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8.1.2 光時域反射儀

光時域反射儀（OTDR）的原理是利用光脈沖的瑞利散射進(jìn)行測量的。由于瑞利散射光具有和入射波長同樣的波長，且功率與該點(diǎn)的入射光功率成正比的特性，所以通過測量沿光纖返回的反向光功率就可以獲得入射光沿光纖傳輸路徑所受到的損耗特性，并且還可以通過分析返回光信號的時間來確定待測光纖中不完善點(diǎn)的位置以及待測光纖的總長度。

OTDR的原理框圖如圖8-1所示。主時鐘產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號，脈沖發(fā)生器根據(jù)這個時鐘產(chǎn)生符合要求的窄脈沖，并用它來調(diào)制光源；光定向耦合器將光源發(fā)出的光，耦合到被測光纖，同時將散射和反射信號耦合進(jìn)光電檢測器，經(jīng)放大及信號處理后送入示波器顯示輸出波形及在數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)輸出有關(guān)數(shù)據(jù)。其中要進(jìn)行信號處理的原因是后向散射光非常微弱，淹沒在噪聲中，此采用取樣積分器對微弱散射光進(jìn)行取樣求和，隨機(jī)噪聲抵消，而將散射信號取出。

如圖8-2所示是條典型的測量曲線。其中a點(diǎn)為光纖的輸入端，由耦合設(shè)備和光纖輸入端端面產(chǎn)生的菲涅爾反射信號，并且此處的光信號最強(qiáng)；b點(diǎn)有一突降，說明此處有一接頭或存在其他的缺陷引起高損耗；c點(diǎn)突然有一個上升，說明此處有光纖的斷裂面，引起菲涅爾反射；d點(diǎn)為光纖的終點(diǎn)，輸出端引起的菲涅爾反射。在這個曲線屮，由于eb段和be段是逐漸降低的近似直線，說明這兩段光纖是均勻的，而be段曲線下降更平緩，說明這段光纖的衰減系數(shù)比前段要小，在cd段，曲線不是直線，說明這段光纖軸向結(jié)構(gòu)不太均勻。

為了維護(hù)方便，誤碼分析儀不僅有臺式，還有適于接入站和室外使用的便攜式誤碼分OTDR的兩個主要參數(shù)是動態(tài)范圍和測量范圍。動態(tài)范圍是指初始后向散射光功率電平與在測量3分鐘之后的噪聲電平之差，它是以dB為單位的光纖損耗的一種表示方法。動態(tài)范圍提供了儀器能測量的光纖損耗最大值的信息，指出了測量給定的光纖損耗所需要的時間，所以它通常用于表示OTDR的測量能力。動態(tài)范圍與分辨率之間的矛盾是制約OTDR的一個基本因素。要獲得高的空間分辨率，脈沖寬度必須盡可能小，然而這樣會降低信噪比，從而減小動態(tài)范圍。測景范圍表征了OTDR鑒別光纖鏈路發(fā)生故障的能力，如接頭點(diǎn)、連接點(diǎn)和光纖斷裂點(diǎn)。它的定義是使OTDR仍能進(jìn)行準(zhǔn)確測量的故障與OTDR之間所允許的最大損耗。

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