OTDR测试讲座

1、1用用OTDR测试光纤光缆测试光纤光缆2q光纤通信的基本原理光纤通信的基本原理qOTDR的测试原理的测试原理qOTDR的性能指标和参数设置的性能指标和参数设置qOTDR光纤测试和曲线分析光纤测试和曲线分析q常见问题常见问题用用OTDR测试光纤光缆测试光纤光缆3光纤通信的基本原理光纤通信的基本原理 4q光功率的单位为光功率的单位为 dBmq对人类来说，波长为对人类来说，波长为380nm(蓝蓝) 750nm(红红)的光为可的光为可见光，见光， 通信用光为不可见光，波长通常为通信用光为不可见光，波长通常为850nm、1310nm和和 1550nm等等。等等。q当需要扩充通信系统传输容量时，需用当需要

2、扩充通信系统传输容量时，需用CWDM、 DWDM系统，传输用光波长为系统，传输用光波长为1525nm1625nm 之间之间的的4、8、16、32 等波长通道，或增加更多的光纤数。等波长通道，或增加更多的光纤数。通信用光通信用光5q例如电灯泡例如电灯泡: 更多的瓦数更多的瓦数灯泡更亮灯泡更亮q对于通信用光对于通信用光: 1mw=0dBmq光功率范围光功率范围: +20 dBm 70 dBm光功率光功率6q 用光波长来量化光的用光波长来量化光的“颜色颜色”q 光波长的单位是光波长的单位是 nm 或或mq 不同颜色不同颜色(波长波长)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可见光谱可见光谱380nm750nm0.1nm1nm100nm1mm1cm1m电磁波谱电磁波谱光波长光波长7光纤的导光原理光纤的导光原理n光纤是一种导光的石英玻璃纤维，光在纤芯内由于反射光纤是一种导光的石英玻璃纤维，光在纤芯内由于反射作用而向前传播作用而向前传播 n当光沿纤芯向前传播时，同时存在反射和折射现象。当光沿纤芯向前传播时，同时存在反射和折射现象。 反射：反射：当纤芯中的光传到芯当纤芯中的光传到芯/包界面时，被反射回纤芯内。包界面时，被反射回纤芯内。 折射：折

4、射：当纤芯中的光传到芯当纤芯中的光传到芯/包界面时，透过界面进入包层。包界面时，透过界面进入包层。8光的反射和折射光的反射和折射当光从玻璃向空气中传播时，在玻璃与空气的交界面上，一部分光线当光从玻璃向空气中传播时，在玻璃与空气的交界面上，一部分光线向远离法线的方向弯折向远离法线的方向弯折(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)。对某一波长的光来说，对某一波长的光来说，入射角入射角 折射折射“法线法线”折射角折射角 空气空气n2反射反射玻璃玻璃n112nnsinsin 9空气空气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临界角临界角 c当入射角增

5、大到一定值时，光线不再向空气中折射，而是沿着玻璃当入射角增大到一定值时，光线不再向空气中折射，而是沿着玻璃 -空气界面向前传输，这一入射角为空气界面向前传输，这一入射角为临界角临界角。10当入射角超过临界角时，所有的光以同样的角度反射回玻当入射角超过临界角时，所有的光以同样的角度反射回玻璃中，这种情况称为璃中，这种情况称为全反射全反射。光的反射和折射光的反射和折射空气空气全反射全反射玻璃玻璃11空气空气 玻璃玻璃只要光线以临界角或大于临界角的角度传播到玻璃只要光线以临界角或大于临界角的角度传播到玻璃 -空气界面时，就空气界面时，就能保留在玻璃中，直到沿传播方向到达玻璃端面。能保留在玻璃中，直到

6、沿传播方向到达玻璃端面。用光纤作为波导的原理，是以光在纤芯和包层的界面发生全反射为基用光纤作为波导的原理，是以光在纤芯和包层的界面发生全反射为基础的础的 光的反射和折射光的反射和折射12背向散射背向散射经散射之后前向经散射之后前向传播的光变弱传播的光变弱前向传播的光遇到玻璃中微观上的折射率变化时，部分光会向四面前向传播的光遇到玻璃中微观上的折射率变化时，部分光会向四面八方散射，称为八方散射，称为瑞利散射瑞利散射，其中的一部分散射光经反射后回到入射，其中的一部分散射光经反射后回到入射端，称为端，称为背向散射背向散射。OTDR的工作原理以这种的工作原理以这种背向散射背向散射为基础的。为基础的。 瑞

