EXFO | OTDR 常見問(wèn)答（八）

  深耕光測(cè)四十載，匠心守護(hù)每一程

  ICC訊 作為OTDR領(lǐng)域的先行者，EXFO以近40年的技術(shù)積淀與全球10萬(wàn)+客戶的深度實(shí)踐，將光纖測(cè)試的精密藝術(shù)融入每一次創(chuàng)新。我們深知，每一根光纖的穩(wěn)定運(yùn)行都承載著通信世界的脈動(dòng)，因此我們特別整理了OTDR應(yīng)用中的高頻問(wèn)題與解決方案，從基礎(chǔ)原理到故障診斷，從設(shè)備選型到實(shí)操技巧，愿這份技術(shù)錦囊能成為您運(yùn)維工作中的得力助手，讓光通信之路更清晰、更高效。

  了解并減少OTDR增益

  簡(jiǎn)介——OTDR曲線增益

  現(xiàn)場(chǎng)的光纖技術(shù)人員在測(cè)試無(wú)源光電路（沒(méi)有光放大器）時(shí)，偶爾可能會(huì)遇到如下的光時(shí)域反射儀（OTDR）曲線，該曲線包括一個(gè)事件（圖1）：

圖1：OTDR曲線上的增益

  在距離發(fā)射點(diǎn)一定距離之外被反射回來(lái)的光功率增加，這種現(xiàn)象完全出乎意料，而且可能會(huì)令人困惑不已，尤其是對(duì)于非專家的OTDR用戶來(lái)說(shuō)。增益是虛假的現(xiàn)象，可能會(huì)導(dǎo)致光纖通道損耗計(jì)算錯(cuò)誤和高帶寬鏈路數(shù)據(jù)速率損傷，需要多次返工和其它不必要的運(yùn)營(yíng)成本才能解決這些問(wèn)題。什么是OTDR增益？它們是怎么引起的？如何才能減少這種增益？

  OTDR操作復(fù)習(xí)

  我們先回顧一下，OTDR使用精確定時(shí)的激光脈沖和高動(dòng)態(tài)范圍的光電檢測(cè)器來(lái)測(cè)量反向散射的少量光線（被光纖石英玻璃反射回OTDR），以識(shí)別鏈路上的“事件”，如光纖斷開、臟連接器、宏彎、熔接和高損耗無(wú)源器件，包括波分復(fù)用器和解復(fù)器。OTDR是非常精密的儀表，它會(huì)通過(guò)算法對(duì)被反射的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，并對(duì)事件進(jìn)行分析、解讀和分類，以簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)操作。

  圖2中第一個(gè)突出顯示的紅色事件是所謂的“非反射性”事件，在對(duì)兩個(gè)光纖末端進(jìn)行熔接時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)這種事件，沒(méi)有反射峰，而插損（IL）較低，一般為0.1 dB左右。OTDR曲線整體向下傾斜，由光纖衰減的物理特性（吸收和散射）所引起，當(dāng)波長(zhǎng)為1550 nm時(shí)，單模光纜的斜率一般為0.2 dB/km。如果光纜末端開放（例如，采用與插芯防塵蓋連接的空氣接口），由于兩種材料（石英玻璃光纖芯與空氣接口）的折射率不同，會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)高的反向散射（如圖2所示）。那么，我們?nèi)绾谓忉寛D1所示的增益（這是一種“負(fù)損耗”）的物理性質(zhì)呢？它顯示事件的光功率增加（如光放大器），很少或沒(méi)有背反射。

圖2：OTDR事件示例

  光纖與模場(chǎng)直徑不匹配

  OTDR增益幾乎總是由兩條熔接起來(lái)的光纖之間的重大物理差異所引起。不同類型的光纖具有不同的纖芯直徑：例如，單模光纖的典型纖芯直徑為9微米，而多模光纖的纖芯直徑通常為50或62.5微米。模場(chǎng)直徑（MFD）的相關(guān)概念如圖3所示。

圖3：模場(chǎng)直徑相關(guān)概念

  由于存在一種被稱為倏逝場(chǎng)的物理現(xiàn)象，模場(chǎng)直徑會(huì)略大于纖芯直徑，在這種物理現(xiàn)象中，傳播的光幾乎無(wú)法穿透包裹纖芯的包層。有趣的是，即使是類型相似的光纖，其模場(chǎng)直徑也會(huì)有所不同。例如，1550 nm處的標(biāo)準(zhǔn)G.652 SMF-28光纖的模場(chǎng)直徑為10.4 +/-0.5微米，而1550 nm處的彎曲不敏感G.657 SMF光纖的模場(chǎng)直徑為9.5 +/-0.5微米， 相差近1微米（超過(guò)標(biāo)稱芯徑的1%）。在將標(biāo)準(zhǔn)單模光纖與與彎曲不敏感（BIF）單模光纖熔接起來(lái)時(shí)，由于它們的模場(chǎng)直徑不匹配（折射率不連續(xù)一致，導(dǎo)致菲涅耳反射更高），OTDR增益會(huì)很常見。OTDR分析算法通?！安恢馈边@種光纖不匹配，會(huì)增加損耗（如圖4所示）。

