光纤断点定位与修复

1、光光缆缆断点定位与修复断点定位与修复河海 2010 2006年12月26日晚，台湾南部海域发生七点二级地震，致使该海域海底光缆系统先后中断，亚洲地区电话和互联网通讯周三出现中断. 互联网大面积拥塞、瘫痪，雅虎、MSN等国际网站无法访问，日本、韩国、新加坡等地网民也受到影响。 这次海底通信光缆中断，故障类型之复杂，故障点之多，修复之难，前所未有，许多情况都是第一次遇到，至少花费十多天的时间才能完全恢复。据估计，本次这次海底光缆断裂照成1亿多中国网民受到影响，1500万MSN(即时通讯软件)用户曾几日无法登录，近万域名丢失，直接造成上亿元的经济损失。 从此次事件中我们可以知道一旦主干光缆中断将会造

2、成大范围的通信中断，而且修复它需要巨大的人力物力，造成的损失是无法估量的！光纤障碍点的类型：1.按障碍性质可分为两种:一种为断纤障碍，一种为光纤链路某点衰减增大性障碍。2.按障碍发生的现实情况可分为显见性障碍和隐蔽性障碍。 显见性障碍: 查找比较容易，多数为外力影响所致。例如：光缆线路上建设施工，架空光缆线路拉断、被盗、火灾等隐蔽性障碍查找比较困难，如光缆雷击、鼠害、枪击(架空)、管道塌陷等造成的光缆损伤及自然断纤。因这种障碍在光缆线路上不可能直观的巡查到异常情况，所以称隐蔽性障碍。如果盲目去查找这种障碍就可能造成不必要的财力和人力的浪费，如直埋光缆土方开挖量等，延长障碍历时。光缆的断点检测方

3、法对于外力影响所致的障碍点可用OTDR仪表测出障碍点与局站间的距离和障碍性质，线路查修人员结合竣工资料及路由维护图，可确定障碍点的大体地理位置，沿线寻找光缆线路上是否有动土、建设施工，架空光缆线路是否有明显拉断、被盗、火灾，管道光缆线路是否有其它施工单位在施工过程中损伤光缆等。发现异常情况即可查找到障碍点发生的位置。OTDR英文全称：OpticalTimeDomainReflectometer，即光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障

4、定位等的测量。瑞利散射：是由比光波波长还要小的气体分子质点引起的。散射能力与光波波长的四次方成反比，波长愈短的电磁波，散射愈强烈。光时域反射仪瑞利散射是光纤材料的固有特性，当窄的光脉冲注入光纤后沿着光纤向前传播时，所到之处将发生瑞利散射。瑞利散射光向各个方向散射，其中一部分的方向与入射方向相反，沿着光纤返回到入射端，这部分散射光称为背向散射光。另外，当光脉冲遇到裂纹或其它缺陷时，也有一部分光因反射而返回到入射端，而且反射信号比散射信号强得多。这些返回到入射端的光信号中包含有损耗信息，经过适当的耦合、探测和处理，就可以分析到光脉冲所到之处的光纤损耗特性。 OTDR 使用的菲涅尔反射可检测链路沿线

5、的物理事件。当光到达折射率突变的位置（比如从玻璃到空气）时，很大一部分光被反射回去，产生菲涅尔反射，它可能比瑞利背向散射强上千倍。菲涅尔反射可通过OTDR 轨迹的尖峰来识别。当光纤断裂或打开的连接器时就会发生菲涅尔反射。下图说明了产生 菲涅尔反射的不同连接。 (2) 光纤适配器和(3) 打开的连接器产生的 Fresnel 反射工作流程激光光源发送信号到光纤中，检测器接收从链路的不同元素反射回的光。发送的信号是一个短脉冲，其携带有一定数量的能量。然后，时钟精确计算出脉冲传播的时间，然后将时间转换为距离，便可以得知该光纤的属性。当脉冲沿着光纤传播时，由于连接和光纤自身的反射，一小部分脉冲能量会返回

