光纖測試儀器OTDR簡介和常規(guī)曲線分析

1、13測試儀器OTDR簡介和常規(guī)曲線分析一、OTDR英文：Optical Time Domain Reflectomenten中文：1、光時(shí)域反射測試儀 (照英文譯) 2、背向散射測試儀（按其原理命名）二、全球主要廠家美國PK(PhotonKinetics)、日本安立（ANRITSU）、美國激光精密(GN Nettest)、愛立信(Ericsson)、EXFO等三、衡量OTDR的性能指標(biāo)a、衡量OTDR的性能指標(biāo)-動態(tài)范圍b、動態(tài)范圍：在滿足給定誤碼的條件下，光端機(jī)輸入連接器，能接收最大的光功率與最小光功率電平值（接收靈敏度）之差。c、動態(tài)范圍越大，所能測試距離越長四、OTDR的功能a、測試光纖

2、的長度；b、測試光纖的衰減系數(shù)（波長850nm、1310nm、1550nm、1625nm）；c、測試光纖的接頭損耗；d、測試光纖的衰減均勻性；e、測試光纖可能有的異常情況（如有臺階，曲線異常等）；f、測試光纖的回波損耗(ORL)；g、測試光纖的背向散射(BKSCTR COEFF)；五、OTDR的基本原理-瑞利散射、菲涅爾反射a、瑞利散射：光波在光纖中傳輸，沿途受到直徑比光波長還小的散射粒子的散射；瑞利散射具有與短波長的1/4成反比的性質(zhì)，即：ar=A/4，式中比例系數(shù)A與玻璃結(jié)構(gòu)、玻璃組成有關(guān) b、菲涅爾反射：光波在兩種折射率不同的介質(zhì)界面會形成反射，其反射能量約占總能量4%； 檢測器信號處理

3、器 示波器方向耦合器 光纖光源LED 、LD 瑞利散射菲涅爾反射六、基本原理圖注：LD-半導(dǎo)體激光器，LED-面發(fā)光二極管七、 典型的后向散射信號曲線DB/DIVdbceaM/DIVa、 輸入端的Fresnel反射區(qū)（即盲區(qū)）b、 恒定斜率區(qū)、c、 由局部缺陷、接續(xù)或耦合引起的不連續(xù)性、d、 光纖缺陷、二次反射余波等引起的反射、e、 輸出端的Fresnel反射、八、 曲線說明：1、 盲區(qū)：決定OTDR所能測到最短距離和最接近距離，是由于活接頭的反射引起OTDR接收機(jī)飽和所至，盲區(qū)通常發(fā)生在OTDR面板前的活接頭反射，但也可以在光纖的其它地方發(fā)生；一般OTDR盲區(qū)為100m。 盲區(qū)分為衰減盲區(qū)和

4、事件盲區(qū)：a、 衰減盲區(qū)：從反射點(diǎn)開始至接收機(jī)恢復(fù)到后向散射電平約0.5dB范圍內(nèi)的這段距離,這段距離就是OTDR能再次測試衰減和損耗的點(diǎn).DB/DIVM/DIVD仿真反射峰0.5dB式中：D的長度就為衰減盲區(qū)的長度。b、 事件盲區(qū):從OTDR接收到反射點(diǎn)到開始到OTDR恢復(fù)到最高反射點(diǎn)1.5DB以下這段距離,在這以后才能發(fā)現(xiàn)是否還有第二個(gè)反射點(diǎn),但還不能測試衰減.DB/DIVM/DIVD1仿真反射峰1.5dB式中：D1的長度就為事件盲區(qū)的長度。2)影響盲區(qū)的因素：a、入射光的脈沖寬度、b、反射光的脈沖寬度、c、入射光的脈沖后端形狀、d、所用脈沖越小，盲區(qū)越大。3）消除盲區(qū)的方法：加尾纖（過渡

5、纖），最好2KM以上2、b、c、e、f各點(diǎn)在后面曲線分析中說明。九、 光纖損耗計(jì)算公式：a：P（T）=1/2S aR P(0)VgTe-2a(Vg t/2)式中：S-散射光的散射系數(shù); aR-散射損耗系數(shù); P(0)-注入光功率; Vg-群速 T-脈沖寬度十、 介紹OTDR的主要參數(shù)設(shè)置a. OTDR的光纖的折射率（IOR） 設(shè)置OTDR上光纖的雙窗口的折射率因根據(jù)各廠家提供的數(shù)據(jù)，每種光纖其折射率是不同的，OTDR所測光纖長度跟設(shè)置的折射率有關(guān)；對同一光纖，所設(shè)置的折射率越大所測光纖長度越短，反之b. OTDR測試量程（DISTANCE） OTDR所設(shè)量程必須是所要測試光纖長度2倍以上，對于

