OTDR測試講座綜述

1、1用用OTDR測試光纖光纜測試光纖光纜2q光纖通信的基本原理光纖通信的基本原理qOTDR的測試原理的測試原理qOTDR的性能指標和參數設置的性能指標和參數設置qOTDR光纖測試和曲線分析光纖測試和曲線分析q常見問題常見問題用用OTDR測試光纖光纜測試光纖光纜3光纖通信的基本原理光纖通信的基本原理 4q光功率的單位為光功率的單位為 dBmq對人類來說，波長為對人類來說，波長為380nm(藍藍) 750nm(紅紅)的光為可的光為可見光，見光， 通信用光為不可見光，波長通常為通信用光為不可見光，波長通常為850nm、1310nm和和 1550nm等等。等等。q當需要擴充通信系統(tǒng)傳輸容量時，需用當需要

2、擴充通信系統(tǒng)傳輸容量時，需用CWDM、 DWDM系統(tǒng)，傳輸用光波長為系統(tǒng)，傳輸用光波長為1525nm1625nm 之間之間的的4、8、16、32 等波長通道，或增加更多的光纖數。等波長通道，或增加更多的光纖數。通信用光通信用光5q例如電燈泡例如電燈泡: 更多的瓦數更多的瓦數燈泡更亮燈泡更亮q對于通信用光對于通信用光: 1mw=0dBmq光功率范圍光功率范圍: +20 dBm 70 dBm光功率光功率6q 用光波長來量化光的用光波長來量化光的“顏色顏色”q 光波長的單位是光波長的單位是 nm 或或mq 不同顏色不同顏色(波長波長)的光具有不同的特性的光具有不同的特性1kmGamma RaysX-

3、RaysUltra-VioletInfraredRadio Waves: Microwaves Television Radio可見光譜可見光譜380nm750nm0.1nm1nm100nm1mm1cm1m電磁波譜電磁波譜光波長光波長7光纖的導光原理光纖的導光原理n光纖是一種導光的石英玻璃纖維，光在纖芯內由于反射光纖是一種導光的石英玻璃纖維，光在纖芯內由于反射作用而向前傳播作用而向前傳播 n當光沿纖芯向前傳播時，同時存在反射和折射現象。當光沿纖芯向前傳播時，同時存在反射和折射現象。 反射：反射：當纖芯中的光傳到芯當纖芯中的光傳到芯/包界面時，被反射回纖芯內。包界面時，被反射回纖芯內。 折射：折

4、射：當纖芯中的光傳到芯當纖芯中的光傳到芯/包界面時，透過界面進入包層。包界面時，透過界面進入包層。8光的反射和折射光的反射和折射當光從玻璃向空氣中傳播時，在玻璃與空氣的交界面上，一部分光線當光從玻璃向空氣中傳播時，在玻璃與空氣的交界面上，一部分光線向遠離法線的方向彎折向遠離法線的方向彎折(折射折射)，另一部分光被反射回到玻璃中，另一部分光被反射回到玻璃中(反射反射)。對某一波長的光來說，對某一波長的光來說，入射角入射角 折射折射“法線法線”折射角折射角 空氣空氣n2反射反射玻璃玻璃n112nnsinsin 9空氣空氣玻璃玻璃光的反射和折射光的反射和折射折射折射反射反射臨界角臨界角 c當入射角增

5、大到一定值時，光線不再向空氣中折射，而是沿著玻璃當入射角增大到一定值時，光線不再向空氣中折射，而是沿著玻璃 -空氣界面向前傳輸，這一入射角為空氣界面向前傳輸，這一入射角為臨界角臨界角。10當入射角超過臨界角時，所有的光以同樣的角度反射回玻當入射角超過臨界角時，所有的光以同樣的角度反射回玻璃中，這種情況稱為璃中，這種情況稱為全反射全反射。光的反射和折射光的反射和折射空氣空氣全反射全反射玻璃玻璃11空氣空氣 玻璃玻璃只要光線以臨界角或大于臨界角的角度傳播到玻璃只要光線以臨界角或大于臨界角的角度傳播到玻璃 -空氣界面時，就空氣界面時，就能保留在玻璃中，直到沿傳播方向到達玻璃端面。能保留在玻璃中，直到

6、沿傳播方向到達玻璃端面。用光纖作為波導的原理，是以光在纖芯和包層的界面發(fā)生全反射為基用光纖作為波導的原理，是以光在纖芯和包層的界面發(fā)生全反射為基礎的礎的 光的反射和折射光的反射和折射12背向散射背向散射經散射之后前向經散射之后前向傳播的光變弱傳播的光變弱前向傳播的光遇到玻璃中微觀上的折射率變化時，部分光會向四面前向傳播的光遇到玻璃中微觀上的折射率變化時，部分光會向四面八方散射，稱為八方散射，稱為瑞利散射瑞利散射，其中的一部分散射光經反射后回到入射，其中的一部分散射光經反射后回到入射端，稱為端，稱為背向散射背向散射。OTDR的工作原理以這種的工作原理以這種背向散射背向散射為基礎的。為基礎的。 瑞

