Пояснительная записка (1214924), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Он служит для анализа ВЧ цепей (до 110ГГц) припогрешности измерения фазы 0,3° - 1°. В этом случае появляется возможность вповышении частоты модуляции, а также в гибком ее изменении в зависимостиот диапазона значения мер хроматической дисперсии, наклона дисперсионнойкривой, а также длины волны ненулевой дисперсии.Рисунок 2.8 - Структурная схема оборудования для измерения ХД на основефазосдвигового метода с применением фазометра.Рисунок 2.9 - Структурная схема оборудования для измерения ХД на основефазосдвигового метода с применением векторного анализатора.При применении фазометра в качестве аппаратуры измерения разности фаз,частота модуляции оптического излучения (f) задается внешним задающимгенератором. Потом излучение, которое модулируется в передающем модуле,27распадается на измерительный и опорный канал.
Излучение, которое поступаетна измерительный канал, проходит через меру ХД и приобретает фазовыйсдвиг относительно опорного канала. Затем приемный модуль совершаетпреобразование оптического сигнала 2 каналов в электрический, а фазометр всвою очередь совершает измерение разности фаз между измерительным иопорным каналами на частоте f. Частота модуляции в этом случае влияетобратно пропорционально на погрешность воспроизведения единицы ХД.Такая величина может достигать больших значений: до 1000 МГц. Применениефазометров на больших частотах может привести к погрешности измеренияразности фаз порядка 1. Чтобы уменьшить погрешность измерения разностифаз применяют гетеродинирование.
Это помогает добиться снижения частоты,на которой производятся измерения (fp). В итоге, разность фаз измеряется спогрешностью до 0.1°.Теперь рассмотрим случай, когда применяется векторный анализатор.Частоту модуляции в таком случае выбирает сам анализатор. Излучение,которое модулируется в передающем модуле, распадается на измерительный иопорный канал. Излучение, которое поступает наизмерительный канал,проходит через меру ХД и приобретает фазовый сдвиг относительно опорногоканала.
Затем приемный модуль преобразует оптический сигнал 2 каналов вэлектрический, а векторный анализатор производит измерение разности фаз начастоте f между измерительным и опорным каналами.Погрешность при измерении разности фаз у самых точных векторныханализаторов выше, чем у НЧ фазометров, и составляет в самом лучшем случае0,3° в диапазоне от 50 МГц до 8 ГГц. В таком случае появляется гибкость привыборе частоты модуляции измерительного оптического сигнала, потому что ввекторный анализатор встроен синтезатор частоты.
Из этого следует, что естьвозможность в выборе оптимальной частоты измерительного сигнала с цельюповышения точности измерения ХД для различных типов ОВ. Использованиенекоторого синтезатора частоты в первом варианте построения аппаратуры дляизмерения ХД затруднительно из-за необходимости внедрения второго канала28синтеза частоты, который можно перестраивать. Также следует сказать, чтоесть трудность в применении гетеродинного метода измерения ХД прибольших частотах (более 1 ГГц). В свою очередь необходимо сказать, что,после калибровки векторного анализатора, появляется возможность полученияпогрешности измерения фазы 0.1°. Это ведет к гораздо меньшей погрешностиизмерения ХД.
Калибровка фазометра представляется трудной задачей, т.к.линия задержки может быть длиной 1,5 м (при частоте модуляции 200 МГц), апогрешность определения длины линии задержки составляет 0,4 мм. Такиеусловия доставляют трудности при ее изготовлении. Вместе с этим, прикалибровке векторного анализатора нужна линия задержки длиной L=40 мм спогрешностью определения длины линии задержки l =10 мкм.В итоге, из вышеперечисленного можно сказать, что применениевекторного анализатора дает более гибкий выбор частоты модуляции, чтопозволяет обеспечивать гораздо меньшую неопределенность результатовизмерений ХД при должной калибровке векторного анализатора.4) Уменьшение влияния нестабильности температурыУменьшитьвлияниефакторанестабильноститемпературынанеопределенность результатов измерений ХД можно тремя способами :- Способ создания активного термостата с небольшим внутренним объемом.Полученный термостат сможет поддерживать постоянную температуру повсему объему со погрешностью 0,1°С.- Создание пассивного термостата, не позволяющий быстро изменятьсятемпературе в ОВ.- С помощью применения методики, которая позволяет компенсироватьизменение фазы путем введения излучения опорного канала в меру.
В такойметодикеизлученияизмерительногоиопорногоканаловпроходятэквивалентную длину, которая зависит от температуры, и тем самымсовершают компенсацию удлинения ОВ меры.Вмодифицированномметодеиспользуетсяпоследнийметоддляуменьшения влияния нестабильности температуры на неопределенность29результатов измерений ХД, а также применяется активный и пассивныйтермостат для уменьшения влияния температуры окружающей среды.В схеме по сравнению с классической участвует компенсация влияниятемпературнойнестабильностимерынанеопределенностьрезультатовизмерений хроматической дисперсии, а также контроль длины волны ивозможность регулирования частоты модуляции оптического излучения.Компенсация температурной нестабильности происходит путем введенияопорного оптического канала вместе с опорным лазером, излучение которогопроходит по ОВ.
Излучения, которое исходят от перестраиваемого лазера иопорного лазера приобретают эквивалентные изменения фазового сдвига, чтоприводит к уменьшению суммарной неопределенности результатов измеренийХД. В итоге путем применения такого способа удается совершить компенсациюизменения оптической длины ОВ.Чтобы уменьшить неопределенность результатов измерения ХД, наклонадисперсионной кривой и длины волны нулевой дисперсии была полученавозможность регулировать частоту модуляции интенсивности излучения лазераза счет применения векторного анализатора для измерения разности фазы.Также чтобы уменьшить погрешность измерения разности фаз, и в этом жевремя, уменьшить неопределенность результатов измерения ХД, длины волнынулевой дисперсии, наклона дисперсионной кривой нужно сделать калибровкувекторного анализатора.Все указанные изменения в структурной схеме модифицированного методадали возможность реализовать все достоинства фазосдвигового метода, а такжеустранить его основные минусы.2.3 Анализ получения дисперсии в схеме модифицированногофазосдвигового методаПроанализируемподробнейпрохождениеоптическогоизлученияиэлектрических сигналов, а также их изменения в структурной схеме измеренияХД с помощью модифицированного метода.30Перестраиваемый лазер создает оптическое излучение с длиной волны иинтенсивностью .
При помощи перестраиваемого лазера происходитсканирование по длине волны. На такой длине волны происходит измерениефазы (задержки) сравнительно с опорным лазером. Эта задержка определенаХД тестируемого ОВ.Переключение перестраиваемых лазеров дает возможность проводитьизмерения ХД исследуемого ОВ в различных поддиапазонах оптическогоспектра.Опорный лазер создает оптическое излучение с интенсивностью I0 и длинойволны 0 . Относительно такой длины волны происходит измерение фазы(задержки) сигнала .Как только оптическое излучение перестраиваемогои опорного лазерапроходит через оптический разветвитель, получившееся излучение выражаетсяв виде композиции двух излучений с различной интенсивностью и разнымидлинами волн:3 = 1 (1 )1 + 2 (0 )2 ,4 = 1 (1 )1 + 2 (0 )2(2.5)где 1 (1 ) - коэффициент ответвления первого полюса на длине волны при учете собственных потерь разветвителя; 2 (0 ) - коэффициентответвления второго полюса на длине волны 0 при учете собственных потерьразветвителя.После прохождения сигналом оптического разветвителя излучение идет намодулятор интенсивности, который построен на базе интерферометра МахаЦандера.
Этот модулятор регулируется с помощью гармонического генераторас частотой f, встроенным в векторный анализатор.Чтобы вывести модулятор на рабочий режим (рабочую точку), в которомглубина модуляции выражается максимальным значением, а гармоническиеискажения становятся минимальными, требуется напряжение, которое нужноподать на электрический разъем модулятора. Напряжение создается блоком,который устанавливает рабочую точку, обеспечивает устойчивую глубину31модуляции, а также наименьшие гармонические искажения при модуляцииоптического сигнала.
