文档介绍：OTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer,中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表,它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中,可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
一、ODTR的基本原理
要想真正明白OTDR的原理,首先我们必须明白它的光学原理和工原理。能够准确的区分瑞利散射和菲尼尔反射。
(一)光学原理
瑞利散射:是光纤的一种固有损耗,是指光波在光纤传输时,遇到一些比光波波长小的微粒而向四周散射,导致光功率减小的现象。瑞利散射光有以下特征:波长与入射光波的波长相同,它的光功率与此点的入射光功率成正比。
菲尼尔反射:就是光在从一种介质(光纤)传到另一种介质(空气)中时,被沿原介质(光纤)反射回来。
在什么情况下可能产生瑞利散射和菲尼尔反射?
瑞利散射:如同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,大约比入射光功率低60dB,%。所以波长越短散射越强,,是连续的。
菲尼尔反射就是我们平常所理解的光反射,是指光在从一种介质(光纤)传到另一种介质(空气)中时,被沿原介质(光纤)以入射时相同的角度反射回来。需要注意的是菲涅尔反射是离散的,由光纤上个别的点位置产生。而反射回来的光强度可达到入射光强度的4%。(一个灰尘的直径是10-100UM,一个光纤的直径只有9UM左右。)
工作原理
OTDR测试是通过发射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时,会由于光纤本身的性质,连接器,接合点,弯曲或其它类似的事件而产生散射,反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探测器来测量,它们就作为光纤内不同位置上的时间或
曲线片断。从发射信号到返回信号所用的时间,再确定光在玻璃物质中的速度,就可以计算出距离。
OTDR类似一个光雷达,它先对光纤发出一个测试光脉冲,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,然后这些结果需要进行平均,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。
(框图说明:由光源发出的光波经光学系统、方向耦合器、光纤活动连接器后注入被测光纤,此时在光纤活动连接器处产生一个菲尼尔反射,光波继续前传,在传输过程中不断产生瑞利散射,,经光电转换后送入信号处理器,最后经处理后在示波器上显示出来。)
一、ODTR的参数解析
(了解参数解析的目标是为了让大家理解光纤固有参数、测量参数及性能参数,掌握各参数的设置机理。
)
二个固有参数(光纤的折射率、散射系数)
六个测量参数(量程、波长、脉冲宽度、平均时间、OTDR的设计\最优化模式、门限设置)
三个性能参数(动态范围,盲区,分辨率)
二个固有参数:
光纤折射率是指被光纤实际的折射率,应我等于真空中的光速除以光脉冲在光纤中的速度。(该数值由被侧光纤的生产厂家给出,-。越精确的折射率对提高测量距离的精度越有帮助。)
1、实际测试时很难从厂家获取准确的折射率,,,.
2、假设被测光纤实际长度L0,测试长度L1,则因为折射率的误差引起的长度相对误差L0-L1=L0×(n0-n1)/n1,其中n1是测试折射率。由上述公式可以算出,,,。
3、被测光纤的测试长度与折射率的取值成反比。
散射系数是指散射回OTDR光线量的度量,它会影响回波损耗和反射级别的测量值。散射系数是OTDR输出处的光脉冲率与光纤近端处的后向散射功率比率,此比率以dB为单位。
(因为光脉冲功率与脉冲宽度相互独立,所以散射系数与脉冲宽度成反比具体的值还取决于波长和光纤的类型)
六个测量参数(量程、波长、脉冲宽度、平均时间、OTDR的设计\最优化模式、门限设置)
量程是指OTDR横坐标能达到的最大距离。对量程的选取其实就是对测试采样起始和终止时间的选取。
测量时选取适当的量程可以生成比较全面的轨迹图,对有效的分析的特性有很好的帮助。
1、进行光纤特性详细分析时(如备纤测试),,