光時(shí)域反射儀在廣電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

樊 朋

（作者單位：內(nèi)蒙古廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司包頭分公司）

光時(shí)域反射儀在廣電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

樊 朋

（作者單位：內(nèi)蒙古廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司包頭分公司）

摘 要：本文主要介紹光時(shí)域反射儀的工作原理和常用技術(shù)指標(biāo)，說明光纖測量中參數(shù)的設(shè)置及測量方法，結(jié)合工作實(shí)踐探討了OTDR在實(shí)際光纖測量中的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和技巧。

關(guān)鍵詞：光時(shí)域反射儀；廣電網(wǎng)絡(luò)；光纖測量

光時(shí)域反射儀（OTDR）是利用光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)的兩個(gè)物理現(xiàn)象，即瑞利（Rayleigh）后向散射和菲涅爾（Fresnel）反射。它在光纖線路施工及維護(hù)中對待測光纖的衰耗及長度進(jìn)行測量的常用儀器。OTDR最大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠給出光纖特性沿長度的分布，可以一覽光纖鏈路的總體情況，能夠迅速準(zhǔn)確地確定光纖中各個(gè)事件的位置。

1 光時(shí)域反射儀工作原理

光時(shí)域反射儀的工作原理如圖1所示。OTDR發(fā)出光脈沖單端注入被測試光纖，通過接收返回光纖注入端的瑞利向后散射光信號(hào)和菲涅爾反射光信號(hào)，以得到光纖的損耗和長度信息。

圖1　光時(shí)域反射儀原理

由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生電脈沖信號(hào)去調(diào)制激光器，激光器產(chǎn)生光脈沖信號(hào)通過耦合器注入到被測試光纖中。在光脈沖前進(jìn)過程中，產(chǎn)生瑞利向后散射光信號(hào)和菲涅爾向后光反射信號(hào)，經(jīng)過耦合器返回進(jìn)入光接收器，變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過信號(hào)處理放大，得到被測試光纖的時(shí)域信息。

2 光時(shí)域反射儀的常用技術(shù)指標(biāo)

2.1 距離特性

距離特性是表征OTDR測試距離的能力和準(zhǔn)確度，是OTDR最重要、最根本的指標(biāo)。測試光纖長度，確定光纖故障點(diǎn)位置，就是利用OTDR的距離測量的能力。距離公式為

距離測試誤差由3部分構(gòu)成：（1）零點(diǎn)定位誤差，產(chǎn)生原因?yàn)镺TDR沒有把前端活接頭處正好設(shè)定為被測試線路起始零點(diǎn)帶來的誤差，一般儀器此項(xiàng)誤差≤1m；（2）距離刻度誤差，產(chǎn)生原因和OTDR測量時(shí)間的長短有關(guān)，也就是跟所測試的光纖距離長度成正比，一般儀器此數(shù)值10-5~10-4之間；（3）取樣間隔誤差，產(chǎn)生原因是OTDR對測試信號(hào)非連續(xù)取樣，被測點(diǎn)很有可能落在兩個(gè)取樣點(diǎn)之間的任何位置而造成的誤差，此項(xiàng)誤差的上限為設(shè)定量程下的取樣間隔值，一般在0.1～100 m之間。

所以，OTDR給出的距離精度為：零點(diǎn)定位誤差+取樣間隔誤差+（距離×距離刻度誤差）。

2.2 盲區(qū)

當(dāng)確定光纖線路上某一點(diǎn)的特性時(shí)，可能會(huì)受到前面部分的反射情況的影響。線路和OTDR之間使用的光纖連接器，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射信號(hào)返回OTDR，使OTDR的信號(hào)接收電路進(jìn)入飽和狀態(tài)。在接收電路退出飽和狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)之前，光脈沖經(jīng)過的光纖部分中的事件有可能被隱沒，無法得到分辨。評價(jià)OTDR這種分辨情況變壞特性的物理量被稱為盲區(qū)，這是衡量OTDR測量局限性的一個(gè)物理量。

OTDR的光脈沖越寬，接收器的飽和時(shí)間越長，飽和深度越深，OTDR恢復(fù)正常所需的時(shí)間就越長，盲區(qū)越大。

回波損耗對盲區(qū)有重要影響，回波損耗越大，盲區(qū)越小。在對不同OTDR進(jìn)行評價(jià)時(shí)，知道盲區(qū)指標(biāo)使用的回波損耗很重要。盲區(qū)指標(biāo)，不同廠家有不同的定義條件，評價(jià)1臺(tái)OTDR盲區(qū)的好壞，看它的定義是怎么樣的，測試條件如脈寬、回波損耗是如何設(shè)置的。

2.3 動(dòng)態(tài)范圍

動(dòng)態(tài)范圍是OTDR重要的特征之一，它決定了光纖的最大可觀測長度。它確定了OTDR是否適用于分析特定網(wǎng)絡(luò)。動(dòng)態(tài)范圍越高，信噪比越高，則跡線與事件檢測越好。衡量OTDR能夠測量光纖鏈路上各種事件的最大能力的物理量被稱為動(dòng)態(tài)范圍，是評價(jià)OTDR探測處理光纖遠(yuǎn)端后向散射光信號(hào)以顯示沿途各種信息能力的一個(gè)物理量。

3 常見測試中出現(xiàn)情況分析

圖2　光纖斷裂跡線

3.1 光纖斷裂，如光纖是中斷或是斷裂形成非反射事件，軌跡直接下降到噪聲電平。如圖2所示。

圖3　接頭及彎曲和宏彎跡線

3.2 接頭及彎曲和宏彎，光纖彎曲會(huì)造成損耗，由于彎曲半徑小破壞了光纜傳輸?shù)娜瓷錀l件，有一部分光折射出去。如圖3所示。

隨著內(nèi)蒙古廣電網(wǎng)絡(luò)一級(jí)、二級(jí)光網(wǎng)改造工程全面開展，大批光纜敷設(shè)工作正在進(jìn)行。深入了解OTDR原理及其使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)，對今后光纜施工驗(yàn)收工作打下良好基礎(chǔ)。