PDF《OTDR 测试原理及曲线分析》

资料条款的最终解释权属于长飞公司 YOFC_10007_WP OTDR 测试原理及曲线分析 李龙孙 杨晨 1.

引言 光时域反射仪(OTDR : Optical Time-Domain Reflectometer ) ,是光纤测试,特别是在网络建设 的实际施工布线中经常使用的仪器.OTDR 可以测试 (成缆前后)光纤的衰减系数、光纤长度、衰减均匀 性、点不连续性、物理缺陷和接头损耗等参数,特别 适合于对通信网络中的光纤光缆链路进行检测,它既 可以定位光纤链路中的连接点(含热熔接、机械冷连 接、活动连接等)的位置并测试其损耗,又可以在链 路发生故障时,迅速查找原因并定位故障位置. 2. 测试原理 OTDR 通过采集和测量因瑞利散射而被光纤自身 背向散射回来的光功率来进行相关的测试. OTDR 将光 脉冲注入到待测光纤中后,因为瑞利散射,注入的光 脉冲在光纤长度方向上的每一点上都被散射(所有方 向) ,其中一部分光会背向返回到 OTDR 的探测单元, OTDR 会采集和测量此背向散射光. 在光纤链路上的某一点,其背向散射的光功率 P(z)可以通过公式(1) [1] 计算:

2 2

10 2 ( )

10 ( ( )) z i w P z C P MFD z ? ? ? ? ? (1) 其中,λ为注入光的波长,C 为比例系数(与多 种因素有关,比如光纤的玻璃材料) ,z 为此点距离原 点的距离,MFD(z)为光纤在此点处的模场直径,Pi 为OTDR 的脉冲功率,τw 为脉冲的宽度,α为光纤的衰 减系数. 从公式(1)可以看出,P(z)的大小是受到光纤模 场直径的影响的. 一般情况下,P(z)采用对数坐标表示,所以 OTDR 的测试曲线一般为直线,其斜率反映了光纤的衰减系 数. 2.1 衰减系数的测试 [2] 使用 OTDR 测试光纤或光缆的衰减系数的步骤如 下: 2.1.1 光纤连接 将被试光纤连接到 OTDR 上,或连接到盲区光纤 的一端(盲区光纤也可称为尾纤,在测试过程中用于 避免 OTDR 盲区的影响) ,盲区光纤的另一端连接到 OTDR 上. 2.1.2 参数设置 在OTDR 中设置光源波长、脉宽、测距范围(包 括长度分辨率) 、有效群折射率以及信号平均时间等 参数. 在选择脉宽、脉冲重复频率和光源光功率时应注 意,对于短距离测量,应选用短脉宽以提供足够高的 分辨率,但这又将限制测量时的动态范围和可测量的 最大长度.对于长距离测量,可以将入射的峰值功率 增加到可能产生足够大非线性影响的功率水平之下, 也可通过选用长脉宽以增加动态范围,但这又将减小 测量时的分辨率. 2.1.3 曲线显示 启动 OTDR 进行取样,调整仪器显示的背向散射 信号,使曲线尽可能全屏显示,如需增加分辨率,应 调整图形的显示刻度,并尽量放大感兴趣的图形区域 资料条款的最终解释权属于长飞公司 (在此过程中,应注意正确的区分真实的信号和噪声 信号) .图1是测量衰减时的完整 OTDR 曲线图. 图1. 均匀 样品的 OTDR 测试曲线

1 2.1.4 衰减系数的测试 将光标置于试样曲线线性区段始端(紧挨近端) , 确定 Z1,P1;

将同一光标或另一光标置于试样末端反射脉冲 上升边缘的一点,确定 Z2,P2.对于 Z2 的定位,如可 能,切割试样远端,在曲线尾端产生明显的反射. 光纤或光缆段的单向后向散射衰减系数α为: α=(P1-P2)/(Z2-Z1) (dB/km) (2) 该数据可以用两点法给出,也可以用最小二乘近 似(LSA)法拟合曲线给出.LSA 法得出的结果可能与 两点法得出的结果不同,该方法由于减小了噪声的影 响而具有更好的重复性,但当光纤衰减不均匀时会给 出错误的结果. 进行双向测试,将双向测试的数值进行平均以消 除后向散射特性随光纤长度变化的影响,取双向测量 的平均值作为该波长上衰减系数的最后结果. 如需要,可切换到另一波长重复上述过程. 2.2 光纤长度的测试 [3] 如图