Цей метод має кілька різновидів залежно від конкретних умов вимірювання. При науково-дослідних лабораторних вимірах часто ставляться завдання визначення залежності коефіцієнта загасання від довжини хвилі, особливостей технології виробництва, температури, механічних напружень, наявності іонізуючих випромінювань і т.п. Це вимагає створення складних вимірювальних комплексів, що включають потужні неселективні джерела випромінювання, монохроматори, обчислювальні пристрої. Вимірювання проводяться на експериментальних зразках ВС зазвичай порівняно невеликої довжини. Такі установки не придатні для вимірювань в польових умовах в процесі будівництва і експлуатації ВОЛЗ.
Треба відзначити, що практикам найчастіше необхідно вимірювати або повне внесене згасання ВС на будівельному довжині або на змонтованій ділянці, або коефіцієнт загасання при відомій довжині ВС. Ці виміри мають багато спільного, але є й особливості.
Вітчизняний стандарт [6] рекомендує два різновиди методу порівняння рівнів на вході і виході ВС (ОК):
¨ метод обриву;
¨ метод внесених втрат.
Перший метод, більш точний, пов'язаний з руйнуванням випробуваного ВС, який зменшується на 3-5 метрів після кожного вимірювання. Цей метод застосовують для вимірювань коефіцієнта загасання на ВС задовгі, чи не армованих оптичними з'єднувачами (зазвичай на будівельних довжинах при вхідному контролі).
Другий метод застосовують для вимірювання внесених втрат на змонтованих ділянках, коли ВС армовані оптичними з'єднувачами.
Так як величина коефіцієнта загасання a залежить від середньої довжини хвилі l джерела випромінювання, а також від ширини спектра джерела випромінювання Dl, то ці параметри повинні бути точно відомі (стандартизовані). В процесі вимірювання необхідно забезпечити сталість потужності випромінювання, що вводиться в ВС і незмінність модового складу при вимірюванні на багатомодових ВС.
Для вимірювань відбирають відрізки ВС (ОК) з відомою довжиною L. Необхідно пам'ятати, що похибка визначення коефіцієнта загасання збільшується при зменшенні довжини ВС. Вимірюваний ВС (ОК) витримують в нормальних кліматичних умовах не менше 3 ч. (ГОСТ 20.57.408-81). Відповідно до ГОСТ 26814-86 для підготовки зразків необхідно:
¨ обидва кінці вимірюваних ВС звільнити від захисних покриттів, вхідний на відстані не менше 1 м, вихідний на відстані не менше 0.5 м;
¨ кінці кожного ВС звільнити на довжині 10-50 мм від первинних і вторинних захисних покриттів (оболонок);
¨ торцеві поверхні ВС на обох кінцях ОК обробити так, щоб вони були рівними, перпендикулярними осі ВС і не мали відколів і тріщин.
Перпендикулярність відколів і відсутність дефектів визначають під мікроскопом зі збільшенням не менше '20.
Спрощена схема установки для вимірювання за методом обриву представлена на рис. 4.9. Джерело випромінювання (ІІ) через змішувач мод (СМ), фільтр оболонкових мод (ФОМ) і пристрій введення (УВ) висвітлює вхідний торець ВС. Минуле ВС випромінювання надходить на фотоприймач (ФП), електричний сигнал з якого надходить на реєструючий прилад (РП).
Мал. 4.9. Схема установки для проведення вимірювання за методом обриву
Вимірювання проводиться наступним чином. За допомогою УВ проводять юстировку вхідного торця вимірюваного ВС по максимуму сигналу на вході ФП. Фіксують положення вхідного торця і реєструють значення вихідного сигналу P1.
Не зраджуючи положення ВС у пристрої введення, від вихідного кінця вимірюваного ВС обламують відрізок довжиною 0.5-3 см. Знову обробляють вихідний торець ВС і повторюють вимірювання P1. Кількість вимірювань визначають виходячи з допустимої випадкової похибки вимірювання Sdp. але не менше трьох разів. Ця процедура дозволяє виключити грубі помилки через поганий стан вихідного кінця досліджуваного ВС.
