гарантированно оставалось в отличном состоянии.

Зачем я должен это делать? Для обеспечения обслуживания и поддержки в случае необходимости, что позволит свести к минимуму время  простоев  и обеспечить  высокую рентабельность инвестиций.

Какого рода соглашение о технической поддержке и обслуживании вам требуется?

Подобное  договору о страховании.  Программа всесторонней технической поддержки и обслуживания, действие  которой  распространяется на все продукты и аксессуары, а также включает  в себя возможность обращения к техническим специалистам в режиме  24/7.

Решения Fluke Networks для  технического обслуживания и поддержки:

*Доступно в некоторых регионах

**Для аксессуаров, поставляемых в комплекте с прибором. Клиенты компании Fluke Networks, в пользовании у которых находится большое количество продуктов для тестирования медных или оптоволоконных линий, могут претендовать на участие в нашей программе Fleet Gold Support. Для получения более подробной информации обратитесь к представителю Fluke Networks.

Инструменты Fluke Networks для тестирования и диагностики оптоволокна

Методика измерения оптического затухания в классических ВОЛС и активных PON сетях

1. Главная

Затухание (потери) оптического сигнала – это параметр, который показывает насколько уменьшился уровень сигнала на выходе оптической линии в сравнении с уровнем на ее входе.  Измеряется затухание в деци Беллах (дБ). В зависимости от того, в каких единицах измерения выражены входной и выходной уровень сигнала, для вычисления затухания используются различные формулы. Более подробно об этом описано в статье «Взаимозависимость между мощностью и затуханием».

В связи с тем, что чаще всего мощность сигнала измеряется в дБм, затухание определяется по формуле:

Рисунок 1 – Формула для определения затухания оптического сигнала

 

Исходя их формулы,  делаем вывод, что для определения затухания в линии, достаточно и необходимо знать мощность сигнала на входе в линию (Pвх) и мощность сигнала на выходе из нее (Pвых).

Что же такое мощность сигнала на входе в линию и чем она отличается от выходной мощности передатчика? Ответ очень прост. Выходная мощность передатчика – это действительно паспортная величина, которая указывается в соответствующих документах. Она учитывает мощность используемого лазера (или светодиода) и средние потери на разъеме. Для оценки характеристик прибора – этого вполне достаточно. Однако ввиду того, что обе эти характеристики не постоянны

• потери на разъеме зависят от его качества полировки, чистоты, усилия коммутации и др.
• мощность лазера уменьшается в следствие старения

для измерений паспортное значение выходной мощности использовать нельзя. Именно поэтому, мощность сигнала на входе в линию (Рвх) необходимо измерять. Для этого:

1. Соедините источник и измеритель оптической мощности патч кордом, как показано на рисунке.

Перед соединением следует произвести чистку коннекторов патч корда и адаптеров измерительных приборов при помощи специальных приспособлений.

Рисунок 2 – Определение опорного уровня оптического сигнала

 

2. включите источник и измеритель мощности, установите рабочую длину волны, на которой будут проводится измерения. (850нм, 1300нм, 1310нм, 1490нм, 1550нм, 1625нм)
3. Запишите показания измерителя мощности. Измеренное значение также называют опорной мощностью оптического сигнала. Учитывая то, что потери на коннекторе источника уже учтены в значении опорной мощности, а потери на коннекторе измерителя равны нулю, – можно считать, что измеренное значение – это истинное значение мощности оптического сигнала на входе в оптическую линию.

   

Рисунок 3 – Порты источника (слева) и измерителя (справа) оптической мощности без адаптеров FC, SC, ST, LC

 

На рисунке 3 изображены порты измерительных приборов: источника и измерителя мощности. Порт источника (UCI) выполнен в виде металлической ферулы диаметром 2,5 мм. В этом случае соединение волокон выполняется путем совмещения ферулы измерительного прибора с ферулой коннектора. Естественно, даже небольшая погрешность в совмещении приведет к дополнительным потерям на соединении. Порт измерителя мощности (SOC) представляет собой свето чувствительную площадку, диаметром примерно 2 мм. При подключении коннектора к измерителю мощности, непосредственного контакта с площадкой не возникает, вместе с тем все излучение без потерь попадает в измеритель мощности. 

4. Отключите патч корд от порта измерителя мощности и подключите его ко входу измеряемой линии. (Во избежание изменения вносимых потерь на соединении патч корда и источника, это соединение нарушать не рекомендуется).
5. Подключите измеритель мощности к выходу линии при помощи дополнительного патч корда, запишите показания мощности на выходе линии – P вых
6. По формуле, приведенной на рисунке 1, рассчитайте потери в оптической линии. Рассчитанное значение будет включать в себя:

• потери на первом и последнем коннекторе (и других имеющихся на линии коннекторах)
• потери на линейных участках ВОЛС
• потери на сварных соединениях

Измерение потерь рекомендуется проводить в направлениях А-Б, Б-А с последующим вычислением среднего значения по формуле

 

Рисунок 4 – Формула определения среднего значения потерь на участке ВОЛС

 

Среднее значение определяется вследствие неравномерности затухания в различных направлениях из-за неоднородности диаметров оптического волокна.

Рисунок 5 – Измерение потерь в направлениях А-Б и Б-А при помощи оптических тестеров

 

Вследствие различных диаметров сердцевин оптического волокна, потери сигнала распространяющегося слева направо будут меньше, чем в обратном направлении. Различие же диаметров волокон обусловлено процессами производства оптического волокна, которые более подробно описаны в статье “Производство оптических волокон”

Для повышения удобства выполнения двусторонних тестов, используют тестеры. Они в одном корпусе совмещают и источник и измеритель мощности, а иногда еще и измеритель ORL. 

