автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование отражений в оптических волокнах на дефектах оболочки и разработка рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи

На правах рукописи

Воронков Алексей Владимирович

/

ИССЛЕДОВАНИЕ ОТРАЖЕНИЙ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ НА ДЕФЕКТАХ ОБОЛОЧКИ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ

Специальность 05.12.13 Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Поволжская Государственная Академия телекоммуникаций и информатики» (ПГАТИ)

Научный руководитель:

- доктор технических наук, доцент

Бурдин В. А.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор

Султанов А.Х.

- кандидат технических наук, доцент

Кузнецов М.В.

Ведущая организация

Санкт-Петербургский Государственный Университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича

Защита состоится «10» июня 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 219.003.02 в Поволжской Государственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, 23.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Поволжская Государственная Академия телекоммуникаций и информатики».

Автореферат разослан « С

2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д219.003.02 доктор технических наук, доцент

Мишин Д.В.

4 А П77 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена исследованию отражений оптического излучения на дефектах оболочки оптических волокон и разработке рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи, в частности, алгоритма технического обслуживания оптических кабелей при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

Актуальность темы и состояние вопроса.

Современная революция в информационных технологиях привела к изменениям требований к сетям связи. Сегодня они развиваются в условиях по» стоянного роста потребностей в увеличении скорости передачи информации, что и определило интенсивное внедрение волоконно-оптических технологий и устойчивую тенденцию их смещения в сторону полностью оптических сетей.

Характерной особенностью волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) является значительное по сравнению с линиями другого типа время восстановления. Как следствие, при проектировании и технической эксплуатации телекоммуникационных сетей, использующих ВОЛП, крайне актуальны вопросы предупреждения остановки связей: создание обходных путей (резервирование линейного тракта, оптических каналов, цифровых потоков), разработка и внедрение оптимальных алгоритмов технического обслуживания оптических кабелей (ОК), обеспечивающих восстановление линейно-кабельных сооружениях (ИКС) до повреждений оптических волокон (ОВ). Это во многом достигается за счет прогнозирующего контроля ОВ, направленного на выявление деградации ОВ на ранней стадии, увеличения срока службы ВОЛП при ограниченных возможностях маршрутизации, а также предотвращения несанкционированного доступа. Ключевую роль здесь играют системы мониторинга ОВ.

Диагностика волокон ОК ВОЛП в подавляющем большинстве современных систем автоматического мониторинга волокон оптических кабелей связи (RFTS - Remote Fiber Test Systems) осуществляется методом обратного рассеяния, реализованного на базе оптических рефлектометров обратного Рэ-леевского рассеяния, функционирующих во временной области (OTDR - Optical Time Domain Reflectometers). Такие перспективные средства измерений, как оптические рефлектометры обратного Бриллюэновского рассеяния, позволяющие оценивать состояние ОВ, из-за высокой стоимости и сложности производства измерений пока не находят применения в системах мониторинга. То же можно сказать о новом направлении - применении для контроля состояния оптических волокон оптических рефлектометров для измерения параметров состояния поляризации. Поэтому сегодня и в ближайшей перспективе базовыми средствами измерений в системах автоматизированного контроля ОВ на сетях связи остаются оптические рефлектометры обратного Рэлеевского рассеяния.

Усталостное разрушение кварцевых волокон происходит в результате роста дефектов с поверхности оболочки. Метод обратного Рэлеевского рассеяния основан на измерении мощности оптического излучения, которое практически полностью распространяется в сердцевине тестируемого ОВ. Это не позволяет осуществлять локализацию дефектов на ранней стадии их развития. Появление неоднородности с отражением, отображаемой на характеристике обратного рассеяния тестируемого ОВ в виде характерного всплеска, свидетельствует о том, что дефект находится либо вблизи границы раздела оболочка/сердцевина, либо уже затронул сердцевину. Очевидно, что в реальных условиях эксплуатации разрушение ОВ, у которого наличие дефекта зарегистрировано на характеристике обратного рассеяния, неизбежно. Однако вопросы о периоде его работоспособности с момента локализации дефекта, о выборе стратегии контроля и восстановления ОВ, выбора и адаптации в зависимости от данных мониторинга методик измерений и алгоритмов выполнения работ по техническому обслуживанию ОК остаются открытыми.

В соответствии с вышесказанным задачи исследования отражений оптического излучения на дефектах оболочки оптических волокон и разработки рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи, в частности, алгоритма технического обслуживания оптических кабелей при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей, являются актуальными.

Цель работы и задачи исследования.

Исследование отражений оптического излучения на дефектах оболочки оптических волокон и разработка рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи:

1. Разработка модели и исследование отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки.

2. Разработка методики экспериментальных исследований коэффициентов отражений ОВ с дефектами оболочки и экспериментальное обоснование адекватности математической модели отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки.

3. Разработка алгоритма технического обслуживания оптических кабелей связи на элементарном кабельном участке (ЭКУ) при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

4. Разработка математической модели, описывающей обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием (ВКР) взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

5. Разработка рекомендаций по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи мальце неодноредноетей:

$ * Л I -' < »*

Методы исследования.

При решении поставленных задач использовались методы теории оптических волноводов, теории линий передач, теории связи мод диэлектрических волноводов, теории дифференциального и интегрального исчисления и численного моделирования.

Личный вклад.

Все основные научные положения, выводы и рекомендации, составляющие содержание диссертации, разработаны соискателем лично.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки, позволяющая учитывать зависимость локального коэффициента отражений от размера дефекта.

2. Разработана методика экспериментальных исследований коэффициентов отражений ОВ с дефектами оболочки, базирующаяся на физическом моделировании дефектов оболочки ОВ, оценивании параметров дефекта по данным обработки «тепловых» изображений и измерениях локального коэффициента отражений методом обратного рассеяния.

3. Разработана математическая модель и получены аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов, учитывающая их специфику.

4. Разработаны методика и способы измерений потерь в соединениях ОВ методом обратного рассеяния в одном направлении. Способы измерений защищены патентами на изобретение.

Практическая ценность.

1. Разработан алгоритм технического обслуживания оптических кабелей связи на ЭКУ при выявлении в процессе мониторинга ОВ малых локальных неоднородностей.

2. Разработаны рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи малых неоднородностей. Показано, что в системах мониторинга активных волокон необходима защита от установки неадекватных значений параметров зондирующих сигналов.

3. Получены оценки срока службы волокна с момента локализации дефекта методом обратного рассеяния для конкретных условий эксплуатации ОК и предложены критерии его оценивания по данным мониторинга характеристики обратного рассеяния ОВ.

4. Разработаны методики контроля параметров ОВ по результатам измерений характеристики обратного рассеяния в одном направлении.

Основные положения, выносимые на защиту.

I. Модель отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки и экспериментальное обоснование ее адекватности.

2. Математическая модель и аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

3. Рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи малых неоднородностей.

4. Способы измерений потерь в соединениях OB оптическим рефлектометром обратного Рэлеевского рассеяния в одном направлении.

Реализация результатов работы.

Основные результаты исследований отражений на дефектах оболочки оптического волокна, рекомендации, способы измерений параметров OB внедрены в ЦНИИС и были использованы при разработке рекомендаций по повышению эффективности и надежности эксплуатации JIKC, вошли в руководящий документ отрасли РД 45.180-2001 «Руководство по проведению планово-профилактических и аварийно-восстановительных работ на линейно-кабельных сооружениях связи волоконно-оптической линии передачи».

Практические рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала и обработке характеристик обратного рассеяния в задачах локализации малых неоднородностей в оптических линиях передачи, рекомендации по техническому обслуживанию оптических кабелей с применением систем мониторинга оптических волокон, способы измерения параметров волоконно-оптических линий передачи внедрены и используются в системе технической эксплуатации ВОЛП ОАО «Ростелеком».

Рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала, результаты исследований мониторинга активных волокон внедрены ЗАО НПЦ «СПЕКТР», где были использованы при выполнении опытно-конструкторских работ «Комплекс программно-технических средств для проведения измерений рабочих и резервных оптических волокон», при разработке и изготовлении комплекса программно-технических средств контроля волоконно-оптических линий передачи «ФОТОН», при разработке оптического рефлектометра «АТЛАС-2010».

Элементы теории, методики расчета, практические рекомендации и методы измерения параметров оптических линий передачи внедрены в учебный процесс Поволжской Государственной Академии Телекоммуникаций.

Реализация результатов работы и достигнутый эффект подтверждены соответствующими актами.

Апробация результатов работы и публикации.

Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на конференциях: LV научной сессии посвященной Дню радио (Москва, МТУСИ, 2000), LVI научной сессии посвященной Дню радио. ( Россия, Москва, МТУСИ, 2001), International Conference on Optoelectronic Information Technologies "Photonics-ODS 2000" (Ukraine, Vinnytsia, 2000),

Международной научно-технической конференции «АРОС-2001» (Китай, Пекин, 2001), Международной конференции «Optical technologies for communications» (Россия, Уфа, УГАТУ, 2003), IV международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Россия, Уфа, УГАТУ, 2003), III Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Россия, Волгоград, ВолГУ, 2004), V и VII Российская научно-технических конференциях проф-^ преп. и инженерно - технического состава ПГАТИ (Россия, Самара, ПГАТИ,

1998,2000).

Основные результаты диссертационной работы представлены в 18 печатных трудах, включая 11 статей в научных изданиях, 4 тезиса докладов, 3 патента. Некоторые результаты работы отражены также в отчетах по хоздоговорным НИР, в которых автор принимал участие в качестве исполнителя.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 247 страниц машинописного текста, 83 рисунка и 6 таблиц. Список литературы включает 228 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор методов контроля состояния ОВ кабелей связи, проведен анализ факторов разрушения ОВ. Выявлены основные проблемы контроля ОВ, связанные с ограниченными возможностями метода обратного Рэлеевского рассеяния по выявлению дефектов на ранних стадиях усталостного разрушения волокон. Выполнен анализ потенциальных возможностей современных оптических рефлектометров по локализации неоднород-ностей. Надо отметить, что идеи применения метода обратного рассеяния для прогнозирования эксплуатационной надежности ОК ВОЛП появились еще в начале 90-х годов. Так, в работах В.К. Борисова и В.В. Коровкина было высказано предположение, что срок жизни поврежденного ОВ можно оценить, используя результаты анализа неоднородности с отражением, соответствующей на рефлектограмме дефекту ОВ. В работе показано, что для наиболее распространенных средств измерений минимальные значения коэффициентов отражений неоднородностей, которые могут быть ими выявлены, составляют порядка -85...-75 дБ. Выполненный в данной главе диссертации анализ основных факторов разрушения ОВ, методов контроля их состояния и возможностей средств измерений, на которых базируются системы удаленного контроля, по выявлению неоднородностей позволил сформулировать основные задачи данной диссертационной работы.

\ !____\ ч1;2<3

Г -----1—-ЯГ- ^

Вторая глава посвящена разработке модели отражений на дефекте оболочки распространяющегося в волокне оптического излучения.

Предварительно были рассмотрены известные модели поверхностных дефектов ОВ. Структура поверхностных дефектов кварцевых ОВ рассматривалась в публикациях СЛ. Семенова, М. М. Бубнова, Г .С. Глэйсмана, М. Дж. Мэтгьюсона и др. Анализ представленных в этих работах моделей, экспериментальных данных, а также особенностей метода обратного рассеяния при измерении Френелевских отражений позволил предложить в качестве параметра, определяющего размер дефекта оболочки в расчетах коэффициента отражений, радиус зеркальной зоны (1т~Ь-ф и представить модель дефекта в оболочки в виде, приведенном на рис.1.

