光时域反射仪实验

《光时域反射仪实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光时域反射仪(OTDR)实验摘要：简述光时域反射仪的工作原理，使用光时域反射仪对未知光纤进行测量，分析图像，获得其基本工作参数，并进一步探究光时域反射仪参数对实验结果的影响。一、光时域反射仪工作原理图1OTDR工作原理图光时域反射仪（opticaltime-domainreflectometer;OTDR）是一种通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。测量曲线的获取原理如图1所示。由激光器发出的光脉冲注入到光纤后，在开始端接收到的光能量可以分为两种类型：一种是光纤断面或者连接界面的菲涅尔反射光；另一种是瑞利散射光（背向散射）。通过测量分析这些后向散射光的

2、功率,可以得到沿光纤长度分布的衰减曲线。其中瑞利散射是当光线在光纤中传播时，由于光纤中存在分子级别大小的结构上的不均匀，光线的一部分能量会被改变其原有的传播方向而向四周散射的现象。其强度与波长的4次方成反比，其中有一部分散射光线与原来的传播方向相反，被称为背向散射，如图2：图2瑞利散射与背向散射二、实验用具CMA4000i型OTDR、光纤连接器、适配器、光纤/光缆等。三、实验记录与数据分析1.熟悉仪器阅读说明书，接入光纤，熟悉仪器。启用自动测量，仪器自动选择脉宽250ns的激光源，并设置测量距离为16km，中速测量，得出曲线为OTDR进行32000多次平均的结果。观察所得曲线，可见入射端口与

3、出射端各有明显的峰值；放大入射端反射峰，可见辨认出为部分重叠的两峰。其余部分为一直线，可初步断定被测光纤只存在一个机械连接事件。2.使用两种脉冲宽度对光纤事件进行测量使用脉宽为10ns的脉冲，测量长度设为8km/1.0m，所得曲线如图3所示：6/6图3脉宽10ns下OTDR测量曲线图4图3局部放大图如图3中A,B,C所示，测量曲线有3个峰值，A峰是入射端的菲涅尔反射峰，C峰是出射端的菲涅尔反射峰，B峰则便是光纤中机械连接产生的菲涅尔反射峰。曲线其余部分为一斜率基本均匀的直线，没有抬升或下沉，可知光纤是均匀的，光纤中并不存在耦合，缺陷，应力过大等情况。放大曲线开始部分对机械连接进行定位，如图4

4、：可从仪器读书得光纤机械连接位于0.0337km处。使用脉宽为250ns的激光进行测量，测量长度选择8km/1.0m，所得曲线如图5所示：图5脉宽250ns下OTDR测量曲线从图中可以看出，曲线特征与脉宽10ns的测量曲线相仿。均有A,B,C三个反射峰，其余部分是斜率均匀的直线。与10ns脉宽的曲线的不同点在于，相同横坐标下，250ns的曲线要位于10ns的曲线之上，换句话说，250ns脉宽下，OTDR探测到的信号均比10ns脉宽6/6下的要强。这是因为脉宽增大了，使光源总功率增大了，如图6：图6脉宽10ns与250ns所得曲线对比图其次是250ns曲线的各个反射峰宽度变大了，也称作盲区变大

5、了。这是由两部分原因造成的：（1）脉冲宽度增加，脉冲起始点和终结点之间时间间隔增大，通过OTDR的探测便转化为空间域上的宽度增加；图7图6局部放大图（2）OTDR专门用于探测微弱的背向散射，机械连接处，耦合处等反射事件反射的光功率较大，会使探测器出现饱和，而脉宽增大会使光源功率增大，从而菲涅尔反射光的功率也会增大，使得探测器饱和程度更深，需要更长时间恢复，再经过OTDR的处理，就造成了空间域上的宽度增加。正因为250ns脉宽的激光盲区较大，在实验中覆盖了机械连接点的反射峰的起点，因此无法用250ns脉宽的光源测得机械连接点的位置。1.光纤长度测量使用两种脉宽进行测量，量取零点至出射端菲涅尔反

6、射峰的起点的距离作为光纤总长度，两种脉宽都有如下结果：纤长L=5.0119(km)本次试验中，对于纤长的测量，不同脉宽的脉冲应该没有影响。因为测量的是零点到出端菲涅尔反射峰的起点的距离，脉宽不影响仪器零点设置，并且本实验中出端菲涅尔反射没有处在别的时间造成的盲区里，因此不会有影响。2.光纤全程损耗光纤全程损耗不应包括输入端和光纤末端反射造成的损耗，所以应该在输入端菲涅尔反射峰以后，到末端菲涅尔反射峰的起点为测量范围。如前所述，250ns脉宽的激光会导致机械连接处处在输入端的盲区里，故只选用10ns的进行测量。表格1光纤全程损耗记录表脉宽A点/kmB点/km光纤长度/km损耗/dB损耗系数α/

7、dB/km10ns0.02355.01194.98841.4120.2830.02805.01194.98391.3380.2680.03095.01194.98091.3000.261测得的光纤全程损耗系数为：α=13i=13αi=0.271(dB/km)标准偏差：σ=13-1i=13(αi-α)2=0.011≈0.01(dB/km)故全程损耗系数为：α=0.27±0.01dB/km6/6全程损耗系数测量误