6、長光纖量程不到2倍以上也可以測試，但極易出現(xiàn)測試誤差。c. OTDR的測試脈寬（PUISH WIDTH） 原則：長距離用長脈寬，短距離用小脈寬。一定光纖長度必須選用相對應(yīng)，長脈寬平均化時(shí)間短，但OTDR分辨率低，光纖存在的細(xì)小的異常情況（如小臺階等）不易發(fā)現(xiàn)，小脈寬平均化時(shí)間長，但OTDR分辨高，易發(fā)現(xiàn)細(xì)小的異常情況；兩者必須有機(jī)結(jié)合，合理配置。d. OTDR的測試模式（MODE） OTDR的測試光纖衰減模式分為2PT（兩點(diǎn)法）、LSA（最小兩乘法），測試接頭模式5 SPLICE（五點(diǎn)法）分為自動、手動，選用合理的模式可以減少測試誤差； 2PT：當(dāng)所測光纖曲線上有臺階、曲線不良等情況時(shí)，必須兩

7、點(diǎn)法測試光纖衰減； LSA：當(dāng)所測光纖曲線斜率均勻時(shí)，用LSA測試光纖衰減； 5 SPLICE：測試接頭損耗原則上采用自動模式，可以減少人為誤差。 （接頭損耗是指光纖連接器、耦合器、熔接點(diǎn)等）十一、OTDR測試介紹：1、 受試光纖的注入條件： 對于衰減測量，為了減少在光纖輸入端的反射峰，應(yīng)采用折射率匹配材料（匹配液、匹配膏）等；如用毛細(xì)管進(jìn)行耦合時(shí)應(yīng)用匹配膏，目的是將接續(xù)損耗減至最小，匹配液、匹配膏的折射率要等同于包層的折射率。2、長度測量， 一般采用兩點(diǎn)法，將受測光纖與尾纖一端相接，尾纖一端連到OTDR上，調(diào)整出顯示尾纖和受測光纖的后向散射峰。其曲線見圖被測試光纖長度DB/DIVM/DIV第

8、一個(gè)菲涅爾反射峰前沿第二個(gè)菲涅爾反射峰前沿尾纖LAB 將光標(biāo)A置于第一個(gè)菲涅爾反射峰前沿，將光標(biāo)B置于第二個(gè)菲涅爾反射峰前沿，光標(biāo)A與光標(biāo)B之間的相對距離差就為被測光纖長度。3、光纖衰減的測試M/DIVDB/DIV第一個(gè)菲涅爾反射峰后沿第二個(gè)菲涅爾反射峰前沿尾纖BA如圖所示：將光標(biāo)A置于第一個(gè)菲涅爾反射峰后沿，曲線平滑的起點(diǎn)，將光標(biāo)B置于第二個(gè)菲涅爾反射峰前沿，光標(biāo)A與光標(biāo)B間顯示衰減系數(shù)就是光纖A、B間衰減系數(shù)，但非整根光纖的衰減系數(shù)。4、接頭損耗的測量如圖所示：將光標(biāo)定于曲線的轉(zhuǎn)折處如圖位置，然后選擇測接頭損耗功能鍵，便可測得接頭損耗。光標(biāo)5、曲線異常情況的測量 OTDR可監(jiān)控整個(gè)光纖長度

9、上的衰減變化。曲線異常情況應(yīng)該是指曲線上的臺階、梯形升躍等曲線不良。為了確認(rèn)異常情況是否對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，最簡單的方法可采用兩種不同寬度的脈沖對持有懷疑的區(qū)域進(jìn)行觀察，如果損耗或可視增益形狀隨脈寬不同而變化，則屬故障點(diǎn)應(yīng)去分析找原因。如不發(fā)生上述變化，應(yīng)確定是局部的衰減不均勻，這種并非制造工藝造成的少許指標(biāo)超標(biāo)，并不影響工程應(yīng)用；若為光纖局部的衰減不均勻有必要在同一波長作雙向測量，對取得衰減值進(jìn)行平均，計(jì)算損耗（消除明顯可視增益），以消除不均勻性兩側(cè)光纖段后向散射性能差異的影響。4、曲線分析、后向散射曲線可歸納為三種情況。DB/DIVcbeaABd1、 典型反射曲線：這條曲線包括各種常見現(xiàn)象

