TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU

STRUČNI STUDIJ ELEKTROTEHNIKE

Valentin Kozjak

JMBAG: 2401018216

IDENTIFIKACIJA OPTIČKOG KABELA

POMOĆU UREĐAJA AFCID CI 4000

DIPLOMSKI RAD br. 578

Zagreb, lipanj, 2010.

4

SADRŽAJ

1. UVOD .................................................................................5

2. OPTIČKI INTERFEROMETRI ............................................6

3. VRSTE INTERFEROMETARA ..........................................9

3.1. MICHELSONOV INTERFEROMETAR ........................................ 9

3.2. MACH–ZEHNDEROV INTERFEROMETAR ............................. 11

3.3. SAGNACOV INTERFEROMETAR ............................................ 12

3.4. FABRY– PĖROTOV INTERFEROMETAR ................................ 13

3.5. TWYMAN – GREENOV INTERFEROMETAR .......................... 15

4. AFCID (Acoustic Fibre Cable Identifier) CI 4000 .........16

4.1. TEHNIČKE KARAKTERISTIKE AFCID-a CI 4000 .................... 16

4.2. OPIS UREĐAJA ........................................................................ 17

4.3. PRINCIP RADA AFCID-a CI 4000 ............................................ 19

4.4. PRIMJENE AFCID UREĐAJA U PRAKSI ................................. 29

5. ZAKLJUČAK ...................................................................31

6. LITERATURA ..................................................................32

5

1. UVOD

Ovaj diplomski rad opisuje važne značajke interferometara i njihove primjene u

svakodnevnom životu. Razvojem interferometara i njihovom primjenom u industriji

mjernih uređaja, konstruiran je i AFCID (Acoustic Fiber Cable Identifier), uređaj koji

će mnogima olakšati posao i smanjiti financijske troškove prilikom detekcije optičkih

kabela. U radu je detaljno objašnjen način rada i primjena AFCID uređaja u praktičnoj

primjeni.

Posebnu zahvalnost izrazio bi tvrtci Markoja d.o.o. iz Zagreba koja mi je

omogućila pristup uređaju i sudjelovanju u praktičnoj primjeni uređaja, a koja je

ujedno i ovlašteni distributer i zastupnik tvrtke Fiberpro iz Južne Koreje za područje

Hrvatske, Slovenije, Bosne i Hercegovine, Srbije, Crne Gore i Makedonije.

6

2. OPTIČKI INTERFEROMETRI

Optički interferometri kombiniraju dva ili više svjetlosna vala na način da

dobijemo interferenciju. Interferometrija je tehnika dijagnosticiranja svojstva dva ili

više vala proučavajući interferenciju koja se dobiva superpozicijom. Glavni dio za

dobivanje interferencije je djelitelj snopova (beam splitter). Nekada u prošlosti, da bi

se dobila dva koherentna izvora svijetlosti bilo je potrebno iz jednog izvora načiniti

dva izvora. Razvojem lasera danas je moguće uskladiti takva dva izvora i pomoću

njih izvoditi eksperimente s interferencijom. Interferometri se koriste u meteorologiji,

ispitivanju površina, mjerenjima mehaničkog naprezanja, mjerenjima brzine, u

astronomiji, itd.

Počeci razvoja interferometra nastaju iz pokusa dr. Thomasa Younga, koji je

napravio pokus za testiranje prirode svijetla 1805.g. Koristio je ploču s dvostrukim

prorezom. Na mjestima gdje se svijetlo iz ta dva otvora preklapa, valovi međusobno

interferiraju i na zaslonu se prikazuje niz svjetlosnih pruga.

Slika 1: Youngov pokus

7

Iz proreza koji se ponaša kao točkasti izvor izlaze svjetlosni valovi i upadaju

na dva uska i međusobno bliska proreza (slika 1). Iz ta dva proreza izlaze dva

koherentna vala, jednake amplitude, frekvencije i faze. Na zastoru elektromagnetski

valovi iz jednog i drugog proreza se zbrajaju i daju interferencijsku sliku – valovi su

na prorezima bili u fazi.

Slika 2. Geometrijski prikaz Youngovog pokusa

Na slici 2. vidimo da valovi u točci P imaju različitu duljinu puta i više nisu u

fazi. Razliku između r1 i r2 nazivamo geometrijskom razlikom hoda dvaju valova i

označavamo je s d .