Рисунок 6 – Двустороннее измерение потерь в оптической линии при помощи тестеров

 

В случае измерения потерь в работающей PON сети, измерения проводятся на длине волны 1625нм. Кроме того, перед ONT устанавливаются фильтры, отсекающие сигналы на этой длине волны.

 

    

Рисунок 7 – Измерение оптических потерь в активной PON сети

 

Измерение затухания классической оптической линии (видео)

Вебинар на тему “Методики измерения параметров в классических ВОЛС и PON”

Чтобы задать вопрос докладчику вебинара отправьте письмо на адрес: [email protected]

 

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Подписаться на рассылку статей

Как работают оптические кабели связи и чем они отличаются от других кабелей

Волоконно-оптические системы

В нескольких предыдущих статьях я упоминал оптическое волокно в контексте автоматизации подстанции, сигнализации защиты, связи между электрическими устройствами, связи по локальной сети и т. Д. Теперь я подробно расскажу об основах оптоволокна, дизайне, соединении / подключении и установке.

Как работают оптические кабели связи и чем они отличаются от других кабелей

Давайте начнем обсуждение после содержания.

1. Основы волоконно-оптических систем
2. Что такое оптические волокна?
3. Конструкция оптического кабеля
4. Соединения, соединения и прекращения
   1. Сращивание волокон
   2. Разъемные разъемы
5. Советы по установке

1. Основы

Основные компоненты волоконно-оптической системы показаны на рисунке 1. Эта система может использоваться для аналоговых или цифровых передач с передатчиком, который преобразует электрические сигналы в оптические сигналы.

Оптические сигналы поступают через соединение в оптическое волокно, обычно встроенное в кабель. Свет, излучаемый волокном, преобразуется приемником в его первоначальный электрический сигнал.

Рисунок 1 – Базовая волоконно-оптическая система

Вернуться к содержанию ↑

2. Что такое оптические волокна?

Оптическое волокно представляет собой диэлектрический волновод для пропускания света в виде тонкой нити из очень прозрачного кварцевого стекла.

Как показано на фиг.2, типичное волокно содержит сердцевину, оболочку, первичное покрытие и иногда вторичное покрытие или буфер. В рамках этой базовой конструкции волокна дополнительно классифицируются как многомодовые или одномодовые волокна с ступенчатым или градуированным индексом.

Сердцевина – это часть волокна, которая пропускает свет, а она окружена стеклянной оболочкой с более низким показателем преломления . В ранних волокнах гомогенная сердцевина имела постоянный показатель преломления по всему диаметру, и с показателем преломления оболочки также постоянным (при более низком значении) профиль по всему диаметру волокна (как показано на рисунке 3 (а)) стал известный как индекс шага .

В этом типе волокна световые лучи могут рассматриваться как проходящие по зигзагообразной траектории прямых линий, удерживаемых внутри сердцевины путем полного отражения на внутренней поверхности оболочки.

В зависимости от угла лучей к оси волокна, длина пути будет отличаться, так что узкий импульс света, поступающий в волокно, станет шире по мере его перемещения. Это устанавливает ограничение на скорость, с которой импульсы могут передаваться без перекрытия, и, следовательно, ограничение рабочей полосы пропускания.

Рисунок 2 – Основное оптическое волокно

Чтобы минимизировать этот эффект, известный как дисперсия мод , были разработаны волокна, в которых однородное ядро ​​заменено на такое, в котором показатель преломления постепенно изменяется от максимума в центре до более низкого значения на границе с облицовочный.

На рисунке 3 (b) показано такое волокно с градиентным индексом, в котором лучи больше не следуют прямым линиям. Когда они приближаются к внешним частям ядра, временно перемещаясь быстрее, они отклоняются назад к центру, где они движутся медленнее.

Таким образом, более наклонные лучи движутся быстрее и идут в ногу с более медленными лучами, проходящими ближе к центру волокна. Это значительно снижает эффект уширения импульсов волокон с индексом шага.

Дисперсия мод ступенчатых волокон также была сведена к минимуму благодаря разработке одномодовых волокон.

Рисунок 3 – Категории оптического волокна

Как показано на рисунке 3 (с), хотя это волокно с индексом шага, сердечник настолько мал (порядка 8 мкм в диаметре), что может распространяться только одна мода.

Производство волокна включает вытягивание заготовки в длинную тонкую нить. Заготовка содержит как сердцевину, так и оболочку, а для волокон с градиентным индексом сердцевина
содержит много слоев с добавками, которые используются для достижения переменного показателя преломления.

Хотя первичное волокно имеет предел прочности на разрыв, сравнимый с прочностью стали, его прочность определяется качеством поверхности.

Микротрещины развиваются на поверхности первичного волокна в атмосфере, и легкое прикосновение или царапина делает волокно непрактичным хрупким.Таким образом, он должен быть защищен, в соответствии с рисунком стекла, прежде чем он коснется какого-либо твердого объекта, такого как шкивы или барабаны, защитным покрытием из смолы, ацетата или пластика, , известным как первичное покрытие .

Как правило, первичное покрытие имеет толщину около 60 мкм , и в некоторых случаях добавляется дополнительный слой материала, называемый буфером, для повышения механической защиты.

Оптическое волокно другого типа имеет пластиковую конструкцию , имеющую либо ступенчатые, либо ступенчатые сердечники.Несмотря на больший размер (диаметр оболочки до 1,0 мм) и более высокие потери при передаче, чем у стеклянных волокон, пластиковые оптические волокна имеют экономические преимущества и удобство в использовании для систем связи на коротких расстояниях с низкой скоростью передачи данных.