7、利散射瑞利散射13菲涅尔（菲涅尔（Fresnel）反射）反射向前传播的光到达光纤端面后发生反射，称之为向前传播的光到达光纤端面后发生反射，称之为菲涅尔反射菲涅尔反射 菲涅尔反射也是被菲涅尔反射也是被OTDR利用的一个重要现象利用的一个重要现象14光主要在纤芯中传播，涂覆层起保护光纤的作用光主要在纤芯中传播，涂覆层起保护光纤的作用芯（单模芯（单模 810 m ； 多模多模 50 m 、 62.5 m ）包层（包层（ 125 m ）涂覆层（涂覆层（250 m)光纤的结构光纤的结构15多模光纤有较大的芯多模光纤有较大的芯单模光纤芯较小单模光纤芯较小光纤的类型光纤的类型16光纤的类型光纤的类型n2n1

8、n2n1n(r)n2n1阶跃型多模光纤阶跃型多模光纤渐变型多模光纤渐变型多模光纤阶跃型单模光纤阶跃型单模光纤导光机理导光机理几何结构几何结构折射率分布折射率分布17多模光纤中传输光有很多传播路径多模光纤中传输光有很多传播路径 (“模式模式”)单模光纤只允许光有一个传播路径单模光纤只允许光有一个传播路径 单模光纤和多模光纤单模光纤和多模光纤18单模光纤和多模光纤单模光纤和多模光纤q多模光纤多模光纤 优点：纤芯大，易熔接，传输系统投资小优点：纤芯大，易熔接，传输系统投资小 缺点：色散太大，衰减大。只适用于短距离，缺点：色散太大，衰减大。只适用于短距离，小容量的传输应用小容量的传输应用q单模光纤单模

9、光纤 优点：色散小，衰减小。适用于长距离、大容量优点：色散小，衰减小。适用于长距离、大容量的传输应用的传输应用 缺点：纤芯小，熔接衰减大。传输系统投资大缺点：纤芯小，熔接衰减大。传输系统投资大19折射率和群折射率折射率和群折射率 n折射率折射率是传播光传播媒质的是传播光传播媒质的“密度密度”，是光在真空中的传播速度与是光在真空中的传播速度与光在媒质中的传播速度光在媒质中的传播速度： n = 媒质的折射率；媒质的折射率； c = 光在真空中传播速度光在真空中传播速度(m/s)； v= 光在媒质中的传播速度光在媒质中的传播速度(m/s)。n群折射率群折射率是光在真空中的传播速度与一个光脉冲在光纤中

10、的传播速是光在真空中的传播速度与一个光脉冲在光纤中的传播速度之比度之比 n群折射率与折射率不同群折射率与折射率不同, ,这是因光脉冲不仅在纤芯中传播（绝大部这是因光脉冲不仅在纤芯中传播（绝大部分光在纤芯中传播），而且有一小部分光在包层中传播，且脉冲实分光在纤芯中传播），而且有一小部分光在包层中传播，且脉冲实际上是一组不同波长的光波。际上是一组不同波长的光波。 VCn 20光纤的几何参数光纤的几何参数包层包层/芯层直径芯层直径包层包层/芯层不圆度芯层不圆度芯芯/包同心度误差包同心度误差光纤的几何参数对于光纤熔接损耗有很大的影响，光纤的几何参数对于光纤熔接损耗有很大的影响，必须将各参数控制在容忍的

11、范围内必须将各参数控制在容忍的范围内21光纤的几何参数光纤的几何参数翘曲度翘曲度适当的几何尺寸不适当的几何尺寸包层直径包层直径芯芯/包包同心度误差同心度误差这些情况对熔接都不利！这些情况对熔接都不利！22光纤的几何参数光纤的几何参数同心度误差对熔接损耗的影响同心度误差对熔接损耗的影响(1) 纤芯对准纤芯对准(2) 预熔，端面接触预熔，端面接触(3) 融接完毕融接完毕23光纤的几何参数光纤的几何参数光纤翘曲度对融接质量的影响24光纤的模场直径光纤的模场直径包层包层芯芯在光纤中传输的光在光纤中传输的光的强度分布的强度分布q单模光纤传输的光能不是完全集中在纤芯中，而单模光纤传输的光能不是完全集中在纤

