otdr 基础

OTDR 基础

提要

• 光纤的基本知识

• 光纤测试步骤

• OTDR的基本原理

• OTDR的应用

光纤基本知识光纤的结构

• 光纤由纤芯和包层组成

• 纤芯的折射率高于包层的折射率 (通过对光纤掺杂杂质，光纤的折射率改变了 )

纤芯

包层

护套

n 纤芯

n 包层

N 纤芯 > n 包层N 纤芯 > n 包层

光纤的基本知识光纤的类型

9/125 µm 50/125 µm 62.5/125 µm 100/140 µm

200/240 µm

人的头发直径大约是 80 µm人的头发直径大约是 80 µm

光纤的基础知识这种光纤材料的纯度如何？

如果使光衰减 50％，不同的玻璃对比如下

3 cm 窗玻璃

3 m 光学玻璃

12 km 光纤@ 0.25 dB/km

光纤基础知识发光功率、损耗及衰减

0 dBm = 1 mW -3 dBm = 0.5 mW -20 dBm = 0.01 mW

100 %

50 %

1 %

光纤基本知识衰减增益

• a) 吸收点

• b) 散射点

• c) 微弯点 (外部微弯 )

• d) 微弯点 (内部微弯 )

a)

b)

d)

c)

光纤基本知识光纤耦合 : 光纤连接及光纤熔接

空气间隙连接器

../ PC-连接器

../ APC-连接器

8°

机械接续

V型槽

物理连接 (间隙处使用折射率匹配液 )

光纤熔接

光纤基本知识光纤耦合 : 连接损伤

纤芯不圆偏心

反射过大

对接偏移对接角度过大间隙过大

断裂

主题

• 光纤基本知识

• 光纤的测试程序

• OTDR的原理

• OTDR 的应用

测试设置光纤衰减测试设置

• 双端测试

• 测试总衰耗

• 测试参数设置

270 Hz 1300 nm PERM

- - 28.7328.73 dBdB

带有双波长测试和自动波长选择功能的光源和光功率计： OLS-15 and OLP-15C / -16C / -18C

> 2sP ERM

1 5 5 0 nm1 3 1 0 n m

Wa nd el & G o lt erm ann

O N

O FF

A U TO

dBm

Watt

dB

REF

ON

OFF

HOLD/CONT

ABSREF

> 2s PERM

+13 dBm max.

REF

BATPERMnm

dBm

OPTICALPOWERMETER OLP-15

Wandel &Goltermann

nm

dB

nm

dB

ONU

ONU

OLT 2

OLT 1

C O

测试设置需要 OTDR的情况

• 故障定位 (光纤断点 , 微弯点 , ...).

• 对每一条光纤连接进行衰减和反射测试 .

Display

PIN

OLP

A/D-ConverterNo Signal !!

?

OLS

CurrentControl

LEDLD

BackfacetControl

主题



• OTDR的原理

• OTDR 的应用

OTDR 的基本原理反射测试技术

• 单端测试• 一步测试

• 空间分辨能力

OTDR 的基本原理OTDR 能够捕捉的事件

• 反射事件

• 连接器造成的

• 光纤断裂造成的 (光纤间过大的空气间隙 )

• 机械熔接造成的

• 非反射事件

• 光纤中大的弯曲及微弯

• 熔接点

• 使用折射率匹配液的物理连接

• 光纤折断 (无间隙 )

OTDR 基本原理OTDR 扫描曲线

OTDR trace : 损耗与距离 1) 衰减曲线的斜率 dB/km

2) 损耗曲线的坐标单位 dB3) 反射反射峰值 dB

distance / km -->

loss

/ d

B

-->

1)

2)

3)

OTDR 基本原理OTDR 方框图

LD脉冲发生器

耦合器

• 测试光持续时间--> 计算光纤的长度

• 测试背向散射及反射光功率

• --> 计算光纤对光的衰耗

数字信号处理器

显示结果OTDR

APD

OTDR 基本原理背向散射功率

• 瑞利散射发生在每个方向 -> 散射光

• 部分背向散射光反向传回到光源 -> 背向散射光

• 背向散射光光功率大约比光源发光功率低 60dB，这相当于1*10E-6水平，亦即 0,0001%!

NA

Pout =0 dBm Pend =-20 dBmFiber attenuation: 20 dB

Pbs =-80 dBmPin = -100 dBm Fiber attenuation: 20 dB

OTDR 基本原理量程

• 选择小的量程会加快测试的速度 .

• 选择量程大于光纤总长度会避免 '鬼影 ' 出现 . (> 2倍被测光纤的长度 )

• 选用 I AUTO-mode模式， MTS-5000会自动选择最佳的量程 .

• 所设量程必须要大被测实际光纤的长度 .