6、检测器。当脉冲完全返回检测器时，发送第二个脉冲直到取样时间结束。因此，会立刻执行多次取样并平均化以提供链路元件的清晰特性图。取样结束后，执行信号处理，除了计算总链路长度、总链路损耗、光回损 (ORL) 和光纤衰减外，还计算每个事件的距离、损耗和反射。距离测量原理 通过测量光纤中的后向散射光到达时间来计算距离在光纤中的光速： =c/nc：真空中的光速光纤长度计算公式： S=V*t/2=c*t/2n：后向散射光到达的时间（往返）必须设定正确的折射率才能得到正确的距离后向散射光 光脉冲速度V折射率 n长度L光纤皮长换算 用OTDR仪表精确测试障碍点至邻近接头点的相对距离(纤长)，由于光缆在设计时考虑

7、其受力等因素，光纤在缆中留有一定的余长，所以OTDR测试的纤长不等于光缆皮长，必须将测出的光纤长度换算成光缆长度(皮长)，再根据接头的位置与缆的关系以确定障碍点的位置，即可精确定位障碍点。具体算法如下纤长换算成皮长：La=(S-S1)/(1+P)式中 La为光缆皮长;S为测试的相对距离长度;S1为光缆接头盒内的单侧盘留长度，一般取0.6-1.2;P 为光纤在光缆中的绞缩率（即扭绞系数），最好应用厂家提供的数值，一般为7测试端到故障点的地面长度L可由下式计算：L = （La-L1）/( 1+a ) 式中： L 为测试端至故障点的地面长度（单位为米） La为光缆皮长 L1 为每个接头处光缆和所有盘

8、留长度（单位为米） a 为光缆自然弯曲率（管道敷设或架空敷设方式可取值 0.5% ，直埋敷设方式可取值 0.7%-1% ）。盲区什么是盲区？Fresnel 反射引出一个重要的 OTDR 规格，即盲区。有两类盲区：事件和衰减。两种盲区都由 Fresnel 反射产生，用随反射功率的不同而变化的距离（米）来表示。盲区定义为持续时间，在此期间检测器受高强度反射光影响暂时“失明”，直到它恢复正常能够重新读取光信号为止。设想一下，当您夜间驾驶时与迎面而来的车相遇，您的眼睛会短期失明。在 OTDR 领域里，时间转换为距离，因此，反射越多，检测器恢复正常的时间越长，导致的盲区越长。事件盲区事件盲区是 Fres

9、nel 反射后 OTDR 可在其中检测到另一个事件的最小距离。换而言之，是两个反射事件之间所需的最小光纤长度。仍然以之前提到的开车为例，当眼睛由于对面车的强光刺激睁不开时，过几秒种后，我们会发现路上有物体，但不能正确识别它。对于来说 OTDR，可以检测到连续事件，但不能测量出损耗。OTDR合并连续事件，并对所有合并的事件返回一个全局反射和损耗。为了建立规格，最通用的业界方法是测量反射峰的每一侧 -1.5 dB 处之间的距离。还可以使用另外一个方法，即测量从事件开始直到反射级别从其峰值下降到 -1.5 dB 处的距离。该方法返回一个更长的盲区，制造商较少使用。 OTDR 的事件盲区尽可能短是非常

10、重要的，这样才可以在链路上检测相距很近的事件。例如要求连接各种数据中心的光纤跳线非常短，因而在网络中的测试要求 OTDR 的事件盲区很短。如果盲区过长，一些连接器可能会被漏掉，技术人员无法识别它们，这使得精确定位的工作更加困难。衰减盲区衰减盲区是 Fresnel 反射之后，OTDR 能在其中精确测量连续事件损耗的最小距离。同样还是刚才说的例子，经过较长时间后，我们眼睛充分恢复，能够识别并分析路上可能的物体的属性。如左图所示，检测器有足够的时间恢复，以便于其能够检测和测量连续事件损耗。所需的最小距离是从发生反射事件时开始，直到反射降低到光纤的背向散射级别的 0.5 dB，如右图所示。盲区的重要性

