光纜傳輸OTDR 基礎(chǔ)知識(shí)

1、OTDR 基礎(chǔ)基礎(chǔ)Page 2提要提要 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 光纖測(cè)試步驟光纖測(cè)試步驟 OTDR的基本原理的基本原理 OTDR的應(yīng)用的應(yīng)用Page 3光纖基本知識(shí) 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)光纖由纖芯和包層組成纖芯的折射率高于包層的折射率(通過(guò)對(duì)光纖摻雜雜質(zhì)，光纖的折射率改變了) 纖芯包層護(hù)套n 纖芯纖芯n 包層包層N纖芯纖芯 n包層包層Page 4光纖的基本知識(shí) 光纖的類型光纖的類型9/125 m50/125 m62.5/125 m100/140 m200/240 m人的頭發(fā)直徑大約是80 mPage 5光纖的基礎(chǔ)知識(shí)玻璃的分子結(jié)構(gòu)玻璃的分子結(jié)構(gòu)純凈玻璃 = Si O2不純玻璃不完整的分子

2、結(jié)構(gòu), 摻雜有雜質(zhì), 有氫氧根結(jié)合等.SiSiOSiSiOOOHSiSiOOOSiSiOSiCuOOPage 6光纖的基礎(chǔ)知識(shí) 這種光纖材料的純度如何這種光纖材料的純度如何？如果使光衰減50，不同的玻璃對(duì)比如下3 cm 窗玻璃窗玻璃3 m 光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃12 km 光纖光纖 0.25 dB/km Page 7光纖基礎(chǔ)知識(shí)發(fā)光功率、損耗及衰減發(fā)光功率、損耗及衰減0 dBm = 1 mW-3 dBm = 0.5 mW-20 dBm = 0.01 mW100 %50 %1 %Page 8光纖基本知識(shí)光纖基本知識(shí)衰減增益衰減增益a) 吸收點(diǎn)b) 散射點(diǎn)散射點(diǎn)c) 微彎點(diǎn) (外部微彎) d) 微彎點(diǎn)

3、(內(nèi)部微彎) a)b)d)c)Page 9光纖基本知識(shí)光纖基本知識(shí) 光纖耦合光纖耦合: 光纖連接及光纖熔接光纖連接及光纖熔接空氣間隙連接器./ PC-連接器./ APC-連接器8機(jī)械接續(xù) V型槽物理連接 (間隙處使用折射率匹配液)光纖熔接Page 10光纖基本知識(shí)光纖基本知識(shí) 光纖耦合光纖耦合: 連接損傷連接損傷纖芯不圓偏心反射過(guò)大對(duì)接偏移對(duì)接角度過(guò)大間隙過(guò)大斷裂Page 11主題主題 光纖基本知識(shí)光纖基本知識(shí) 光纖的測(cè)試程序光纖的測(cè)試程序 OTDR的原理的原理 OTDR 的應(yīng)用的應(yīng)用Page 12測(cè)試設(shè)置測(cè)試設(shè)置光纖衰減測(cè)試設(shè)置光纖衰減測(cè)試設(shè)置 雙端測(cè)試測(cè)試總衰耗測(cè)試參數(shù)設(shè)置 270 Hz

4、1300 nm PERMPage 13帶有雙波長(zhǎng)測(cè)試和自動(dòng)波長(zhǎng)選擇功能的光源和光帶有雙波長(zhǎng)測(cè)試和自動(dòng)波長(zhǎng)選擇功能的光源和光功率計(jì)：功率計(jì)：OLS-15 and OLP-15C / -16C / -18C 2sPERM1 55 0 nm1 3 10 nmWa nd e l & G o lte r m a nnONOFFAUTOdBmWattdBREFONOFFHOLD/CONTABSREF 2sPERM+13dBmmax.REFBATPERMnmdBmOPTICALPOWERMETEROLP-15W andel&Golt er mannnmdBnmdBONUONUOLT 2OLT

5、 1C OPage 14測(cè)試設(shè)置測(cè)試設(shè)置 需要需要OTDR的情況的情況 故障定位 (光纖斷點(diǎn), 微彎點(diǎn), .). 對(duì)每一條光纖連接進(jìn)行衰減和反射測(cè)試.DisplayPINOLPA/D-ConverterNo Signal !?OLSCurrentControlLEDLDBackfacetControlPage 15主題主題 光纖基本知識(shí)光纖基本知識(shí) 光纖的測(cè)試程序光纖的測(cè)試程序 OTDR的原理的原理 OTDR 的應(yīng)用的應(yīng)用Page 16OTDR 的基本原理反射測(cè)試技術(shù)反射測(cè)試技術(shù)單端測(cè)試一步測(cè)試空間分辨能力空間分辨能力Page 17OTDR 的基本原理OTDR 能夠捕捉的事件能夠捕捉的事件 反