21rrd −=

(2.1)

Točka O (slika 2.) nalazi se u sredini nasuprot dva proreza gdje je razlika d

jednaka nuli, valovi su u fazi, zbrajaju se konstruktivno i to je središnja pruga svijetla

na zastoru. Do te pruge nižu se tamne i svijetle pruge na jednu i drugu stranu.

Razlika d između dvije susjedne svijetle ili tamne pruge jednaka je valnoj duljini

svijetlosti λ . Razmak između pruga ovisi o valnoj duljini svijetlosti λ , razmaku

između dva proreza i udaljenosti proreza od zastora. Valnu duljinu možemo

izračunati pomoću udaljenosti proreza i zastora R , razmaku između proreza D ,

razmaku između pruga y po slijedećoj formuli

R

Dy ∗=λ

(2.2)

U slučaju λ×= kd jedan i drugi val će doći s maksimumom ili minimumom, valovi će

se pojačati i u točki P bit će svijetla pruga interferencije – KONSTRUKTIVNA

INTERFERENCIJA.

8

U slučaju ( )2

12λ

×±= kd jedan će val doći s maksimumom, drugi s minimumom,

valovi će se poništiti i u točki P bit će tama – DESTRUKTIVNA INTERFERENCIJA.

Slika 3: Konstruktivna i destruktivna interferencija

9

3. VRSTE INTERFEROMETARA

3.1. MICHELSONOV INTERFEROMETAR

Michelsonov interferometar jedan je od najčešćih interferometara koji se

koriste u optičkoj interferometriji. Naziv je dobio po svojem konstruktoru Albertu

Abrahamu Michelsonu, koji je 1907.g. dobio Nobelovu nagradu za svoje optičke

instrumente i istraživanja u području spektroskopije. Sastavni dijelovi Michelsonovog

interferometra su laser (koherentni izvor svjetlosti), djelitelj snopa koji djelomično

propušta, a djelomično reflektira svjetlosni signal iz izvora, dva zrcala od kojih je

jedno pomično i detektora.

Slika 4: Shematski prikaz Michelsonovog interferometra

10

Slika 5: Prikaz prolaska svjetlosti u Michelsonovom interferometru

Koherentna svjetlost iz izvora nailazi na djelitelj snopova gdje se dio svjetlosti

reflektira prema prvom zrcalu koje je nepomično, dok drugi dio prolazi kroz djelitelj

prema drugom zrcalu koje je pomično. Svjetlost sa prvog zrcala reflektira se prema

djelitelju, gdje se spaja sa svjetlosti reflektirane s pomičnog zrcala. Ta svjetlost

nailazi na detektor (zastor) gdje se iscrtava interferentna slika. Pomoću preciznog

vijka može se pomicati jedno zrcalo i tako dolazi do izmijenjene slike na zastoru. Ako

se zrcalo pomakne za 2

λ na zastoru se ne vide promjene. Ako se zrcalo pomakne za

4

λ , dolazi do izmjene svijetlih i tamnih pruga na zastoru. Za različite valne duljine

svjetlosti λ dobiva se različita širina pruga interferencije. Broje li se izmjene svijetlih i

tamnih pruga na zastoru može se odrediti za koliko se valnih duljina pomaknulo

zrcalo.

Michelsonov interferometar koristi se za određivanje malog pomaka predmeta,

mjerenje indeksa loma nekog sredstva i za detekciju gravitacijskih valova. Može se

koristiti i za podešavanje drugih uređaja.

11

3.2. MACH–ZEHNDEROV INTERFEROMETAR

Mach–Zehnderov interferometar izveden je iz Michelsonovog interferometra.

Konstruirali su ga Ludwig Mach i Ludwig Zehnder. Sastoji se od lasera (koherentni

izvor svjetlosti), dva djelitelja snopa, dva zrcala i dva detektora.

Slika 6: Shematski prikaz Mach–Zehnderovog interferometra

Koherentna svjetlost iz lasera dolazi na prvi djelitelj signala gdje se jednim

dijelom reflektira a drugim dijelom prolazi kroz djelitelj. Dio koji se reflektira dolazi na

zrcalo na kojem se ponovno reflektira i dolazi na drugi djelitelj signala. Na tom

djelitelju se jedan dio reflektira u detektor 2, a drugi dio prolazi u detektor 1. Dio

signala koji prolazi kroz prvi djelitelj se reflektira na drugom zrcalu u drugi djelitelj

signala. On se također jednim dijelom reflektira u detektor 1, a drugim dijelom prolazi

u detektor 2.