Структура оптоволоконного кабеля

Вернуться к содержанию ↑

3. Конструкция оптического кабеля

Основная цель кабеля передачи – защитить среду передачи от ее окружающей среды и трудностей установки. Обычные кабели с металлическими проводниками предназначены для эффективного функционирования в широком диапазоне сред.

Однако оптические волокна значительно отличаются от медных проводов в той степени, в которой они имеют существенное влияние на конструкции кабелей и технологии производства.

На характеристики передачи и срок службы волокон неблагоприятно влияют довольно низкие уровни удлинения, а боковые сжатия могут привести к небольшим изгибам или резким изгибам, которые приводят к увеличению потерь на затухание, известных как потери при изгибе .

Это означает, что кабели должны защищать волокно от деформации во время монтажа и обслуживания, и они должны учитывать продольное сжатие, которое происходит, например, при изменении температуры кабеля.

Срок службы волокна в процессе эксплуатации зависит от наличия влаги , а также от напряжения . Мелкие трещины, которые покрывают поверхность всех волокон, могут расти, если волокно подвергается нагрузке в присутствии воды, так что волокно может разорваться после нескольких лет эксплуатации.

Кабели должны обеспечивать длительный срок службы в таких средах, как плотно упакованные воздуховоды, заполненные водой .

Первоначальным применением оптических кабелей были магистральные маршруты крупных телекоммуникационных сетей, где кабели были непосредственно проложены или проложены в каналах очень большой длины, и в успешных конструкциях кабелей учитывались ограничения, упомянутые ранее.

Преимущества волоконно-оптической связи вскоре привели к интересу к другим приложениям, таким как компьютерные системы и системы данных, кабельные системы помещений, военные системы и промышленный контроль. Это означало, что конструкции кабелей должны были учитывать извилистые пути прокладки в зданиях, гибкость соединительных шнуров и тяжелые условия военного и промышленного применения.

Дополнительные возможности для оптических кабелей представлены установками с существующими правами доступа, такими как канализация, газопроводы и водопроводы без необходимости дорогостоящих строительных работ.

Тем не менее, многие из традиционных подходов к конструкции кабеля могут быть использованы для оптических кабелей с модификацией для учета оптических и механических характеристик волокон и их механики разрушения.

Рисунок 4 – Оптические кабельные элементы

Кабели обычно содержат несколько элементов или отдельных компонентов передачи, таких как медные пары или одно или несколько оптических волокон. Различные типы элементов, используемых в оптических кабелях, показаны на рисунке 4 выше.

Волокно с первичным покрытием может быть защищено буфером из одного или нескольких слоев пластикового материала , как показано на рисунке 4 (а).

Обычно для двухслойного буфера внутренний слой выполнен из мягкого материала, выступающего в роли подушки с жестким наружным слоем для механической защиты, с общим диаметром около 850 мкм . В других случаях, буфер может быть применен с скользящей посадкой, чтобы позволить легкую зачистку на большие длины.

В прочных волокнах дополнительную защиту для забуференного волокна обеспечивают, окружая его слоем неметаллических синтетических нитей и общей пластиковой оболочкой.Этот тип расположения показан на рисунке 4 (б).

Когда одно или несколько волокон свободно проходят внутри пластиковой трубки, как показано на рис. 4 (с), они могут свободно перемещаться и автоматически подстраиваются под положение минимальной деформации при изгибе, чтобы предотвратить чрезмерное напряжение при изгибе кабеля. Если волокно немного длиннее трубки, предел деформации достигается при растяжении кабеля, скажем, во время монтажа, а для подземных и воздуховодных кабелей трубка может быть заполнена гелем для предотвращения попадания влаги.

Правильный выбор материала и технологии изготовления может гарантировать, что труба имеет коэффициент теплового расширения, сходный с коэффициентом теплового расширения, так что потери при изгибе микроорганизмов сводятся к минимуму с температурными отклонениями.

Оптические волокна могут быть собраны в линейную матрицу в виде ленты, как показано на рисунке 4 (d). Таким образом можно соединить до 12 волокон или дополнительно заключить их в капсулу, если требуется дополнительная защита.

Для предотвращения чрезмерного удлинения кабеля, которое может привести к напряжению волокон, оптические кабели обычно включают в себя прочный элемент.Это может быть центральная стальная проволока или стренга, или неметаллические стеклопластиковые стержни или синтетическая пряжа.

Силовой элемент должен быть прочным, легким и, как правило, гибким , хотя в некоторых случаях можно использовать жесткий прочный элемент для предотвращения изгиба кабеля, что приведет к потерям в изгибе волокон.

Рисунок 5 – Примеры оптических кабелей Силовые элементы

показаны в схемах расположения кабелей на рис. 5 (b) и (c). Усиленный элемент может быть встроен в конструктивный элемент, который используется в качестве основы для размещения кабельных элементов.

Пример показан на фиг. 5 (с), где пластиковая секция с прорезями выдавливается поверх силового элемента с лентами, вставленными в прорези для обеспечения кабелей с большим количеством волокон.

Влагобарьер может быть обеспечен либо сплошной металлической оболочкой, либо металлической лентой с продольным перекрытием, прикрепленной к оболочке. Влагозащитные барьеры могут быть из алюминия, меди или стали, и они могут быть плоскими или гофрированными. Кроме того, другие кабельные промежутки могут быть заполнены гелем или набухающими в воде нитями для предотвращения продольного проникновения влаги.

Если требуется защита от внешних повреждений или когда требуется дополнительная прочность на растяжение, броня может быть обеспечена . Это может быть металлический или неметаллический . Для наружных кабелей применяется общая оболочка из полиэтилена. Для внутренних кабелей оболочка часто изготавливается из материалов с низким содержанием дыма и без галогенов, что обеспечивает дополнительную безопасность в случае пожара.

