Мертвые зоны для событий

Ширина мертвой зоны для событий (EDZ - event dead zone) определяется как минимально разрешимое расстояние между двумя неоднородностями. Мертвые зоны для событий подразделяются на мертвые зоны для отражающей и для неотражающей неоднородности (рис. 2.21). В спецификациях на рефлектометр обычно указывают только ширину мертвой зоны для отражающей неоднородности (мертвой зоны по отражению).

Рис. 2.21. Мертвые зоны для событий (EDZ - event dead zone)

Ширину мертвой зоны по отражению полагают равной ширине всплеска на рефлектограмме (ширине импульса света (на дисплее)) по половинному уровню (FWHM - full-width at half-maximum). По шкале рефлетометра этот уровень находится на 1.5 дБ ниже вершины импульса (рис. 2.21 а). Ширину мертвой зоны для неотражающей неоднородности определяют по ширине переходного участка, наблюдаемого на рефлектограмме в месте расположения этой неоднородности (рис. 2.21 б). При этом полагают, что величина потерь в этой неоднородности <1 дБ.

Поясним, почему ширина мертвой зоны равна ширине всплеска на рефлектограмме. На рис. 2.22 изображен участок рефлектограммы с двумя одинаковыми, близко расположенными отражающими неоднородностями. Передний фронт отраженного импульса изображается там же, где находится неоднородность. Задний фронт отраженного импульса изображается дальше от начала рефлектограммы, так как он приходит на фотоприемник позже, чем передний фронт. Расстояние между передним и задним фронтом импульса равно ширине импульса на дисплее.

Рис. 2.22. Отражение импульса света от двух одинаковых неоднородностей 1 и 2 расположенных на расстоянии, равном ширине мертвой зоны

Когда расстояние между неоднородностями заметно больше ширины импульса, они легко разрешаются, так как отраженные от них импульсы не перекрываются. Чем меньше расстояние между неоднородностями, тем сильнее перекрываются отраженные от них импульсы. Когда расстояние между неоднородностями становится равным ширине импульса, отраженные импульсы перекрываются настолько сильно, что сливаются в один импульс с небольшим провалом на вершине. При наличии такого провала оператор считает, что отражение происходит от двух неоднородностей. Этот провал не различим, когда расстояние между этими неоднородностями меньше ширины мертвой зоны, когда коэффициенты отражения от неоднородностей не равны друг другу, а также, когда рефлектограмма зашумлена. Ширина и форма импульса на дисплее зависит не только от длительности импульсов света , испускаемых лазерным диодом, но и от ширины полосы фотоприемника Δf. Результаты расчетов при Δf = 30 МГц и коэффициенте отражения от неоднородности R = -35 дБ представлены на рис. 2.23.

Рис 2.23. Изменение ширины и формы импульсов при изменении их длительности

Как видно из рис. 2.23, когда длительность импульсов τ больше времени установления отклика , форма импульса близка к прямоугольной. В этом случае ширина импульса однозначно определяется длительностью импульса и примерно равна (например, ~10 м при τ = 100 нс), где v_r = 2 x 10⁵ км/с = 0.2 м/нс - групповая скорость света в волокне. Когда длительность импульса меньше времени установления отклика, ширина импульса ограничивается шириной полосы фотоприемника. Например, при τ = 1 нс ширина импульса (~ 1 м) получается на порядок больше, чем это должно быть, если бы она определялась длительностью импульса ( = 1 нс х 0.1 м/нс = 0.1 м). Длительности импульсов на входе и на выходе фотоприемника t связаны между собой соотношением: . Отсюда получаем выражение для ширины импульса: . Эта зависимость изображена на рис. 2.24.

Рис 2.24. Зависимость ширины импульсов на дисплее от длительности импульсов света , испускаемых лазерным диодом и ширины полосы фотоприемника f.

Как видно из рис. 2.24, при τ > 300 нс ширина импульса пропорциональна τ: u = τ х 0.1 м/нс. При τ меньше 10 нс ширина импульса u не зависит от τ и определяется шириной полосы фотоприемника Δf. В стандартном режиме (Δf ~ 10 МГц) и < 10 нс ширина импульса порядка 2.5 м. В режиме максимального разрешения (Δf ~ 30 МГц) и τ < 10 нс ширина импульса чуть больше 1 м. В режиме максимального динамического диапазона (Δf ~ 3 МГц) и τ < 10 нс ширина импульса порядка 10 м. В спецификациях на рефлектометр ширину мертвой зоны обычно приводят для самого короткого импульса и максимально широкой полосе фотоприемника (режим максимального разрешения). Например, в рефлектометре Е6000С ширина мертвой зоны равна 3 м, а длительность самого короткого импульса равна 10 нс. Как видно из рис. 2.24, такая ширина мертвой зоны получается при ширине полосы фотоприемника примерно 10 МГц.