В основе предложенной модели от- . | _

ражений на дефекте оболочки лежит пред- ^^ \

ставление кварцевого ОВ с дефектом в / ¡^ 3 I \ виде последовательного соединения регу- ^ ^

лярных волоконно-оптических линий передачи. Участок ОВ с дефектом включается между регулярными стандартными ступенчатыми ОВ и при этом представляет собой отрезок бесконечно малой протяженности также регулярного ОВ, но с другими параметрами. Это позволяет свести рис ^

поставленную задачу к оценке отраженной мощности оптического излучения в соединении регулярных оптических волноводов.

В общем случае задача о расчете электромагнитного поля в соединении регулярных волноводов включает решение задач для этих оптических волноводов и задачи сшивания полей регулярных волноводов с учетом конструкции перехода. Строгое решение подобной задачи осложняется трудностью задания геометрических и материальных характеристик волноводного перехода в пространстве. При этом в трехмерной постановке данная задача решается только численными методами. Для этих целей применяют различные модификации метода конечных разностей, вариационно-разностные методы, метод конечных элементов, метод согласования мод, итерационные методы решения и им подобные, подробно описанные в работах М. Адамса, Л. М. Андрушко, В.Ф. Взятышева, Дж. Лава, А.Б. Маненкова, Д. Маркузе, К. Окамото, А. Снайдера, А. Г. Свешникова, Н. А. Семенова, X. Г. Унтера, Г.А. Черенкова.

Задача значительно упрощается при наличии аналитических решений для соединяемых регулярных волноводов. Очевидно, что в этом случае поля мод невозмущенного волновода должны быть хорошей аппроксимацией полей мод возмущенного волновода, включая и область возмущения. Это возможно только в случае, когда профили показателей преломления возмущенного и невозмущенного волноводов лишь слегка различаются в любой точке

направляющей структуры. Еще более задача упрощается для слабонаправляющих оптических волноводов, для которых можно пренебречь поляризационными эффектами. Это справедливо для исследуемых стандартных ступенчатых одномодовых оптических волокон. При решении поставленной задачи полагали, что для исследуемых соединений регулярных волоконно-оптических линий передачи справедливы следующие положения: регулярные оптические линии передачи сетей связи являются одномодовыми слабонаправляющими; соединяемые линии передачи согласованы, то есть оптические линии передачи являются слабонерегулярными; протяженность регулярных участков, превышает длину зоны неустановившегося режима одномодового волокна.

Поставленную задачу предлагается решать в частотной области. Тогда, с учетом сделанных допущений она сводится к решению задач на собственные значения для регулярного круглого оптического волновода и для регулярного оптического волновода с дефектом оболочки с последующим расчетом коэффициента отражений по формуле:

„ Рр-РС

где рп и рс - постоянные распространения невозмущенного ОВ и ОВ с дефектом, соответственно.

Фундаментальные основы теории оптических волноводов излагаются в монографиях М, Адамса, К. Окамото, Д. Маркузе, А. Снайдера, X. Г. Унгера. Начало теоретическим исследованиям диэлектрических волноводов в нашей стране положили работы Б. 3. Канценеленбаума, В. Ф. Взятышева, Н.А. Семенова, А.С. Ильинского, А.Г. Свешникова, В.В Шевченко. Для круглых диэлектрических волноводов в приложении к технике оптической связи теория получила развитие в работах Е.М. Дианова, Н.А. Семенова, Г.А. Черенкова. Оптические волокна для линий сетей связи исследовались в работах Л. М. Андруш-ко, И. И. Гроднева. Значительный вклад в разработку методов моделирования диэлектрических волноводов внесли работы А. Н. Боголюбова. Однако подавляющее большинство известных численных методов расчета спектральных характеристик диэлектрических волноводов требуют многократного решения систем алгебраических уравнений. В случае круглого одномодового ступенчатого ОВ можно воспользоваться известными аналитическими решениями для расчета параметров невозмущенного волновода. Воспользовавшись известным решением для трехслойного ступенчатого одномодового слабонаправляющего ОВ, выведенного с применением метода возмущений, и преобразуя его для рассматриваемой модели дефекта (рис.1), получили аналитическое выражение для постоянной распространения возмущенного волновода. Подстановка его в (1) позволила получить следующие формулы для расчета коэффициента отражений:

ВЯав = Сс+ВЯ(1, (2)

С c =-20 1g

( Sn-k U2 _1_ \4-KÎ(W) W2-V2 J3C

/

BRd = -201g © +

© =

в - sin в ■ COS в

в J -sin в J ■ COS в-

'T .

я

cos 0 = 1 - 0.5 •

2

; cos вт = 0.5,

где Sn=n0 - пс! ; па пс!, п0 - показатели преломления сердцевины, оболочки и среды, заполняющей микротрещину, соответственно; а, Ь - радиусы сердцевины и оболочки, соответственно; V - нормированная частота; U, W - нормированные безразмерные параметры моды невозмущенного круглого диэлектрического волновода; к - волновое число; Kt(ZJ - модифицированная функция Бесселя второго рода первого порядка от аргумента Z. Выражение (2) позволило получить теоретические оценки коэффициента отражений на дефекте оболочки в зависимости от длины волны и размеров дефекта для стандартных одномодовых ступенчатых ОВ.

Третья глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям и доказательству адекватности предложенной математической модели отражений на дефекте оболочки распространяющегося в волокне оптического излучения. Предложено в качестве физической модели дефекта оболочки использовать соединения ОВ, выполненные методом сварки при пониженных относительно нормального режима значениях тока и времени горения дуги основного разряда, а для определения размера дефекта использовать «тепловые» изображения этих соединений. Были разработаны методики физического моделирования поверхностных дефектов оболочки ОВ, обработки «тепловых» изображений ОВ и оценивания по результатам обработки коэффициента отражений для ступенчатого ОВ, а также методики экспериментальных исследований отражений оптического излучения, распространяющегося в оптическом волокне, на дефекте оболочки. Примеры негативов тепловых изображений соединений оптических волокон без дефекта и с дефектом оболочки приведены на рис. 2 - рис. 3 соответственно. На рис.4 приведены примеры распределения интенсивности теплового излучения в плоскости поперечного сечения ОВ в точке максимальной интенсивности свечения- (а) соединение без дефекта; (б) соединение с дефектом оболочки.

Для сварки оптических волокон и получения «тепловых» изображений их соединений использовался сварочный аппарат Ericsson FSU 975. Для измерений локального коэффициента отражений был использован оптический реф-

лектометр НР Е6000А со сменным блоком НР Е6003А. Схема измерений приведена на рис.5.

V VIEH Ii®ЕИ СОВЕ DEFCPI1

лет IMfiGE

шгт дат rf1F«3Et

V ШЕИ

OK OlflH..

INDEX ____

1ST IHR6E QUIT HOT Iftf^BC: ESC

Рис. 2 Рис. 3

Оценки локальных коэффициентов отражений были получены как при измерениях оптическим рефлектометром, так и в результате вычислений по данным обработки «тепловых» изображений. Всего было проведено 45 испытаний, что позволяет говорить о надежности полученных результатов на уровне 0,9. Значения оценок коэффициента отражений лежали в пределах -77,0...-66,0 дБ. Расхождение теоретических и экспериментальных оценок не превышало 4%. Столь хорошее соответствие теоретических и экспериментальных данных позволяет полагать предложенную математическую модель адекватной.

Рис.4

Сварочный аппарат Fusion splicer FSU 975

Varl I, t [

I - ток дуги

t- время горения дуги

Hot image Тепловые изображения

Рис.5

В четвертой главе исследованы взаимосвязи коэффициента отражений на локальной неоднородности с размерами дефекта оболочки. Показано, что с увеличением длины волны при тех же размерах дефекта в оболочке коэффициент отражений возрастает. Приведены оценки нагрузки, приложенной к ОВ в процессе эксплуатации кабелей связи. Рассмотрены модели, описывающие взаимосвязи размеров локального дефекта с механической прочностью ОВ, с прогнозируемой прочностью оптического волокна на участке с дефектом. Показано, что для дефектов, коэффициенты отражений на которых лежат в пределах -90...-70 дБ, прочность ОВ на участке с дефектом составляет порядка 230...250 МПа. Показано, что при локализации дефектов с коэффициентом отражений порядка (-90...-70) дБ при нагрузке на волокно, не превышающей ее максимальное значение для минимально допустимого радиуса изгиба волокна в кассете 60,0 мм, развитие дефекта находится еще на первой стадии процесса разрушения стекла и срок службы волокна с момента локализации дефекта может достигать от нескольких месяцев до года и более. Рассмотрена методика оценки приложенной к волокну нагрузки по результатам мониторинга характеристики обратного рассеяния. Предлагается корректировать эту оценку по результатам периодических измерений характеристики обратного рассеяния оптического волокна, используя формулу:

= 5,

(Г,*'"2

-О",-

N,-2

/+1

*м -U

(3)

где ВХ,Ы\- параметры усталостного разрушения оптического волокна; а,-прочность ОВ в момент времени ; аа - приложенная к ОВ нагрузка.

Здесь прочность ОВ с локальным дефектом оболочки определяется

формулой

где Ст - константа, а - радиус зеркальной зоны, который определяется из (2) по результатам измерений коэффициента отражений в момент времени .

Приведены данные обследований и наблюдений малых локальных не-однородностей ОВ на кабельных линиях, находящихся в эксплуатации, за период с 1.09.1999 г. по 1.07.2000 г. Данные наблюдений подтвердили допустимость применения используемых моделей.

В пятой главе представлен анализ общих требований к технической эксплуатации оптических кабелей связи. Предложен и описан алгоритм технического обслуживания оптических кабелей связи на ЭКУ при выявлении в процессе мониторинга ОВ малых локальных неоднородностей, в основе которого анализ тенденций изменения локальных коэффициентов отражений во времени и принятие решения о сроках выполнения ремонтно-восстановителъных работ по результатам сравнения скорости изменения коэффициента отражений с пороговыми оценками.

Выполнены исследования взаимодействия информационного сигнала системы передачи и зондирующего сигнала системы контроля при мониторинге по активным волокнам. Доказана справедливость применения для этих целей квазинепрерывного приближения. С учетом вышесказанного, разработана математическая модель и получены аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием (ВКР) взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов. Эти выражения записываются в виде:

(5)

V 1+4+Л

77 =

ур дНу5с( У;Рро V, Р0Ьпе[у,Рр0+урР,0

ехр'

где - Рй = Рр0 +{yp/vs)Ps0 ; vp и v, - частоты волн накачки и Стокса соответственно; с - скорость света в вакууме; ng - групповой показатель преломления сердцевины OB; gR - Рамановский коэффициент усиления; h - постоянная Планка.

Выполнены исследования дополнительных потерь мощности информационного сигнала и увеличения вероятности ошибок в системах связи с контролем активных OB. При типичных параметрах зондирующего сигнала оптического рефлектометра снижение из-за ВКР отношения сигнал/шум в системах передачи менее 0,2 дБ. При установке неадекватных параметров измерений эта величина более 1 дБ. Это вызывает необходимость применения в системах мониторинга активных волокон защиты от установки неадекватных значений параметров зондирующих сигналов.

