光纖滑環也叫光纖旋轉接頭(FORJ)在其旋轉時發送一個不間斷的光信號,廣泛用于遙控裝置(ROV),機器人系統,自動車輛,醫療照明系統和軍事應用。然而,光纖滑環還存在各種問題,這些問題會削弱其光信號或完全中斷,信號丟失通常是這些問題中最常見的,其他因素包括使用多通道干擾,連接器不穩定和惡劣環境等。
1.信號丟失
FORJ經常會遇到各種來源的信號損失,這些來源往往是由多種原因造成的,發射器必須發送比接收器所需的信號強得多的信號以解決這些損耗,并且這些信號強度之間的差異稱為FORJ的能量損耗。
通常影響FORJ的信號丟失類型包括:
插入損失
回波損耗
波長損耗
偏振模色散損失
2.插入損失
插入損耗是由于在光纖中插入設備而引起的一種信號損失。它可以用公式IL = 10 log 10(Pt / Pr)計算,其中IL是以分貝為單位的插入損耗,Pt是發射信號的功率,Pr是接收信號的功率。該等式表明插入損耗為3dB意味著發射器和接收器之間信號損失的一半左右。媒體轉換器的光學預算通常高于15 dB,但發送器和接收器之間的每個組件都會導致總插入損耗。
3.插入損耗變化
光纖滑環FORJ中的插入損耗隨著耦合條件的變化而旋轉而變化,這可以在變化足夠高時降低其信噪比(S / N)。對插入損耗變化特別敏感的應用,通常稱為失真,可能需要低于+/- 0.25 dB的FORJ。
4.回波損耗
激光器對光學反射敏感,尤其是FORJ中使用的分布式反饋(DFB)激光器。回波損耗是光學系統中反射光的量度,使得x dB的回波損耗等于-x dB的反射。這種測量系統意味著需要高回波損耗,因為它表明反射較少。40 dB回波損耗是單模FORJ的通用標準,盡管它們可以實現高達60 dB的回波損耗,多模FORJ通常具有大約40dB的回波損耗。
5.波長損耗
波長相關損耗(WDL)是不同波長光的插入損耗均勻性的量度。該指標對于使用多個波長的FORJ很重要,其中850,1310和1550納米(nm)是最常見的。當FORJ包含分散光的組件時,WDL成為更可能的失敗原因。對于1310和1550nm之間的波長,0.5到1.0dB之間的WDL是常見標準。
6.偏振相關損耗
偏振損耗(PDL)類似于WDL,不同之處在于它測量了偏振而非波長的插入損耗的均勻性,PDL通常是由于在FORJ中通常出現的輸入信號的偏振變化引起的,PDL升高的最常見原因是具有異常入射角的組件,0.1 dB是用于FORJ的PDL的行業標準。
7.偏振模色散
根據偏振模式,光的速度略有變化,這可能導致使用偏振不同的光信號的FORJs中的偏振模色散(PMD),無源光纖中PMD的通用標準小于0.1微微秒,然而,PMD通常不是導致信號帶寬低于1千兆赫的FARJs失敗的原因,它包括目前使用的大多數多通道模。
8.多通道
多通道FORJ的機械結構比單通道FORJ的機械結構復雜得多,這增加了額外的故障原因。多通道FORJ具有更多組件,使它們成為一個特別重要的考慮因素,組件的不良會導致各種類型的信號丟失,尤其是WDL、PDL和PMD。
串擾也是多通道Fojs產生的一個新問題,當相鄰信道上的信號相互干擾時,會出現這種現象,從而增加它們的信噪比,串擾是由信號強度計算的,S/N=10 ^(s/10),一般來說60dB的串擾值意味著信號的噪聲水平是百萬分之一。
9.連接器
FORJ中的連接器是故障的常見原因,因為它們必須將單獨的光纖連接在一起,兩種最常見的連接器類型是插座和尾纖,如果應用允許,尾纖是優選的。在必須使用容器的情況下,FC和ST格式是當前的行業標準。尾纖的主要優點是它們消除了連接器接頭中的大部分不確定性。此外,故障尾纖可以容易地重新端接,而有故障的插座通常需要更換整個連接器。
10.惡劣的環境
在礦山,石油鉆井平臺和船舶等惡劣環境中運行的FORJ需要額外的保護以避免故障,這種保護主要采用密封件的形式,根據國際保護(IP)系統進行評級,該系統使用兩個數字,使得第一個數字表示FORJ對固體物體的保護,第二個數字表示其防水;IP系統的第一個數字范圍從0(無保護)到6(防塵)。第二個數字范圍從0(無保護)到8(連續浸入水中一米以下)。所以在不同的環境下使用就選擇相對應的防護要求!
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