7、利散射瑞利散射13菲涅爾（菲涅爾（Fresnel）反射）反射向前傳播的光到達光纖端面后發(fā)生反射，稱之為向前傳播的光到達光纖端面后發(fā)生反射，稱之為菲涅爾反射菲涅爾反射 菲涅爾反射也是被菲涅爾反射也是被OTDR利用的一個重要現象利用的一個重要現象14光主要在纖芯中傳播，涂覆層起保護光纖的作用光主要在纖芯中傳播，涂覆層起保護光纖的作用芯（單模芯（單模 810 m ； 多模多模 50 m 、 62.5 m ）包層（包層（ 125 m ）涂覆層（涂覆層（250 m)光纖的結構光纖的結構15多模光纖有較大的芯多模光纖有較大的芯單模光纖芯較小單模光纖芯較小光纖的類型光纖的類型16光纖的類型光纖的類型n2n1

8、n2n1n(r)n2n1階躍型多模光纖階躍型多模光纖漸變型多模光纖漸變型多模光纖階躍型單模光纖階躍型單模光纖導光機理導光機理幾何結構幾何結構折射率分布折射率分布17多模光纖中傳輸光有很多傳播路徑多模光纖中傳輸光有很多傳播路徑 (“模式模式”)單模光纖只允許光有一個傳播路徑單模光纖只允許光有一個傳播路徑 單模光纖和多模光纖單模光纖和多模光纖18單模光纖和多模光纖單模光纖和多模光纖q多模光纖多模光纖 優(yōu)點：纖芯大，易熔接，傳輸系統(tǒng)投資小優(yōu)點：纖芯大，易熔接，傳輸系統(tǒng)投資小 缺點：色散太大，衰減大。只適用于短距離，缺點：色散太大，衰減大。只適用于短距離，小容量的傳輸應用小容量的傳輸應用q單模光纖單模

9、光纖 優(yōu)點：色散小，衰減小。適用于長距離、大容量優(yōu)點：色散小，衰減小。適用于長距離、大容量的傳輸應用的傳輸應用 缺點：纖芯小，熔接衰減大。傳輸系統(tǒng)投資大缺點：纖芯小，熔接衰減大。傳輸系統(tǒng)投資大19折射率和群折射率折射率和群折射率 n折射率折射率是傳播光傳播媒質的是傳播光傳播媒質的“密度密度”，是光在真空中的傳播速度與是光在真空中的傳播速度與光在媒質中的傳播速度光在媒質中的傳播速度： n = 媒質的折射率；媒質的折射率； c = 光在真空中傳播速度光在真空中傳播速度(m/s)； v= 光在媒質中的傳播速度光在媒質中的傳播速度(m/s)。n群折射率群折射率是光在真空中的傳播速度與一個光脈沖在光纖中

10、的傳播速是光在真空中的傳播速度與一個光脈沖在光纖中的傳播速度之比度之比 n群折射率與折射率不同群折射率與折射率不同, ,這是因光脈沖不僅在纖芯中傳播（絕大部這是因光脈沖不僅在纖芯中傳播（絕大部分光在纖芯中傳播），而且有一小部分光在包層中傳播，且脈沖實分光在纖芯中傳播），而且有一小部分光在包層中傳播，且脈沖實際上是一組不同波長的光波。際上是一組不同波長的光波。 VCn 20光纖的幾何參數光纖的幾何參數包層包層/芯層直徑芯層直徑包層包層/芯層不圓度芯層不圓度芯芯/包同心度誤差包同心度誤差光纖的幾何參數對于光纖熔接損耗有很大的影響，光纖的幾何參數對于光纖熔接損耗有很大的影響，必須將各參數控制在容忍的

11、范圍內必須將各參數控制在容忍的范圍內21光纖的幾何參數光纖的幾何參數翹曲度翹曲度適當的幾何尺寸不適當的幾何尺寸包層直徑包層直徑芯芯/包包同心度誤差同心度誤差這些情況對熔接都不利！這些情況對熔接都不利！22光纖的幾何參數光纖的幾何參數同心度誤差對熔接損耗的影響同心度誤差對熔接損耗的影響(1) 纖芯對準纖芯對準(2) 預熔，端面接觸預熔，端面接觸(3) 融接完畢融接完畢23光纖的幾何參數光纖的幾何參數光纖翹曲度對融接質量的影響24光纖的模場直徑光纖的模場直徑包層包層芯芯在光纖中傳輸的光在光纖中傳輸的光的強度分布的強度分布q單模光纖傳輸的光能不是完全集中在纖芯中，而單模光纖傳輸的光能不是完全集中在纖