Несмотря на то, что используются одни и те же базовые принципы построения кабелей, широкий спектр применений приводит к различным конструкциям кабелей: от симплексных внутренних патч-кордов до кабелей, содержащих несколько тысяч волокон для тяжелых условий, до подводных кабелей.

На рисунке 5 показано всего несколько примеров.

Вернуться к содержанию ↑

4. Соединения, соединения и прекращения

Для удовлетворительной работы волоконно-оптической системы требуется эффективное соединение и завершение среды передачи в виде волоконно-оптических соединений и оптоволоконных соединений с повторителями и оконечным оборудованием .

Это особенно важно, потому что для волокон с очень низкими потерями затухание из-за межсоединений может быть больше, чем из-за значительной длины кабеля.

Для всех типов межсоединений есть вносимые потери, которые вызваны отражением Френеля и смещением волокон. Отражение Френеля вызвано изменением показателя преломления на границе раздела волокно-воздух-волокно (рис. 6), но его можно минимизировать, вставив в воздушный зазор жидкость, совпадающую с индексом и имеющую тот же показатель преломления, что и сердцевина.

Рисунок 6 – Частичная передача и отражение импульса, распространяющегося из среды с низким и высоким показателем преломления.

Потери смещения возникают из трех основных источников, как показано на рисунке 7. Проекты межсоединений направлены на минимизацию этих потерь. Разделение торцевых поверхностей (рис. 7 (а)) позволяет свету от пускового волокна распространяться, так что приемное волокно захватывает только часть.

Это должно поэтому быть минимизировано.

Рисунок 7 – Источники потери смещения

Обычно оболочка волокна используют в качестве опорной поверхности для выравнивания волокон, а геометрия волокна Поэтому важно, даже когда обшивка идеально ровные.

Потери из-за бокового смещения (см. Рисунок 7 (b)) будут, следовательно, зависеть от диаметра сердечника, некруглости сердечника, диаметра оболочки, некруглости оболочки и концентричности сердечника и оболочки в волокна для соединения.

Угловое смещение может привести к попаданию света в приемное волокно под таким углом, что его нельзя принять.

Из этого следует, что для геометрии соединительных компонентов и соединяемых волокон требуются очень жесткие допуски, особенно для одномодовых волокон с диаметром сердцевины 8 мкм и диаметрами оболочки 125 мкм .

Основными типами соединений являются оптоволоконные соединения и разъемные разъемы.

Сращивание волокон

Сращивания волокон – это постоянных соединений , выполненных между волокнами или между волокнами и косичками устройства. Они изготавливаются путем сварки или механического выравнивания. При сварке плавлением подготовленные волокна собираются вместе, выравниваются и свариваются путем локального нагрева в сочетании с осевым давлением .

Сложное портативное оборудование используется для сварки плавлением в полевых условиях.Это точно выравнивает волокна за счет локальной подачи света и автоматически выполняет процесс дуговой сварки.

Тем не менее, требуется определенный уровень квалификации для подготовки волокон , снятия буферов и покрытий и расщепления волокон для достижения надлежащего торца.

Существует ряд механических технологий для сращивания волокон, которые включают в себя выравнивание волокон с помощью трубок с точным допуском, наконечников и V-образных канавок и фиксацию с помощью обжимов, клеев или смол .Обе технологии слияния и механического сращивания были разработаны для обеспечения одновременного сращивания волокон, которые особенно подходят для волокнистых лент.

Для полного соединения соединения должны быть включены в корпус , который подходит для различных сред, таких как подземные камеры или столбы.

Корпус должен также ограничивать кабели и организовывать волокна и сращивания, и часто используются кассеты, где необходимо разместить несколько сотен сращиваний.

Вернуться к содержанию ↑

Разъемные разъемы

Разъемные разъемы

обеспечивают гибкость системы, особенно внутри и внутри передающего оборудования и распределительных панелей, и они широко используются на коммутационных шнурах в некоторых системах передачи данных.

Как и в случае сращиваний, соединитель должен минимизировать потери по Френелю и смещению , но он также должен предусматривать возможность повторного соединения и разъединения, он должен защищать торцевую поверхность волокна и должен выдерживать механические нагрузки, такие как растяжение, скручивание и изгиб.

Существует много конструкций, но в целом допуски, которые достижимы для размеров различных компонентов , приводят к более высоким оптическим потерям, чем в соединении .

Разъемные разъемы также были разработаны для одновременного соединения с несколькими волокнами, причем конструкции массива особенно подходят для волоконных лент.

В системах с интенсивным соединением, таких как офисные системы передачи данных, используются предопределенные на заводе кабели и соединительные шнуры, чтобы уменьшить необходимость подключения на месте.

Вернуться к содержанию ↑

5. Советы по установке

Оптические оптоволоконные кабели

спроектированы таким образом, чтобы везде, где это возможно, использовались обычные методы монтажа и оборудование.

Поскольку они, как правило, имеют более низкий предел деформации, чем металлические кабели, при определенных обстоятельствах может потребоваться особая осторожность, и следует соблюдать рекомендации изготовителя в отношении растягивающих нагрузок и радиуса изгиба.

