Шумы в начале рефлектограммы

В начале рефлектограммы преобладающими являются шумы, вызванные флуктуациями мощности излучения. Эти флуктуации обусловлены двумя эффектами: когерентным рассеянием света в волокне и поляризационной анизотропией волокна и ответвителя.

Шум, вызванный когерентным рассеянием света харктеризуется тем, что в каждый момент времени на фотоприемник приходит волна, рассеянная с участка волокна равного полуширине импульса света в волокне. Она представляет собой сумму волн, рассеянных в отдельных релеевских центрах. Причем в зависимости от длины когерентности источника излучения суммируются или амплитуды этих волн или их мощности. Когда длина когерентности лазерного диода превышает ширину импульса света в волокне, то наблюдается эффект когерентного рассеяния света и надо суммировать амплитуды волн. При когерентном рассеянии света суммарная амплитуда волны изменяется вдоль волокна случайным образом от своего максимального значения до нуля. В этом случае относительная флуктуация мощности рассеяния волны – порядка единицы и рефлектограмма сильно зашумлена. Однако длина когерентности лазерного диода, используемого в качестве источника излучения, обычно меньше полуширины импульса света в волокне.

Волны, рассеянные с участков волокна, отстоящих друг от друга на расстоянии больше длины когерентности, уже не интерферируют между собой. Поэтому при расчете мощности суммарной волны нужно суммировать не амплитуды, а мощности этих волн. Когерентные шумы могут быть видны на начальном участке рефлектограммы, где вклад собственных шумов фотоприемника пренебрежимо мал. Причем, в отличие от шумов фотоприемника, их нельзя уменьшить, увеличив время усреднения сигнала.

В рефлектометрах применяются наиболее простые типы полупроводниковых лазеров – многомодовые FP лазеры (лазерные диоды с резонатором типа Фабри – Перо) на основе одинарной гетероструктуры.

Шумы, возникающие из – за поляризационной анизотропии волокна и ответвителя характеризуются тем, что в рефлектометрах обычно используются сплавные волоконные ответвители с коэффициентом деления 0,5 (3дБ). При изготовлении ответвителя берутся два волокна. Участок волокон длиной несколько миллиметров разогревается в пламени кислородно – водородной горелки или электрической дуги до температуры плавления кварцевого стекла и вытягивается. Волокна в области перетяжки сплавляются между собой так, что при этом свет частично перекачивается из одного волокна в другое (рис.5.6).

Рисунок 5.6 – Сварной ответвитель с коэффициентом деления 0,5 (3дБ)

Коэффициент деления сплавного волоконного ответвителя зависит и от состояния поляризации излучения. Для двух ортогональных линейных состояний поляризации излучения коэффициенты деления могут отличаться примерно на 0,05 дБ. Поэтому, направляемая ответвителем на фотоприемник мощность рассеянного в волокне излучения будет меняться при измерении состояния поляризации этого излучения. Так как излучение FP лазера линейно поляризовано, то поляризовано и рассеянное в волокне излучение. Из – за наличия в волокне двулучепреломления состояние поляризации рассеянного излучения изменяется по мере распространения света в волокне. Причем, т.к. двулучепреломление распределено вдоль волокна случайным образом, то и эллиптичность и азимут рассеянного излучения случайным образом зависят от расстояния до места рассеяния света в волокне. Вариации состояния поляризации рассеянного в волокне излучения приводит к появлению в рефлектограмме поляризационных шумов с амплитудой порядка нескольких децибел. Поляризационные шумы видны на начальном участке рефлектограммы, где вклад собственных шумов фотоприемника мал. Причем, поляризационные шумы нельзя уменьшить, увеличив время усреднения сигнала. Их можно уменьшить, установив на выходе рефлектометра устройство для модуляции состояния поляризации излучения. Это устройство позволяет многократно изменять за время усреднения сигнала состояние поляризации излучения и усреднять поляризационные шумы.

Поиск по сайту: