ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Волокна оптические

Часть 1-40

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ. ЗАТУХАНИЕ

IEC 60793-1-40:2001 Optical fibres — Part 1-40: Measurement methods and test procedures —

Attenuation

(IDT)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2014

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного 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 18 сентября 2012 г. № 342-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60793-1-40:2001 «Волокна оптические. Часть 1-40. Методы измерений и проведение испытаний. Затухание» (IEC 60793-1-40:2001 «Optical fibres — Part 1-40: Measurement methods and test procedures —Attenuation»).

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

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). 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 (gost.ru)

© Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

Содержание

1    Область применения.................................... |

2    Нормативные ссылки.................................... '

3    Термины и определения.................................. jf

4    Требования к калибровке................................. *

5    Эталонный метод испытаний................................. 2

6    Оборудование........................................ 2

7    Отбор образцов....................................... 3

7.1    Длина образца....................................... 3

7.2    Торцевая поверхность образца................................. 3

8    Порядок проведения испытаний.................................. 3

9    Расчеты............................................ 3

9.1    Методы АиВ......................................... 3

9.2    Метод С............................................ 3

9.3    Метод D............................................ 3

10    Результаты............................................ 3

10.1    Информация, получаемая при каждом измерении...................... 3

10.2    Информация, предоставляемая по требованию........................ 3

11    Информация, указываемая в подробной    спецификации на волокно/кабель............. 4

Приложение А    (обязательное) Требования, относящиеся к методу А. Обрыв............ 5

Приложение В    (обязательное) Требования, относящиеся к методу В. Вносимые потери....... 10

Приложение С    (обязательное) Требования, относящиеся к методу С. Обратное рассеяние.....    12

Приложение D    (обязательное) Требования, относящиеся к методу D. Моделирование спектрального затухания..................................... 18

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации............. 20

III

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Волокна оптические

Часть 1-40

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ. ЗАТУХАНИЕ

Optical fibres. Part 1-40. Measurement methods and test procedures. Attenuation

Дата введения —2013 — 07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает единые требования к измерению затухания сигнала в оптическом волокне (далее — волокно), обеспечивая проверку соответствия волокон и кабелей целям коммерческого использования.

В настоящем стандарте приведены четыре метода для измерения затухания, один из которых предназначен для моделирования спектрального затухания:

-    метод А: метод обрыва:

-    метод В: метод вносимых потерь:

-    метод С: метод обратного рассеяния:

-    метод D: метод моделирования спектрального затухания.

Методы А, В и С применяют для измерения затухания всех типов следующих волокон:

-    многомодовых волокон класса А;

-    одномодовых волокон класса В.

Методом обратного рассеяния С также определяют распределение, вносимые потери и характеристики точечных дефектов.

В настоящее время метод D применяют только для волокон класса В.

Общая информация для всех трех методов измерений и для метода моделирования содержится в разделах 1—8, а информация, относящаяся к каждому индивидуальному методу, содержится в приложениях А, В, С и D соответственно.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты¹*:

МЭК60793-1-22 Волокна оптические. Часть 1-22. Методы измерений и проведение испытаний. Измерение длины (IEC 60793-1-22, Optical fibres — Part 1-22: Measurement methods and test procedures — Length measurement)

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

’> Следует применять последние издания указанных стандартов, включая все последующие изменения.

Издание официальное

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

Примечание — Затухание — это степень уменьшения оптической мощности в волокне при определенной длине волны. Оно зависит от природы и длины волокна, а также от условий измерений.

Неуправляемые условия возбуждения обычно приводят к возникновению поглощающих мод более высокого порядка, что порождает переходные потери и приводит к затуханию, не пропорциональному длине волокна. Применение управляемою, стабильного возбуждения приводи! к затуханию, которое пропорционально длине волокна. При условии стабильного возбуждения можно определить коэффициент затухания волокна и затухание линейно соединенных волокон.

3.1    затухание (attenuation): Затухание волокна при длине волны X между двумя поперечными сечениями 1 и 2. разделенными расстоянием, определяемое как

*<*> = И019§щ1.    (1)

где А(К) — затухание при длине волны X, дБ;

Р,(Х) —оптическая мощность, проходящая через поперечное сечение 1;

Р₂(Х) — оптическая мощность, проходящая через поперечное сечение 2.

