#UnderstandingOTDRs အပိုင္​း (၂)

#UnderstandingOTDRs
အပိုင္​း (၂)
(www.anritsu.com မွ Understanding OTDRs စာအုပ္​ကို ဘာသာျပန္​သည္​။)

How an OTDR Works
Rayleigh Scattering
Fresnel Reflection
Backscatter Level vs. Transmission Loss

OTDR တစ္လံုးအလုပ္လုပ္ပံု

Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) က optical fiber ရဲ႕၀ိေသသလကၡဏာေတြကို တိုင္းတာဖို႕ရာ Rayleigh scattering နဲ႕ Fresnel reflection သေဘာတရားမ်ားကို အသံုးျပဳပါတယ္။ အလင္းတန္းကို fiber ထဲသို႕လႊတ္ျခင္း ၊ ၄င္းအလင္းတန္းျဖတ္သန္းတဲ႕ ၾကာခ်ိန္ကိုတိုင္းတာျခင္း ၊ fiber ထဲက point တစ္ခုမွ အလင္းျပန္လာတဲ႕ reflection ကို တိုင္းတာျခင္း စသည္တို႕အားျဖင္႕ OTDR က အခ်က္အလက္ေတြကို length နဲ႕ returned signal loss ပါတဲ႕ trace တစ္ခုနဲ႕ ၄င္းရဲ႕မ်က္နွာျပင္တြင္ ေဖာ္ျပပါတယ္။
၄င္း trace ကို OTDR မွာပဲၾကည့္နိုင္သလို print လည္းထုတ္နိုင္ျပီး computer မွာလည္း သိမ္းထားနိုင္ပါတယ္။ ေလ႕က်င္႕ထားတဲ့ စက္ကိုင္ (operator) တစ္ေယာက္က fiber ရဲ႕ အဆံုး ၊ splice ေတြရဲ႕ loss နဲ႕ တည္ေနရာ နဲ႕ fiber ရဲ႕ overall loss ကို တိတိက်က်သိရိွနိုင္ပါတယ္။ ခုေနာက္ပိုင္း OTDR ေတြက trace ရဲ႕ data ေတြကို အလိုအေလ်ာက္ ခြဲျခားေပးၾကတယ္။

Rayleigh Scattering

အလင္းတန္းတစ္ခုကို fiber ထဲသို႕လႊတ္လိုက္တဲ႕အခါ ၄င္းအလင္းတန္းက ဖန္သားထဲမွာ microscopic particles (dopants) (အလြန္ေသးငယ္တဲ႕အလင္းမႈန္) အျဖစ္နဲ႕ ျဖတ္သန္းသြားျပီး ဦးတည္ခ်က္မ်ိဳးစံု ပ်ံ႕နွံ႕သြားၾကပါတယ္။ ၄င္းျဖစ္စဥ္ကို Rayleigh Scattering ဟုေခၚပါတယ္။ အလင္းအခ်ိဳ႕ (၀.၀၀၀၁% ခန္႕) ကအလင္းတန္းရဲ႕ ဆန္႕က်င္ဘက္အရပ္ကို ေနာက္ျပန္ပ်ံ႕နွံ႕တာကို backscatter လို႕ေခၚပါတယ္။ အလင္းမႈန္ေတြ(dopants)ေတြက fiber ထဲမွာ တူညီစြာပ်ံ႕နွံ႕ေနတဲ႕အတြက္ scattering ျဖစ္စဥ္က fiber တစ္ေလွ်ာက္လံုးမွာ ျဖစ္ပ်က္ပါတယ္။

