光缆知识及OTDR使用

关于光缆知识及OTDR使用第1页，课件共43页，创作于2023年2月套层套层一次涂覆层包层纤芯

纤芯

包层

一次涂覆层光纤的结构示意图2光缆知识第2页，课件共43页，创作于2023年2月光纤的分类

石英系列光纤（以SiO2为主要材料）按光纤组成材料划分多组分光纤（材料由多组成分组成）液芯光纤（纤芯呈液态）塑料光纤（以塑料为材料）

阶跃型光纤（SIF）光纤种类按光纤纤芯折射率分布划分渐变型光纤（GIF）

W型光纤单模光纤（SMF）按光纤传输模式数划分多模光纤（MMF）3光缆知识第3页，课件共43页，创作于2023年2月光纤的纤芯折射率剖面分布

（a）阶跃光纤（b）渐变光纤（c）W型光纤

4光缆知识第4页，课件共43页，创作于2023年2月G.651光纤:渐变多模光纤，工作波长为1.31μm和1.55μm，在1.31μm处光纤有最小色散，而在1.55μm处光纤有最小损耗，主要用于计算机局域网或接入网。G.652光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，其零色散波长为1.31μm，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。G.653光纤：色散位移光纤，在1.55μm处实现最低损耗与零色散波长一致，但由于在1.55μm处存在四波混频等非线性效应，阻碍了其应用。G.654光纤：性能最佳单模光纤，在1.55μm处具有极低损耗（大约0.18dB/km）且弯曲性能好。。G.655光纤：非零色散位移单模光纤，在1.55μm～1.65μm处色散值为0.1～6.0ps/（nm.km），用以平衡四波混频等非线性效应，适用于高速（10Gob's以上）、大容量、DWDM系统。5光缆知识第5页，课件共43页，创作于2023年2月光缆的基本结构光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。缆芯：由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两种结构。紧套光纤有二层和三层结构。加强元件：用于增强光缆敷设时可承受的负荷。一般是金属丝或非金属纤维。护层：具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性，主要是对已成缆的光纤芯线进行保护。根据敷设条件可由铝带/聚乙烯综合纵包带粘界外护层（

LAP），钢带（或钢丝）铠装和聚乙烯护层等组成。6光缆知识第6页，课件共43页，创作于2023年2月实际使用的光缆分类分类方法

光缆种类按所使用的光线分类单模光缆、多模光缆、（阶跃型、渐变型）按缆芯结构划分层绞式、骨架式、大束管式、带式、单元式按外护套结构分类无铠装、钢带铠装、钢丝铠装按光缆中有无金属分类有金属光缆、无金属光缆按维护方式分类充油光缆、充气光缆按敷设方式分类直埋光缆、管道光缆、架空光缆、水底光缆按适用范围分类中继光缆、海底光缆、用户光缆、局内光缆、长途光缆7光缆知识第7页，课件共43页，创作于2023年2月光纤基本知识光纤的测试程序OTDR的原理OTDR的应用8光缆知识第8页，课件共43页，创作于2023年2月测试设置 光纤衰减测试设置270Hz1300nmPERM-28.73

dB双端测试测试总衰耗测试参数设置9光缆知识第9页，课件共43页，创作于2023年2月使用光功率计或光时域反射图示仪(OTDR)对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因测试光路衰耗最好的办法就是用光功光源测试啊，OTDR只是测试光路断点，故障处理时用得较多OTDR是一个使用率非常高的测试仪表，它在光路维护中起着非常重要的作用。在日常的维护中积累了大量的OTDR的使用经验。在理解了OTDR的工作原理和基本技术参数的情况下，利用OTDR对光纤进行准确测试，对出现的光路故障进行快速准确的判断定位都会有重要的意义。10光缆知识第10页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR的工作原理

