OTDR的基本原理.docVIP

OTDR的基本原理什么是 OTDR？基础OTDR 将激光光源和检测器组合在一起以提供光纤链路的内视图。激光光源发送信号到光纤中，检测器接收从链路的不同元素反射的光。激光光源发送信号到光纤中，检测器在光纤中接收从链路的不同元素反射的光。发送的信号是一个短脉冲，其携带有一定数量的能量。然后，时钟精确计算出脉冲传播的时间，然后将时间转换为距离，便可以得知该光纤的属性。当脉冲沿着光纤传播时，由于连接和光纤自身的反射，一小部分脉冲能量会返回检测器。当脉冲完全返回检测器时，发送第二个脉冲 — 直到取样时间结束。因此，会立刻执行多次取样并平均化以提供链路元件的清晰特性图。取样结束后，执行信号处理，除了计算总链路长度、总链路损耗、光回损 (ORL) 和光纤衰减外，还计算每个事件的距离、损耗和反射。使用 OTDR 的主要优势在于单端测试，只需要一位操作人员和一台仪器来鉴定链路质量或查找网络故障。图 #1 显示了 OTDR 的框图。 图 1. OTDR 框图 ? 反射是关键如前文所述，OTDR 通过读取从所发送脉冲返回的光级别以显示链路情况。请注意，有两种类型的反射光：光纤产生的连续低级别光称为 Rayleigh 背向散射，连接点处的高反射峰值称为 Fresnel 反射。Rayleigh 背向散射用于作为距离的函数以计算光纤中的衰减级别（单位是 dB/km），在 OTDR 轨迹中显示为直线斜率。该现象来源于光纤内部杂质固有的反射和吸收。当光照射到杂质上时，一些杂质颗粒将光重定向到不同的方向，同时产生了信号衰减和背向散射。波长越长，衰减越少，因此，在标准光纤上传输相同距离所需的功率越小。图 2 说明了 Rayleigh 背向散射。 图 2. Rayleigh 背向散射 ? OTDR 使用的第二种反射（Fresnel 反射）可检测链路沿线的物理事件。当光到达折射率突变的位置（比如从玻璃到空气）时，很大一部分光被反射回去，产生 Fresnel 反射，它可能比 Rayleigh 背向散射强上千倍。Fresnel 反射可通过 OTDR 轨迹的尖峰来识别。这样的反射例子有连接器、机械接头、光纤、光纤断裂或打开的连接器。图 3 说明了产生 Fresnel 反射的不同连接。 图 3. 由 (1) 机械接头、(2) 光纤适配器和 (3) 打开的连接产生的 Fresnel 反射 ? 什么是盲区？Fresnel 反射引出一个重要的 OTDR 规格，即盲区。有两类盲区：事件和衰减。两种盲区都由 Fresnel 反射产生，用随反射功率的不同而变化的距离（米）来表示。盲区定义为持续时间，在此期间检测器受高强度反射光影响暂时“失明”，直到它恢复正常能够重新读取光信号为止，设想一下，当您夜间驾驶时与迎面而来的车相遇，您的眼睛会短期失明。在 OTDR 领域里，时间转换为距离，因此，反射越多，检测器恢复正常的时间越长，导致的盲区越长。绝大多数制造商以最短的可用脉冲宽度以及单模光纤 -45 dB、多模光纤 -35 dB 反射来指定盲区。为此，阅读规格表的脚注很重要，因为制造商使用不同的测试条件测量盲区，尤其要注意脉冲宽度和反射值。例如，单模光纤 -55 dB 反射提供的盲区规格比使用 -45 dB 得到的盲区更短，仅仅因为 -55 dB 是更低的反射，检测器恢复更快。此外，使用不同的方法计算距离也会得到一个比实际值更短的盲区。 ? 事件盲区事件盲区是 Fresnel 反射后 OTDR 可在其中检测到另一个事件的最小距离。换而言之，是两个反射事件之间所需的最小光纤长度。仍然以之前提到的开车为例，当您的眼睛由于对面车的强光刺激睁不开时，过几秒种后，您会发现路上有物体，但您不能正确识别它。转过头来说 OTDR，可以检测到连续事件，但不能测量出损耗（如图 4 所示）。OTDR 合并连续事件，并对所有合并的事件返回一个全局反射和损耗。为了建立规格，最通用的业界方法是测量反射峰的每一侧 -1.5 dB 处之间的距离（见图 5）。还可以使用另外一个方法，即测量从事件开始直到反射级别从其峰值下降到 -1.5 dB 处的距离。该方法返回一个更长的盲区，制造商较少使用。 图 4. 合并长盲区事件 图 5. 测量事件盲区 ? 使得 OTDR 的事件盲区尽可能短是非常重要的，这样才可以在链路上检测相距很近的事件。例如，在建筑物网络中的测试要求 OTDR 的事件盲区很短，因为连接各种数据中心的光纤跳线非常短。如果盲区过长，一些连接器可能会被漏掉，技术人员无法识别它们，这使得定位潜在问题的工作更加困难。 ? 衰减盲区衰减盲区是 Fresnel 反射之后，OTDR 能在其中精确测量连续事件损耗的最小距离。还使用以上例子，经过较长时间后，您的眼睛充分恢复，能够识别并分析路上可能的物体的