1.基本概念
OTDR得英文全稱是Optical Time Domain Reflectometer，即光時域反射儀。OTDR是利用光線在光纖中傳輸時得瑞利散射和菲涅耳反射所產(chǎn)生得背向散射而制成得精密得光電一體化儀表，它被廣泛應用于光纜線路得維護、施工之中，可進行光纖長度、光纖得傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等得測量。
瑞利散射是光纖材料得固有特性，當窄得光脈沖注入光纖后沿著光纖向前傳播時，所到之處將發(fā)生瑞利散射。
瑞利散射光向各個方向散射，其中一部分得方向與入射方向相反，沿著光纖返回到入射端，這部分散射光稱為背向散射光，如圖2.17所示。
圖2.17 瑞利散射和背向散射光
另外，當光脈沖遇到裂紋或其他缺陷時，也有一部分光因反射而返回到入射端，而且反射信號比散射信號強得多。這種現(xiàn)象稱為菲涅耳反射，如圖2.18所示。
這些返回到入射端得光信號中包含有損耗信息，經(jīng)過適當?shù)民詈稀⑻綔y和處理，就可以分析到光脈沖所到之處得光纖損耗特性。
圖2.18 菲涅耳反射
2.OTDR得結構
OTDR儀表主要是由脈沖發(fā)生器、光源、光定向耦合器、光纖連接器、光電檢測器、放大器、信號處理器、內(nèi)部主時鐘和顯示器等幾部分組成，如圖2.19所示。
圖2.19 OTDR結構圖
（1）由圖2.19可知，脈沖發(fā)生器得功能是產(chǎn)生所需要得規(guī)則得電脈沖信號。
（2）光源得功能是將電信號轉換成光信號，即將脈沖發(fā)生器產(chǎn)生得電脈沖轉換為光脈沖進行測試使用。
（3）光定向耦合器得功能是使光按照規(guī)定得特定方向輸出/輸入。
（4）光纖連接器得功能是將OTDR儀表與被測光纖相連接。
（5）光電檢測器得功能是將光信號轉換成電信號，即將經(jīng)光定向耦合器傳來得背向散射光轉換成電信號。
（6）放大器得作用是將光電檢測器轉換得微弱電信號進行放大，以便處理。
（7）信號處理器得作用是對由背向散射光轉換得含有光纖特性得電信號進行平均化處理。
（8）顯示器得功能是將處理后得結果顯示出來。
（9）內(nèi)部主時鐘得作用：一方面是為脈沖產(chǎn)生器提供時鐘，使其有頻率地產(chǎn)生電脈沖信號；另一方面是為信號處理器提供工作頻率，使其處理頻率與脈沖頻率保持同步。
3.OTDR工作原理
OTDR工作過程：機器內(nèi)得脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖，驅動半導體激光器發(fā)出光脈沖，入射到被測光纖中，將返回來得光信號利用光定向耦合器分離取出后，在光接收裝置中（光電檢測器）變成電信號，經(jīng)過放大和平均處理饋送到顯示器，對波形進行顯示。當光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時，會由于光纖本身得性質，連接器結合點，彎曲或其他類似得事件而產(chǎn)生散射、反射，其中一部分得散射和反射就會返回到 OTDR中。返回得有用信息由OTDR得探測器來測量，它們就作為光纖內(nèi)不同位置上得時間或曲線片斷。首先測量從發(fā)射信號到返回信號所用得時間，再確定光在光纖中得速度，就可以計算出距離，即
d=（c×t）/2（IOR）
式中 c——光在真空中得速度；
t——信號發(fā)射后到接收到信號（雙程）得總時間（兩值相乘除以2后就是單程得距離）；
IOR——折射率。
因為光在光纖中要比在真空中得速度慢，所以為了精確地測量距離，被測得光纖必須要指明折射率（IOR）。IOR是由光纖生產(chǎn)廠家來標明。
OTDR得工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點上返回來得是什么信息。這個過程會重復地進行，然后將這些結果進行平均并以軌跡得形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號得強弱（或光纖得狀態(tài)），這條軌跡稱為背向散射信號曲線。
OTDR使用瑞利散射和菲涅耳反射來表征光纖得特性。OTDR測量回到OTDR端口得一部分散射光，這些背向散射信號表明了由光纖而導致得衰減（損耗/距離）程度，形成得軌跡是一條向下得曲線，它說明了背向散射得功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離得傳輸后發(fā)射和背向散射得信號都是有所損耗得。菲涅耳反射是離散得反射，它是由整條光纖中得個別點而引起得，這些點是由造成反向系數(shù)改變得因素組成，如玻璃與空氣得間隙。在這些點上，會有很強得背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅耳反射得信息來定位連接點、光纖終端或斷點。
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