12、芯中，而是有相当大一部分在包层中传输，所以不用纤芯是有相当大一部分在包层中传输，所以不用纤芯的几何尺寸作为单模光纤参数，而采用的几何尺寸作为单模光纤参数，而采用模场直径模场直径作为描述光纤传输光能集中程度的参量。作为描述光纤传输光能集中程度的参量。q模场直径是与波长相关的模场直径是与波长相关的 0- 0025光纤的模场直径光纤的模场直径q模场直径大时模场直径大时 优点：易对接优点：易对接 缺点：聚光能力差，光很容易受弯曲向外泄露缺点：聚光能力差，光很容易受弯曲向外泄露q模场直径小时模场直径小时 优点：对接难优点：对接难 缺点：聚光能力强，光不容易受弯曲向外泄露缺点：聚光能力强，光不容易受弯曲向

13、外泄露 q波长越长，模场直径越大，光更容易受弯曲向外泄露，产波长越长，模场直径越大，光更容易受弯曲向外泄露，产生宏弯衰减生宏弯衰减26注入光纤中的光注入光纤中的光光纤的临界角光纤的临界角 c对应对应光纤对光的最大接收角光纤对光的最大接收角 max c max 当光线注入光纤时，为减少耦合损失，纤芯应尽可能接收更当光线注入光纤时，为减少耦合损失，纤芯应尽可能接收更多的入射光，决定纤芯耦合效率的参数是光纤的多的入射光，决定纤芯耦合效率的参数是光纤的数值孔径数值孔径(NA)，272221maxnnsinNA 数值孔径数值孔径NA的意义：在光纤的端面，一定锥度范围内的光线才能进入纤芯，锥的意义：在光纤

14、的端面，一定锥度范围内的光线才能进入纤芯，锥度范围以外的光线则被包层吸收，这类光线被损失掉是由于它们到达芯度范围以外的光线则被包层吸收，这类光线被损失掉是由于它们到达芯/包界面包界面后全部向包层折射，而没有反射回纤芯。后全部向包层折射，而没有反射回纤芯。光纤芯折射率光纤芯折射率n1与包层折射率与包层折射率n2不同，这两个值的差别决定了光纤对光的最大接不同，这两个值的差别决定了光纤对光的最大接收角，也就决定了光纤的数值孔径收角，也就决定了光纤的数值孔径NA。光纤的数值孔径光纤的数值孔径光的最大光的最大接收角接收角n2n128光的衰减：光在光纤中传播时强度会逐渐变弱光的衰减：光在光纤中传播时强度会

15、逐渐变弱四种原因引起光纤的衰减四种原因引起光纤的衰减1.吸收：吸收：光纤中材料的固有吸收或杂质吸收光，使传输光强变弱光纤中材料的固有吸收或杂质吸收光，使传输光强变弱2.散射：散射：光纤中的固有散射或光纤结构缺陷引起的散射，使传输光光纤中的固有散射或光纤结构缺陷引起的散射，使传输光强变弱强变弱3.宏弯：宏弯：光纤的弯曲半径小于允许弯曲半径时光纤的弯曲半径小于允许弯曲半径时(弯曲半径大于弯曲半径大于2mm) ，部分光从纤芯向包层折射，使传输光强变弱（通常发生在安装阶部分光从纤芯向包层折射，使传输光强变弱（通常发生在安装阶段）段）。4.微弯微弯：光纤侧面受压时，引起光纤微观上的扭曲变形：光纤侧面受压

16、时，引起光纤微观上的扭曲变形(弯曲半径为弯曲半径为2m2mm) ，部分光从纤芯向包层折射，使传输光强变弱（通常，部分光从纤芯向包层折射，使传输光强变弱（通常发生在制造阶段）发生在制造阶段）。光纤的衰减光纤的衰减29光纤的衰减光纤的衰减密密度度变变化化宏弯宏弯杂杂质质微弯微弯弯曲直径弯曲直径0.01mm2mm 弯曲直径大于弯曲直径大于2mm 宏弯衰减在长波长更为显著。如果一根光纤的衰减增加，且在1550nm处比在1310nm增加幅度大，原因是宏观弯曲所致。微弯衰减发生在当光纤被压于不平的表面时，微观弯曲的弯曲直径在0.012mm之间，在真正的微观弯曲中，在两种波长上的衰减的增加是相同的。30光纤

