ГОСТ Р МЭК 60793-1-41-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛОКНА ОПТИЧЕСКИЕ

Часть 1-41

Методы измерений и проведение испытаний. Ширина полосы пропускания

Optical fibres. Part 1-41. Measurement methods and test procedures. Bandwidth

ОКС 33.180.10

Дата введения 2015-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности" (ОАО "ВНИИКП") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 "Кабельные изделия"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 06 сентября 2013 г. N 908-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60793-1-41:2010* "Волокна оптические. Часть 1-41. Методы измерений и проведение испытаний. Ширина полосы пропускания" (IEC 60793-1-41:2010 "Optical fibres - Part 1-41: Measurement methods and test procedures - Bandwidth", IDT).

______________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2020 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)     

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает три метода определения и измерения модальной ширины полосы многомодовых оптических волокон (МЭК 60793-2-10, серия МЭК 60793-30 и серия МЭК 60793-40). Частотную характеристику в пределах полной полосы модулирующих частот непосредственно измеряют в частотной области методом определения реакции оптического волокна (далее - волокно) на воздействие синусоидально модулированного источника излучения. Частотная характеристика в пределах полной полосы модулирующих частот также может быть измерена методом отслеживания расширения узкого импульса света. Рассчитанную характеристику определяют с использованием значений дифференциальной модовой задержки (DMD). Приведены три метода:

- метод A: измерение временной области (искажения импульса);

- метод B: измерение частотной области;

- метод C: модовая ширина полосы при насыщающем возбуждении, рассчитанная из дифференциальной модовой задержки (OMBc).

При методах A и B используют один из двух способов возбуждения волокна: насыщающее возбуждение (OFL) и возбуждение с ограничением мод (RML). Метод C предназначен для многомодовых волокон типа А1а.2 (и для подготовки волокна типа А1а.3). При данном методе применяют взвешенное суммирование характеристик возбуждения, рассчитанных с использованием значений DMD и весовых коэффициентов, соответствующих насыщающему возбуждению. Соответствующий метод испытания и способ возбуждения выбирают в соответствии с типом волокна.

Примечания

1 Настоящие методы испытаний, как правило, применяют при производстве и проведении научно-исследовательских работ; при эксплуатации волокна их применение затруднительно.

2 Способ возбуждения OFL применяли в течение многих лет для определения модальной широкополосности в системах возбуждения, использующих светодиоды. Однако для источников возбуждения в виде лазера (например, VCSEL), используемых при гигабитных и выше скоростях передачи данных, не было указано ни одного способа возбуждения. Это вызвало необходимость разработки МЭК 60793-1-49 для определения модового коэффициента широкополосности волокна 50 мкм, оптимизированного для использования лазера в качестве источника возбуждения. Подробная информация может быть получена из МЭК 60793-2-10:2004 и МЭК 61280-4-1:2003 или более поздних редакций этих стандартов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).

IEC 60793-1-20, Optical fibres - Part 1-20: Measurement methods and test procedures - Fibre geometry (Волокна оптические. Часть 1-20. Методы измерений и проведение испытаний. Геометрия волокна)

________________

Заменен на IEC 60793-1-20:2014.

IEC 60793-1-42, Optical fibres - Part 1-42: Measurement methods and test procedures - Chromatic dispersion (Волокна оптические. Часть 1-42. Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия)

________________

Заменен на IEC 60793-1-42:2013.

IEC 60793-1-43, Optical fibres - Part 1-43: Measurement methods and test procedures - Numerical aperture (Волокна оптические. Часть 1-43. Методы измерений и проведение испытаний. Числовая апертура)

________________

Заменен на IEC 60793-1-43:2015.

IEC 60793-1-49:2006, Optical fibres - Part 1-49: Measurement methods and test procedures - Differential mode delay [Волокна оптические. Часть 1-49. Методы измерений и проведение испытаний. Дифференциальная задержка мод (многомодовая групповая задержка)]

________________

Заменен на IEC 60793-1-49:2018.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 ширина полосы пропускания (минус 3 дБ) [bandwidth (-3 dB)]: Величина, численно равная самой низкой частоте модуляции, на которой значение передаточной функции полосы модулирующих частот оптического волокна уменьшается до определенного уровня, как правило, равного половине значения нулевой частоты. Ширину полосы пропускания в настоящем стандарте обозначают как .

Примечание - Известно, что во избежание включения в отчет крайне высоких значений, связанных с "областями насыщения", могут быть проведены разные расчеты, иногда называемые расчетами с понижением значений. Например, в МЭК 60793-1-49 используют умножение значения частоты в 1,5 дБ на . Если применяют такой расчет, то это указывают в отчете об испытании.

3.2 передаточная функция (transfer function): Дискретная функция комплексных чисел, зависящая от частоты, представляющая собой характеристику частотной области испытуемого волокна.

Примечание - Метод А позволяет определить частотную характеристику посредством обработки данных временной области при использовании преобразования Фурье. Методом В определяют передаточную функцию только при условии использования инструмента, позволяющего измерять как фазу, так и амплитуду. Метод С аналогичен методу А, так как при этом методе также применяют преобразования Фурье. В настоящем стандарте передаточную функцию обозначают .

3.3 спектр мощности (power spectrum): Дискретная функция действительных чисел, зависящая от частоты, представляющая собой амплитуду характеристики частотной области испытуемого волокна.

Примечание - Методы А и С позволяют определять спектр мощности через передаточную функцию. Методом В определяют передаточную функцию как отношение амплитуды сигнала, измеренной по всей длине испытуемого волокна, к эталонному значению. В настоящем стандарте спектр мощности обозначают ||.

