OTDR Optical Time Domain Reflect 光時域反射法
OTDR Optical Time Domain Reflectometer 光時域反射計
1. Optical Time Domain Reflectometer -- 光時域反射器
通過對光傳輸信號在光纜中回傳的散射信號進行分析,判斷光纜狀況,是光纜維護所必須的設(shè)備。
OTDR的英文全稱是Optical Time Domain Reflectometer,中文意思為光時域反射儀。OTDR是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表,它被廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護、施工之中,可進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。
OTDR測試是通過發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi),然后在OTDR端口接收返回的信息來進行。當光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時,會由于光纖本身的性質(zhì),連接器,接合點,彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)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(nèi)不同位置上的時間或曲線片斷。從發(fā)射信號到返回信號所用的時間,再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度,就可以計算出距離。
從發(fā)射信號到返回信號所用的時間,再確定光在玻璃物質(zhì)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)生無規(guī)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(dǎo)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(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號都有所損耗。
給定了光纖參數(shù)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(fā)射信號的波長有關(guān),波長較短則功率較強。也就是說用1310nm信號產(chǎn)生的軌跡會比1550nm信號所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。
在高波長區(qū)(超過1500nm),瑞利散射會持續(xù)減小,但另外一個叫紅外線衰減(或吸收)的現(xiàn)象會出現(xiàn),增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此,1550nm是最低的衰減波長;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(xiàn)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(shè)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。
瑞利散射是由于光信號沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)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(dǎo)致的衰減(損耗/距離)程度。
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(shù)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。
OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)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(fù)地進行,然后將這些結(jié)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(nèi)信號的強弱。
2. Optical Time Domain Reflect -- 光時域反射法