ГОСТ Р МЭК 60793-1-42-2013 Волокна оптические. Часть 1-42. Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия.
ГОСТ Р МЭК 60793-1-42-2013
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОЛОКНА ОПТИЧЕСКИЕ
Часть 1-42
Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия
Optical fibres. Part 1-42. Measurement methods and test procedures. Chromatic dispersion
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 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 06 сентября 2013 г. N 909-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60793-1-42:2007* "Волокна оптические. Часть 1-42. Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия" (IEC 60793-1-42:2007 "Optical fibres - Part 1-42: Measurement methods and test procedures - Chromatic dispersion", IDT).
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. № 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 (gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает единые требования к измерению хроматической дисперсии оптического волокна (далее - волокно), таким образом содействуя проверке пригодности к использованию в коммерческих целях волокон и кабелей.
Хроматическая дисперсия изменяется в зависимости от длины волны. Некоторые методы и схемы реализации позволяют измерять групповую задержку как функцию от длины волны и значения хроматической дисперсии и крутизны дисперсии получать из производных (относительно длины волны) этих данных. Это дифференцирование чаще всего проводят после подгонки данных к математической модели. Другие схемы реализации могут позволить проводить прямые измерения (хроматической дисперсии) для каждой из требуемых длин волн.
Для некоторых категорий волокна признаки хроматической дисперсии устанавливают с помощью характеристик конкретной модели. В этих случаях соответствующая рекомендация или стандарт устанавливает модель, подходящую для определения указанных характеристик. Для других категорий волокна дисперсия ограничена указанным диапазоном для одного или нескольких указанных интервалов длин волн. В последнем случае могут быть проведены прямые измерения при крайних значениях диапазона длин волн или измерения с помощью некоторой приближенной математической модели, позволяющей применить методы или схемы реализации измерения групповой задержки или хранение сокращенного набора коэффициентов необходимых для расчета значений интерполированной дисперсии для указанных длин волн, которые могут не совпадать с действительными значениями, полученными при прямых измерениях.
В приложении Е представлено общее описание подгонки хроматической дисперсии к математической модели и приведено несколько уравнений математической модели, подходящих для использования при любом методе измерения или категории волокна.
В настоящем стандарте приведены четыре метода измерения хроматической дисперсии:
- метод А: фазовый сдвиг;
- метод В: спектральная групповая задержка во временной области;
- метод С: дифференциальный фазовый сдвиг;
- метод D: интерферометрия.
Методы А, В и С применяют для измерения хроматической дисперсии следующих волокон в указанном диапазоне длин волн:
- ступенчатого многомодового волокна категории А1;
- многомодовых волокон типов A4f, A4g и A4h;
- одномодовых волокон класса В (всех категорий).
Метод D применяют для измерения значений хроматической дисперсии одномодовых волокон категорий В1, В2, В4 и В5 в диапазоне длин волн от 1000 до 1700 нм.
Данные методы могут быть применены для измерения хроматической дисперсии в лабораторных, заводских и полевых условиях, и при проведении измерений может быть выбран требуемый диапазон длин волн. Измерения проводят при температуре как указано в МЭК 60793-1, таблица 1 - Стандартный диапазон атмосферных условий [температура (23±5)°С].
Данные методы применяют для отрезков волокна или кабеля длиной более 1 км. Их также допускается применять для отрезков меньшей длины, но при этом могут ухудшаться точность и стабильность результатов измерений. Метод D предпочтителен для более коротких отрезков волокна (от 1 до 10 м).
Общая информация для всех методов содержится в разделах 1-8, а информация, касающаяся каждого метода в отдельности, - в приложениях А, В, С и D соответственно.