OTDR的英文全称为OpticalTimeDomainReflectometer。OTDR的用到的光学理论主要有瑞利散射(Rayleighbackscattering)和菲涅尔反射(Fresnelreflection)。这种测量方法由M.Barnoskim和M.Jensen在1976发明的。菲涅尔反射就是大家平常所理解的光反射。光纤在加热制造过程中，热骚动使原子产生压缩性的不均匀，造成材料密度不均匀，进一步造成折射率的不均匀。这种不均匀在冷却过程中固定下来，引起光的散射，称为瑞利散射。正如大气中的颗粒散射了光，使天空变成蓝色一样。瑞利散射的能量大小与波长的四次方的倒数成正比。所以波长越短散射越强，波长越长散射越弱。需要注意的是能够产生后向瑞利散射的点遍布整段光纤，是一个连续的，而菲涅尔反射是离散的反射，它由光纤的个别点产生，能够产生反射的点大体包括光纤连接器（玻璃与空气的间隙）、阻断光纤的平滑镜截面、光纤的终点等。11光缆知识第11页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR类似一个光雷达。它先对光纤发出一个测试激光脉冲，然后观察从光纤上各点返回（包括瑞利散射和菲涅尔反射）的激光的功率大小情况，这个过程重复的进行，然后将这些结果根据需要进行平均，并以轨迹图的形式显示出来，这个轨迹图就描述了整段光纤的情况。它的工作原理如下：12光缆知识第12页，课件共43页，创作于2023年2月工作原理13光缆知识第13页，课件共43页，创作于2023年2月1、OTDR原理框图14光缆知识第14页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR中测试仪表中的几个参数测试距离、脉冲宽度、折射率、测试光波长、平均值、动态范围、盲区等

15光缆知识第15页，课件共43页，创作于2023年2月测试距离由于光纤制造以后其折射率基本不变，这样光在光纤中的传播速度就不变，这样测试距离和时间就是一致的，实际上测试距离就是光在光纤中的传播速度乘上传播时间，对测试距离的选取就是对测试采样起始和终止时间的选取。测量时选取适当的测试距离可以生成比较全面的轨迹图，对有效的分析光纤的特性有很好的帮助，通常根据经验，选取整条光路长度的1.5－2倍之间最为合适。从发射脉冲到接收到反射脉冲所用的时间，再确定光在光纤中的传播速度，就可以计算出距离。以下公式说明测量距离：

d=(c×t)/2(IOR)c：光在真空的速度t：脉冲发射到接收的总体时间（双程）IOR：光纤的折射率16光缆知识第16页，课件共43页，创作于2023年2月脉冲宽度可以用时间表示，也可以用长度表示，很明显，在光功率大小恒定的情况下，脉冲宽度的大小直接影响着光的能量的大小，光脉冲越长光的能量就越大。同时脉冲宽度的大小也直接影响着测试死区的大小，也就决定了两个可辨别事件之间的最短距离，即分辨率。显然，脉冲宽度越小，分辨率越高，脉冲宽度越大分辨率越低。如图所示：宽度为τ的光脉冲连接器等传播方向此时开始产生菲涅尔反射t0宽度为τ的光脉冲连接器等传播方向此时结束菲涅尔反射t1t1＝t0＋τ。在此段时间内，将有菲涅尔反射和瑞利散射同时返回OTDR，由于菲涅尔反射的光功率远远的大于瑞利散射的光功率，瑞利散射就会淹没在菲涅尔反射中，在形成的轨迹图中就看不到瑞利散射，只看到菲涅尔反射，形成一个死区。死区的大小直接与脉冲宽度τ有关。17光缆知识第17页，课件共43页，创作于2023年2月折射率就是待测光纤实际的折射率，这个数值由待测光纤的生产厂家给出，单模石英光纤的折射率大约在1.4－1.6之间。越精确的折射率对提高测量距离的精度越有帮助。这个问题对配置光路由也有实际的指导意义，实际上，在配置光路由的时候应该选取折射率相同或相近的光纤进行配置，尽量减少不同折射率的光纤芯连接在一起形成一条非单一折射率的光路。测试光波长就是指OTDR激光器发射的激光的波长，波长越短，瑞利散射的光功率就越强，在OTDR的接收段产生的轨迹图就越高，所以1310的脉冲产生的瑞利散射的轨迹图样就要比1550nm产生的图样要高。但是在长距离测试时，由于1310nm衰耗较大，激光器发出的激光脉冲在待测光纤的末端会变得很微弱，这样受噪声影响较大，形成的轨迹图就不理想，宜采用1550nm作为测试波长。在高波长区（1500nm以上），瑞利散射会持续减少，但是一个红外线衰减（或吸收）就会产生，因此1550nm就是一个衰减最低的波长，因此适合长距离通信。所以在长距离测试的时候适合选取1550nm作为测试波长，而普通的短距离测试选取1310nm为宜，视具体情况而定。

