第5章仪表

OTDR测量中常见问题
（二）增益现象 增益现象一般易出现在光纤接头处。 增益现象一般易出现在光纤接头处。增 益现象又叫伪增益。 益现象又叫伪增益。 伪增益定义： 伪增益定义：我们把接头后光反射电平 高于接头前光反射电平的现象称为伪增 益现象。 益现象。
OTDR测量中常见问题
伪增益产生的原因 最直接原因是因为接续点之后的光纤反 射系数大于接续点前的光纤反射系数 段光纤的反射系数大于B （A段光纤的反射系数大于B段光纤的反 射系数）。 射系数）。 当接续损耗非常小， 当接续损耗非常小，并且接续点后光纤 的背向散射系数较高时（ 的背向散射系数较高时（对于同样的光 强，反射系数大时会引起大的背向反 ），接续后的背向散射电平就可能大 射），接续后的背向散射电平就可能大 于接续点前的背向散射电平， 于接续点前的背向散射电平，而且抵消 了接续点的损耗。 了接续点的损耗。
动态范围
动态范围大小决定仪器可测量光纤的最 大长度。如果OTDR的动态范围不够大， 在测量远距离背向散射信号时，就会被 噪声淹没，将不能观测到接头、弯曲等 小特征点。
动态范围
动态范围
距离刻度 距离刻度是表示OTDR测量光纤的长度指标，是 OTDR的主要参数。仪表一般只给出最大测试距离 刻度。把仪表给出的最大距离刻度理解为可测光纤 的最大距离是一种常见的错误，最长测量距离一般 由仪表的动态范围和被测光纤的衰减所决定的。当 背向散射电平低于OTDR噪声电平时，背向散射信 号成了不可见信号，在此之外的距离刻度上只能显 示噪声。
折射率的影响
折射率的设置必须准确；当几段光缆的折射 率不同时可采用分段设置的方法。
光缆成缆因素的影响
OTDR测量的是光纤的长度，通常光纤的长 度大于光缆的长度。 而实际工程和维护中需 要知道的是光缆的长度。 光缆成缆时的扭绞系数一般在7％左右 。 在测试时设置为多少？
OTDR接收电路设计
OTDR设计：主要是指接收电路部分可分 为高辨率和长距离两种优化设计，表现 在仪表上为高分辨率OTDR和长距离OTDR 两种优化模式。
常用光源
使用注意事项 ①注意使用的波长，稳定化光源波长应与之 相符； ②注意稳定化光源内部尾纤与待测光纤及连 接器的型号与特性； ③保持光功率输出端口的清洁，不用时应盖 上防尘罩； ④同时还应注意稳定化光源的调制方式，外 调时，必须选择合适的调制信号。
光功率计
光功率计是用来测量光功率大小、线路损耗、 系统富裕度及接收机灵敏度等的仪表，是光 纤通信系统中最基本，也是最主要的测量仪 表。 根据显示方式的不同，可分成模拟显示型和 数字显示型两类； 根据可接收光功率大小的不同，可分成高光 平型（测量范围为：＋10至－40dBm）、中 光平型（范围为0至－55dBm）和低光平型 （范围为：0至－90dBm）三类
其他几种光纤末端的识别
在测量光纤长度确定游动光标B时，必 须选准光纤末端，才能精确测量出光纤 的长度。在测试过程中，会遇到以下几 种光纤末端的显示曲线，以便于区分。 图中箭头所指的位置为游标B应选择的 位置。
其他几种光纤末端的识别
性能参数、 性能参数、常见问题及使用方法
1、OTDR的性能参数 、 的性能参数 OTDR的性能参数一般包括OTDR的动 态范围、盲区、距离精确度、OTDR接 收电路设计和光纤的回波损耗、反射损 耗。
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非反射事件 光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗， 但不会引起反射。由于它们的反射较小， 我们称之为非反射事件。 非反射事件在OTDR测试结果曲线上， 以背向散射电平上附加一突然下降台阶 的形式表现出来。因此在竖轴上的非反 射事件
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反射事件 活动连接器、机械接头和光纤中的断裂 点都会引起损耗和反射，我们把这种反 射幅度较大的事件称之为反射事件。 反射事件损耗的大小同样是由背向散射 电平值的改变量来决定。反射值（通常 以回波损耗的形式表示）是由背向散射 曲线上反射峰的幅度所决，OTDR测 试事件类型及显示
OTDR测试事件类型及显示
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光纤末端 光纤末端通常有两种情况： ①如果光纤的末端是平整的端面或在末 端接有活动连接器（平整、抛光），在 光纤的末端就会存在反射率为4％的菲 涅尔反射。 ②如果光纤的末端是破裂的端面，由于 末端端面的不规则性会使光线漫射而不 引起反射。
两种光纤末端及曲线显示示意图
采样间隔的影响
采样间隔越小，仪表的测试精度就越高，由 采样点偏差而带来的测量误差就越小。
折射率的影响
L＝V×T＝T×C／n 其中，C为光在真空中的速度，n为纤芯的折 射率，T为光在光纤中传播时间的一半。 当用户对光纤折射率设置存在偏差时，即使 这个偏差很小（1％）但对于长距离测量也会 引起显著的误差（20km时1％的误200m）。
回波损耗和反射损耗
