Разработка учебного модуля "Измерительные источники оптического излучения"

4. Принципы построения светодиодов и лазерных диодов в измерительных источниках оптического излучения

5. Сравнительный анализ основных характеристик светодиодов и лазерных диодов для применения в измерительных источниках оптического излучения

Раздел 3. Содержание лабораторного занятия

1) Изучить конструкцию оптического тестера FOD 1203 (B, С, D).

2) Изучить основные технические характеристики выбранного типа оптического тестера.

3) Выбрать необходимый тип оптических соединительных шнуров(ОСШ) для проведения измерений, которые должны соответствовать выбранному типу оптического тестера и объекту измерений.

4) Проверить работоспособность оптического тестера. Для этого необходимо:

- включить оптический тестер - нажать кнопку «ON/OFF»;

- снять защитный колпачок с измерителя оптической мощности;

- наблюдать за изменениями показаний на дисплее при попадании дневного света на оптический интерфейс измерителя оптической мощности;

5) Измерить уровень собственных шумов оптического тестера:

- не снимая защитные колпачки, включить оптический тестер - нажать кнопку «ON/OFF»;

- записать полученные данные в dBm(дБм);

- выключить оптический тестер путём повторного нажатия кнопки «ON/OFF»;

- рассчитать мощность собственных шумов;

6) Измерить диапазон возможных значений уровня передачи измерительного источника оптического излучения в оптическом тестере:

- соединить выход источника оптического излучения(ИОИ) со входом измерителя оптической мощности(ИОМ) через ОСШ, оконцованный оптическими коннекторами типа FC/UPC с обеих сторон. Для этого необходимо соединить один конец ОСШ с выходом ИОИ, для этого на верхней стороне оптического тестера необходимо снять защитный колпачок и вставить конец ОСШ в адаптер, таким образом, чтобы выступ на коннекторе совпал с пазом на адаптере, после чего затянуть гайку;

- аналогично соединить другой конец ОСШ со входом ИОМ;

- включить оптический тестер - нажать кнопку «ON/OFF»;

- выбрать длину волны оптическог излучения ИОИ л путём нажатия кнопки «Выбор длины волны л»;

- записать величину измеренного уровня приёма;

- рассчитать диапазон возможных значений уровня передачи измерительного источника оптического излучения в оптическом тестере с учётом погрешности (дополнительного затухания вносимого двумя оптическими разъёмными соединениями на выходе ИОИ и на входе ИОМ).

Истинный уровень передачи оптического излучения на передающем оптическом интерфейсе ИОИ оптического тестера, всегда больше измеренного уровня на входе ИОМ на величину затуханий ОРС и погрешности измерительного прибора

,

где затухание на оптическом разъёмном соединении ОРС,

погрешность измерительного прибора.

Точное значение затухания на оптическом разъёмном соединении определить невозможно. Также невозможно точно определить значение и знак погрешности прибора. Поэтому необходимые расчёты можно провести с некоторыми допусками.

Для расчётов необходимо воспользоваться статистическими данными для затухания на оптических разъёмных соединениях. По этим данным минимальное затухание с использованием новых ОСШ [11] составляет =0,1 дБ; максимальное затухание с использованием старых ОСШ -= 0,5дБ и с использованием ОСШ со средними параметрами 0,3дБ. Следует учесть, что данные значения затуханий на оптических разъёмных соединениях могут приниматься с некоторыми вероятностями. Статистическая зависимость распределения потерь при использовании оптических разъемных соединений показана на рисунке.

Рисунок - Статистическое распределение потерь для оптических разъемных соединений

з рисунка видно, что, например, минимальное затухание может принимать значение 0,1 дБ с вероятностью 10% (примерно такая же вероятность у максимального затухания ), а среднее затухание принимает значение 0,3 дБ с вероятностью примерно 75%.

Также необходимо сделать допущение, что значение погрешности прибора может иметь минимальное, максимальное и среднее значения, например для оптического тестера FOD 1203 D

дБ, дБ, дБ.

Используя исходную формулу и перечисленные выше допуски можно определить три значения истинного уровня передачи: , и :

Рассчитанные величины диапазона возможных значений уровня передачи измерительного источника оптического излучения в оптическом тестере необходимо сравнить с величинами приведенными в технической документации на оптический тестер и сделать выводы.

