Уменьшение погрешности измерений задержек распространения сигнала с помощью оптического рефлектометра с пикосекундным разрешением

Описаны задачи, требующие проведения высокоточных измерений задержек распространения сигнала в волоконно-оптических линиях связи. Рассмотрены особенности конструкции импульсного оптического рефлектометра с пикосекундным разрешением, предназначенного для измерений задержек распространения сигнала. Показано, что погрешность такого рефлектометра включает аддитивную и мультипликативную составляющие. Предложен метод определения аддитивной составляющей погрешности оптического рефлектометра, основанный на измерениях задержек сигнала, вносимых отдельными катушками оптического волокна, и общей задержки, вносимой последовательно включёнными катушками. Сформулированы требования к условиям измерений, приведены результаты оценки погрешности предложенного метода. Для исключения мультипликативной составляющей погрешности рефлектометра предложен метод определения поправок к показаниям рефлектометра. Метод основан на измерении задержек распространения сигнала в катушках оптического волокна сначала с помощью эталонной аппаратуры – установки для измерений задержки распространения сигнала, а затем – с помощью оптического рефлектометра, и последующем расчёте разностей полученных результатов измерений. Представлена схема установки для измерений задержки распространения сигнала в катушке оптического волокна, изложен принцип действия установки. Приведены результаты оценки погрешности определения поправок к показаниям рефлектометра предложенным методом. Показано, что исключение аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности позволит уменьшить погрешность оптических рефлектометров до значений менее ±100 пс.

1. Донченко С. С., Колмогоров О. В., Прохоров Д. В. Система одно- и двухсторонних сравнений шкал времени // Измерительная техника. 2015. № 1. C. 14–17.

2. Донченко С. С., Колмогоров О. В., Прохоров Д. В., Буев С. Г. Система встречных сравнений шкал времени // Альманах современной метрологии. 2017. № 9. С. 110–116.

3. Щербаков В. В., Солодков А. Ф., Шелков Н. В., Озеров Ю. В. Экспериментальное исследование отечественного оптического волокна в составе волоконно-оптической линии задержки // Фотон-Экспресс. 2016. №1 (129). C. 39–40.

4. Колмогоров О. В., Щипунов А. Н., Прохоров Д. В., Донченко С. С., Буев С. Г., Малимон А. Н., Балаев Р. И., Федорова Д. М. Система передачи эталонных сигналов частоты и времени измерительным средствам наземного комплекса ГЛОНАСС по оптическому кабелю // Измерительная техника. 2017. № 9. С. 29–32. DOI:10.32446/0368-1025it.2017-9-29-32

5. О практике применения радиофотонных устройств в радиолокации // Перспективы развития РЛС дальнего обнаружения и интегрированных систем и комплексов информационного обеспечения ВКО: доклад на II всероссийской науч.-техн. конф., Москва, 2014, АО «Центр ВОСПИ». URL:http://www.centervospi.ru/articles/272 (дата обращения: 16.07.2019).

6. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи: Пер. с англ. М.: Техносфера, 2007. 512 с.

7. Листвин A. B., Листвин В. Н. Рефлектометрия оптических волокон. М.: ЛЕСАРарт, 2005. 208 с.

8. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и новые перспективы / Под ред. Дмитриева С. А. и Слепова Н. Н. М.: Техносфера, 2010. 608 с.

9. Григорьев В. В., Кравцов В. Е., Митюрев А. К., Мороз Е. А., Погонышев А. О., Подюкова Л. В., Савкин К. Б., Тихомиров С. В. Современные оптические рефлектометры: вопросы метрологического обеспечения (обзор) // Фотонэкспресс. 2018. № 6 (150). С. 18–26.

10. Иванов А. Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. М.: Компания Сайрус Системс, 1999. 664 с.

11. Пономарев Р. С., Шевцов Д. И. Применение оптической рефлектометрии в производстве интегрально-оптических схем // Прикладная фотоника. 2018. Т. 5. № 1. С. 102–107.

12. Колмогоров О. В., Щипунов А. Н., Прохоров Д. В., Донченко С. С., Буев С. Г. Разработка оптического рефлектометра для высокоточного определения задержек распространения сигнала в волоконно-оптических линиях связи // Вестник метролога. 2018. № 2. С. 3–7.