3.2    коэффициент затухания (attenuation coefficient), затухание на единицу длины (attenuation per unit length): Для однородного волокна при условии стабильного возбуждения возможно определить затухание на единицу длины или коэффициент затухания в виде следующего соотношения, которое не зависит от выбранного отрезка волокна:

«М =    (2)

где а(Х) —коэффициент затухания;

L — длина, км.

3.3    моделирование спектрального затухания (spectral attenuation modeling): Методика, позволяющая прогнозировать значения коэффициентов затухания для спектра длин волн, используя небольшое число (три — пять) непосредственно измеряемых дискретных значений.

3.4    точечные дефекты (point discontinuities): Временные или постоянные локальные колебания вверх и вниз непрерывного сигнала оптического рефлектометра во временной области (ОРВО) в направлении вверх и вниз.

Примечание — Природа колебаний может изменяться в зависимости от условий испытаний (например, длительности импульса, длины волны, направления сигнала ОРВО). Хотя точечный дефект может иметь длину большую, чем соответствующая отображенная длительность импульса (включая эффекты передатчика и приемника). эта длина обычно почти равна длительности импульса. Для правильного истолкования результатов при измерении длины точечного дефекта необходимо следовать указаниям МЭК 60793-1-22.

4    Требования к калибровке

В стадии рассмотрения.

5    Эталонный метод испытаний

Метод обрыва А является эталонным методом испытаний (ЭМИ) и должен использоваться при разрешении спорных вопросов.

6    Оборудование

В приложениях А, В, С и D приведены схематичные рисунки и другие требования для каждого из методов соответственно.

2

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

7    Отбор образцов

7.1    Длина образца

Образец должен представлять собой отрезок волокна известной длины на катушке или в составе кабеля, как указано в подробной спецификации на волокно/кабель.

7.2    Торцевая поверхность образца

Должна быть подготовлена плоская торцевая поверхность, перпендикулярная оси волокна, на входном и выходном концах каждого образца.

8    Порядок проведения испытаний

См. приложения А, В, С и D для методов А. В. С и D соответственно.

9    Расчеты

9.1    Методы А и В

В методах обрыва А и вносимых потерь В соответственно используют уравнения (1) и (2).

9.2    Метод С

См. приложение С.

9.3    Метод О

См. приложение D.

10    Результаты

10.1    Информация, получаемая при каждом измерении

Отчет по каждому измерению должен содержать следующую информацию:

-дата и наименование измерения:

-    обозначение образца;

-длина волны источника оптического излучения:

-длина образца;

-    спектральное затухание, дБ. или коэффициент затухания. дБ/км, в зависимости от длины волны или при определенной длине волны, как указано в подробной спецификации на волокно/кабель.

10.2    Информация, предоставляемая по требованию

По требованию предоставляется следующая информация:

-    используемый метод измерений: А. В. С или D;

-    тип используемого источника оптического излучения: центральная длина волны (длины волн) и ширина спектра (спектров);

-    способ ввода излучения и используемые условия;

-    описание всех основных элементов оборудования;

-для волокон класса В — размеры и число оборотов модового фильтра или смесителя мод;

-    длительность импульса (импульсов), диапазон шкалы (шкал) и подробное описание операции усреднения сигнала;

-    подробное описание способа проведения расчетов (метод расчета);

-    любые допущенные отклонения от установленной методики проведения измерений;

-дата последней калибровки измерительного оборудования.

Для методов С и D дополнительные требования — в разделах С.5 приложения С и D.5 приложения D соответственно. Учет этих требований особенно важен при использовании метода С для измерения точечных дефектов.

3

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

11 Информация, указываемая в подробной спецификации на волокно/кабель

Подробная спецификация на волокно/кабель должна содержать следующую информацию:

-    тип измеряемого волокна (или кабеля);

-    критерии приемки и отбраковки для определенной длины волны или диапазона длин волн;

-    любое отклонение от установленного порядка проведения измерений;

-информация, предоставляемая в отчете.

4

Приложение А (обязательное)

Требования, относящиеся к методу А. Обрыв

Метод обрыва является единственным методом, непосредственно вытекающим из определения затухания в волокне, при котором уровни мощности Р_у (а) и Р₂ (а) измеряют в двух точках волокна без изменения условий ввода излучения. Р₂ (а) — мощность, получаемая на выходе волокна, и Р, (а) — мощность, получаемая в точке около входа этого же волокна после отрезания волокна. (Это объясняет широкое использование данного метода как эталонного метода испытания на затухание сигнала.)