对链路的影响 回波损耗对链路的影响：回损越小， 回波损耗对链路的影响：回损越小，反 射波越大，链路性能越差；回损越大， 射波越大，链路性能越差；回损越大， 反射波越小，链路性能越好。 反射波越小，链路性能越好。 反射损耗对链路的影响：反射损耗越大， 反射损耗对链路的影响：反射损耗越大， 反射波越大，链路性能越差； 反射波越大，链路性能越差；反射损耗 越小，反射波越小，链路性能越好。 越小，反射波越小，链路性能越好。
回波损耗和反射损耗
定义：回波损耗是指光波反向传输时的损耗， 定义：回波损耗是指光波反向传输时的损耗， 回波损耗又叫回损。 回波损耗又叫回损。 反射损耗是指光波正向传输时由于反射造成 的损耗（也可用反射系数表示）。 的损耗（也可用反射系数表示）。 回波损耗与反射损耗计算公式 回波损耗＝＋ ＝＋101g（P入／P反） 回波损耗＝＋ （ 入 反 反射损耗＝－ ＝－101g（P入／P反） 反射损耗＝－ （ 入 反 其中： 入 反射点的入射功率； 其中：P入－反射点的入射功率； P反－反射点的反射功率。 反 反射点的反射功率。
光功率计
根据光波长的不同，可分为长波长型（范围 为：1.0－1.7µm）、短波长型（范围为： 0.4-1.1µm）和全波长型（范围为0.7-1.6µm） 三类； 根据接收方式的不同，还可将光功率计分成 连接器式和光束式两类。
光功率计
注意事项： (1)选择与待测光信号的波长相一致的探头； (2)如果待测光由活动连接器输出，应清洁连 接器的端面； (3)如果待测的是裸光纤，应制作好裸光纤的 端面。 (4)注意测量功率单位的转换。
盲区
盲区：盲区是决定OTDR测量精细程度 的重要指标。 定义 我们将由活动连接器和机械接头等特征 点产生反射（菲涅尔反射）后，引起 OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲 点”称为盲区。主要有衰减盲区和事件 盲区。
盲区
盲区和动态范围间的关系 盲区：决定OTDR横轴上事件的精确程 度；动态范围：决定OTDR纵轴上事件 的损耗情况和可测光纤的最大距离。 影响动态范围和盲区的因素：主要有脉 冲宽度、平均时间、反射和OTDR接收 电路设计是否合理等。
OTDR测量中常见问题
（一）光纤类型不匹配 光纤类型不匹配是指OTDR的测试输出光纤 光纤类型不匹配是指 的测试输出光纤 与被测光纤的芯径不同， 与被测光纤的芯径不同，在连接器处出现光 纤类型不匹配。 纤类型不匹配。此时的光纤测试将出现竖轴 测试不准确（即光纤的损耗和衰减）， ），但横 测试不准确（即光纤的损耗和衰减），但横 轴测量准确。 轴测量准确。 消除光纤类型不匹配的方法是正确选择仪表 的输出光纤，使被测光纤与输出光纤相匹配， 的输出光纤，使被测光纤与输出光纤相匹配， 即用单模光纤的OTDR测单模光纤，用多模 即用单模光纤的 测单模光纤， 测单模光纤 光纤的OTDR测多模光纤；或根据被测光纤 测多模光纤； 光纤的 测多模光纤 的类型和尺寸， 的类型和尺寸，选择仪表输出光纤的类型和 尺寸，使之相匹配，以缩小测试误差。 尺寸，使之相匹配，以缩小测试误差。
光缆通信工程中常用仪表介绍
光衰减器 作用: 对光信号进行衰减 ，在光通信系统中主要用于 调整中继段的线路衰减、评价光系统的灵敏 度及校正光功率计等。 类型：可变光衰减器和固定光衰减器
光衰减器
常用光源
光纤通信测量中使用的光源有三种：稳定光 源、白色光源（即宽谱线光源）及可见光光 源。 稳定光源是测量光纤衰减、光纤接续损耗以 及光器件的插入损耗等不可缺少的仪表。 稳定光源又可分发光二级管LED式和激光二 极管LD式两类
光时域反射仪（ 光时域反射仪（OTDR） ）
光时域反射仪（OTDR），又称后向散射仪 或光脉冲测试器 可用来测量光纤的插入损耗、反射损耗、光 纤链路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置 及光功率沿路由长度的分布情况（即P－L曲 线）等 。
原理
光源（E／O变换器）在脉冲发生器的驱动下 产生窄光脉冲，此光脉冲经定向耦合器入射 到被测光纤；在光纤中传播的光脉冲会因瑞 利散射和菲涅尔反射产生反射光，该反射光 再经定向耦合器后由检测器（O／E变换器） 收集，并转换成电信号；最后，对该微弱的 电信号进行放大，并通过对多次反射信号进 行平均化处理以改善信噪比后，由显示器显 示出来。
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背向散射 定义：光纤自身反射回的光信号称为背向散射光 （简称背向散射）。 原因：产生背向散射光的主要原因是瑞利散射。瑞 利散射是由于光纤折射率的不同而引起的，散射会 作用于整个光纤。瑞利散射将光信号向四面八方散 射，我们把其中沿光纤原链路返回OTDR的散射光 称为背向散射光。 应用：OTDR正是利用其接收到的背向散射光强度 的变化来衡量被测光纤上各事件损耗的大小； OTDR不仅能对各事件点上的反射光信号进行测量， 同时也可对光纤本身的反射光信号进行测量。因此 我们可以在OTDR上观察到光纤沿线各点上的曲线 状况。
回波损耗和反射损耗
减小反射峰的措施 OTDR的输出应经常清洗，每次测试都必须 清洗被测光纤端面（包括不与OTDR连接的 端面），处理好光纤端面。 改进回波损耗的方法是将插头端面加工成球 面或斜球面，球面接触，使纤芯之间的间隙 接近于“0”，达到“物理接触”，使端面间 隙和多次反射所引起的插入损耗得以消除， 从面使后向反射光大为减少。