17、的衰减光纤的衰减石英光纤衰减最低的窗口位于石英光纤衰减最低的窗口位于1550nm波长左右波长左右31模间色散模间色散波长色散波长色散偏振模色散偏振模色散多模光纤多模光纤 1 2单模光纤单模光纤单模光纤单模光纤光纤的色散光纤的色散光的色散：光的色散：光脉冲在光纤中传播时被展宽的现象光脉冲在光纤中传播时被展宽的现象多模光纤的色散大于单模光纤的色散，原因？多模光纤的色散大于单模光纤的色散，原因？32光纤的偏振模色散光纤的偏振模色散33OTDR的测试原理的测试原理 34n生产过程控制n产品验收检验n安装质量检验n探测线路缺陷n线路故障定位n其他故障为何用为何用OTDR测试光纤测试光纤?35n光纤光缆生

18、产时 n光缆验收时n光缆安装时n光缆熔接前后n设备验收时n线路定期维护n线路故障时何时用何时用OTDR测试光纤测试光纤?36n衰减系数(dB/Km)n跨距长度(Km)n接头损耗(dB)n反射系数/回波损耗(dB)n端到端的总损耗(dB)n连续性和均匀性检验用用OTDR测试什么测试什么?37不同用户的需要不同用户的需要n光缆制造者光缆制造者 测量传输损耗、长度，检查光纤和光缆内部的故障点测量传输损耗、长度，检查光纤和光缆内部的故障点 n系统安装施工者系统安装施工者 测量传输损耗、接头损耗、光缆的长度和到接头点的测量传输损耗、接头损耗、光缆的长度和到接头点的距离距离n系统维护者系统维护者 例如测量

19、由于挖掘造成光缆损坏的断点距离。例如测量由于挖掘造成光缆损坏的断点距离。n光纤器件制造光纤器件制造者者 测量光纤器件的反射系数和回程损耗测量光纤器件的反射系数和回程损耗不同的不同的OTDR用户有不同的测试需要用户有不同的测试需要38测试光缆线路端到端总衰减的最简单的方法是用一个光源和一个光功率计，首先测测试光缆线路端到端总衰减的最简单的方法是用一个光源和一个光功率计，首先测试参考尾纤的光功率，然后测试被测光纤的光功率，它们的差值为被测光纤的衰减试参考尾纤的光功率，然后测试被测光纤的光功率，它们的差值为被测光纤的衰减光源光源光功率计光功率计参考尾纤参考尾纤参考尾纤参考尾纤被测光被测光纤纤)mw(

20、)mw(log10)dB(输入功率输入功率输出功率输出功率衰减衰减 衰减的测试衰减的测试光源光源光功率计光功率计参考尾纤参考尾纤参考尾纤参考尾纤39光源光源光探测器光探测器信号处理信号处理被测光纤被测光纤Amplifier数据采集数据采集Oscilloscope方向偶合器方向偶合器LensOTDR的结构的结构OTDR向光纤中发送一个光脉冲，向光纤中发送一个光脉冲，测量反射回来的光信号。方向耦合器使测量反射回来的光信号。方向耦合器使得光源和光探测器能同时与一个光纤端面相连。得光源和光探测器能同时与一个光纤端面相连。 主机：微处理器和显示屏主机：微处理器和显示屏光单元：激光器、光探测器、方向耦合器

21、和光纤连接器光单元：激光器、光探测器、方向耦合器和光纤连接器 40OTDR如何工作如何工作q OTDR通过设置光纤的折射率可得知被测光纤的纤芯中光的传播通过设置光纤的折射率可得知被测光纤的纤芯中光的传播速度，通过设置光纤的长度范围可得知需测量多远的距离。根据速度，通过设置光纤的长度范围可得知需测量多远的距离。根据这些信息，这些信息，OTDR将对反射光信号重复采样。将对反射光信号重复采样。q 精密激光公司生产的精密激光公司生产的CMA4000 OTDR ，对每个输出的光脉冲的，对每个输出的光脉冲的反射光采样反射光采样16,384次，这意味着，如果光纤测试长度设置为次，这意味着，如果光纤测试长度设