Ovaj interferometar detektira fazni pomak signala, reflektirani signal sa prvog

djelitelja dobiva promjenu u fazi za pola valne duljine, dolazi na zrcalo gdje ponovno

dobiva promjenu u fazi za pola valne duljine zbog refleksije. Na drugom djelitelju dio

12

signala se reflektira na detektor 2, ali zbog loma signala dobiva promjenu u fazi, a dio

prolazi na detektor 1 uz promjenu u fazi ovisno o indeksu loma. Drugi dio signala koji

prolazi kroz prvi djelitelj dobiva promjenu u fazi ovisnu o indeksu loma, dolazi na

zrcalo i dobiva promjenu u fazi za pola valne duljine zbog refleksije. Na drugom

djelitelju dio signala koji se reflektira na detektor 1 dobiva promjenu u fazi za pola

valne duljine zbog refleksije, a dio koji prolazi ima promjenu faze ovisnu o indeksu

loma. Zbroje li se promjene u fazi prvog i drugog signala na detektoru 2, dobije se

razlika faze za pola valne duljine

2

λ i dolazi do destruktivne interferencije, uslijed

čega nema signala na detektoru 2. Ako se zbroje promjene u fazi prvog i drugog

signala na detektoru 1, dobije se ista promjena u fazi i dolazi do konstruktivne

interferencije.

Postavi li se neki uzorak na put jedne ili druge koherentne zrake signala dolazi

do promjene u fazi na tom uzorku i na detektoru 2 više nije destruktivna

interferencija. Mjerenjem količine signala (svijetla) koja dolazi na detektore može se

izračunati promjena faze signala na uzorku.

Zbog dvostrukog dijeljenja signala koristi se kod mjerenja vrlo malih promjena

u duljini optičkog puta, pa se najviše koristi u optičkim mjernim tehnologijama.

3.3. SAGNACOV INTERFEROMETAR

Glavna značajka Sagnacovog interferometra je da postoje dva identična, ali

suprotno usmjerena puta kojima prolazi signal u zatvorenoj petlji prije nego dolazi do

interferencije signala. Namjernim blagim pomakom u orijentaciji jednog od zrcala

proizvesti će se razlika u duljini puta signala, doći će do faznog pomaka i rezultat je

interferencijski signal. Taj fazni pomak naziva se Sagnacov efekt. Kako se signali

preklapaju i nisu odvojeni, Sagnacov interferometar ne može se koristiti u

konvencionalne svrhe. Osnovna namjena ovog interferometra je mjerenje rotacijske

brzine. Michelson i Gale pokušali su pomoću Sagnacovog efekta odrediti kutnu

brzinu Zemlje. Sagnacov efekt ima važnu ulogu u GPS pozicioniranju.

13

Slika 7: Sagnacov interferometar

3.4. FABRY– PĖROTOV INTERFEROMETAR

Fabry-Pérot-ov interferometar (etalon) najčešće je izrađen od dvije prozirne

ploče sa reflektirajućim površinama ili dva paralelna reflektirajuća zrcala odvojena

zračnim rasporom širine od nekoliko milimetara do nekoliko centimetara, jedno od

zrcala može biti pomično. Naziv je dobio po Charlesu Fabryu i Alfredu Pérotu.

Slika 8: Fabry–Pérotov interferometar

14

Najveću primjenu ima u telekomunikacijama, laserima i spektroskopiji gdje se

koristi za mjerenje valne duljine svjetlosti. Napretkom u tehnici izvedbe interferometra

može se izraditi Fabry–Pérotov interferometar s mogućnošću vrlo preciznog

podešavanja. Pomoću ovog interferometra dobivaju se informacije o spektru svijetla.

Višestruko reflektirani signali su u fazi, a fazni pomak δ ovisi o valnoj duljini svjetlosti

λ , kutu svjetlosti kroz etalon θ , razmaku između zrcala d i indeksu loma n

θλ

πδ cos2

2∗∗∗∗

= dn

(3.1.)

2211sinsin θθ ∗=∗ nn – Snellov zakon

(3.2.)

Kut svijetlosti θ ovisi o kutu upadne zrake svijetla po Snell-ovom zakonu (3.2.),

razmak između zrcala d je u rasponu nekoliko milimetara do nekoliko centimetara.