12、芯中，而是有相當大一部分在包層中傳輸，所以不用纖芯是有相當大一部分在包層中傳輸，所以不用纖芯的幾何尺寸作為單模光纖參數，而采用的幾何尺寸作為單模光纖參數，而采用模場直徑模場直徑作為描述光纖傳輸光能集中程度的參量。作為描述光纖傳輸光能集中程度的參量。q模場直徑是與波長相關的模場直徑是與波長相關的 0- 0025光纖的模場直徑光纖的模場直徑q模場直徑大時模場直徑大時 優(yōu)點：易對接優(yōu)點：易對接 缺點：聚光能力差，光很容易受彎曲向外泄露缺點：聚光能力差，光很容易受彎曲向外泄露q模場直徑小時模場直徑小時 優(yōu)點：對接難優(yōu)點：對接難 缺點：聚光能力強，光不容易受彎曲向外泄露缺點：聚光能力強，光不容易受彎曲向

13、外泄露 q波長越長，模場直徑越大，光更容易受彎曲向外泄露，產波長越長，模場直徑越大，光更容易受彎曲向外泄露，產生宏彎衰減生宏彎衰減26注入光纖中的光注入光纖中的光光纖的臨界角光纖的臨界角 c對應對應光纖對光的最大接收角光纖對光的最大接收角 max c max 當光線注入光纖時，為減少耦合損失，纖芯應盡可能接收更當光線注入光纖時，為減少耦合損失，纖芯應盡可能接收更多的入射光，決定纖芯耦合效率的參數是光纖的多的入射光，決定纖芯耦合效率的參數是光纖的數值孔徑數值孔徑(NA)，272221maxnnsinNA 數值孔徑數值孔徑NA的意義：在光纖的端面，一定錐度范圍內的光線才能進入纖芯，錐的意義：在光纖

14、的端面，一定錐度范圍內的光線才能進入纖芯，錐度范圍以外的光線則被包層吸收，這類光線被損失掉是由于它們到達芯度范圍以外的光線則被包層吸收，這類光線被損失掉是由于它們到達芯/包界面包界面后全部向包層折射，而沒有反射回纖芯。后全部向包層折射，而沒有反射回纖芯。光纖芯折射率光纖芯折射率n1與包層折射率與包層折射率n2不同，這兩個值的差別決定了光纖對光的最大接不同，這兩個值的差別決定了光纖對光的最大接收角，也就決定了光纖的數值孔徑收角，也就決定了光纖的數值孔徑NA。光纖的數值孔徑光纖的數值孔徑光的最大光的最大接收角接收角n2n128光的衰減：光在光纖中傳播時強度會逐漸變弱光的衰減：光在光纖中傳播時強度會

15、逐漸變弱四種原因引起光纖的衰減四種原因引起光纖的衰減1.吸收：吸收：光纖中材料的固有吸收或雜質吸收光，使傳輸光強變弱光纖中材料的固有吸收或雜質吸收光，使傳輸光強變弱2.散射：散射：光纖中的固有散射或光纖結構缺陷引起的散射，使傳輸光光纖中的固有散射或光纖結構缺陷引起的散射，使傳輸光強變弱強變弱3.宏彎：宏彎：光纖的彎曲半徑小于允許彎曲半徑時光纖的彎曲半徑小于允許彎曲半徑時(彎曲半徑大于彎曲半徑大于2mm) ，部分光從纖芯向包層折射，使傳輸光強變弱（通常發(fā)生在安裝階部分光從纖芯向包層折射，使傳輸光強變弱（通常發(fā)生在安裝階段）。段）。4.微彎微彎：光纖側面受壓時，引起光纖微觀上的扭曲變形：光纖側面受

16、壓時，引起光纖微觀上的扭曲變形(彎曲半徑為彎曲半徑為2m2mm) ，部分光從纖芯向包層折射，使傳輸光強變弱（通常，部分光從纖芯向包層折射，使傳輸光強變弱（通常發(fā)生在制造階段）。發(fā)生在制造階段）。光纖的衰減光纖的衰減29光纖的衰減光纖的衰減密密度度變變化化宏彎宏彎雜雜質質微微彎彎彎曲直徑彎曲直徑0.01mm2mm 彎曲直徑大于彎曲直徑大于2mm 宏彎衰減在長波長更為顯著。如果一根光纖的衰減增加，且在1550nm處比在1310nm增加幅度大，原因是宏觀彎曲所致。微彎衰減發(fā)生在當光纖被壓于不平的表面時，微觀彎曲的彎曲直徑在0.012mm之間，在真正的微觀彎曲中，在兩種波長上的衰減的增加是相同的。30

