منبع نوری پایدار و دستگاه اندازه گیری توان نوری
در قسمت قبلی این مقاله، دستگاه بازتاب سنج نوری در حوزه زمان (OTDR) معرفی و موارد کاربرد و نحوه کار آن بیان شد. در این قسمت منبع نوری پایدار و دستگاه اندازه گیری توان، مورد بررسی قرار می‌گیرد.
منبع نوری پایدار
منبع نوری پایدار از نوع لیزری و یا دیود نوری، به همراه دستگاه اندازه گیری توان (توان سنج نوری) جهت اندازه‌گیری افت توان در نصب (از یک اتصالگر تا اتصالگر دیگر) مورد استفاده قرار می‌گیرد. منبع نوری از یک ماژول لیزر و یا دیود نوری، مدار کنترل توان اتوماتیک (APC) مدار کنترل حرارتی، و یک نوسان ساز تشکیل می‌شود.
نور از ماژول لیزری (و یا دیود نوری) توسط مجموعه لنزها به داخل فیبر فرستاده می‌شود. مقدار نور ارسالی از سطح انتهایی ماژول مانیتور شده و از طریق مدار APC بازخورد شده و به این وسیله در هنگام اندازه‌گیری، توان خروجی ثابت نگه داشته می‌شود. دمای لیزر (و یا دیود) نیز مانیتور شده و به وسیله عنصر پلتیر (سیستم خنک کنندگی Peltier) و مدار کنترل حرارتی کنترل و بنابراین تغییرات فرکانسی خنثی می‌شود. شدت نور توسط یک نوسان ساز داخلی فراهم می‌شود. باید توجه نمود که همه منابع نوری نیاز به زمانی در حدود 10 دقیقه برای گرم شدن دارند تا لیزر به درجه مناسب رسیده و نور خروجی پایداری به دست آید. منابع نور که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند هم از مدولاسیون داخلی و هم بیرونی استفاده می‌کنند. برای اندازه‌گیری افت ترکیبی در نصب همیشه از نور با موج پیوسته (CW) استفاده می‌شود.
توان سنج نوری و سنسورها
توان سنج های نوری و سنسورها (و یا حسگرها) برای اندازه گیری توان منابع نوری و نیز نور خروجی از فیبرنوری استفاده می‌شوند. توان سنج نوری دارای کالیبراسیون داخلی برای طول موج هایی است که معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرند و البته می‌توان آن را برای سایر طول موج‌ها هم کالیبره كرد. در مدل های قدیمی‌تر سنسورها و توان سنج های نوری، در صورتی که اندازه‌گیری در طول موج‌های غیر از 1310 نانومتر انجام شود، ممکن است نیاز به محاسبه مجدد مقدار قرائت شده به صورت دستی باشد. انواع مختلف سنسورها (گیرنده نور) بسته به نوع اندازه گیری و دامنه طول موج در دسترس هستند. سنسورهایی که عموما استفاده می‌شوند امکان اندازه گیری از 10 +تا dBm 80 را فراهم می‌آورند و برای طول موج های 1310 نانومتر و 1550 نانومتر کالیبره شده‌اند. در صورتی که چندین توان سنج و سنسور به طور همزمان استفاده شوند، بايد آنها را نسبت به هم نیز کالیبره كرد تا نتایج متجانسی به دست آید.
منابع و توان سنج های نوری دستی
به هنگام اندازه گیری‌های روزمره در نگهداری شبکه‌های نصب شده مخابراتی و در اندازه گیری‌های مسیرهای نصب شده با طول کم، مثل شبکه های اصلی کلان شهرها، شبکه‌های توزیع و شبکه‌های دسترسی از هر نوع، منابع و توان سنج‌های نوری دستی، انتخابی عالی است. این دستگاه‌ها اغلب به صورت ترکیبی بوده و شامل منبع نوری و توان سنج در یک دستگاه هستند. برنامه‌های نرم افزاری امکان استفاده از آنها را به سهولت فراهم آورده‌اند. کالیبراسیون با فشار یک دکمه انجام می‌شود.
با اتصال آنها به دو سر یک فیبر، شروع به تبادل داده ها و نتایج مي‌كنند و میانگین بسیار دقیقی را به اپراتور ارائه می‌کنند. این دستگاه‌ها تا حدودی دارای طيف محدودتری بوده و قابلیت اطمینان آنها به اندازه دستگاه‌های شرح داده شده در بالا نيست. قابلیت معمول در این دستگاه‌ها وجود یک کانال صوتی داخلی است که از فیبر به عنوان محیط انتقال استفاده می‌كند و این امکان را برای كاربران در هر طرف فراهم می آورد که با همدیگر ارتباط برقرار کنند.
