OTDR工作原理

一般來(lái)說(shuō)，OTDR的組成框圖如下面兩張圖所示：

OTDR的工作原理是將經(jīng)過(guò)脈沖調(diào)制的光源經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)和耦合器進(jìn)入到被測(cè)光纖線路，由于瑞利散射的作用，后向散射光經(jīng)耦合器返回OTDR的檢測(cè)器，近處的散射光先返回，遠(yuǎn)處的散射光后返回，且強(qiáng)度沿光纖由近及遠(yuǎn)逐漸變?nèi)?，將光電變換后的信號(hào)放大、處理后送到顯示屏，就會(huì)看到一條由左向右向下傾斜的曲線，這表示光纖線路由近及遠(yuǎn)損耗逐步變大。而光脈沖信號(hào)遇到不連續(xù)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生菲涅爾反射，反射光也會(huì)返回到OTDR的檢測(cè)器端，通過(guò)計(jì)算發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差再由光的傳播速度可計(jì)算出不連續(xù)點(diǎn)的距離，對(duì)故障進(jìn)行定位。

接頭損耗的計(jì)算

如下圖所示，某點(diǎn)的接頭損耗就是這個(gè)點(diǎn)之后的后向散射光比這個(gè)點(diǎn)之前的后向散射光弱的程度，用公式表示就是log(Pb1/Pb2)，Pb1是之前的后向散射光功率，Pb2是之后的后向散射光功率。表現(xiàn)在OTDR測(cè)試曲線上就是這個(gè)損耗點(diǎn)后面有個(gè)向下的臺(tái)階。光纖上的熔接點(diǎn)、彎折點(diǎn)、擠壓點(diǎn)都可能會(huì)造成這樣的損耗點(diǎn)。

接頭損耗出現(xiàn)負(fù)數(shù)的現(xiàn)象

由于光纖接頭相當(dāng)于無(wú)源器件，所以，它只能引起損耗而不可能引起“增益”。OTDR通過(guò)比較接頭前后的后向散射電平的測(cè)量值來(lái)對(duì)接頭的損耗進(jìn)行計(jì)算。如果接頭后光纖的散射系數(shù)較高，接頭后面的后向散射電平就可能大于接頭前的散射電平，抵消了接頭的損耗，從而引起所謂的“偽增益”。正常接頭損耗顯示為正數(shù)，接頭“增益”顯示為負(fù)數(shù)。如下圖所示：左圖為0.5dB的損耗，右圖為 -0.1dB的“偽增益”。

事實(shí)上，光脈沖通過(guò)接頭始終會(huì)存在損耗，不可能有真的增益出現(xiàn)。導(dǎo)致偽增益的主要原因當(dāng)屬要熔接的兩段光纖模場(chǎng)直徑，其次還有折射率、散射系數(shù)等有差異，所以這種“偽增益”現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在不同廠家光纜或同一廠家不同批次光纜之間熔接在一起時(shí)。

接頭損耗出現(xiàn)負(fù)數(shù)時(shí)的應(yīng)對(duì)之策

遇到接頭損耗出現(xiàn)負(fù)數(shù)這種情況時(shí)，準(zhǔn)確獲得接頭損耗的唯一方法是：用OTDR從被測(cè)光纖的兩端分別對(duì)該接頭進(jìn)行測(cè)試，并將兩次測(cè)量結(jié)果取算術(shù)平均值。這種方法稱為雙向平均測(cè)試法，是目前光纖特性測(cè)試中必須使用的方法。如上圖中是同一接頭雙向測(cè)試結(jié)果的話，這個(gè)接頭的實(shí)際損耗 = (0.5-0.1)/2 = 0.2dB。實(shí)踐中，雙向算術(shù)平均值應(yīng)該小于等于0.08dB。

在進(jìn)行光纖割接時(shí)，盡量獲取光纖的模場(chǎng)直徑、包層直徑、包層不圓度、同心度偏差這幾個(gè)參數(shù)，要熔接的兩段光纖的參數(shù)越接近越好，條件允許的話使用同一廠家的產(chǎn)品，生產(chǎn)順序鄰近就更好，這樣熔接在一起時(shí)，接頭損耗出現(xiàn)負(fù)數(shù)的概率就很小了。（作者：王富林）