17、光纖的衰減光纖的衰減石英光纖衰減最低的窗口位于石英光纖衰減最低的窗口位于1550nm波長左右波長左右31模間色散模間色散波長色散波長色散偏振模色散偏振模色散多模光纖多模光纖 1 2單模光纖單模光纖單模光纖單模光纖光纖的色散光纖的色散光的色散：光的色散：光脈沖在光纖中傳播時被展寬的現象光脈沖在光纖中傳播時被展寬的現象多模光纖的色散大于單模光纖的色散，原因？多模光纖的色散大于單模光纖的色散，原因？32光纖的偏振模色散光纖的偏振模色散33OTDR的測試原理的測試原理 34n生產過程控制n產品驗收檢驗n安裝質量檢驗n探測線路缺陷n線路故障定位n其他故障為何用為何用OTDR測試光纖測試光纖?35n光纖光

18、纜生產時 n光纜驗收時n光纜安裝時n光纜熔接前后n設備驗收時n線路定期維護n線路故障時何時用何時用OTDR測試光纖測試光纖?36n衰減系數(dB/Km)n跨距長度(Km)n接頭損耗(dB)n反射系數/回波損耗(dB)n端到端的總損耗(dB)n連續(xù)性和均勻性檢驗用用OTDR測試什么測試什么?37不同用戶的需要不同用戶的需要n光纜制造者光纜制造者 測量傳輸損耗、長度，檢查光纖和光纜內部的故障點測量傳輸損耗、長度，檢查光纖和光纜內部的故障點 n系統(tǒng)安裝施工者系統(tǒng)安裝施工者 測量傳輸損耗、接頭損耗、光纜的長度和到接頭點的測量傳輸損耗、接頭損耗、光纜的長度和到接頭點的距離距離n系統(tǒng)維護者系統(tǒng)維護者 例如

19、測量由于挖掘造成光纜損壞的斷點距離。例如測量由于挖掘造成光纜損壞的斷點距離。n光纖器件制造光纖器件制造者者 測量光纖器件的反射系數和回程損耗測量光纖器件的反射系數和回程損耗不同的不同的OTDR用戶有不同的測試需要用戶有不同的測試需要38測試光纜線路端到端總衰減的最簡單的方法是用一個光源和一個光功率計，首先測測試光纜線路端到端總衰減的最簡單的方法是用一個光源和一個光功率計，首先測試參考尾纖的光功率，然后測試被測光纖的光功率，它們的差值為被測光纖的衰減試參考尾纖的光功率，然后測試被測光纖的光功率，它們的差值為被測光纖的衰減光源光源光功率計光功率計參考尾纖參考尾纖參考尾纖參考尾纖被測光被測光纖纖)m

20、w()mw(log10)dB(輸入功率輸入功率輸出功率輸出功率衰減衰減 衰減的測試衰減的測試光源光源光功率計光功率計參考尾纖參考尾纖參考尾纖參考尾纖39光源光源光探測器光探測器信號處理信號處理被測光纖被測光纖Amplifier數據采集數據采集Oscilloscope方向偶合器方向偶合器LensOTDR的結構的結構OTDR向光纖中發(fā)送一個光脈沖，向光纖中發(fā)送一個光脈沖，測量反射回來的光信號。方向耦合器使測量反射回來的光信號。方向耦合器使得光源和光探測器能同時與一個光纖端面相連。得光源和光探測器能同時與一個光纖端面相連。 主機：微處理器和顯示屏主機：微處理器和顯示屏光單元：激光器、光探測器、方向耦

21、合器和光纖連接器光單元：激光器、光探測器、方向耦合器和光纖連接器 40OTDR如何工作如何工作q OTDR通過設置光纖的折射率可得知被測光纖的纖芯中光的傳播通過設置光纖的折射率可得知被測光纖的纖芯中光的傳播速度，通過設置光纖的長度范圍可得知需測量多遠的距離。根據速度，通過設置光纖的長度范圍可得知需測量多遠的距離。根據這些信息，這些信息，OTDR將對反射光信號重復采樣。將對反射光信號重復采樣。q 精密激光公司生產的精密激光公司生產的CMA4000 OTDR ，對每個輸出的光脈沖的，對每個輸出的光脈沖的反射光采樣反射光采樣16,384次，這意味著，如果光纖測試長度設置為次，這意味著，如果光纖測試長

22、度設置為128km，那么，每隔，那么，每隔8m 將采樣一次將采樣一次(128km/16,384)，如果如果光纖測試長度設置為光纖測試長度設置為64km，那么，每隔，那么，每隔4m 將采樣一次將采樣一次(64km/16,384)q 當當OTDR處于處于實時狀態(tài)實時狀態(tài) (real time)時，依賴于不同的光脈寬，時，依賴于不同的光脈寬，將對每個曲線發(fā)送將對每個曲線發(fā)送64256個光脈沖。在個光脈沖。在平均模式平均模式(FAST, MED, SLOW)下，光單元將發(fā)送下，光單元將發(fā)送2048,32786 或或 261288 個光脈沖，個光脈沖，這些采樣點被平均后顯示在屏幕曲線上。這些采樣點被平均

