Угол в градусах

Рис. 11.4. Потери от углового рассогласования ориентации осей (рисунок предоставлен АМР Incorporated)

наличия зазора между волокнами. Здесь большее значение NA допускает большее угловое рассогласование для ограничения потерь на том же уровне, что и в случае меньшего значения апертуры.

При правильном использовании соединителя угловое рассогласование ориентации практически исключается, так что связанные с этим эффектом потери суш;ественно меньше потерь, связанных с боковым смещением. Дело в том, что при скалывании волокна и полировке стекла контролируется перпендикулярность поверхности по отношению к оси волокна.

Гладкость поверхности скола

Поверхность скола должна быть гладкой и не содержать дефекты типа трещин, выбоин и заусениц. Неровная поверхность разрушает геометрическую картину световых лучей и рассеивает их, что затрудняет ввод лучей во второе волокно.

Факторы, связанные с системой

Потери, возникающие в соединении, могут быть связаны не только с волокном или соединителем, но также непосредственно с системой. В главе 6 обсуждалась зависимость модовых условий в волокне от длины волны, а также достижение равновесного модового распределения (EMD). Первоначально волокно может быть переполнено или полностью насыщено, при этом свет переносится также в модах оптической оболочки и в модах высокого порядка. С расстоянием эти моды будут покидать систему. При достижении EMD волокно со сглаженным профилем показателя преломлениу будет иметь меньшее значение NA и меньшую активную площадь ядра, используемую для переноса света.

Рассмотрим соединитель, подключенный к источнику. Волокно на передающей стороне соединителя может быть переполнено. Большая часть света, находящегося в модах оптической оболочки и модах высокого порядка, не будет попадать во второе волокно, хотя и присутствует в соединении. В УСЛ0ВР1ЯХ EMD свет в таких модах отсутствует, поэтому энергия заключенного в них света не будет теряться в соединении.

Теперь рассмотрим принимающую часть волокна. Некоторая порция света после прохождения соединения волокон будет оказываться в модах оптической оболочки и в модах высокого порядка принимающего волокна. Если измерить принимаемую оптическую мощность на небольшом расстоянии от соединения, то эти моды еще будут присутствовать в общем потоке. На некотором расстоянии от соединения они теряются, так что их присутствие является временным.

Аналогичные эффекты будут наблюдаться, когда точка соединения находится далеко от источника и в ней уже достигнуто состояние EMD. Поскольку активная площадь волокна со сглаженным профилем уже уменьшена, боковое смещение не оказывает существенного влияния, особенно когда принимающее волокно имеет ограниченную длину. Свет снова будет переноситься в модах высокого порядка и в модах оптической оболочки. Данные моды будут теряться в протяженном принимающем волокне.

Итак, передаточная характеристика соединителя зависит от модовых условий и положения соединителя в системе (состояние отдельной моды изменяется вдоль волокна). Проводя оценку затухания волоконно- оптического соединителя, надо принимать во внимание условия по обе стороны соединения. Существует четыре различных условия:

1. Короткий передающий сегмент, короткий принимаюпщй

2. Короткий передающий сегмент, длинный принимающий

3. Длинный передающий сегмент, короткий принимаюпщй

4. Оба сегмента длинные

При заданных постоянных параметрах передаточная характеристика соединителя зависит от условий испускания и приема света. Например, в серии измерений, проведенных с одним соединителем при большой длине передающей части волокна, потери составляли 0.4-0.5 дБ при небольшой длине 1.3-1.4 дБ. Таким образом, разница в 1 дБ может возникать из-за различия в условрмх приема света.

Потери включения

Измерение потерь включения является методом оценки качества соединителя. Сначала измеряется мопщость, передаваемая вдоль волокна. Затем волокно перерезается в центре, и устанавливается соединитель. Опять измеряется мощность на конце волокна. Потери включения составляют

lossiL= lOlogio

где Р2 - первоначальное измерение мощности, Pi - измерение мощности после включения соединителя.

Этот метод измерения минимизирует влияние варьирования параметров волокна на потери. При соединении разрезанного волокна используются практически одинаковые его половины. При этом присутствуют только потери на нецентричность и эллиптичность. Влияние NA и вариации диаметра несущественны. Цель подобного метода измерения качества соединителя - исключение влияния вариаций параметров волокна.

Остается влияние на измерение условий испускания и приема света. Такие условия должны быть известны при сравнении специфицированных параметров различных соединителей. Разница между этими данными может быть связана с разницей в условиях измерения. Кроме того, нужно учитывать условия использования соединителя. Лучшая оценка получается, если условия эксперимента идентичны эксплуатационным условиям.

Дополнительные потери в соединении

Обсуждение вопроса о внутренних потерях, связанных с волокном, основаны на допущении, что передающее волокно имеет меньшие диаметр и апертуру, чем принимающее волокно. Предполагается, что соединяются два волокна одинакового типа, отличающиеся только допусками параметров. Эти параметры оказывают влияние на качество подключения соединителя, но, как правило, не учитываются в общем балансе потерь. Если, однако, происходит соединение двух различных волокон, рассогласование размеров диаметров и апертуры (NA) может оказывать существенное влияние и должно быть учтено.

Когда NA передающего волокна больше апертуры принимающего, то NA-потери равны

Iossna = lOlogio \щ)

Аналогично когда диаметр передающего волокна больше диаметра принимающего, потери, связанные с этим эффектом, равны

(dia \ Ж/

Предположим, что передающее волокно имеет диаметр ядра 62.5 мкм и NA=0.275, а принимающее волокно имеет диаметр 50 мкм и NA=0.2. Подобное соединение может встречаться в локальных сетях. Потери, связанные с NA-рассогласованием, равны

Iossna = lOlogio ()

.275/

= -2.8дБ

Потери, связанные с несовпадением диаметров, равны