Приложение E (справочное). Аппроксимация потерь при макроизгибах с использованием параллельных плит (двухточечная аппроксимация)

Приложение E
(справочное)

Аппроксимация потерь при макроизгибах с использованием параллельных плит (двухточечная аппроксимация)

E.1 Общие положения

В данном приложении описан порядок проведения двухточечного измерения потерь, вызванных макроизгибами, только для одномодовых ОВ. Данное измерение не является альтернативой соответствующим нормативным испытаниям. Двухточечное измерение потерь, вызванных макроизгибами, может использоваться для аппроксимации фактических потерь, вызванных макроизгибами, для широкого диапазона длин волн для разных фактических изгибов. Используют термин "фактический", так как при применении данного метода изгиб ОВ приобретает не круглую форму, а форму, близкую к параболе.

Данное измерение используют для сравнения разных типов одномодовых ОВ при условии приблизительного соответствия оптических характеристик. По сравнению с нормативным испытанием по измерению потерь, вызванных макроизгибами, результаты двухточечного измерения отличаются - получают более высокие значения потерь при большем разбросе.

E.2 Образец

Образец должен иметь достаточную длину для обеспечения соответствующего соединения с измерительной системой и размещения в измерительном устройстве. Оставшаяся длина ОВ не должна влиять на результаты измерения при оптимизированном отношении сигнал/шум.

E.3 Испытательное устройство

E.3.1 Общие положения

Вариант испытательного устройства приведен на рисунке E.1. Испытательное устройство предназначено для измерения амплитудно-частотной характеристики оптического сигнала в испытуемом ОВ при разных контролируемых условиях изгиба.

a) Вариант испытательного устройства для измерения потерь, вызванных макроизгибами, с использованием параллельных плит (двухточечное измерение)
b) Параллельные плиты (вид сбоку)	c) Параллельные плиты (вид сверху) с указанием направляющих канавок для размещения ОВ

Рисунок E.1 - Схематичное изображение варианта (при двухточечном изгибе ОВ) испытательного устройства

Приближенное значение фактического радиуса изгиба R _eff можно получить из следующего выражения;

,

(E.1)

где D - расстояние между поверхностями, контактирующими с ОВ;

d - диаметр ОВ.

Примечание - Данная аппроксимация не эквивалентна радиусу изгиба, определенному с использованием нормативных методов измерения потерь, вызванных макроизгибами.

E.3.2 Управление шаговым двигателем

В данном устройстве предусмотрено точное, надежное, повторяемое, механизированное управление столом с линейным перемещением. Повторяемость размера шага, обеспечиваемого шаговым двигателем, соответствует требованиям к изгибанию ОВ.

E.3.3 Подвижная плита

Подающий винт преобразует вращательное движение шагового двигателя в линейное перемещение подвижной плиты.

E.3.4 Неподвижная плита

В данном устройстве у неподвижной плиты удерживается ОВ.

E.4 Проведение испытания

a) Источник оптического излучения соединяют с одним концом ОВ и измеряют эталонное значение оптической мощности с использованием системы детектирования, соединенной с другим концом ОВ.

Испытуемое ОВ должно быть смотано неплотно, без макроизгибов.

b) Испытуемое ОВ размещают между двух параллельных плит, причем его секция, находящаяся непосредственно между плитами, должна иметь форму полупетли.

Каждая плита имеет неглубокую канавку вдоль продольной оси, являющуюся направляющей для ОВ. ОВ располагают между плитами на дне направляющих канавок. Так как расстояние между плитами меняется, то при использовании направляющих канавок длина ОВ между плитами также будет изменяться для сохранения изгиба в виде полупетли. Таким образом, исключается необходимость ручной регулировки длины изгибаемой части ОВ для сохранения формы полупетли. Изгибаемая секция ОВ находится в ненапряженном состоянии, образуя естественный изгиб.

Дополнительным преимуществом данного метода является упрощение нагружения ОВ после эталонного измерения без нарушения соединения с источником и детектором сигнала.

