自构建光纤链路的otdr测试实验报告模板
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自构建光纤链路的 otdr 测试实验报告模板
自构建光纤链路的 otdr 测试实验报告模板
实验名称：自构建光纤链路的 otdr 测试实验 实验日期：指导老师： 林远芳学生姓
名：同组学生姓名： 成绩：
一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、实验结果记录与分析
五、数据记录和处理 六、结果与分析 七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1. 了解瑞利散射及菲涅尔反射的概念及特点；
2. 熟练掌握裸纤端面切割、清洁、连接对准方法及熔接技术；
3. 熟悉光时域反射仪（optical time domain reflectometer ，以下简称 otdr）的
工作原理、操作方法和使用要点，能利用 otdr 测试、判断和分析光纤链路中的事件点位
置及其产生原因，提高工程应用能力。
二、实验内容和原理
1.otdr 测试基本理论
散射：光遇到微小粒子或不均匀结构时发生的一种光学现象，此时光传输不再具有良
好的方向性。
瑞利散射：当光在光纤中传播时，由于光纤的基本结构不完美（光纤本身的缺陷、制
作工 和材料 分存在着分子 大小的 构上的不均匀性），一部分光 会改 其原有艺 组 级 结 纤 变 传
播方向而向四周散射（图 1-3-1 ），引起光能量 失，其 度与波 的损强长4 次方成反比，随
着波长的增加，损耗迅速下降。
后向或背向散射：瑞利散射的方向是分布于整个立体角的，其中一部分散射光纤和原
来的传播方向相反，返回到光纤的注入端，形成连续的后向散射回波。光纤中某一点的后
向回波可以反映出光纤中光功率的分布情况，椐此可以测试出光纤的损耗。
菲涅尔反射：当光纤由一种媒质进入另一种媒质时会产生的一种反射，其强度与两种
媒质的相对折射率的平方成正比。如图 1-3-2 所示，一束能量为 p0 的光，由媒质 1（折
射率为 nl ） 入媒进 质 2 （折射率为 n2） 生的反射信号产 为 p1，则
n1n2p1nn21 2
衰减：指信号沿链路传输过程中损失的量度，以 db 表示。衰减是光纤中光功率减少
量的一种度量， 光纤内径中的瑞利散射是引起光纤衰减的主要原因。 通常， 对于均匀光
纤来说，可用单位长度的衰减，即衰减系数来反映光纤的衰减性能的好坏。
当光脉冲通过光纤传输时，沿光纤长度上的每一点均会引起瑞利散射。这种散射向着
四面八方，其中总有一部分会沿着纤轴反向传输到输入端。由于主要的散射是瑞利散射，
并且瑞利散射光的波长与入射光的波长相同，其光功率与该散射点的入射光功率成正比，
光纤中散射光的强弱反映了光纤长度上各点衰减大小，光纤长度上的某一点散射信号的变
化，可以通过后向散射方法独立地探测出来，而不受其它点散射信号改变的影响，所以测
量沿纤轴返回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿着光纤传输时的衰减及其它信息。
基于后向散射法设计的测量仪器称为 otdr，其突出优点在于它是一种非破坏性的单
端测量方法，测量只需在光纤的一端进行。它利用激光二极管产生光脉冲，经定向耦合器
注入被测光纤，然后在同一端测量沿光纤轴向向后返回的散射光功率返回信号与时间的关
系，将时间值乘以光在光纤中的传播速度以计算出距离， 在屏幕上显示返回信号的相对
功率与距离之间的关系曲线和测试结果。国内厂家主要是中国电子科技集团公司第四十一
研究所，国外的品牌主要有安捷伦（agilent ） 、安立（aitsu ） 、exfo、wavetek
等。2.光纤的连接
光纤连接时的耦合损耗因素基本上可分为两大类：一类是固有的，是被连接光纤本身
特性参数的差异，比如纤芯直径、模场直径、数值孔径差异、纤芯或模场的同心度偏差、
纤芯椭圆度等。这些因素所引起的光纤连接损耗一般无法通过连接技术来改善；另一类是
光纤连接时
光纤的端面质量、对中质量和连接质量等因素，比如光纤的端面切割质量、端面间
隙、纤轴的横向错位、纤轴的角度倾斜、纤芯形变等因素。这些因素所引起的连接损耗可
通过连接技术的改进而得到改善。
3. 典型事件
用otdr 测量光纤链路可识别出由于拼接、接头、光纤破损或弯曲及链路中其他故障