23、后顯示在屏幕曲線上。41返回的光返回的光q OTDR依靠返回的光進行測量，返回的光有兩種型式：反射光和依靠返回的光進行測量，返回的光有兩種型式：反射光和散射光。散射光。q 當光從一種折射率介質進入另一種折射率介質時常常有部分光反當光從一種折射率介質進入另一種折射率介質時常常有部分光反射回來。由于玻璃和空氣之間的界面而在光纖端面處發(fā)生的反射射回來。由于玻璃和空氣之間的界面而在光纖端面處發(fā)生的反射稱之為稱之為菲涅爾反射菲涅爾反射 q 當光纖之間使用機械連接器進行連接時，在兩端面之間常有一段當光纖之間使用機械連接器進行連接時，在兩端面之間常有一段空氣間隙，當光從高折射率的纖芯進入低折射率的空氣中時，

24、會空氣間隙，當光從高折射率的纖芯進入低折射率的空氣中時，會有大量的光被反射回纖芯，光纖的起始端和尾端的菲涅爾反射是有大量的光被反射回纖芯，光纖的起始端和尾端的菲涅爾反射是一個很好的從玻璃到空氣過渡事件的結果實例。一個很好的從玻璃到空氣過渡事件的結果實例。q 因光纖芯玻璃密度變化引起的散射稱為因光纖芯玻璃密度變化引起的散射稱為瑞利散射瑞利散射。玻璃密度是不。玻璃密度是不均勻的，當光從一個密度區(qū)域進入另一個密度區(qū)域時，會產生一均勻的，當光從一個密度區(qū)域進入另一個密度區(qū)域時，會產生一些散射光，而其中少部分散射光會返回些散射光，而其中少部分散射光會返回OTDR。42返回的光返回的光衰減系數衰減系數(d

25、B/Km)跨距長度跨距長度(Km)接頭損耗接頭損耗(dB)反射系數反射系數/回波損耗回波損耗(dB)端到端的總損耗端到端的總損耗(dB)連續(xù)性和均勻性檢驗連續(xù)性和均勻性檢驗距離距離返回的光電平返回的光電平返回的光信號形成的曲線上所包含的信息，使我們能完成這些測試工作：返回的光信號形成的曲線上所包含的信息，使我們能完成這些測試工作：43nctd2d 距離距離c 光在真空中的速度光在真空中的速度t 光在光纖中傳播時所用的時間光在光纖中傳播時所用的時間n 光纖的群折射率光纖的群折射率從上式可知，如果從上式可知，如果“n”設置錯誤，光纖距離設置錯誤，光纖距離“d”將測試錯誤將測試錯誤OTDR測試出光脈

26、沖測試出光脈沖“走過走過”光纖所用的時間，然后將其換算成光纖的距光纖所用的時間，然后將其換算成光纖的距離離“t”=t1+t0OTDR的距離測量的距離測量“d”t0t144q在某一個波長下設置好群折射率后測試光纖的長度在某一個波長下設置好群折射率后測試光纖的長度q確定光纜對地位置十分重要，需要補償光纖比光纜皮長長出的那一部分確定光纜對地位置十分重要，需要補償光纖比光纜皮長長出的那一部分q用地標糾正用地標糾正OTDR測試的對地距離測試的對地距離CO 接頭點接頭點不僅光纖被松弛地套在光纜中，在安裝時許多位置上都留有富余的光纖光纜不僅光纖被松弛地套在光纜中，在安裝時許多位置上都留有富余的光纖光纜斷裂點

27、斷裂點OTDR的距離測量的距離測量45q OTDR 測量背向散射光，并探測反射事件測量背向散射光，并探測反射事件q 比較光纖上兩個點之間的背向散射光信號電平差異，比較光纖上兩個點之間的背向散射光信號電平差異，測試出這兩個點之間的損耗測試出這兩個點之間的損耗q 當背向散射光信號電平發(fā)生突變時，突變大小為接頭當背向散射光信號電平發(fā)生突變時，突變大小為接頭損耗損耗OTDR損耗的測量損耗的測量46測試光脈沖測試光脈沖 背向散射背向散射背向散射光大小與測試用光脈沖直接相關，當脈沖信號減弱時，背向散射光大小與測試用光脈沖直接相關，當脈沖信號減弱時，背向散射光也減弱，兩點間背向散射光的強度差異等同于前向背向

