Источники оптического излучения для систем передачи

Источники оптического излучения относятся к базовымэлементам ВОЛП. Применение тех или других источниковизучения в ВОЛП обуславливается многими параметрами ихарактеристиками источников излучения.(http://siblec.ru – лекции по методам и средствамизмерений в телекоммуникационных системах). Широкийспектр задач, решаемых в ВОЛП, и постоянноесовершенствование источников излучения привели ксозданию большого числа разновидностей этих источников,различающихся конкретной структурой и используемымиматериалами. При этом требуются как широкополосные(ширина спектра более 20 нм), так и узкополосныефиксированные и перестраиваемые источники. Особыйинтерес представляет диапазон длин волн 1530-1565 нм,соответствующий основному рабочему диапазону ВОСП соспектральным разделением каналов, а также широкоиспользуемый в системах волоконно-оптических датчиков.

Требования к излучателям

рабочий диапазон должен соответствовать окнам

прозрачности кварцевого световода: в окрестности 0,85;

1.3 и 1,55 мкм;

должна быть обеспечена высокая энергетическая

яркость в сравнительно узкой полосе частот;

площадь излучающей поверхности не должна быть

больше размеров сердцевины волокна (напомню, что

диаметр сердцевины составляет 50 мкм для многомодового

световода и 8-10 мкм – для одномодового световода);

угловое распределение излучения должно

согласовываться с апертурой волокна.

Кроме того, должны удовлетворяться требования,

общие для аппаратуры связи:

простота модуляции оптической несущей;

высокая надежность;

сравнительно низкая стоимость;

высокие массогабаритные характеристики;

стабильность параметров излучения;

узкая спектральная полоса излучения;

возможность перестройки частоты излучения.

Указанным требованиям в большой степени отвечают

некоторые типы излучателей:

1. светоизлучающие полупроводниковые диоды (СИД);

2. инжекционные полупроводниковые лазерные диоды

(ППЛ);

3. твердотельные лазеры;

4. волоконные лазеры.

В системах многоволновой передачи (DWDM), кроме

лазеров с фиксированными частотами генерации, часто

необходимы перестраиваемые лазеры. Такие лазеры

необходимы для коммутации и управления оптическими

потоками в оптических сетях. Также перестройка лазеров

необходима для тестовых операций элементов систем DWDM.

При этом важнейшей характеристикой перестройки лазера

является скорость перестройки, которая должна

измеряться наносекундами в одних случаях (переключение

нагрузки с оптического канала на оптический канал) и в

других случаях секунды, когда происходит тестирование

каналов DWDM.

Широкое применение получили перестраиваемые лазеры

с внешними резонаторами Фабри-Перо, дифракционными

брэгговскими решетками, плоскими отражательными

дифракционными решетками, встроенным управляемым

воздушным резонатором и другие. В таблице приведены

примеры характеристик перестраиваемых лазеров.

Таблица . Характеристики перестраиваемых лазеров.

Тип

источника

Производител

ь

Спектральный

диапазон, нмТочность, нм

LPB Tektronix 1290 - 1570 0.01

FLS-2600 Exfo 1520 - 1570 0.01

81554SM Agilent 1290 - 1330 0.01

81640A Agilent 1500 - 1640 0.015

TQ8111 ADVANTEST 400 - 1600 0.01

Важнейшей составляющей технической эксплуатации

ВОЛС является метрологическое обеспечение, то есть

измерение основных технических параметров ВОЛС.С этой

целью при технической эксплуатации ВОЛС используется

широкий выбор оптических измерительных приборов:

оптические тестеры; оптические рефлектометры;

оптические анализаторы спектра оптических сигналов;

оптические измерители хроматической дисперсии;

оптические измерители поляризационной модовой

дисперсии. Во всех этих измерительных приборах

важнейшими функциональными элементами являются

измерительные источники оптического излучения (ИОИ),

которые во многом определяют такие важнейшие

технические характеристики как точность измерений,

чувствительность приборов, погрешность измерений.

В процессе технической эксплуатации оптических

систем связи часто возникает необходимость измерить

основные параметры передаваемых оптических сигналов:

уровень передачи оптических сигналов;

уровень приёма оптических сигналов;

затухание оптических сигналов.