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):
___________________
______________________
3 Обзор методов
3.1 Метод А. Фазовый сдвиг
Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии всех категорий одномодовых волокон класса В, градиентных многомодовых волокон категории А1 и волокон типов A4f, A4g и A4h в указанном диапазоне длин волн с использованием относительных фазовых сдвигов между синусоидально модулированными сигналами оптических источников на разных длинах волн. Как правило, источниками служат лазерные диоды, диоды, излучающие отфильтрованный свет, или источники самопроизвольного усиленного отфильтрованного излучения (ASE). Относительные значения фазового сдвига преобразуют в относительные значения временной задержки, и затем по результирующим значениям спектральной групповой задержки подбирают уравнение для каждого типа волокна.
3.2 Метод В. Спектральная групповая задержка во временной области
Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии всех категорий одномодовых волокон класса В, градиентных многомодовых волокон категории А1 и волокон типов A4f, A4g и A4h с использованием в качестве источника света Nd:YАG/волоконного рамановского лазера или многолучевых лазерных диодов, работающих при значениях длин волн как больших, так и меньших типового значения длины волны при нулевой дисперсии.
При использовании данного метода измеряют разность времен задержки оптического импульса на протяжении отрезка волокна известной длины для нескольких значений длин волн. Также проводят стандартную серию испытаний на протяжении короткого отрезка эталонного волокна, и полученные значения вычитают из значений, полученных для испытуемого волокна, с целью получить относительные значения спектральной групповой задержки.
По результирующим значениям спектральной групповой задержки подбирают уравнение для каждого типа волокна.
3.3 Метод С. Дифференциальный фазовый сдвиг
Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии всех категорий одномодовых волокон класса В, градиентных многомодовых волокон категории А1 и волокон типов A4f, A4g и A4h. Коэффициент дисперсии для указанного значения длины волны определяют из дифференциальной групповой задержки между двумя близко расположенными значениями длины волны.
При использовании данной методики источник модулированного светового сигнала соединяют с испытуемым волокном и фазу светового сигнала, возбуждаемого в волокне при первом значении длины волны, сравнивают с фазой светового сигнала, возбуждаемого в волокне при втором значении длины волны. Среднее значение хроматической дисперсии на интервале между двумя значениями длины волны определяют из дифференциального фазового сдвига, интервала между значениями длины волны и длины волокна.
Коэффициент хроматической дисперсии при длине волны, имеющей среднее значение по отношению к двум значениям длины волны, при которых проводят испытание, полагают равным среднему значению хроматической дисперсии на интервале между этими двумя значениями длины волны. По результирующим значениям хроматической дисперсии подбирают уравнение для каждого типа волокна.
3.4 Метод D. Интерферометрия
Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии одномодовых волокон категорий В1, В2, В4 и В5 в диапазоне длин волн от 1000 до 1700 нм. При использовании данного метода испытаний может быть измерена хроматическая дисперсия короткого отрезка волокна.
Данным методом измеряют временную задержку, зависящую от длины волны, между испытуемым образцом и эталонной траекторией с использованием интерферометра Маха-Цендера. Эталонная траектория может представлять собой воздушную траекторию или одномодовое волокно с известным значением спектральной групповой задержки.
Следует учесть, что экстраполяция значений хроматической дисперсии, полученных из интерферометрического испытания на волокнах от отрезков в несколько метров до длинных секций волокна, предполагает продольную однородность волокна. Это допущение действительно не во всех случаях.
4 Эталонные методы испытаний
4.1 Многомодовые волокна категории А1 и типов A4f, A4g и A4h
Для многомодовых волокон категории А1 и типов A4f, A4g и A4h метод В (спектральная групповая задержка во временной области) принят в качестве эталонного метода испытаний (RTM), который используют при разрешении спорных ситуаций.
4.2 Одномодовые волокна класса В
Для всех категорий одномодовых волокон класса В метод А (фазовый сдвиг) принят в качестве эталонного метода испытаний (RTM).
5 Оборудование
Следующее оборудование используют при измерениях всеми методами. В приложениях А, В, С и D содержатся схемы размещения оборудования и другие требования к оборудованию, которые относятся к методам А, В, С и D соответственно.