6、射事件反射事件 連接器造成的 光纖斷裂造成的 (光纖間過(guò)大的空氣間隙) 機(jī)械熔接造成的 非反射事件非反射事件 光纖中大的彎曲及微彎 熔接點(diǎn) 使用折射率匹配液的物理連接 光纖折斷 (無(wú)間隙)Page 18OTDR 基本原理基本原理OTDR 掃描曲線掃描曲線OTDR trace : 損耗與距離損耗與距離 1)衰減曲線的斜率dB/km2)損耗曲線的坐標(biāo)單位 dB3)反射 反射峰值dBdistance / km -loss / dB -1)2)3)Page 19OTDR 基本原理基本原理OTDR 方框圖方框圖LD脈沖發(fā)生器耦合器測(cè)試光持續(xù)時(shí)間- 計(jì)算光纖的長(zhǎng)度測(cè)試背向散射及反射光功率- 計(jì)算光纖對(duì)光的

7、衰耗數(shù)字信號(hào)處理器顯示結(jié)果OTDRAPDPage 20OTDR 基本原理基本原理背向散射功率背向散射功率瑞利散射發(fā)生在每個(gè)方向-散射光部分背向散射光反向傳回到光源-背向散射光背向散射光光功率大約比光源發(fā)光功率低背向散射光光功率大約比光源發(fā)光功率低60dB，這相當(dāng)于，這相當(dāng)于1*10E-6水平，亦即水平，亦即0,0001%! NAPout =0 dBmPend =-20 dBmFiber attenuation: 20 dBPbs =-80 dBmPin = -100 dBmFiber attenuation: 20 dBPage 21OTDR 基本原理基本原理 量程量程選擇小的量程會(huì)加快測(cè)試的

8、速度.選擇量程大于光纖總長(zhǎng)度會(huì)避免 鬼影 出現(xiàn). ( 2倍被測(cè)光纖的長(zhǎng)度)選用I AUTO-mode模式模式， MTS-5000會(huì)自動(dòng)選擇最佳的量程. 所設(shè)量程必須要大被測(cè)所設(shè)量程必須要大被測(cè)實(shí)際光纖的長(zhǎng)度實(shí)際光纖的長(zhǎng)度. 量程選擇的不同對(duì)應(yīng)不量程選擇的不同對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試脈沖重復(fù)速率同的測(cè)試脈沖重復(fù)速率Page 22OTDR 基本原理基本原理 鬼影鬼影鬼影發(fā)生這樣的情況下：當(dāng)光纖末端反射的光脈沖還沒(méi)有返回到OTDR的光電檢測(cè)器時(shí)，下一個(gè)光脈沖就已經(jīng)發(fā)出了。選擇量程應(yīng)長(zhǎng)于光纖的總長(zhǎng)度。1. 脈沖脈沖2. 脈沖脈沖設(shè)定量程激光脈沖激光脈沖Page 23OTDR 基本原理基本原理 回波回波回波是由于

9、光纖中l(wèi)兩個(gè)高反射事件點(diǎn)之間發(fā)生多次發(fā)射事件所造成的，它不能避免?；夭ǖ拈L(zhǎng)度等于反射事件的長(zhǎng)度.t1t2多次反射Page 24OTDR 基本原理基本原理 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍:經(jīng)過(guò)平均化處理，背向散射光功率和噪聲平臺(tái)被區(qū)分開(kāi)來(lái)。動(dòng)態(tài)范圍與測(cè)試光纖的長(zhǎng)度還取決于被測(cè)光纖種類。如 30 dB 的動(dòng)態(tài)范圍：30 dB, 單模光纖,1310 nm, = 0.4 dB / km - 75 km30 dB, 單模光纖,1550 nm, = 0.25 dB / km - 120 km考慮熔接點(diǎn)衰耗、連接器等實(shí)際情況 (Bellcore)30 dB, 單模光纖,1310&1550 nm, = 0.

10、6 dB / km - 50 km動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍信噪比信噪比 = 1噪聲平臺(tái)噪聲平臺(tái)推斷背向散射光功率水平Page 25OTDR 基本原理基本原理 測(cè)量范圍 (無(wú)反射事件)測(cè)量范圍測(cè)量范圍(無(wú)反射事件無(wú)反射事件) :自動(dòng)檢測(cè)功能經(jīng)過(guò)3分鐘的平均化處理，能以 0.1 dB的分辨率來(lái)測(cè)試背向散射光功率并能檢測(cè)到 0.5 dB 的熔接點(diǎn)。 計(jì)算出的背向散射光水平測(cè)量范圍測(cè)量范圍0.5 dB 衰耗Page 26OTDR 基本原理基本原理 可測(cè)范圍 (有光纖末端反射事件) 可測(cè)范圍可測(cè)范圍 (有光纖末端反射事件有光纖末端反射事件) :自動(dòng)檢測(cè)功能經(jīng)過(guò)3分鐘的平均化處理，會(huì)區(qū)分出背向散射光和光纖末端的反

