Nieuwe optische tool verbetert glasvezeldiagnostiek

Stel je glasvezelnetwerken voor als ingewikkelde ondergrondse pijpleidingen die enorme datastromen vervoeren. Wanneer er een "verstopping" of "lek" optreedt op een willekeurig punt, lijdt de efficiëntie van het hele communicatiesysteem er dramatisch onder. De Optical Backscatter Reflectometer (OBR) is naar voren gekomen als een cruciale oplossing voor het nauwkeurig lokaliseren van deze potentiële storingspunten en het beoordelen van hun impact op de algehele prestaties.

De Optical Backscatter Reflectometer (OBR) is een precisie-meetinstrument dat de prestaties van glasvezelverbindingen karakteriseert door gebruik te maken van inherente backscattering-fenomenen. Terwijl lichtpulsen door optische vezels reizen, treedt er zwakke lichtverstrooiing op als gevolg van materiaalinhomogeniteit, defecten of structurele discontinuïteiten zoals connectoren en laspunten. Een deel van dit licht reist terug langs het oorspronkelijke vezelpad als terugverstrooid licht. Door de intensiteit, timing en frequentie van dit terugverstrooide licht te analyseren, kan OBR nauwkeurig verliesgebeurtenissen, reflectiegebeurtenissen en hun locaties binnen vezelverbindingen bepalen.

In vergelijking met conventionele Optical Time Domain Reflectometers (OTDR's) liggen de belangrijkste voordelen van OBR in de superieure ruimtelijke resolutie en gevoeligheid. Terwijl OTDR doorgaans wordt gebruikt voor glasvezelnetwerken over langere afstanden, blinkt OBR uit in metingen over korte afstanden met hoge precisie - vooral waardevol voor fotonische geïntegreerde circuits (PIC's), silicium fotonische apparaten en interconnecties in datacenters over korte afstanden.

• Ultra-hoge ruimtelijke resolutie: In staat tot submillimeter resolutie, waardoor nauwkeurige identificatie van microscopische defecten in sterk geïntegreerde fotonische apparaten met kenmerken op micron-schaal mogelijk is.
• Uitzonderlijke gevoeligheid: Detecteert extreem zwakke backscatter-signalen, waardoor meting van componenten met lage reflectie en nauwkeurige prestatie-evaluatie mogelijk is.
• Gedistribueerde meetmogelijkheid: Biedt uitgebreide prestatie-mapping langs hele vezelverbindingen door middel van gedistribueerde verlies- en reflectieanalyse.
• Fasegevoelige meting: Geavanceerde systemen bevatten faseanalyse van terugverstrooid licht voor verbeterde precisie en differentiatie van reflectiegebeurtenissen.

OBR-technologie dient tal van kritieke toepassingen in optische communicatie:

OBR maakt karakterisering van fotonische geïntegreerde circuits (PIC's) mogelijk, waarbij golfgeleiderverlies, koppelingsefficiëntie en reflectie worden gemeten om ontwerp- en productieprocessen te optimaliseren. De technologie ondersteunt ook het testen van opkomende silicium fotonische componenten, waaronder modulatoren, detectoren en golflengteverdelingsmultiplexers.

In datacenters en bedrijfsnetwerken diagnosticeert OBR verbindingsproblemen bij vezelverbindingen en -lassen, waardoor de netwerkbetrouwbaarheid wordt verbeterd door verlies- en reflectieproblemen in verbindingen over korte afstanden te identificeren.

De technologie integreert met glasvezelsensoren voor zeer nauwkeurige meting van temperatuur, spanning en druk door middel van backscatter-signaalanalyse. Lucht- en ruimtevaartimplementaties zorgen voor de betrouwbaarheid van vezelverbindingen in vliegtuigen en satellieten die onder extreme omstandigheden opereren.

Bij het selecteren van OBR-apparatuur evalueren ingenieurs verschillende belangrijke parameters:

• Ruimtelijke resolutie: Minimale onderscheidbare afstand tussen meetpunten
• Gevoeligheid: Minimale detecteerbare backscatter-signaalintensiteit
• Dynamisch bereik: Verhouding tussen maximale en minimale meetbare signaalniveaus
• Golflengtebereik: Operationele spectrumcompatibiliteit met verschillende communicatiesystemen
• Meetsnelheid: Tijd die nodig is voor een complete linkanalyse
• Gegevensverwerkingscapaciteit: Mogelijkheid om grote datasets te verwerken

Retourverlies (RL) dient als een kritieke prestatiemaatstaf voor vezelverbindingen, berekend als:

RL (dB) = 10 * log ₁₀ (P _R / P _in )

waarbij P _R de gereflecteerde vermogen en P _in het invallende vermogen aangeeft. Hogere RL-waarden (kleinere absolute waarden) duiden op superieure prestaties met minimale gereflecteerd licht. De precisie van OBR bij RL-meting stelt ingenieurs in staat om componenten met hoge reflectie, zoals defecte connectoren, te identificeren en aan te pakken, waardoor het linkontwerp wordt geoptimaliseerd voor verbeterde signaalintegriteit in snelle toepassingen.

Naarmate de eisen aan optische communicatie steeds strenger worden, evolueert de OBR-technologie langs verschillende belangrijke trajecten:

• Verbeterde ruimtelijke resolutie en gevoeligheid voor miniaturiseerde fotonische apparaten van de volgende generatie
• Uitgebreide golflengtedekking om diverse communicatiestandaarden te bedienen
• Versnelde meetdoorvoer voor verbeterde testefficiëntie
• Geavanceerde gegevensverwerkingsmogelijkheden voor complexe meetanalyse
• Integratie van AI-gestuurde automatisering voor intelligente linkdiagnostiek

Deze precisiediagnostische tool blijft een steeds grotere rol spelen bij het bouwen van snellere, betrouwbaardere glasvezelnetwerken wereldwijd.