28、散射光也減弱，兩點間背向散射光的強度差異等同于前向傳輸的脈沖光的強度差異傳輸的脈沖光的強度差異OTDR損耗的測量損耗的測量47OTDR的性能指標和的性能指標和參數設置參數設置48OTDR的性能指標和參數設置的性能指標和參數設置v性能指標性能指標 動態(tài)范圍動態(tài)范圍 中心波長中心波長 線性度線性度 事件盲區(qū)事件盲區(qū) 衰減測量盲區(qū)衰減測量盲區(qū) 距離分辨率距離分辨率 衰減測量精度衰減測量精度 v參數設置參數設置 距離設置距離設置 脈沖寬度脈沖寬度 平均時間平均時間 測量波長測量波長 群折射率群折射率49動態(tài)范圍動態(tài)范圍起始背向散射信號電平與噪聲基底電平之差起始背向散射信號電平與噪聲基底電平之差動態(tài)范圍

29、動態(tài)范圍噪聲噪聲背向散射背向散射50動態(tài)范圍動態(tài)范圍q單位為單位為 dB，通常為，通常為 2040dB或更高?；蚋?。q描述描述OTDR能測試光纖多大的損耗，也可以說能測試光纖多大的損耗，也可以說OTDR能測試多長的光纖。能測試多長的光纖。q與脈寬有關，長的脈寬具有更大的動態(tài)范圍與脈寬有關，長的脈寬具有更大的動態(tài)范圍q選擇更長的脈寬或對信號進行更長時間的平均都能增選擇更長的脈寬或對信號進行更長時間的平均都能增加動態(tài)范圍加動態(tài)范圍51脈沖寬度脈沖寬度脈沖寬度脈沖寬度Pulsewidth（PW）OTDR發(fā)送一個光脈沖所持續(xù)的時間長度，也可換算成光脈沖所發(fā)送一個光脈沖所持續(xù)的時間長度，也可換算成光脈

30、沖所覆蓋的距離覆蓋的距離52脈沖寬度脈沖寬度脈沖寬度脈沖寬度q單位為：時間單位單位為：時間單位 s，ns；距離單位；距離單位mq決定了決定了OTDR的動態(tài)范圍和盲區(qū)的動態(tài)范圍和盲區(qū)q設置脈寬時必須綜合考慮動態(tài)范圍和盲區(qū)這兩個相互矛盾的指標設置脈寬時必須綜合考慮動態(tài)范圍和盲區(qū)這兩個相互矛盾的指標53盲區(qū)盲區(qū)q單位為米，是指單位為米，是指OTDR無法進行測量的距離無法進行測量的距離q決定了決定了OTDR能測量出一個接頭損耗的最短距離能測量出一個接頭損耗的最短距離q決定了決定了OTDR能分辨出兩個事件能分辨出兩個事件(接頭接頭)的最短距離的最短距離q與脈寬有關，更寬的脈寬有更大的盲區(qū)與脈寬有關，更寬

31、的脈寬有更大的盲區(qū)q衰減測量盲區(qū)衰減測量盲區(qū)事件測量盲區(qū)事件測量盲區(qū)0.5dB1.5dB54盲區(qū)盲區(qū)線性部分上升線性部分上升0.5dB衰減測量盲區(qū)衰減測量盲區(qū)尖峰下降尖峰下降1.5dB事件盲區(qū)事件盲區(qū)事件盲區(qū)：兩個反射可分開的最短距離事件盲區(qū)：兩個反射可分開的最短距離衰減測量盲區(qū)：衰減測量盲區(qū)：從一個反射事件算起可進行正確測量的最小距離從一個反射事件算起可進行正確測量的最小距離 55分辨率分辨率n用距離來表示用距離來表示n兩種類型兩種類型: 采樣點間距采樣點間距 空間分辨率空間分辨率(盲區(qū)的另一種表現形式盲區(qū)的另一種表現形式) n決定決定OTDR分辨事件的能力和精度分辨事件的能力和精度56采樣

32、點間距采樣點間距接頭接頭距離距離用同樣的脈寬不同的采樣點間距時，對事件定位的精度不一樣用同樣的脈寬不同的采樣點間距時，對事件定位的精度不一樣背向散射水平背向散射水平采樣點間距采樣點間距=8m時時采樣點間距采樣點間距=16m時時57空間分辨率空間分辨率長脈寬長脈寬接頭接頭1接頭接頭 2q 長脈寬產生更長的盲區(qū)，使長脈寬產生更長的盲區(qū)，使OTDR不易分辨出單獨的接頭事件不易分辨出單獨的接頭事件q 上述實例中，從上述實例中，從OTDR的測試結果無法確定另一個接頭的起始點，無法得知的測試結果無法確定另一個接頭的起始點，無法得知哪一個接頭帶來了更高的損耗哪一個接頭帶來了更高的損耗OTDR分辨分辨的事件的

