OTDR和OFDR.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑OTDR和OFDR 两个技术 现在光乘法相连的那个延迟时间跟其他两个延时时间不同，你调同了看看处境如何，然后体会一下 调查一下otdr的处境，调查一下OFDR等类似的技术，包括他们的定位原理，精度，动态范围等 OFDR 光频域反射计(OFDR)作为一种先进的光纤测量技术,与光时域反射计(OTDR)相比,有着更高的空间辨识率 光频域反射计(OFDR)是一种高辨识率测量仪器,其动态范围大,可应用于各种范围的测量 光频域反射计(OFDR)是20世纪90年头以来的一个新技术，因能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围而吸引了研究者的兴趣OFDR系统需要的光源理应为线性扫频窄线宽单纵模激光器，所以对光源的要求很高，这也导致了国内对OFDR研究的缺乏由于OFDR能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围，还是吸引了众多研究者的兴趣随着国内光源调频技术的日益成熟，其进展和应用前景相当广阔目前使用较多的是光时域反射计(OTDR)OTDR是通过分析后向散射光的时间差和光程差举行检测探测辨识率的提高凭借于探测脉冲宽度的减小，但是，在激光功率确定的条件下。

会造成探测脉冲能量的降低和噪声电平的增加，从而引起动态范围的减小为了解决这个问题，其他的时域反射方法也在不断地研究中 根本原理 光频域反射计布局包括线性扫频光源、迈克尔逊干扰仪、光电探测器和频谱仪(或信号处理单元)等，基于光外差探测，其原理可用下图举行分析 以频率为中心举行线性扫频的连续光，经耦合器进入迈克尔逊干扰仪布局分成两束一束经反射镜返回，其光程是固定的，称为参考光，另一束那么进入待测光纤由于光纤存在折射率的微观不平匀性，会产生瑞利散射其中片面后向散射光得志光纤数值孔径而朝注入端返回，称为信号光假设传播长度得志光的相干条件，那么信号光和参考光就会在光电探测器的光敏面上发生混频待测光纤上任一点X处的瑞利后向散射信号所对应的光电流的频率设置为0时，频率大小那么正比于散射点位置x只要该频率小于光电探测器的截止响应频率光电探测器就会输出相应频率的光电流，其幅度正比于光纤x处的后向散射系数和光功率的大小，从而得到沿待测光纤各处的散射衰减特性，同时可以通过测试频率的最大值来推导出待测光纤的长度 优点 在光通信网络检测中包括了集成光路的诊断和光通信网络故障的检测等。

前者一般只有厘米量级甚至毫米量级，后者的诊断一般使用波长为1.3 或1.55 的光源，量程那么达成了公里级，大的量程就需要大的动态范围和高的光源光功率鲜明，OTDR辨识率与动态范围之间的冲突不能很好地解决这个问题，而OFDR却可以得志，它具有高灵敏度和高的空间辨识率优点 高灵敏度 假设光电探测器的负载电阻为RI那么光外差探测得到的差频信号对应的电功率而OTDR是直接探测光纤的背向瑞利散射光信号，其输出的光功率 由于参考光的光功率对比大，一般能达成几十毫瓦而光纤的背向瑞利散射光信号的功率很小大约只是入射光的--45dB，从而可以得出结论OFDR探测方式的灵敏度要远高于OTDR的探测方式也就是说，在一致动态范围的条件下，OFDR需要的光源光功率要小得多 高空间辨识率 空间辨识率是指测量系统能分辩待测光纤上两个相邻测量点的才能空间辨识率高意味着能分辩的测量点间距短，即光纤上能测量的信息点就多，更能反映 整条待测光纤的特性在OTDR系统中辨识率受探测光脉冲宽度的限制，探测光脉冲宽度窄，那么辨识率高，同时光脉冲能量变小，信噪比减小OFDR系统中的空间辨识率根据可以对应为分辩待测光纤两个相邻测量点所对应的中频信号的才能，而分辩中频信号的才能与系统中所使用的频谱仪的接收机带宽紧密相关。

很明显，接收机带宽越小，那么分辩两个不同频率信号的才能越强，同时引入的噪声电平也小，信噪比提高，故OFDR系统在得到高空间辨识率的同时也能得到很大的动态范围 限制因素 光源相位噪声和相干性的限制 以上分析都是假定光源是单色的，而实际的信号源都会产生较大的相位噪声并通过有限的频谱宽度表现出来该相位噪声会减小空间辨识率并缩短光纤能够稳当测量的长度，即光纤在确定长度之后测量到的数据就不能切实反映出散射信号的大小，从而不能正确分析光纤的传输特性 光源扫频非线性的限制 实际使用的激光器由于受到温度变化、器件的振动、电网电压的波动等条件的影响，会引起光源谐振腔位置的变化从而影响输出光波谱线的变化，引起扫频的非线性，会展宽OFDR测量系统中差频信号的范围，这限制了OFDR方式的空间辨识率的大小 光波的极化限制 由于OFDR方式采用的是相干检测方案，很明显，假使信号光和参考光在光电探测器的光敏面上的极化方向是正交的，那么该信号光所对应的光纤测量点的信息就会损失因此，务必保证光波极化的稳定性 OTDR OTDR，光时域反射仪，是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散 SUN Telecom OTDR射而制成的细致的光电一体化仪表。

