试验七 光时域反射计(OTDR)

光时域反射计（OTDR）
一.OTDR原理介绍
光时域反射仪（OTDR）通过发送光脉冲进入输入光纤，同时在输入端接收其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光，再变成电信号，随时间在示波器上显示。

用于测试光纤的长度，光纤衰耗，光纤故障点和光纤的接头损耗,是检测光纤性能和故障的必备仪器。

1.背向瑞利散射：在被测光纤的输入端射入一个强的光脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生瑞利散射。

这种散射光有一部分将沿光纤返回向输入端传输，这种连续不断向输入端传输散射光称为背向散射光。

2.菲涅尔反射：光纤的几何缺陷或断裂面会使折射率突变，产生菲涅尔反射。

反射和散射的强弱与通过的光功率成正比，菲涅尔反射光功率远大于后向瑞利散射光功率。

3.盲区：用OTDR测试光纤时，反映不出某段范围内光纤损耗等的测量情况，称之为盲区。

实际上，盲区是由OTDR测量输出/输入端口与被测光纤活动连接上产生的菲涅尔反射所造成的，在光纤线路中，若某点存在菲涅尔反射，反射光功率远大于瑞利散射光功率，则在示波器处显现的后向散射曲线上，对应光纤菲涅尔反射点处有突变的峰值区。

盲区范围大小与所选测试光脉冲宽度有关。

光脉冲越宽，信号越强，对返回信号处理有利。

但由于OTDR与被测光纤连接点上的菲涅尔反射增强，该段时间内包括瑞利散射在内的其它任何信号均被掩盖，分辨不出，所以盲区也越大。

若把光脉冲前沿到达连接点的时间视为起始时间，且不考虑光的二次及二次以上反射，则光脉冲的前τ/2部分通过连接点后，进入光纤所产生的后向瑞利散射光，与光脉冲后τ/2部分在连接点上产生的菲涅尔反射光正好同时到达OTDR；而光脉冲前τ/2部分在连接点上的菲涅尔反射，与光脉冲后τ/2部分产生的后向瑞利散射同时到达OTDR。

由于菲涅尔反射光功率远大于后向散光功率，光脉冲进入被测光纤后，在前τ/2时间的后向瑞利散射（即通过光纤连接点以后的部分）被菲涅尔反射掩盖。

OTDR长度坐标的0刻度应设置在OTDR测量输出/输入端口与被测光纤活动连接点所产生的菲涅尔反射峰的前沿。

4.计算方法D=Ct/2n
其中：D（distance）距离长度
C（speed of light）即真空中的光速
t（travel time）时间
n（index of refraction）折射率。

二.测量步骤
1.将待测光纤一端的FC头插入OTDR，开机，仪器自检后进入待机画面，按下TEST 键，即可进入测试窗口，此时画面上端显示“!!Laser on!!”，然后按下软键盘BEGIN，OTDR 的分析软件会进行自动分析得到结果
2.设置：
1）Set index:计算中使用的折射率n值越准所测结果越真实。

2）Set range：观测屏幕上的曲线时，可以通过调节range找到合适的观测视角。

3）set averaging mode：设置这一项是设置重复次数的，调节软键盘共有“Fast128/Medium128/Slow128”三项。

4）Set pulse width：在右侧的硬键盘处，可以调整脉冲的宽度。

如前面介绍，盲区的大小和脉冲宽度有关，即宽度越大，盲区越大，但是当宽度较小时候，散射信号受噪声
影响大，屏幕图像的稳定性不好，波动大，所以要二者兼顾才可以。

调整pulse width，共有四档“500ns（H）/1.0us/2.0us/4.0us（L）”。

5）Set loss mode:可以用来设置衰减模式，包括“2-point loss/2-point loss LSA/ dB/km loss/ dB/km loss LSA/splice loss”。

在后面的实际测量中具体介绍这几项：
1.光纤长度的测量（fiber length）：在测试长度前，仪器光标应设在线路曲线末端裂断点菲涅尔反射峰上升沿的始点。

测试的精度与选用的纤芯折射率n值和测试选用的脉冲宽度有关。

2.给定两点的衰减（2-point loss）：可以测量任意给定两点之间的衰减（dB），调整硬键盘上的LOSS MODE ，直到出现2-point loss为止。

3. 2-point loss LSA：在实际的测量中，经常会有不稳定、波动大的情况发生，这时使用2-point loss LSA模式来进行测量。

这种模式下衰减不是AB光标对应的点的衰减，而是A光标左侧和B光标的右侧的一段距离的平均衰减。

4.接合处的衰减（Splice loss）：有些接合处，如光纤熔接的地方会有衰减，这时使用Splice loss，调整方法同以上的几种模式。

它测量一个光标左右两段距离的衰减平均值。

5.移动模式（shift mode）：这种模式下通过调整软键盘可以对屏幕栅格的横纵坐标进行微调。

FAS 3000是TD-3000 OTDR 自带的分析软件，可以自动分析光纤的长度、总衰减、单位平均衰减（dB/km），反射系数等等。

在测试（!!Laser on!!）状态下，可以按下软键盘开始进行分析，结果会显示在屏幕上。

也可以按下硬键盘上的“TEST”键，进入分析状态，按软键盘的“more”键直到软键盘出现“FAS”为止，结果也会自动列出，分析结束后可以选择将结果打印出来。

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