OTDR典型曲線分析

陳元清　馮延青　林安妮

摘 要：文章主要分析在使用OTDR（MTS 6000型）進(jìn)行光纖線路測(cè)試時(shí)的曲線，研究單一改變變量的效果和分析事件點(diǎn)產(chǎn)生原因。

關(guān)鍵詞：OTDR；事件點(diǎn)分析；臺(tái)階事件

中圖分類號(hào)：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）14-0050-02

1 概 述

光時(shí)域反射儀（OTDR，Optical Time Domain Reflectometer）是光纜線路工程建設(shè)施工和維護(hù)工作中常用的測(cè)試儀表，可測(cè)試整個(gè)光纖鏈路衰減，提供與光纖長(zhǎng)度有關(guān)的衰減數(shù)據(jù)，測(cè)試光纖接頭損耗，測(cè)試光纖尾端或斷裂處的位置，能反映出光纖連接器等事件點(diǎn)反射（或回波損耗）的大小，號(hào)稱光通信領(lǐng)域的“萬(wàn)用表”。 OTDR可以測(cè)試光纖斷點(diǎn)的位置、光纖的衰減、光纖的接頭損耗、光纖長(zhǎng)度、光纖沿長(zhǎng)度的衰減分布和反射損耗等性能指標(biāo)。OTDR是利用激光在光纖傳播中出現(xiàn)光的散射現(xiàn)象（即瑞利散射）和通過折射率突變的點(diǎn)發(fā)生的菲涅爾反射理論制成的[1]，如圖1所示。在使用OTDR測(cè)試光纖時(shí)，技術(shù)人員可以根據(jù)測(cè)試曲線的性質(zhì)，迅速準(zhǔn)確地判斷出光纖中各個(gè)事件點(diǎn)

本文主要介紹OTDR（MTS 6000型）測(cè)試的幾種典型曲線，并分析產(chǎn)生這些曲線的原因，為技術(shù)人員在光纖鏈路維護(hù)和使用OTDR測(cè)試儀表過程中提供技術(shù)參考。

2 正常曲線分析

使用OTDR測(cè)試光纖的正常曲線時(shí)，在光纖近端有8～20 m盲區(qū)、遠(yuǎn)端產(chǎn)生菲涅爾反射峰的一條斜向下的曲線，如圖2所示。為準(zhǔn)確測(cè)試短距離光纜性能指標(biāo)，在近端加入1 km假纖（引導(dǎo)光纖）后測(cè)試，其曲線在1 km附近也會(huì)出現(xiàn)菲涅爾反射峰，如圖3所示。

由于OTDR技術(shù)的成熟及各生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的差異性，在進(jìn)行光纖鏈路測(cè)試時(shí)，單一改變波長(zhǎng)及待測(cè)光纖折射率等參數(shù)時(shí)，得到不同反射效果曲線，間接產(chǎn)生測(cè)試誤差影響故障判斷的準(zhǔn)確性。

2.1 波長(zhǎng)測(cè)試分析

在測(cè)試同一光纖時(shí)，設(shè)置相同的參數(shù)，僅改變測(cè)試波長(zhǎng)，測(cè)試顯示的短波長(zhǎng)曲線呈紅色、長(zhǎng)波長(zhǎng)呈藍(lán)色，可以觀察到短波長(zhǎng)曲線會(huì)比長(zhǎng)波長(zhǎng)曲線上移一定距離，如圖4所示。這是由于波長(zhǎng)越短，光信號(hào)的瑞利散射越強(qiáng)，但在進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)試時(shí)，由于短波長(zhǎng)信號(hào)的衰減較為嚴(yán)重，故在測(cè)試長(zhǎng)距離光纖時(shí)，宜采用長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)。