Раздел 4. Содержание практического занятия

Практическое занятие состоит из двух частей:

1. Учебный тест, который имеет 10 вариантов. Преподаватель раздаёт во время практического занятия каждому студенту свой вариант теста, на вопросы которого студенты дают письменный ответ, указывая правильные ответы на вопросы теста.

2. Задача. Каждый студент получает во время практического занятия свой вариант задачи (всего 10 вариантов), который необходимо решить и дать письменный ответ в конце практического занятия.

Пример учебного теста

1. Ответить на вопросы теста, выданного преподавателем.

Учебный тест состоит из 10 вопросов, для каждого вопроса приводится четыре варианта ответа, из которых только один ответ правильный.

Студенту необходимо ответить правильно на 6 или более вопросов,

чтобы успешно сдать тест. Это соответствует 60% правильных ответов,

а в пятибалльной шкале оценок это соответствует оценке 3 (удовлетворительно).

Вопросы учебного теста

1. Основные технические характеристики измерительных источников оптического излучения:

а) тип аккумуляторов, срок службы, мощность излучения;

б) длина волны излучения, вес прибора, гарантийный срок;

в) ширина спектра излучения, длина волны излучения, мощность излучения, тип источника излучения;

г) ширина спектра излучения, тип источника излучения, размеры и вес прибора.

2. Основные технические характеристики измерителей оптической мощности:

а) срок службы, размеры и вес прибора, уровень собственных шумов фотоприемника;

б) гарантийный срок, тип аккумуляторов, диапазон измеряемых длин волн;

в) тип фотодиода, диапазон измеряемых мощностей, диапазон измеряемых длин волн;

г) фирма-производитель, диапазон измеряемых мощностей, тип фотодиода.

3. Какой источник излучения обеспечивает максимальную мощность оптического сигнала на выходе ИОИ?

а) люминисцентный светодиод.

б) лазерный диод.

в) светодиод с оптическим фильтром на выбранной длине волны излучения.

г) фотодиод

4. Коэффициент затухания ОВ, это:

а) отношение мощности оптического сигнала на выходе ОВ к мощности на входе ОВ;

б) затухание из-за поглощения в ОВ;

в) затухание из-за рассеяния в ОВ;

г) затухание на 1000 м оптического волокна.

5. Как затухание ОВ на ЭКУ зависит от типа используемых ОВ?

а) больше в одномодовых ОВ, чем в многомодовых;

б) меньше в одномодовых ОВ, чем в многомодовых;

в) не зависит от типа ОВ;

г) зависит только от количества ОВ в ВОК.

6. Какой источник излучения обеспечивает большее количество мод в выходном сигнале?

а) лазерный диод;

б) светодиод;

в) суперлюминисцентный светодиод;

г) количество мод одинаковое.

7. Для подключения оптического многомодового волокна к светодиодному источнику излучения используются:

а) одномодовые ОСШ с оптическим волокном со смещённой ненулевой дисперсией;

б) одномодовые ОСШ с оптическим волокном со смещённой нулевой дисперсией;

в) многомодовые ОСШ с оптическим волокном рекомендации G.651;

г) многомодовые ОСШ с оптическими коннекторами FC.

8. Для подключения стандарного оптического одномодового волокна к лазерному источнику излучения используются:

а) одномодовые ОСШ с оптическим волокном со смещённой ненулевой дисперсией;

б) одномодовые ОСШ с оптическим волокном рекомендации G.652;

в) многомодовые ОСШ с оптическим волокном рекомендации G.651;

г) многомодовые ОСШ с оптическими коннекторами FC.

9. Измерение затухания всего ОВ на ЭКУ от порта ODF до порта противоположного ODF производится с помощью:

а) оптических рефлектометров;

б) измерителей оптической мощности;

в) оптических тестеров;

г) измерительных источников оптического излучения;

10. Ширина спектра излучения лазерных диодов находится в пределах:

а) 2 - 10 мкм;

б) 50-200 мкм;

в) 0,1 - 4 мкм;

г) 0,01 -0,04 мкм.