Синусоидальная форма ВЧ сигнала при модуляциинайдена из наилучшего соотношения сигнал/шум основной гармоники инаименьших гармонических искажений в случае усиления сигнала в ОЭП вприемном модуле, что в свою очередь, позволяет уменьшить погрешностьизмерения ХД. После прохождения модулятора интенсивность оптическогоизлучения представляет собой сумму 2 составляющих.() = ∙ () ∙ ∙ cos(2)1 (1 ) ∙ 3 (1 )1∙ (1 + cos ( ∙)+2 ∙ () ∙ ∙ cos(2)2 (0 ) ∙ 4 (0 )2∙ (1 + cos ( ∙)2(2.6)где 4 (0 ) − коэффициент ослабления оптического излучения на длиневолны 0 ; 3 (1 ) - коэффициент ослабления оптического излучения на длиневолны ; E(f) - амплитудно-частотная характеристика модулятора; модулирующее напряжение высокой частоты, которое подается на модулятор; - напряжение смещения модулятор; - полуволновое напряжениемодулятора; f - частоты модуляции, Гц;Затем промодулированное оптическое излучение поступает на ОВ.
Послепрохождения ОВ на выходе оптическое излучение приобретает изменениевследствие ряда эффектов: ХД, воздействия ПМД 2-ого порядка и влияниятемпературной нестабильности ОВ.Вследствие этого на выходе из ОВ интенсивность излучения будетвыражаться как:() = () cos(2 + 1 ( ) + 1 ( ) + 1 ( )) 1 1 ( )3 ( )5 ( )(1 + cos ()+2 () cos(2 + 2 (0 ) + 2 (0 ) + 2 (0 )) 2 (0 )4 (0 )2 6 (0 )+(1 + cos ()2(2.7)где 1 , 2 (0 ) - набеги фаз оптического излучения при влиянии ХДна длинах волн и 0 соответственно; 1 ( ) , 2 (0 ) - набеги фазоптического излучения за счет температурной нестабильности на длинах волн и 0 соответственно; 1 ( ) , 2 (0 )- набеги фаз оптического32излучения на за счет ПМД 2-ого порядка длинах волн и 0 соответственно;5 (1 ) - коэффициент ослабления оптического излучения на длине волны втестируемом ОВ; 6 (0 ) - коэффициент ослабления оптического излучения надлине волны 0 в тестируемом ОВ;ПослепрохожденияОВ излучениеидетвприемныйблок.Тамспектральный демультиплексор разбивает оптическое излучение на 2 канала:опорное излучение и тестируемое оптическое излучение.Надвухвыходахспектральногодемультиплексораинтенсивностиоптического излучения:() =1 1 ( )3 ( )5 ( )7 ( )∗2∗ (1 + cos ( () cos(2 + 1 ( ) + 1 ( ) + 1 ( ) + 1 ( ) + 1 ( )) )+2 (0 )4 (0 )2 6 (0 )8 (0 )+∗2∗ (1 + cos ((2.8) () cos(2 + 2 (0 ) + 2 (0 ) + 2 (0 ) + 2 (0 ) + 2 (0 )) )где 7 ( ) - коэффициент ослабления оптического излучения на длиневолны в спектральном демультиплексоре; 8 (0 ) - коэффициент ослабленияоптического излучения на длине волны 0 в спектральном демультиплексоре;1 ( ) - набег фазы оптического излучения на длине волны за счет ХД вспектральном демультиплексоре; 1 ( ) - набег фазы оптическогоизлучения на длине волны ; за счет ПМД 2-ого порядка в спектральномдемультиплексоре; 2 (0 ) - набег фазы оптического излучения на длиневолны 0 из-за ХД в спектральном демультиплексоре; 2 (0 ) - набег фазыоптического излучения на длине волны 0 вследствие ПМД 2-ого порядка вспектральном демультиплексоре;Каждый канал спектрального демультиплексора проводит излучение на наоптико-электронный преобразователь со спектральной чувствительностью S,амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристикой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
