光时域反射仪
科技名词定义
中文名称：光时域反射仪
英文名称：optical time-domain reflectometer;OTDR
定义：通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的
仪器。
所属学科：通信科技（一级学科）；通信计量（二级学科）
光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer），
是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的
精密的光电一体化仪表。
OTDR用于光缆线路的施工、维护之中，可以进行光纤长度、光
纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
编辑本段
9.6.1 光时域反射仪概述
™ 光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer），是利用光线
在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，广泛应用于实验、教学和施工现场。OTDR采用背向散射测试技术，能够测试整个光纤链路的衰减，并能提供和长度有关的衰减细节。OTDR同时
可测试接头损耗及故障点。它具有非破坏性且只需在一端测试的优点。OTDR 功能多、操作简便、测量的重复性高、体积小、不许其它仪表配合、
能自动存储和打印测量结果，目前已成为光通信系统工程检测中最重要的仪表。如图9-13所示是HP8147光时域反射仪。光时域反射仪（OTDR）的主要
功能为：
™ （1）单光盘光缆传输损耗和光缆长度的检测。
™ （2）光缆连接工艺的监测。
™ （3）中继段状态的测量，包括各盘光缆的损耗、各个接头的损耗及整个种极端的平均损耗的测量。
™ （4）线路故障原因及故障点位置的准确判断。
™ （5）OTDR自动存储、打印的背向散射信号曲线可以作为线路的重要技术档案。
9.6.2 OTDR 9.6.2 OTDR工作原理工作原理
1．瑞利散射
瑞利散射：当光线在光纤中传播时，由于光纤中存在着分子
级大小的结构上的不均匀，光线的一部分能量会改变其原有传
播方向向四周散射，这种现象被称为瑞利散射。其强度与波长
的4次方（λ4）成反比，其中又有一部分散射光线和原来的传播
方向相反，被称为背向散射，如图9-14所示。
2.菲涅尔反射
当光线由一种媒质进入另一种媒质时，会产生的一种反射。其反射强度与两
种媒质的相对折射率的平方成正比。如图9-15所示，一束能量为P0的光，由媒质1（折射率为nl）进入媒质2（折射率为n2）产生的反射信号为P1，则
OTDR利用光纤的上述特性进行工作，原理框图如图9-16。
当光纤的一端注入一个功率为P0的窄脉冲在光纤传输时，距输入端距离为L的A点经背向散射回到输入端的光功率为
其中，S：光纤背向散射系数；α：光纤传输衰减常数。光信号由注入端进入光纤到达A点经背向散射回到注入端的时间t和L之间的关系为
其中，c：光在真空中的传播速度（3×105km/s）。
n l：光纤纤芯折射率。
t：一束光由注入端起到回到该点的时间。
可见，只要测出光信号返回时间及其对应的光功率就可算出光
纤的长度，并由式（9-6）进行光纤衰减计算。在图9-16中，光纤中
B点经散射返回到始端的光功率为
则A～B间光纤的衰减为
根据上述原理，由光纤一端注入一个很窄的光脉冲，以在该端接收背向散射信号，并对数处理后，所得结果作为纵坐标，以信号回到该点的时间先后为横坐标（实际仪表显示采取长度L=ct/2n），显示该光纤的背向散射曲线，如图9-17所示。
2009-12-30
OA段：为盲区，其长度和注入光脉冲宽度成正比。A～B、B～C、C～D段：均匀光纤。B点：光纤的熔接接头产生的下降台阶。C点：光纤的活动连接器接头产生的菲涅尔反射的下降台阶或由光纤裂缝产生的局部菲涅尔反射。D点：光纤末端由于光纤与空气之间的折射率差而产生的菲涅尔反射。在曲线中只要读出两点的电平差就是该点间的光纤衰减；水平两点间的差即为该两点间的距离；下台阶的高度即表征了光纤的接头衰减。上述结果仪表均可直接读出，并可得到光纤的衰减常数α，根据光在光纤中传输的速度与时间的关系，可测出光纤长度。
（2）盲区
盲区是指：由于光纤和仪表耦合时存在空隙，由此产生的菲涅尔反射远大于背向散射，致使放大器饱和，而掩盖了背向散射信号，致使仪表无法测量那段光纤长度，如图9-19所示。
（3）测量精度
是指因仪表方面的因素对长度测量结果的影响，有：第一是仪表折射率的设置。由于OTDR是依据测量时间，利用公式L=ct/2n来计算光纤长度的。为保证测量结果的准确性，每次测量之前必须根据光纤实际折射率值对仪表参数进行设置，但因它们之间总存在误差，导致测量结果产生误差。第二是仪表内部作为时钟的晶振频率的准确性和稳定度。因所测得时间的准确度受时钟影响，所以时钟影响会给长度测量带来一定的误差。第三是仪表在进行数据处理时采样的间隔。取样点越多，取样间隔越小，实际曲线和显示曲线就越接近，误差就越小。
9.6.4 OTDR HP8147的使用方法
（1）HP8147面板及功能键说明
①硬功能键
硬功能键由缩放键、改动旋钮、打印键、存储键轨迹/事件键、
开始/停止键和自动测试键组成，其前面板示意图如图9-20。
缩放键：用于改变垂直和水平方向上显示的幅度。
游标键：使游标在A～B～C～AB～A间滚动激活。
全景键：显示整条曲线。
局部键（又叫游标区域）：激活以游标为中心的区域，对曲
线进行放大。如果游标AB被激活时，显示区域为AB之间的区域。