Содержание задачи

На элементарном кабельном участке ЭКУ ВОЛС с протяжённостью трассы выполнены измерения затухания одномодовых ОВ с использованием оптических тестеров FOD 1203 (C или D) и получены величины уровней передачи P_{пер изм}, и уровней приёма P_{пр изм} приведенные в таблице по вариантам. Составить схему измерений и используя эти данные рассчитать:

1) Величину среднего истинного уровня передачи оптического излучения на передающем оптическом интерфейсе измерительного источника оптического излучения ИОИ оптического тестера ;

2) Возможные отклонения истинного уровня передачиот среднего значения до максимального и минимального значений из-за погрешностей вносимых оптическими разъёмными соединениями;

3) Среднюю величину затухания оптических волокон на элементарном кабельном участке;

4) Среднюю величину коэффициента затухания оптических волокон на элементарном кабельном участке;

5) Сравнить рассчитанную величину коэффициента затухания ОВ

с рекомендуемыми нормами;

6) Сделать выводы по результатам расчётов.

При решении задачи учесть:

1. Длина волны измерительного сигнала на передающем оптическом интерфейсе измерительного источника оптического излучения оптического тестера FOD 1203C равна 1,31 мкм, FOD 1203 D 1,55 мкм.

2. Протяжённость трассы отличается от протяжённости ОВ.

Таблица 3

Заключение

В данной дипломной работе получены следующие основные результаты:

1. Рассмотрены основные принципы построения и функционирования измерительных источников оптического излучения для систем оптической связи..Рассмотрены основные эксплуатационные характеристики измерительных источников оптического излучения и требования к этим характеристикам.

2. Рассмотрена структура и принцип действия сетодиодов и лазерных диодов различного типа как основного элемента измерительных источников оптического излучения.

Выполнен сравнительный анализ технических характеристик светодиодов и лазерных диодов.

3. Разработан учебный модуль «Измерительные источники оптического излучения», который может использоваться в процессе изучения дисциплины «Метрология в оптических телекоммуникационных системах».

4. Учебный модуль выполнен в виде методического руководства для проведения практического и лабораторного занятий и содержит:

- краткие теоретические сведения по основным принципам построения и функционирования измерительных источников оптического излучения и методические указания для проведения лабораторного занятия;

- учебные тесты и задачи для проведения практического занятия.

Список использованных источников

1. Портнов Э.Л. Перспективы развития кабельных линий связи в третьем тысячелетии / Э.Л. Портнов // Телекоммуникации и транспорт. - 2010. - №8. - С. 4 - 6.

2. Дианов Е.М. Волоконная оптика: 40 лет спустя // Квантовая электроника. - 2010. - Т. 40. - №1. - С. 7-12.

3. Измерения проходящего через линейный тракт излучения. - 2008. - Электронный журнал, рассматривающий контрольно - измерительное оборудование, используемое при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи. - (Рус.). - URL: [мая 2012].

4. Контрольно-измерительное оборудование в волоконно-оптических линиях связи - 2009. - Электронный журнал, рассматривающий контрольно - измерительное оборудование, используемое при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи. - (Рус.). - URL: http://kunegin.narod.ru [19 мая 2012].

5. Методы измерения параметров оптических компонентов, ВОЛС и ВОСП - 2010. - Электронный журнал, рассматривающий контрольно - измерительное оборудование, используемое при создании и эксплуатации волоконно-оптических линий связи. - (Рус.). - URL: http://www.fot-company.ru. [19 мая 2012].

6. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. - М.: Эко - Тренз, 2006.

7. Цифровые и аналоговые системы передачи / Под ред. В.Н. Иванова - М.: Гор. линия - Телеком, 2003

8. Урядов В.Н. электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «волоконно-оптические системы передачи». (теория) Для студентов специальностей

I-45 01 01 Многоканальные системы телекоммуникаций. Минск, 2008.

9. Нарышкин А.К. Цифровые устройства и микропроцессоры. - М.: Академия, 2006.

10. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоэлектронных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000и2003.

11. Иванов А.Б. Волоконная оптика, системы передачи, измерения / А.Б. Иванов. - М.: САЙРУС СИСТЕМС, 1999.

12. РД 45.235-2002. Руководящий документ отрасли. Средства измерений электросвязи. Источники оптического излучения измерительные для волоконно-оптических систем передачи. Технические требования/ Приказ Минсвязи России от 04.04.2003 г. №34

Размещено на Allbest.ru