Почему более длинный волоконно-оптический кабель приводит к более низкому затуханию?

Я только что провел эксперимент в своем колледже, чтобы изучить ослабление волоконно-оптического кабеля по сравнению с длиной и типом кабеля.

Этот эксперимент проводился со светодиодным источником света и измерителем мощности, соединенным с другого конца.

Длина волны равна 1300 нм, а полученные результаты:

Single Mode (1meter) = -36.14 dBm
Single Mode (10meter) = -36.12dBm

Multimode (1meter) = -35.94dBm
Multimode (10meter) = -18.48dBm

Кто-нибудь может объяснить мне, почему по мере того, как кабель становится длиннее, полученная мощность становится выше, а также почему многомодовый волоконно-оптический кабель имеет более высокую мощность, чем одномодовый кабель?

12 голосов | спросил Jeff Pang 5 +03002016-10-05T09:11:42+03:00312016bEurope/MoscowWed, 05 Oct 2016 09:11:42 +0300 2016, 09:11:42

5 ответов


51

Здесь ученый-измеритель должен пройти полный скептический и исследовательский режим.

Первое. Волокно, как пассивный материал, является потерянным. Он поглощает власть. Поэтому мощность, достигающая конца длины волокна, будет меньше, чем было запущено. Период. Нет аргументов. Мы не делаем здесь чрезмерного единства.

Итак, что вызывает ваши наблюдения?

Одиночный режим, 1 м -36,14 дБм, 10 м -36,12 дБм

Насколько повторяемы ваши измерения? Разбейте и перестройте соединения и снова замерьте несколько раз (мин. 3, но лучше 5 или 10). Только тогда вы можете увидеть, является ли 0.02dBm значительным физическим эффектом или это удачное совпадение.

Измерьте 20 м и 30 м. Является ли 0dB +/- 0,1dB приемлемым уровнем поглощения для 10 м волокна? Я не знаю, это то, что вы измеряете. Вы можете быть уверены, что потеря волокна в дБ будет аддитивной для более длинных длин (для одного режима, если имеется несколько режимов распространения, это может быть неверно для полной мощности, но оно по-прежнему истинно для каждого режима ), поэтому (как только вы работаете в одномодовом режиме) вы должны иметь возможность нарисовать линейный график длины волокна против потери дБ. Помните, что 2 точки составляют очень статистически плохой график.

И, наконец, я использовал фразы «прибывающие в конце» и «сила, которая была запущена». Мощность в волокне не обязательно такая же, как и в испытательном оборудовании. Интерфейсы создадут неопределенность, они потеряют власть. Потери мощности зависят от осевого выравнивания, зазора, поверхности лицевой поверхности волокна (так, насколько хорошо он был подготовлен). Я был бы совершенно не впечатлен измерением, показывающим, что короткая длина волокна имела меньшую потерю, чем только источник непосредственно в приемнике, поскольку это касается эффективности оптической связи.

В дополнение к измерениям повторяемости я попросил вас сделать выше, это не просто несколько повторных сборок одних и тех же компонентов (которые измеряют вашу изменчивость), но также делают это снова для разных образцов номинально тех же компонентов (изменчивость система и то, будут ли инструменты и методы, которые вы предоставляете с работой, повторяются). Таким образом, сделайте 3 или более образца из 1 м волокна и сравните их.

Единый режим 1 м 36,14 дБм, многомодовый 1 м 35,94 дБм

Опять же, охарактеризуйте свою повторяемость, прежде чем переходить к каким-либо выводам о значимости измеренной разницы в 0.2 дБ.

Одиночные и многорежимные волокна могут иметь разные оптические отверстия, поэтому имеют разные потери связи, совершенно независимо от их потерь при передаче. Подготовьте волокна «нулевой длины» или как почти нулевые, как позволяет аппарат, и измерьте их. И сделайте 10m, 20m, 30m участки для обоих. Затем вы можете начать говорить, что между ними существует значительная разница.

Мультимод 1 м -35,94, 10 м -18,48 дБм

Нет. Учитывая ваши другие измерения выше, что-то не так. Вы пролили кофе на аппарат, или кто-то что-то скорректировал, пока ваша спина была повернута, чтобы рассмеяться. Повторите измерение.

Итак, вы думали, что делать измерения и делать выводы легко? Нет. Испытай любую разницу, которую вы видите, против вашей экспериментальной повторяемости. Изменяйте один фактор за раз. Рассмотрим все возможные факторы и контроль для всех. Помните, что если разница реальна, она будет сохраняться при повторных измерениях. Если вы просто что-то видите, это эффект, это вы, это то, о чем вы не думали?

ответил Neil_UK 5 +03002016-10-05T09:36:29+03:00312016bEurope/MoscowWed, 05 Oct 2016 09:36:29 +0300 2016, 09:36:29
26

Другие ответы предложили некоторые способы, по которым ваш эксперимент мог пойти не так. Позвольте мне рассказать вам, как правильно измерить ослабление волокна.

Стандартная методика называется измерением отсечки .

Это означает, что вы настроили источник, подающий длинный кусок волокна (скажем, 10 м). Затем вы направляете выход этого волокна в детектор большой площади (достаточно большой, чтобы он захватывал практически весь свет, выходящий из волокна), или в интегрирующую сферу (что на самом деле является лучшим способом захвата весь выходной свет). Измерьте выходной свет.

Теперь, не нарушая, как свет соединяется в с волокном, отрежьте волокно на более короткую длину (1 м в вашем случае). Захватите выходной свет так же, как и раньше, и измерьте выходную мощность.

Причина использования этого метода заключается в том, что эффективность запуска обычно сильно изменчива, особенно в настольных измерениях. Вы можете легко добавить или вычесть 3 или 6 дБ (или намного больше, для одномодового волокна), просто смещая волокно с источником света на долю в несколько градусов или на несколько микрон. Вероятно, это один из источников ошибок в вашем эксперименте, хотя вы не описали, как или когда вы отключили и повторно подключили источник.

Еще одна проблема, о которой нужно помнить, - это режимы оболочки . Это свет, который соединен с оболочкой и может распространяться на несколько метров, но будет испытывать более высокое затухание, чем свет в желаемых режимах. Чтобы избежать измерения эффектов режима плакирования, было бы лучше использовать более длинные длины волокон для вашего измерения. Например, начните с 100 м волокна и отрежьте его до 90 м, чтобы выполнить измерение затухания.

Изменить: Еще одна проблема. Если вы измеряете такие короткие длины, вам нужно быть уверенным, что ваш источник света невероятно стабилен. Вероятно, сначала измерьте источник света каждую секунду в течение нескольких часов, чтобы убедиться, что его выходная мощность не изменяется более чем на малую долю ослабления, которое вы ожидаете от вашего волокна.

ответил The Photon 5 +03002016-10-05T18:15:11+03:00312016bEurope/MoscowWed, 05 Oct 2016 18:15:11 +0300 2016, 18:15:11
16

Ответ Neil_UK в значительной степени зависит от того, как ваши измерения нарушены. : - (

Первая и наиболее очевидная проблема заключается в выбранных длинах: 1 м и 30 м: они также находятся в пределах диапазона краевых эффектов, то есть качество соединений конца волокна будет доминировать над любой фактической потерей затухания.

В частности, высококачественное одномодовое волокно на 1300 нм может приблизиться к теоретическим минимальным потерям, составляющим небольшую долю дБ на км, так как трансатлантические кабели могут работать с несколькими усилителями на этом пути.

Если мы предполагаем более дешевое волокно в диапазоне от 0,1 до 1 дБ /км, длина 30 м по-прежнему дает незначительную потерю. Попробуйте 1-10 км!

ответил Terje Mathisen 5 +03002016-10-05T15:06:05+03:00312016bEurope/MoscowWed, 05 Oct 2016 15:06:05 +0300 2016, 15:06:05
1

Ваше одномодовое измерение, взятое само по себе, предполагает, что потери вставки /связи доминируют и что разница находится в пределах погрешности (4-я значащая цифра при измерении дБ не очень значительна). Если кто-то неправильно маркировал одномодовое волокно длиной 1 м в качестве многомодового, ваши результаты были бы согласованы в пределах разумного предела.

Взаимодействие с многомодовым волокном обычно намного более эффективно - это просто большая цель с большим количеством места, чтобы все слегка смещаться и по-прежнему получать большую часть света.

Что ваш эксперимент в основном учил вас, так это то, что работа с одномодовым волокном не является тривиальной.

ответил Chris H 7 +03002016-10-07T10:54:30+03:00312016bEurope/MoscowFri, 07 Oct 2016 10:54:30 +0300 2016, 10:54:30
0

Какой тип волокна вы используете? Одномодовый или многомодовый? Если многомодовый, это 62,5 мкм или 50 мкм?

Вставка сигнала в кабель с неправильным размером будет иметь непосредственную потерю. Кроме того, какие разъемы вы используете для завершения волокна? Является ли передатчик и приемник рассчитанным на один или несколько режимов?

Обычно для многомодовых длин волн используются 850 нм и 1300 нм, в то время как оптические окна 1310 нм и 1500 нм чаще используются для одиночного режима.

Большинство высокопроизводительных оптических приемников, с которыми я работал, имеют чувствительность приема до -28, -30 дБм. Ваши измеренные уровни приема кажутся шумными. Что показывает ваш приемник ни с чем связанным с ним?

Также, как правило, оптические патч-корды окрашиваются следующим образом: Желтый - Одиночный режим на 9um. оранжевый, многорежимный режим на 50 мкм. Серый, многомодовый при 62,5 мкм.

С другой стороны, потери волокон в многомодовом режиме, как правило, составляют около 1,5 дБ на километр, а один режим - около 0,15 дБ на километр. Измерение нескольких метров волокна не собирается вам много рассказывать.

ответил Chris Taylor 7 +03002016-10-07T14:52:30+03:00312016bEurope/MoscowFri, 07 Oct 2016 14:52:30 +0300 2016, 14:52:30

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132