Zrcala moraju imati vrlo visoki stupanj refleksije (R≈99%).

Jedna od važnijih značajki ovog interferometra je njegova sposobnost za

pohranu optičke energije kontinuiranog reflektirajućeg svjetla između dva paralelna

zrcala. Često ga još nazivaju Fabry-Pérotova šupljina. Zbog svojstva rezonatora,

sastavni je dio u svim laserima.

Fabry-Pérotov interferometar ima vrlo veliku rezoluciju, pa time ima mogućnost

razlikovanja spektralnih linija manjih od nanometara.

Slika 9: Fabry–Pérotov etalon u spektrometriji

15

3.5. TWYMAN – GREENOV INTERFEROMETAR

Twyman–Greenov interferometar jako je sličan Michelsonovom interferometru.

Patentiran je 1916.g., prvotno je bio namijenjen testiranju prizmi i mikroskopskih

objektiva. Izumom lasera povećala se korisnost Twyman-Greenovog interferometra.

Slika 10: Twyman–Greenov interferometar

Izvor svjetla za Twyman–Greenov interferometar je kvazi-monokromatski

točkasti izvor koji je od pomoću leće pretvoren u ravni val. Na djelitelju signala

razdvaja se na referentni i testni signal. Referentni signal se reflektira od referentne

površine (zrcalo) natrag na djelitelj signala. Testni signal se reflektira od ispitne

površine (zrcala) natrag na djelitelj signala. Stvaraju se dva komplementarna

interferentna signala od kojih se jedan pomoću leće projicirana u točkasti izvor, a

drugi signal se pomoću leća prikazuje u ravnini.

Ovaj interferometar od velike je važnosti u domeni suvremenih optičkih

ispitivanja. Pomoću njih se određuje kvaliteta površine optičkih elemenata (objektivi,

prizme i sl.).

16

4. AFCID (Acoustic Fibre Cable Identifier) CI 4000

AFCID (Acoustic Fiber Cable Identifier) je uređaj za identifikaciju optičkog

kabela koji je razvijen je za inženjere i tehničare telekomunikacija koji su u potrazi za

jednostavnim i neinvazivnim metodama za identificiranje pojedinih svjetlovodnih

kabela u zdencima, cijevima, centralama i sl.

Identifikacija svjetlovodnog kabela je kritični dio za održavanje instalacija i

mora se obaviti prije rezanja, spajanja ili bilo kakve manipulacije kabelom u sustavu.

Sa CI 4000 korisnik može jednostavno prepoznati optički kabel s laganim dodirom po

njemu. Ovo neinvazivno kuckanje proizvodi audio i vizualnu detekciju od strane

uređaja. Drugim riječima tehničar doslovno može čuti i vidjeti detektirani kabel.

Nositelj patenta inovacija CI 4000 pruža novi neinvazivan način identifikacije optičkih

kabela koji ne zahtijevaju rezanje, savijanje ili zamrzavanje optičkog kabela. Ovaj

instrument je vrlo koristan alat koji uvelike smanjuje vrijeme i trošak za upravljanje,

održavanje i popravak optičkih kabela i mreža.

4.1. TEHNIČKE KARAKTERISTIKE AFCID-a CI 4000

Valna duljina 1550 nm

Maksimalna izlazna snaga >+3dBm, na svakom priključku

Maksimalno gušenje signala 50 dB

Maksimalni omjer signal–šum >30 dB

Tip optičkih konektora FC/PC

Izvor napajanja AC, 100 ~ 220 V, 50 ~ 60 Hz

Potrošnja električne energije < 25 W

Tip zaslona 1 x 30 LED

Radna temperatura 0 °C – 45 °C

Temperatura skladištenja -20 °C – 60 °C

Dimenzije (V x Š x D) 88 mm x 225 mm x 380 mm

Masa cca. 4 kg

17

Ključne značajke AFCID-a:

- nositelj patenta akustičko-svjetlovodne tehnologije

- razvijen za praktičnu primjenu na terenu i zahtjeve za velike klijente

- detektiranje u minuti mehaničkim smetnjama (kuckanje) po optičkom kabelu

na udaljenim lokacijama i centralama

- audio – vizualno otkrivanje detektiranog kabela i u uvjetima velike buke

- veliki dinamički raspon i gušenje signala do 50dB (što odgovara 200 km niti uz

pretpostavku da je prosječno gušenje 0.25dB/km)

AFCID je uređaj koji je razvijen u korejskoj korporaciji FIBERPRO koja se bavi

proizvodnjom i razvojem mjernih uređaja, a prema zahtjevu Korean Telecom-a i

British Telecom-a.