18光缆知识第18页，课件共43页，创作于2023年2月平均值是为了在OTDR形成良好的显示图样，根据用户需要动态的或非动态的显示光纤状况而设定的参数。由于测试中受噪声的影响，光纤中某一点的瑞利散射功率是一个随机过程，要确知该点的一般情况，减少接收器固有的随机噪声的影响，需要求其在某一段测试时间的平均值。根据需要设定该值，如果要求实时掌握光纤的情况，那么就需要设定平均值时间为0，而看一条永久光路，则可以用无限时间。动态范围①定义：把初始背向散射电平与噪声电平的差值（dB）定义为动态范围。它表示后向散射开始与噪声峰值间的功率损耗比。它决定了OTDR所能测得的最长光纤距离。如果OTDR的动态范围较小，而待测光纤具有较高的损耗，则远端可能会消失在噪声中。目前有两种定义动态范围的方法：②动态范围的作用：动态范围可决定最大测量长度。19光缆知识第19页，课件共43页，创作于2023年2月③动态范围的表示方法：有峰-峰值（又称峰值动态范围）和信噪比（SNR＝1）两种表示方法。1、峰值法：它测到噪声的峰值，当散射功率达到噪声峰值即认为不可见。2、信噪比（SNR＝1）法：这里动态范围测到噪声的rms电平为止，对于同样性能的OTDR来讲，其指标高于峰值定义大约2.0db。（图）20光缆知识第20页，课件共43页，创作于2023年2月盲区定义由活动连接器和机械接头等特征点产生反射（菲涅尔反射）后，引起OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。

盲区的产生是由于反射淹没散射并且使得接收器饱和引起，通常分为衰减盲区和事件盲区两种情况。衰减盲区：从反射点开始到接收点回复到后向散射电平约0.5db范围内的这段距离。这是OTDR能够再次测试衰减和损耗的点。事件盲区：从OTDR接收到的反射点开始到OTDR恢复的最高反射点1.5db一下的这段距离，这里可以看到是否存在第二个反射点，但是不能测试衰减和损耗。如图所示21光缆知识第21页，课件共43页，创作于2023年2月盲区：决定OTDR横轴上事件的精确程度。动态范围：决定OTDR纵轴上事件的损耗情况和可测光纤的最大距离。22光缆知识第22页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR需设置的参数⑴距离范围：距离一般选被测纤长的1.5倍,使曲线占满屏的2/3为宜；⑵脉冲宽度：脉宽越大，功率越大，可测的距离越长，但分辨率变低。脉宽越窄，分辨率越高，测量也就越精确。即长距离用宽脉宽，短距离用窄脉宽；⑶选择光纤的工作波长：与光纤实际工作波长一致；⑷设置光纤的折射率：与光纤实际的折射率一致，SM一般为1.45~1.48；（5）平均时间：23光缆知识第23页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR轨迹图的意义

FrontConnector：前端连接器FusionSplice：熔接点，光纤的熔接点缺陷容易造成轨迹图中散射曲线的突然跌落。Bend：弯曲。弯曲直径过小，光就会不再遵循全反射，而是有以部分从纤衣出射，造成轨迹图中散射曲线的突然跌落。24光缆知识第24页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR测试事件类型及显示25光缆知识第25页，课件共43页，创作于2023年2月光缆测试参数和测试方法

光缆布线系统安装完成之后需要对链路传输特性进行测试，其中最主要的几个测试项目是链路的衰减特性、连接器的插入损耗、回波损耗等。衰减：

1、衰减是光在光沿光纤传输过程中光功率的减少。2、对光纤网络总衰减的计算：光纤损耗（LOSS）是指光纤输出端的功率Powerout与发射到光纤时的功率Powerin的比值。3、损耗是同光纤的长度成正比的，所以总衰减不仅表明了光纤损耗本身，还反映了光纤的长度。4、光缆损耗因子(α)：为反映光纤衰减的特性，我们引进光缆损耗因子的概念。5、对衰减进行测量26光缆知识第26页，课件共43页，创作于2023年2月回波损耗（RETURNLOSS）