Особая осторожность может потребоваться в следующих случаях:

1. Из-за своего малого веса оптические кабели могут быть установлены с большей длиной, чем металлические кабели.Для длинных подземных воздуховодов может потребоваться доступ в промежуточных точках для дополнительного усилия лебедки, и следует предусмотреть место для более крупного развертывания кабеля.
2. Механические предохранители и управляемая лебедка могут быть необходимы для обеспечения того, чтобы номинальная растягивающая нагрузка не превышалась.
3. Направляющее оборудование может быть необходимо, чтобы избежать воздействия на оптические кабели недопустимых изгибающих напряжений, особенно когда кабель также натянут.
4. При прокладке кабелей в траншеях основание не должно содержать камней.Это может привести к потерям при изгибе.
5. В зданиях, и особенно в стояках, не следует перетягивать шипы и крепления, или следует использовать соответствующие конструкции для предотвращения сжатия и связанных с этим потерь на изгиб.
6. Внутренние кабельные трассы должны обеспечивать точки поворота, если задействовано большое количество изгибов. Маршруты должны быть максимально прямыми.
7. Избыточная длина для соединения и испытания оптических кабелей обычно больше, чем требуется для металлических кабелей.
8. Там, где скрыты неметаллические оптические кабели, может потребоваться рассмотрение следующего местоположения. Могут быть полезны посты маркера и включение провода местоположения.

Системы раздувного волокна

были разработаны как средство , позволяющее избежать перенапряжения волокна при установке сложных маршрутов и обеспечить простую модернизацию системы и проверку в будущем.

Это приводит к низким начальным капитальным затратам и обеспечивает распределение последующих затрат.Первоначально разработанная British Telecom, сетевая инфраструктура создается наиболее подходящим способом прокладки кабелей, состоящей из одной или группы пустых пластиковых трубок.

Как и в случае необходимости обеспечения контура, одно или несколько волокон могут быть продуты сжатым воздухом в трубки. Отдельные трубки могут быть соединены с помощью соединителей внутри зданий вплоть до оконечного оборудования.

Эффективная установка волокон в трубную сеть часто требует использования специально разработанных волокон и оборудования , таких как модули подачи воздуха, инструменты для ввода волокон и выплаты по волокнам.

Для установки необходимо следовать инструкциям, предоставленным поставщиком, с учетом требований к использованию портативного электрооборудования и сжатого воздуха, а также к обработке, разрезанию и утилизации оптических волокон.

Новым вариантом этой системы является кабель для передачи данных, используемый для структурных проводных систем.

Вернуться к содержанию ↑

Справочник // Справочник энергетика Д.Ф. Уорн (покупка печатной копии у Amazon)

,

Как работает волоконная оптика?

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 26 сентября 2018.

Римляне должны были особенно довольный собой день, когда они изобрели свинцовые трубы около 2000 лет назад. Наконец они был простой способ нести их воду из одного места в другое. Представьте, что они сделали бы из современных волоконно-оптических кабелей – «труб», которые может нести телефонные звонки и электронные письма по всему миру в седьмой второй!

Фото: световая труба: волоконная оптика означает отправку световых лучей по тонким прядям из пластика или стекла, заставляя их неоднократно отражаться от стен.Это смоделированное изображение. Обратите внимание, что в некоторых странах, включая Великобританию, Волоконная оптика пишется как «волоконная оптика». Если вы ищете информацию в Интернете, она всегда стоит искать оба написания.

Что такое волоконная оптика?

Мы привыкли к тому, что информация путешествует по-разному. Когда мы говорим на стационарный телефон, проводной кабель несет звучит наш голос в розетку в стене, где другой кабель берет его на местную телефонную станцию.Мобильные телефоны работают по-другому способ: они отправляют и получают информацию, используя невидимый радиоволны – а Технология называется беспроводной, потому что она не использует кабели. Волоконная оптика работает третий путь. Он отправляет информацию, закодированную в луче света вниз по стеклянной или пластиковой трубе. Первоначально был разработан для эндоскопов в 1950-е годы, чтобы помочь врачам видеть внутри человеческого тела без необходимости разрезать его первым. В 1960-х годах инженеры нашли способ использования та же технология для передачи телефонных звонков со скоростью света (обычно это 186 000 миль или 300 000 км в секунду в вакууме, но замедляет до двух третей эту скорость в оптоволоконном кабеле).

Оптическая технология

Фото: участок 144-прядного оптоволоконного кабеля. Каждая прядь изготовлена ​​из оптически чистого стекла и тоньше человеческого волоса. Фото Tech. Сержант Брайан Дэвидсон, любезно предоставлено ВВС США.

Волоконно-оптический кабель состоит из невероятно тонких жил из стекла или пластика, известного как оптические волокна; один кабель может иметь всего два пряди или целых несколько сотен. Каждая нить меньше в десятый раз толщиной с человеческий волос и может нести около 25 000 телефонных звонков, Таким образом, весь оптоволоконный кабель может легко переносить несколько миллионов вызовов.

Волоконно-оптические кабели переносят информацию между двумя местами, используя полностью оптическая (на основе света) технология. Предположим, вы хотели отправить информация с вашего компьютера на дом друга по улице с использованием волоконной оптики. Вы можете подключить свой компьютер к лазеру, который будет преобразовывать электрическую информацию с компьютера в серию световые импульсы. Тогда вы будете стрелять лазером по оптоволоконному кабелю. Проехав по кабелю, лучи света появятся на другой конец.Вашему другу понадобится фотоэлемент (детектор света компонент), чтобы превратить импульсы света обратно в электрическую информацию его или ее компьютер мог понять. Таким образом, весь аппарат будет как действительно аккуратная, высокотехнологичная версия телефона, который вы можете сделайте из двух банок печеных бобов и длины нити!

Как работает оптоволокно

Фото: волоконно-оптические кабели достаточно тонкие, чтобы изгибаться, а также принимать световые сигналы внутри по изогнутым дорожкам.Фото предоставлено NASA Glenn Research Center (НАСА-СФБ).

Artwork: Полное внутреннее отражение удерживает световые лучи, падающие внутрь волоконно-оптического кабеля.