4.2. OPIS UREĐAJA

Slika 11: Prednja strana AFCID-a

Prednja strana uređaja:

A: Prekidač za uključivanje i isključivanje uređaja

B: Signalna LE dioda uključenog uređaja

C: Signalna LE dioda otvorene petlje (U slučaju da optički kabel nije

ispravno spojen i snaga signala na prijemniku AFCID-a nije dovoljna za

detekciju signala, ova LE dioda će svijetliti, “Set / LD off“ signalna LE

18

dioda neće svijetliti i uređaj prestaje raditi, tj. radi u stanju mirovanja i

laser je isključen. Potrebno je provjeriti da li su svi optički priključci

ispravno spojeni i ponovno pritisnuti tipku “Set / LD off“.

D: Priključak za spajanje mobilnog telefona

E: Priključak za mikrofon

F: Priključak za slušalice

G: Signalna LE dioda “prevelikih“ mehaničkih smetnji

H : Zaslon za vizualnu detekciju

J: Tipka “Set / LD off“ služi za uključenje optimizacije uređaja za mjerenje,

za isključivanje lasera i postavljanje uređaja u stanje mirovanja

K: Tipka “Low Noise“ služi za redukciju šuma ili visoku osjetljivost uređaja

L: Tipka “Sat. Alarm“ služi za uključivanje i isključivanje alarma prevelikih

mehaničkih smetnji

M: Podešavanje glasnoće u slušalicama

C

B

A

Slika 12: Zadnja strana AFCID-a i priključci

A: Priključak za mrežni kabel za napajanje

B: Serijski priključak (samo za servisnu komunikaciju)

C: Optički priključci (opasnost od lasera!)

19

4.3. PRINCIP RADA AFCID-a CI 4000

Slika 13: Blok shema rada AFCID-a CI 4000

Koncept rada je srodan interferometru. Laserska svjetlost je podijeljena na dva

dijela, putuje kroz petlju i vraća se u uređaj gdje se obavlja analiza signala.

Slika 14: Prikaz prolaza signala kroz petlju

Optičkom obradom signala u detektoru ta se dva signala miješaju i stvaraju

interferenciju. Interferencijski signal I je određen relativnom faznom razlikom φ∆ od

dva signala i može se izračunati kao:

( )φ∆+= cos1I

(4.1.)

20

Slika 15: Fazna razlika

Fazne razlike između signala nema sve dok vibracije ne stvore nikakve

promjene u vremenskoj domeni.

Slika 16: Prikaz interferencijskog signala prije mehaničkog djelovanja na kabel

U slučaju da dođe do vibracija (npr. pritisak na kabel) u točci P, doći će i do

relativne fazne razlike između signala, slika 17.

Slika 17: Prikaz interferencijskog signala u trenutku mehaničkog djelovanja na kabel

Kako se signali istovremeno propagiraju u suprotnim smjerovima kroz petlju i

prolaze kroz točku P u različitom vremenskom intervalu, dolazi do vremenske razlike

τ pomoću koje se može izračunati udaljenost između točki P i P'. Dok jedan signal u

21

točci P ima faznu promjenu ( )tφ , drugi signal u točci P ima faznu promjenu ( )τφ +t ,

pa je fazna razlika jednaka

( ) ( ) ( )τφφφ +−=∆ ttt

(4.2.)

Budući da se povratna petlja nalazi nasuprot AFCID-a, udaljenost između

točke smetnje P i simetrične točke P' je dva puta udaljenost od točke ometanja i

povratne petlje. Prema relaciji (4.2.) prag osjetljivosti mehaničkih smetnji u uskom je

odnosu sa mjestom detektiranja kabela i blizini povratne petlje, ali je neovisan sa

dužinom cijele petlje. U slučaju da se mjesto detektiranja kabela nalazi jako blizu

mjesta povratne petlje potrebno je koristiti modul s dva predvlakna različitih duljina

(najčešće duljine su 1km i 10km) kako bi se točka najmanje osjetljivosti uređaja

“pomaknula“, pa se na taj način uređaju poveća osjetljivost na mjestima slabe

osjetljivosti, slika 18.