Данный метод измерений не позволяет получить информацию о поведении затухания по длине волокна. Также нелегко измерить изменение затухания в изменяющихся условиях. В некоторых случаях разрушение оптического волокна, составляющее сущность данного метода, является его недостатком.

А.1 Оборудование

А.1.1 Общее оборудование для всех волокон

На рисунках А.1 и А.2 приведены схемы рекомендуемого размещения испытательного оборудования.

Фильтр

оболочечных

мод

Измерение уровня мощности

Рисунок А.1 — Расположение оборудования, используемого при измерении потерь для одной определенной

длины волны

А.1.1.1 Общая схема ввода излучения

На рисунке А.З приведена общая схема ввода излучения, используемая для всех волокон. В А. 1.2 — А. 1.4 содержится подробная информация по применению данной схемы для отдельных категорий одномодовых и многомодовых волокон.

А.1.1.2 Источник оптического излучения

Используют соответствующий источник излучения, такой как лампа, лазер или светодиод. Выбор источника зависит от типа измерений. Источник должен быть устойчиво расположен, излучать с требуемыми интенсивностью и длиной волны в течение времени, достаточного для проведения измерений. Ширину спектральной линии выбирают так (на уровне 50 % интенсивности излучения используемых источников), чтобы эта линия была узкой (к примеру, менее 10 нм), сравнимой со спектральной кривой затухания волокна. Волокно располагают на одной оси с конусом ввода излучения или соединяют его соосно с возбуждающим волокном.

Рисунок А.З — Общая схема ввода излучения

А.1.1.3 Длина волны излучения источника

Измерения могут проводиться на одной или более длинах волн. С другой стороны, спектральный отклик может потребоваться по диапазону длин волн.

А.1.1.4 Блок приема оптического сигнала

Следует добиться, чтобы вся излучаемая образцом мощность передавалась на активную область детектора. Например, могут использоваться системы линз, сращивание торцевой поверхности с гибким выводом волокна или непосредственное соединение с детектором. Если детектор уже имеет оптоволоконный вывод (пигтейл). то волокно пигтейла должно иметь достаточно большой диаметр сердцевины и числовую апертуру для захвата всего светового излучения, выходящего из эталонного волокна и испытуемою отрезка волокна.

При проведении данного измерения следует использовать оптический детектор, который линеен и стабилен по всему диапазону интенсивности и времени измерения. Типичная система может включать фотоэлектрический модовый фотодиод, сигнал с которого усиливается усилителем входного тока с синхронной регистрацией сигнала синхронным усилителем.

А.1.1.5 Обработка сигнала

Обычно модулируют источник света для улучшения соотношения сигнал — шум в приемнике. В этом случае соединяют детектор с системой обработки сигнала синхронно с частотой модуляции источника. Система детектирования ситала должна быть о основном линейной или иметь заранее известные характеристики.

А.1.1.6 Фильтр оболочечных мод

Используют соответствующий способ для недопущения распространения оптической мощности в оболочке, что может значительно повлиять на принятый сигнал.

А.1.2 Оборудование для ввода излучения для всех одномодовых волокон

Система оптических линз или гибкий вывод волокна (пигтейл) могут использоваться для возбуждения испытуемого волокна. Мощность, передаваемая в волокно, должна быть стабильной во время проведения измерения (рисунок А.1).

А.1.2.1 Гибкий вывод волокна (пигтейл)

При использовании гибкого вывода волокна (пигтейла) может возникнуть необходимость применения геля для компенсации потерь отражения в волокне между гибким выводом источника и испытуемым волокном для исключения эффекта интерференции.

А.1.2.2 Система оптических линз

При использовании системы оптических линз обеспечивают стабильную поддержку входного конца волокна. например с помощью вакуумного держателя. Данную поддержку устанавливают на позиционирующее устрой-

6

ГОСТ Р МЭК 60793-1-40-2012

ство таким образом, чтобы торец волокна помещался во входящий луч. Перегрузка конца волокна пространственно и под углом позволяет сделать процесс позиционирования волокна менее чувствительным.

А.1.2.3 Фильтр мод высокого порядка

Данный метод используют для исключения распространяющихся мод высокого порядка в заданном диапазоне длин волн. Примером такого филыра мод высокого порядка является петля радиусом, достаточно малым для сдвига критической длины волны ниже минимальной заданной длины волны, но недостаточно малым для возбуждения колебаний, зависящих от длины волны.