3.4 импульсная характеристика (impulse response): Дискретная функция действительных чисел, зависящая от времени, представляющая собой временную характеристику испытуемого волокна при использовании совершенного импульса в качестве входного сигнала. Во всех методах импульсную характеристику получают способом обратного преобразования Фурье передаточной функции. В настоящем стандарте импульсную характеристику обозначают .

     4 Испытательное оборудование

    4.1 Источник излучения

4.1.1 Метод А. Измерение во временной области (искажение импульса)

Для проведения измерений используют источник излучения, такой как инжекционный лазерный диод, излучающий импульсы короткой длительности и с узким спектром. При методе измерения искажения импульса требуется способность электрического или оптического переключения энергии источников света. Некоторые источники света для производства импульса должны возбуждаться электрическим сигналом. В этом случае должны быть предусмотрены устройства генерации импульсов возбуждения. С этой целью может быть использован генератор электрической функции или эквивалентное устройство. Его выходная мощность должна быть использована как для побуждения выработки импульса источником света, так и приведения в действие системы регистрации. Другие источники света могут самовозбуждаться, в этом случае должны быть предусмотрены средства для синхронизации системы регистрации с импульсами, исходящими от источника света. В некоторых случаях это может быть достигнуто применением электрических средств, в других случаях - оптоэлектронных средств.

4.1.2 Метод В. Измерение в частотной области

Для проведения измерений в качестве источника излучения используют инжекционный лазерный диод непрерывного излучения. При использовании метода измерения в частотной области требуется способность модулировать энергию источника света электрическим или оптическим способом. Модуляционный выход следящего генератора или анализатора сети соединяют с модулятором с помощью любого указанного задающего усилителя.

4.1.3 Метод С. Модовая ширина полосы при насыщающем возбуждении, рассчитанная из дифференциальной модовой задержки (ОМВс)

Используют источник излучения как указано в МЭК 60793-1-49.

4.1.4 Для методов А и В

a) Используют источник излучения с известным значением центральной длины волны, находящимся в пределах ±10 нм указанного номинального значения длины волны. В случае применения инжекционных лазерных диодов лазерное излучение, вводимое в волокно, должно превышать спонтанное излучение не менее чем на 15 дБ (оптическое).

b) Используют источник с достаточно узкой шириной линии для того, чтобы измеренная ширина полосы составляла не менее 90% от межмодовой ширины полосы. Этого достигают вычислением предела нормированной межмодовой дисперсии, NIDL (см. приложение А). Для волокна категории А4 ширина линии любого лазерного диода достаточно узкая, что позволяет не учитывать ее при измерении ширины полосы пропускания.

c) Для волокон категорий А1 и А3 рассчитывают NIDL, ГГц·км (приложение А), каждого измеренного значения длины волны из ширины спектра оптического источника для этой длины волны следующим образом:

,

где - полная ширина кривой распределения по уровню 0,5 спектральной ширины источника;

- коэффициент межмодовой дисперсии, ГГц·км·нм, взятый из приложения А в соответствии с длиной волны источника;

- не определен для длин волн в диапазоне 1200-1400 нм. Спектральная ширина источника для этих длин волн должна быть не более 10 нм по уровню 0,5.

Примечание - Приемлемость значений NIDL зависит от указанных потребителем требований к испытаниям. Например, NIDL с значением 0,5 ГГц·км будет приемлемым для проверки того, что минимальная ширина полосы волокна превышает некоторое значение меньшее 500 МГц·км, но не будет приемлемым для проверки того, что минимальная ширина полосы волокна превышает 500 МГц·км. При слишком низком значении NIDL требуется источник с меньшей спектральной шириной.

d) Источник излучения должен быть спектрально стабильным по всей длительности одного импульса и в течение времени проведения измерения.     

    4.2 Система возбуждения

4.2.1 Насыщающее возбуждение (OFL)
     

4.2.1.1 Условия OFL для волокна категории А1

Независимо от свойств излучения источника света между источником света и испытуемым образцом для управляемого возбуждения используют смеситель мод. Выход смесителя мод соединяют с входным концом испытуемого образца в соответствии с приложением D. Положение волокна должно быть устойчивым в течение всего времени измерений. При необходимости формирования изображения для выравнивания волокна может быть использована смотровая система.

Рекомендации по OFL в приложении А, основанные на допустимых колебаниях интенсивности света на входе испытуемого волокна, могут привести к большим (>25%) несовпадениям результатов измерений для больших значений длин волн (>1500 МГц·км) для волокон типа А1а. Эти несовпадения вызваны незначительными различиями в условиях возбуждения соответствующих устройств. Для исправления данной ситуации применяют метод С.

Принимают меры для удаления света из оболочки в испытуемом образце. Часто для этого достаточно покрытия волокна. В других случаях необходимо использовать фильтры оболочечных мод вблизи обоих концов испытуемого образца. Волокно может удерживаться на фильтрах оболочечных мод с помощью малых грузов, но в этих местах следует избегать микроизгибов волокна.

Примечание - Измерения ширины полосы волокна, проводимые с помощью насыщающего возбуждения (OFL), подтверждают преимущество использования многомодовых волокон категории А1, особенно в случае применения светодиодов с длинами волн 850 и 1300 нм. Применение лазеров при данном виде возбуждения в некоторых случаях также может быть обосновано, но может привести к уменьшению длин связи (при 850 нм) или ограничениям на использование лазерных источников (при 1300 нм).

4.2.1.2 Условия OFL для волокон категорий A3 и А4

OFL достигается геометрическим оптическим возбуждением, при котором конус возбуждения превосходит максимальную теоретическую числовую апертуру волокна и диаметр возбуждающего светового пятна является величиной одного порядка с диаметром сердцевины волокна. Источник света должен быть способен возбуждать в волокне в одинаковой мере моды как низкого, так и высокого порядка.