22、置为128km，那么，每隔，那么，每隔8m 将采样一次将采样一次(128km/16,384)，如果如果光纤测试长度设置为光纤测试长度设置为64km，那么，每隔，那么，每隔4m 将采样一次将采样一次(64km/16,384)q 当当OTDR处于处于实时状态实时状态 (real time)时，依赖于不同的光脉宽，时，依赖于不同的光脉宽，将对每个曲线发送将对每个曲线发送64256个光脉冲。在个光脉冲。在平均模式平均模式(FAST, MED, SLOW)下，光单元将发送下，光单元将发送2048,32786 或或 261288 个光脉冲，个光脉冲，这些采样点被平均后显示在屏幕曲线上。这些采样点被平均后显

23、示在屏幕曲线上。41返回的光返回的光q OTDR依靠返回的光进行测量，返回的光有两种型式：反射光和依靠返回的光进行测量，返回的光有两种型式：反射光和散射光。散射光。q 当光从一种折射率介质进入另一种折射率介质时常常有部分光反当光从一种折射率介质进入另一种折射率介质时常常有部分光反射回来。由于玻璃和空气之间的界面而在光纤端面处发生的反射射回来。由于玻璃和空气之间的界面而在光纤端面处发生的反射称之为称之为菲涅尔反射菲涅尔反射 q 当光纤之间使用机械连接器进行连接时，在两端面之间常有一段当光纤之间使用机械连接器进行连接时，在两端面之间常有一段空气间隙，当光从高折射率的纤芯进入低折射率的空气中时，会空

24、气间隙，当光从高折射率的纤芯进入低折射率的空气中时，会有大量的光被反射回纤芯，光纤的起始端和尾端的菲涅尔反射是有大量的光被反射回纤芯，光纤的起始端和尾端的菲涅尔反射是一个很好的从玻璃到空气过渡事件的结果实例。一个很好的从玻璃到空气过渡事件的结果实例。q 因光纤芯玻璃密度变化引起的散射称为因光纤芯玻璃密度变化引起的散射称为瑞利散射瑞利散射。玻璃密度是不。玻璃密度是不均匀的，当光从一个密度区域进入另一个密度区域时，会产生一均匀的，当光从一个密度区域进入另一个密度区域时，会产生一些散射光，而其中少部分散射光会返回些散射光，而其中少部分散射光会返回OTDR。42返回的光返回的光衰减系数衰减系数(dB/

25、Km)跨距长度跨距长度(Km)接头损耗接头损耗(dB)反射系数反射系数/回波损耗回波损耗(dB)端到端的总损耗端到端的总损耗(dB)连续性和均匀性检验连续性和均匀性检验距离距离返回的光电平返回的光电平返回的光信号形成的曲线上所包含的信息，使我们能完成这些测试工作：返回的光信号形成的曲线上所包含的信息，使我们能完成这些测试工作：43nctd2d 距离距离c 光在真空中的速度光在真空中的速度t 光在光纤中传播时所用的时间光在光纤中传播时所用的时间n 光纤的群折射率光纤的群折射率从上式可知，如果从上式可知，如果“n”设置错误，光纤距离设置错误，光纤距离“d”将测试错误将测试错误OTDR测试出光脉冲测

26、试出光脉冲“走过走过”光纤所用的时间，然后将其换算成光纤的距光纤所用的时间，然后将其换算成光纤的距离离“t”=t1+t0OTDR的距离测量的距离测量“d”t0t144q在某一个波长下设置好群折射率后测试光纤的长度在某一个波长下设置好群折射率后测试光纤的长度q确定光缆对地位置十分重要，需要补偿光纤比光缆皮长长出的那一部分确定光缆对地位置十分重要，需要补偿光纤比光缆皮长长出的那一部分q用地标纠正用地标纠正OTDR测试的对地距离测试的对地距离CO 接头点接头点不仅光纤被松弛地套在光缆中，在安装时许多位置上都留有富余的光纤光缆不仅光纤被松弛地套在光缆中，在安装时许多位置上都留有富余的光纤光缆断裂点断裂

