О.Г. Морозов,
(КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань)
Симметричные двухчастотные рефлектометрические системы (СДРС) [1] для мониторинга волоконно-оптических структур (ВОС) систем связи строятся на основе:
• асимметричных двухчастотных систем на основе двухчастотных и двух-модовых лазеров, характерными чертами которых являются высокая точность измерений, простые оптические схемы, простое выполнение жестких требований гетеродинирования (отсутствие пространственного разнесения спектральных компонент и их одинаковая поляризация) с возможностью, при необходимости, разделения спектральных компоненте помощью фильтров, что существенно для ряда применений, например, при дифференциальных измерениях;
• асимметричных двухчастотных систем на основе устройств формирования двухчастотного лазерного излучения, характерными чертами которых являются возможность получения высокой чувствительности измерении, оптимальных разностных частот для переноса спектра информационного сигнала в область минимальных шумов, пространственного разрешения за счет использования ЛЧМ, вводимой в процессе сдвига частоты, простой реализации электронного опорного канала сигналов;
• метода амплитудно-фазового преобразования одночастотного когерентного излучения в двухчастотное, отличительной особенностью которого является симметричное расположение сдвинутых по частоте спектральных составляющих относительно подавленной частоты исходного излучения, высокая степень спектральной чистоты и стабильность выходного излучения, высокий коэффициент преобразования [2].
Обоснование моделей СДРС, соответствующих различным уровням описания, и выбор исходных множеств их параметров необходимо проводить на основе задач, решаемых системами, с учетом характерных свойств зондирующего симметричного двухчастотного излучения и методов обработки симметричной рефлектометрической информации в условиях помех. Наиболее отвечающей современным представлениям является модель симметричной СДРС в виде пространственно-временного фильтра, позволяющего контролировать параметры ВОС, которые содержатся в параметрах оптического информационного поля.
Решение задач анализа и синтеза структуры СДРС и выбора целесообразных стратегий их применений должно производиться с позиций системного подхода. Основой системного подхода служит описание рассматриваемой системы на различных уровнях абстракции, чтобы наиболее простое описание отражало основные аспекты поведения системы. Определяющим фактором для синтеза структуры симметричной ДРС является множество параметров формируемого симметричного двухчастотного лазерного излучения. Анализ современного состояния теории и техники формирования двухчастотного лазерного излучения с заданными характеристиками, измерения его параметров с требуемой точностью и управления параметрами во время процесса измерений позволяет представить проблемную область формирования симметричного ДЛИ в виде многоуровневого иерархического классификатора.
Верхний уровень классификатора отображает УФДЛИ СДРС с заданными амплитудными, частотными, фазовыми, поляризационными и пространственными характеристиками симметричного ДЛИ, которые используются в различных СДРС.
Второй уровень классификатора соответствует двум основным направлениям использования симметричного двухчастотного излучения: переноса спектра информационного сигнала в область с минимальным уровнем шумов фотоприемника (неперестраиваемое) и обеспечение максимальной эффективности взаимодействия с исследуемой структурой (перестраиваемое).
Третий уровень классификатора отображает частные задачи, для которых характерны тонкие структуры формируемого симметричного ДЛИ например, частотно-временные, амплитудно-временные, амплитудно-частотные, пространственно-поляризационные и т.д.
Нижний уровень содержит изолированные, самостоятельные задачи, решаемые в процессе проектирования, производства и эксплуатации симметричных ДРС.
Приведенный многоуровневый иерархический классификатор отображает проблемную область как совокупность теоретических и прикладных знаний в области формирования ДЛИ, накопленных на данный момент времени.
Решение общей задачи развития симметричных ДРС для мониторинга ВОС систем связи может быть реализовано но уровням приведенного иерархического классификатора с соответствующими им критериями оценки эффективности и оптимизации формирования параметров симметричного ДЛИ.
В работе рассмотрены следующие системы.
1. Симметричная двухчастотная и двухполосная рефлектометрическая система контроля избирательных ВОС. Были рассмотрены приложения для внутренних и внешних интерферометров Фабри-Перо, а также некоторых типов решеток Брэгга: однородной с высоким коэффициентом отражения, с гауссовой огибающей профиля показателя преломления, с фазовым р-сдвигом, а также решетка с переменным периодом. Данная СДРС также позволяет регистрировать смещение спектра отражения решеток и интерферометров, обусловленное влиянием температуры и воздействием механического напряжения.
СДРС с синтезом функции когерентности. При использовании пошагового изменения частотно-зависимой амплитуды и фазы с преобразованием Фурье позволяет сформировать отклик подобный отклику временного рефлектометра. Данный метод называется методом с синтезом функции когерентности. При этом сканирование двухчастотного излучения позволяет раздельно локализовать стоксовскую и анти-стокосовскую компоненты комбинационного (рамановского) рассеяния. Данная СДРС также позволяет регистрировать смещение спектра при бриллюэновском рассеянии.
3. Система компенсации негативного эффекта четырехволнового смешения. Система основана на использовании компенсирующего двухчастотного излучения, полученного путем амплитудно-фазового преобразования. Суть метода состоит в том, чтобы снизить воздействие паразитных гармоник путем ввода в волокно дополнительного излучения, которое отвечает условиям амплитудного и фазового синхронизма. Данная система при незначительной модификации позволяет регистрировать поляризационно-модовую дисперсию волокна.
Список литературы
1. Ильин Л.И., Морозов О.Г., Польский Ю.Е. Симметричные двухчастотные рефлектометрические системы мониторинга природной и искусственных сред // Электронное приборостроение. Науч.-прак. сбор. Вып. 4(38). Казань: ЗАО «Новое знание», 2004. С. 17-49.
2. А 1338647 SU 4 G02F 1/03. Способ преобразования одночастотного когерентного излучения в двухчастотное / Ильин Г.И., Морозов О.Г. (Казан, авиац. ин-т им. А.Н. Туполева). №3578456/31-25; Заявл. 13.04.83; Опубл. 20.04.2004.
|