Выполнены исследования дополнительных погрешностей из-за ВКР измерений в системах мониторинга активных OB. Показано, что ВКР ведет к увеличению «мертвой» зоны при измерениях коэффициентов затухания. В ближней зоне при расстояниях до 20 км погрешность может достигать значений более 6,0%.

Сформулированы и обоснованы требования к зондирующему сигналу при поиске локальных неоднородностей. Даны рекомендации по выбору длины волны зондирующего сигнала, длительности зондирующих импульсов, необходимого уровня отношения сигнал/помеха. В частности, рекомендуется работать на длинах волн свыше 1525 нм. Длительность зондирующего импульса в режиме поиска малых локальных неоднородностей (менее -70 дБ) должна быть не более 100 не. При этом необходимое отношение сигнал/помеха в точке измерений определяется превышением уровня максимального значения импульса Френелевского отражения над прямой, аппроксимирующей характеристику обратного рассеяния регулярного участка.

Разработано и предложено три способа определения поправок для проведения измерений потерь оптической мощности в соединениях волокон методом обратного рассеяния в одном направлении. Способы измерений защищены патентами РФ.

В заключении перечислены основные научные и практические результаты работы.

В приложениях приведены выводы формул, а также документы, подтверждающие внедрение и использование результатов работы.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Пат. 2163010 РФ, МПК G01M11/02, G01R31/08, Н04ВЗ/46. Способ определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна и устройство для его осуществления / В. А. Бурдин, A.B. Бурдин, Е.О. Бородина. A.B. Воронков. О.Ю. Шаш-кин.-№98123937/09.0публ. вБИ №4,10.02. 2001. 14

2.Пат. 2150093 РФ, МПК G01M1I/02, Н04ВЗ/46. Способ определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при монтаже вставки огпиче-ckoi о кабеля на смонтированном элементарном кабельном участке / В.А. Бурдин, А.В. Бурдин, А.В. Воронков. - №98124089/09.0публ. в БИ №15, 27.05 2000.

3 Пат. 2216863 РФ, МПК Н04В10/08, G01M11/02. Способ определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при их повторном сращивании / В.А. Андреев, В. А. Бурдин, А.В. Бурдин, А.В. Воронков. -№2001129276/09.Опубл в БИ №32,20.11. 2003.

4.Бурдин В.А., Воронков А.В. О контроле состояния оптических волокон на ЭКУ в процессе эксплуатации // Тезисы докладов V Российской научно-технической конференции проф. - преп. и инженерно - технического состава. - Самара: ПГАТИ,

< 1998.- С.83.

5. Андреев В.А., Воронков А.В Технологии WDM // Тезисы докладов VII Российской научно-технической конференции проф. - преп. и инженерно - технического состава. - Самара: ПГАТИ, 2000,- С.79.

6.Андреев В.А., Воронков А.В. Организация совместной работы ЦСП и САМ-ВОК с использованием WDM-технологии // Материалы LV научной сессии посвященной Дню радио. - М.: МТУСИ, 2000. - том 1. - С.72 - 74.

7. Андреев В. А., Бурдин А.В., Воронков А.В. Дисперсия групповых скоростей в одномодовых оптических волокнах // Материалы LV1 научной сессии посвященной Дню радио. -М.: МТУСИ, 2001. - том I. - С. 61-63.

8.Burdin V.A., Voronkov A.V., Platonov A.N., Balobanov A.V. Laser pulse propagation in optical fibers as destroying factor where outer local thermal actions apply // Selected Papers from the Internationa! Conference on Optoelectronic Information Technologies "Photonics-ODS 2000", 2-6 October 2000. Vinnytsia, Ukraine, edited by Sergey V. Svechnikov, Volodymyr P. Kojemiako. Sergey A!. Kostyukevych. - Proceedings of SPIE -2001. - vol. 4425. - P.P. 240 - 245.

9.Burdin V.A., Voronkov A.V., Platonov A.N., Balobanov A.V. Resistance of optical fibers to damaging effect of the electric discharge // Selected Papers from the International Conference on Optoelectronic Information Technologies "Photonics-ODS 2000", 2-6 October 2000, Vinnytsia, Ukraine, edited by Sergey V. Svechnikov, Volodymyr P. Kojemiako, Sergey Al. Kostyukevych. - Proceedings of SPIE. - 2001. - vol. 4425. - P.P. 254 - 295.

10 Воронков A.B. Анализ работы системы автоматизированного мониторинга волоконно-оптических кабелей «Фотон» // Материалы LVI научной сессии посвященной Дню радио. - М • МТУСИ, 2001 - том 1. - С. 57 - 60.

'-< 11. Andreev V.A.. Burdin V A., Bourdine A.V., Dashkov M.V., Voronkov A.V

Simulation modeling of fiber optic communication links // Optical Fiber and Planar Waveguide Technology, edited by Shuisheng Jian, Yanming Liu. - Proceedings of SPIE. -

^ 2001. - vol. 4579. - pp. 46 - 53.

12. Baskakov V.S., Bourdine A.V., Voronkov A.V. Errors of Backscattering method during splice loss measurements // Optical Fiber for Telecommunication in Russia. -Proceedings of SPIE. - 2001. - vol. 4589. - P.P. 140 - 147.

13. Esin S.R., Inyakin V.V., Voronkov A.V., Shekotchikchyn A.A., Dashkov M.V. Investigation results of optical fiber fusion splice reflections on Volga-region long haul transmission lines // in Optical Fiber for telecommunication in Russia, edited by Vladimir A. Burdin. Proceedings of SPIE - 2001. - vol. 4589. - P.P. 165 - 173.

#-8862

14. Воронков A.B. Модель прогноза времени жизни оптических волокон по результатам контроля характеристик обратного рассеяния // Материалы четвертой международной научно-технической конференции - VT АТУ. 2003. - С. 154 - 156.

15. Voronkov А. V. Investigation of t! mode optical lightguides by means of OTDR // edited by Salavat T. Kusimov, Vladimir A. Andre< Proceedings of SPIE. - 2003 - vol. 5485. - P.P.

16. Андреев В.А., Бурдин В.А., Бурд фициента отражений оптического волокна н технической конференции «Волоконно-оптич А.Д. Снегова. - М.: МТУСИ, 2004. - С.29 - 32

17. Воронков A.B. Моделирование оболочке оптического волокна // Приложение и радиотехнические системы», Тезисы докладов и сообщений. Ill международно* п. учно-техничсская конферентия «Физика и технические приложения волновых процессов», под. ред. В.А. Неганова и Г.П. Ярового. - 2004. - С. 371 - 372.

18. Бурдин В.А., Воронков A.B. Экспериментальные исследования затухания отражений волоконно-оптических линий передачи на дефектах оболочки оптического волокна // Приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы», Тезисы докладов и сообщений, III Международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов», под. ред. В.А Неганова и Г.П. Ярового. - 2004. - С. 382.

РНБ Русский фонд

2006-4 14077

Подписано в печать 03.05.05 г. Формат 60x84/16. Печать оперативная. Бумага офсетная. Объем 1 п л. Тираж 100 экз. Заказ №05005

Типография ООО «САМБР» 443090, г. Самара, Московское шоссе, 77

Таблица используемых сокращений.

Введение.

Глава 1. Прогнозирующий контроль в системах автоматического моф ниторинга волоконно-оптических кабелей связи.

1.1. Общие положения.

1.2. Системы автоматизированного контроля состояния оптических волокон кабелей связи.

1.3. Вопросы прогнозирующего контроля систем RFTS.

9 1.4. Температурные воздействия.

1.5. Механические напряжения.

1.6. Влияние влажности.

1.7. Влияние водорода.

• 1.8. Влияние ионизирующего излучения.

1.9. Выбор коэффициента отражения как прогнозирующего параметра в системах автоматического мониторинга.

1.10. Рефлектометрические методы измерения параметров

• ВОЛП.

1.11. Оценка чувствительности оптических рефлектометров обратного рассеяния к сигналам Френелевского отражения

1.12. Выводы.

Глава 2. Модель отражений оптического излучения в оптическом волокне на дефекте оболочки.

2.1. Характер дефектов оболочки оптических волокон.

2.2. Отражения оптического излучения, при распространении в оптических волокнах.

2.3. Методы расчета постоянной распространения основной моды регулярных оптических волноводов.

2.4. Строгое решение для ступенчатого оптического волокна

2.5. Расчет постоянной распространения круглого одномодо-вого оптического волокна с произвольным профилем показа

Ф теля преломления.

2.6. Коэффициент отражений на дефекте оболочки оптического волокна.

2.7. Выводы.

Глава 3. Экспериментальные исследования отражений на дефектах оболочки оптического волокна.

3.1. Моделирование дефектов оболочки оптического волокна

3.2. Адаптация модели отражений распространяющегося в оптическом волокне оптического излучения для дефектов оболочки на сварных соединениях волокон.

3.3. Методика обработки тепловых изображений.

3.4. Методика выполнения эксперимента.

3.6. Результаты обработки экспериментальных данных.

3.7. Выводы.

Глава 4. Модели и методы прогноза срока службы оптических волокон с дефектами оболочки.

4.1. Основы теории усталостного разрушения оптических волокон

4.2. Анализ нагрузок, прикладываемых к оптическим волокнам кабелей связи в процессе их эксплуатации.

4.3. Исследование взаимосвязей между размерами дефектов оболочки оптических волокон механической прочностью волокна.

4.4. Исследование взаимосвязей между размерами дефектов оболочки оптических волокон и коэффициентами отражений

4.5. Разработка модели прогноза срока службы оптических волокон по результатам анализа характеристик обратного Рэлеевского рассеяния

4.6. Данные наблюдений неоднородностей оптических волокон линий передачи в процессе эксплуатации и оценка адекватности модели прогноза.

4.7. Выводы.

Глава 5. Разработка рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи.

5.1. Алгоритмы выполнения планово-профилактических и аварийно-восстановительных работ.

5.1.1. Основные положения по технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений ВОЛП.

5.1.2. Алгоритм производства работ при выявлении локальной неоднородности.

5.1.3. Требования к зондирующим сигналам в режиме поиска локальных неоднородностей.

5.1.4. Способы измерения потерь в соединениях волокон оптическим рефлектометром в одном направлении.

5.2. Контроль характеристик обратного рассеяния активных оптических волокон линий передачи сетей связи.

5.2.1. Общие положения.

5.2.2. Модель взаимодействия волн оптического излучения вынужденного комбинационного рассеяния.

5.2.3. Квантово-механическое представление ВКР и решение для случая квазинепрерывной накачки.

5.2.4. Исследование обусловленных ВКР потерь оптической мощности информационного сигнала в линии передачи

5.2.5. Исследование искажений информационного сигнала при мониторинге активных оптических волокон.

5.2.6. Исследование обусловленных ВКР погрешностей измерений параметров активных оптических волокон методом обратного Рэлеевского рассеяния.

5.3. Выводы.

Диссертация посвящена исследованию отражений оптического излучения на дефектах оболочки оптических волокон и разработке рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи, в частности, алгоритма технического обслуживания оптических кабелей при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородно-стей.

Актуальность темы и состояние вопроса.