27、点OTDR的距离测量的距离测量45q OTDR 测量背向散射光，并探测反射事件测量背向散射光，并探测反射事件q 比较光纤上两个点之间的背向散射光信号电平差异，比较光纤上两个点之间的背向散射光信号电平差异，测试出这两个点之间的损耗测试出这两个点之间的损耗q 当背向散射光信号电平发生突变时，突变大小为接头当背向散射光信号电平发生突变时，突变大小为接头损耗损耗OTDR损耗的测量损耗的测量46测试光脉冲测试光脉冲 背向散射背向散射背向散射光大小与测试用光脉冲直接相关，当脉冲信号减弱时，背向散射光大小与测试用光脉冲直接相关，当脉冲信号减弱时，背向散射光也减弱，两点间背向散射光的强度差异等同于前向背向散射

28、光也减弱，两点间背向散射光的强度差异等同于前向传输的脉冲光的强度差异传输的脉冲光的强度差异OTDR损耗的测量损耗的测量47OTDR的性能指标和的性能指标和参数设置参数设置48OTDR的性能指标和参数设置的性能指标和参数设置v性能指标性能指标 动态范围动态范围 中心波长中心波长 线性度线性度 事件盲区事件盲区 衰减测量盲区衰减测量盲区 距离分辨率距离分辨率 衰减测量精度衰减测量精度 v参数设置参数设置 距离设置距离设置 脉冲宽度脉冲宽度 平均时间平均时间 测量波长测量波长 群折射率群折射率49动态范围动态范围起始背向散射信号电平与噪声基底电平之差起始背向散射信号电平与噪声基底电平之差动态范围动态

29、范围噪声噪声背向散射背向散射50动态范围动态范围q单位为单位为 dB，通常为，通常为 2040dB或更高。或更高。q描述描述OTDR能测试光纤多大的损耗，也可以说能测试光纤多大的损耗，也可以说OTDR能测试多长的光纤。能测试多长的光纤。q与脉宽有关，长的脉宽具有更大的动态范围与脉宽有关，长的脉宽具有更大的动态范围q选择更长的脉宽或对信号进行更长时间的平均都能增选择更长的脉宽或对信号进行更长时间的平均都能增加动态范围加动态范围51脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度Pulsewidth（PW）OTDR发送一个光脉冲所持续的时间长度，也可换算成光脉冲所发送一个光脉冲所持续的时间长度，也可换算成光脉冲所

30、覆盖的距离覆盖的距离52脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度q单位为：时间单位单位为：时间单位 s，ns；距离单位；距离单位mq决定了决定了OTDR的动态范围和盲区的动态范围和盲区q设置脉宽时必须综合考虑动态范围和盲区这两个相互矛盾的指标设置脉宽时必须综合考虑动态范围和盲区这两个相互矛盾的指标53盲区盲区q单位为米，是指单位为米，是指OTDR无法进行测量的距离无法进行测量的距离q决定了决定了OTDR能测量出一个接头损耗的最短距离能测量出一个接头损耗的最短距离q决定了决定了OTDR能分辨出两个事件能分辨出两个事件(接头接头)的最短距离的最短距离q与脉宽有关，更宽的脉宽有更大的盲区与脉宽有关，更宽的脉

31、宽有更大的盲区q衰减测量盲区衰减测量盲区事件测量盲区事件测量盲区0.5dB1.5dB54盲区盲区线性部分上升线性部分上升0.5dB衰减测量盲区衰减测量盲区尖峰下降尖峰下降1.5dB事件盲区事件盲区事件盲区：两个反射可分开的最短距离事件盲区：两个反射可分开的最短距离衰减测量盲区：衰减测量盲区：从一个反射事件算起可进行正确测量的最小距离从一个反射事件算起可进行正确测量的最小距离 55分辨率分辨率n用距离来表示用距离来表示n两种类型两种类型: 采样点间距采样点间距 空间分辨率空间分辨率(盲区的另一种表现形式盲区的另一种表现形式) n决定决定OTDR分辨事件的能力和精度分辨事件的能力和精度56采样点间

32、距采样点间距接头接头距离距离用同样的脉宽不同的采样点间距时，对事件定位的精度不一样用同样的脉宽不同的采样点间距时，对事件定位的精度不一样背向散射水平背向散射水平采样点间距采样点间距=8m时时采样点间距采样点间距=16m时时57空间分辨率空间分辨率长脉宽长脉宽接头接头1接头接头 2q 长脉宽产生更长的盲区，使长脉宽产生更长的盲区，使OTDR不易分辨出单独的接头事件不易分辨出单独的接头事件q 上述实例中，从上述实例中，从OTDR的测试结果无法确定另一个接头的起始点，无法得知的测试结果无法确定另一个接头的起始点，无法得知哪一个接头带来了更高的损耗哪一个接头带来了更高的损耗OTDR分辨分辨的事件的事件