Light проходит по оптоволоконному кабелю неоднократно отскакивая от стен. Каждый крошечный фотон (частица света) прыгает вниз по трубе, как бобслей, спускаясь по ледяной трассе. Теперь ваша очередь может ожидать луч света, путешествовать в прозрачной стеклянной трубе, просто чтобы вытечь из краев.Но если свет попадает в стекло под очень мелким углом (менее 42 градусов), отражается снова – как будто стекло действительно зеркало. это явление называется полным внутренним отражением. Это одна из вещей, которая сохраняет свет внутри трубы.

Другая вещь, которая сохраняет свет в трубе – это структура кабель, который состоит из двух отдельных частей. Основная часть кабель – в середине – называется ядро ​​, и это немного свет проходит сквозь.Обернутый вокруг внешней части ядра еще один слой стекла называется оболочкой . Работа облицовки состоит в том, чтобы сохранить световые сигналы внутри ядра. Он может сделать это, потому что он сделан из другой тип стекла до ядра. (Более технически, облицовка имеет более низкий показатель преломления.)

Типы оптоволоконных кабелей

Оптические волокна передают световые сигналы вниз по так называемым модам . Это звучит технически, но это просто означает разные способы путешествия: мода – это просто путь, по которому световой луч проходит по волокну.Один режим идти прямо по середине волокна. Другой, чтобы отскок вниз по волокну под небольшим углом. Другие режимы включают подпрыгивание вниз по волокну под другими углами, более или менее крутой.

Artworks: Вверху: Свет распространяется разными путями в одномодовых и многомодовых волокнах. Внизу: внутри типичного одномодового оптоволоконного кабеля (не в масштабе). Тонкий сердечник окружен оболочкой, примерно в десять раз большей в диаметре, пластиковым наружным покрытием (примерно в два раза больше диаметра оболочки), некоторыми упрочняющими волокнами, изготовленными из прочного материала, такого как Kevlar®, с наружной защитной оболочкой.

Простейший тип оптического волокна называется одномодовым . Он имеет очень тонкое ядро ​​около 5-10 микрон (миллионные доли метр) в диаметре. В одномодовом волокне все сигналы передаются прямо по центру, не отскакивая от краев (желтая линия в диаграмма). Кабельное телевидение, Интернет и телефонные сигналы обычно передаются в одномодовом режиме. волокна, обернутые в огромный пучок. Кабели, как это можно отправить информация более 100 км (60 миль).

Другой тип волоконно-оптического кабеля называется мультирежим .Каждое оптическое волокно в многорежимный кабель о 10 раз больше, чем в одномодовом кабеле. Это означает, что световые лучи могут проходить через ядро, следуя Разновидность различные пути (желтые, оранжевые, синие и голубые линии) – другими словами, в несколько разных режимов. Многорежимные кабели могут отправлять только информацию на относительно короткие расстояния и используются (среди прочего) для связать компьютерные сети вместе.

Еще более толстые волокна используются в медицинском инструменте под названием гастроскоп (тип эндоскопа), какие врачи суют чье-то горло для выявления болезней внутри их желудок.Гастроскоп – это толстый волоконно-оптический кабель, состоящий из из многих оптических волокон. На верхнем торце гастроскопа находится окуляр и лампа. Лампа освещает одну часть кабеля в желудок пациента Когда свет достигает желудка, он отражается от стенки желудка в линзу в нижней части кабеля. Затем он отправляется обратно в другую часть кабель в окуляр доктора. Другие типы эндоскопов работают так же Способ и может быть использован для проверки различных частей тела.Также есть промышленный вариант инструмента, называемый фиброскопом, который можно использовать исследовать такие вещи, как недоступные части машины в самолете двигатели.

Использование для волоконной оптики

Стрельба света по трубе кажется изящной научной трюк на вечеринке, и вы можете не думать, что будет много практических приложений для что-то такое. Но так же, как электричество может питать многих типы машин, лучи света могут нести много типов информация – чтобы они могли помочь нам разными способами.Мы просто не замечаем как обычные волоконно-оптические кабели стали, потому что лазерные сигналы, которые они несут, мерцают глубоко под нашими ногами, глубоко под офисные этажи и улицы города. Технологии, которые используют это – компьютерные сети, радиовещание, медицинское сканирование и военная техника (назовем только четыре) – так незаметно.

Фото: работа на оптоволоконных кабелях. Фото Натанаэля Каллона, любезно предоставлено ВВС США.

Компьютерные сети

Волоконно-оптические кабели в настоящее время являются основным способом передачи информации на большие расстояния, потому что у них есть три очень больших преимущества перед медными кабелями старого стиля:

• Меньше затухания : (потеря сигнала) Информация передвигается примерно в 10 раз, прежде чем она нуждается в усилении, что делает оптоволоконные сети проще и дешевле в эксплуатации и обслуживании.
• Нет помех : В отличие от медных кабелей, между оптическими волокнами нет “перекрестных помех” (электромагнитных помех), поэтому они передают информацию более надежно с лучшим качеством сигнала
• Более высокая пропускная способность : Как мы уже видели, оптоволоконные кабели могут передавать гораздо больше данных, чем медные кабели того же диаметра.

Вы читаете эти слова сейчас благодаря Интернет. Вы, вероятно, случайно попали на эту страницу с помощью поисковой системы как Google, который управляет всемирной сетью гигантских центров обработки данных соединены оптоволоконными кабелями большой емкости (и сейчас пытаются развернуть быстрые оптоволоконные соединения для всех нас).Нажав на ссылка поисковой системы, вы загрузили эту веб-страницу с моего веб-сайта сервер и мои слова свистели большую часть пути к вам больше волоконно-оптические кабели. Действительно, если вы используете быстрый оптоволоконный Широкополосные оптоволоконные кабели делают почти всю работу каждый раз вы выходите в интернет. Только с большинством высокоскоростных широкополосных соединений последняя часть информационного пути (так называемая «последняя» миля “от оптоволоконного шкафа на вашей улице до вашего дома или квартира) включает в себя старомодные провода.Это волоконно-оптические кабели, не медные провода, которые теперь несут “лайки” и “твиты” под наши улицы, через растущее число сельских районов, и даже глубоко под океанами, связывающими континенты. Если вы представляете Интернет (и Всемирная паутина, которая на нем ездит) как глобальный паутина, нити, удерживающие ее вместе, представляют собой оптоволоконные кабели; по некоторым оценкам, покрытие волоконно-оптических кабелей более 99 процентов от общего пробега в интернете, и нести более 99 процентов всего международного трафика связи.