11、射事件 (r末端 -16 dB) 可測(cè)范圍可測(cè)范圍計(jì)算出的背向散射水平計(jì)算出的背向散射水平Page 27OTDR 基本原理基本原理 動(dòng)態(tài)范圍定義點(diǎn)1: SNR=1定義點(diǎn) 2: 98% 噪聲峰值水平 (Bellcore old)定義點(diǎn) 3: 檢測(cè)到一個(gè)0.5 dB 熔接點(diǎn)(Bellcore measurement range)Def. 1噪聲平臺(tái)噪聲平臺(tái)Def. 2 (-2 dB)Def. 3(-5dB)Page 28OTDR 基本原理基本原理 衰減盲區(qū)衰減盲區(qū) 衰減盲區(qū):衰減盲區(qū)指的是自起始反射點(diǎn)到與背向散射曲線相差不超過(guò) 0.5 dB處的距離。 衰減盲區(qū)告訴我們測(cè)試光纖連接點(diǎn)到第一個(gè)可檢測(cè)接

12、頭點(diǎn)之間的最短距離。衰減盲區(qū) 0.5 dBPage 29OTDR 基本原理基本原理 事件盲區(qū)事件盲區(qū)事件盲區(qū) :從反射事件的起始點(diǎn)到該事件峰值衰減 1.5 dB 點(diǎn)間的距離。事件盲區(qū)確定了兩個(gè)可區(qū)分的反射事件點(diǎn)間的最短距離 (例如，兩個(gè)連接器之間).eventdead zone1.5 dBPage 30OTDR 基本原理基本原理 分辨率分辨率 顯示分辨率顯示分辨率:帶有相應(yīng)衰減和距離讀數(shù)的最小的標(biāo)記步長(zhǎng)。(曲線放大到最大狀態(tài)時(shí)) 采樣分辨率采樣分辨率:兩個(gè)實(shí)測(cè)采樣點(diǎn)間的最小距離。例如：量程為8km, 32 000 個(gè)采樣點(diǎn) - 25 cmPage 31OTDR 基本原理 Aquisition

13、rangeAquisition 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 range4000 samples with a sample distance 25m Aquisition range selected from 10 km

14、to 20 km4000 samples with a sample distance of 2.5mAquisition range selectionPage 32OTDR 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 redu

15、ces dynamic.Noise floor10 s = 1000m 10 ns = 1mPage 33OTDR BasicsAveragingThe dynamic can be increased by averaging.A first overview trace is visible imediatly.Measuring without averaging in real time mode possible.Noise reductionPage 34Topics 光纖基本知識(shí)光纖基本知識(shí) 光纖的測(cè)試程序光纖的測(cè)試程序 OTDR 基本原理基本原理 OTDR 應(yīng)用應(yīng)用Page 3

16、5OTDR的應(yīng)用光纖使用前的檢驗(yàn)測(cè)試光纖使用前的檢驗(yàn)測(cè)試 把光纖一端熔接到有連接器的尾纖上 尾纖連接器連接到OTDR 檢查被測(cè)光纖的一致性 測(cè)試光纖長(zhǎng)度 測(cè)試光纖衰減系數(shù) (dB/km)SpliceCable or fiber spoolConnectorPage 36OTDR的應(yīng)用光纜工程施工光纜工程施工: 實(shí)時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)進(jìn)行 光纜工程建設(shè)需要把不同長(zhǎng)度光纜 (大于2km3km.) 中的光纖熔接到一起. 確定接續(xù)點(diǎn)及光纜正常 . 在出發(fā)去下一個(gè)熔接地點(diǎn)之前 . 在熔接點(diǎn)即將被埋上或拖動(dòng)之前Page 37OTDR的應(yīng)用光纜工程施工光纜工程施工: 實(shí)時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)進(jìn)行 連接OTDR 定位新的熔接點(diǎn)/連接點(diǎn) 測(cè)試 熔接點(diǎn)/連接點(diǎn) 損耗 測(cè)試反射 測(cè)試光纖的損耗 檢查光纖損耗值是否正常Page 38 OTDR的一些應(yīng)用工程階段工程階段: 終驗(yàn)終驗(yàn) 在光纖投入業(yè)務(wù)之前要對(duì)進(jìn)行光纖終驗(yàn) 光纖終驗(yàn)可由OTDR & OLTS (Opt. Loss Test Set)來(lái)完成 OLT