基于光纤通信的OTDR光时域反射技术应用

光纤通信的发展对我国的经济建设起到重要的作用。光纤通讯具有无法比拟的优势：传输频宽带、损失消耗较少。光纤通信的建设起始于二十世纪九十年代，并且得到大规模的发展。

光纤通信作为承载着很大信息量的传输网络，具有一定的风险和不稳定性，为了保证光纤通信的顺利运行和安全，需要开发一种能精确测量出光纤通信特性的工具或者是仪器。为适应光纤通信中对光纤诊断的要求，产生了以背向瑞利散射为测量信号的光时域反射计（Optical Time-Domain Reflectometer，以下简称 OTDR）。

OTDR光时域反射技术

OTDR 技术可以检测光纤的链路损耗及健康状况，因为其具有测试整条光纤链路不同位置损耗的能力，从而可以根据OTDR 所测得的不同位置处的损耗进行光缆健康状况的评估。

根据脉冲光在光纤内产生的背向瑞利散射光强，可以在光纤的单端实现光纤沿线衰减的测量；根据散射光到达时刻距脉冲光发射时刻的时问差，可以对光纤各衰减点进行空间定位。单端、无破损的光纤衰减测量和“光学雷达”效应这两个特征，使 OTDR 技术不仅很快取代了常规方法，而且在现场光纤故障点诊断和定位的应用中显示了独特的优越性能。

研究学者通过对 OTDR的测量技术进行不断改进和完善，使其测量的动态范围、空间分辨率、信噪比以及自动保护、自动识别和测量等性能得到很大的改进。OTDR 系统可以在很大程度上解决光纤通信运营健康状况问题。

OTDR 工作原理

OTDR 利用光脉冲在光纤中传输时产生的背向散射现象，将大功率的窄脉冲光注入待测光纤，然后在同一端检测沿光纤轴向返回的散射光功率，如下图所示。

入射光脉冲在线路中传输时会在沿途产生瑞利散射光和菲尼尔反射光，大部分瑞利散射光将折射入包层后衰减，其中与光脉冲传播方向相反的背向瑞利散射光会沿着光纤传输到线路的进光端口。瑞利散射光的波长与入射光的波长相同，其光功率与散射点的入射光功率成正比。测量沿光纤轴向返回的背向瑞利散射光功率可获得沿光纤传输损耗的信息，从而测得光纤的衰减。

光时域反射仪（OTDR）

光时域反射仪（OTDR）是检测光缆完整性的重要工具， 可用于测量光缆长度、测量传输性能和连接衰减，并检测光缆链路的故障位置。那光时域反射仪（OTDR）的工作原理是什么？光时域反射仪（OTDR）的使用方法及使用注意事项又有哪些？

光时域反射仪（OTDR）的工作原理

光时域反射仪（OTDR）在测试光缆的过程中，仪器从光缆的一端注入较高功率的激光或光脉冲，并通过同一侧接收反射信号。当光脉冲通过光缆传输时，部分散射及反射将返回发射端。光时域反射仪（OTDR）只会测量强度较高的反射回来的光讯号，通过记录信号从传输到返回的时间和信号在玻璃物质中的传输速度，然后就可以利用公式计算出光缆的长度。

与能直接测量光缆设备损耗的电源和电能表相比，光时域反射仪（OTDR）是间接工作的。光时域反射仪（OTDR）根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，从而间接地测量光缆损耗与故障位置。

光时域反射仪（OTDR）的功能

1、强大的FastReporter软件应用。采用强大的FastReporter软件快速跟踪数据并进行脱机分析，形成直观图形界面，帮助用户提高工作效率。

2、智能迹线分析。内嵌智能迹线分析模块，能快速准确分析出测试曲线中的事件点及位置信息，并以事件表形式显示。

3、超短事件盲区。OTDR具有≤0.8m的超短事件盲区，尤其适合于对超短的光纤链路或光纤跳线的测试。

4、便利的VFL功能。可视红光故障功能可方便快捷地发现短距离光纤链路中断点或损耗点位置，以便维护人员及时采取措施。

5、多种插口、灵活连接。完善的插口类型：RJ-45、USB、电源插口等，连接灵活，USB口可通过数据线连接电脑直接导出测试数据。

6、人性化触摸界面。透射式彩色液晶显示屏，太阳下也可清晰观察测试结果，配合简洁的按钮设计，操作简单灵活。

光时域反射仪（OTDR）的使用方法

光时域反射仪（OTDR）在连接测试尾纤时，首先要清洁测试侧尾纤，然后将尾纤垂直仪表测试插孔处插入，并将尾纤凸起U型部分与测试插口凹回U型部分充分连接，并适当拧固。在线路查修或割接时，被测光纤与OTDR连接之前，应通知该中继段对端局站维护人员取下光纤配线箱上与之对应的连接尾纤，以免损坏光盘。