Также могут использоваться V-образные канавки при условии, что расстояние между двумя сторонами ОВ, размещенного между плитами, удовлетворяет желаемому диаметру изгиба.

c) Измеряют уровень мощности, проходящей через испытуемое ОВ.

Оптические потери, вызванные изгибами, допускается измерять с использованием спектрального затухания в установленном диапазоне длин волн. Это позволяет получить данные на любых длинах волн, представляющих интерес. Потери как функция длины волны могут быть представлены графически для определения этой зависимости для каждого фактического радиуса изгиба. Пример одного из таких графиков приведен на рисунке B.2.

d) Подвижную плиту отодвигают в следующее, заранее определенное положение. При каждом дополнительном перемещении проверяют положение испытуемого ОВ и измеряют уровень мощности.

При каждом шаге перемещения регулируют длину ОВ между плитами для поддержания полуоборота приблизительно постоянного радиуса.

Приблизительное значение фактического радиуса изгиба определяют с использованием уравнения E.1.

e) Процедуру повторяют до получения измерений для всех положений.

E.5 Расчеты

Порядок проведения расчетов потерь указан в разделе 7.

E.6 Результаты

a) Единицу измеренных значений указывают в отчете как дБ/оборот.

b) Аппроксимация измеренных значений может быть проведена любым соответствующим методом.

Пример 1 - Рассчитанные данные потерь, как функции фактического диаметра изгиба, , для конкретных значений длины волны могут быть аппроксимированы простой экспоненциальной функцией и представлены в виде графика на логарифмической шкале (см. рисунок E.2).

Примечание - При низком уровне потерь, вызванных изгибами, шумы могут осложнить процесс аппроксимации.

Не рекомендуется проводить экстраполяцию фактических значений диаметра изгиба за пределы испытательного диапазона.

Пример 2 - Для определения приблизительных потерь рассчитанные спектральные данные потерь можно представить графически в виде функции длины волны для указанного фактического изгиба (см. рисунок E.3).

c) Данные могут быть аппроксимированы в виде экспоненциальной кривой с целью сглаживания их разброса, обусловленного наличием обычных мод типа шепчущей галереи.

Также могут использоваться дополнительные средства статистической обработки данных, например использование доверительных интервалов.

Рисунок E.2 - Пример применения экспоненциальной аппроксимации к спектральным данным для ОВ подкатегории B6_a2

Рисунок E.3 - Пример данных двухточечного измерения для ОВ подкатегории B6_a2

E.7 Сравнение результатов с результатами нормативного испытания

Необходимо учитывать, что результаты этого измерения не эквивалентны результатам, полученным из нормативных испытаний на макроизгиб. В таблице E.1 показаны различия, которые могут возникать между двумя методами испытания. Результаты двухточечного измерения отличаются от результатов нормативного испытания.

Также необходимо учитывать, что двухточечное измерение не применяют при измерении низкого уровня потерь, вызванных макроизгибами, менее 0,5 дБ, например потерь при изгибе большого радиуса и/или потерь в ОВ, нечувствительном к изгибам. Результаты двухточечного метода отличаются большим разбросом при измерении потерь, вызванных макроизгибами.

Таблица E.1 - Отношение результатов измерений потерь в ОВ подкатегории B6_b3 диаметром 10 мм, полученных с использованием нормативного метода A (при намотке испытуемого ОВ на оправку) и двухточечного метода измерения с использованием параллельных плит

ОВ	Отношение результатов измерений с использованием двух методов
	для длины волны 1550 нм	для длины волны 1625 нм
A	0,99	0,93
B	0,89	0,90
C	1,07	0,97
D	1,21	1,17
E	0,82	0,89
F	0,97	1,07
G	0,84	0,84
H	1,06	1,07
I	1,08	1,05
J	1,15	1,24
K	1,51	1,21
L	1,10	1,04
Примечание - Каждое значение представляет собой среднее из результатов пяти измерений.