اندازه گیری تضعیف به صورت عملی
اندازه گیری تضعیف بر روی قسمتی از کابل نصب شده به کمک منبع نوری پایدار و توان سنج انجام می‌گیرد. نور انتقالی در هر دو جهت و در طول موج‌های 1310 و 1550 نانومتر اندازه گیری می‌شود. اتصالگرها باید قبل از اتصال فیبر ها و قرائت مقادیر کاملا تمیز باشند. هر گونه کثیفی در اتصالگرها می‌تواند به مقدار زیادی بر روی مقادیر قرائت شده اثر بگذارد. برای جلوگیری از فرسودگی اتصالگر منبع نور، می‌توان از یک پچ کورد با اتصالگر در دو طرف استفاده كرد. یک طرف پچ کورد به منبع نور وصل می شود. برای طرف دیگر پچ کورد بایستی بوش یا غلافی فراهم كرد. در تمام طول اندازه گیری باید پچ کورد به منبع نور وصل باشد (در غیر این صورت مقدار توان قرائت شده تغییر می‌کند). قبل از اندازه گیری، منبع نوری و ماژول لیزر بایستی حداقل 10 دقیقه (زمان گرم شدن) روشن باشند تا از جریان نور پایدار اطمینان حاصل شود.
اندازه گیری بایستی با استفاده از نور غیر مدول (پیوسته یا CW) انجام شود. منبع نور، بسته به جهتی که بایستی اندازه گیری صورت گیرد در نقطه اتصال به کابل قرار داده می شود. مقدار مرجع از بین 5 اندازه گیری مختلف (مثال پس از وصل و قطع نمودن بوش) به دست می‌آید. مقادیر قرائت شده به صورت نزولی مرتب و دومین مقدار به عنوان مقدار مرجع انتخاب می‌شود. برای مثال اگر مقادیر قرائت شده به مقدار باشد- 1/88 dBm و- 1/92 ، -1/85 ، -2/10 ، -1/82 صورت dBm 85/1 -باید به عنوان مقدار مرجع انتخاب شود.
سپس توان سنج نوری به طرف دیگر کابل نصب شده منتقل و هر فیبر به فرستنده و گیرنده وصل می‌شود. توجه کنید که فیبرها در ODF (کابینت توزیع نوری) قطع و وصل شده و اتصال در طرف منبع نور و توان سنج شکسته نخواهد شد.
وقتی تمامی مقادیر قرائت شد، مقدار تضعیف هر فیبر را می توان محاسبه كرد. مقادیر قرائت شده به صورت صعودی مرتب و دومین مقدار در محاسبه تضعیف بکار گرفته می‌شود. برای مثال از بین مقادیر قرائت مقدار- ، 10/37 dBm و- 10/66 ، -10/49 -10/45 ، -10/56 شده انتخاب شده dBm 45/10 -است. تضعیف کل فیبر را می توان با کسر نمودن این مقدار از مقدار مرجع به دست آورد.
اندازه گیری افت اتصال گر و مفصل
”Back-Cut ”یکی از روش‌هایی است که برای اندازه‌گیری کیفیت اتصالگر و یا مفصل بکار می‌رود. توان نوری P1 پس از عبور از طولی از فیبر نوری توسط دستگاه اندازه گیری توان خروجی اندازه گیری می‌شود. سپس فیبر را قطع كرده و به اتصالگر، یا مفصل مکانیکی و یا مفصل فیوژنی متصل می‌شود. توان P2 برای طول فیبر اندازه گیری و ثبت می‌شود. با کسر كردن توان P2 از توان P1 افت اتصالگر/مفصل محاسبه می‌شود. استاندارد 1-60874 IEC روش اندازه‌گیری اتصالگرهای مختلف و پارامترهای آنها را با جزئیات شرح می‌دهد.
ملزومات آزمون
در اندازه گیری‌های میدانی نیاز به پچ کورد با اتصال‌گرهایی است که قابلیت تطبیق با اتصالگرهای موجود در محل نصب و نیز دستگاه‌های مورد استفاده را داشته باشند. یک کیت آزمون بایستی حداقل شامل سه پچ کورد با اتصالگر یک طرفه و سه پچ کورد با اتصالگر در دو طرف، تعدادی بوش برای اتصال آنها به هم و آداپتور برای اتصال فیبرهای تک به پچ کورد دستگاه است. برای تمیز کردن اتصالگرها، اتانول 96 درصد و بطری هوای فشرده مورد نیاز خواهد بود. استون و حلال‌های مشابه می‌توانند به اتصالگرها صدمه بزنند. در نصب فیبر نوری سینگل مد که از اتصالگرهای PC استفاده می‌شود، اندازه گیری‌ها همیشه باید با پچ کوردهایی با اتصالگر PC انجام شود. پس از قطع و وصل كردن مکرر اتصالگرها، سطح تطبیق بوش فرسوده می‌شود و بنابراین لازم است توجه کافی انجام شود تا تغییرات آن مشاهده و به محض احتمال فرسودگی بوش تعویض شود. معمولا تولیدکننده قطع و وصل اتصالگر را در حدود 200 بار بدون تغییر قابل ملاحظه در پارامترهای نوری را تضمين می‌كند. در قسمت بعدی این مقاله، در مورد آزمون‌های نصب، بحث خواهد شد.
این مقاله توسط مهندس محمدعلی مساواتی نوشته شده و در مجله سیم و کابل منتشر شده است.