1、波长选择设置：选择测试所需波长，有1310nm，1550nm两种波长供选择。

2、距离设置：首先用自动模式测试光纤，然后根据测试光纤长度设定测试距离，通常是实际距离的1.5倍 ，主要是避免出现假反射峰，影响判断。

3、脉宽设置：仪表可供选择的脉冲宽度一般有10ns，30ns，100ns，300ns，1μs，10 μs 等参数选择，脉冲宽度越小，取样距离越短，测试越精确，反之则测试距离越长，精度相对要小。根据经验，一般10KM以下选用100ns及以下参数， 10KM以上选用100ns及以上参数。

4、取样时间设置：仪表取样时间越长，曲线越平滑，测试越精确。

5、折射率设置：根据每条传输线路要求不同而定。

6、事件阈值设置：指在测试中对光纤的接续点或损耗点的衰耗进行预先设置，当遇有超过阈值的事件时，仪表会自动分析定位。

光时域反射仪（OTDR）的使用注意事项

1、光时域反射仪（OTDR）在工作时会发射高能量光信号，因此在测试期间禁止用眼睛直接对着端口查看，避免灼伤眼睛。

2、保持光时域反射仪（OTDR）测试口与光缆光口的清洁，避免造成测试无数据即光链路不能正常工作或者衰减测试不准确等现象。

3、光时域反射仪（OTDR）测试口内置陶瓷芯，非常易碎，因此避免大力扭动与磕碰。

4、在光时域反射仪（OTDR）的测试过程中，不允许存在出仪表发射的信号之外的信号，一是会干扰测试的准确性，二是会损坏光链路设备。

5、选取适当的测试距离和脉冲宽度，在不知道光缆的长度时，可以先用仪表的自动测试功能，大致了解待测光缆的质量情况，然后再手动设置合理的测试范围和脉冲宽度等参数，用于精确定位光缆整体和各事件位置及损耗情况。

光时域反射仪（OTDR）的盲区解决方案

光时域反射仪（OTDR）的盲区起源于菲涅耳反向原理。盲区有两类，分别为事件盲区和衰减盲区。由于介入活动连接器而引起反射峰，从反射峰的起始点到接收器饱和峰值之间的长度距离，被称为事件盲区；光纤中由于介入活动连接器引起反射峰，从反射峰的起始点到可识别其他事件点之间的距离，被称为衰减盲区。

盲区是指测试器暂时被大量反射光蒙蔽与直到它恢复并能再次读取光线的这个时间区域。由于光时域反射仪（OTDR）的工作原理是根据时间来计算光缆长度与故障点，因此，大量的反射将导致测试器需要更多的时间来恢复，而这就产生了盲区。盲区的限制使得光时域反射仪（OTDR）在很大程度上无法解决故障。

在使用光时域反射仪（OTDR）进行测试时，盲区可以采用可视化故障定位器（VFL）来解决这一问题。在电缆故障排除中可视化故障定位器（VFL）可作为光时域反射仪（OTDR）的补充，它能成功地覆盖光时域反射仪（OTDR）由于盲区而无法检测的范围。

可视化故障定位器（VFL）采用可见激光和SC、ST、FC以及FJ连接头通用适配器设计，非常便于定位光缆，验证光缆的连通性和极性，帮助发现电缆中的断点、连接器和接合点。因此对于解决与定位光时域反射仪（OTDR）盲区问题，可视化故障定位器（VFL）是理想的解决方案。

光时域反射仪（OTDR）的测量解决方案

光时域反射仪（OTDR）广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

线路监测是保证光网络平稳运行的重要工作，为保证其一直保持最佳的工作状态，因此需要对光缆进行定期的维护。在未来网络继续向更大的传输速率演进的过程中，光时域反射仪（OTDR）为保证光缆在使用过程中不频繁的更换，起着至关重要的作用。

编辑：jq