C этой целью для измерений этих параметров

используются специальные измерительные оптические

приборы:

измерительные источники оптического излучения

(ИОИ);

измерители оптической мощности (ИОМ).

Рассмотрим примеры:

1. Источники для измерения на линейно-кабельных

сооружениях.

a) На рисунке 3 показан внешний вид измерительного

источника оптического излучения из комплекта

оптического тестера OLP-55/57 (фирмы JDSU), который

выполнен в виде отдельного измерительного прибора. Сам

оптический тестер состоит из трёх отдельных приборов:

измерительного источника оптического излучения; измерителя оптической мощности; переменного оптического аттенюатора.

Рисунок 3 - Внешний вид измерительного источникаоптического излучения комплекта OLP-55/57 фирмы JDSU (http://www.jdsu.com )

Области применения:

Тестирование новейших технологий отрасли,

включая широкополосные сети, PON, 40 Гбит/с и Gigabit

Ethernet.

Возможность индивидуальной настройки длин волн.

Измеритель оптической мощности SMART OLP-55 —

это высокоэффективный измеритель мощности,

предназначенный для монтажа и обслуживания одномодовых

кабельных систем.

Измеритель оптической мощности SMART OLP-57 —

это высокоэффективный измеритель мощности с

возможностью выбора длины волны, предназначенный для

тестирования, установки и обслуживания систем FTTx и

BPON/EPON/GPON. Предусмотренный в нем сквозной режим

поддерживает одновременное измерение на длине волны

1490 нм и 1550 нм в прямом направлении и 1310 нм в

обратном направлении.

 Технические характеристики: 

Оптический разъём: сменные адаптеры для стандартныхразъёмов FC, SC, ST, DIN, E 2000, LC, MU.

Ёмкость памяти прибора, результатов измерений:1000.

Питание: 4 сменные батареи или аккумулятора АА,блок питания от сети 220В с возможностью зарядки отнего аккумуляторов.

Температура эксплуатации, оС: -10 ... +55. Габаритные размеры, мм: 95х60х195. Время работы от одного комплекта батарей: не менее

100ч. Вес, кг: 0,5.

Тип Тип

детектора

 Диапазон

длинволн, нм

 Калиброванныедлины волн, нм

 Диапазонпоказаний, дБ

 Диапазонизмерений, дБ

Погрешностьизмерения

мощности, +дБ

 OLP-55Filtered InGaAs

800-1700900 волн вдиапазоне

60 ... +30 -47 ... +30 0,13

b) На рисунке 4 показан внешний вид оптического

тестера FOD 1203, в котором совмещены измерительный

источник оптического излучения (ИОИ) и измеритель

оптической мощности (ИОМ).

Рисунок 4 - Внешний вид оптического тестера FOD

1203 (http://www.fod.ru/pdf/datasheets/1203.pdf

)

Назначение:

Оптический тестер, модель FOD-1203A/B/C/D,

(тестер) предназначен для измерения оптической мощности

в волоконно-оптическом тракте в спектральных диапазонах

0,82-0,88; 1,27-1,34; 1,52-1,58 мкм, измерения

затухания и прозвонки соединительных кабелей.

Представляет собой измеритель средней оптической

мощности непрерывного излучения (измеритель) со

встроенным источником излучения на длину волны 0,85;

1,3; 1,31 или 1,55 мкм (источник).

Рабочие условия эксплуатации тестера:

температура окружающей среды от -10 до 40oС;

относительная влажность воздуха до 90 % при

температуре 30Oс

Технические характеристики

FOD-

1203A

FOD-

1203B

FOD-

1203C

FOD-

1203DТип излучателя LED LED LD LDДлина волны излучателя, нм 850 1310 1310 1550Выходная оптическая

мощность, дБм

-20 -20 0 0

Время непрерывной работы, ч 100 100 100 60Длина волны измерителя

мощности, нм

850, 1310, 1550

Измеряемая мощность, дБм от +3 до -60Разрешение, дБ 1,0Время автоматического

выключения, мин.