OTDR测试是通过放射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来举行当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事情而产生散射，反射其中一片面的散射和反射就会返回到OTDR中返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断从放射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离 原理 从放射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离以下的公式就说领略OTDR是如何测量距离的 d=(c×t)/2(IOR) 在这个公式里，c是光在真空中的速度，而t是信号放射后到接收到信号（双程）的总时间（两值相乘除以2后就是单程的距离）由于光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤务必要指明折射率（IOR）IOR是由光纤生产商来标明 特征 OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成OTDR就测量回到OTDR端口的一片面散射光这些背向散射信号就说明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。

形成的轨迹是一条向下的曲线，它说领略背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后放射和背向散射的信号都有所损耗 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，假设波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强瑞利散射的功率还与放射信号的波长有关，波长较短那么功率较强也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会展现，增加并导致了全部衰减值的增大因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说领略为什么它是作为长距离通信的波长很自然，这些现象也会影响到OTDR作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以举行长距离的测试而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，OTDR的测试距离就必然受到限制，由于测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中 瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成OTDR就测量回到OTDR端口的一片面散射光这些背向散射信号就说明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。

菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数变更的因素组成，例如玻璃与空气的间隙在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点 OTDR的工作原理就类似于一个雷达它先对光纤发出一个信号，然后查看从某一点上返回来的是什么信息这个过程会重复地举行，然后将这些结果举行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱 OTDR的“增益”现象 由于光纤接头是无源器件，所以，它只能引起损耗而不能引起“增益”OTDR通过对比接头前后背向散射电平的测量值来对接头的损耗举行测量假设接头后光纤的散射系数较高，接头后面的背向散射电平就可能大于接头前的散射电平，抵消了接头的损耗，从而引起所谓的“增益”在这种处境下，获得切实接头损耗的唯一方法是：用OTDR从被测光纤的两端分别对该接头举行测试，并将两次测量结果取平均值这就是分别对该接头举行测试，并将两次测量结果取平均值这就是双向平均测试法，是目前光纤特性测试中务必使用的方法 OTDR能否测量不同类型的光纤 假设使用单模OTDR模块对多模光纤举行测量，或使用一个多模OTDR模块对诸如芯径为 62.5um的单模光纤举行测量，光纤长度的测量结果不会受到影响，但诸如光纤损耗、光接头损耗、回波损耗的结果却都是不正确的。

这是由于，光从小芯径光纤入射到大芯径光纤时，大芯径不能被入射光完全弥漫，于是在损耗测量上引起误差，所以，在测量光纤时，确定要选择与被测光纤相匹配的OTDR举行测量，这样才能得到各项性能指标均正确的结果 动态范围 动态范围是一个重要的 OTDR 参数此参数透露了从 OTDR 端口的背向散射级别下降到特定噪声级别时 OTDR 所能分析的最大光损耗换句话说，这是最长的脉冲所能到达的最大光纤长度因此，动态范围（单位为 dB）越大，所能到达的距离越长鲜明，最大距离在不同的应用场合是不同的，由于被测链路的损耗不同连接器、熔接和分光器也是降低 OTDR 最大长度的因素因此，在一个较长时段内举行平均并使用适当的距离范围是增加最大可测量距离的关键大多数动态范围规格是使用最长脉冲宽度的三分钟平均值、信噪比 (SNR)=1（均方根 (RMS) 噪声值的平均级别）而给定再次请留神，留心阅读规格脚注标注的细致测试条件分外重要 凭阅历，我们建议选择动态范围比可能遇到的最大损耗高5到8 dB的OTDR例如，使用动态范围是35 dB的单模OTDR就可以得志动态范围在 30 dB 左右的需要假定在 1550 nm 上的典型光纤典型衰减为 0.20 dB/km，在每2公里处熔接（每次熔接损耗 0.1 dB），这样的一个设备可以精确测算的距离最多120公里。

最大距离可以使用光纤衰减除 OTDR 的动态范围而计算出近似值这有助于确定使设备能够达成光纤末端的动态范围请记住，网络中损耗越多，需要的动态范围越大请留神，在 20 μ 指定的大动态范围并不能确保在短脉冲时动态范围也这么大，过度的轨迹过滤可能人为浮夸全体脉冲的动态范围，导致不良故障查找解决方案 — 9 —。