Современная революция в информационных технологиях, скачок в развитии волоконно-оптической техники привели к изменениям принципов построения сетей связи. В условиях постоянного роста потребности современного общества в получении информации задача обеспечения требуемого качества и количества предоставляемых услуг связи требует создания динамичной сети, конфигурируемой в соответствии с текущим типом трафика. То есть, интеллектуальной сети, позволяющей предоставлять сетевые услуги (QoS - Quality of Service) и обеспечивать управление их качеством. Или, другими словами, полосой пропускания. Очевидно, что необходимые для реализации таких возможностей мониторинг сети, ее оперативная настройка, выявление и устранение неисправностей в сжатые сроки, быстрое подключение пользователей к новым услугам, а также дальнейшее развитие сети не представляется возможным без построения автоматизированных сетей управления (TMN - Telecommunication Management Networks). В основе идеологии TMN лежит создание единой архитектуры, позволяющей выполнять обмен информацией между станциями управления, функционирующими под разными операционными системами, и телекоммуникационным оборудованием с использованием стандартизированных интерфейсов.

Решение задачи управления полосой пропускания на сетях связи в условиях непрерывного роста потребностей в увеличении скорости передачи базируется на внедрении волоконно-оптических технологий. Одной из основных тенденций развития современных телекоммуникационных сетей является их эволюция в направлении полностью оптических сетей (AON - АН Optical Networks). При этом уже сегодня цифровые мультисервисные сети используют в основном волоконно-оптические линии передачи (ВОЛП).

Характерной особенностью ВОЛП является значительное по сравнению с линиями передачи другого типа время восстановления. Потому при проектировании и технической эксплуатации телекоммуникационных сетей, использующих ВОЛП, особое внимание уделяется вопросам создания обходных путей - резервирования линейного тракта, оптических каналов, цифровых потоков, а также мерам профилактики, направленным на предупреждение повреждений оптических кабелей. К таким мерам относится и мониторинг линейно-кабельных сооружений ВОЛП.

Системы автоматического мониторинга волокон OK (RFTS — Remote Fiber Test Systems) являются одной из основных подсистем TMN. Они обеспечивают повышение качества обслуживания ВОЛП, сокращают сроки проведения и затраты на аварийно-восстановительные работы (АВР). Это достигается за счет централизованного управления устранением неисправностей, сокращения времени их устранения при использовании дистанционной диагностики, снижения затрат на персонал при внедрении автоматизации измерений. В свою очередь, повышение качества обслуживания обеспечивается за счет прогнозирующего контроля ОВ, направленного на выявление деградации ОВ на ранней стадии, увеличения срока службы ВОЛП при ограниченных возможностях маршрутизации, а также предотвращении несанкционированного доступа.

Диагностика волокон ОК ВОЛП в подавляющем большинстве современных систем RFTS осуществляется методом обратного рассеяния, реализованного в оптических рефлектометрах обратного рассеяния, функционирующих во временной области (OTDR - Optical Time Domain Reflectometers). Оценка состояния OB базируется на сравнении текущей и опорной характеристик обратного рассеяния (рефлектограмм), их сопоставлении с заданными пороговыми значениями. Имея накопленную базу данных (рефлектограммы и результаты их обработки), набор инструментов для их анализа, оператор может контролировать изменения характеристик компонентов оптического линейного тракта во времени, отслеживать развитие индикаторов качества, анализировать общую тенденцию и, как следствие, разработать прогнозирующую политику обслуживания сети.

Однако, традиционные методы контроля (метод обрыва, метод вносимых потерь, метод обратного Релеевского рассеяния), основаны на измерении мощности распространяющегося в ОВ оптического излучения, которое практически полностью сосредоточено в сердцевине тестируемого ОВ. Это ограничивает возможности локализации дефектов на ранней стадии, поскольку усталостное разрушение кварцевых волокон происходит в результате роста дефектов с поверхности оболочки. Такие перспективные средства измерений как оптические рефлектометры обратного Бриллюэновского рассеяния, позволяющие выявлять участки оптических волокон пониженной прочности на ранней стадии развития дефектов, из-за высокой стоимости и сложности производства измерений пока не находят применения в системах мониторинга. То же можно сказать о новом направлении - применении для контроля состояния оптических волокон оптических рефлектометров для измерения поляризационной модовой дисперсии. Поэтому сегодня и в ближайшей перспективе базовыми средствами измерений в системах автоматизированного контроля оптических волокон на сетях связи остаются оптические рефлектометры обратного Рэлеевского рассеяния. Соответственно и задача оценки степени деградации оптического волокна по результатам измерения его характеристики обратного рассеяния остается актуальной.

Идеи применения метода обратного рассеяния для прогнозирования эксплуатационной надежности ОК ВОЛП появились еще в начале 90-х годов. Так, в работах В.К. Борисова и В.В. Коровкина было высказано предположение, что срок жизни поврежденного ОВ можно оценить, используя результаты анализа неоднородности с отражением, соответствующей на рефлекто-грамме дефекту ОВ. Однако на тот момент времени реализация данного метода не была осуществлена из-за отсутствия оптических рефлектометров с требуемыми для этих целей характеристиками и адекватной математической модели, связывающей параметры неоднородности и геометрические размеры поверхностного дефекта.

Современные OTDR позволяют выявлять достаточно малые неоднородности с коэффициентами отражений порядка-85.-75 дБ. Появление неоднородности с отражением, отображаемой на характеристике обратного рассеяния тестируемого ОВ в виде характерного всплеска, свидетельствует о той стадии развития дефекта, когда он находится либо вблизи границы раздела оболочка/сердцевина, либо уже достиг сердцевины. Очевидно, что в реальных условиях эксплуатации разрушение ОВ, у которого наличие дефекта зарегистрировано на характеристике обратного рассеяния, неизбежно. Однако вопросы о его периоде его работоспособности с момента локализации дефекта, о порядке и сроках проведения профилактических работ, остаются открытыми.

В соответствии с вышесказанным задачи исследования отражений оптического излучения на дефектах оболочки оптических волокон и разработки рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи, в частности, алгоритма технического обслуживания оптических кабелей при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей являются актуальными.

Цель работы и задачи исследования.

Исследование отражений оптического излучения на дефектах оболочки оптических волокон и разработка рекомендаций по техническому обслуживанию оптических кабелей связи, в частности, алгоритма технического обслуживания оптических кабелей при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи:

1. Разработка модели и исследование отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки

2. Разработка методики экспериментальных исследований коэффициентов отражений ОВ с дефектами оболочки и экспериментальное обоснование адекватности математической модели отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки

3. Разработка алгоритма технического обслуживания оптических кабелей связи на ЭКУ при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

4. Разработка математической модели, описывающей обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

5. Разработка рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи малых неоднородностей.

Методы исследования.

При решении поставленных задач использовались методы теории оптических волноводов, теории линий передач, теории связи мод диэлектрических волноводов, теории дифференциального и интегрального исчисления и численного моделирования.

Личный вклад.

Все основные научные положения, выводы и рекомендации, составляющие содержание диссертации, разработаны соискателем лично.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки.

2. Разработана методика экспериментальных исследований коэффициентов отражений ОВ с дефектами оболочки.

3. Показано, что при локализации дефектов с коэффициентом отражений порядка (-90. -70) дБ при нагрузке на волокно, не превышающей ее максимальное значение при допустимом минимально допустимом радиусе изгиба волокна в кассете 60,0 мм, развитие дефекта находится еще на первой стадии процесса разрушения стекла и срок службы волокна с момента локализации дефекта может достигать нескольких месяцев и более года.

4. Разработана математическая модель и получены аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

5. Разработаны способы измерений потерь в соединениях ОВ оптическим рефлектометром обратного Релеевского рассеяния в одном направлении. Способы измерений защищены патентами на изобретение.

Практическая ценность.

1. Разработан алгоритм технического обслуживания оптических кабелей связи на ЭКУ при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

2. Разработаны рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи малых неоднородностей. Показано, что в системах мониторинга активных волокон необходима защита от установки неадекватных значений параметров зондирующих сигналов.

3. Предложена методика прогноза срока службы оптического волокна с локальным дефектом оболочки по данным мониторинга его характеристики обратного рассеяния.

4. Разработаны способы измерений потерь в соединениях ОВ оптическим рефлектометром обратного Релеевского рассеяния в одном направлении.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Модель отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки и экспериментальное обоснование ее адекватности.

2. Математическая модель и аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

3. Алгоритм технического обслуживания оптических кабелей связи на ЭКУ при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

4. Рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи малых неоднородностей.

5. Способы измерений потерь в соединениях ОВ оптическим рефлектометром обратного Релеевского рассеяния в одном направлении.

Реализация результатов работы.

Основные результаты исследования отражений на дефектах оболочки оптического волокна, рекомендации по измерениям и обработке характеристик обратного рассеяния оптических волокон при локализации малых неоднородностей, способы измерений потерь в соединениях оптических волокон оптическим рефлектометром в одном направлении внедрены в ЦНИИС и использовались при разработке методики проведения ремонтно-восстановительных и аварийно-восстановительных работ на ВОЛП, исследовании локальных неоднородностей в местах сварных соединений и их влияния на снижение надежности ВОЛП, разработке рекомендаций по повышению эффективности и надежности эксплуатации линейно-кабельных сооружений и вошли в руководящий документ отрасли РД 45.180-2001 «Руководство по проведению планово-профилактических и аварийно-восстановительных работ на линейно-кабельных сооружениях связи волоконно-оптической линии передачи».

Практические рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала и обработке характеристик обратного рассеяния в задачах локализации малых неоднородностей в оптических линиях передачи, практические рекомендации по техническому обслуживанию оптических кабелей с применением систем мониторинга оптических волокон, способы измерения параметров волоконно-оптических линий передачи внедрены и используются в системе технической эксплуатации ВОЛП ОАО «Ростелеком».

Рекомендации по выбору параметров зондирующего сигнала в системах мониторинга оптических волокон, результаты исследований совместной работы систем передачи и систем контроля по оптическим волокнам при реализации мониторинга по активным волокнам внедрены ЗАО НПЦ «СПЕКТР» в отечественной системе автоматизированного контроля оптических кабелей и были использованы при выполнении опытно-конструкторских работ «Комплекс программно-технических средств для проведения измерений рабочих и резервных оптических волокон», при разработке и изготовлении комплекса программно-технических средств контроля волоконно-оптических линий передачи «ФОТОН», при разработке оптического рефлектометра «АТЛАС-2010».

Элементы теории, методики расчета, практические рекомендации и методы измерения параметров оптических линий передачи внедрены в учебный процесс Поволжской Государственной Академии Телекоммуникаций.

Реализация результатов работы и достигнутый эффект подтверждены соответствующими актами.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на конференциях:

LV научная сессия посвященная Дню радио (Москва, МТУСИ, 2000), LVI научная сессия посвященная Дню радио. ( Россия, Москва, МТУСИ, 2001), International Conference on Optoelectronic Information Technologies "Photonics-ODS 2000" (Ukraine, Vinnytsia, 2000), Международная научно-технической конференция «АРОС-2001» (Китай, Пекин, 2001), Международная конференция «Optical technologies for communications» (Россия, Уфа, УГАТУ, 2003), IV международная научно-технической конференция «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Россия, Уфа, УГАТУ,

2003), III Международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов» (Россия, Волгоград, ВолГУ,

2004), V и VII Российская научно-техническая конференция проф.-преп. и инженерно - технического состава ПГАТИ (Россия, Самара, ПГАТИ, 1998, 2000).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 18 печатных трудах, включая 11 статей в научных изданиях, 4 тезиса докладов, 3 патента. Некоторые результаты работы отражены также в отчетах по хоздоговорным НИР, в которых автор принимал участие в качестве исполнителя.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 247 страниц машинописного текста, 83 рисунка и 6 таблиц. Список литературы включает 228 наименований.

