OTDR基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用課件

1、OTDR 基礎(chǔ)2022/8/4第1頁，共33頁。目 錄OTDR入門：為什么要使用OTDR？OTDR測的是什么？為什么需要使用？它包含些什么？優(yōu)點(diǎn)光纖傳輸背景知識(shí)的了解OTDR是如何工作的？動(dòng)態(tài)范圍 / 發(fā)射激光脈沖寬度 / 平均化盲區(qū) (ADZ/EDZ)分辨率（脈寬 / 采樣頻率）OTDR測試哪些參數(shù)：距離/損耗/彎曲/熔接損耗/連接器損耗/回波損耗怎樣去讀懂一條測試曲線設(shè)置最優(yōu)的測試條件，得到最準(zhǔn)的測試結(jié)果2第2頁，共33頁。OTDR入門JDSU MTS-4000 OTDR最全面的光纖測試工具 在光纖線路的任何地方檢測、定位以及測量事件點(diǎn) 識(shí)別光纖事件和損傷包括鏈路中的熔接點(diǎn)、彎曲、連接器、

2、斷裂等 給出到每個(gè)事件/損傷點(diǎn)的物理距離 測量光纖、事件點(diǎn)/損傷點(diǎn)的衰減或損耗 針對每個(gè)反射事件/損傷點(diǎn)給出反射功率以及回波損耗值 管理測試數(shù)據(jù)并形成測試報(bào)告YOKOGAWA AQ7275 OTDR3第3頁，共33頁。光纖傳輸背景知識(shí)OTDR的測試有賴于以下兩種現(xiàn)象： 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 菲涅爾反射 (Fresnel reflection)光的反射現(xiàn)象 = 菲涅爾反射光纖中的瑞利散射以及背向散射效應(yīng)傳輸光散射光后向散射光4第4頁，共33頁。OTDR是如何工作的？ OTDR將一束短的光脈沖注入光纖一端，然后分析返回到輸入端的背向散射光以及反射光信號(hào) 隨后，接收到

3、的光信號(hào)被繪制成背向散射X/Y坐標(biāo)軸曲線（dB vs. 距離） 最后執(zhí)行事件點(diǎn)分析，以形成測試結(jié)果表一條OTDR曲線圖例5第5頁，共33頁。光纖類型及適用光波長單模 (SM)1310 & 1550nm是單模OTDR測試中使用的主要波長 當(dāng)需要監(jiān)測活動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以使用1625nm來進(jìn)行在線尋障多模 (MM)850 & 1300nm一般被應(yīng)用于多模光纖系統(tǒng)的傳輸以及測試6第6頁，共33頁。動(dòng)態(tài)范圍 & 輸入功率水平 動(dòng)態(tài)范圍 決定了可探測到的光纖長度 & 取決于OTDR本身設(shè)計(jì)以及相關(guān)的設(shè)置 輸入功率水平 即OTDR發(fā)射至待測光纖中的光的功率水平 在連接耦合不好的情況下，將會(huì)導(dǎo)致較差的輸入功率

4、水平，這也是造成動(dòng)態(tài)范圍損失以及測試準(zhǔn)確性變差的最重要因素 脈沖寬度的效應(yīng)：脈寬越大，可接收到的背向散射光越多7第7頁，共33頁。OTDR測試哪些參數(shù)？距離OTDR的測試基于“時(shí)間”：測試輸入光纖中的每個(gè)光脈沖的來回全程時(shí)間。我們已知光在真空中傳播的速度和待測光纖介質(zhì)的折射率，則可以計(jì)算出光纖的長度。d=(ct)/2nd=光纖長度c=光在真空中傳播的速度t=時(shí)間n=折射率8第8頁，共33頁。 衰減 （也叫做光纖損耗）表示為dB或dB/km。其中dB代表損耗，dB/km表示兩個(gè)事件點(diǎn)之間的光纖區(qū)間的衰減率。OTDR測試哪些參數(shù)？9第9頁，共33頁。 事件損耗即事件點(diǎn)前后的光功率水平之差，以dB表

5、示。熔接點(diǎn)或宏彎曲連接器或機(jī)械接續(xù)子OTDR測試哪些參數(shù)？所謂事件，一般是指人為的一些損耗點(diǎn)（如熔接點(diǎn)、連接器等）；或者是光纖本身的某些狀況（如彎曲）注：10第10頁，共33頁。 反射比事件的反射光功率與入射光功率之比，表示為負(fù)dB值。反射比越大，則表明有更多的光反射回來，這就告訴我們連接處是比較差的。一個(gè)-50dB的反射比要比-20dB的好。反射比的典型值 PC連接器 -45dB UPC連接器 -55dB APC連接器 -65dBOTDR測試哪些參數(shù)？反射比的作用在高速網(wǎng)絡(luò)（10G+）中或者大功率激光傳輸（如FTTH中的CATV/HDTV）時(shí)變得十分重要11第11頁，共33頁。 光回波損耗

