探究光路檢測(cè)原理及其注意事項(xiàng)

紀(jì)洪兵+周曉松+陳浩+方凱永+張?jiān)胶?曾令怡+侯艷

【摘要】 現(xiàn)階段，隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光纜在人們的日常中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。就光纜而言，安裝過(guò)程和維護(hù)過(guò)程都是非常關(guān)鍵的，此時(shí)需要借助的一個(gè)重要工具就是光時(shí)域反射儀（OTDR）。該儀器的主要作用是：對(duì)光纖中的一些異?，F(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，從而協(xié)助相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜中潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行清除。在本次研究中，筆者主要圍繞OTDR展開(kāi)了研究。首先介紹了OTDR的工作原理，接下來(lái)分析了使用OTDR時(shí)應(yīng)該注意的一些問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】 OTDR 衰耗 盲區(qū) 背向瑞利散射 菲涅爾反射

21世紀(jì)是一個(gè)全新的時(shí)代，在新的時(shí)代背景下，通信領(lǐng)域獲得了飛速的發(fā)展。光纜的出現(xiàn)滿足了通信領(lǐng)域的需求，同時(shí)也進(jìn)一步促進(jìn)了該領(lǐng)域的發(fā)展。現(xiàn)階段，好多學(xué)者都投入了對(duì)光纜的研究之中，在研究人員的努力之下，光纜的傳輸速率不斷提高。在這種情況之下，人們也越來(lái)越關(guān)注對(duì)光纜的檢測(cè)問(wèn)題，光纖檢測(cè)是保證光纜正常工作的有效途徑。本文主要圍繞光纜檢測(cè)問(wèn)題展開(kāi)了研究，具體如下。

一、OTDR的工作原理

所謂背向散射法指的就是向待檢測(cè)光纖中加入一定的窄脈沖光，這個(gè)被加入的光具有非常大的功率，接下來(lái)相關(guān)人員需要對(duì)返回的散射光進(jìn)行檢測(cè)，主要檢測(cè)的是該光的功率。此外，在光纖中瑞利散射也是一種比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，這主要是因?yàn)榫凸饫w本身而言，它的密度不是非常均勻，而且材料中存在一定的缺陷等。瑞利散射具有下述特點(diǎn)：第一，散射過(guò)程中的角度是多種多樣的；第二，在散射過(guò)程中，有些散射光會(huì)成功的傳入數(shù)值孔徑角，從而直接散射到輸入一側(cè)；第三，在瑞利散射現(xiàn)象中，就散射光而言，它的波長(zhǎng)和入射光的波長(zhǎng)是一樣的；第四，就瑞麗散射而言，散射光的功率和入射光功率就有一定的關(guān)系，兩者之間是成正比的。在檢測(cè)光纖時(shí)，如果檢測(cè)的是瑞利散射光，那么一旦確定了其功率，也就間接了解了該光纖的損耗情況，進(jìn)而得知光纖在傳輸過(guò)程中的衰減情況。菲涅爾反射在光纖中也是可以發(fā)生的，發(fā)生的主要地點(diǎn)主要有兩個(gè)：第一個(gè)是光纖材料的幾何缺陷處；第二個(gè)則是光纖材料的斷裂面。菲涅爾反射具有下述特點(diǎn)：第一，光功率的大小不但影響反射光，也影響散射光。具體是，如果光功率相對(duì)較大，那么反射光相對(duì)較強(qiáng)；如果光功率相對(duì)較大，那么散射光也相對(duì)較強(qiáng)；第二，和瑞利散射相比，菲涅爾反射光功率要大的多。

光時(shí)域反射儀（OTDR）在工作過(guò)程中的具體原理是：首先向待檢測(cè)的光纖材料中加入一定的光脈沖，此時(shí)檢測(cè)人員需要在傳入的一側(cè)關(guān)注兩類光：第一，菲涅爾反射光；第二，瑞利背向散射光。當(dāng)相關(guān)設(shè)備完成對(duì)上述兩類光的收集工作之后，會(huì)進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將電信號(hào)傳遞到示波器上。

二、使用OTDR應(yīng)該注意的問(wèn)題

光時(shí)域反射儀（OTDR）在光路檢測(cè)中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員也需要關(guān)注一定的問(wèn)題，確保檢測(cè)工作可以順利實(shí)現(xiàn)。具體如下：第一，一般來(lái)講，光纜中會(huì)存在一定的光纖彎曲現(xiàn)象，從而使得光纜中存在一定的彎曲損耗。影響彎曲損耗的因素主要有兩個(gè)：第一個(gè)是波長(zhǎng)；第二個(gè)則是彎曲半徑。如果波長(zhǎng)不斷變大，那么彎曲損耗也就會(huì)不斷的變大；如果彎曲半徑不斷的變小，那么與此同時(shí)彎曲損耗也就不斷的變大。在使用光時(shí)域反射儀檢測(cè)光纖接頭的損耗現(xiàn)象時(shí)，可選的波長(zhǎng)主要有兩個(gè)，分別是1550nm以及1310nm，通過(guò)上面的理論介紹可以知道1310nm的波長(zhǎng)引起的彎曲損耗相對(duì)較小，因此1550nm波長(zhǎng)更加適合于檢測(cè)彎曲損耗。此外，在檢測(cè)光纖的全部傳輸損耗時(shí)，需要使用上述兩種波長(zhǎng)的檢測(cè)光。第二，在光纖檢測(cè)中，有時(shí)光時(shí)域反射儀可能會(huì)給不一樣的結(jié)果。造成這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：（1）如果光纖品牌不同，或者是同一品牌不同生產(chǎn)批次的光纖，那么其心徑也就有所不同，同時(shí)其相對(duì)折射也是不一樣的。那么此時(shí)熔接損耗也就會(huì)相對(duì)較大，同時(shí)在使用光時(shí)域反射儀時(shí)，不同方向的測(cè)量結(jié)果也是不一樣的。（2）如果參與熔接的光纖模場(chǎng)直徑是不一樣的，當(dāng)測(cè)量方向不同時(shí)，得到的損耗結(jié)果也就是不一樣的。第三，在使用光時(shí)域反射儀時(shí)，也是會(huì)遇到一定的盲區(qū)。所謂盲區(qū)指的就是在測(cè)試過(guò)程中無(wú)法得到相關(guān)的損耗結(jié)果，導(dǎo)致測(cè)量盲區(qū)出現(xiàn)的主要原因是菲涅爾反射現(xiàn)象。

三、結(jié)語(yǔ)

在本次研究中，筆者主要關(guān)注的是光纖檢測(cè)問(wèn)題，介紹了光路檢測(cè)的主要原理，并給出了在開(kāi)展檢測(cè)工作時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的一些問(wèn)題，希望可以為相關(guān)人員帶來(lái)一定的啟發(fā)。

參 考 文 獻(xiàn)

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