Не зраджуючи положення ВС у пристрої введення, обламують вимірюваний ВС після ФОМ на відстані 1 ± 0.2 м від вхідного торця. Готують (обробляють) вихідний кінець короткого відрізка ВС. Реєструють потужність випромінювання, що виходить з короткого ВС P2. Повторюють вимірювання для виключення грубих похибок.
Результати вимірювань оформляються протоколом, в якому вказують:
· Результати вимірювання загасання і коефіцієнта загасання в кожному ВС;
· Довжину хвилі і спектральну ширину джерела випромінювання;
· Марку і довжину оптичного кабелю;
· Тип, заводські номери та дату повірки (атестації) зношеного обладнання;
· Похибка результату вимірювання при обраної довірчої інформації.
Головним достоїнством вимірювання загасання методом обриву є виключення (значне зменшення) похибки від невизначеності рівня введеної в ВС потужності.
Як ІІ для вимірювання загасання на одній довжині хвилі можуть використовуватися світлодіоди, напівпровідникові лазери, а для вимірювань загасання в широкому діапазоні довжин хвиль - лампи розжарювання або газорозрядні в поєднанні з монохроматором. До джерел випромінювання пред'являється ряд вимог.
¨ Потужність випромінювання, яку можна ввести в ВС, повинна бути досить великою, тому що зі збільшенням потужності збільшується динамічний діапазон виміру повного загасання;
¨ Джерело повинен мати строго певну і стабільну довжину хвилі і вузьку смугу випромінюваних довжин хвиль. Це забезпечує єдність вимірювань різними приладами;
¨ Середня потужність випромінювання і довжина хвилі джерела повинні мало залежати від часу і навколишньої температури. Для зменшення цієї залежності використовують системи стабілізації температури випромінювача і стабілізації вихідної потужності.
У багатомодових ВС загасання різних мод відрізняються [2]. Зазвичай моди вищого порядку, які проходять по ВС більший шлях, мають більшу загасання. Виміру зазвичай підлягає деякий середнє загасання, обумовлене всіма можливими модами. У зв'язку з різними загасання мод виміряна величина загасання залежить від розподілу енергії проходить випромінювання між різними модами. Для забезпечення єдності вимірювань на одних і тих же багатомодових ВС необхідно забезпечити у всьому досліджуваному ВС так зване рівноважне розподіл мод (РРМ), яке зазвичай встановлюється в ЗС при будь-яких умовах введення через відстань, рівну довжині встановлення Lуст. яке для різних ВС може становити від сотень метрів до кількох кілометрів. Це особливо важливо при визначенні коефіцієнта загасання на малих (менше 1 км) довжинах ВС.
Для формування РРМ можуть використовуватися додаткові ВС з довжиною або спеціальні змішувачі мод (СМ) [7].
При вимірюванні коефіцієнта загасання a на коротких ділянках ВС виникає також похибка за рахунок мод оболонки, що випливають мод. Ця похибка може бути особливо суттєвою для одномодових ВС. Моди оболонки виникають, якщо джерело випромінювання має випромінює майданчик, що перевищує розміри серцевини ВС, і якщо ширина діаграми спрямованості джерела перевищує апертурний кут ВС. Оболонкові моди, хоча і мають значно більший коефіцієнт загасання в порівнянні з модами серцевини (модами поширення), тим не менше, здатні поширюватися на великі відстані. При вимірюванні потужності джерела випромінювання через короткий ВС, наприклад поводок, приймач зареєструє оболонкові моди. Так як це випромінювання фактично стороннє при вимірюванні коефіцієнта загасання (реєстрації підлягають тільки направляються моди), то виникає похибка вимірювання коефіцієнта загасання. Ця похибка може мати дуже велику величину в одномодових ВС. В одномодових ВС можна боротися з нею за допомогою об'єктива (О), що формує збільшене зображення торця ВС, і установки в площині зображення польової діафрагми (ПД), що відтинає оболонкові моди, перед приймальні майданчиком ФП (рис. 4.10, а).
