什么是OTDR
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（光時域反射儀）主流品牌國產(chǎn)有中電34所的FS790、中電41所的AV6416，OPWILL的OTP6123，RQ-OTDR2000等，還
有OT8600和OT8800。進口有日本安立MT9090A、日本橫河AQ1200，加拿大EXFO，美國JDSU.國產(chǎn)OTDR的測試距離及測試精
度已大大提高，在光纖到戶FTTH驗收測試中得到廣泛使用。
工作原理
OTDR(光學時域反射技術(shù))的基本原理是利用分析光纖中后向散射光或前向散射光的方法測量因散射、吸收等原因產(chǎn)生的光纖傳
輸損耗和各種結(jié)構(gòu)缺陷引起的結(jié)構(gòu)性損耗，當光纖某一點受溫度或應(yīng)力作用時，該點的散射特性將發(fā)生變化，因此通過顯示損
耗與光纖長度的對應(yīng)關(guān)系來檢測外界信號分布于傳感光纖上的擾動信息。
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。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。
工作特征
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15
50nm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16
25nm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。
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
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。
盲區(qū)概念
Fresnel 反射引出一個重要的 OTDR 規(guī)格，即盲區(qū)。有兩類盲區(qū)：事件和衰減。兩種盲區(qū)都由 Fresnel 反射產(chǎn)生，用隨反射功
率的不同而變化的距離（米）來表示。盲區(qū)定義為持續(xù)時間，在圖五 測量事件盲區(qū)此期間檢測器受高強度反射光影響暫時“失
明”，直到它恢復正常能夠重新讀取光信號為止，設(shè)想一下，當您夜間駕駛時與迎面而來的車相遇，您的眼睛會短期失明。在
OTDR 領(lǐng)域里，時間轉(zhuǎn)換為距離，因此，反射越多，檢測器恢復正
常的時間越長，導致的盲區(qū)越長。絕大多數(shù)制造商以最短的可用脈沖寬度以及單模光纖 -45 dB、多模光纖 -35 dB 反射來指
定盲區(qū)。為此，閱讀規(guī)格表的腳注很重要，因為制造商使用不同的測試條件測量盲區(qū)，尤其要注意脈沖寬度和反射值。例如，
單模光纖 -55 dB 反射提供的盲區(qū)規(guī)格比使用 -45 dB 得到的盲區(qū)更短，僅僅因為 -55 dB 是更低的反射，檢測器恢復更快。
此外，使用不同的方法計算距離也會得到一個比實際值更短的盲區(qū)。
事件盲區(qū)
事件盲區(qū)是 Fresnel 反射后 OTDR 可在其中檢測到另一個事件的最小距離。換而言之，是兩個反射事件之間所需的最小光纖長
度。仍然以之前提到的開車為例，當您的眼睛由于對面車的強光刺激睜不開時，過幾秒種后，您會發(fā)現(xiàn)路上有物體，但您不能
正確識別它。轉(zhuǎn)過頭來說 OTDR，可以檢測到連續(xù)事圖 6. 衰減盲區(qū)件，但不能測量出損耗（如圖 4 所示）。OTDR 合并連續(xù)
事件，并對所有合并的事件返回一個全局反射和損耗。為了建立規(guī)格，最通用的業(yè)界方法是測量反射峰的每一側(cè) -1.5 dB 處
之間的距離（見圖 5）。還可以使用另外一個方法，即測量從事件開始直到反射級別從其峰值下降到 -1.5 dB 處的距離。該方
法返回一個更長的盲區(qū)，制造商較少使用。
使得 OTDR 的事件盲區(qū)盡可能短是非常重要的，這樣才可以在鏈路上檢測相距很近的事件。例如，在建筑物網(wǎng)絡(luò)中的測試要
求 OTDR 的事件盲區(qū)很短，因為連接各種數(shù)據(jù)中心的光纖跳線非常短。如果盲區(qū)過長，一些連接器可能會被漏掉，技術(shù)人員
無法識別它們，這使得定位潛在問題的工作更加困難。
衰減盲區(qū)
衰減盲區(qū)是 Fresnel 反射之后，OTDR 能在其中精確測量連續(xù)事件損耗的最小距離。還使用以上例子，經(jīng)過較長時間后，您的
眼睛充分恢復，能夠識別并分析路上可能的物體的屬性。如圖 6 所示，檢測器有足夠的時間恢復，以使得其能夠檢測和測量
連續(xù)事件損耗。所需的最小距離是從發(fā)生反射事件時開始，直到反射降低到光纖的背向散射級別的 0.5 dB，如圖 7 所示。
盲區(qū)的重要性
短衰減盲區(qū)使得 OTDR 不僅可以檢測連續(xù)事件，還能夠返回相距很近的事件損耗。例如，可以得知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短光纖跳線的損耗，
這可以幫助技術(shù)人員清楚了解鏈路內(nèi)的情況。
盲區(qū)也受其他因素影響：脈沖寬度。規(guī)格使用最短脈沖寬度是為了提供最短盲區(qū)。但是，盲區(qū)并不總是長度相同，隨著脈沖變
寬，盲區(qū)也會拉伸。使用最長的可能的脈沖寬帶會導致特別長的盲區(qū)，然而這有不同的用途，下文會提到。
動態(tài)范圍
動態(tài)范圍是一個重要的 OTDR 參數(shù)。此參數(shù)揭示了從 OTDR 端口的背向散射級別下降到特定噪聲級別時 OTDR 所能分析的最
大光損耗。換句話說，這是最長的脈沖所能到達的最大圖 7. 測量衰減盲區(qū)光纖長度。因此，動態(tài)范圍（單位為 dB）越大，所
能到達的距離越長。顯然，最大距離在不同的應(yīng)用場合是不同的，因為被測鏈路的損耗不同。連接器、熔接和分光器也是降低
OTDR 最大長度的因素。因此，在一個較長時段內(nèi)進行平均并使用適當?shù)木嚯x范圍是增加最大可測量距離的關(guān)鍵。大多數(shù)動態(tài)
范圍規(guī)格是使用最長脈沖寬度的三分鐘平均值、信噪比 (SNR)=1（均方根 (RMS) 噪聲值的平均級別）而給定。再次請注意，
仔細閱讀規(guī)格腳注標注的詳細測試條件非常重要。
憑經(jīng)驗，我們建議選擇動態(tài)范圍比可能遇到的最大損耗高 5 到 8 dB 的 OTDR。例如，使用動態(tài)范圍是 35 dB 的單模 OTDR
就可以滿足動態(tài)范圍在 30 dB 左右的需要。假定在 1550 nm 上的典型光纖典型衰減為 0.20 dB/km，在每 2 公里處熔接（每
次熔接損耗 0.1 dB），這樣的一個設(shè)備可以精確測算的距離最多 120 公里。最大距離可以使用光纖衰減除 OTDR 的動態(tài)范圍
而計算出近似值。這有助于確定使設(shè)備能夠達到光纖末端的動態(tài)范圍。請記住，網(wǎng)絡(luò)中損耗越多，需要的動態(tài)范圍越大。請注
意，在 20 μ 指定的大動態(tài)范圍并不能確保在短脈沖時動態(tài)范圍也這么大，過度的軌跡過濾可能人為夸大所有脈沖的動態(tài)范圍，
導致不良故障查找解決方案。
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