5.4. Выводы

1. Представлен анализ требований к аварийно-восстановительным работам на ВОЛП и разработан алгоритм производства работ при выявлении локальной неоднородности оптических волокон на ЭКУ.

2. Сформулированы и обоснованы требования к зондирующему сигналу при поиске локальных неоднородностей. Даны рекомендации по выбору длины волны зондирующего сигнала, длительности зондирующих импульсов, необходимого уровня отношения сигнал/помеха.

3. Разработано три способа определения поправок для проведения измерений потерь оптической мощности в соединениях волокон методом обратного рассеяния в одном направлении. Способы измерений защищены патентами РФ.

4. Разработана математическая модель и получены аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

5. Разработана методика оценивания дополнительных потерь мощности информационного сигнала в системах связи с контролем активных оптических волокон.

6. Разработана методика расчета увеличения вероятности ошибок в системах передачи информации при мониторинге активных волокон. Выполнены исследования влияния зондирующего оптического сигнала на качество передачи информации в системах связи с контролем активных оптических волокон. Показано, что при типичных параметрах зондирующего сигнала оптического рефлектометра снижение из-за ВКР отношения сигнал/шум в системах передачи менее 0,2 дБ. При установке неадекватных параметров измерений эта величина более 1 дБ. Необходима защита от установки неадекватных значений параметров зондирующих сигналов в системах мониторинга активных волокон.

7. Выполнены исследования дополнительных погрешностей измерений из-за ВКР в системах мониторинга активных ОВ. Показано, что ВКР ведет к увеличению «мертвой» зоны при измерениях коэффициентов затухания. В ближней зоне при расстояниях до 20 км погрешность может достигать значений более 6%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Представлен обзор методов контроля состояния оптических волокон кабелей связи. Показано, что диагностика волокон ОК в современных системах удаленного контроля RFTS осуществляется на основе метода обратного рассеяния, реализованного в OTDR. При этом контроль состояния ОВ осуществляется путем сравнения текущей и опорной рефлектограмм и сопоставления расхождений с заданными пороговыми значениями.

2. Дан подробный обзор факторов разрушения оптических волокон. Выявлены основные проблемы контроля оптических волокон, связанные с ограниченными возможностями метода обратного Рэлеевского рассеяния по выявлению дефектов на ранних стадиях усталостного разрушения волокон.

3. Выполнен анализ потенциальных возможностей современных оптических рефлектометров по локализации неоднородностей. Показано, что для наиболее распространенных средств измерений минимальные значения коэффициентов отражений неоднородностей, которые могут быть ими выявлены, составляют порядка - 85. - 75 дБ.

4. Выполненный в первой главе диссертации анализ основных факторов разрушения оптических волокон, методов контроля их состояния и возможностей средств измерений, на которых базируются системы удаленного контроля, по выявлению неоднородностей позволил сформулировать основные задачи данной диссертационной работы:

• Разработка математической модели и исследование отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки.

• Разработка методики экспериментальных исследований коэффициентов отражений ОВ с дефектами оболочки и экспериментальное обоснование адекватности математической модели отражений оптического излучения в ОВ на дефекте оболочки.

• Разработка алгоритма технического обслуживания оптических кабелей связи на ЭКУ при выявлении в процессе мониторинга оптических волокон малых локальных неоднородностей.

• Разработка математической модели, описывающей обусловленное ВКР взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

• Разработка рекомендаций по выбору параметров зондирующего сигнала системы мониторинга для локализации в волоконно-оптической линии передачи малых неоднородностей.

5. Представлен аналитический обзор экспериментальных исследований структуры поверхностных дефектов оптических волокон кабелей связи.

6. Для оценки размеров дефекта оболочки в расчетах отражений на этом дефекте оптического излучения, распространяющегося в оптическом волокне, предложено использовать радиус зеркальной зоны

7. Разработана математическая модель, описывающая зависимость коэффициента отражений, распространяющегося в оптическом волокне оптического излучения от радиуса зеркальной зоны дефекта оболочки.

8. Получены теоретические оценки коэффициента отражений на дефекте оболочки в зависимости от длины волны и размеров дефекта для стандартных одномодовых ступенчатых оптических волокон.

9. Разработана методика физического моделирования поверхностных дефектов оболочки оптических волокон.

10. Разработана методика обработки тепловых изображений оптических волокон и оценивания по данным обработки коэффициента отражений для ступенчатого оптического волокна.

11. Разработана методика экспериментальных исследований отражений оптического излучения, распространяющегося в оптическом волокне, на дефекте оболочки.

12. Экспериментально обоснована адекватность предложенной математической модели отражений распространяющегося в оптическом волокне оптического излучения на дефекте оболочки.

13. Исследованы взаимосвязи коэффициента отражений на локальной неоднородности с размерами формирующего ее дефекта оболочки и, соответственно, с прогнозируемой прочностью оптического волокна на участке с дефектом. Показано, что для дефектов, коэффициенты отражений которых соответствуют порогу чувствительности оптического рефлектометра (- 90. — 70) дБ, прочность оптического волокна на участке с дефектом составляет порядка 250 Мпа.

14. Показано, что с увеличением длины волны при тех же размерах дефекта в оболочке коэффициент отражений возрастает.

15. Предложена методика расчета прочности оптического волокна с дефектом по результатам измерений его характеристики обратного рассеяния.

16. Показано, что при локализации дефектов с коэффициентом отражений порядка (— 90. - 70) дБ развитие дефекта находится еще на первой стадии процесса разрушения стекла.

17. Предложена методика оценивания приложенной к оптическому волокну нагрузки по данным мониторинга его характеристики обратного рассеяния.

18. Предложена методика прогноза срока службы оптического волокна на участке с дефектом оболочки по данным мониторинга его характеристики обратного рассеяния.

19. Адекватность используемых моделей подтверждена результатами обследования и долгосрочных наблюдений на введенных в эксплуатацию кабельных линиях связи.

20. Представлен анализ требований к аварийно-восстановительным работам на ВОЛП и разработан алгоритм производства работ при выявлении локальной неоднородности оптических волокон на ЭКУ.

21. Сформулированы и обоснованы требования к зондирующему сигналу при поиске локальных неоднородностей. Даны рекомендации по выбору длины волны зондирующего сигнала, длительности зондирующих импульсов, необходимого уровня отношения сигнал/помеха.

22. Разработано три способа определения поправок для проведения измерений потерь оптической мощности в соединениях волокон методом обратного рассеяния в одном направлении. Способы измерений защищены патентами РФ.

23. Разработана математическая модель и получены аналитические выражения, описывающие обусловленное вынужденным комбинационным рассеянием взаимодействие информационной и зондирующей последовательностей оптических импульсов.

24. Разработана методика оценивания дополнительных потерь мощности информационного сигнала в системах связи с контролем активных оптических волокон.

25. Разработана методика расчета прироста вероятности ошибок в системах передачи информации при мониторинге активных волокон. Выполнены исследования влияния зондирующего оптического сигнала на качество передачи информации в системах связи с контролем активных оптических волокон. Показано, что при типичных параметрах зондирующего сигнала оптического рефлектометра снижение из-за ВКР отношения сигнал/шум в системах передачи менее 0,2 дБ. При установке неадекватных параметров измерений эта величина более 1 дБ. Необходима защита от установки неадекватных значений параметров зондирующих сигналов в системах мониторинга активных волокон.

26. Выполнены исследования дополнительных погрешностей измерений из-за ВКР в системах мониторинга активных ОВ. Показано, что ВКР ведет к увеличению «мертвой» зоны при измерениях коэффициентов затухания. В ближней зоне при расстояниях до 20 км погрешность может достигать значений более 6,0%.

1. Семенов С.Л. Долговечность оптического волокна // Фотон-Экспресс. - 2003. - №5 (31). - стр. 28 - 29.

2. Надежность оптических волокон. Аналитическая информация. М.: Информэлектро, 1990. - 46 с.

3. Matthewson М. J. Optical fiber reliability models // SPIE Critical Review. 1994. - vol. CR50. - pp. 3 - 31.

4. Matthewson M. J. Environmental effects on fatigue and lifetime predictions for silica optical fibers // Proceedings of SPIE. 2002. - vol. 4940. -pp. 80 - 92.

5. Glaesemann G.S. Advancements in Mechanical Strength and Reliability of Optical Fibers // SPIE Critical Reviews. 1999. - vol. CR73. - pp. 1 - 23.

6. Semjonov S.L. Concept of reliability of optical fibers // SPIE Proceedings. 2002. - vol. 4639. - pp. 1 - 10.

7. Воронцов А. С., Гурин О. И., Мифтяхетдинов С. X., Никольский К. К., Питерских С. Э. Оптические кабели связи российского производства. Справочник. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2003. - 288 с.

8. Мальке Г., Гессинг П. Волоконно-оптические кабели. ЛИНГВА: Новосибирск, 2001. - 351 с.

9. Бурдин В.А. Современные способы контроля состояния оптических волокон на сетях связи // Телекоммуникационное поле регионов. 1999. — №4 (8).-стр. 28-31.

10. Ю.Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. М.: Компания Сайрус Системе, 1999.

11. П.Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. — М.: Эко-Трендз, 1999. 196 с.

12. Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. М.: Эко-Трендз, 1998. - 139 с.

13. Андреев В.А., Бурдин В.А., Баскаков B.C., Воронков А.А. Измерения на ВОЛП. Учебное пособие для ВУЗов. Самара, СРТТЦ ПГАТИ. - 2004 г. - 164 с.

14. Измерения на ВОЛП методом обратного рассеяния. Учебное пособие для вузов / Андреев В.А., Бурдин В.А., Баскаков B.C., Косова А.Л. Самара, СРТТЦ ПГАТИ, 2003. - 107 с.

15. Свинцов А.Г. Рефлектометрические методы измерения параметров ВОЛС. Часть II // Метрология и измерительная техника в связи. 2002. — №2. -стр. 25-29.

16. Контроль надежности оптических кабелей с помощью бриллюэнов-ской рефлектометрии // Фотон-Экспресс. 1998. -№14.

17. Бриллюэновский рефлектометр Ando AQ8602 // Рекламная информация группы компаний «Телеком Комплект Сервис».

18. Рефлектометр бриллюэновский ANDO AQ8603 // Рекламная информация группы компаний «Телеком Комплект Сервис»,

19. РД 45.028-99. Аппаратура системы мониторинга оптических кабелей связи. Технические требования.

20. Luigi Е. Remote fiber test systems: relying on a lot more then luck // PennWell Corporation. Lightwave. -2001.

21. Попович-Касерес M.B., Ржевский П.С., Ржевский С.П. Автоматизированные системы контроля состояния волоконно-оптических систем передачи информации // Фотон-Экспресс. 2004. - №5 (37). - стр. 32-38.

22. Шмалько А.В., Гаскевич Е.Б., Убайдуллаев P.P. RFTS — системы мониторинга ВОЛС // ВКСС. Connect!. 2001. - №1.

23. Иванов А.Б. Контроль соответствия в телекоммуникациях и связи. Часть I. — М.: Компания Сайрус Системе, 2000. — 376 с.

