光时域反射仪实验样稿.docx

光时域反射仪(OTDR)试验
摘要：简述光时域反射仪工作原理，使用光时域反射仪对未知光纤进行测量，分析图像，取得其基础工作参数，并深入探究光时域反射仪参数对试验结果影响。
光时域反射仪工作原理
图1 OTDR工作原理图
光时域反射仪（optical time-domain reflectometer;OTDR）是一个经过对测量曲线分析，了解光纤均匀性、缺点、断裂、接头耦合等若干性能仪器。测量曲线获取原理图1所表示。
由激光器发出光脉冲注入到光纤后，在开始端接收到光能量能够分为两种类型：一个是光纤断面或连接界面菲涅尔反射光；另一个是瑞利散射光（背向散射）。经过测量分析这些后向散射光功率,能够得到沿光纤长度分布衰减曲线。
其中瑞利散射是当光线在光纤中传输时，因为光纤中存在分子等级大小结构上不均匀，光线一部分能量会被改变其原有传输方向而向四面散射现象。其强度和波长4次方成反比，其中有一部分散射光线和原来传输方向相反，被称为背向散射，图2：
图2瑞利散射和背向散射
试验用具
CMA4000i型OTDR、光纤连接器、适配器、光纤/光缆等。
试验统计和数据分析
熟悉仪器
阅读说明书，接入光纤，熟悉仪器。启用自动测量，仪器自动选择脉宽250ns激光源，并设置测量距离为16km，中速测量，得出曲线为OTDR进行3数次平均结果。观察所得曲线，可见入射端口和出射端各有显著峰值；放大入射端反射峰，可见识别出为部分重合两峰。其它部分为一直线，可初步断定被测光纤只存在一个机械连接事件。
使用两种脉冲宽度对光纤事件进行测量
使用脉宽为10ns脉冲，测量长度设为8km/，所得曲线图3所表示：
图3脉宽10ns下OTDR测量曲线
图4图3局部放大图
图3中A,B,C所表示，测量曲线有3个峰值， A峰是入射端菲涅尔反射峰，C峰是出射端菲涅尔反射峰，B峰则便是光纤中机械连接产生菲涅尔反射峰。曲线其它部分为一斜率基础均匀直线，没有抬升或下沉，可知光纤是均匀，光纤中并不存在耦合，缺点，应力过大等情况。放大曲线开始部分对机械连接进行定位，图4：
。
使用脉宽为250ns激光进行测量，测量长度选择8km/，所得曲线图5所表示：
图5脉宽250ns下OTDR测量曲线
从图中能够看出，曲线特征和脉宽10ns测量曲线相仿。全部有A,B,C三个反射峰，其它部分是斜率均匀直线。和10ns脉宽曲线不一样点在于，相同横坐标下，250ns曲线要在10ns曲线之上，换句话说，250ns脉宽下，OTDR探测到信号均比10ns脉宽下要强。这是因为脉宽增大了，使光源总功率增大了，图6：
图6脉宽10ns和250ns所得曲线对比图
其次是250ns曲线各个反射峰宽度变大了，也称作盲区变大了。这是由两部分原因造成：
（1）脉冲宽度增加，脉冲起始点和终止点之间时间间隔增大，经过OTDR探测便转化为空间域上宽度增加；
图 7 图6局部放大图
（2）OTDR专门用于探测微弱背向散射，机械连接处，耦合处等反射事件反射光功率较大，会使探测器出现饱和，
而脉宽增大会使光源功率增大，从而菲涅尔反射光功率也会增大，使得探测器饱和程度更深，需要更长时间恢复，再经过OTDR处理，就造