OTDR基础知识及应用

2020/1/22OTDR基础2目录•OTDR入门：为什么要使用OTDR？–OTDR测的是什么？为什么需要使用？它包含些什么？–优点……•光纤传输背景知识的了解•OTDR是如何工作的？–动态范围/发射激光脉冲宽度/平均化–盲区(ADZ/EDZ)–分辨率（脉宽/采样频率）•OTDR测试哪些参数：距离/损耗/弯曲/熔接损耗/连接器损耗/回波损耗•怎样去读懂一条测试曲线•设置最优的测试条件，得到最准的测试结果3OTDR入门JDSUMTS-4000OTDR最全面的光纤测试工具在光纤线路的任何地方检测、定位以及测量事件点识别光纤事件和损伤包括链路中的熔接点、弯曲、连接器、断裂等给出到每个事件/损伤点的物理距离测量光纤、事件点/损伤点的衰减或损耗针对每个反射事件/损伤点给出反射功率以及回波损耗值管理测试数据并形成测试报告YOKOGAWAAQ7275OTDR4光纤传输背景知识OTDR的测试有赖于以下两种现象：-瑞利散射(Rayleighscattering)-菲涅尔反射(Fresnelreflection)光的反射现象=菲涅尔反射光纤中的瑞利散射以及背向散射效应传输光散射光后向散射光5OTDR是如何工作的？OTDR将一束短的光脉冲注入光纤一端，然后分析返回到输入端的背向散射光以及反射光信号随后，接收到的光信号被绘制成背向散射X/Y坐标轴曲线（dBvs.距离）最后执行事件点分析，以形成测试结果表一条OTDR曲线图例6光纤类型及适用光波长单模(SM)•1310&1550nm是单模OTDR测试中使用的主要波长•当需要监测活动光纤网络时，可以使用1625nm来进行在线寻障多模(MM)•850&1300nm一般被应用于多模光纤系统的传输以及测试7动态范围&输入功率水平动态范围决定了可探测到的光纤长度&取决于OTDR本身设计以及相关的设置输入功率水平即OTDR发射至待测光纤中的光的功率水平在连接耦合不好的情况下，将会导致较差的输入功率水平，这也是造成动态范围损失以及测试准确性变差的最重要因素脉冲宽度的效应：脉宽越大，可接收到的背向散射光越多8OTDR测试哪些参数？•距离OTDR的测试基于“时间”：测试输入光纤中的每个光脉冲的来回全程时间。我们已知光在真空中传播的速度和待测光纤介质的折射率，则可以计算出光纤的长度。d=(c×t)/2nd=光纤长度c=光在真空中传播的速度t=时间n=折射率9衰减（也叫做光纤损耗）表示为dB或dB/km。其中dB代表损耗，dB/km表示两个事件点之间的光纤区间的衰减率。OTDR测试哪些参数？10事件损耗即事件点前后的光功率水平之差，以dB表示。熔接点或宏弯曲连接器或机械接续子OTDR测试哪些参数？所谓事件，一般是指人为的一些损耗点（如熔接点、连接器等）；或者是光纤本身的某些状况（如弯曲）11反射比事件的反射光功率与入射光功率之比，表示为负dB值。反射比越大，则表明有更多的光反射回来，这就告诉我们连接处是比较差的。一个-50dB的反射比要比-20dB的好。反射比的典型值PC连接器~-45dBUPC连接器~-55dBAPC连接器~-65dBOTDR测试哪些参数？反射比的作用在高速网络（10G+）中或者大功率激光传输（如FTTH中的CATV/HDTV）时变得十分重要12光回波损耗(ORL)测试光纤中返回起始端的光的多少的参数，定义为输出光功率与反射光功率之比，单位为dB。回波损耗的dB值越大则表明反射回的光越少。OTDR不仅可以测试线路全程的回损值，也能够测试某一段光纤的回损值。距离(km)衰减(dB)指定区域的ORLOTDR测试哪些参数？那么，ORL与反射比的区别是什么？13怎样去读懂一条测试曲线14怎样去读懂一条测试曲线15在OTDR的测试光口与测试尾纤或跳线之间存在耦合连接（反射）。这一现象存在于曲线的最左端。反射比：PC连接头~-45dBUPC连接头~-55dBAPC连接头~-65dB插入损耗：无法测量测试头端的反射16衰减盲区(ADZ)就是一个反射事件之后到可以精确检测并测量另一个事件损耗的最小距离。所需的最小距离是从发生反射事件时开始，直到反射降低到光纤的背向散射级别的0.5dB。在左图中两个事件相距比较近，并落在衰减盲区之内，如此只显示了一个事件使用小脉宽可以有效减小衰减盲区事件盲区(EDZ)就是两个连续非饱和反射事件可以被分辨出的最小距离。在左图中两个事件相距比较近，并落在事件盲区之内，如此只显示了一个事件使用小脉宽可以有效减小事件盲区盲区17光纤连接器将两根光纤机械地连接耦合在一起，但同时在连接处会产生一个反射事件。反射比：PC连接器~-45dBUPC连接器~-55dBAPC连接器~-65dB插入损耗：~0.5dB（良好的连接头一般插损在0.2dB以内）连接器18一个熔接点是由熔接机热熔两根光纤并接续造成的。