OTDR基础培训知识

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1、OTDROTDR的基础知识的基础知识 基础 概 况 n 发射机 (E O) n 光波导 n 接收机 (O E) 光纤传输系统特点 : - 发射机发射机 光信号出光信号出 + 电信号进电信号进 改变光强度改变光强度 = = 模拟系统模拟系统 改变开关状态改变开关状态 = = 数字系统数字系统 电到光 (E-O) 转换 光波导 光信号入 光信号出 石英玻璃光纤石英玻璃光纤 Receiver 光信号入 光电二极管 电信号出 (原始信号) 光到电 (O-E)转换 + + - - 光信号的分类 n功率 (瓦特或分贝) 使用光功率计测试时dBm是一种典型的 量度单位 n颜色(波长) 人眼可以识别的光从30

2、0nm (兰色光) 到 700nm (红色光) ，光通信系统则通常使用 850, 1310, & 1550nm 三 个波长 功率 n类似于灯泡: 瓦特数越大 = 越亮 n光发射机: 光强大约为1mw (0 dBm)左右 n 功率范围: +20 dBm 到 -70 dBm 100 100 WW 波长 n光信号颜色的度量 n度量单位为纳米 (nm) 或微米 (um) n不同的颜色 (波长) 表征着不同的特征: 如：日落时的橘红色阳光；雾灯的黄光 300nm700nm UVUVIRIR 可见光谱 纤芯纤芯 包层包层 沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯 石英包层石英包层 涂覆包层

3、 光纤的结构 光信号仅仅在光纤的纤芯中行进 1010125125 250250 光纤的类型 多模光纤具有较大的芯包比 单模光纤具有较小的芯包比 多模与单模的不同 多模允许光以许多不同的路径（模式）传播 单模仅允许光以一个路径（模式）传播 光纤的几何尺寸问题 偏心 芯直径偏差椭圆芯 任何光纤都允许一定范围内的几何偏差。但这些偏差将会导致光纤接续 时的衰耗 。 理论 背向散射 来自于沿着光纤纤芯分布的不均匀的沉积部分和杂质来自于沿着光纤纤芯分布的不均匀的沉积部分和杂质 纤芯纤芯 背向散射背向散射- - - the amount of light scattered back is relative

4、 to the amount of incident light. 1 2 当 OTDR 通过不均匀的沉积点时，它的一部分光功率会被散射到不同的方向上。 向光源方向散射回来的部分叫做背向散射背向散射. 由于散射损耗的原因，这一部分光脉冲 强度会变得很弱。 沉积点 由前向不均匀点 导致的背向散射 反射 仅仅发生于光纤的端面。光信号通过光纤的端面-类似于 手电筒的光穿过玻璃窗 -一部分光以入射时相同的角度反 射回来。反射回来的光强可达入射光强度的 4% 。 反射光直线返回光源反射光直线返回光源( (OTDR)OTDR) 无论光信号自光纤进入空气无论光信号自光纤进入空气 还是自空气进入光纤，反射还是

5、自空气进入光纤，反射 光强度比例是相同的光强度比例是相同的。 斜角端面斜角端面 粗糙端面粗糙端面 肮脏端面肮脏端面 光纤端面质量不同，返回光纤端面质量不同，返回 OTDROTDR的反射光强度也不同。的反射光强度也不同。 OTDR 的结构 控制系统 CRT 或 LCD 显示器 激光器 探测器 耦合器耦合器/ /分路器分路器 待测光纤待测光纤 OTDR 如何测量距离 d = d = t Ct C 2 n2 n t t 0 0 t t 1 1 如果折射率如果折射率“ “n”n”设置不正确，所测设置不正确，所测 出的距离也将是错误的！出的距离也将是错误的！ “ “d”d” “ “t” = tt” =

6、t 1 1 - t - t 0 0 “ “C” = C” = 光速光速. “. “n” = n” = 光纤纤芯的折射率光纤纤芯的折射率 综合 OTDR 产生返回光强度（ 背向散射加上反射）与 光纤长度相关的光纤曲线 。 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) 距离距离 + + - - 0 0 + + ( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) + + - - 0 0 + + 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) ( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) 沿光纤的背向散射采样点沿光纤的背向散射采样点 OTDR 产生返回光强度（ 背向散射加上

7、反射）与 光纤长度相关的光纤曲线 。 距离距离 距离距离( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) + + - - 0 0 + + 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) 位于光纤远端的背向散射采样点位于光纤远端的背向散射采样点 OTDR 产生返回光强度（ 背向散射加上反射）与 光纤长度相关的光纤曲线 。 距离距离( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) + + - - 0 0 + + 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) 连接这些采样点连接这些采样点 OTDR 产生返回光强度（ 背向散射加上反射）与 光纤长度相关的光纤曲线 。 + +

8、- - 0 0 + + 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) 仅仅观察连接线仅仅观察连接线 OTDR 产生返回光强度（ 背向散射加上反射）与 光纤长度相关的光纤曲线 。 距离距离( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) + + - - 0 0 + + 端面反射端面反射 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) OTDR 产生返回光强度（ 背向散射加上反射）与 光纤长度相关的光纤曲线 。 距离距离( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) 熔接损耗是一种由于信号电平在接头点突然下降 而造成的点损耗。 + + - - 0 0 + + 熔接损耗熔

9、接损耗 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) 距离距离( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) 熔接时如果接点含有空气隙，就会产生具有反射的点 损耗。 + + - - 0 0 + + 返回的返回的 信号电平信号电平 ( (dB)dB) 接头损耗接头损耗 反射反射 距离距离( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) ) 您能用OTDR做些什么工作 n观察整个光纤线路 n定位端点和断点 n定位接头点 (“故障点”) n测试接头损耗 n测试端到端损耗 n测试反射值 n测试回波损耗 n建立事件点与地标的相对关系 n建立光纤数据文件 n数据归档 典型的 OTDR