5.1 Оптика возбуждения
Выход с источников сигнала соединяют с испытуемым волокном или эталонным волокном таким образом, чтобы физическая длина траектории для каждого источника была постоянной во время измерения (соблюдение данного требования позволяет избежать изменения относительных фаз источников вследствие изменения длины траекторий). Соответствующие устройства могут включать в себя многоканальные одномодовые оптические переключатели или съемные оптические соединители.
При проведении измерений на многомодовых волокнах категории А1, типов A4f, A4g и A4h условия возбуждения должны соответствовать аналогичным условиям метода А (измерение импульсной характеристики) МЭК 60793-1-41.
5.2 Модовый фильтр высокого порядка (одномодовое волокно)
При проведении измерений на одномодовом волокне применяют метод, позволяющий удалять распространяющиеся моды высокого порядка в соответствующем диапазоне длин волн. Примером такого модового фильтра высокого порядка служит одиночная петля достаточно малого радиуса, позволяющего сдвинуть критическое значение длины волны ниже минимального значения длины волны в соответствующем диапазоне.
5.3 Оборудование позиционирования входного конца волокна
Входной конец образца соединяют с источником света. Примерами используемых для этого средств могут служить устройства трехмерного точного позиционирования или средства механического соединения, например соединители, вакуумные муфты, трехстержневые муфты и т.д. Положение волокна во время испытания должно оставаться стабильным.
5.4 Оборудование позиционирования выходного конца волокна
Для обеспечения позиционирования выходного конца образца используют средства, обеспечивающие передачу направленной оптической мощности в детектор системы. Такая передача мощности может быть достигнута с использованием линз или механическим соединением с пигтейлом детектора.
5.5 Оборудование для проведения расчетов
Для целей управления оборудованием, получения данных и числовой оценки данных может быть использован цифровой компьютер.
6 Отбор и подготовка образцов
6.1 Длина образца
При применении методов А, В и С образец должен представлять собой волокно или кабель известной длины и достаточно длинный для достижения адекватной точности измерения фазы. Типовая минимальная длина образца - 1 км. Вследствие того, что волокна типов A4f, A4g и A4h имеют большие потери, чем волокна категории А1, для данных волокон (A4f, A4g, A4h) допускается минимальная длина образца 100 м.
Примечание - Использование более коротких отрезков при измерениях влияет на стабильность результатов измерений. При использовании более длинных отрезков, как правило, достигают лучшей стабильности результатов измерений.
При применении метода D (интерферометрия) длина типового образца должна находиться в диапазоне от 1 до 10 м.
6.2 Торцевая поверхность образца
На входном и выходном концах каждого образца подготавливают плоскую торцевую поверхность, перпендикулярную к оси волокна.
6.3 Эталонное волокно
Одномодовое волокно с известными характеристиками дисперсии должно быть использовано для компенсации хроматических задержек в оптических источниках и других компонентах оборудования. Длина данного волокна должна быть не более 0,2% длины образца.
Для волокон типов A4f, A4g и A4h длина эталонного волокна должна быть не более 2 м. Если эта длина превышает 0,2% длины испытуемого образца, то хроматическую дисперсию эталонных волокон учитывают. Для этого значения хроматической дисперсии данных эталонных волокон вычитают из результатов измерений на образце.
Примечание - Колебания температуры образца во время испытаний должны лежать в диапазоне от 0,1°С до 1°С в зависимости от поведения образца во времени вследствие данного изменения.
7 Порядок проведения испытания
Методики проведения испытаний в соответствии с методами А, В, С и D указаны в приложениях А, В, С и D соответственно.
Измерения на эталонном волокне проводят при применении всех методов. Данные по эталонному волокну могут быть сохранены для использования их при проведении измерений на образцах. Измерения на эталонном волокне повторяют в случаях изменения в составе оборудования источника света или приемной оптики, или электронных устройств.
8 Расчеты
Расчет относительной задержки для каждого метода приведен в приложениях А, В, С и D соответственно.
Например, в случаях когда функция подгонки данных указана, коэффициенты выражения в правой части уравнения подбирают таким образом, чтобы сумма квадратичных ошибок, относящихся к прямым измерениям, была минимальной.