Slika 18: Spajanje modula s predvlaknima

Slika 19: Shematski prikaz prije mehaničkog djelovanja na kabel

22

Slika 20: Shematski prikaz u trenutku mehaničkog djelovanja na kabel

Postoje dva načina spajanja AFCID uređaja prilikom izvršenja detekcije kabela, a to

su:

a) pomoću zatvorene petlje

Slika 21: Detekcija kabela u spoju zatvorene petlje

AFCID uređaj je interferometar koji analizira dva signala ABCDE i ADCBE.

Ovo je osnovni način rada uređaja koji se najčešće koristi za detekciju kabela u

zdencima i cijevima koji nisu označeni od strane vlasnika kabela.

23

b) pomoću otvorene petlje – “Single-end“

Slika 22: Detekcija kabela u spoju otvorene petlje “single–end“

Dodatni modul za detektiranje s otvorenom petljom “single-end“ se sastoji od

sprežnika 1:2 i predvlakna dužine cca 1km. Optički priključci B i E sprežnika spajaju

se optičkim prespojnim kabelom na AFCID uređaj. Na jednom od ta dva optička

priključka spojeno je predvlakno dužine cca 1km.

U ovom slučaju, analiziraju se dva svjetlosna puta ABCDCEF (petlja 1) i

AECDCBF (petlja 2). Postoje i drugi mogući putevi, kao što su ABCDCBF (petlja 3) i

AECDCEF (petlja 4). Ali ti putevi (staze 3 i 4) ne mogu napraviti interferenciju signala

zbog iste dužine. Jedina nuspojava puteva 3 i 4 je smanjenje detekcije optičke

vidljivosti (manji dinamički raspon). Optička vidljivost je smanjena za polovicu u

odnosu na slučaj detekcije s zatvorenom petljom. Međutim, sklop u uređaju koji prima

signal automatski kompenzira smanjenje vidljivosti, tako da ti putevi nisu problem za

detekciju i rad uređaja. Zbog predvlakna, putevi 1 i 2 detektiraju mehaničke smetnje

na optičkom kabelu u različito vrijeme. Ta vremenska razlika jednaka je po cijeloj

dužini kabela, u odnosu na slučaj s zatvorenom petljom.

U slučaju zatvorene petlje mehaničke smetnje na kraju kabela na mjestu

prespoja ne daju vremensku razliku dok na mjestu AFCID uređaja dolazi do

maksimalne vremenske razlike. To je razlog zašto je kod AFCID uređaja osjetljivost

ovisna o udaljenosti mehaničkih smetnji od mjesta povratne veze.

Ovakav način spajanja pomoću “single–end“ modula ima svoje prednosti i

nedostatke, pa se prilikom detekcije kabela izabire metoda koja je najbolja u odnosu

na uvijete kabela za detekciju.

1. Prednosti “single–end“ petlje

- koristi se jedno vlakno kabela (najveća prednost)

- jedinstvena osjetljivost cijelom dužinom kabela

24

2. Nedostaci “single–end“ petlje

- ako se koristi minimalno 4% refleksije od kraja niti, primljena snaga signala se

smanjuje za 20 dB u odnosu na slučaj zatvorene petlje. Signal prolazi sprežnik

1:2 dva puta na kojem je gubitak 6 dB.

- predvlakno je kao mikrofon jer upija šumove iz svoje okoline

- nema filtriranja šuma duž kabela, dok kod detektiranja kabela u zatvorenoj

petlji, zbog simetrije strukture, sve neželjene smetnje po cijeloj dužini kabela

će biti poništene

- ako postoji velika refleksija signala na kabelu u odnosu na refleksiju signala na

kraju kabela, proces podešavanja AFCID uređaja neće biti optimiziran. Postoji

barem jedan FC/PC priključak, i to na poziciji C, iako su standardni priključci

“single-end“ opreme FC/APC. Ako postoji velika refleksija na priključku C,

nastat će drugi interferentni put ABCEF (petlja 5) i AECBF (petlja 6). U ovom

slučaju, AFCID uređaj će optimizirati uvjete za interferentni signal petlje 5 i 6,

ali petlja 5 i 6 ne može otkriti bilo kakve smetnje na kabelu.

Zbog problema podešavanja koje je već spomenuto, “single-end“ modul ne

može biti ugrađen u nove AFCID uređaje, već se uvijek isporučuje kao dodatni modul

za AFCID uređaj.