А.1.2.4 Фильтр оболочечных мод

Фильтр оболочечных мод обеспечивает необнаружение излучаемых мод. распространяющихся в области оболочки, в волокне после прохождения небольшого расстояния. Фильтр оболочечных мод часто состоит из материала, имеющего показатель преломления, равный или больший показателя преломлении материала оболочки волокна. Это может быть жидкость для компенсации потерь отражения в волокне, нанесенная непосредственно на непокрытое волокно вблизи его концов; при некоторых условиях само покрытие волокна будет выполнять эту функцию.

А.1.3 Оборудование для возбуждения градиентных многомодовых волокон категории А1

Условия возбуждения имеют наибольшее значение для достижения целей, указанных в разделе 1. Условия возбуждения устанавливают так, чтобы не допустить мощности вводимого излучения, приводящей к возникновению переходных мод более высокого порядка. Не вводя мощность возбуждения в эти переходные моды испытуемого волокна, измеряют затухание, наращиваемое приблизительно по линейному закону. Так как на это распределение мощности волокно в основном не влияет, оно называется «устойчивое распределение».

Существует две общепринятые методики создания устойчивых условий возбуждения для измерения затухания; модовые фильтры и ввод излучения с помощью геометрической оптики. Точное соблюдение указанных технических приемов дает сравнимые результаты. На рисунке А.1 приведен обобщенный пример оборудования для ввода излучения с использованием модового фильтра. Примеры каждой из двух методик приведены ниже.

А.1.3.1 Примеры модовых фильтров

А.1.3.1.1 Модовый фильтр с типовым (эталонным) волокном

Выбирают волокно того же типа, что и испытуемое волокно. Волокно должно иметь длину (обычно равную или ббльшую 1 км), достаточную для того, чтобы распределение мощности в волокне при использовании источника. указанного в А. 1.3.3, являлось устойчивым распределением.

А.1.3.1.2 Модовый фильтр в виде оправки с намотанным на нее волокном

Другой модовый фильтр имеет оправку, вокруг которой намотано несколько витков (обычно три — пять) испытуемою отрезка волокна при небольшом натяжении. Выбирают такой диаметр оправки, чтобы обеспечивалось затухание возбуждаемых переходных мод до устойчивого состояния. Используют измерение дальнего поля для сравнения распределения мощности, существующей в длинном отрезке испытуемого волокна (более 1 км), которое возбуждается однородно перегружающим источником, с распределением мощности в коротком отрезке волокна с применением оправки. Следует выбрать диаметр оправки для проведения распределения дальнего поля в коротком отрезке для аппроксимации распределения дальнего поля о длинном отрезке.

Числовая апертура (измеренная согласно МЭК 60793-1-43) диаграммы излучения, возбуждающего короткий отрезок, должна составлять от 94 % до 100 % включительно числовой апертуры диаграммы длинного отрезка.

Диаметр оправки для разных волокон может быть разным в зависимости от типа волокна и покрытия. Рекомендуемый диаметр оправки — в диапазоне от 15 до 40 мм включительно с пятью витками волокна в пределах длины оправки 20 мм. Поскольку оправка может выбираться различного диаметра и устройства, в таблице А.1 приведены общепринятые размеры оправки для волокон с различным диаметром сердцевины.

Таблица А.1 — Примеры размеров оправки    В    микрометрах

Диаметр сердцевины Диаметр оправки 50 25 62.5 20 100 25

А.1.3.2 Примеры ввода излучения с помощью геометрической оптики

Возбуждение с помощью ограниченного фазового пространства (ОФП) определяется как геометрически порождаемое возбуждение, которое равномерно заполняет 70 % диаметра сердечника испытуемого волокна и имеет 70 % числовой апертуры испытуемого волокна. Это распределение максимальном мощности, передаваемой геометрически, не передает мощность в моды утечки и непредельные моды. Для градиентных многомодовых волокон размерами 50/125 мкм с числовой апертурой 0.2 условие ОФП возбуждения — наличие однородного светового пятна диаметром 35 мкм и числовой апертуры 0.14.

Пример оптики, необходимой для ОФП возбуждения, приведен на рисунке А.4. Важно, чтобы ось луча ввода излучения совпадала с осью волокна, чтобы световое пятно и конус падающего света центрировались на сердце-

7