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摘要：在光纜施工和維護(hù)測(cè)試中，用光時(shí)域反射儀（OTDR）準(zhǔn)確判斷光纖的異常，及時(shí)排除故障，對(duì)整個(gè)施和維護(hù)過(guò)程至關(guān)重要。文章介紹OTDR的工作原理，使用不同波長(zhǎng)的注意事項(xiàng)、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(shì)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(tái)上開(kāi)發(fā)的新技術(shù)正適應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的需要，其傳輸速率已達(dá)到1.6Tb/s�？梢哉f(shuō)，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(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖的通信性能、傳輸衰耗、測(cè)量精度和檢查維修等方面）有一定的現(xiàn)實(shí)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(cè)光纖，然后在同一端，檢測(cè)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(guò)光纖傳輸時(shí)，沿光纖長(zhǎng)度上的每一點(diǎn)均會(huì)引起瑞利散射。這種散射向四面八方，其中總有一部分會(huì)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(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)相同，其光功率與散射點(diǎn)的入射光功率成正比。測(cè)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(cè)得光纖的衰減。
光纖的幾何缺陷或斷裂面（活連接點(diǎn)和冷接點(diǎn)）會(huì)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(guò)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(shí)域反射儀（OTDR）通過(guò)發(fā)送光脈沖進(jìn)入輸入光纖，同時(shí)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(hào)，隨時(shí)間在示波器上顯示。
脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)E/O變換器的激光二極管，以輸出光脈沖，再經(jīng)過(guò)定向耦合器射入被測(cè)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(guò)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(hào)。由于接收信號(hào)微弱，需放大交對(duì)多次反射信號(hào)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(wèn)題
�。�1）在敷設(shè)光纜中，由于接頭盒里的余纖收容盤(pán)放成端尾纖收容，光跳線布放和余長(zhǎng)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(zhǎng)增大和彎曲半徑減小而增加。用OTDR測(cè)試接頭損耗，1550nm波長(zhǎng)對(duì)光纖彎曲的損耗1310nm敏感，所以光纖接續(xù)損耗監(jiān)測(cè)應(yīng)選擇1550nm，以易于查出光纖敷設(shè)和接續(xù)中，是否會(huì)因光纖彎曲過(guò)度造成損耗增大。光源光功率計(jì)全程傳輸損耗測(cè)試應(yīng)在1310nm和1550nm兩個(gè)波段進(jìn)行。
�。�2）用OTDR測(cè)試光纖（雙向），結(jié)果有時(shí)會(huì)不同。原因如下：
*光纖芯徑和相對(duì)折射均不同時(shí)（即兩種品牌或批次的光纖熔接）不僅會(huì)造成熔接損耗增加，還會(huì)造成OTDR兩個(gè)方向（A端到B端或B端到A端）的測(cè)量值相差甚遠(yuǎn)；
*兩根被熔接的光纖模場(chǎng)直徑不同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)從光纖兩端分別測(cè)得的接頭損耗值相差很遠(yuǎn)。因?yàn)樾∧?chǎng)直徑光纖傳導(dǎo)后向散射光的能力比大模場(chǎng)直徑的能力強(qiáng)，所以當(dāng)這兩種直徑的光纖熔接時(shí)，若從小模場(chǎng)直徑光纖向大模場(chǎng)直徑光纖方向測(cè)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(duì)后向散射光傳導(dǎo)能力不同所造成測(cè)量方法的缺陷，并非熔接點(diǎn)的實(shí)際損耗。故只有從兩個(gè)不同方向測(cè)試并取平均值后，所得損耗才是熔接點(diǎn)的真實(shí)損耗。
（3）用OTDR測(cè)試光纖時(shí)，反映不出某段范圍內(nèi)光纖損耗等的測(cè)量情況，稱(chēng)之為盲區(qū)。實(shí)際上，盲區(qū)是由OTDR測(cè)量輸出/輸入端口與被測(cè)光纖活動(dòng)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(diǎn)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(duì)應(yīng)光纖菲涅爾反射點(diǎn)處有突變的峰值區(qū)。
盲區(qū)范圍大小與所選測(cè)試光脈沖寬度有關(guān)。光脈沖越寬，信號(hào)越強(qiáng)，對(duì)返回信號(hào)處理有利。但由于OTDR與被測(cè)光纖連接點(diǎn)上的菲涅爾反射增強(qiáng)，該段時(shí)間內(nèi)包括瑞利散射在內(nèi)的其它任何信號(hào)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(guò)OTDR，與被測(cè)光纖連接的點(diǎn)會(huì)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(diǎn)的時(shí)間視為起始時(shí)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(guò)連接點(diǎn)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(diǎn)上產(chǎn)生的菲涅爾反射光正好同時(shí)到達(dá)OTDR；而光脈沖前τ/2部分在連接點(diǎn)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(shí)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(cè)光纖后，在前τ/2時(shí)間的后向瑞利散射（即通過(guò)光纖連接點(diǎn)以后的部分）被菲涅爾反射掩蓋。OTDR長(zhǎng)度坐標(biāo)的0刻度應(yīng)設(shè)置在OTDR測(cè)量輸出/輸入端口與被測(cè)光纖活動(dòng)連接點(diǎn)所產(chǎn)生的菲涅爾反射峰的前沿。
3 結(jié)束語(yǔ)
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(xiàng)，對(duì)今后的實(shí)際工作有較為現(xiàn)實(shí)的意義。
摘自《電信快報(bào)》2002.4