Чем быстрее люди могут получить доступ к Интернету, тем больше они могут – и будут делать – онлайн. Прибытие из широкополосный интернет сделал возможным явление облачных вычислений (где люди хранят и обрабатывают свои данные удаленно, используя онлайн услуги вместо домашнего или служебного ПК в собственном помещении). В почти так же, устойчивое развертывание широкополосного волокна (как правило, В 5–10 раз быстрее, чем обычный широкополосный DSL, который использует обычные телефонные линии) люди, чтобы делать такие вещи, как потоковое кино в Интернете, а не смотреть трансляция ТВ или аренда DVD.С большей емкостью волокна и быстрее связи, мы будем отслеживать и контролировать еще много аспектов наша жизнь в Интернете с использованием так называемого Интернета вещей.

Но это не просто общедоступные интернет-данные, которые стекает по волоконно-оптическим линиям. Компьютеры были когда-то подключены большие расстояния по телефонным линиям или (на более короткие расстояния) медь Кабели Ethernet, но оптоволоконные кабели становятся все более предпочтительными метод сетевых компьютеров, потому что они очень доступные, безопасные, надежны и имеют гораздо большую емкость.Вместо того, чтобы связать его офисы через общедоступный Интернет, это вполне возможно для компания создаст собственную оптоволоконную сеть (если она может себе это позволить) или (более вероятно) купить место в частной оптоволоконной сети. Много частных компьютерные сети работают на так называемом темном волокне , которое звучит немного зловеще, но это просто неиспользованная емкость по другому сеть (оптические волокна, ожидающие, чтобы быть освещенным).

Интернет был продуман, чтобы переправлять вид информации для любого вида использования; это не ограничивается ношением компьютерные данные.В то время как телефонные линии когда-то несли Интернет, сейчас вместо этого по оптоволоконному Интернету осуществляются телефонные (и Skype) звонки. Где телефонные звонки были когда-то маршрутизированы сложным путаницей медные кабели и микроволновые каналы связи между городами, большинство междугородних звонки теперь направляются по волоконно-оптическим линиям. Огромное количество волокна было заложено с 1980-х годов; Оценки сильно различаются, но общее количество во всем мире, как полагают, составляет несколько сотен миллионов километров (достаточно, чтобы пересечь Соединенные Штаты примерно миллион раз).В середине 2000-х годов было подсчитано, что до 98 процентов из них было неиспользованным «темным волокном»; сегодня, хотя используется гораздо больше оптоволокна, все еще считается, что большинство сетей содержат от трети до половины темноволокна.

Фото: Волоконно-оптические сети дороги в строительстве (в основном потому, что копать на улицах так дорого). Поскольку затраты на оплату труда и строительство намного дороже, чем стоимость самого кабеля, многие операторы сетей намеренно прокладывают гораздо больше кабелей, чем им нужно в настоящее время.Фото Криса Уиллиса любезно предоставлено ВВС США.

Вещание

Назад в начале 20-го века, радио и Телетрансляция родилась из относительно простой идеи: это было технически довольно просто стрелять электромагнитными волнами по воздуху от одного передатчика (на станции вещания) до тысяч антенн в домах людей. В наши дни, хотя радио все еще излучает воздух, мы с такой же вероятностью ТВ через оптоволоконные кабели.

компаний кабельного телевидения первыми перешли от начиная с 1950-х годов, первоначально использовались коаксиальные кабели (медные кабели с металлической оболочкой, обернутой вокруг них для предотвращения перекрестных помех), которые передавали лишь несколько аналоговых телевизионных сигналов.Поскольку все больше и больше людей, подключенных к кабелю и сетям, начали предлагать больший выбор каналов и программ, кабельные операторы обнаружили, что они необходимо переключиться с коаксиальных кабелей на оптические волокна и от аналого-цифровое вещание. К счастью, ученые уже выясняли, как это возможно; еще в 1966 году, Чарльз Као (и его коллега Джордж Хокхэм) сделали математику, доказав, как мог бы быть использован один оптоволоконный кабель нести достаточно данных для нескольких сотен телевизионных каналов (или нескольких сотен тысяча телефонных звонков).Это был только вопрос времени, прежде чем Мир кабельного телевидения обратил на себя внимание – и «новаторское достижение» Као было должным образом признано когда он был удостоен Нобелевской премии 2009 года по физике.

Наряду с предложением гораздо большей емкости, оптический волокна меньше страдают от помех, поэтому предлагают лучший сигнал (изображение и звук) качество; им нужно меньше усиления для усиления сигналов, так они путешествуют на большие расстояния; и они в целом дороже эффективный. В будущем, широкополосная связь может быть большинство из нас смотрят телевизор, возможно, через системы, такие как IPTV (Интернет-протокол телевидения), который использует Стандартный способ передачи данных в Интернете («коммутация пакетов») в обслуживать телевизионные программы и фильмы по запросу.Пока медный телефон линия по-прежнему является основным информационным маршрутом в дома многих людей, в будущем нашей основной связью с миром будет волоконно-оптический кабель с высокой пропускной способностью кабель, несущий любую информацию.