所造成的光衰减的位置及大小。otdr 接收和显示的不仅仅是来自各事件的信号，而且包
括来自光纤本身的信号。这种来自光纤本身的信号就是后向散射。当光沿着光纤传送时会
由于瑞利散射效应而衰减，这是由于光纤折射率微小变化等引起的，并且它沿着整根光纤
持续发生。后向散射强度的变化决定了光纤链路沿线各事件的损耗值。
非反射事件：
光纤熔接头和微弯会导致光纤中有一些光功率损耗，但不会引起反射。在 otdr 测试
“ ”曲线上，这种事件会以 在后向散射电平上附加一个下降台阶 的形式表现出来，竖轴上后
向散射电平值的改变量即为损耗的大小，如图 1‐3‐6 所示。
反射事件：
在光纤链路中，光纤的几何缺陷、断裂面、故障点、活动连接和固定连接等都会造成
折射率突变，使光在光纤中产生菲涅尔反射，称之为反射事件。反射和散射的强弱都和通
过的光功率成正比，菲涅尔反射光功率远大于后向瑞利散射光功率，则在 otdr 显示的测
试曲线上，对应于光纤菲涅尔反射点处有突变的峰值区（有一个急剧的上升和下降）。
如图 1‐3‐7 所示，光纤链路中的活动连接和固定连接的接头以及光纤上的裂缝都会同
时引起光的反射和损耗。反射值(通常以回波损耗的形式表示）是由后向散射曲线上反射
峰的幅度所决定的，竖轴上后向散射电平值的改变量即为损耗的大小。
光纤末端：如果光纤末端（尾端）是平整的端面或者在尾端接有平整、抛光了的活动
连接器，则尾端会存在反射率为 4 ％的菲涅尔反射，意味着otdr 测试曲线具有反射终
端，如图 1‐3‐8（a）所示。如果尾端是破裂的端面或者被磨花了， 由于端面的不则规
则会使光纤漫射而不会引起反射，在这种情况下，光纤末端的 otdr 测试曲线会从后向反
射电平简单下降到 otdr 噪声电平下，如图 1‐3‐8（b）所示。 然破裂的尾端也可能引虽
起反射，但其反射峰不会像平整的光纤末端或活动连接器所带来的反射峰值那么大。
4.otdr 主要性能参数
（1） 范动态 围
otdr 的信号是通过对数放大器处理的，测试曲线的相对后向散射功率是对数标度，
读
得的是电平值， 而且是经过往返两次衰减的值。 后向散射电平初始值与噪声电平的
差值 （db ） 定 范 。如义为动态 围 图1‐3‐9 所示，根据噪声电平的取法，有两种不同的
动态范围表 示方式：
‐‐峰值：取噪声电平的峰值，这是一种传统的比较有意义的指标表示方式。在后向散
射电平与噪声电平相等时，后向散射信号就成了不可见信号。
‐‐ 信噪比s=1：取噪声电平的均方根值。
动态范围和被测光纤的衰减决定了otdr 实际可以测量的光纤最长距离：
d lmax
其中：d 为otdr 的动态范围，a 为被测光纤的衰减常数。由此可以分析得知：对衰
减 一定的光纤而言，otdr 的动态范围越大，则可测量的光纤长度越长，反之越短；对同
一动态范围的otdr 而言，光纤衰减越小，则可测量的光纤长度越长，反之越短。
（2）盲区
用otdr 测试光纤时，反映不出某段范围内光纤损耗等的测量情况，称之为盲区。反
射 会使otdr “的接收器进入饱和状态，接收器从饱和状态逐渐恢复会产生一个 拖
” “ ”尾 。 托尾
过后，otdr 就可以对光纤的后向散射进行测量。
事件盲区：从反射峰的起始点到接收器从 和峰 恢复到饱 值 1.5db 之间的距离。在这
点上 紧接的第二个反射为可识别反射，但这时损耗和衰减仍为不可测事件。
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自构建光纤链路的otdr测试实验报告模板 自构建光纤链路的otdr测试实验报告模板 实验名称：自构建光纤链路的otdr 测试实验实验日期：指导老师：林远芳学生姓 名：同组学生姓名：成绩： 一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、实验结果记录与分析 五、数据记录和处理六、结果与分析七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.了解瑞利散射及菲涅尔反射的概念及特点； 2.熟练掌握裸纤端面切割、清洁、连接对准方法及熔接技术； 3.熟悉光时域反射仪（opticaltimedomainreflectometer ，以下简称otdr）的 工作原理、操作方法和使用要点，能利用...
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