Экпериментальное исследование отечественного оптического волокна в составе волоконно-оптической линии задержки

В 2015 г. ЗАО «Оптиковолоконные системы» г. Саранск выпустило первую опытную партию связного оптического волокна.  ЗАО «Центр ВОСПИ» провело испытания опытного образца одномодового оптического волокна Е3 (В 1.3/ G.652d)  длиной 10 км в составе волоконно-оптической линии задержки (ЛЗ) на 50 мксек.

Важнейшим параметром  волоконно-оптической  ЛЗ является ее температурная стабильность, которая зависит как от конструкции, так и от свойств оптического волокна.

Мы используем бескаркасную  катушку  (рис. 1), погружаемую в герметичный объем, заполненный гидрофобным гелем (Патент РФ №71007 с приоритетом 17.10.2007). При бескаркасном выполнении катушки обеспечивается наибольшая стабильность величины задержки в диапазоне температур, определяемая практически только свойствами оптического волокна.

При испытаниях ЛЗ использовался аналоговый волоконно-оптический канал на длине волны 1550 нм с полосой частот от 100 МГЦ до 10 ГГц и анализатор цепей фирмы Agillent типа N5244A. ЛЗ помещалась в камеру тепла и холода и после выдержки, необходимой для стабилизации температуры, проводилось измерение ее амплитодно-частотной  и фазовой характеристик.

Результаты измерений  при температурах +70 ⁰ С и -60 ⁰ С приведены на рис.2 и 3 соответственно.

Рис. 1. Фото катушки оптического волокна длиной 10 км.

Рис.2. Амплитудно-частотная и фазовая характеристики ЛЗ при температуре +70 ⁰ С  Красная линия -  амплитудно-частотная характеристика при температуре +23 ⁰ С . Фазо-частотная  характеристика снята при аппаратной компенсации времени задержки сигнала.

Из рисунков видно, что при длине оптического волокна  10 км на частотах выше 3 ГГц начинают проявляться его дисперсионные свойства. Для более длинных ЛЗ или более широкой полосы рабочих частот необходимо применять меры компенсации дисперсии. 

Идеально гладкие характеристики свидетельствуют об отсутствии местных участков пережатия и изгибов волокна в катушке.

Затухание ЛЗ при повышении температуры увеличивается незначительно: от 0,3 до 0,5 дБ/км.

Рис.3. Амплитудно-частотная и фазовая характеристики ЛЗ при температуре -60 ⁰ С.  Красная линия -  амплитудно-частотная характеристика при температуре +23 ⁰ С . Фазо-частотная  характеристика снята при аппаратной компенсации времени задержки сигнала.

При отрицательных температурах затухание ЛЗ увеличивается более заметно: с 0,3 до 1,4 дБ/км.

По результатам измерений средний температурный коэффициент относительного эффективного удлинения, относительно точки +23⁰С составил:

 -8.2х10^-6град^-1 в диапазоне -60÷ +23⁰С и  6.8х10^-6 град^-1 в диапазоне +23÷ +70⁰С.

Таким образом, изменение величины задержки сигнала в диапазоне изменения температуры от -60 до +70 ⁰ С не превышает 10 милионных долей на один градус С.