Медицина

Медицинские устройства, которые могут помочь врачам сверстников внутри наших тел, не разрезая их, были первыми собственными применение волоконной оптики более полувека назад. Cегодня, гастроскопы (как эти вещи называются) так же важны, как когда-либо, но волоконная оптика продолжает порождать важные новые формы медицинское сканирование и диагностика.

Одна из последних разработок называется лаборатория на волокно , и включает в себя вставку тонких волосковых волоконно-оптических кабелей, с встроенные датчики, в тело пациента. Эти виды волокон по своим масштабам похож на те, что в кабелях связи и тоньше, чем относительно короткие световоды, используемые в гастроскопах. Как они работай? Свет проникает через них от лампы или лазера, через часть тела доктор хочет учиться. Как свет свистит через волокно, тело пациента меняет свои свойства в конкретном способ (изменение интенсивности или длины волны света очень немного, возможно).Измеряя, как меняется свет (используя методы такие как интерферометрия), инструмент, прикрепленный к другому концу волокно может измерить некоторый критический аспект того, как тело пациента работает, такие как их температура, кровяное давление, рН клетки, или наличие лекарств в крови. Другими словами, вместо того, чтобы просто использовать свет, чтобы видеть внутри тела пациента, это Тип волоконно-оптического кабеля использует свет, чтобы почувствовать или измерить его.

Военные

Фото: волоконная оптика на поле боя.Эта усовершенствованная волоконно-оптическая управляемая ракета (EFOG-M) имеет инфракрасную волоконно-оптическую камеру, установленную в ее носу, чтобы стрелок, ведущий огонь, мог видеть, куда он идет, во время движения. Изображение предоставлено Армия Соединенных Штатов.

Легко представить, что интернет-пользователи связаны вместе гигантские сети волоконно-оптических кабелей; это гораздо менее очевидно что мировые высокотехнологичные вооруженные силы связаны одинаково. Волоконно-оптические кабели недорогие, тонкие, легкие, большой емкости, устойчивы к атакам и чрезвычайно безопасны, поэтому они предлагают идеальный способы соединения военных баз и других объектов, таких как места запуска ракет и радиолокационные станции слежения.Так как они не нести электрические сигналы, они не испускают электромагнитные радиация, которую может обнаружить враг, и он противостоит электромагнитные помехи (в том числе систематическое «заклинивание» противника) атак). Еще одним преимуществом является относительно легкий вес волокна кабели по сравнению с традиционными проводами из громоздких и дорогих медный металл. Танки, военные самолеты и у вертолетов есть все медленно переключался с металлических кабелей на оптоволоконные. Частично это вопрос сокращения затрат и экономии веса (оптоволоконные кабели весят почти 90 процентов меньше, чем сопоставимые медные кабели типа «витая пара»).Но это также повышает надежность; например, в отличие от традиционных кабелей на самолете, который должен быть тщательно экранирован (изолирован) для защиты их от ударов молнии, оптические волокна полностью невосприимчивы к такой проблеме.

Кто изобрел волоконную оптику?

• 1840-е годы: швейцарский физик Даниэль Колладон (1802–1893) обнаружил, что он может пролить свет на водопроводную трубу. Вода несла свет внутреннее отражение.
• 1870: ирландский физик по имени Джон Тиндалл (1820–1893) продемонстрировал внутреннее отражение в Лондонском королевском обществе.Он пролил свет на кувшин с водой. Когда он вылил немного воды из кувшина, свет изогнулся вокруг пути воды. Эта идея “изгиба свет “это именно то, что происходит в волоконной оптике. Хотя Colladon истинный дедушка волоконной оптики, Тиндалл часто зарабатывает кредит.
• 1930-е: Генрих Ламм и Вальтер Герлах , два Немецкие студенты пытались использовать световые трубки, чтобы сделать гастроскоп инструмент для заглядывания внутрь чьего-то живота.
• 1950-е годы: в Лондоне, Англия, индийский физик Нариндер Капани (1926–) и британский физик Гарольд Хопкинс (1918–1994) удалось послать простую картину по световой трубе, изготовленной из тысяч стеклянных волокон. После публикации многих научных работ, Капаны заработал репутацию «отец волоконной оптики».
• 1957: три американских ученых из Мичиганского университета, Лоуренс Кертисс , Бэзил Хиршовиц и Уилбур Петерс успешно использовали волоконно-оптическую технологию для создания первого в мире гастроскопа.
• 1960-е гг .: американский физик из Китая Чарльз Као (1933–2018 гг.) И его коллега Джордж Хокхэм осознали, что нечистое стекло бесполезно для волоконной оптики большой дальности. Као предположил, что оптоволоконный кабель, изготовленный из очень чистого стекла, сможет передавать телефонные сигналы на гораздо большие расстояния, и был награжден 2009 Нобелевская премия по физике за это новаторское открытие.
• 1960-е гг .: исследователи из Corning Glass Company создали первый оптоволоконный кабель, способный переносить телефонные сигналы.
• ~ 1970: Дональд Кек и его коллеги из Corning нашли способы посылать сигналы намного дальше (с меньшими потерями), вызывая разработка первых оптических волокон с низкими потерями.
• 1977: Первый волоконно-оптический телефонный кабель был проложен между Лонг-Бич и Артезией, штат Калифорния.
• 1988: Первый трансатлантический волоконно-оптический телефонный кабель, TAT8, был проложен между Соединенными Штатами, Францией и Великобританией.
• 2019: По данным TeleGeography, в настоящее время насчитывается около 378 волоконно-оптических подводных кабелей. (несущий связи под океанами мира), растягивая в общей сложности 1.2 миллиона км (0,7 миллиона миль).

,