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[信息与通信]08 光缆测试理论与实践v21.ppt

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[信息与通信]08 光缆测试理论与实践v21

光纤监测系统 Remote Fiber Testing System 光纤测试理论与实践 光纤通讯所应用的几何光学原理 光时域反射计 (Optical Time Domain Reflectometer) OTDR原理 OTDR主要性能指标 OTDR的使用 经验与技巧 光纤通讯所应用的几何光学原理 光在均匀介质中的直线传播定律 光通过两种介质分界面时的反射定律和折射定律 光的独立传播定律和光路可逆原理 反射定律和折射定律 全反射 全反射 由折射定律可知,若 ,则 ,即与入射光线相比,折射光线向法线方向偏折 若 ,则 ,即与入射光线相比,折射光线将偏离法线。且随着入射角 的增大,折射角 增加很快,当入射角 时,折射角为90° 当入射角 时,就不再有折射光线而光全部被反射这种对光线只有反射而无折射的现象叫全反射 入射角 叫做临界角,其值为 光在光纤中的前进方式 所以光在光纤中的前进方式并不是直线投射,而是靠有角度不停的折射传输 光的散射 在光学性质均匀的介质中或两种折射率不同的均匀介质的界面上,无论光的直射、反射或折射,都仅限于在给定的一些方向上,而在其余方向光强则等于零。但当光束通过光学性质不均匀的物质时,从侧向却可以看到光,这个现象叫做光的散射。 衰减系数 散射会使光在原来传播方向上的光强减弱,它遵从下列指数规律: 式中 是吸收系数, 是散射系数。其两者之和 α 称为衰减系数,它表征光通过介质时因介质的吸收和散射的共同作用而使光强减弱的程度。 光的散射损耗 光在前进当中会因为光纤中介质的吸收、杂质、气泡或因光纤外覆层的不均匀等因素,产生散射损失(衰减) 损耗与事件 除了散射外,引起光纤传输损耗的因素还有熔接点、接头、光纤断裂等,而这些后天的因素便是我们要监测和预防的范围。 散射 非反射事件(Fusion 、Band) 反射事件(Splice 、Crack ) 终端事件 光时域反射计 (Optical Time Domain Reflectometer) OTDR是表征光纤传输特性的测试仪器。此仪器主要用于测试整个光纤链路的衰减并提供与长度有关的衰减细节,具体表现为探测、定位和测量光纤链路上任何位置的事件(事件是指因光纤链路中熔接、连接器、弯曲等形成的缺陷,其光传输特性的变化可以被测量)。 OTDR测试的非破坏性、只需一端接入及直观快速的优点使其成为光纤光缆生产、施工、维护中不可缺少的仪器。 OTDR原理 ( 1 ) 瑞利后向散射 由于光纤本身的缺陷和掺杂组分的非均匀性,使得光纤中传播的光脉冲发生瑞利散射。一部分光(大约有0.0001%)沿脉冲相反的方向被散射回来,因而被称为瑞利后向散射,后向散射光提供了与长度有关的衰减细节。 与距离有关的信息是通过时间信息而得到的(此即光时域反射计中时域的由来),OTDR测量发出脉冲与接收后向散射光的时间差,利用折射率n值将这一时域信息转换成距离 OTDR原理 ( 2 ) 菲涅耳反射 在不同折射率两传输介质的边界(如连接器、机械接续、断裂或光纤终结处)会发生菲涅耳反射,此现象被OTDR用于准确确定沿光纤长度上不连续点的位置。反射的大小依赖于边界表面的平整度及折射率差,利用折射率匹配液可减小菲涅耳反射。 OTDR原理 ( 3 ) OTDR原理结构方框图 OTDR原理 ( 4 ) 上图是OTDR原理结构方框图。脉冲发生器发出宽度可调的窄脉冲驱动激光二极管(LD),产生所需宽度的光脉冲(通常为2ns~20μs),经方向耦合器后入射到被测光纤,光纤中的后向散射光和菲涅耳反射光经耦合器进入光电探测器,光电探测器把接收到的散射光和反射光信号转换成电信号,由放大器放大后送信号处理部件处理(包括取样、模数转换和平均),结果由显示部件显示:纵轴表示功率电平,横轴表示距离。时基与控制单元控制脉冲宽度、取样和平均。 OTDR主要性能指标 对OTDR的性能参数的了解有助于OTDR的实际光纤测量。 OTDR性能参数主要包括 动态范围 盲区 分辨率 精度 动态范围(Dynamic range) 动态范围是OTDR主要性能指标之一,它决定光纤的最大可测量长度。动态范围越大,曲线线型越好,可测距离也越长。 盲区(Deadzone)-1 “盲区”又称“死区”,是指受菲涅耳反射的影响,在一定的距离范围内OTDR曲线无法反映光纤线路状态的部分。此现象的出现主要是由于光纤链路上菲涅耳反射强信号使得光电探测器饱和,从而需要一定的恢复时间。盲区可发生在OTDR面板前的活结头或光纤链路中其它有菲涅耳反射的地方。 Bellcore定义了两种盲区: 衰减盲区(ADZ)和事件盲区(EDZ)。衰减盲区是指各自的损耗可以

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