国网大部分的通信业务主要基于SDH通信网,其中光缆光纤在其基建设施中占有较大比例。

光纤光缆测试是光缆施工、维护、抢修重要技术手段,采用OTDR(光时域反射仪)进行光纤连接的现场监视和连接损耗测量评价,是目前比较有效的方式。

在介绍OTDR及其原理前,我们需要了解的有几个光学基本概念 - 瑞利散射、菲涅尔反射还有盲区

1.瑞利散射和菲涅尔反射

瑞利散射:瑞利散射是一种光学现象,属于散射的一种情况。又称“分子散射”。粒子尺度远小于入射光波长时(小于波长的十分之一),其各方向上的散射光强度是不一样的,该强度与入射光的波长四次方成反比,这种现象称为瑞利散射(百度百科)。在光缆中,对于瑞利散射我们又称背向瑞利散射,正常光波在光缆中传播时会不断衰减,而通过背向瑞利散射反射回来的光波也是不断衰减的,如果没有其他异常影响情况下,OTDR检测的反射回来的光波功率应该是一条斜率固定且均匀下降的直线,这也说明了随着光信号随着传播距离的增加,背向瑞利散射的功率也在不断减小.

菲涅尔反射:菲涅尔反射描述了一种光学现象,光穿过介质不同的物体,当光照到物体表面时,一部分发生反射,另一部分则进入物体内部,发生折射或散射。其中,菲涅尔公式也就是高中时耳熟能详的光反射折射公式:

${\frac{(n1-n2)^{2}}{(n1+n2)^{2}}}$

举一个例子来说,光缆断裂时,光会经过一段   光纤-空气(光纤断裂间)-光纤 的路程,而我们知道,纤芯的主要材料是SiO2,其折射率大约在1.4~1.6(n1),空气的折射率为1(n2).大约菲涅尔反射率为4%

2.盲区概念

没理解这部分,以后再看

https://zhuanlan.zhihu.com/p/254902897

 

3.OTDR曲线及原理分析

OTDR的用途包括:测试光传输系统中的接头损耗,光纤的距离,链路损耗,光纤衰减,测试光纤故障点,测试反射值和回波损耗.

首先,我们先来分析一个正常曲线

 

python仿真瑞利散射 瑞利散射现象_python仿真瑞利散射

在该图中,横坐标表示的是距离,也就是与OTDR的距离,纵坐标表示的是反射光功率,单位为dB. 我们可以看出,该曲线主体是一个倾斜的斜线,表示反射光随着传播距离的增加而不断衰减。A点表示的是盲区,在这里不过多做讨论。B区表示的是光纤末端的反射幅度较高的菲涅尔反射。

python仿真瑞利散射 瑞利散射现象_连接点_02

接下来,我们给出一个包含大多数情况的图

 

python仿真瑞利散射 瑞利散射现象_时域_03

1. 损耗点,损耗点我们的曲线图都会以一个台阶的形式,类似于楼梯哪种类型往下掉一点点。

2. 连接点,连接点的类型很多,法兰头,连接分线箱这些都是,这个都是做了成端的,所以会以反射峰的形式出现。

3. 断点,要是我们测试过程中出现的直接掉下去,之后就没有曲线图的情况,那基本就是断点。

4. 末端,在我们最后只要是做了成端的情况下都会出现一个末端波峰,我们可以根据这个判断我们的机器情况。