反射损耗又称为回波损耗，它是指在光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。

改进回波损耗的方法是，尽量选用将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。插入损耗:

插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。

插入损耗愈小愈好。

插入损耗的测量方法同衰减的测量方法相同。27光缆知识第27页，课件共43页，创作于2023年2月常见光纤连接器种类：

FC/PC：FC，圆头尾纤连接器，PC，陶瓷截面为平面；

SC/PC：SC，方头尾纤连接器，PC，同上；

FC/APC：FC，同上，APC，以截面中心为圆心，向外倾斜80度。FC:FerruleConnection表明外部加强件采用金属套筒，紧固方式为螺丝扣

PC:PhysicalConnection表明端面对接，拱形凸面

PC主要是相对于FC（平面对接）和APC的FC/FC平面连接

FC=Fennuleconnecton

PC

球面连接Physicalconnecton

APCAdvanvephysicalcontant

SPCSupenphysicalcontant

UPCUetuphysicalcontant

接口类型有FCSCSTLC28光缆知识第28页，课件共43页，创作于2023年2月OTDR测试衰耗值正常范围

：1310波长衰耗0.3－0.4dB/KM之间，1550波长衰耗0.19－0.25dB/KM之间OTDR测试曲线分析如何分析的曲线1,现在用的OTDR很多都有自动分析的功能,要是分析的话只是在些故障点上做些分析.看看曲线出现的的变换来判断故障的原因2，整个图像纵向是以多少db为单位，而横向是以长度为单位，测试一条纤芯如果没问题的话是直的过去，否则在中间某个位有个梯级，那就样就肯定有衰耗了。梯级越大衰耗越大。OTDR测试盲区在150m左右,所以要测试50-150m光纤直接测试不行,须加标准测试纤(假纤)2KM后测试.

29光缆知识第29页，课件共43页，创作于2023年2月最为常见的光纤故障这里给出了一些最常见的光纤故障以及产生这些故障的可能因素，这些信息将有助于用户对网络故障进行有根据的猜测。

光纤断裂通常是由于外力物理挤压或过度弯折；传输功率不足；光纤铺设距离过长可能造成信号丢失；连接器受损可能造成信号丢失；光纤接头和连接器（connectors）故障可能造成信号丢失；使用过多的光纤接头和连接器可能造成信号丢失；光纤配线盘（patchpanel）或熔接盘（splicer）连接处故障。30光缆知识第30页，课件共43页，创作于2023年2月通常而言，如果连接完全不通，那么很可能是光纤断裂。但如果连接时断时续，可能有以下原因：结合处制作水平低劣或结合次数过多造成光纤衰减严重；由于灰尘、指纹、擦伤、湿度等因素损伤了连接器；传输功率过低；在ODF连接器错误。收集信息每当去处理问题时，要做第一件事情就是收集故障表现和可能原因的基本信息。借助任何可用的方式，排障的关键在于通过提出正确的问题来获取有价值的信息。以下给出了一些首先应当被提出的问题。最近是否有人施工动过光纤（拆除、重新连接）

最近是否动过设备？

31光缆知识第31页，课件共43页，创作于2023年2月光时域反射仪（OTDR）：测量光纤的插入损耗、反射损耗、光纤链路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置及光功率沿路由长度的分布情况（即P-L曲线）等。32光缆知识第32页，课件共43页，创作于2023年2月使用OTDR光时域反射仪测试时的一般步骤一、开机

二、测试前准备

正常运行后就可对所需测试线路进行测试。先把测试跳线进行检查，包括清洁相关接头和接口、光纤配线架上接口也应相应清洁，该跳线是否有断裂问题，可用可见光故障定位仪确定，然后将跳线拧紧至OTDR光接口部分，注意该接口类型。三、测试参数