33、长脉宽对盲区的影响长脉宽对盲区的影响58空间分辨率空间分辨率短脉宽短脉宽接头接头 1接头接头 2短脉宽对盲区的影响短脉宽对盲区的影响OTDR分辨分辨的事件的事件q 短脉宽产生更短的盲区，使短脉宽产生更短的盲区，使OTDR很容易分辨出单独的接头事件很容易分辨出单独的接头事件q 上述实例中，从上述实例中，从OTDR的测试结果可以很清楚地确定另一个接头的起始点，的测试结果可以很清楚地确定另一个接头的起始点，可以清楚地知道哪一个接头带来了更高的损耗可以清楚地知道哪一个接头带来了更高的损耗59空间分辨率空间分辨率+4+3+2+110.5941234TRACE COMPARESET LOSS INTERV

34、ALSCURSOR LOCKSHIFT TRACEMOREHoff:0.0000km Voff:4.55dB长脉宽曲线长脉宽曲线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/STO

35、P to Begin the Next TestFEEVENT TABLEdBAB0.542Km (17710”)短脉宽曲线短脉宽曲线0.0046Km (151”)60空间分辨率空间分辨率 用长脉宽时从第一段光纤到第二段光纤的光信号有较长的过渡距离，短脉宽使过渡距离很小，分辨事件的精度更高61线性度线性度OTDR固有的指标。固有的指标。不同的不同的OTDR，线性度差异较大，线性度差异较大 线性度线性度0.02/0.03/0.05dB/dB62中心波长中心波长1310nm5/10/20/25nm1550nm5/10/20/25nm中心波长中心波长光谱宽度光谱宽度 在在1310nm窗口中心波长的偏

36、差比在窗口中心波长的偏差比在1550nm窗口同样的窗口同样的偏差带来的测试误差更大偏差带来的测试误差更大63OTDR的测试距离设置的测试距离设置q 测试距离决定了测试距离决定了OTDR发送光脉冲的频率发送光脉冲的频率(无论是实时状态还是平均状态无论是实时状态还是平均状态)q 对于短的光纤，测试距离须不少于两倍的光纤总长；对于长的光纤，测试距对于短的光纤，测试距离须不少于两倍的光纤总长；对于长的光纤，测试距离须至少比光纤总长长出离须至少比光纤总长长出20%。q 当选择的测试距离过长时，将会导致在规定的期限内对信号的平均次数减少，当选择的测试距离过长时，将会导致在规定的期限内对信号的平均次数减少，

37、从而减小了曲线上的信噪比，影响从而减小了曲线上的信噪比，影响 OTDR对衰减的测量精度对衰减的测量精度q 如果如果OTDR对对每个输出的光脉冲的反射光采样次数不变，每个输出的光脉冲的反射光采样次数不变，当选择的测试当选择的测试距离过长时，则采样点间距会增加距离过长时，则采样点间距会增加，将，将影响影响 OTDR对距离的测量精度对距离的测量精度64群折射率的设置群折射率的设置q 光纤的群折射率与波长相关，由光纤光缆制造厂光纤的群折射率与波长相关，由光纤光缆制造厂家提供。家提供。q 正确设置群折射率对光纤长度的精确测试十分重正确设置群折射率对光纤长度的精确测试十分重要，因为光纤长度计算时需要用到群

38、折射率要，因为光纤长度计算时需要用到群折射率65OTDR光纤测试和曲线分析光纤测试和曲线分析66OTDR光纤测试光纤测试n依照具体情况正确设置参数依照具体情况正确设置参数n被测试光纤与被测试光纤与OTDR光源偶合光源偶合n对采集的光信号平均，对采集的光信号平均，获得较小噪声的获得较小噪声的OTDR曲线曲线67被测试光纤与被测试光纤与OTDR光源偶合光源偶合用一段过渡光纤连接用一段过渡光纤连接OTDR和被测光纤，消除前面板上高的和被测光纤，消除前面板上高的菲涅尔菲涅尔反射峰对测试的不利影响，连接方式有反射峰对测试的不利影响，连接方式有: :n 活动连接活动连接n 固定连接固定连接 光纤光纤V型槽