圖4：模場(chǎng)直徑不連續(xù)一致，會(huì)增加增益和損耗（由康寧提供）

  綜上所述，在從標(biāo)準(zhǔn)SMF到BIF SMF（圖4中的A到B方向）的熔接點(diǎn)處，反射回OTDR的光比光纖類型相同時(shí)的情況更多，因此OTDR曲線上的增益會(huì)增加。同樣，在從BIF SMF到標(biāo)準(zhǔn)SMF（圖4中B到A方向）的熔接點(diǎn)處，反射到OTDR的光比光纖類型相同時(shí)少，因此OTDR曲線上的損耗會(huì)增加。請(qǐng)注意，在用戶看來(lái)，第二種情況是一種比較熟悉的熔接事件，盡管其實(shí)際損耗更高，可能會(huì)被非專家的技術(shù)人員忽略掉。還要注意，當(dāng)OTDR測(cè)試設(shè)置中使用的發(fā)射和接收線纜與被測(cè)光纖不同時(shí)（模場(chǎng)直徑），以及在熔接過(guò)程中纖芯對(duì)準(zhǔn)情況不好時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)增益。將來(lái)自不同制造商類型“完全相同”的光纖熔接起來(lái)，甚至是將來(lái)自相同光纜制造商不同批次的光纖熔接起來(lái)時(shí)，都可能會(huì)導(dǎo)致非常小的增益。在使用OTDR進(jìn)行Tier-2鑒定時(shí)，了解被測(cè)光纖的端到端物理特性非常重要。

  通過(guò)平均雙向測(cè)試結(jié)果來(lái)減少增益

  要避免誤導(dǎo)性的OTDR增益結(jié)果，最好的方法是進(jìn)行雙向測(cè)試，換句話說(shuō)，從被測(cè)鏈路的兩端發(fā)射光線，然后采集相關(guān)數(shù)據(jù)。雙向OTDR測(cè)試實(shí)際上是計(jì)算兩個(gè)方向的測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值，以提供最精確的損耗測(cè)量結(jié)果——模場(chǎng)直徑不匹配所造成的背散射比差反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。

  例如，在圖4中：

  A到B方向的事件損耗增加：-0.25 dB（負(fù)損耗就是增益）

  B到A方向的事件損耗增加：0.35 dB

  平均值：[(-0.25 dB) + (0.35 dB)]/2 = 0.05 dB的精準(zhǔn)事件損耗

  執(zhí)行雙向光纖鑒定的最常見方法是從近端（A）到遠(yuǎn)端（B）采集OTDR曲線，以獲得“A到B”方向的測(cè)量結(jié)果，然后從遠(yuǎn)端（B）到近端（A）采集OTDR曲線，以獲得“B到A”方向的測(cè)量結(jié)果。為此，可以使用兩個(gè)OTDR儀表（每端一個(gè)），或使用一個(gè)OTDR，在完成近端采集后將其移動(dòng)到遠(yuǎn)端。一旦完成所有A到B方向和B到A方向的測(cè)量，通常會(huì)在后期處理軟件應(yīng)用程序中將每個(gè)A到B方向的測(cè)量結(jié)果與相應(yīng)的B到A方向的測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)起來(lái)，計(jì)算出二者的平均值，從而獲得每個(gè)光纖鏈路的結(jié)果。這就需要我們特別注意文件命名以確保正確匹配，特別是在需要測(cè)量大量的光纖鏈路時(shí)。

  配備iOLM（智能光鏈路測(cè)試儀）應(yīng)用程序的EXFO OTDR包括全面的雙向測(cè)試功能。例如，AXS-115最后一英里單模OTDR可提供高達(dá)30 dB的動(dòng)態(tài)范圍，以及短事件和衰減盲區(qū)。EXFO的FastReporter3是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)后期處理應(yīng)用程序，用于對(duì)EXFO OTDR/iOLM采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向批量分析（支持Bellcore/Telcordia.sor、iOLM和.trc文件類型），它可以從EXFO應(yīng)用程序網(wǎng)站免費(fèi)獲得。

  結(jié)束語(yǔ)

  希望本文能夠減少大家對(duì)于OTDR增益的混亂認(rèn)識(shí)——它們是如何發(fā)生的，以及如何使用EXFO的測(cè)試設(shè)備和軟件應(yīng)用程序來(lái)減少它們。

  常見問(wèn)答內(nèi)容會(huì)不斷補(bǔ)充，常更常新，歡迎大家持續(xù)關(guān)注。有任何問(wèn)題，亦可在公眾號(hào)后臺(tái)留言。

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