• 量程选择的不同对应不同的测试脉冲重复速率

OTDR 基本原理鬼影

• 鬼影发生这样的情况下：当光纤末端反射的光脉冲还没有返回到 OTDR的光电检测器时，下一个光脉冲就已经发出了。

• 选择量程应长于光纤的总长度。

1. 脉冲

2. 脉冲

设定量程

激光脉冲激光脉冲

OTDR 基本原理回波

• 回波是由于光纤中 l两个高反射事件点之间发生多次发射事件所造成的，它不能避免。

• 回波的长度等于反射事件的长度 .

t1

t2多次反射

OTDR 基本原理动态范围

• 动态范围 :

经过平均化处理，背向散射光功率和噪声平台被区分开来。

• 动态范围与测试光纤的长度还取决于被测光纤种类。如 30 dB 的动态范围：

• 30 dB, 单模光纤 ,1310 nm, = 0.4 dB / km --> 75 km

30 dB, 单模光纤 ,1550 nm, = 0.25 dB / km --> 120 km

• 考虑熔接点衰耗、连接器等实际情况 (Bellcore)

30 dB, 单模光纤 ,1310&1550 nm, = 0.6 dB / km -->

50 km

动态范围信噪比 = 1

噪声平台

推断背向散射光功率水平

OTDR 基本原理测量范围 (无反射事件 )

• 测量范围 (无反射事件 ) :自动检测功能经过 3 分钟的平均化处理，能以 ± 0.1 dB的分辨

率来测试背向散射光功率并能检测到 0.5 dB 的熔接点。

计算出的背向散射光水平

测量范围

0.5 dB 衰耗

OTDR 基本原理可测范围 (有光纤末端反射事件 )

• 可测范围 (有光纤末端反射事件 ) :自动检测功能经过 3分钟的平均化处理，会区分出背向散

射光和光纤末端的反射事件 (r 末端> -16 dB)

可测范围

计算出的背向散射水平

计算出的背向散射水平

OTDR 基本原理动态范围

• 定义点 1: SNR=1

• 定义点 2: 98% 噪声峰值水平 (Bellcore old)

• 定义点 3: 检测到一个 0.5 dB 熔接点 (Bellcore

measurement range)

Def

. 1

噪声平台

Def

. 2

(-2

dB)

Def

. 3(-

5dB

)

OTDR 基本原理衰减盲区

• 衰减盲区 : 衰减盲区指的是自起始反射点到与背向散射曲线相差不超过 ± 0.5

dB处的距离。

• 衰减盲区告诉我们测试光纤连接点到第一个可检测接头点之间的最短距离。

衰减盲区

± 0.5 dB

OTDR 基本原理事件盲区

• 事件盲区 :

从反射事件的起始点到该事件峰值衰减 1.5 dB 点间的距离。

• 事件盲区确定了两个可区分的反射事件点间的最短距离(例如，两个连接器之间 ).

eventdead zone

1.5 dB

OTDR 基本原理分辨率

• 显示分辨率 :带有相应衰减和距离读数的最小的标记步长。 (曲线放大到最大状态时 )

• 采样分辨率 :两个实测采样点间的最小距离。例如：量程为 8km, 32

000 个采样点 -->

25 cm

OTDR 基本原理 Aquisition range

• Aquisition range:

Range (km) where the OTDR is taking samples.

• Sampling of only a part of the fiber increases the sampling

resolution.

• Example: Distance range 100 km

• Standard operation: Samples from 0 km to distance range

4000 samples with a sample distance 25m

• Aquisition range selected from 10 km to 20 km

4000 samples with a sample distance of

2.5m

Aquisition range selection

OTDR BasicsPulse width <--> Dynamic

• Pulse width influences backscatter level

and width of reflections.

• Long pulse width increases the dynamic

range, but reduces resolution.

• Short pulse width increases resolution,

but reduces dynamic.

Noise floorNoise floor

10 µs = 1000m 10 ns = 1m

10 µs = 1000m 10 ns = 1m

OTDR BasicsAveraging

• The dynamic can be increased by averaging.

• A first overview trace is visible imediatly.

• Measuring without averaging in real time mode

possible.

Noise reductionNoise reduction

Topics



• OTDR 基本原理

• OTDR 应用

OTDR的应用光纤使用前的检验测试

• 把光纤一端熔接到有连接器的尾纤上

• 尾纤连接器连接到 OTDR

• 检查被测光纤的一致性

• 测试光纤长度

• 测试光纤衰减系数 (dB/km)

Splice

Cable or fiber spool

Connector

OTDR的应用光缆工程施工 : 实时进行

• 光缆工程建设需要把不同长度光缆 (大于2km~3km.) 中的光纤熔接到一起 .

• 确定接续点及光缆正常

• ... 在出发去下一个熔接地点之前

• ... 在熔接点即将被埋上或拖动之前

OTDR的应用光缆工程施工 : 实时进行

• 连接 OTDR

• 定位新的熔接点 /连接点

• 测试熔接点 / 连接点损耗

• 测试反射

• 测试光纤的损耗

• 检查光纤损耗值是否正常

OTDR的一些应用工程阶段 : 终验

• 在光纤投入业务之前要对进行光纤终验

• 光纤终验可由 OTDR & OLTS (Opt. Loss Test Set)来完成

• OLTS 给出可能使用的光纤

• OLTS 给出包括前端和光纤末端在内的总损耗

• OTDR 测试光纤总长度、回损和事件点的位置。

• 给出光纤测试曲线轨迹用以评估光纤是否合格（例如，对于工程承包者要进行终验。

• 保存光纤测试资料作为网络档案

OTDR 的一些应用日常维护

• 周期性进行测试

• 测试未开业务光纤或备用光纤

• 测试熔接点、连接器、微弯及光纤末端等事件

• 把测试曲线和历史曲线进行比较

• 查找降质点及其他光纤曲线发生变化的地方Planned Restoration vs. Emergency RestorationPlanned Restoration vs. Emergency Restoration

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