OTDR 光時域反射儀測試原理

 OTDR 光時域反射儀

測試原理：
OTDR測試是通過發射光脈沖到光纖內，然后在OTDR端口接收返回的信息來進行。當光脈沖在光纖內傳輸時，會由于光纖本身的性質、連接器、接合點、彎曲或其它類似的事件而產生散射、反射。其中一部分的散射和反射就會返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探測器來測量，它們就作為光纖內不同位置上的時間或曲線片斷。

從發射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質中的速度，就可以計算出距離。以下的公式就說明了OTDR是如何測量距離的。

d=(c×t)/2(IOR)

在這個公式里，c是光在真空中的速度，而t是信號發射后到接收到信號（雙程）的總時間（兩值相乘除以2后就是單程的距離）。因為光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以為了精確地測量距離，被測的光纖必須要指明折射率（IOR）。IOR是由光纖生產商來標明。

OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產生無規律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經過一段距離的傳輸后發射和背向散射的信號都有所損耗。

給定了光纖參數后，瑞利散射的功率就可以標明出來，如果波長已知，它就與信號的脈沖寬度成比例：脈沖寬度越長，背向散射功率就越強。瑞利散射的功率還與發射信號的波長有關，波長較短則功率較強。也就是說用1310nm信號產生的軌跡會比1550nm信號所產生的軌跡的瑞利背向散射要高。

在高波長區（超過1500nm），瑞利散射會持續減小，但另外一個叫紅外線衰減（或吸收）的現象會出現，增加并導致了全部衰減值的增大。因此，1550nm是的衰減波長；這也說明了為什么它是作為長距離通信的波長。很自然，這些現象也會影響到OTDR。作為1550nm波長的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進行長距離的測試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長，OTDR的測試距離就必然受到限制，因為測試設備需要在OTDR軌跡中測出一個尖鋒，而且這個尖鋒的尾端會快速地落入到噪音中。

另一方面，菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個別點而引起的，這些點是由造成反向系數改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點上，會有很強的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點，光纖終端或斷點。

換句話說，OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發出一個信號，然后觀察從某一點上返回來的是什么信息。這個過程會重復地進行，然后將這些結果進行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內信號的強弱（或光纖的狀態）。下圖就說明了Mini-OTDR的一些基本組成。

Mini-OTDR一個最重要的性能，就是能從原有事物中進行辨別，大型的OTDR，就有能力*、自動地識別出光纖的范圍。這種新的能力大部分是源于使用了高級的分析軟件，這種軟件對OTDR的采樣進行審查并創建一個事件表。這個事件表顯示了所有與軌跡有關的數據，如故障類型，到故障點的距離，衰減，回損和熔接損耗。Mini-OTDR的性能緊緊地依賴于分析軟件，從而具有精確地識別事件的能力。