33、事件長脈寬對盲區(qū)的影響長脈寬對盲區(qū)的影響58空間分辨率空間分辨率短脈寬短脈寬接頭接頭 1接頭接頭 2短脈寬對盲區(qū)的影響短脈寬對盲區(qū)的影響OTDR分辨分辨的事件的事件q 短脈寬產生更短的盲區(qū)，使短脈寬產生更短的盲區(qū)，使OTDR很容易分辨出單獨的接頭事件很容易分辨出單獨的接頭事件q 上述實例中，從上述實例中，從OTDR的測試結果可以很清楚地確定另一個接頭的起始點，的測試結果可以很清楚地確定另一個接頭的起始點，可以清楚地知道哪一個接頭帶來了更高的損耗可以清楚地知道哪一個接頭帶來了更高的損耗59空間分辨率空間分辨率+4+3+2+110.5941234TRACE COMPARESET LOSS INTE

34、RVALSCURSOR LOCKSHIFT TRACEMOREHoff:0.0000km Voff:4.55dB長脈寬曲線長脈寬曲線99020272.15C99020272.1523.407 3.436 3.464 3.521 3.550 3.579 3.607 0.241 3.636A: 9.5215 km B: 3.5756 km B: 0.0542 km2Pt Loss:0.635 dB H :500ns/50.0m Index :1.467000Range/Reso: 8km/0.5m # AVGS: 28160 CM4436/15510nm/SMASTATUSPress TEST/S

35、TOP to Begin the Next TestFEEVENT TABLEdBAB0.542Km (17710”)短脈寬曲線短脈寬曲線0.0046Km (151”)60空間分辨率空間分辨率 用長脈寬時從第一段光纖到第二段光纖的光信號有較長的過渡距離，短脈寬使過渡距離很小，分辨事件的精度更高61線性度線性度OTDR固有的指標。固有的指標。不同的不同的OTDR，線性度差異較大，線性度差異較大 線性度線性度0.02/0.03/0.05dB/dB62中心波長中心波長1310nm5/10/20/25nm1550nm5/10/20/25nm中心波長中心波長光譜寬度光譜寬度 在在1310nm窗口中心波長

36、的偏差比在窗口中心波長的偏差比在1550nm窗口同樣的窗口同樣的偏差帶來的測試誤差更大偏差帶來的測試誤差更大63OTDR的測試距離設置的測試距離設置q 測試距離決定了測試距離決定了OTDR發(fā)送光脈沖的頻率發(fā)送光脈沖的頻率(無論是實時狀態(tài)還是平均狀態(tài)無論是實時狀態(tài)還是平均狀態(tài))q 對于短的光纖，測試距離須不少于兩倍的光纖總長；對于長的光纖，測試距對于短的光纖，測試距離須不少于兩倍的光纖總長；對于長的光纖，測試距離須至少比光纖總長長出離須至少比光纖總長長出20%。q 當選擇的測試距離過長時，將會導致在規(guī)定的期限內對信號的平均次數減少，當選擇的測試距離過長時，將會導致在規(guī)定的期限內對信號的平均次數減

37、少，從而減小了曲線上的信噪比，影響從而減小了曲線上的信噪比，影響 OTDR對衰減的測量精度對衰減的測量精度q 如果如果OTDR對對每個輸出的光脈沖的反射光采樣次數不變，每個輸出的光脈沖的反射光采樣次數不變，當選擇的測試當選擇的測試距離過長時，則采樣點間距會增加距離過長時，則采樣點間距會增加，將，將影響影響 OTDR對距離的測量精度對距離的測量精度64群折射率的設置群折射率的設置q 光纖的群折射率與波長相關，由光纖光纜制造廠光纖的群折射率與波長相關，由光纖光纜制造廠家提供。家提供。q 正確設置群折射率對光纖長度的精確測試十分重正確設置群折射率對光纖長度的精確測試十分重要，因為光纖長度計算時需要用

38、到群折射率要，因為光纖長度計算時需要用到群折射率65OTDR光纖測試和曲線分析光纖測試和曲線分析66OTDR光纖測試光纖測試n依照具體情況正確設置參數依照具體情況正確設置參數n被測試光纖與被測試光纖與OTDR光源偶合光源偶合n對采集的光信號平均，對采集的光信號平均，獲得較小噪聲的獲得較小噪聲的OTDR曲線曲線67被測試光纖與被測試光纖與OTDR光源偶合光源偶合用一段過渡光纖連接用一段過渡光纖連接OTDR和被測光纖，消除前面板上高的和被測光纖，消除前面板上高的菲涅爾菲涅爾反射峰對測試的不利影響，連接方式有反射峰對測試的不利影響，連接方式有: :n 活動連接活動連接n 固定連接固定連接 光纖光纖V

