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摘要：在光纜施工和維護(hù)測試中，用光時域反射儀（OTDR）準(zhǔn)確判斷光纖的異常，及時排除故障，對整個施和維護(hù)過程至關(guān)重要。文章介紹OTDR的工作原理，使用不同波長的注意事項、幾種特殊衰耗的判斷以及盲區(qū)的產(chǎn)生。
關(guān)鍵詞： OTDR 衰耗 盲區(qū) 背向瑞利散射 菲涅爾反射
進(jìn)入21世紀(jì)后，通信業(yè)務(wù)量與日俱增，勢必需要傳輸線路提供更大的帶寬或更高的數(shù)字速率，傳統(tǒng)電纜已難以勝任。光纜加上其平臺上開發(fā)的新技術(shù)正適應(yīng)了時代發(fā)展的需要，其傳輸速率已達(dá)到1.6Tb/s�？梢哉f，光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命。
在這種背景下，近一步研究光纖（尤其是通信線路主干網(wǎng)所敷設(shè)的長波長單模光纖的通信性能、傳輸衰耗、測量精度和檢查維修等方面）有一定的現(xiàn)實意義。
1 OTDR的工作原理
背向散射法是將大功率的窄脈沖光注入待測光纖，然后在同一端，檢測沿光纖軸向向后返回的散射光功率。由于光纖材料密度不均勻，其本身的缺陷和摻雜成分不均勻，當(dāng)光脈沖通過光纖傳輸時，沿光纖長度上的每一點均會引起瑞利散射。這種散射向四面八方，其中總有一部分會進(jìn)入光纖的數(shù)值孔徑角，沿光纖軸反向傳輸?shù)捷斎攵恕Ｈ鹄⑸涔獾牟ㄩL與入射光的波長相同，其光功率與散射點的入射光功率成正比。測量沿光纖軸向返回的背向瑞利散射光功率可獲得沿光纖傳輸損耗的信息，從而測得光纖的衰減。
光纖的幾何缺陷或斷裂面（活連接點和冷接點）會使折射率突變，產(chǎn)生菲涅爾反射。反射和散射的強(qiáng)弱與通過的光功率成正比，菲涅爾反射光功率遠(yuǎn)大于后向瑞利散射光功率。
光時域反射儀（OTDR）通過發(fā)送光脈沖進(jìn)入輸入光纖，同時在輸入端接收其中的菲涅爾反射光和瑞利背向散射光，再變成電信號，隨時間在示波器上顯示。
脈沖發(fā)生器驅(qū)動E/O變換器的激光二極管，以輸出光脈沖，再經(jīng)過定向耦合器射入被測光纖。在光纖內(nèi)產(chǎn)生的反射光或在光纖端產(chǎn)生的菲涅爾反射光通過定向耦合器，射入O/E變換器的雪崩光電二極管，變換成電信號。由于接收信號微弱，需放大交對多次反射信號作平均化處理，以改善信噪比，最后用示波器顯示。
2 使用OTDR應(yīng)該注意的問題
�。�1）在敷設(shè)光纜中，由于接頭盒里的余纖收容盤放成端尾纖收容，光跳線布放和余長收容等在一定程度上都存在光纖彎曲，致使光纖彎曲損耗。從理論上分析，彎曲損耗隨波長增大和彎曲半徑減小而增加。用OTDR測試接頭損耗，1550nm波長對光纖彎曲的損耗1310nm敏感，所以光纖接續(xù)損耗監(jiān)測應(yīng)選擇1550nm，以易于查出光纖敷設(shè)和接續(xù)中，是否會因光纖彎曲過度造成損耗增大。光源光功率計全程傳輸損耗測試應(yīng)在1310nm和1550nm兩個波段進(jìn)行。
（2）用OTDR測試光纖（雙向），結(jié)果有時會不同。原因如下：
*光纖芯徑和相對折射均不同時（即兩種品牌或批次的光纖熔接）不僅會造成熔接損耗增加，還會造成OTDR兩個方向（A端到B端或B端到A端）的測量值相差甚遠(yuǎn)；
*兩根被熔接的光纖模場直徑不同時，會出現(xiàn)從光纖兩端分別測得的接頭損耗值相差很遠(yuǎn)。因為小模場直徑光纖傳導(dǎo)后向散射光的能力比大模場直徑的能力強(qiáng)，所以當(dāng)這兩種直徑的光纖熔接時，若從小模場直徑光纖向大模場直徑光纖方向測試，熔接損耗可能是負(fù)值；反之，則出現(xiàn)高損耗值。這是一種表象，是由不同模塊直徑對后向散射光傳導(dǎo)能力不同所造成測量方法的缺陷，并非熔接點的實際損耗。故只有從兩個不同方向測試并取平均值后，所得損耗才是熔接點的真實損耗。
�。�3）用OTDR測試光纖時，反映不出某段范圍內(nèi)光纖損耗等的測量情況，稱之為盲區(qū)。實際上，盲區(qū)是由OTDR測量輸出/輸入端口與被測光纖活動連接上產(chǎn)生的菲涅爾反射所造成的，在光纖線路中，若某點存在菲涅爾反射，反射光功率遠(yuǎn)大于瑞利散射光功率，則在示波器處顯現(xiàn)的后向散射曲線上，對應(yīng)光纖菲涅爾反射點處有突變的峰值區(qū)。
盲區(qū)范圍大小與所選測試光脈沖寬度有關(guān)。光脈沖越寬，信號越強(qiáng)，對返回信號處理有利。但由于OTDR與被測光纖連接點上的菲涅爾反射增強(qiáng)，該段時間內(nèi)包括瑞利散射在內(nèi)的其它任何信號均被掩蓋，分辨不出，所以盲區(qū)也越大。OTDR發(fā)出的光脈沖通過OTDR，與被測光纖連接的點會產(chǎn)生很強(qiáng)的菲涅爾反射。若把光脈沖前沿到達(dá)連接點的時間視為起始時間，且不考慮光的二次及二次以上反射，則光脈沖的前τ/2部分通過連接點后，進(jìn)入光纖所產(chǎn)生的后向瑞利散射光，與光脈沖后τ/2部分在連接點上產(chǎn)生的菲涅爾反射光正好同時到達(dá)OTDR；而光脈沖前τ/2部分在連接點上的菲涅爾反射，與光脈沖后τ/2部分產(chǎn)生的后向瑞利散射同時到達(dá)OTDR。由于菲涅爾反射光功率遠(yuǎn)大于后向散光功率，光脈沖進(jìn)入被測光纖后，在前τ/2時間的后向瑞利散射（即通過光纖連接點以后的部分）被菲涅爾反射掩蓋。OTDR長度坐標(biāo)的0刻度應(yīng)設(shè)置在OTDR測量輸出/輸入端口與被測光纖活動連接點所產(chǎn)生的菲涅爾反射峰的前沿。
3 結(jié)束語
隨著廣州市寬帶工程順利上馬，大批光纜敷設(shè)任務(wù)迫在眉睫。深入了解OTDR原理及其使用中應(yīng)注意的事項，對今后的實際工作有較為現(xiàn)實的意義。
摘自《電信快報》2002.4