24. Иванов А.Б., Соколов И.В. Системы администрирования волоконно-оптических сетей // Вестник связи. — 1999. №9. - стр. 47 - 56.

25. Система администрирования волоконно-оптических сетей ORION/QUESTFiber // Рекламная информация компании Syrus Systems. -2005.

26. Некрасов С.Е. Автоматический мониторинг BOJIC на примере системы QUESTFiber производства компании NetTest // Фотон-Экспресс. 2003. — №5 (31).-стр. 18-20.

27. QuestFiber. Remote fiber testing for full service, emerging and next generation networks. NetTest. - 2002. — p. 12.

28. Система дистанционного тестирования волокна Atlas // Рекламная информация компании Волсстрой.

29. FiberVisor // Рекламная информация компании Metrotek.

30. Remote fiber test system FiberVisor. — Canada: EXFO Electrical Optical Engineering Inc., 2000. — p. 8.

31. Remote fiber test system. USA: Anritsu, 2001. - p. 8.

32. OCN-MS Система мониторинга волоконно-оптической кабельной сети // Рекламная информация компании Nicotra Sistemi spa.

33. OCN-MC. Optical Cable Network Monitoring System. Nicotra Sistemi spa, 1996. - p. 20.

34. Марьенков А.А., Новик P.JI., Зюзин М.С. Система мониторинга оптических волокон FIBERTEST // Lightwave Russian Edition. 2004. - №4. -стр. 52-54.

35. Воронков A.B. Анализ работы системы автоматизированного мониторинга волоконно-оптических кабелей «Фотон» // Материалы LVI научной сессии посвященной Дню радио. М.: МТУ СИ, 2001. - том 1. - стр. 57-60.

36. Кабыш С.В. Опыт эксплуатации BOJIC на Киевской телефонной сети // Фотон-Экспресс. 2004. - №5 (37). - стр. 39 - 42.

37. А.В. Листвин, В.Н. Листвин, Д.В. Швырков. Оптические волокона для линий связи. М.: ЛЕСАРарт, 2003. - 288 с.

38. Авдеев Б.В., Барышников Е.Н., Стародубцев И.И., Длютров О.В. Об избыточной длине ОВ в оптическом кабеле // Фотон-Экспресс. 2003. -№6 (32).-стр. 8-14.

39. ГОСТ Р МЭК 794-1-93. Кабели оптические. Общие технические требования.

40. Типовая программа и методики испытаний волоконно-оптических кабелей для применения на ВСС РФ. Утверждена МФ РФ 01.08.94.

41. Технические требования к оптическим кабелям связи для применения на ВСС РФ. Утверждена Госкомсвязи России 21.05.98.

42. Дополнение №1 к «Техническим требованиям к оптическим кабелям связи, предназначенным для применения на ВСС РФ». Утверждено Госкомсвязи России 12.11.98.

43. ITU-T Rec. L.10 Optical fibre cables for duct, tunnel, aerial and buried application.

44. ITU-T Rec. L.26 Optical fibre cables for aerial application.

45. ITU-T Rec. L.43 Optical fibre cables for buried application.

46. ITU-T Rec. L.56. Installation of optical fibre cable along railways.

47. ITU-T Rec. L.58. Optical fibre cables: Special needs for access network.

48. ITU-T Rec. L.59. Optical fibre cables for indoor application.

49. ITU-T Rec. L.60. Construction of optical/metallic hybrid cables.

50. Нормы приемо-сдаточных измерений элементарных кабельных участков магистральных и внутризоновых подземных волоконно-оптических линий передачи сети общего пользования. М.: Госкомсвязи России, 1997 г.

51. Сосулин Г.В., Матвеев Е.А., Моисеев В.В., Барышников Е.Н., Авдеев Б.В. Особенности монтажа оптических кабелей с полиэтиленовыми модулями // Фотон-Экспресс. 2003. - №3 (29). - стр. 24 - 25.

52. Быков Е.В., Гусев А.А., Матвеев Е.А., Сосулин Г.В., Ульяничев В.Н. К вопросу о возможности использования транзитной разделки волоконно-оптических кабелей в муфтах в условиях холодного климата // Фотон-Экспресс. 2004. - №2 (34). - стр. 12 - 13.

53. Mrotek L., Matthewson M.J., Kurkjian C.R. Diffusion of moisture through fatigue- and aging-resistant polymer coatings on lightguide fibers // Journal Lightwave Technology. -2003. vol. 21(8). - pp. 1775 - 1778.

54. Дукельский K.B., Ероньян M.A., Кондратьев Ю.Н., Левит Л.Г., Ромашова Е.И. Влагопоглощение защитного полимерного покрытия световодов и их высокопрочное состояние // Оптический журнал. 2002. - № 4 (69). -стр. 83 -85.

55. Mrotek L., Matthewson M.J., Kurkjian C.R. Diffusion of moisture through optical fiber coatings // Journal Lightwave Technology. 2001. - vol. 19(7).-pp. 988-993.

56. Taylor Т., Matthewson M.J., Kurkjian C.R. Strength degradation of silica fibers by acetone immersion // Proceedings of SPIE. 1999. - vol. 3848. -pp. 490-497.

57. Normann R., Weiss J., Krumhansl J. Development of fiber optic cables for permanent geothermal wellbore deployment // Proceedings of XXVI-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford University, California. -2001. SGP-TR-168.

58. Богатырев В.А., Бубнов M.M., Вечканов H.H., Гурьянов А.Н., Диа-нов Е.М., Семенов С.Л. Влияние воды на прочность волоконных световодов //Квантовая электроника, 1984.

59. Линии передачи волоконно-оптические. Рекомендации по защите от воздействия ионизирующих излучений радиоактивного заражения местности. Рекомендации отрасли (проект) // Метрология и измерительная техника в связи. -2002. — №3. стр. 9-23.

60. Борисов К.В., Коровкин В.В. Использование оптической рефлекто-метрии для прогнозирования эксплуатационной надежности оптических кабелей // Электросвязь. 1992. - №3. - стр. 34-35.

61. Свинцов А.Г. Рефлектометрические методы измерения параметров BOJIC. Часть III // Метрология и измерительная техника в связи. 2002. -№5.-стр. 31 -33.

62. Свинцов А.Г. Рефлектометрические методы измерения параметров ВОЛС. Часть I // Метрология и измерительная техника в связи. 2001. - №6. -стр. 34-38.

63. Свинцов А.Г., Яковлев МЛ. Рефлектометрические методы диагностики волоконно-оптического тракта ВОСПИ // Волоконно-оптическая техника. Технико-коммерческий сборник. 1996. - №6 - стр. 22-24.

64. Архангельский В.Б., Глаголев С.Ф., Марченко К.В., Семин А.В. Корреляционный рефлектометр со сложным зондирующим сигналом // Фотон-Экспресс. 2004. - №5 (37). - стр. 43 - 44.

65. Ando AQ7220 mini-OTDR. Instruction manual. Japan: Ando Electric Co. Ltd., 1995.

66. Adiba P. Optical reflectometers design calibration. Technical information note III. - Saint-Etienne: Shlumberger, 1989.-p. 17.

67. Adiba P. Measures by reflectometer. Technical information note II. -Saint-Etienne: Shlumberger, 1987.-p. 22.

68. Hewlett Packard 8147 OTDR. Instruction manual. Boblingen Instruments Division, 1995.

69. Мельникова Н.Ф. Анализ состояния средств измерений электросвязи для волоконно-оптических линий связи // Метрология и измерительная техника в связи.-2003.-№1 (31).-стр. 42-50.

70. Свинцов А.Г. Оборудование для монтажа и измерений параметров волоконного тракта фирм Fujikura, Ando, Haktronics // Фотон-Экспресс. -2003. №1 (27). - стр. 10 - 14.

71. Задворнов С.А., Левин П.В. Семейство оптических микрорефлектометров FOD-7000 // Метрология и измерительная техника в связи. — 2001. -№3. — стр. 55-56.

72. Свинцов А.Г. Измерение параметров волоконно-оптического тракта // Вестник связи. 2002. - №8. - стр. 49 - 52.

73. Свинцов А.Г. Монтажные и измерительные работы на ВОЛС // Метрология и измерительная техника в связи. 2001. - №4. - стр. 36 — 39.

74. Авдеев Б.В., Моргунов Д.Ю., Трещиков В.Н. Проблемы проведения рефлектометрических измерений коэффициента затухания оптического волокна // Фотон-Экспресс. 2004. - №2 (34). - стр. 25 - 27.

75. Григорьянц В.В., Чмаровский Ю.К. Исследование характеристик волоконных световодов методом обратного рассеяния // Радиотехника. — 1982. №2 (37). - стр. 79-83.

76. Derickson D. Fiber Optic Test and Measurement. New Jersey: Prentice Hall PRT, 1998.-642 p.

77. Рекомендации по совершенствованию технологии монтажа OK на ВОЛП и предложения по обеспечению надежности ЛКС действующих ВОЛП, содержащих неоднородности в сростках ОВ. М., АНО НТЦ связи «ЦНИИС-РТК», 2000 г.

78. Matthewson М. J. Optical fiber mechanical testing techniques // SPIE Critical Review. 1994. - vol. CR50. - pp. 32 - 59.

79. Hanson T.A., Glaesemann G.S. Incorporating multi-region crack growth into mechanical reliability predictions for optical fibres // Journal of materials science.- 1997.-32.- pp. 5305 5311.

80. Poulain M., Evanno N., Gouronnec A. Static fatigue of silica fibers // SPIE Proceedings. 2002. - vol. 4639. - pp. 64 - 74.

81. Castilone R. J., Glaesemann G. S., Hanson Th. A. Relationship between mirror dimensions and failure stress for optical fibers// SPIE Proceedings. 2002. -vol. 4639.-pp. 11-20.

82. Sudipta Bhaumik Correlation between size and distribution of preand post-proof test level flaw of draw-abraded fiber // Sterlite Optical Technologies Ltd. Technical reports. 2003. - 8 p.

83. Setchell R.E. Reduction in fiber damage thresholds due to static fatique // Laser-induced damage in optical materials. Proc. SPIE 1995 - vol. 2428. - pp. 54-65.

84. Богатырев B.A., Бубнов M.M., Семенов C.Jl. Методы оценки срока службы волоконных световодов // Квантовая электроника, 1984.

85. Bandorawalla Т., Case Sk., Lesko J. Micromechanics-Based Life Prediction of Glass-Reinforced Composites // Proceedings of XlV-th Engineers Mechanics Conference. Univ. of Texas: Austin, USA. -2000.

86. Thirtha V.M., Matthewson M.J., Kurkjian C.R., Yoon K.C., Moon C.Y. Effect of Secondary Coating on the Fatigue and Aging of Fused Silica Fibers // SPIE Proceedings. 2002. - vol. 4639. - pp. 75 - 81.

87. Semjonov S.L., Bubnov M.M. Influence of recent high-speed strength testing data on the concept of reliability of optical fiber in telecommunication line // SPIE Proceedings. 2000. - vol. 4083.

88. Castilone R. J. Mechanical Reliability: applied stress design guidelines // Corning WP5053. 2001. - 4 p.

89. Взятышев В. Ф. Диэлектрические волноводы. М.: Сов. радио. -1970.- 216 с.

90. Адаме М. Введение в теорию оптических волноводов. — М.: Мир, 1984.-512 с.

91. Маркузе Д. Оптические волноводы. М.: Мир, 1974. - 576 с.