10

Относительная погрешность в

диапазоне измеряемой

0,5

мощности, дБРазмеры, мм / масса, г 147х74х28 / 250Питание батареи 1,5 ВРабочая температура, °С от -10 до +40

2.Источники широкополосные для измерения хроматической дисперсии и ПМД.a) На рисунке 5 показан внешний вид анализатора

хроматической и поляризационной модовой дисперсии фирмыEXFO - универсальная измерительная платформа EXFO FTB-500

Рисунок 5 - Внешний вид измерительной платформыEXFO FTB-500

Технические особенности универсальной измерительной

платформы EXFO FTB-500:

Предназначена для тестирования всех

существующих типов сетей.

Тестирование уровней: физического, оптического,

транспортного и данных.

Встроенный измеритель мощности и визуальный

дефектоскоп (опция).

Типы задач, решаемые платформой EXFO FTB-500:

Полная оценка состояния волокна:

рефлектометрия, анализ дисперсии ХД и ПМД

Измерение ПМД, ХД и рефлектометрия,

скомбинированные в одном решении, позволяют всесторонне

оценить состояние волокна. Вы можете запустить

программу обработки результатов измерения FastReporter

прямо в процессе проведения измерения, что позволит

ускорить анализ данных и создание отчетной документации

прямо на месте.

Анализ распределения ПМД по длине волокна

(определение расстояния до участка с плохим ПМД)

Измерение ПМД с одной стороны и по волоконным

секциям позволяет проводить модернизацию конкретных

волокон и обеспечить минимальную стоимость внедрения

систем передачи 10, 40 и 100 Гбит/с.

Анализ оптического спектра, тестирование ROADM

и 40 Гбит/с

Интегрированное тестирование оптических

параметров и транспортных линий в одном портативном

решении с поддержкой OC-768, STM-256, OTU3, а также

настоящее измерение OSNR внутри сигнала для ROADM (по

методу In-band), передачи 40G и сигналов UDWDM.

Приложения для тестирования 100 Гбит/с

Наиболее продвинутая аппаратная платформа

готова для работы с 100 Гбит/с приложениями будущего.

Технические характеристикиПроцессор (CPU) Intel Core 2 DuoЭкран Сенсорный, цветной TFT, 800 x

600 TFT, 307 мм (12.1 in)Интерфейсы Порт Ethernet, Порт

видеомикроскопа, Порт для ExpressCard 34 мм, Последовательный порт RS-232,Порт монитора, Четыре порта USB 2.0, Порты микрофона и аудиовыхода (3.5 мм)

Устройства хранения Жесткий диск (минимум 80 ГБ),сменная USB память (1,2, 8 ГБ), Карта памяти ExpressCard, Внешний USB DVD привод для чтения и записи

Температура работы от 0 C до 50 CТемпература хранения от -40 C до 70 CРазмер 366 мм x 296 мм x 216 ммВес 10.9 кг

b) На рисунке 6 показан Широкополосный источник излучения для анализа дисперсии и ПМД - EXFO FLS-5800A

EXFO FLS-5800A - широкополосный источник

модулированного поляризованного света на основе мощного

суперлюминесцентного диода (SLED). Высокая плотность

мощности позволяет использовать FLS-5800A для

тестирования компонент и каналов систем DWDM. Данное

решение от компании EXFO имеет модулированный сигнал

для измерения хроматической дисперсии, а также

поляризованный сигнал для измерения PMD. Широкий

спектральный диапазон данного прибора даёт вам

дополнительные преимущества в измерениях. FLS-5800A

является дополнительным устройством для модулей

анализатора хроматической дисперсии FTB-5800 и

анализатора поляризационной модовой дисперсии FTB-

5500B. 

Краткие характеристики:

Излучение в С- и L-диапазонах

Выходная мощность 4 дБм Модулированный сигнал (100 МГц) для измерения

хроматической дисперсии Поляризованный сигнал для измерения ПМД Мощный диод (SLED) Широкополосный спектральный диапазон

Диапазон C Диапазон LЦентральная

длина волны,

(нм)

1550 ± 10 1607.5 ± 17.5

Выходная

мощность, (дБм)

4 4

Пиковая

спектральная

плотность,

(дБм/нм)

> -12.5 > -12.5

Стабильность

мощности(15

минут), (дБ)

< 0.075 < 0.075

Частота

модуляции,

(МГц)

100 101

3.Источники узкополосные под DWDM системы.

a) На рисунке 7 показан  модуль анализатораспектра FTB-5240S.