Figure-2

Fiber မွာ Rayleigh scattering က loss ျဖစ္ေစတဲ႕ အဓိကအခ်က္ပဲျဖစ္ပါတယ္။ ပိုျပီးရွည္လ်ားတဲ႕ wavelength ေတြက ပိုတိုတဲ႕ wavelength ေတြထက္ scattering ျဖစ္မႈကိုပိုနည္းေစပါတယ္။ ဥပမာ။    ။ Rayleigh scattering ေၾကာင္႕ အလင္းက 1550nm မွာ fiber length 1 kilometer ကို 0.2 to 0.3 dB  ဆံုးရံႈးျပီး 850nm မွာေတာ႕ fiber length 1 kilometer ကို 4.0 to 6.0 dB အထိ ဆံုးရံႈးပါတယ္။ Fiber ထဲ အလင္းမႈန္သိပ္သည္းဆ ပိုမ်ားတာက scattering ကို ပိုျဖစ္ေစျပီး attenuation per kilometer ကို ပိုမ်ားေစပါတယ္။ OTDR ကအလင္း ျပန္လာတဲ့ levels ေတြကို တိတိက်က်တိုင္းတာနိုင္ျပီး ထိုသို႕တိုင္းတာျပီးေတာ႕ fiber လမ္းေၾကာင္းတစ္ေလွ်ာက္ရိွ point တိုင္းတြင္ fiber ရဲ႕၀ိေသသလကၡဏာမ်ား အနည္းငယ္စီ ေျပာင္းလဲသြားမႈကို တြက္ခ်က္ေပးပါတယ္။
Rayleigh scattering ျဖစ္စဥ္က ညဘက္ ျမဴနွင္းထဲဓါတ္မီးထိုးသလိုပါပဲ။ အလင္းက ေရေငြ႕ေတြေၾကာင္႕ ပ်ံ႕နွံ႕သြားပါတယ္။ ထူထပ္တဲ႕ျမဴနွင္းေတြက တားဆီးေနတဲ႕ အမႈန္မ်ားစြာေၾကာင္႕ အလင္းကိုပိုျပီးပ်ံ႕နွံ႕ေစပါတယ္။ အလင္းအခ်ိဳ႕က ျမဴမႈန္ေတြေၾကာင္႕ သင္႕ဆီျပန္လာျပီး ဒါ့ေၾကာင့္ပဲ ျမဴႏွင္းေတြကို သင္ျမင္ေနရတာပါ။ ျမဴမႈန္ေတြ မထူထပ္ရင္ေတာ႕ အလင္းကပိုျပီးေ၀းေ၀းကိုေရာက္ရိွနိုင္ပါတယ္ ဒါေပမယ္႕ ျမဴမႈန္ေတြထူထပ္ရင္ေတာ႕ အလင္းက scattering ျဖစ္စဥ္ေၾကာင္႕ တျဖည္းျဖည္း အားေပ်ာ႕သြားပါတယ္။ Fiber ထဲကအလင္းမႈန္(dopants) ေတြက ျမဴမႈန္ေတြလိုပါပဲ။ အလင္းအခ်ိဳ႕ကို မူလလာရာအရပ္ဆီသို႕ အလင္းျပန္ေစပါတယ္။

