基于OTDR技術(shù)的光纖測(cè)試方法探討

光纖通信是以光波作載波以光纖為傳輸媒介的通信方式。光纖通信由于傳輸距離遠(yuǎn)、信息容量大且通信質(zhì)量高等特點(diǎn)而成為當(dāng)今信息傳輸?shù)闹饕侄危恰靶畔⒏咚俟贰钡幕?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/光纖測(cè)試">光纖測(cè)試技術(shù)是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中最廣泛、最基本的一項(xiàng)專門技術(shù)。OTDR是光纖測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中的主要儀表，它被廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護(hù)、施工之中，可進(jìn)行光纖長(zhǎng)度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測(cè)量。OTDR具有測(cè)試時(shí)間短、測(cè)試速度快、測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)。

1 支持OFDR技術(shù)的兩個(gè)基本公式
OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時(shí)域反射儀)是利用光脈沖在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化儀表。半導(dǎo)體光源(LED或LD)在驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制下輸出光脈沖，經(jīng)過定向光耦合器和活動(dòng)連接器注入被測(cè)光纜線路成為入射光脈沖。入射光脈沖在線路中傳輸時(shí)會(huì)在沿途產(chǎn)生瑞利散射光和菲涅爾反射光，大部分瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳播方向相反的背向瑞利散射光將會(huì)沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進(jìn)光端口，經(jīng)定向耦合分路射向光電探測(cè)器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過低噪聲放大和數(shù)字平均化處理，最后將處理過的電信號(hào)與從光源背面發(fā)射提取的觸發(fā)信號(hào)同步掃描在示波器上成為反射光脈沖。返回的有用信息由OTDR的探測(cè)器來測(cè)量，它們就作為被測(cè)光纖內(nèi)不同位置上的時(shí)間或曲線片斷。根據(jù)發(fā)射信號(hào)到返回信號(hào)所用的時(shí)間，再確定光在石英物質(zhì)中的速度，就可以計(jì)算出距離(光纖長(zhǎng)度)L(單位：m)，如式(1)所示。

式中，n為平均折射率，△t為傳輸時(shí)延。利用入射光脈沖和反射光脈沖對(duì)應(yīng)的功率電平以及被測(cè)光纖的長(zhǎng)度就可以計(jì)算出衰減a(單位：dB／km)，如式(2)所示：

2 保障OTDR精度的五個(gè)參數(shù)設(shè)置
2．1 測(cè)試波長(zhǎng)選擇
由于OTDR是為光纖通信服務(wù)的，因此在進(jìn)行光纖測(cè)試前先選擇測(cè)試波長(zhǎng)，單模光纖只選擇1 310 nm或1 550 nm。由于1 550 nm波長(zhǎng)對(duì)光纖彎曲損耗的影響比1 310 nm波長(zhǎng)敏感得多，因此不管是光纜線路施工還是光纜線路維護(hù)或者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、教學(xué)，使用OTDR對(duì)某條光纜或某光纖傳輸鏈路進(jìn)行全程光纖背向散射信號(hào)曲線測(cè)試，一般多選用1 550 nm波長(zhǎng)。1 310nm和1 550 nm兩波長(zhǎng)的測(cè)試曲線的形狀是一樣的，測(cè)得的光纖接頭損耗值也基本一致。若在1 550 nm波長(zhǎng)測(cè)試沒有發(fā)現(xiàn)問題，那么1 310 nm波長(zhǎng)測(cè)試也肯定沒問題。選擇1 550 nm波長(zhǎng)測(cè)試，可以很容易發(fā)現(xiàn)光纖全程是否存在彎曲過度的情況。若發(fā)現(xiàn)曲線上某處有較大的損耗臺(tái)階，再用1 310 nm波長(zhǎng)復(fù)測(cè)，若在1 310 nm波長(zhǎng)下?lián)p耗臺(tái)階消失，說明該處的確存在彎曲過度情況，需要進(jìn)一步查找并排除。若在1 310 nm波長(zhǎng)下?lián)p耗臺(tái)階同樣大，則在該處光纖可能還存在其他問題，還需要查找排除。在單模光纖線路測(cè)試中，應(yīng)盡量選用1 550 nm波長(zhǎng)，這樣測(cè)試效果會(huì)更好。
2．2 光纖折射率選擇
現(xiàn)在使用的單模光纖的折射率基本在1．460 0～1．480 0范圍內(nèi)，要根據(jù)光纜或光纖生產(chǎn)廠家提供的實(shí)際值來精確選擇。對(duì)于G．652單模光纖，在實(shí)際測(cè)試時(shí)若用1 310 nm波長(zhǎng)，折射率一般選擇在1．468 0；若用1 550 nm波長(zhǎng)，折射率一般選擇在1．468 5。折射率選擇不準(zhǔn)，影響測(cè)試長(zhǎng)度。在式(1)中折射率若誤差0．001，則在50 000 m的中繼段會(huì)產(chǎn)生約35 m的誤差。在光纜維護(hù)和故障排查時(shí)很小的失誤便會(huì)帶來明顯的誤差，測(cè)試時(shí)一定要引起足夠的重視。