11、短衰减盲区使得 OTDR 不仅可以检测连续事件，还能够返回相距很近的事件损耗。例如，现在就可以得知网络内短光纤跳线的损耗，这可以帮助我们清楚了解链路内的情况。 盲区也受其他因素影响：脉冲宽度。规格使用最短脉冲宽度是为了提供最短盲区。但是，盲区并不总是长度相同，随着脉冲变宽，盲区也会拉伸。虽然使用长的脉冲宽带会导致较长的盲区，但是这有其他的用途。 脉冲宽度什么是脉冲宽度？脉冲宽度实际上是激光器“开启”的时间。正如我们知道的，时间转换为距离，因此脉冲宽度具有长度值。 在OTDR 中，脉冲携带的能量可以产生鉴定链路所需的背向散射。由于在链路中存在传播损耗（即衰减、连机器、熔接等），所以脉冲越短，携带

12、的能量越少，传播的距离就越短。长脉冲携带的能量高出很多，可以在非常长的光纤中使用。如果脉冲太短，在未到达光纤末端前便丢失了能量，使背向散射级别变得很低，甚至低于噪声下限级别而导致信息丢失。这样会导致无法到达光纤末端。因此，由于返回的光纤距离末端远小于实际的光纤长度，而无法测量完整链路。另一个现象是在接近光纤末端时轨迹中噪声太多。OTDR 无法再进行信号分析，测量结果可能出错。采样分辨率和采样点OTDR 定位事件正确距离的能力依赖于不同参数组合，其中包括采样分辨率和采样点。采样分辨率定义为“仪器所要求的两个连续采样点之间的最小距离”。 此参数很重要，因为它定义了最终的距离精度以及 OTDR 故障

13、查找的能力。根据选择的脉冲宽度和距离范围，该值变化范围可为 4 厘米到几米。因此，为了保持最佳分辨率，必须在取样期间取得更多采样点。断点修复连接和修复光纤的最重要技术就是熔接技术。光纤熔接主要是通过光纤熔接机来完成。光纤熔接机主要用于光通信中，光缆的施工和维护。主要是靠放出电弧将两头光纤熔化，同时运用准直原理平缓推进，以实现光纤模场的耦合。光纤熔接机KL-300T光纤熔接流程第一步：准备工作光纤熔接工作不仅需要专业的熔接工具还需要很多普通的工具辅助完成这项任务，如剪刀，竖刀等。第二步：安装工作一般都是通过光纤收容箱来固定光纤的，将户外接来的用黑色保护外皮包裹的光纤从收容箱的后方接口放入光纤收容

14、箱中。在光纤收容箱中将光纤环绕并固定好防止日常使用松动。第三步：去皮工作首先将黑色光纤外表去皮，大概去掉1米长左右。接着使用美工刀将光纤内的保护层去掉。（如下图）要特别注意的是由于光纤线芯是用玻璃丝制作的，很容易被弄断，一旦弄断就不能正常传输数据了。第四步：清洁工作不管我们在去皮工作中多小心也不能保证玻璃丝没有一点污染，因此在熔接工作开始之前我们必须对玻璃丝进行清洁。比较普遍的方法就是用纸巾沾上酒精，然后擦拭清洁每一小根光纤。第五步：套接工作清洁完毕后我们要给需要熔接的两根光纤各自套上光纤热缩套管，光纤热缩套管主要用于在玻璃丝对接好后套在连接处，经过加热形成新的保护层。第六步：熔接工作 将两端剥去外皮露出玻璃丝的光纤放置在光纤熔接器中。然后将玻璃丝固定，按SET键开始熔接。（如下图）可以从光纤