反射比：无插入损耗：0.1dB一个“增益”是一种熔接点的负损耗，当两根具有不同后向散射系数的光纤熔接在一起时会出现这种现象（后向散射系数大的在后）。反射比：无插入损耗：小增益熔接点19方向A-B方向B-A熔接点双向分析熔接损耗熔接增益由于光纤后向散射系数的失配，针对不同的测试方向，一个熔接点有可能呈现增益，也有可能呈现为损耗。在两个方向上来测试熔接损耗并进行双向分析，能够将可能出现的光纤失配现象找出，并通过平均两个测试结果来得到实际的熔接损耗值。20宏弯曲是指光纤的物理弯曲光波长越长，弯曲损耗越大因此如要区分一个损耗是弯曲还是熔接点，则可以使用双波长测试典型为1310&1550nm反射比：无插入损耗：随弯曲程度&波长的变化而变化宏弯曲21机械接续子一个机械接续子通过将两根光纤在它的内部对准的方式来进行物理耦合。反射比：~-35dB插入损耗：~0.5dB一般机械接续子（也称冷接子）主要应用于FTTH接入，极少用于城域传输网及更高级别的网络22一个光纤末端或断点通常存在于一根光纤的终点。末端的反射效果取决于光纤断点端面的平整度及其所处环境。反射比：暴露于空气中的PC连接头~-14dB暴露于空气中的APC连接头~-35dB插入损耗：高（通常情况下）光纤末端或断点OTDR并不能告诉你光纤的末端究竟是正常的终点还是一个切割点或断裂点。由于在曲线上看上去都差不多，所以你必须根据实际自己判断。23一个鬼影的出现是我们所不希望看到的，它是由于一个较大的反射所造成的，在曲线上会产生“回声”。鬼影通常会出现在光纤末端之后。往往它到二次反射点的距离正好是反射点至二次反射点距离的两倍。反射比：小于它的源反射插入损耗：无鬼影24设置最优的测试条件，得到最准的测试结果251.检查并清洁光纤连接头的端面（尾纤&测试接口）2.根据实际情况设置合理的测试参数3.测试4.查看测试曲线/结果列表5.存储/形成报告6.更多的分析（高级用户）执行一项OTDR测试26•自动模式测试[最简单&最有效的测试方法]1.进入设置菜单2.选择自动模式3.按测试键4.屏幕显示测试曲线以及事件表（平均化完成后）5.曲线可被自动保存并生成报告6.可以使用PC软件来离线分析及管理测试结果在自动模式下，OTDR会自动决定最佳的参数设置（脉宽、平均化次数、距离范围等）OTDR操作―自动模式27•脉宽–控制发射进光纤的激光的多少–一个短的脉宽具备较高的分辨率以及较短的盲区，但是动态范围却较小–一个长的脉宽具备较高的动态范围，但是其分辨率却变小了，同时盲区将增大短脉宽：•更高的分辨率•更短的盲区•更小的动态范围•更多的噪声5ns1µs100ns长脉宽：•更低的分辨率•更大的盲区•更大的动态范围•更少的噪声OTDR手动操作中的关键设置参数285s30s20s•捕获时间（平均化）–OTDR用于获取及平均化数据点的时间–增加捕获时间有助于在不影响分辨率及盲区的情况下改善动态范围OTDR手动操作中的关键设置参数通常将平均化时间设置为10~20秒即可。而有时候我们会使用较短的脉宽来观察曲线的某些细节，此时就应该将平均化时间延长以得到更清晰的曲线。29•折射率(IOR)–折射率将OTDR测得的时间转换为距离，并显示于测试曲线上–输入合适的折射率数值将能确保准确的光纤长度测试OTDR手动操作中的关键设置参数30OTDR模块特性主要是根据动态范围来决定的。可参照以下几点来选择最佳的测试模块：1.估算你可能需要测试的最长距离2.决定光纤链路的总损耗预算3.按照这样的原则选择模块：从模块的额定动态范围中减去6dB后仍满足上述两点要求（这6dB是预留的，以便于观察后向散射信号或测试熔接损耗）怎样选择合适的OTDR（模块）31计算要素链路举例&计算最长跨度距离75km光纤平均损耗0.33dB/km@1310nm×75km=24.75dB0.20dB/km@1550nm×75km=15dB连接器损耗典型为4个连接器，每个0.5dB4×0.5dB=2dB熔接损耗典型为0.1dB，每5km一个熔接点75/5=15个熔接点×0.1dB=1.5dBOTDR模块动态范围的预留dB数推荐预留6dB用于熔接损耗测量1310nm1550nmdBdB24.7515+2+2+1.5+1.5+6+6=34.25=24.5OTDR模块的动态范围要求举例：链路损耗/OTDR模块选择的计算32导引光缆使用一根导引光缆（即测试纤），令光纤链路头端的连接器特性被表征出来这样做的好处是可以将测试头端的连接器移至OTDR的盲区之外同样，如果有必要的话，链路尾端的连接器也可以使用一根接收光缆来测得关于导引光缆导引光缆的长度一般在100~1000m为宜其实，长度的要求是取决于OTDR的盲区大小的。理论上来说导引光缆的长度最小应为衰减盲区的两倍，但实际中往往要更长一些优化OTDR测试的工具导引光缆头端反射事件连接器法兰33请提问……Thanks!