光缆传输OTDR基础知识

1、OTDR 基础基础Page 2提要提要 光纤的基本知识光纤的基本知识 光纤测试步骤光纤测试步骤 OTDR的基本原理的基本原理 OTDR的应用的应用Page 3光纤基本知识 光纤的结构光纤的结构光纤由纤芯和包层组成纤芯的折射率高于包层的折射率(通过对光纤掺杂杂质，光纤的折射率改变了) 纤芯包层护套n 纤芯纤芯n 包层包层N纤芯纤芯 n包层包层Page 4光纤的基本知识 光纤的类型光纤的类型9/125 m50/125 m62.5/125 m100/140 m200/240 m人的头发直径大约是80 mPage 5光纤的基础知识玻璃的分子结构玻璃的分子结构纯净玻璃 = Si O2不纯玻璃不完整的分子

2、结构, 掺杂有杂质, 有氢氧根结合等.SiSiOSiSiOOOHSiSiOOOSiSiOSiCuOOPage 6光纤的基础知识 这种光纤材料的纯度如何这种光纤材料的纯度如何？如果使光衰减50，不同的玻璃对比如下3 cm 窗玻璃窗玻璃3 m 光学玻璃光学玻璃12 km 光纤光纤 0.25 dB/km Page 7光纤基础知识发光功率、损耗及衰减发光功率、损耗及衰减0 dBm = 1 mW-3 dBm = 0.5 mW-20 dBm = 0.01 mW100 %50 %1 %Page 8光纤基本知识光纤基本知识衰减增益衰减增益a) 吸收点b) 散射点散射点c) 微弯点 (外部微弯) d) 微弯点

3、(内部微弯) a)b)d)c)Page 9光纤基本知识光纤基本知识 光纤耦合光纤耦合: 光纤连接及光纤熔接光纤连接及光纤熔接空气间隙连接器./ PC-连接器./ APC-连接器8机械接续 V型槽物理连接 (间隙处使用折射率匹配液)光纤熔接Page 10光纤基本知识光纤基本知识 光纤耦合光纤耦合: 连接损伤连接损伤纤芯不圆偏心反射过大对接偏移对接角度过大间隙过大断裂Page 11主题主题 光纤基本知识光纤基本知识 光纤的测试程序光纤的测试程序 OTDR的原理的原理 OTDR 的应用的应用Page 12测试设置测试设置光纤衰减测试设置光纤衰减测试设置 双端测试测试总衰耗测试参数设置 270 Hz

4、1300 nm PERMPage 13带有双波长测试和自动波长选择功能的光源和光带有双波长测试和自动波长选择功能的光源和光功率计：功率计：OLS-15 and OLP-15C / -16C / -18C 2sPERM1 55 0 nm1 3 10 nmWa nd e l & G o lte r m a nnONOFFAUTOdBmWattdBREFONOFFHOLD/CONTABSREF 2sPERM+13dBmmax.REFBATPERMnmdBmOPTICALPOWERMETEROLP-15W andel&Golt er mannnmdBnmdBONUONUOLT 2OLT

5、 1C OPage 14测试设置测试设置 需要需要OTDR的情况的情况 故障定位 (光纤断点, 微弯点, .). 对每一条光纤连接进行衰减和反射测试.DisplayPINOLPA/D-ConverterNo Signal !?OLSCurrentControlLEDLDBackfacetControlPage 15主题主题 光纤基本知识光纤基本知识 光纤的测试程序光纤的测试程序 OTDR的原理的原理 OTDR 的应用的应用Page 16OTDR 的基本原理反射测试技术反射测试技术单端测试一步测试空间分辨能力空间分辨能力Page 17OTDR 的基本原理OTDR 能够捕捉的事件能够捕捉的事件 反

6、射事件反射事件 连接器造成的 光纤断裂造成的 (光纤间过大的空气间隙) 机械熔接造成的 非反射事件非反射事件 光纤中大的弯曲及微弯 熔接点 使用折射率匹配液的物理连接 光纤折断 (无间隙)Page 18OTDR 基本原理基本原理OTDR 扫描曲线扫描曲线OTDR trace : 损耗与距离损耗与距离 1)衰减曲线的斜率dB/km2)损耗曲线的坐标单位 dB3)反射 反射峰值dBdistance / km -loss / dB -1)2)3)Page 19OTDR 基本原理基本原理OTDR 方框图方框图LD脉冲发生器耦合器测试光持续时间- 计算光纤的长度测试背向散射及反射光功率- 计算光纤对光的

7、衰耗数字信号处理器显示结果OTDRAPDPage 20OTDR 基本原理基本原理背向散射功率背向散射功率瑞利散射发生在每个方向-散射光部分背向散射光反向传回到光源-背向散射光背向散射光光功率大约比光源发光功率低背向散射光光功率大约比光源发光功率低60dB，这相当于，这相当于1*10E-6水平，亦即水平，亦即0,0001%! NAPout =0 dBmPend =-20 dBmFiber attenuation: 20 dBPbs =-80 dBmPin = -100 dBmFiber attenuation: 20 dBPage 21OTDR 基本原理基本原理 量程量程选择小的量程会加快测试的