92. Семенов Н. А., Черенков Г. А. Диэлектрические волноводы оптического диапазона. В кн.: Итоги науки и техники. Радиотехника. — М.: ВИНИТИ, 1974.- Т.5.- с. 110-177.

93. Андрушко JI.M. Одномодовые и маломодовые диэлектрические волноводы для волоконно-оптических линий связи. Квантовая электроника, 1979.-вып.17,-стр. 87-101.

94. Унгер Х.-Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. -М.: Мир, 1980.-656 с.

95. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов.- М.: Радио и связь, 1987. 656 с.

96. Okamoto К. Fundamental of optical waveguides. London: Academic Press, 2000. p. 428.

97. ГОСТ 18.238-72 «Линии сверхвысоких частот. Термины и определения».

98. Гроднев И.И., Шварцман В.О. Теория направляющих систем связи.-М.: Связь, 1978.-296 с.

99. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. -М.: Высшая школа, 1992.-416 с.

100. Неганов В.А., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Линейная макроскопическая электродинамика, Т1. М.: Радио и связь, 2000. - 509 с.

101. Reed М., Benson Т.М., Sewell P., Kendall P.C., Berry G.M., Dewar S.V. Free Space Radiation mode analysis of rectangular waveguides // Optical and Quantum Electronics. 1996. - vol. 28. - pp. 1175 - 1179.

102. Reed M., Sewell P., Benson T.M., Kendall P.C. Reflectivity of two dimensional waveguide facets using the Vector Free Space Radiation Mode method. Optoelectronics west 1997, Feb. 97, San Jose // SPIE Proc. - 1997. -vol. 2994. - pp. 819-824.

103. Burbe S.V. Spectral index method applied to rib and strip loaded directional couplers // IEE Proc. Journal. 1990. - vol. 137 (1). - pp. 7 - 10.

104. Kendall P.C., Adams M.J., Ritchie S, Robertson M.J. Theory for calculating approximate values for the propagation constants of an optical rib waveguide by weighting the refractive indices // IEEE Proc. 1987. — vol. 134 (8). - pp. 699 - 702.

105. Kendall P.C., Mcllroy W.A., Stern M.J., Spectral index method for rib waveguide analysis // Electron. Lett. — 1990. vol. 8, № 1. - pp. 113-117.

106. Smartt C.J., Benson T.M., Kendall P.C. Free Space radiation mode method for analysis of propagation in optical waveguide device // IEEE Proc. Journal. 1993.-vol. 140.-pp. 56-61.

107. Sujecki S., Benson T.M., Sewel P., Kendall P.C. Novel Vectorial analysis of optical waveguides // Journal Of Lihgtwave Tech. 1998. - vol. 16. -pp. 1329-1335.

108. Swell P., Reed M., Benson T.M., Kendall P.C. Full vector analysis of two-dimensional angled and coated optical waveguide facets // IEEE Journal Of Quantum Electronics. 1997. - vol. 33. - pp. 2311 - 2317.

109. Mirianashvilie M., Ono K., Hotta M. Modal-matching analysis of loss in bent graded-index optical slab waveguides // IEICE Trans. Electron. — 2001. vol. E84-C, № 2. - pp. 238 - 242.

110. Sujecki S., Benson T.M., Sewel Ph., Kendall P.C. Novel vectorial analysis of optical waveguides // Journal of Lightwave Technology. 1998. - vol. 16 (7).-pp. 1329-1335.

111. Burke S.V. Spectral index method applied to rib and strip loaded directional couplers//IEEE Proc. Journal. 1990. - vol.137 (1). - pp. 7 - 10.

112. Ильинский А. С., Свешников А. Г. Методы исследования нерегулярных волноводов // ЖВМиМФ. 1968. - Т.8, № 2. - стр. 363 - 373.

113. Свешников А. Г. К обоснованию метода расчета нерегулярных волноводов // ЖВМиМФ. 1963. - Т. 3, № 1. - стр. 170-179.

114. Свешников А. Г. К обоснованию метода расчета электромагнитных полей в нерегулярных волноводах // ЖВМиМФ. 1963. - Т.З, № 2.-стр. 314-326.

115. Андрушко Л. М., Григорьянц В. В., Науменко К. П., Бабкина Т. В. Анализ неоднородных многомодовых диэлектрических волноводов // Квантовая электроника. — 1978. — Т.5, № 9. стр. 1955 - 1961.

116. Андрушко Л. М. Диэлектрические неоднородные волноводы оптического диапазона. Киев: Техника, 1983. - 144 с.

117. Золотовский И.О., Семенцов Д.И. Влияние дисперсии на трансформацию Гауссова импульса в периодически неоднородном волокне // Оптика и спектроскопия. 1998. - Т.85, № 2. - стр. 304 - 308.

118. Полянский Э. А. Метод коррекции решения параболического уравнения в неоднородном волноводе- М.: Наука.- 1985. 96 с.

119. Садыков Н.Р. Влияние слабого изгиба световода на параметры поля излучения // Квантовая электроника. 1993. - № 11. - стр.1140 - 1142.

120. Маненков А.Б., Тигелис И.Г. Отражение поверхностной моды от обрыва плоского несимметричного волновода // Изв. ВУЗов, Радиофизика. — 1999. — T.XLII, № 1.-стр.73 82.

121. Маненков А.Б. Отражение поверхностной моды от обрыва диэлектрического волновода //Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1997. - T.XL, № 8. — стр. 1004- 1018.

122. Свешников А. Г. К изгибу волноводов // ЖВМиМФ. — 1961. — Т.1, № 4. стр. 737 741.

123. Шевченко В. В. и др. Поле вблизи сочленения двух волноводов с различными поперечными сечениями //Труды МФТИ. — 1962. № 8. - стр. 77.

124. У рев М.В. Граничные условия для уравнений Максвелла в случае произвольной зависимости от времени // Журнал вычислительной математики математической физики. 1997.-Т. 37, № 12.— стр. 1489- 1497.

125. Deshponde M.D. Analysis of waveguide junction discontinuities using finite element method // NASA Contactor report 201710, contract NASI -19341, 1997.-July.-38 p.

126. Wang J., Lakhtakia A. On reflection from a half space with negative real permittivity and permeability: time - domain and freqency domain // Microwave and Optical Technology Letters. - 2002. - vol.33 (6). — pp. 465 - 467.

127. Caviglia G., Morro A. Wave reflection and transmission from anisotropic layers through Riccati equations // The quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics. 2002. - vol. 55 (1). - pp. 93 - 107.

128. Hsi Tseng Chou, Johnson J.T. Formulation of forward backward method using novel spectral acceleration for the modeling of scattering from impedance rough surfaces // IEEE Trans, on Geoscience and remote sensing. — 2000. - vol.38 (1). -pp. 605 - 610.

129. Голубков А.А., Макаров В.А. Граничные условия для электромагнитного поля на поверхности сред со слабой пространственной дисперсией // Успехи физических наук. 1995. -Т.165, № 3. - стр.339 -346.

130. Кухарик Т.Д., Сердюк В.М., Титовицкий И.А. Полное внутреннее отражение Гауссова светового пучка // Журнал технической физики. 1999. - Т.69, № 4. - стр. 74 - 78.

131. Bardyszewki W. Approximate reflection algorithms // SPIE Physics and Optoelectronic Devices. 1992. — vol. 1679. - pp. 46-53.

132. Срапионов В.А. Связь мод в стыках оптических волокон с разбросом параметров//Электросвязь. 1985. - №10. - стр.10 — 15.

133. Alman G.M., Shen H., Molter L.A., Dutta M. Refractive index approximations from linear perturbation theory for planar MQW waveguides // SPIE Physics and Simulation of Optoelectronic devices. 1992. - vol. 1679. - pp. 22-28.

134. Гальченко H.A. Матричная теория возбуждения электромагнитных волн в нерегулярных волноведущих структурах // Изв. ВУЗов, Радиофизика.- 1997. T.XL, № 6. - стр. 744 - 751.

135. Донченко В.А., Заргано Г.Ф., Синявский Г.П. Расчет параметров плоско-поперечных неоднородностей в волноводах сложных сечений в мно-гомодовом режиме // Изв. ВУЗов, Радиофизика. — 1997. T.XL, № 10. — стр.1286 - 1301.

136. Краснушкин П. Е., Федоров Е. К. О кратности волновых чисел нормальных волн в слоистых средах // Радиотехника и электроника. 1972. -Т. 17, №6.-стр. 1129-1140.

137. Богатов А.П., Дракон А.Е., Медведев В.Р., Устинов А.В. Расчет постоянной распространения лазерной моды в многослойных кванторазмер-ных гетероструктурах с помощью метода «набегающей» волны // Квантовая электроника. 1988. - Т.25, № 6. - стр. 488.

138. Jeong Y., Lee В. Section-Wise-Exact coupled-mode theory of waveguide quasi-phase-matched theory of waveguide quasi-phase-matched second-harmonic generation // IEEE Journal of quantum electronics. — 1999. -vol. 35, № 10.- pp.1434 1446.

139. Силичев O.O. Матричный метод расчета распространения когерентных лазерных импульсов // Квантовая электроника. — 1993. Т.20, №10. - стр.983 - 990.

140. Лапин В.Г. Обратное рассеяние электромагнитных волн на крупномасштабных неоднородностях в периодически неоднородной среде // Известия ВУЗов, Радиофизика. 1997. - T.XL, № 10. - стр.1230 - 1240.

141. Бляс Э.А. Определение трехмерной сложности — неоднородной скоростной модели среды по данным метода отраженных волн // Вестник МГТУ.- 1998.-Т.1,№ 2.-стр.95- 112.

142. Бурдин В. А. Основы моделирования кусочно-регулярных волоконно-оптических линий передачи сетей связи. -М.: Радио и Связь, 2002. — 312 с.

143. Вычислительные методы в электродинамике: Под ред. Р. Митры. Пер. с англ. / Под. ред. Э.Л. Бурштейна // М.: Мир, 1977. — 486 с.

144. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа / Под ред. Б.П. Демидовича. 3-е изд., перераб // М.: Наука, 1967. -368 с.

145. Клеев А. И., Маненков А. Б., Рожнев А.Г. Численные методы расчета диэлектрических волноводов (волоконных световодов). Частные методы // Радиотехника и электроника. — 1993. Т.38 (5). - стр.769 - 788.

146. Свешников А. Г., Боголюбов А. Н., Минаев Д. В., Сычкова А. В. Расчет диэлектрических волноведущих систем конечно-разностным методом // Радиотехника и электроника. 1993. - Т.38 (5). - стр.804 - 809.

147. Боголюбов А.Н., Делицын А.Л., Могилевский И.Е. О математическом обосновании вариационно-разностного подхода к численному моделированию волноведущих систем // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 1998. — № 5. - стр.14 - 17.

148. Боголюбов А.Н., Делицын А.Л., Красильников А.В., Минаев Д.В., Свешников А.Г. Математическое моделирование волноведущих систем на основе метода конечных разностей // Успехи современной радиоэлектроники.-1998.-№ 5.-стр.39-54.

149. Chiang K.S. Review of numerical and approximate methods for the analysis of general optical dielectric waveguides // Optical and Quantum Electronics. 1994.-vol. 26.-pp. SI 13 - SI 14.

150. Каценеленбаум Б. 3. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. — М.: Наука, 1961. — 216 с.

