基于OTDR技術的光纖測試方法探討

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、信息容量大且通信質量高等特點而成為當今信息傳輸的主要手段，是“信息高速公路”的基石。光纖測試技術是光纖應用領域中最廣泛、最基本的一項專門技術。OTDR是光纖測試技術領域中的主要儀表，它被廣泛應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具有測試時間短、測試速度快、測試精度高等優點。

　　1 支持OFDR技術的兩個基本公式

　　OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時域反射儀)是利用光脈沖在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化儀表。半導體光源(LED或LD)在驅動電路調制下輸出光脈沖，經過定向光耦合器和活動連接器注入被測光纜線路成為入射光脈沖。入射光脈沖在線路中傳輸時會在沿途產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沿著光纖傳輸到線路的進光端口，經定向耦合分路射向光電探測器，轉變成電信號，經過低噪聲放大和數字平均化處理，最后將處理過的電信號與從光源背面發射提取的觸發信號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的探測器來測量，它們就作為被測光纖內不同位置上的時間或曲線片斷。根據發射信號到返回信號所用的時間，再確定光在石英物質中的速度，就可以計算出距離(光纖長度)L(單位：m)，如式(1)所示。

式中，n為平均折射率，△t為傳輸時延。利用入射光脈沖和反射光脈沖對應的功率電平以及被測光纖的長度就可以計算出衰減a(單位：dB／km)，如式(2)所示：?

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　　2 保障OTDR精度的五個參數設置

　　2．1 測試波長選擇

　　由于OTDR是為光纖通信服務的，因此在進行光纖測試前先選擇測試波長，單模光纖只選擇1 310 nm或1 550 nm。由于1 550 nm波長對光纖彎曲損耗的影響比1 310 nm波長敏感得多，因此不管是光纜線路施工還是光纜線路維護或者進行實驗、教學，使用OTDR對某條光纜或某光纖傳輸鏈路進行全程光纖背向散射信號曲線測試，一般多選用1 550 nm波長。1 310nm和1 550 nm兩波長的測試曲線的形狀是一樣的，測得的光纖接頭損耗值也基本一致。若在1 550 nm波長測試沒有發現問題，那么1 310 nm波長測試也肯定沒問題。選擇1 550 nm波長測試，可以很容易發現光纖全程是否存在彎曲過度的情況。若發現曲線上某處有較大的損耗臺階，再用1 310 nm波長復測，若在1 310 nm波長下損耗臺階消失，說明該處的確存在彎曲過度情況，需要進一步查找并排除。若在1 310 nm波長下損耗臺階同樣大，則在該處光纖可能還存在其他問題，還需要查找排除。在單模光纖線路測試中，應盡量選用1 550 nm波長，這樣測試效果會更好。

　　2．2 光纖折射率選擇

　　現在使用的單模光纖的折射率基本在1．460 0～1．480 0范圍內，要根據光纜或光纖生產廠家提供的實際值來精確選擇。對于G．652單模光纖，在實際測試時若用1 310 nm波長，折射率一般選擇在1．468 0；若用1 550 nm波長，折射率一般選擇在1．468 5。折射率選擇不準，影響測試長度。在式(1)中折射率若誤差0．001，則在50 000 m的中繼段會產生約35 m的誤差。在光纜維護和故障排查時很小的失誤便會帶來明顯的誤差，測試時一定要引起足夠的重視。

　　2．3 測試脈沖寬度選擇

　　設置的光脈沖寬度過大會產生較強的菲涅爾反射，會使盲區加大。較窄的測試光脈沖雖然有較小的盲區，但是測試光脈沖過窄時光功率肯定過弱，相應的背向散射信號也弱，背向散射信號曲線會起伏不平，測試誤差大。設置的光脈沖寬度既要能保證沒有過強的盲區效應，又要能保證背向散射信號曲線有足夠的分辨率，能看清光纖沿線上每一點的情況。一般是根據被測光纖長度，先選擇一個適當的測試脈寬，預測試一兩次后，從中確定一個最佳值。被測光纖的距離較短(小于5 000m)時，盲區可以在10 m以下；被測光纖的距離較長(小于50 000 m)時，盲區可以在200 m以下；被測光纖的距離很長(小于2 500 000 m)時，盲區可高達2 000 m以上。在單盤測試時，恰當選擇光脈沖寬度(50 nm)可以使盲區在10 m以下。通過雙向測試或多次測試取平均值，盲區產生的影響會更小。