Nakon što se odabere i spoji na jedan od dva načina spajanja AFCID uređaja,

spoje se slušalice, mikrofon i po potrebi mobilni telefon s AFICD uređajem. Prilikom

spajanja s optičkim prespojnim kabelima posebno treba pripaziti na čišćenje

konektora prije spajanja, da ne dođe do velike refleksije na spojevima ili oštećenja

ferule konektora, i savijanje prespojnog kabela. Uključenjem AFCID uređaja

započinje inicijalizacija uređaja i samotestiranje koje traje cca. 10 sekundi. Nakon

inicijalizacije i samotestiranja uređaja svijetle LE diode tipki “Low Noise“ i „Sat.

Alarm“. Tada se može pristupiti izoliranju kablova u zdencu, slika 23. Međusobno

izoliranje kablova je potrebno kako ne bi došlo do preslušavanja uslijed prijenosa

vibracija (“kuckanje“ po kabelu) i obavlja se na kabelu na udaljenosti 1–1,5 m od

mjesta detekcije. Nakon izolacije cijela petlja mora biti u stanju mirovanja (ne smije

se niti jedan dio u petlji pomicati), pritisne se tipka „Set / LD off“ za optimizaciju

uređaja i uključivanje lasera na AFCID uređaju, kojim započinje proces kalibracije

petlje i inicijalizacije interferometra u AFCID uređaju. Sve to vrijeme kalibracije LE

dioda tipke “Set / LD off“ treperi. Završetkom kalibracije ta LE dioda ostane svijetliti i

25

tada je uređaj spreman za detekciju kabela. Ako LE dioda ne ostane svijetliti proces

kalibracije nije uspio i potrebno je ponoviti postupak uz dodatnu provjeru da li je sve

dobro spojeno i da ne svijetli LE dioda otvorene petlje. Ukoliko ta LE dioda svijetli

potrebno je provjeriti da li je petlja zatvorena pomoću optičkog prespojnog kabela na

razdjelniku ili je petlja predugačka (maksimalna dužina kabela je 100km) za analizu.

Ukoliko je kabel negdje na trasi oštećen (ili je u prekidu) LE dioda otvorene petlje će

svijetliti pa je potrebno izvršiti mjerenje OTDR-om kako bi se provjerilo da na trasi

nema oštećenja kabela.

Slika 23: Izolator kablova prilikom detekcije

Nakon uspješne kalibracije AFCID uređaja potrebno je podesiti glasnoću detekcije u

slušalicama i ukoliko je spojen i mobilni telefon s AFCID uređajem moguća je

komunikacija operatera u centrali i operatera koji vrši detekciju. Ovom vezom

operater koji vrši detekciju također može slušati “kuckanje“ po kabelu koji je

detektiran. Tada se može započeti s procesom detekcije kabela tako da se laganim

udarcima odvijačem (ili nekim sličnim predmetom) po kabelu provjerava koji je kabel

detektiran, slika 24. Prejako udaranje po kabelu ne znači da će instrument lakše

detektirati vibracije i u tom slučaju na AFCID uređaju nakratko zasvijetli signalna LE

dioda da dolazi do prevelikih vibracija na kabelu, a može doći do preslušavanja i

26

krive detekcije kabela. Detekcija kabela se očituje na zaslonu AFCID uređaja tako da

zasvijetle LE diode (ima ih 30 kom) i u slušalicama operatera koji radi s uređajem

čuje se zvuk udaranja po kabelu.

Slika 24: Detektiranje kabela

U uvjetima povećane razine buke okoline, kao što su blizina prometnica,

gradilišta i sl. i visokom osjetljivosti AFCID uređaja dolazi do teže detekcije kabela jer

se buka iz okoline također detektira u uređaju, slika 25.

27

Slika 25: Signal detekcije s visokom osjetljivosti i isključenim filtrom šuma

AFCID uređaj ima ugrađen filtre šuma koji se uključuje pritiskom na tipku “Low

Noise“. Na slici 26 se vidi kako se s uključenom redukcijom šuma lakše detektira

kabel, ali se mora paziti da je na taj način smanjena osjetljivost uređaja.

28

Slika 26: Signal detekcije s niskom osjetljivosti i uključenim filtrom šuma

Mogući je još jedan način detekcije kabela, pomoću prijenosnog uređaja za

reprodukciju zvuka (npr. MP3 player) i posebnog predajnika, slika 27. Upravo taj

predajnik ima najvažniju ulogu jer se pomoću njega zvuk pretvara u vibracije.