测试模式先选择简单模式为上，点击SCAN键后得到测试结果，得出测试距离，在选择平均模式，选择合适的量程和脉宽，在测试过程中，我们主要选择6个参数，上述2个直接选择自动可测，波长参数，选择1310nm/1550nm，二者测试均可，注意一下就是不要用1550nm测试1KM长度以内的光纤，1550对测试光纤接头损耗相对敏感度要高。参数扫描时间设定范围是6秒~600秒，一般建议测试时长为30-90秒（指平均扫描），不设限制，注意的是测试时间越长结果越准确，建议上限是240秒。

参数折射率很重要，此也是OTDR测试结果正确的前提条件，折射率参数可直接询问客户可知，在客户不知情况下，1310nm一般为1.4677，1550nm一般为1.4682，两者都可用参数为1.4700，相对1.4700更为普遍些。33光缆知识第33页，课件共43页，创作于2023年2月参数灵敏度在系统设置中选择，为5个档次：很高、高、中等、低、很低，对应的损耗值大致为0.02db、0.5db、0.8db、1.5db、2db左右（损耗值为虚数），可根据实际测试来选择，如果抓精确事件点，选择很高较好，一般选中等即可，实际情况而定。

测试参数设定好以后即测试，测试结果直接从事件列表中可得到，在左侧窗口中可直接获得全程长度、全程损耗、平均损耗，其余参数为两点间参数，移动A、B游标参数随之改变，两点损耗即是A、B间损耗，LSA两点损耗为A、B游标间最小二乘法平均损耗，两者属于算法的不同，需要注意的是事件列表中的LSA损耗值，其标称的值即该事件造成的损耗值的大小，属于名称的误写，写成“事件损耗”更佳。

四、结果判断

判断一次测试是否成功，从两个方面来考虑：第一即观看该曲线的波形，是否为一条平滑的线，一般接头没有接好的曲线是在起始点直接向下，即光能量直接卸掉；第二看测试结果，主要看全程损耗或者平均损耗，按照现在的石英光纤制造水平，。1310nm的光纤衰减为0.3~0.4db/km，1550nm的光纤衰减为0.15~0.25db/km，测试结果平均损耗如超过0.1db/km也算是基本正常，一般根据用户线路状况而定，在测试的过程中如有跳线接头类型的转换时其引起的损耗也要考虑进去。

34光缆知识第34页，课件共43页，创作于2023年2月1、看光缆的长度和损耗（包含平均每公里损耗）如图：长度35光缆知识第35页，课件共43页，创作于2023年2月2、看光缆的故障点

36光缆知识第36页，课件共43页，创作于2023年2月五、线路达标

在交货时，客户常常要求测试，以此检验产品的性能，测试方法同上，也要注意一些语言上的灵活度，测试同一条线路的时候，采用对测的方法应该是最好的（如果有条件，对测即从A到B再从B到A），精确定位更应该如此；在与其他OTDR产品进行对比的时候注意可比性：价格方面、动态范围方面等等。

其他OTDR大致如此，区别不过是操作方式，参数名称的差别等等

补充几点意见：

1、扫描时间国内一般为60S，贝尔要求240S。

2、折射率1310nm为1.4672，1550nm一般为1.4685。

3、G652光纤在1550窗口的理论衰耗值为0.18DB/km，不可能出现0.15甚至0.1DB/km。

37光缆知识第37页，课件共43页，创作于2023年2月附录

各厂商光纤折射率：

康宁1550G.652:1.4682G.655:1.4690

长飞1550G.652:1.4670G.655:1.4690

藤仓1550G.652:1.4681G.655:1.4650

阿尔卡特1550G.652:1.4645G.655:1.4692

古河G.6521310nm1.4681550nm1.469

测试结果会直接出现线路的损耗状况：平均损耗值和整个线路的损耗值38光缆知识第38页，课件共43页，创作于2023年2月经验与技巧(1)光纤质量的简单判别：

正常情况：单盘或几盘光缆斜率基本一致；某段衰减较大：该一段斜率较大；光纤质量严重劣化：曲线为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状。(2)波长的选择和单双向测试：

1550波长测试距离更远，1550nm比1310nm光纤对弯曲更敏感，1550nm比1310nm单位长度衰减更小、1310nm比1550nm测的熔接