39、型槽压板压板光纤光纤光纤光纤套管套管圆棒圆棒套管套管光纤光纤q被连接的光纤必须用特制的光纤切割工具被连接的光纤必须用特制的光纤切割工具仔细做好端面仔细做好端面q在光纤连接处用折射率匹配材料减小或消在光纤连接处用折射率匹配材料减小或消除端面间的除端面间的菲涅尔反射峰的影响菲涅尔反射峰的影响1.套管连接套管连接2.V型槽连接型槽连接3.三棒连接三棒连接4.熔融连接熔融连接68曲线平均曲线平均q平均是通过很多次或一特定时间来完成的，是用来提高信噪比并获得平均是通过很多次或一特定时间来完成的，是用来提高信噪比并获得较小噪声的图象。平均所需的时间或次数取决于设定的测距范围、脉较小噪声的图象。平均所需的时

40、间或次数取决于设定的测距范围、脉宽以及测量的光纤的长度。宽以及测量的光纤的长度。q当关闭平均时，图象每次扫描都更新，这一过程叫当关闭平均时，图象每次扫描都更新，这一过程叫“实时状态实时状态”(real time或或 free run)。q有两种方式进行近似平均：有两种方式进行近似平均： 2PA和和LSA。当选择当选择2PA作为近似方法时，作为近似方法时，平均速度快于选择平均速度快于选择LSA作为近似方法时的速度。作为近似方法时的速度。69OTDR曲线分析曲线分析 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 噪声

41、噪声70OTDR光纤测试光纤测试AB长度测试长度测试A衰减系数测试衰减系数测试BAA接头损耗测试接头损耗测试71衰减系数测试衰减系数测试 用用OTDR测试光纤测试光纤衰减系数衰减系数时，如果光纤两端散射系数不一样时，如果光纤两端散射系数不一样(当光纤两端模场直径不一致时当光纤两端模场直径不一致时)，从光纤两端测量的结果将有差，从光纤两端测量的结果将有差异。需从光纤两端分别测量，取两次测试结果的平均值即为光纤异。需从光纤两端分别测量，取两次测试结果的平均值即为光纤的实际衰减系数的实际衰减系数ABBA如果如果AB：0.25dB/km BA：0.17dB/km 光纤实际衰减系数：光纤实际衰减系数：

42、(0.25+0.17)2=0.21(dB/km) 以上仅限于以上仅限于OTDR曲线为近似直线时曲线为近似直线时 0.25dB/km 0.17dB/km72接头损耗测试接头损耗测试用用OTDR测试测试接头损耗接头损耗时，如果被连接的两根光纤散射系数不一时，如果被连接的两根光纤散射系数不一样样(光纤两端模场直径不一致光纤两端模场直径不一致)，从接头两端测量的结果将有差异。，从接头两端测量的结果将有差异。需从接头两端分别测量，取两次测试结果的平均值即为实际的接需从接头两端分别测量，取两次测试结果的平均值即为实际的接头损耗头损耗如果如果AB：0.15dB BA：0.05dB 实际接头损耗：实际接头损耗

43、： (0.15+0.05)2=0.1(dB) ABBA 0. 15dB 0. 05dB如果如果AB：0.25dB BA：-0.15dB 实际接头损耗：实际接头损耗： (0.25+(-0.15)2=0.05(dB) 73接头为什么会有接头为什么会有“损耗损耗”或或“增益增益”衰减型衰减型增益型增益型TBs 总的背向散射系数W1 发送光纤的模场半径W2 接受光纤的模场半径 dBWWlog10TBs221 从接头的一端测试为从接头的一端测试为“增益增益”时时(接头损耗为负值接头损耗为负值)，从另一端测试必为，从另一端测试必为“衰衰减减”，且衰减的幅度必定大于增益的幅度，因为接头有损耗是必然现象，且衰减的幅度必定大于增益的幅度，因为接头有损耗是必然现象，“增益增益”不过是不过是OTDR测试方法带来的假象，用两端测试的平均值可消除这测试方法带来的假象，用两端测试的平均值可消除这一假象。一假象。74衰减测试中的衰减测试中的LSA和和2PA近似方法近似方法 q若选择若选择LSA，在计算衰减之前，曲线上采用最小均方，在计算衰减之前，曲线上采用最小均方近似，若选择近似，若选择2PA（2点近似），衰减是由光标的绝点近似），衰减是由光标的绝