6、(ORL)測試光纖中返回起始端的光的多少的參數(shù)，定義為輸出光功率與反射光功率之比，單位為dB?；夭〒p耗的dB值越大則表明反射回的光越少。OTDR不僅可以測試線路全程的回?fù)p值，也能夠測試某一段光纖的回?fù)p值。距離 (km)衰減 (dB)指定區(qū)域的ORLOTDR測試哪些參數(shù)？那么，ORL與反射比的區(qū)別是什么？12第12頁，共33頁。怎樣去讀懂一條測試曲線13第13頁，共33頁。怎樣去讀懂一條測試曲線14第14頁，共33頁。在OTDR的測試光口與測試尾纖或跳線之間存在耦合連接（反射）。這一現(xiàn)象存在于曲線的最左端。反射比： PC連接頭 -45dB UPC連接頭 -55dB APC連接頭 -65dB插入損

7、耗： 無法測量測試頭端的反射15第15頁，共33頁。衰減盲區(qū) (ADZ) 就是一個(gè)反射事件之后到可以精確檢測并測量另一個(gè)事件損耗的最小距離。所需的最小距離是從發(fā)生反射事件時(shí)開始，直到反射降低到光纖的背向散射級別的0.5dB。 在左圖中兩個(gè)事件相距比較近，并落在衰減盲區(qū)之內(nèi)，如此只顯示了一個(gè)事件 使用小脈寬可以有效減小衰減盲區(qū)事件盲區(qū) (EDZ) 就是兩個(gè)連續(xù)非飽和反射事件可以被分辨出的最小距離。 在左圖中兩個(gè)事件相距比較近，并落在事件盲區(qū)之內(nèi)，如此只顯示了一個(gè)事件 使用小脈寬可以有效減小事件盲區(qū)盲區(qū)16第16頁，共33頁。光纖連接器將兩根光纖機(jī)械地連接耦合在一起，但同時(shí)在連接處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射事

8、件。反射比： PC連接器 -45dB UPC連接器 -55dB APC連接器 -65dB插入損耗： 0.5dB （良好的連接頭一般插損在0.2dB以內(nèi)）連接器17第17頁，共33頁。一個(gè)熔接點(diǎn)是由熔接機(jī)熱熔兩根光纖并接續(xù)造成的。反射比：無插入損耗： 0.1dB一個(gè)“增益”是一種熔接點(diǎn)的負(fù)損耗，當(dāng)兩根具有不同后向散射系數(shù)的光纖熔接在一起時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象（后向散射系數(shù)大的在后）。反射比： 無插入損耗： 小增益熔接點(diǎn)18第18頁，共33頁。 方向 A-B 方向 B-A熔接點(diǎn)雙向分析熔接損耗熔接增益由于光纖后向散射系數(shù)的失配，針對不同的測試方向，一個(gè)熔接點(diǎn)有可能呈現(xiàn)增益，也有可能呈現(xiàn)為損耗。在兩個(gè)方向

9、上來測試熔接損耗并進(jìn)行雙向分析，能夠?qū)⒖赡艹霈F(xiàn)的光纖失配現(xiàn)象找出，并通過平均兩個(gè)測試結(jié)果來得到實(shí)際的熔接損耗值。19第19頁，共33頁。 宏彎曲是指光纖的物理彎曲 光波長越長，彎曲損耗越大 因此如要區(qū)分一個(gè)損耗是彎曲還是熔接點(diǎn)，則可以使用雙波長測試典型為1310&1550nm反射比： 無插入損耗：隨彎曲程度&波長的變化而變化宏彎曲20第20頁，共33頁。機(jī)械接續(xù)子一個(gè)機(jī)械接續(xù)子通過將兩根光纖在它的內(nèi)部對準(zhǔn)的方式來進(jìn)行物理耦合。反射比： -35dB插入損耗： 0.5dB一般機(jī)械接續(xù)子（也稱冷接子）主要應(yīng)用于FTTH接入，極少用于城域傳輸網(wǎng)及更高級別的網(wǎng)絡(luò)21第21頁，共33頁。一個(gè)光纖末端或斷點(diǎn)