Predajnik se postavi na kabel i zvuk koji se pretvara u vibracije AFCID uređaj

detektira i reproducira zvuk. Na ovakav način detekcija je bolja jer se visoke

frekvencije zvuka lakše “prenose“ na kabel. Smanjena je mogućnost preslušavanja

jer se visoke frekvencije zvuka gube unutar nekoliko desetaka cm od mjesta

reprodukcije na kabelu, a i buka okoline ne utječe previše na detekciju. S ovim

predajnikom nije potrebno reducirati šum i time smanjivati osjetljivost uređaja.

29

Slika 27: Predajnik za reprodukciju zvuka

4.4. PRIMJENE AFCID UREĐAJA U PRAKSI

Korisnost ovog uređaja od velike je važnosti za sve telekomunikacijske tvrtke

koje imaju DTK infrastrukturu. Razvojem tehnologija, posebice FTTH programa,

dolazi do povećanja broja kabela u DTK-u, sve je teže detektirati kablove jer su

mnogi neoznačeni. Problem se javlja prilikom proširenja optičke mreže gdje se ne

može utvrditi identitet kabela. Kao primjer može poslužiti slučaj kada je kabel uvučen

u DTK i terminiran s obje strane prije nekoliko godina, ali nikada nije iskorišten za

rad. Danas, taj je kabel teško detektirati običnom metodom detekcije i ako se pristupi

neodgovarajućoj detekciji može doći do milijunskih šteta, pa čak i tragedija.

Može se dogoditi da je cijela jedna optička mreža spojena, ali su kablovi krivo

označeni pa dolazi do problema detekcije gdje pojedini kablovi završavaju. U većini

ovakvih slučajeva koristi se metoda detekcije pomoću vidljivog laserskog izvora, ali

oni imaju nedostatak što se svijetlo ne vidi kod većih udaljenosti (>15km) pa detekciju

30

nije moguće izvršiti. Upravo kod takvih slučajeva AFCID uređaj sa svojim tehničkim

karakteristikama pokazuje svoje prednosti.

Slika 28: Unutrašnjost AFICD-a

Na slici 28 se vidi unutrašnjost AFCID uređaja. Svi dijelovi optičke tehnologije

moraju biti dobro učvršćeni kako prilikom transporta uređaja ne bi došlo do oštećenja.

Na slici 28 može se vidjeti da je interferometar izoliran u posebnom kućištu kako bi

bio dodatno zaštićen.

31

5. ZAKLJUČAK

Ovim radom možemo dokazati koliko su interferometri važni uređaji u praksi i

bez njih mnoge stvari u životu ne bi bile moguće.

Može se zaključiti daje AFCID uređaj koji unosi revoluciju u detektiranje

optičkih kabela, a daljnjim razvojem AFCID uređaja sigurno će se poboljšati tehničke

karakteristike i mobilnost uređaja. Kako se prilikom detekcije kabel ne savija, ne reže

(nema opasnosti od oštećenja kabela), AFCID uređaj se može spojiti i na kabel koji

je u upotrebi, samo treba imati jednu ili dvije slobodne niti u kabelu.

AFCID uređaj može se proizvesti i da radi na drugim valnim duljinama

(1310nm, 1490 nm, 1625 nm) ovisno o želji kupca.

32

6. LITERATURA

Alan Rogers, Essentials of Optoelectronics, Chapman & Hall, UK, 1997

Eugene Hecht, 4 th Optics, Addison Wesley, 2001

AFCIDTM CI 4000 promotional DVD, Fiberpro, USA

AFCIDTM CI 4000 Manual, Fiberpro, USA

http://student.fizika.org/~sgracin/SAMP/seminar2/inter.JPG

http://student.fizika.org/~sgracin/SAMP/seminar2/interferencija.jpg

http://blog.idnes.cz/blog/9759/130030/clanok_foto_736.png

http://wyant.optics.arizona.edu/MultipleBeamInterference/Images/index_gr_88.gif

http://spie.org/Images/Graphics/Publications/FG08_P32_Fabry-

Perot_Interferometer.jpg

http://titan.physx.u-szeged.hu/~fureszg/mtech/I-04/rto2-49-141.jpg

http://www.cleonis.nl/physics/sagnac_img/sagnac_interferometer_256x256.png

http://www.fiberpro.com/

http://www.afcid.com/