2.2 折射率測(cè)試分析

在測(cè)試同一光纖時(shí)，設(shè)置相同的參數(shù)，僅改變?cè)O(shè)備光源折射率。由于在使用OTDR設(shè)備進(jìn)行設(shè)置時(shí)折射率與光纖折射率的不匹配，得到紅色曲線，如圖5所示。折射率的設(shè)置會(huì)影響計(jì)算距離時(shí)的速度，當(dāng)操作人員對(duì)纖芯折射率設(shè)置存在偏差（即使很小，例如0.1%）時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)距離測(cè)試時(shí)會(huì)引起顯著的誤差（20 km時(shí)0.1%的誤差為20 m）。

3 異常曲線分析

3.1 遠(yuǎn)端無(wú)菲涅爾反射峰

無(wú)菲涅爾反射峰，如圖6所示，多數(shù)情況下，是因?yàn)镺TDR設(shè)置的測(cè)試距離過短，OTDR沒有形成完整的測(cè)試曲線。一般設(shè)置的測(cè)試距離為光纜實(shí)際距離的1.5～2倍。

3.2 臺(tái)階事件

臺(tái)階事件，如圖7所示，正常的測(cè)試曲線應(yīng)該是一直斜向下的，但有時(shí)在整個(gè)曲線的個(gè)別點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)上升現(xiàn)象，一般稱為“臺(tái)階”事件，這種臺(tái)階一般發(fā)生在剛?cè)劢油瓿傻慕宇^處，它是由于光纖接頭的后向散射功率大于前段光纖的后向散射功率形成的，實(shí)際上它反映了接頭兩側(cè)光纖的失配程度。

3.3 “鬼影”現(xiàn)象

鬼影現(xiàn)象，如圖8所示，曲線顯示比實(shí)際光纖段多出幾個(gè)反射峰，這種錯(cuò)誤的菲涅爾反射稱為“鬼影”現(xiàn)象。 它形成的主要原因是光纖上有很強(qiáng)的反射事件，事件發(fā)生地離測(cè)試點(diǎn)較近時(shí)，強(qiáng)烈的反射光返回到了OTDR接收端，再被反射回光纖，或者是光纖鏈路上有多個(gè)反射事件點(diǎn)，從后一個(gè)事件點(diǎn)反射的光到達(dá)前面的事件點(diǎn)，又被反射回來。為避免出現(xiàn)“鬼影”現(xiàn)象，在設(shè)置OTDR時(shí)，應(yīng)盡量選用合適量程、短脈沖寬度、降低輸入電平、減少事件點(diǎn)的反射條數(shù)，同時(shí)還應(yīng)注意連接器的潔凈度和緊密度等。在實(shí)際測(cè)試短距光纜時(shí)，可在測(cè)試過程中加入1～2 km的假纖，以延長(zhǎng)測(cè)試距離。

4 事件點(diǎn)分析

在發(fā)生“臺(tái)階事件”的曲線中，根據(jù)臺(tái)階的下降與上升的情況我們可以分析事件產(chǎn)生的原因。

下降臺(tái)階測(cè)試曲線，如圖9所示。由于斷面的不平整，光信號(hào)在光纖內(nèi)無(wú)反射回饋，判斷為光纖斷裂，記錄發(fā)生實(shí)際點(diǎn)的距離，進(jìn)行計(jì)算、修正誤差并確定事件位置點(diǎn)。

上升臺(tái)階測(cè)試曲線。觀察上升臺(tái)階之后的曲線變化，如果保持原有斜率不變，即為偽增益現(xiàn)象，可以判定為活動(dòng)連接器引起的事件，如圖10所示；若反射功率逐漸減弱，如圖11所示，可以判定為尾端效果，不進(jìn)行處理。

5 結(jié) 語(yǔ)

OTDR是光纜工程建設(shè)和光纖通信網(wǎng)日常維護(hù)工作的重要儀表，如何正確地分析OTDR測(cè)試曲線和確定事件點(diǎn)信息，對(duì)于提高光纜建設(shè)水平和光纖通信網(wǎng)的維護(hù)至關(guān)重要。希望此篇文章能對(duì)相關(guān)技術(shù)人員提供技術(shù)依據(jù)和解決問題的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋靜靜，楊倩，何晨程，等.著色光纖OTDR異常曲線分析[J].現(xiàn)在傳輸，2014，（1）.