施陽光

（中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，安徽 蚌埠 233006）

一、引言

光時域反射儀 (optical time domain reflectometer，簡稱OTDR)，可以顯示光纖光纜的損耗分布特性，確定連接點、故障點和斷點的位置，測量光纖的衰減系數(shù)、兩點間損耗和接頭損耗，由于其具有單端非破壞性測量特點，是光纖光纜生產(chǎn)制造、施工及維護(hù)中常用測試儀器。

二、OTDR的工作原理

OTDR工作時由激光源發(fā)射脈沖光束注入被測光纖，由于光纖本身的特性和摻雜成分的非均勻性，使光在光纖中傳輸產(chǎn)生瑞利散射，由于機(jī)械連接及斷裂等原因使光在光纖中傳輸產(chǎn)生菲涅爾反射，這些散射光和反射光一部分反向傳回到輸入端。利用觀察瑞利后向散射光強度變化，即可確定損耗分布、熔接損耗等，利用觀察菲涅爾反射即可確定光纖的斷點、故障點等。OTDR的工作原理框圖如圖1所示。

三、OTDR的選型

近年來，國內(nèi)OTDR的功能越來越多，指標(biāo)越來越高，繁多的品牌和差異化的價格使不少用戶在選擇OTDR時看花了眼睛。在選擇OTDR時，主要從以下三大方面考慮。

（一）功能性

功能性主要考慮OTDR的使用環(huán)境、測試波長和功能模塊等。

圖1 OTDR原理框圖

首先根據(jù)測試對象的類型以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、工作波長，來選擇需要使用的測試波長，目前市面上單模OTDR常用的測試波長有1310nm、1550nm、1490nm、1625nm等波長，多模OTDR常用的測試波長有850nm、1300nm。

許多OTDR還有附加模塊功能，如VFL（可視性故障定位）、光功率計、光源、光纖端面檢測、光纜普查等。用戶可以根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇。

除此之外，如果經(jīng)常在戶外作業(yè)，購買者還需留意OTDR的待機(jī)時間、顯示效果、便攜性和接口，有的廠家會標(biāo)配U盤，方便用戶存儲、傳輸測試曲線。

（二）指標(biāo)

指標(biāo)主要考慮OTDR的動態(tài)范圍、盲區(qū)和測距準(zhǔn)確度。

動態(tài)范圍反映了OTDR的測距能力，相同光脈沖下，動態(tài)范圍越大，OTDR的可測光纖距離就越長，現(xiàn)在市面上，一般經(jīng)濟(jì)型的手持OTDR的動態(tài)范圍在30dB左右，使用1550nm波長測試，理想情況下，最多可以測試150km的光纖。實際鏈路中的光纖并不理想，存在著熔接點、分路器、連接器、波分復(fù)用器等，需要用戶對動態(tài)范圍有一個粗略的估算。

盲區(qū)反映了OTDR對短距離光纖鏈路的測試能力，分為事件盲區(qū)和衰減盲區(qū)。事件盲區(qū)可以理解為OTDR檢測到一個菲涅爾反射后能夠連續(xù)檢測到另一個事件點的最小距離，而衰減盲區(qū)則表示在檢測到一個菲涅爾反射后，OTDR能夠精確測量連續(xù)事件損耗的最小距離。同等光脈寬下，小的盲區(qū)對連續(xù)事件點的分辨能力更強。

測距準(zhǔn)確度反映了OTDR所測得的光纖長度與光纖真實長度偏差的程度，與OTDR的取樣分辨率有關(guān)，同一量程下，取樣分辨率越高，測距準(zhǔn)確度也就越高。而當(dāng)測試量程增大，取樣分辨率會隨之降低，目前許多品牌的OTDR推出了高分辨測試模式，在犧牲測試時間的前提下，提高了大量程的取樣分辨率，對精度要求高的用戶尤其需要注意這個指標(biāo)。

（三）性價比

在選擇OTDR時，需要根據(jù)使用需求決定OTDR的指標(biāo)范圍及相關(guān)型號，過度追求較高的功能指標(biāo)從經(jīng)濟(jì)性和實用性上來說都是不可取的，同時售后服務(wù)的便利性及維修成本也需要納入考慮范圍。OTDR的使用年限一般在5年以上，選購適用的型號將會為后期的使用帶來便利。

四、OTDR的使用技巧

（一）手動測試時測試條件的設(shè)置

OTDR一般具有“自動測試”模式，可以智能選擇測試條件，滿足用戶的基本使用需求，但也存在需要手動設(shè)置參數(shù)進(jìn)行測試的情況。舉例來說，使用OTDR去測試末端連接10m跳線的5km光纖，選擇自動測試時，OTDR會選擇較大脈寬以得到正確的平均損耗，這也就導(dǎo)致末端的盲區(qū)較大，雖然可以分析出5km光纖的鏈路信息，但分析不到末端的10m跳線。為了測出10m跳線，就需要將脈寬設(shè)置為最低值，同時將OTDR的輸出信號調(diào)至最弱來減弱末端反射，此時OTDR只能測出5km光纖尾端的反射峰，曲線鏈路的損耗以及鏈路中的事件點都被淹沒在噪聲中，但反射峰的寬度最窄，盲區(qū)最小，更容易讀取后端的跳線。由此例可以看出，根據(jù)測試目的的不同，測試條件的選擇也不一樣，為獲得最準(zhǔn)確的鏈路情況，手動測試是必不可少的。