Коэффициенты подгонки указаны как переменные А, В, С, D или Е; также см. приложение Е.
8.1 Многомодовые волокна категории А1 и типов A4f, A4g, A4h и одномодовые волокна категорий В1.1 и В1.3
Следующее применимо к многомодовым волокнам категории А1 и типов A4f, A4g, A4h и одномодовым волокнам категорий В1.1 и В1.3 на длинах волн около 1310 нм.
Только в области 1550 нм хроматическую дисперсию допускается аппроксимировать как линейную функцию от длины волны (квадратичная подобранная математическая модель для данных задержки); см. приложение Е.
8.2 Одномодовые волокна категории В1.2
Следующее применимо к одномодовым волокнам категории В1.2.
В зависимости от требований к точности для интервалов длин волн до 35 нм допускается использовать квадратичную подобранную математическую модель в области 1550 нм. Данное подобранное уравнение не должно быть применено в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора. Для больших интервалов длин волн рекомендуется использовать подобранную математическую модель в виде пятичлена Зеллмайера или полинома 4-го порядка. Это не предполагается использовать в области 1310 нм.
8.3 Одномодовые волокна категории В2
Следующее применимо к одномодовым волокнам категории В2.
В зависимости от требований к точности для интервалов длин волн до 35 нм допускается использовать квадратичную подобранную математическую модель в области 1550 нм. Данное подобранное уравнение не должно быть применено в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора. Для больших интервалов длин волн рекомендуется использовать подобранную математическую модель в виде пятичлена Зеллмайера или полинома 4-го порядка. Это не предполагается использовать в области 1310 нм.
8.4 Одномодовые волокна категорий В4 и В5
Следующее применимо к одномодовым волокнам категорий В4 и В5.
Как правило, для больших интервалов длин волн (более 35 нм) рекомендуется использовать подобранную математическую модель в виде пятичлена Зеллмайера или полинома 4-го порядка. Данное подобранное уравнение не должно быть применено в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора.
9 Результаты
9.1 Информация, представляемая по каждому измерению:
- дата проведения и наименование измерения;
- уравнение (уравнения), используемое для расчета результатов;
- обозначение образца;
- длина образца, используемого для нормирования длины;
- результаты измерений по требованию в подробной спецификации на волокно.
Примечание - Примеры информации, требования к представлению которой могут содержаться в подробной спецификации на волокно:
a) значения коэффициента дисперсии, получаемые при измерении для указанных значений длин волн;
b) минимальное и/или максимальное значения дисперсии для указанного диапазона длин волн;
c) длина волны при нулевой дисперсии и крутизна дисперсии для данной длины волны.
9.2 Информация, предоставляемая по требованию:
- используемый метод измерений: А, В, С или D;
- описание оптического источника (источников) и длины волны, используемых при испытании;
- частота модуляции (если используют);
- описание детектора сигнала, электронных устройств обнаружения сигнала и устройства задержки сигнала;
- описание используемых методик расчета;
- дата последней калибровки измерительного оборудования.
10 Информация в подробной спецификации на волокно/кабель
Информация, содержащаяся в подробной спецификации на волокно/кабель:
- тип измеряемого волокна;
- критерии приемки или отбраковки;
- информация, представляемая в отчете;
- любое отклонение от установленного порядка проведения измерений.
Приложение А
(обязательное)
Требования, относящиеся к методу А. Фазовый сдвиг
А.1 Оборудование
А.1.1 Источник света
Источник света должен быть стабильным по положению, по интенсивности излучения и по длине волны на промежутке времени, достаточно продолжительном для завершения процедуры измерения. Многолучевые лазерные диоды (для примера см. рисунок А.1), лазерные диоды с перестраиваемой длиной волны, светодиоды (для примера см. рисунок А.3) или широкополосные источники (например, Nd:YAG лазер с рамановским волокном или ASE источник) могут быть использованы в зависимости от диапазона длин волн, выбранного при измерении.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.