10、通常存在于一根光纖的終點(diǎn)。 末端的反射效果取決于光纖斷點(diǎn)端面的平整度及其所處環(huán)境。反射比：暴露于空氣中的PC連接頭 -14dB 暴露于空氣中的APC連接頭 -35dB插入損耗： 高（通常情況下）光纖末端或斷點(diǎn)OTDR并不能告訴你光纖的末端究竟是正常的終點(diǎn)還是一個(gè)切割點(diǎn)或斷裂點(diǎn)。由于在曲線上看上去都差不多，所以你必須根據(jù)實(shí)際自己判斷。22第22頁，共33頁。一個(gè)鬼影的出現(xiàn)是我們所不希望看到的，它是由于一個(gè)較大的反射所造成的，在曲線上會(huì)產(chǎn)生“回聲”。鬼影通常會(huì)出現(xiàn)在光纖末端之后。往往它到二次反射點(diǎn)的距離正好是反射點(diǎn)至二次反射點(diǎn)距離的兩倍。反射比：小于它的源反射插入損耗：無鬼影23第23頁，共33頁

11、。設(shè)置最優(yōu)的測試條件，得到最準(zhǔn)的測試結(jié)果24第24頁，共33頁。檢查并清潔光纖連接頭的端面（尾纖 & 測試接口）根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置合理的測試參數(shù)測試查看測試曲線 / 結(jié)果列表存儲(chǔ) / 形成報(bào)告 更多的分析（高級用戶）執(zhí)行一項(xiàng)OTDR測試25第25頁，共33頁。自動(dòng)模式測試 最簡單 & 最有效的測試方法 進(jìn)入設(shè)置菜單 選擇自動(dòng)模式 按測試鍵 屏幕顯示測試曲線以及事件表（平均化完成后） 曲線可被自動(dòng)保存并生成報(bào)告 可以使用PC軟件來離線分析及管理測試結(jié)果在自動(dòng)模式下，OTDR會(huì)自動(dòng)決定最佳的參數(shù)設(shè)置（脈寬、平均化次數(shù)、距離范圍等）OTDR操作 自動(dòng)模式26第26頁，共33頁。脈寬控制發(fā)射進(jìn)光纖的激光

12、的多少一個(gè)短的脈寬具備較高的分辨率以及較短的盲區(qū)，但是動(dòng)態(tài)范圍卻較小一個(gè)長的脈寬具備較高的動(dòng)態(tài)范圍，但是其分辨率卻變小了，同時(shí)盲區(qū)將增大短脈寬： 更高的分辨率 更短的盲區(qū) 更小的動(dòng)態(tài)范圍 更多的噪聲5ns1s100ns長脈寬： 更低的分辨率 更大的盲區(qū) 更大的動(dòng)態(tài)范圍 更少的噪聲OTDR手動(dòng)操作中的關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)27第27頁，共33頁。5s30s20s捕獲時(shí)間（平均化）OTDR用于獲取及平均化數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間增加捕獲時(shí)間有助于在不影響分辨率及盲區(qū)的情況下改善動(dòng)態(tài)范圍OTDR手動(dòng)操作中的關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)通常將平均化時(shí)間設(shè)置為1020秒即可。而有時(shí)候我們會(huì)使用較短的脈寬來觀察曲線的某些細(xì)節(jié)，此時(shí)就應(yīng)該將平均

13、化時(shí)間延長以得到更清晰的曲線。28第28頁，共33頁。折射率 (IOR)折射率將OTDR測得的時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離，并顯示于測試曲線上輸入合適的折射率數(shù)值將能確保準(zhǔn)確的光纖長度測試OTDR手動(dòng)操作中的關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)29第29頁，共33頁。OTDR模塊特性主要是根據(jù)動(dòng)態(tài)范圍來決定的?？蓞⒄找韵聨c(diǎn)來選擇最佳的測試模塊：估算你可能需要測試的最長距離決定光纖鏈路的總損耗預(yù)算按照這樣的原則選擇模塊：從模塊的額定動(dòng)態(tài)范圍中減去6dB后仍滿足上述兩點(diǎn)要求（這6dB是預(yù)留的，以便于觀察后向散射信號(hào)或測試熔接損耗）怎樣選擇合適的OTDR（模塊）30第30頁，共33頁。計(jì)算要素鏈路舉例 & 計(jì)算最長跨度距離75km光纖

14、平均損耗0.33dB/km1310nm 75km = 24.75dB0.20dB/km1550nm 75km = 15dB連接器損耗 典型為4個(gè)連接器，每個(gè)0.5dB4 0.5dB = 2dB熔接損耗典型為 0.1dB，每5km一個(gè)熔接點(diǎn)75 / 5 = 15個(gè)熔接點(diǎn) 0.1dB = 1.5dBOTDR模塊動(dòng)態(tài)范圍的預(yù)留dB數(shù)推薦預(yù)留6dB用于熔接損耗測量1310nm1550nmdB dB24.7515+ 2+ 2+ 1.5+ 1.5+ 6+ 6= 34.25= 24.5OTDR模塊的動(dòng)態(tài)范圍要求 舉例：鏈路損耗 / OTDR模塊選擇的計(jì)算31第31頁，共33頁。導(dǎo)引光纜 使用一根導(dǎo)引光纜（即測試?yán)w），令光纖鏈路頭端的