Fresnel Reflection

ျဒပ္ထုတစ္ခု(ဥပမာ-optical fiber) ထဲျဖတ္သန္းတဲ့ အလင္းက တျခားသိပ္သည္းမႈ မတူတဲ့ျဒပ္ထု(ဥပမာ-air)ထဲျဖတ္သန္းတဲ့အလင္းနဲ႕ဆံုတိုင္း အလင္းအခ်ိဳ႕ (၄%ထိ)က ၄င္းလာရာဆီသို႕ အလင္းျပန္သြားၾကျပီး က်န္တာေတြကေတာ႕ ျဒပ္ထုအျပင္ဘက္သို႕ ထြက္သြားၾကပါတယ္။ ဒီလိုသိပ္သည္းဆရုတ္တရက္ ေျပာင္းလဲမႈေတြက fiber ဆံုးတဲ႕ေနရာ ၊ fiber ျပတ္တဲ႕ေနရာ နဲ႕ တခါတရံ splice point ေတြမွာပါ ျဖစ္ပြါးတတ္ပါတယ္။ အလင္းျပန္မႈ (reflection)ပမာဏက ျဒပ္ထုသိပ္သည္းဆ (density) (Index Of Refraction IOR နဲ႕ေဖာ္ျပ) (IOR မ်ားေလ သိပ္သည္းဆ density မ်ားေလပါပဲ) ေျပာင္းလဲမႈနဲ႕ ျဒပ္ထုနွစ္ခုၾကားမ်က္နွာျပင္ကို ရိုက္ခတ္တဲ႕အလင္းရဲ႕ေထာင္႕ (angle) အေပၚမွာ မူတည္ပါတယ္။ ဒီလိုပံုစံနဲ႕ အလင္းျပန္တာကို Fresnel Reflection လို႕ေခၚပါတယ္။ OTDR က fiber ျပတ္တဲ့ေနရာကို အတိအက်ဆံုးျဖတ္ဖို႕အတြက္ ၄င္းနည္းလမ္းကိုအသံုးျပဳသည္။

Figure-3

Fresnel reflection က ျပတင္းတံခါးကို ဓါတ္မီးနဲ႕ထိုးသလိုပါပဲ။ အလင္းအမ်ားစုက ျပတင္းတံခါးကိုျဖတ္သြားေပမယ္႕ အလင္းအခ်ိဳ႕က ကိုယ့္ဆီကိုအလင္းျပန္လာပါတယ္။ အလင္းတန္းက ျပတင္းတံခါးကိုရိုက္ခတ္တဲ့ ရိုက္ေထာင့္ (angle)ေပၚမူတည္ျပီး reflection (အလင္းျပန္မႈ)က ဓါတ္မီး ၊ သင့္မ်က္လံုး (ဒါမွမဟုတ္) မ်က္နွာၾကပ္ဆီကို အလင္းျပန္သြားနိုင္ပါတယ္။

Backscatter level နဲ႕ Transmission loss

OTDR က အလင္းျပန္တဲ့ ပမာဏ (backscatter level)ကိုပဲတိုင္းျပီး ထုတ္လႊတ္တဲ့အလင္း ပမာဏ (transmitted light level)ကိုမတိုင္းေသာ္လည္း အလင္းျပန္လာတဲ့ ပမာဏ (backscatter level) နဲ႕ ထုတ္လႊတ္တဲ့အလင္း ပမာဏ (transmitted light level) ၾကားမွာ အလြန္နီးစပ္တဲ့ ဆက္ႏြယ္မႈရိွေနပါတယ္။ အေၾကာင္းကေတာ႕ အလင္းျပန္တဲ့ ပမာဏက ထုတ္လႊတ္တဲ့အလင္း ပမာဏ ရဲ႕ တိက်တဲ႕ရာခိုင္နႈန္း တစ္ခုပဲျဖစ္ပါတယ္။ အလင္းျပန္လာတဲ့ ပမာဏ နဲ႕ ထုတ္လႊတ္တဲ့အလင္း ပမာဏရဲ႕ အခ်ိဳးကို backscatter coefficient လို႕သတ္မွတ္ပါတယ္။ ထုတ္လႊတ္လိုက္တဲ့အလင္းပမာဏက point A မွ point B သို႕ တျဖည္းျဖည္းေလ်ာ့က်သြားရင္ (bend , splice နဲ႕ fiber အညစ္အေၾကး ေတြေၾကာင့္ျဖစ္ပြါးသည္။) အလင္းျပန္တဲ့ ပမာဏလည္း ထပ္တူေလ်ာ့က်သြားပါမယ္။ ထုတ္လႊတ္လိုက္တဲ့ pulse level ကိုေလ်ာ့က်ေစတဲ့ loss factor က ၄င္း pulse ရဲ႕ေလ်ာ့က်သြားတဲ့  backscatter level ကိုေဖာ္ျပေပးလိမ့္မယ္။