自构建光纤链路的OTDR测试实验

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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：             学号：             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、制作工艺和材料组分存在着分子级大小的结构上的不均匀性），一部分光纤会改变其原有传播方向而向四周散射（图 1-3-1），引起光能量损失，其强度与波长的 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）进入媒质 2（折射率为 n2）产生的反射信号为P1，则

                  

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（ANRITSU） 、EXFO、WAV****** 等。