39、型槽型槽壓板壓板光纖光纖光纖光纖套管套管圓棒圓棒套管套管光纖光纖q被連接的光纖必須用特制的光纖切割工具被連接的光纖必須用特制的光纖切割工具仔細做好端面仔細做好端面q在光纖連接處用折射率匹配材料減小或消在光纖連接處用折射率匹配材料減小或消除端面間的除端面間的菲涅爾反射峰的影響菲涅爾反射峰的影響1.套管連接套管連接2.V型槽連接型槽連接3.三棒連接三棒連接4.熔融連接熔融連接68曲線平均曲線平均q平均是通過很多次或一特定時間來完成的，是用來提高信噪比并獲得平均是通過很多次或一特定時間來完成的，是用來提高信噪比并獲得較小噪聲的圖象。平均所需的時間或次數取決于設定的測距范圍、脈較小噪聲的圖象。平均所需

40、的時間或次數取決于設定的測距范圍、脈寬以及測量的光纖的長度。寬以及測量的光纖的長度。q當關閉平均時，圖象每次掃描都更新，這一過程叫當關閉平均時，圖象每次掃描都更新，這一過程叫“實時狀態(tài)實時狀態(tài)”(real time或或 free run)。q有兩種方式進行近似平均：有兩種方式進行近似平均： 2PA和和LSA。當選擇當選擇2PA作為近似方法時，作為近似方法時，平均速度快于選擇平均速度快于選擇LSA作為近似方法時的速度。作為近似方法時的速度。69OTDR曲線分析曲線分析 前面板反射前面板反射 背向散射背向散射 非反射型事件非反射型事件 增益型事件增益型事件 反射型事件反射型事件 尾端反射尾端反射

41、噪聲噪聲70OTDR光纖測試光纖測試AB長度測試長度測試A衰減系數測試衰減系數測試BAA接頭損耗測試接頭損耗測試71衰減系數測試衰減系數測試 用用OTDR測試光纖測試光纖衰減系數衰減系數時，如果光纖兩端散射系數不一樣時，如果光纖兩端散射系數不一樣(當光纖兩端模場直徑不一致時當光纖兩端模場直徑不一致時)，從光纖兩端測量的結果將有差，從光纖兩端測量的結果將有差異。需從光纖兩端分別測量，取兩次測試結果的平均值即為光纖異。需從光纖兩端分別測量，取兩次測試結果的平均值即為光纖的實際衰減系數的實際衰減系數ABBA如果如果AB：0.25dB/km BA：0.17dB/km 光纖實際衰減系數：光纖實際衰減系數

42、： (0.25+0.17)2=0.21(dB/km) 以上僅限于以上僅限于OTDR曲線為近似直線時曲線為近似直線時 0.25dB/km 0.17dB/km72接頭損耗測試接頭損耗測試用用OTDR測試測試接頭損耗接頭損耗時，如果被連接的兩根光纖散射系數不一時，如果被連接的兩根光纖散射系數不一樣樣(光纖兩端模場直徑不一致光纖兩端模場直徑不一致)，從接頭兩端測量的結果將有差異。，從接頭兩端測量的結果將有差異。需從接頭兩端分別測量，取兩次測試結果的平均值即為實際的接需從接頭兩端分別測量，取兩次測試結果的平均值即為實際的接頭損耗頭損耗如果如果AB：0.15dB BA：0.05dB 實際接頭損耗：實際接頭

43、損耗： (0.15+0.05)2=0.1(dB) ABBA 0. 15dB 0. 05dB如果如果AB：0.25dB BA：-0.15dB 實際接頭損耗：實際接頭損耗： (0.25+(-0.15)2=0.05(dB) 73接頭為什么會有接頭為什么會有“損耗損耗”或或“增益增益”衰減型衰減型增益型增益型TBs 總的背向散射系數W1 發(fā)送光纖的模場半徑W2 接受光纖的模場半徑 dBWWlog10TBs221 從接頭的一端測試為從接頭的一端測試為“增益增益”時時(接頭損耗為負值接頭損耗為負值)，從另一端測試必為，從另一端測試必為“衰衰減減”，且衰減的幅度必定大于增益的幅度，因為接頭有損耗是必然現象，且衰減的幅度必定大于增益的幅度，因為接頭有損耗是必然現象，“增益增益”不過是不過是OTDR測試方法帶來的假象，用兩端測試的平均值可消除這測試方法帶來的假象，用兩端測試的平均值可消除這一假象。一假象。74衰減測試中的衰減測試中的LSA和和2PA近似方法近似方法 q若選擇若選擇LSA，在計算衰減之前，曲線上采用最小均方，在計算衰減之前，曲線上采用最小均方近似，若選擇近似，若選擇2PA（2點近似），衰減是由光標的絕點近似），衰減是由光標的絕