151. Ильинский А. С., Свешников А. Г. Прямые методы исследования волноводных систем // Вычислительные методы и программирование. 1963.13.-стр. 77-85.

152. Дианов Е. М. Волоконные световоды для оптической связи. Справочник по лазерам. М.: Сов. Радио, 1978. - стр.108 - 109.

153. Боголюбов А. Н., Свешников А. Г. Применение итерационного метода к исследованию плоских волноводов с неоднородным заполнением // ЖВМ и МФ. 1974. - Т. 14, №4. - стр. 947 - 954.

154. Боголюбов А. Н., Митина И. В., Свешников А. Г. Расчет оптических волноводов методом конечных разностей // В кн.: Математические модели прикладной математики. М.: Изд-во МГУ, 1984. - стр. 136 -155.

155. Боголюбов А. Н., Лопушенко В. В. Расчет дисперсионных характеристик градиентных оптических волокон // Радиотехника и электроника.- 1988. Т.ЗЗ, № 1. - стр. 2296 - 2300.

156. Боголюбов А. Н., Свешников А. Г., Лопушенко В. В. Расчет градиентных оптических волокон конечно-разностным методом с использованием эффективных граничных условий // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1989. - Т.З 0, № 3. - стр.86 - 88.

157. Боголюбов А. Н., Едакина Т. В. Применение вариационно-разностных методов для расчета диэлектрических волноводов // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1991. -Т.32, № 2.-стр.6 — 14.

158. Боголюбов А. Н., Едакина Т. В. Расчет диэлектрических волноводов со сложной формой поперечного сечения вариационно-разностным методом // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1993 - Т.34, №3. - стр. 72 - 74.

159. Боголюбов А. Н., Минаев Д. В. Синтез плоского волноводного перехода // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. — 1993. — Т.34, № 2. — стр. 67 69.

160. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. Расчет круглого диэлектрического волновода с произвольной формой показателя преломления вариационно-разностным методом // Радиотехника и электроника. 1994. - Т. 39, №2.- стр. 233-240.

161. Боголюбов А. Н., Делицин A. JL Новая постановка задачи расчета мод диэлектрических волноводов методом конечных элементов // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1995. - Т 36, № 2. - стр.95 - 98.

162. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. Расчет волоконных световодов с помощью алгоритма саморегулирующейся сетки // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1995. - Т.36, № 3. - стр.3 -7.

163. Боголюбов А. Н., Делицин A. JI. Расчет диэлектрических волноводов методом конечных элементов, исключающий появление нефизических решений // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1996. - Т.37, № 1.-стр. 9- 13.

164. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. К задаче расчета диэлектрических волноводов // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. — 1996.-Т.37, № 2.- стр. 86-89.

165. Боголюбов А. Н., Делицин A. JI. Применение методов типа Лан-цоша в задаче расчета мод волновода // Вестник МГУ. Сер. 3 Физика. Астрономия.- 1997.-Т.38,№ 1.-стр.69 70.

166. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В., Минаев Д. В., Свешников А. Г. Синтез волноведущих систем волоконной оптики и высокочастотной электродинамики // Радиотехника. — 1997. № 1. - стр.81 - 88.

167. Боголюбов А. Н., Делицин А. Л. Новая постановка задачи расчета мод диэлектрических волноводов методом конечных элементов //

168. Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1995. - Т.36, № 2. - стр.95 -98.

169. Боголюбов А. Н., Делицин A. J1. Расчет диэлектрических волноводов методом конечных элементов, исключающий появление нефизических решений // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1996 - Т.37, № 1. -стр. 9 —13.

170. Донченко В.А., Заргано Г.Ф., Синявский Г.П. Расчет параметров плоско-поперечных неоднородностей в волноводах сложных сечений в мно-гомодовом режиме // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1997. - T.XL, № 10. -стр.1286- 1301.

171. Fleming J.W. Material dispersion in lightguide glasses // Electron Letters. 1978.-vol. 14.-pp. 326-328.

172. Беланов A.C., Кривенков В.И., Коломийцева E.A. Расчет дисперсии в световодах со сложным профилем показателя преломления // Радиотехника. 1998. - №3. — стр. 32 - 35.

173. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. -М.: Наука, 1980.-976 с.

174. Бурдин В.А., Воронков А.В. О контроле состояния оптических волокон на ЭКУ в процессе эксплуатации // Тезисы докладов V Российской научно-технической конференции проф. преп. и инж. - техн. состава. - Самара: ПГАТИ, 1998.

175. Patent WO 2004051334, IPC Classification G02B6/255, G02B6/255B. Determining MFD of optical fibers / W P. Huang, T. Adebaeck. -No. W02003SE01841 20031128, Publication date 17.06.2004.

176. Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М. Оптика и связь: Оптическая передача и обработка информации: Пер. с фр. — М.: Мир, 1984. -504 с.

177. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.

178. Castilone R. J., Glaesemann G. S., Hanson Th. A. Extrinsic strength measurements and associated mechanical reliability modeling of optical fiber // 16th Annual National Fiber Optic Engineers Conference, Denver CO. August 27-30.-2000.-pp. 1-9.

179. Технические требования на зажимы поддерживающие для подвески оптического кабеля связи на опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог. ЗАО «Компания ТРАНСТЕЛЕКОМ» .- 2001 г. 5 с.

180. Castilone R. J. Mechanical Reliability: Applied stress design guidelines // Corning WP 5053. 2001. - 3p.

181. Minimum Optical Fiber Bend Radius // Corning AEN 21 (revision 4). -2002.-3 p.

182. Конструкции, прокладка, соединение и защита оптических кабелей связи. МСЭ-Т, Женева. 1994.

183. Glaesemann G.S, Clark D.A., Hanson Т.А., Wissuchek DJ. High speed strength testing of optical fiber// Corning Inc., 14831 2003. - 12 p.

184. Bandorawalla T. J. Micromechanics-based strength and lifetime prediction of polymer composites: Ph. D. dissertation: Engineering Mechanics / Virginia Polytechnic Institute and State University, 2002. 153 p.

185. Бурдин В.А., Воронков А.В. О контроле состояния оптических волокон на ЭКУ в процессе эксплуатации // Тезисы докладов V Российской научно-технической конференции проф. преп. и инженерно - технического состава. - Самара: ПГАТИ, 1998.

186. Reliability of Optical Components and Devices in Communications Systems and Networks // COST 270 Annual Progress Report. Period: from May 2003 to April 2004. - Doc. No: C270-199. - 63 p.

187. Правила технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений междугородных линий передачи, книга 3. -М.: «Резонанс», 1998 г.

188. РД 45.047-99. Линии передачи волоконно-оптические на магистральной и внутризоновых первичных сетях ВСС России. Том «Техническая эксплуатация», М.: «Резонанс», 1999 г.

189. Нормы приемо-сдаточных измерений элементарных кабельных участков магистральных и внутризоновых подземных волоконно-оптических линий передачи сети общего пользования, М.: Госкомсвязи России, 1997 г.

190. РД 45.180-2001 «Руководство по проведению планово-профилактических и аварийно-восстановительных работ на линейно-кабельных сооружениях связи волоконно-оптической линии передачи».

191. РД 45.190-2001 «Участок кабельный элементарный волоконно-оптической линии передачи. Типовая программа приемочных испытаний».

192. Гауэр Дж. Оптические системы связи. М.: Радио и Связь, 1989 г. - 504 с.

193. Fujikura 30S. Instruction manual. Fujikura, 1995. - 85 с.

194. RXS X77 Fusion Splicer / Series 7000 Operating Instructions. RXS Kabelgarnituren, 1999-126 p.

195. Patent US5570446, IPC Classification G02B6/255, G02B6/255B. Alignment and control in splicing optical fibers /Wenxin Zh., Joakim S. No US 19950491571 199950616, Publication date 29.10.1996.

196. Suino D., Montalti F. Fibre optic splice loss assessment by means of unidirectional OTDR measurement / /International Wire&Cable Symposium Proceedings. 1999. - pp. 629 - 635.

197. Бурдин В. А. Метод оценки затухания соединений оптического волокна при монтаже постоянной оптической кабельной вставки // Метрология и измерительная техника в связи. — № 6, 2000, с. 25 — 28.

198. Бурдин В. А., Бурдин А. В., Есин С.Р., Инякин В.В. Способ измерения затухания соединений оптического волокна при монтаже постоянной оптической кабельной вставки. Патент RU 2168734 Опубл. в Б.И. № 16, 2001.

199. Бурдин В. А., Бурдин А. В., Способ определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при монтаже оптического кабеля, Патент RU 2174223 Опубл. в Б.И. № 27, 2001,

200. Бурдин В. А., Идентификация деградирующих сростков короткой оптической кабельной вставки // Метрология и измерительная техника в связи.-№4, 2001, стр. 33 -35.

201. Burdin V.A., Bourdine A.V. Method of splice loss control during restoration of optical telecommunication lines // Optical Fiber for Telecommunication in Russia, edited by Vladimir A. Burdin. Proceedings of SPIE.-2001.-vol. 4589.-pp. 155- 164.

202. Андреев В. А., Бурдин В. А., Бурдин А. В., Воронков А. В. Способ определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при их повторном сращивании, Патент RU 2216863 Опубл. в Б.И. № 31,2003.

203. Андреев В. А., Бурдин В. А., Сподобаев Ю.М. Способ определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при монтаже оптического кабеля, Патент RU 2225978 С2, Опубл. В БИ № 8, 2004.

204. Пат. 2216863 РФ, МПК Н04В10/08, G01M11/02. Способ определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при их повторном сращивании / В.А. Андреев, В. А. Бурдин, А.В. Бурдин, А.В. Воронков. №2001129276/09.

205. Пат. 2163010 РФ, МПК G01M11/02, G01R31/08, Н04ВЗ/46. Способ определения коэффициента обратного рассеяния оптического волокна и устройство для его осуществления / В. А. Бурдин, А.В. Бурдин, Е.О. Бородина, А.В. Воронков, О.Ю. Шашкин. -№98123937/09.

206. Gumaste A., Antony Т. DWDM network designs and engineering solutions. USA : Cisco Press. - 2003. - 346 p.

207. Optical fiber telecommunications. IV A Components. Edited by I. P. Kaminov, T. Li. USA: Academic Press. - 2002. - 876 p.

208. Smith R.G. Optical power handling capacity of low loss optical fibers as determined by stimulated Raman and Brillouin scattering // Applied Optics. -1972. vol. 11. - pp. 2489 - 2494.

209. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ. М.: Мир, 1996-323 с.

210. Agrawal G. P. Applications of nonlinear fiber optics. USA.: Academic Press, 2001. - 459 p.

211. Raman amplification in fiber optical communication systems. Edited by C. Headley, G. Agrawal. USA: Elsevier Academic Press. - 2005. - 374 p.

212. Stolen R.H., Ippen E.P. Raman gain in glass optical waveguides // Applied Physics Letters. 1973. - vol. 22. - pp. 276 - 278.

213. Stolen R.H., Gordon J.P., Tomlinson W.J. Raman response function of silica core fibers // Journal of Optical Society of America. 1989. - vol. B6. — pp. 1159- 1166.

214. Yariv A., Quantum Electronics. 3rd Edition. — New York: Wiley, 1988.-704 p.

215. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир, 1987. — 616 с.

216. Мандель JL, Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000. - 896 с.

217. Скалли М. О., Зубайри М. С. Квантовая оптика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 512 с.