Найчастіше для боротьби з оболонковими модами використовують фільтр оболонкових мод (ФОМ) (рис. 4.10, б) [2], який зазвичай є відрізок ВС, звільнений від захисних покриттів, складений петлею (вигнутий) радіусом близько 10 см і поміщений в кювету з иммерсионной рідиною, смачивающей оптичну оболонку ВС на довжині 5-10 см. Іммерсійна рідина повинна мати показник заломлення. де n2 - показник заломлення оболонки. Тоді оболонкові моди без відображення на кордоні оболонка-рідина будуть переходити в рідину, поглинатися і розсіюватися в ній.
Для вимірювання загасання за методом обриву можна використовувати серійно випускаються джерела і приймачі випромінювання [10], параметри яких наведені в табл. П1 і П2.
Про серійному виготовленні змішувачів мод і фільтрів мод оболонки для вимірювань за методом обриву немає інформації. Їх треба виготовляти самостійно.
Мал. 4.10. Способи придушення оболонкових мод
Вимірювання внесених втрат
Метод заснований на послідовному вимірі потужності оптичного випромінювання на виході вимірюваного ВС і на виході джерела випромінювання, який приєднується до приймача випромінювання безпосередньо або за допомогою допоміжного ВС, який так само, як і вимірюваний ВС, армований оптичним з'єднувачем.
Оптичні з'єднувачі, якими армовані вимірюваний ВС і допоміжний ВС, повинні мати певний рівень втрат AР при з'єднанні. Повинна бути також відома довжина ВС L.
При підготовці до вимірювань необхідно протерти торці всіх сочленяющаяся з'єднувачів спиртом.
Основна відмінність методу вимірювання внесених втрат від методу обриву полягає в використанні для вимірювань оптичних роз'ємів. На практиці використовують два різновиди методу вимірювання внесених втрат.
У першому варіанті (рис. 4.11, Схема I) використовується джерело випромінювання з виходом у вигляді гнучкого оптичного повідця. Проводяться два виміри. При першому вимірюваний ВС підключають між виходом джерела і ФП і проводять вимірювання потужності P1 або рівня p1. При другому вимірі джерело безпосередньо підключається до приймача. Проводиться вимір рівня p2.
Для визначення загасання aL обчислюють різницю двох виміряних рівнів
В результат входить середнє значення втрат в оптичному роз'ємі AР. з'єднує два ВС.
У другому варіанті (рис. 4.11, Схема II) використовується джерело випромінювання, вихідний оптичний роз'єм якого встановлений на передній панелі випромінювача. Для вимірювань використовується оптичний поводок.
Мал. 4.11. Схема установки для вимірювання внесених втрат
Проводяться два виміри. При першому оптичний поводок безпосередньо підключається до приймача і вимірюється рівень оптичної потужності р1. При другому вимірі замість оптичного повідця між джерелом і приймачем випромінювання включається вимірюваний ВС. В результат вимірювання входить загасання оптичного повідця apv.
Результати вимірювань оформляються протоколом, що містить ті ж відомості, що і в методі обриву.
При вимірі внесених втрат зазвичай використовують спеціальні прилади - оптичні тестери (ОТ). Вони призначені для вимірювань в процесі будівництва і експлуатації ВОЛЗ. Для вимірювань необхідно використовувати роздільні, рознесені в просторі приймач і джерело випромінювання. Підвищити точність і розширити вимірювальні можливості можна, використовуючи оптичні тестери (оптичні мультиметри), які в одному корпусі містять джерело і приймач випромінювання. Це дозволяє проводити вимірювання загасання змонтованої дільниці ВТ одночасно в двох ВС, а в кожному з них у зустрічних напрямках, підвищити точність вимірювання завдяки можливості калібрувати джерела випромінювання за власними приймачів. Технічні параметри оптичних тестерів, що випускаються вітчизняними і зарубіжними виробниками, наведені в табл. П3.