POLITECHNIKA WROCŁAWSKA LABORATORIUM Z SYSTEMÓW TELETRANSMISJI.
Sprawozdanie ćw. nr 5 Pomiary mocy optycznej i tłumienności światłowodów
GRUPA NR 5 1. Mariusz Śliwa 2. Piotr Wojciul

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem pomiaru mocy optycznej i tłumienności światłowodów oraz pomiar parametrów wielomodowego światłowodowego sprzęgacza kierunkowego.

1. Spis przyrządów pomiarowych.

   • Siemens Light source LED K2502

   • Siemens Optical Meter K2401

2. Przebieg ćwiczenia.

   1. Pomiar poziomu mocy optycznej nadajnika.

Pomiarów poziomu mocy optycznej nadajnika dokonaliśmy dla dwóch długości fali: λ=850nm i λ=1300nm przy użyciu dwóch patchcordów o średnicy rdzenia 62,5 μm i średnicy płaszcza 125 μm. Wyniki pomiaru przedstawiliśmy w tabeli poniżej.

λ	Poziom odniesienia
[nm]	[dBm]
850	-26,78
1300	-26,83

1. Pomiar tłumienności światłowodu wielomodowego.

Pomiarom poddany został światłowód wielomodowy o następujących parametrach:

• średnica rdzenia 50μm

• średnica płaszcza 125μm

Wyniki pomiaru poziomu mocy optycznej:

λ	poziom sygnału optycznego	moc sygnału optycznego
[nm]	[dBm]	[μW]
850	-32,86	0,518
1300	-31,31	0,740

Tłumienność całkowitą można wyznaczyć korzystając z następującej zależności:

Na podstawie zmierzonych poziomów mocy optycznej wyznaczyliśmy tłumienność całkowitą badanego światłowodu wielomodowego dla obu długości fali λ:

Ponieważ średnica rdzenia patchcordów (62,5μm) oraz średnica rdzenia światłowodu badanego (50μm) nie są jednakowe, wyznaczone powyżej tłumienności całkowite są obarczone pewnym błędem. W wyniku niedopasowania średnic rdzeni część energii ze światłowodu o większej średnicy rdzenia przenika do płaszcza światłowodu o mniejszej średnicy rdzenia. Dlatego otrzymane wartości tłumienności całkowitej należy skorygować o straty powstałe w wyniku opisanego zjawiska. W tym celu wyznaczymy A_strat:

W naszym przypadku:

a wartość skorygowaną tłumienności całkowitej A’ obliczyliśmy z następującej zależności:

więc:

1. Pomiar tłumienności światłowodu jednomodowego.

Pomiarom poddany został światłowód jednomodowy o następujących parametrach:

• średnica rdzenia 9μm

• średnica płaszcza 125μm

Wyniki pomiaru poziomu mocy optycznej:

λ	Poziom mocy optycznej
[nm]	[dBm]
850	-46,7
1300	-47,45

Poniżej wyznaczone zostały wartości poszczególnych tłumienności w sposób analogiczny jak w przypadku światłowodu wielomodowego.

Tłumienność całkowita:

poprawka wynikająca z różnicy średnic:

Skorygowana tłumienność całkowita:

Ponieważ w układzie odniesienia wykorzystany był patchcord wielomodowy, dlatego otrzymane wyniki dla światłowodu jednomodowego są złe (tłumienność światłowodu dla 1300nm jest większa od tłumienności dla 850nm). Zastosowana metoda pomiaru jest niepoprawna. Aby poprawnie wyznaczyć tłumienność światłowodu jednomodowego należy ponownie wyznaczyć poziom odniesienia lecz używając do tego celu patchcordu jednomodowego. Ponieważ zarówno patchcord w układzie odniesienia jak i światłowód badany mają tę samą średnicę rdzenia nie zachodzi potrzeba uwzględnienia poprawki wynikającej z ich różnicy.

W poniższej tabeli przedstawiony został poziom odniesienia dla układu z patchcordem jednomodowym.

	nwy850 [dBm]	Pwy850 [nW]	A(850) [dB]
Patchcord	-43,77	44,3	nie dotyczy
jednomodowy 880m	-46,7	21,4	2,93
jednomodowy 979m	-46,15	24,2	2,38
	nwy1300 [dBm]	Pwy1300 [nW]	A(1300) [dB]
Patchcord	-45,99	25,1	nie dotyczy
jednomodowy 880m	-47,45	17,9	1,46
jednomodowy 979m	-47,12	19,3	1,13

Przykładowe obliczenia dla światłowodu jednomodowego 880m dla długości fali 850[nm]

A(850)=-43,77-(-46,7)= 2,93 [dBm]

1. Pomiar tłumienności wielomodowego światłowodowego sprzęgacza kierunkowego.

Wyniki pomiaru dla λ=850nm:

Nadajnik	Odbiornik	nwe850 [dBm]	Pwe850 [uW]	nwy850 [dBm]	Pwy850 [uW]
1	4	-26,78	2,09	-46,62	0,0218
	3	-26,78	2,09	-31,23	0,753
	2	-26,78	2,09	-31,17	0,764
2	1	-26,78	2,09	-31,86	0,852
	3	-26,78	2,09	-47,81	0,0166
	4	-26,78	2,09	-32,74	0,532
3	1	-26,78	2,09	-32,54	0,558
	2	-26,78	2,09	-47,82	0,0166
	4	-26,78	2,09	-31,38	0,578
4	1	-26,78	2,09	-47,29	0,0187
	2	-26,78	2,09	-32,5	0,561
	3	-26,78	2,09	-32,13	0,611

Wyniki pomiaru dla λ=1300nm:

Nadajnik	Odbiornik	nwe1300 [dBm]	Pwe1300 [uW]	nwy1300 [dBm]	Pwy1300 [uW]
1	4	-26,83	2,06	-46,22	0,0238
	3	-26,83	2,06	-31,62	0,69
	2	-26,83	2,06	-31,08	0,77
2	1	-26,83	2,06	-31,82	0,658
	3	-26,83	2,06	-47,88	0,0163
	4	-26,83	2,06	-32,99	0,511
3	1	-26,83	2,06	-32,88	0,515
	2	-26,83	2,06	-48	0,0158
	4	-26,83	2,06	-32,28	0,592
4	1	-26,83	2,06	-47,38	0,0183
	2	-26,83	2,06	-32,78	0,526
	3	-26,83	2,06	-32,06	0,621

Wyznaczenie parametrów sprzęgacza:

• Tłumienność tranzytowa

• Tłumienność dostępu

• Tłumienność poprzeczna

• Tłumienność sprzęgacza

• Stosunek rozdziału

Przykładowe obliczenia dla wejścia nr1 i długości fali λ=850nm.

Poziom odniesienia: n_wej1=-26,78dBm (P₁=2,09μW)

dla λ=850nm:

	Wartość parametrów
Wejście	ART[dB]	AP [dB]	ADS [dB]	SR
1	4,39	19,84	4,45	1,0146
2	5,08	21,03	5,96	1,6015
3	4,60	21,04	5,76	1,0358
4	5,35	20,51	5,72	1,0891

dla λ=1300nm:

	Wartość parametrów
Wejście	ART[dB]	AP [dB]	ADS [dB]	SR
1	4,25	19,39	4,79	1,1159
2	4,99	21,05	6,16	1,2877
3	5,45	21,17	6,05	1,1495
4	5,23	20,55	5,95	1,1806

1. Pomiar tłumienności linii światłowodowych w przełącznicy.

Tabele pomiarowe:

dla λ=850nm:

Konfiguracja	nwe850 [dBm]	Pwe850 [uW]	nwy850 [dBm]	Pwy850 [uW]	długość światłowodu [km]	ilość spawów	Złącza rozłączne z urządzeniem pomiarowym	A(850) [dB]	Aj(850) [dB/km]
we-A, wy-D	-26,78	2,09	-31,7	0,685	0,436	4	3	4,92	8,302752
we-B,wy-C	-26,78	2,09	-32,25	0,597	0,862	5	1	5,47	5,417633
we-A, C-D zwarte, wy-B	-26,78	2,09	-39,16	0,121	1,298	9	5	12,38	7,688752

dla λ=1300nm:

Konfiguracja	nwe1300 [dBm]	Pwe1300 [uW]	nwy1300 [dBm]	Pwy1300 [uW]	długość światłowodu [km]	ilość spawów	Złącza rozłączne z urządzeniem pomiarowym	A(1300) [dB]	Aj(1300) [dB/km]
we-A, wy-D	-26,83	2,06	-30,69	0,852	0,436	4	3	3,86	5,87156
we-B,wy-C	-26,83	2,06	-30,27	0,94	0,862	5	1	3,44	3,062645
we-A, C-D zwarte,wy-B	-26,83	2,06	-35,62	0,273	1,298	9	5	8,79	4,922958

Przykładowe obliczenia dla λ=850nm:

Tłumienność całkowita:

Tłumienność jednostkowa:

Linia A-D o długości 436m zawiera 4 połączenia rozłączne oraz 4 spawy. W układzie do pomiaru poziomu odniesienia występowało jedno połączenie rozłączne, więc do wyznaczenia tłumienności jednostkowej uwzględniamy tylko 3 połączenia rozłączne.

1. Wnioski i spostrzeżenia.

• wykonywane podczas ćwiczenia pomiary obarczone są błędem wynikającym z niezupełnej czystości złącz światłowodów oraz niedokładności połączeń

• tłumienność zarówno w przypadku światłowodu wielomodowego jak i jednomodowego dla λ=1300nm jest mniejsza niż w przypadku λ=850nm. Potwierdza to nasze oczekiwania, gdyż okno na 1300nm ma lepsze właściwości niż okno na 850nm

• aby właściwie wyznaczyć tłumienność jednostkową światłowodu pod uwagę należy wziąć szereg czynników mających wpływ na nią tj. należy uwzględnić poprawkę wynikającą z różnicy średnic rdzeni patchcordu i badanego światłowodu, uwzględnić występujące w badanej linii światłowodowej połączenia spawane i rozłączne

• w przypadku światłowodu jednomodowego nie wystarczy uwzględnić poprawki wynikającej z różnicy średnic, ponieważ otrzymamy rezultat wskazujący, że tłumienność światłowodu dla λ=1300nm jest większa od tłumienność dla λ=850nm. Konieczne w tym wypadku jest wyznaczenie nowego poziomu odniesienia w układzie ze światłowodem jednomodowym

• niewielkie różnice w wartościach poszczególnych parametrów sprzęgacza kierunkowego wynikają z błędów pomiarowych. Ogólnie możemy uznać, że sprzęgacz równomiernie rozdzielał sygnał pomiędzy wyjścia. Badany sprzęgacz charakteryzował się tłumiennością poprzeczną w zakresie 19,39÷21,17dB

• przy pomiarach linii światłowodowych w przełącznicy rozrzut tłumienności jednostkowych wynika z błędów pomiarowych ora różnej ilości połączeń, które na pewno nie miały jednakowych tłumienności,podejrzewamy że któreś z połączeń rozłącznych mogło być brudne bądź uszkodzone gdyż tłumienność jednostkowe wyszły nam duże w zakresie 3 - 8 dB a teoretycznie powiny się mieścić w zakresie 2,4-2,7 dla długości fali 850nm i 0,5-0,8 dB dla długości fali 1300nm.