 Он может устанавливаться в компактную платформуFTB-200 или в платформу FTB-500. Этот модуль специальносоздан для быстрых и точных измерений при вводе вэксплуатацию сетей с плотным волновыммультиплексированием (DWDM) и высокоскоростных сетей соскоростями до 40 Гбит/с.

Краткие характеристики:

Наилучшее в классе разрешение; По-настоящему портативное решение для оценки

спектральных характеристик DWDM-сетей; Измерения OSNR внутри сигнала для оценки систем

40 Гбит/с и ROADM; Автоматическое обнаружение каналов обеспечивает

быструю настройку и измерения; Динамический диапазон более 90 дБ на одно

сканирование; Версия с поддержкой повышенной мощности

прекрасно подходит мультисервисным операторам ипровайдерам кабельного телевидения.

Модель FTB-5240S и FTB- 5240S-P

Диапазон длин волн (нм) 1250 до 1650

Погрешность длины волны(нм) ±0.05 ±0.03

Линейность длины волны ±0.01

Динамический диапазон (дБм) (на канал) –80 до +18

Макс. общая безопасная мощность (дБм) +23

Абсолютная погрешность мощности ±0.5

Повторяемость (дБ) ±0.2

Сигналы передачи данных до 100 Гбит/с

Размер 96x51x260

Вес 1.5 кг

b) На рисунке 8 показана Измерительная система

Yokogawa AQ8200.

Оборудование серии Yokogawa AQ8200 позволяет

создавать как компактные переносные измерительные

системы, так и сложные комплексы, содержащие в себе

до 48 управляемых одним контроллером

специализированных модулей для разработки,

производства и тестирования DWDM компонентов и

систем.

Имеет широкую линейку встраиваемых модулей:узкополосные, перестраиваемые и широкополосныеисточники излучения, измерители оптической мощности,оптические переключатели, ответвители, оптическиеаттенюаторы и измеритель уровня обратного отражения.

4.Стабилизированные измерительные источники.

Для выполнения измерений с повышенной точностью

используются стабилизированные измерительные источники

оптического излучения.

Стабилизированные источники оптического излучения

(Stabilized Light Source - SLS) выполняют роль ввода в

оптическую линию сигнала с повышенной точностью

установки выходной мощности и длины волны. Иногда в

качестве стабилизированных источников оптического

сигнала используются источники оптических сигналов

оптического линейного оборудования.

В зависимости от области применения измерительныеисточники оптического излучения (ИОИ) должны

обеспечивать измерение средней оптической мощности изатухания оптических сигналов совместно с измерителямиоптической мощности (ИОМ) многомодовых и / илиодномодовых оптических компонентов ВОСП и оптическихволокон ОВ.

Измерительные источники оптического излучения (ИОИ)предназначенные для работы с внешними средствамивычислительной техники (в том числе для работы вавтоматизированных измерительных комплексах), должныудовлетворять требованиям по взаимодействию через стыкС2 (RS-232/V.24) - по ГОСТ 18145 и ГОСТ 23675 и / иличерез другие интерфейсы, определяемые условиями ихприменения.

В приборе может быть предусмотрена возможностьсохранения параметров установленных режимов (например,во внутренней энергонезависимой памяти), а такжевозможность сохранения результатов измерения.Технические данные средств для сохранения информации(встроенных или внешних) обязаны удостоверяться втехнической документaции на прибор.

Требования к конструкции:

Измерительные источники оптического излучения (ИОИ)могут состоять из единого блока для всех применений илииз базового блока и сменных блоков для измеренияхарактеристик разных типов оптических компонентов наразных длинах волн.

Прибор может быть выполнен в виде модуля,встраиваемого в базовый блок других приборов (например,тестеров, универсальных рефлектометров и т.д.).

Для приборов, состоящих из единого блока,рекомендуется малогабаритное исполнение.

Приборы (кроме встраиваемых модулей) должны бытьвыполнены в корпусе, обеспечивающем защиту от внешнихмеханических воздействий. Приборы вместе с ихпринадлежностями могут укладываться в футляр(укладочный ящик), дополнительно смягчающий внешниемеханические воздействия. Футляр может быть снабженручкой или ремнем для переноски.