8、速度.选择量程大于光纤总长度会避免 鬼影 出现. ( 2倍被测光纤的长度)选用I AUTO-mode模式模式， MTS-5000会自动选择最佳的量程. 所设量程必须要大被测所设量程必须要大被测实际光纤的长度实际光纤的长度. 量程选择的不同对应不量程选择的不同对应不同的测试脉冲重复速率同的测试脉冲重复速率Page 22OTDR 基本原理基本原理 鬼影鬼影鬼影发生这样的情况下：当光纤末端反射的光脉冲还没有返回到OTDR的光电检测器时，下一个光脉冲就已经发出了。选择量程应长于光纤的总长度。1. 脉冲脉冲2. 脉冲脉冲设定量程激光脉冲激光脉冲Page 23OTDR 基本原理基本原理 回波回波回波是由于

9、光纤中l两个高反射事件点之间发生多次发射事件所造成的，它不能避免。回波的长度等于反射事件的长度.t1t2多次反射Page 24OTDR 基本原理基本原理 动态范围动态范围动态范围:经过平均化处理，背向散射光功率和噪声平台被区分开来。动态范围与测试光纤的长度还取决于被测光纤种类。如 30 dB 的动态范围：30 dB, 单模光纤,1310 nm, = 0.4 dB / km - 75 km30 dB, 单模光纤,1550 nm, = 0.25 dB / km - 120 km考虑熔接点衰耗、连接器等实际情况 (Bellcore)30 dB, 单模光纤,1310&1550 nm, = 0.

10、6 dB / km - 50 km动态范围动态范围信噪比信噪比 = 1噪声平台噪声平台推断背向散射光功率水平Page 25OTDR 基本原理基本原理 测量范围 (无反射事件)测量范围测量范围(无反射事件无反射事件) :自动检测功能经过3分钟的平均化处理，能以 0.1 dB的分辨率来测试背向散射光功率并能检测到 0.5 dB 的熔接点。 计算出的背向散射光水平测量范围测量范围0.5 dB 衰耗Page 26OTDR 基本原理基本原理 可测范围 (有光纤末端反射事件) 可测范围可测范围 (有光纤末端反射事件有光纤末端反射事件) :自动检测功能经过3分钟的平均化处理，会区分出背向散射光和光纤末端的反

11、射事件 (r末端 -16 dB) 可测范围可测范围计算出的背向散射水平计算出的背向散射水平Page 27OTDR 基本原理基本原理 动态范围定义点1: SNR=1定义点 2: 98% 噪声峰值水平 (Bellcore old)定义点 3: 检测到一个0.5 dB 熔接点(Bellcore measurement range)Def. 1噪声平台噪声平台Def. 2 (-2 dB)Def. 3(-5dB)Page 28OTDR 基本原理基本原理 衰减盲区衰减盲区 衰减盲区:衰减盲区指的是自起始反射点到与背向散射曲线相差不超过 0.5 dB处的距离。 衰减盲区告诉我们测试光纤连接点到第一个可检测接

12、头点之间的最短距离。衰减盲区 0.5 dBPage 29OTDR 基本原理基本原理 事件盲区事件盲区事件盲区 :从反射事件的起始点到该事件峰值衰减 1.5 dB 点间的距离。事件盲区确定了两个可区分的反射事件点间的最短距离 (例如，两个连接器之间).eventdead zone1.5 dBPage 30OTDR 基本原理基本原理 分辨率分辨率 显示分辨率显示分辨率:带有相应衰减和距离读数的最小的标记步长。(曲线放大到最大状态时) 采样分辨率采样分辨率:两个实测采样点间的最小距离。例如：量程为8km, 32 000 个采样点 - 25 cmPage 31OTDR 基本原理 Aquisition

13、rangeAquisition range:Range (km) where the OTDR is taking samples.Sampling of only a part of the fiber increases the sampling resolution.Example: Distance range 100 km Standard operation: Samples from 0 km to distance range4000 samples with a sample distance 25m Aquisition range selected from 10 km

14、to 20 km4000 samples with a sample distance of 2.5mAquisition range selectionPage 32OTDR BasicsPulse width Dynamic Pulse width influences backscatter level and width of reflections. Long pulse width increases the dynamic range, but reduces resolution. Short pulse width increases resolution, but redu

15、ces dynamic.Noise floor10 s = 1000m 10 ns = 1mPage 33OTDR BasicsAveragingThe dynamic can be increased by averaging.A first overview trace is visible imediatly.Measuring without averaging in real time mode possible.Noise reductionPage 34Topics 光纤基本知识光纤基本知识 光纤的测试程序光纤的测试程序 OTDR 基本原理基本原理 OTDR 应用应用Page 3

16、5OTDR的应用光纤使用前的检验测试光纤使用前的检验测试 把光纤一端熔接到有连接器的尾纤上 尾纤连接器连接到OTDR 检查被测光纤的一致性 测试光纤长度 测试光纤衰减系数 (dB/km)SpliceCable or fiber spoolConnectorPage 36OTDR的应用光缆工程施工光缆工程施工: 实时进行实时进行 光缆工程建设需要把不同长度光缆 (大于2km3km.) 中的光纤熔接到一起. 确定接续点及光缆正常 . 在出发去下一个熔接地点之前 . 在熔接点即将被埋上或拖动之前Page 37OTDR的应用光缆工程施工光缆工程施工: 实时进行实时进行 连接OTDR 定位新的熔接点/连接点 测试 熔接点/连接点 损耗 测试反射 测试光纤的损耗 检查光纤损耗值是否正常Page 38 OTDR的一些应用工程阶段工程阶段: 终验终验 在光纤投入业务之前要对进行光纤终验 光纤终验可由OTDR & OLTS (Opt. Loss Test Set)来完成 OLT