（二）附加光纖的使用

附加光纖是一段用于連接OTDR和待測光纖，長100～1000m的光纖，主要的作用是處理前端的盲區(qū)。一般來說，OTDR與待測光纖之間的連接器引起的盲區(qū)最大。實際測量中，附加光纖的使用可以使待測光纖的始端落在OTDR曲線的線性穩(wěn)定區(qū)，避免出現(xiàn)待測光纖始端存在事件點而分析不到的情況。

（三）鬼影的識別和處理

鬼影是由光纖線路中某點很強的菲涅爾反射引起的二次及二次以上反射，因反射落在平坦的測試曲線上，造成了一種光纖有故障點的假象。鬼影形成的原因有：①菲涅爾發(fā)射功率遠(yuǎn)大于后向瑞利散射光功率；②被測光纖長度大于OTDR所選測試量程。OTDR發(fā)射光脈沖頻率較高，反射回始端的光脈沖還沒達(dá)到始端，第二個光脈沖又發(fā)射出去，它們在線路的某一點相遇而形成鬼影；③OTDR與光纖、光纖與光纖接口損耗大。當(dāng)脈沖遇到大的反射接頭時，一部分脈沖會返回始端，與其他光脈沖相疊加而形成鬼影。

識別鬼影可以從鬼影的兩個主要特征入手，一是曲線上鬼影處未引起明顯損耗，二就是鬼影與始端的距離是強反射事件與始端距離的整數(shù)倍。判斷出鬼影之后，可以通過放大測試量程（OTDR測試量程大于被測光纖的兩倍）、減小OTDR輸出信號的強度、在強反射處通過使用折射率匹配液或者彎曲光纖減弱反射回始端的光等措施來消除鬼影。

五、常見問題分析處理

（一）測試結(jié)果不準(zhǔn)

當(dāng)OTDR能正常測出曲線時，測量結(jié)果不準(zhǔn)一般可以分為測試光纖長度偏差大和測試光纖損耗偏差大兩種情況。

長度偏差大可能與設(shè)置的折射率有關(guān)，不同類型和廠家的光纖的折射率是不同的。設(shè)置不同的折射率測同一段光纖，測得的長度也不一樣。排除折射率因素后，則可能與測試曲線的原點未歸零、選擇測試量程過大、儀器信號弱自動分析事件點不準(zhǔn)、將鬼影視為事件點等原因有關(guān)。

損耗偏差大可能是因為設(shè)置的脈寬與輸出信號強度不當(dāng)導(dǎo)致曲線飽和或者太弱、選擇測試損耗的類型參數(shù)不當(dāng)（如想得到平均損耗而誤選擇反射損耗）、OTDR的光輸出頭匹配差，如接頭端面臟、接頭類型與被測光纖的接頭類型不同（如將APC的接頭與UPC相連）等原因造成的前端曲線拖尾。測試光纖前，清潔OTDR的光輸出頭和被測光纖的端面可避免多種問題的出現(xiàn)。

（二）測不出曲線

當(dāng)OTDR測不出曲線時，首先需要使用VFL等工具判斷被測光纖近點是否有斷點或者彎折損耗大的地方，排除光纖因素后，一般是由輸出接頭不匹配造成，包括接頭進(jìn)入灰塵或其他污染物，長期磨損匹配差，接頭類型不匹配，陶瓷連接器碎裂等原因。排除外部因素后仍不能測出曲線，極有可能儀器內(nèi)部出現(xiàn)問題，如OTDR內(nèi)部光纖折斷，電路板故障等。

（三）提示被測光纖含有光信號

出現(xiàn)提示時，首先應(yīng)當(dāng)確定被測光纖中是否確實含有活動光信號，可以使用光功率計輔助測試。若被測光纖中含有活動光信號，應(yīng)停止使用OTDR測試該光纖，防止對OTDR的激光器造成永久性損傷，確認(rèn)關(guān)斷光信號來源后再進(jìn)行測試。在無法切斷光信號來源的情況下，就需要使用具有online-test（在線測試）功能的OTDR，通過在OTDR的光路中添加濾波器，直接阻隔特定范圍的光來實現(xiàn)對含有活動光信號光纖的測量。在確認(rèn)被測光纖不含活動光信號的情況下，OTDR仍彈出提示，則可能是儀器電路出現(xiàn)故障。

六、結(jié)論

光纖通信以其傳輸距離遠(yuǎn)、信息容量大且通信質(zhì)量高等特點已經(jīng)成為當(dāng)今信息傳輸?shù)闹饕侄?，OTDR隨著光纖通信技術(shù)，特別是FTTH的廣泛應(yīng)用也越來越普及。對于光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員，為了確保光纖網(wǎng)絡(luò)的正常運營，掌握和了解OTDR的主要性能指標(biāo)、正確和熟練的使用OTDR是非常必要的。