Встраиваемые модули могут иметь конструкцию,определяемую условиями их применения в приборах, всоставе которых они применяются.

Масса и габариты прибора должны соответствоватьзначениям, указанным в технической документации наприбор. Масса и габариты встраиваемых модулей, неимеющих самостоятельного применения, могут неуказываться.

Приборы должны иметь средства индикацииустановленных режимов и результатов измерения.

Параметры средств индикации могут указываться втехнической документации на прибор.

Прибор должен быть снабжен оптическим соединителемтипа FC (Fiber Contact) и / или других типов (SC, DIN,ST, DIAMOND, SMA и др., в том числе универсальнымиадаптерами) для подключения ОВ.

Конструкция оптического соединителя (или самогоприбора) должна обеспечивать защиту от попадания пыли,когда к нему не подключено ОВ.

Требования к основным параметрам и характеристикам

Диапазоны длин волн излучаемой оптической мощностии длины волн калибровки должны соответствоватьзначениям, установленным в технической документации наприбор.

Рекомендуемые значения диапазонов длин волнизлучаемой оптической мощности для соответствующихспектральных диапазонов ВОСП не менее: (800 - 900),(1250-1350), (1500-1600), (1600-1700) нм. Значения длинволн калибровки могут выбираться из ряда: 850, 1300,1310, 1550, 1625 нм.

Единицы измерения должны индицироваться на дисплее.

Значение излучаемой оптической мощности можетотображаться на дисплее приборов в следующих единицахизмерения: дБм, дБ и Вт (мВт, мкВт, нВт).

Диапазон мощности оптического излучения долженсоответствовать значениям, установленным в техническойдокументации на прибор.

Рекомендуемые значения диапазона мощностиоптического излучения не менее:

минус 6 - плюс 4,7 дБм для одноканальных ВОСП;

минус 7 - плюс 4,7 дБм для многоканальных ВОСП.

Разрешение по шкале мощности оптического излучениядолжно быть не более 0,1 дБ (рекомендуемое значение неболее 0,01 дБ).

Основная погрешность мощности оптического излучениядолжна соответствовать значениям, установленным втехнической документации на прибор. При этом втехнической документации могут указываться условия, при

которых допускается нормирование других видов основнойпогрешности.

В приборе могут быть обеспечены следующиефункциональные возможности:

индикация выхода мощности оптического излучения запределы диапазона измерений;

автоматическая коррекция нуля;

коррекция спектральной характеристики;

усреднение результатов измерения по несколькимзначениям;

режим формирования оптического цифрового сигнала,модулированного по амплитуде цифровым сигналом(меандром) с номинальной частотой повторения импульсов,соответствующей одному или нескольким значениям изряда: 270, 330, 1000, 2000 Гц.

Требования к электропитанию

Электоропитание прибора должно осуществляться отодного или нескольких источников электрической энергии:

от встраиваемых или внешних источников постоянноготока;

от сети переменного тока с номинальным напряжением220 В.

Прибор должен сохранять основные нормируемыехарактеристики при следующих условиях применения вотношении источников электропитания:

при питании от встраиваемых источников постоянноготока в течение времени, не менее установленной в

технических условиях продолжительности работы длявстраиваемых источников постоянного тока конкретноготипа при указанных условиях (режимах) работы;

при питании от внешних источников постоянного тока,параметры которых (напряжение, сила максимальногопотребляемого тока и пульсации) для рабочих условийсоответствуют установленным в технических условиях;

при питании (в том числе через сетевой адаптер) отсети переменного тока частотой 50 Гц напряжением (220+/ - 22) В согласно ГОСТ 22261.

При питании от встраиваемых источников постоянноготока в приборе должна быть обеспечена индикация разрядавстраиваемых источников питания. Дополнительно можетбыть предусмотрена функция автовыключения. Прииспользовании в качестве внешнего источника постоянноготока сетевого адаптера (преобразователя-выпрямителясетевого напряжения в требуемое напряжение питанияпостоянного тока), входящего в комплект прибора,напряжение, сила максимального потребляемого тока ипульсации могут не указываться.