10、曲线 自模式屏开始 n按故障定位键 (F1) - 或 - n按专家模式键 (F3) n在设置屏激活自动模式和自动分析功能后按TEST nOTDR开始启动测试并自动分析数据 n你只需要检查结果. 内置的光纤分析软件 显示事件表 所有的分析结果都以极易判读的表格形式显示， 距离单位可选择公里、米、英里或英尺等。 仪器的设置 主要参数设置主要参数设置 Range 基本但非常重要的设置基本但非常重要的设置 Wavelength 根据光传输系统要求根据光传输系统要求 Resolution 确定距离确定距离 精度精度 Averaging 使你最好地观察曲线使你最好地观察曲线 Pulse width 最有用

11、的控制最有用的控制 测 试 范 围 范围 是指距离 或显示范围。对这一参数的设置意味着告诉OTDR应该在 屏幕上显示多长距离。为了显示整个光纤曲线，设置时这一范围必须大 于被测光纤长度。 通常选择的测试范围应比实际待测光纤长通常选择的测试范围应比实际待测光纤长2020% % 。 对于对于2525公里的光纤，选择公里的光纤，选择1313公里测试公里测试 范围是过短了。范围是过短了。 对于对于2525公里的光纤，选择公里的光纤，选择3232 公里测试范围是比较合适的公里测试范围是比较合适的 必须注意，测试范围相对于被测光纤长度不要差异太大，否则将会影响 到有效分辨率。同时，过大的测试范围还将导致过

12、大而无效的测试数据 文件，造成存贮空间的浪费。 测 试 范 围 选择164Km 测试范围对于 7.6Km 的实际光纤来说是过 长了。 文件尺寸: 9Km 范围 = 2kbytes 164Km 范围 = 10kbytes 脉 冲 宽 度 脉冲宽度 表示脉冲的时间长度，同时也可换算为脉冲在光纤上所占的 空间长度。 OTDROTDR 1010ns = 1 ns = 1 米米 100100ns = 10 ns = 10 米米 10,00010,000ns = 1,000 ns = 1,000 米米 OTDROTDR注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管 道内流动很相似。道

13、内流动很相似。 3030ns ns 脉宽脉宽 30ns 1980ns 7620ns 3860ns 960ns 480ns 240ns 120ns 脉冲宽度 与盲区和动态范围直接相关。 在下图中，用8个不同的脉冲宽度测量同一根光纤。最短的脉宽获得了 最小的盲区，但同时也导致了最大的噪声。最长的脉宽获得了最光滑 的测试曲线，与此同时，盲区长达接近1公里。 使用中等脉宽获得了较好 的盲区和清晰的曲线 曲线最光滑但盲区最大 最短的盲区但噪声很大 脉 冲 宽 度 1 长脉宽长脉宽 中等脉宽中等脉宽 短脉宽短脉宽 脉 冲 宽 度 2 965m 3,165ft 540m 1,773ft 7620ns 960

14、ns 120ns 盲 区 在被测光纤始端，脉冲宽度的影响是显而易见的。 下图中，位于540米处的第一个接头点在长脉宽下观察不到。 3,000 950 250 长脉宽 中脉宽 短脉宽 965m 3,165ft 540m 1,773ft7620ns 960ns 120ns 拖 尾 不同的脉宽在接头处会产生不同长度的拖尾。 对于不同的脉宽，拖尾长度亦有不同，下图例中960ns脉宽时的拖尾淹 没了第二个接头。机械接头在同样脉宽下的拖尾将大于熔接接头。 这里所谈及的拖尾即是我们通常所说的事件盲区。 km 350 70 动 态 范 围 脉宽决定了可测试的光纤长度 较长的脉宽可得到较大的动态范围. 以长脉宽

15、 (7620ns) OTDR能够 测量 很远。 但盲区也比较大。 以中等脉宽 (120ns) 测 量 20公里。噪声变的比 较大。 以中等脉宽 (960ns) OTDR能够 较好地测量 40余公里。 盲区也 比较适中。 All measurements taken at 1310nm Wavelength 波 长 原则原则: : 如果可能，总是同时测试1310和1550纳米两个波长以 便比较不同波长上的测试结果，判断光缆是否受到应力。 15501550nm nm 曲线曲线 13101310nm nm 曲线曲线 对同一根光纤，不同波长 下进行的测试会得到不同的损耗结果。测试波 长越长，对光纤弯曲

16、越敏感。 1550nm下测试的接头损耗大于在1310nm处的测试值. 下图中，第一个熔接点存在弯曲问题，而另外的熔接点在两测试波长下 状态近似，这表明光纤未受力。 分辨率（数据采样间隔） 确定了事件点的定位精度 OTDR在测试时沿光纤长度方向以固定的间隔进行数据采样，采样间隔越 短，采集的数据也越多，同时意味着定位精度越高，但与此同时测试花费 的时间也会越长，测试结果文件也越大。 文件大小: 8m 采样 = 4kbytes 1m 采样= 32kbytes 分 辨 率 1 m 采样 8 m 采样 光纤端点的读出值可能由于+/-一个采样点而不同。在此情况下，由于分 辨率设置而导致的读出误差可能达到 8米 。 红线 = 1m 分辨率 绿线 = 8m 分辨率 平 均 平均 (有时也称为扫描) 可降低测试结果曲线的噪声水平，提高判读精度。测 试时，可以设定扫描次数为快, 中, 慢等三挡或一个特定的时间长度。长的平 均时间使你能够获得较好的结果曲线。 如果你使用较短的测试脉宽或测试较长的光缆区段，就应该选择较长的平均 时间。 噪声 会导致曲线的