10、(見下圖), 以下對圖中各個(gè)區(qū)域作一簡單描述：M/DIVa) 區(qū)域（a）即在A點(diǎn)至B點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，曲線斜率恒定：表明光纖在該區(qū)域的散射均勻一致。因此可獲得相應(yīng)的常數(shù)。在這種情況下，測量僅從一端即可滿足要求。b) 區(qū)域（b）表示局部的損耗變化，這種變化可能，主要由外部原因（如光纖接頭）和內(nèi)部原因光纖本身引起的，在此情況下，進(jìn)行兩端測量，取平均值表示該接頭損耗。c) 區(qū)域（c）所示的不規(guī)則性由后向散射的劇烈增強(qiáng)所致，這種變化可能由外部測試原因二次反射余波（鬼影）產(chǎn)生能量疊加和內(nèi)部原因光纖本身缺陷（小裂紋）造成的，先必須確認(rèn)是何種原因，再采用兩端測量來測定這種不規(guī)則對衰減的影響。d) 區(qū)域（d）即后向散

11、射曲線有時(shí)出現(xiàn)弓形彎曲。有內(nèi)部因素，一般是吸收損耗變化導(dǎo)致衰減變化。對于外部因素，可能與光纖受力增加有關(guān)。如何確定是何種因素，可對光纖或興纜施加外力或改變其溫度，如特性不變，是內(nèi)部因素，反之為外部因素e) 區(qū)域（e）光纖的端點(diǎn)或任何的不連續(xù)點(diǎn)會產(chǎn)生菲涅爾反射或后向散射功率損耗（無菲涅爾反射）由此可測定這些端點(diǎn)或不連續(xù)點(diǎn)的位置。機(jī)械式接頭界面往往產(chǎn)生這種反射。2、外部因素引起的可能曲線變化、 這里的外部因素指施加于光纜并傳遞至光纖的張力及側(cè)向受力，還有溫度的變化。這些都會造成曲線弓形彎曲。外部因素引起的弓形彎曲在外力作用后外力作用前外力作用下使曲線斜率改變。如圖所示，外力作用前曲線斜率恒定，在外

12、力作用下可出現(xiàn)如下情況之一：a) 曲線斜率不變，衰減不變，b) 斜率變化，衰減線性增加，c) 整個(gè)長度呈弓形彎曲，各處斜率不同：衰減連續(xù)增加， d) 沿長度斜率增加，有限區(qū)域衰減線性增加。 e) 出現(xiàn)臺階，光纖局部壓力上升：衰減局部增加，3、波紋曲線圖指曲線有與脈沖頻率相似的紋狀態(tài)曲線。其產(chǎn)生原因有可能是受測光纖工作頻率與帶寬頻率剛好相同,此情況下, 改變測試脈寬，同時(shí)應(yīng)從受測光纖的兩端進(jìn)行測量.2、 實(shí)際在測試中最常見的異常曲線、原理和對策a、如圖現(xiàn)象：光纖未端無菲涅爾反射峰，曲線斜率、衰減正常，無法確認(rèn)光纖長度原因：光纖未端面上比較臟或光纖端面質(zhì)量差；對策：清洗光纖未端面或重新做端面；b、

13、如圖現(xiàn)象：曲線成明顯弓形，衰減嚴(yán)重偏大或偏小，無菲涅爾反射峰；原因：量程設(shè)置錯誤（不足被測光纖長度2倍以上）；對策：增大量程；c、 如圖現(xiàn)象：在曲線斜率恒定的曲線中間有一個(gè)“小山峰”（背向散射劇烈增強(qiáng)所致）原因：1）光纖本身質(zhì)量原因（小裂紋）； 2）二次反射余波在前端面產(chǎn)生反射；對策：在這種情況下改變光纖測試量程、脈寬、重新做端面，再測試如“小山峰”消失則為原因2），如不消失則為原因1）；d、 如圖 現(xiàn)象：在光纖纖連接器、耦合器、熔接點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)明顯的增益； 原因：模場直徑不匹配造成的； 對策：測試衰減和接頭損耗必須雙向測試，取平均值；e、如圖現(xiàn)象：曲線斜率正常，光纖均勻性合格，但兩端光纖衰減系數(shù)相差很大原因：模場不均勻造成，一般為光纖拉絲引頭和結(jié)尾部分；對策：測試衰減必須雙向測試，取平均值；f、如圖現(xiàn)象：在整根光纖衰減合格，曲線大部分斜率均勻，但在菲涅爾反射峰前沿有一小凹陷原因：未端幾米或幾十米光纖受側(cè)壓；對策：復(fù)繞觀察有無變化，無變化則剪掉；g、如圖1310nm1550nm現(xiàn)象：1310nm光纖曲線平滑，光纖衰減斜率基本不變，衰減指標(biāo)略微偏高；但1550nm光纖衰減斜率增加，衰減指標(biāo)偏高；原因：束管內(nèi)余長過短，光纖受拉伸；對策：確認(rèn)束管內(nèi)的余長，增加束管內(nèi)的余長；1310nm15