光纖是通訊傳輸?shù)闹匾M成部分，它肩負(fù)著傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的重大使命。傳輸光纖的性能直接影響通信系統(tǒng)的可靠性，而傳輸光纖出現(xiàn)問題的概率比較高，如光纜彎曲，斷裂等。

不管什么原因，都需要迅速定位故障地點(diǎn)，快速修復(fù)光纖，恢復(fù)正常通信。但是幾十上百公里的光纖總不能靠人去現(xiàn)網(wǎng)一點(diǎn)點(diǎn)找吧，這時(shí)候就需要用到光纖界的“雷達(dá)”技術(shù)——OTDR啦，分分鐘定位出故障點(diǎn)，省時(shí)省力又省心。

1、什么是OTDR?

OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時(shí)域反射儀)技術(shù)是利用后向瑞利散射和菲涅爾反射現(xiàn)象而制成的精密的光電一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖的長度、損耗、接頭衰減和斷點(diǎn)定位等測量功能。

OTDR儀表

先來說說瑞利散射，其實(shí)瑞利散射現(xiàn)象在生活中很常見。比如，晚上打開手電筒我們之所以會(huì)看到光束，是因?yàn)榭諝庵械幕覊m和霧導(dǎo)致光散射，一部分光進(jìn)入我們的眼睛我們才能看到，所有的粒子散射就形成一束光。當(dāng)霧較厚時(shí)光束會(huì)顯得濃密，否則就會(huì)顯得稀疏。如果在真空中，就看不到光束了。

說回光纖，光纖的主要成分SiO2(二氧化硅)介質(zhì)密度及組成不均勻，此外還存在雜質(zhì)、氣泡和微彎曲結(jié)構(gòu)，類似空氣中的灰塵和霧。當(dāng)我們向光纖鏈路中注入一束光脈沖，此脈沖的光能量在向前傳輸?shù)倪^程中遇到不均勻的沉積點(diǎn)時(shí)，就會(huì)有極微弱能量散射到各個(gè)方向，這種現(xiàn)象就稱為瑞利散射，其中有一部分會(huì)沿來路的方向完全反射回去，這部分稱為后向瑞利散射。

再來看下菲涅爾反射，不知大家是否有注意過，當(dāng)我們站在湖邊，低頭看腳下的水時(shí)，看到的水是透明的，反射不是特別強(qiáng)烈。但當(dāng)我們看遠(yuǎn)處的湖面時(shí)，看到的湖水并不是透明的，而是周圍景觀的倒影，反射非常強(qiáng)烈。這就是“菲涅爾效應(yīng)”。簡單的講，就是視線垂直于表面時(shí)，反射較弱，而當(dāng)視線非垂直表面時(shí)，夾角越小，反射越明顯。

光纖中，菲涅爾反射是離散的反射，是由整條光纖中的個(gè)別點(diǎn)引起的，例如玻璃與空氣的間隙，在這些個(gè)別點(diǎn)上，會(huì)有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來，稱為菲涅爾反射。反射能量最大可達(dá)前向傳輸光能量的4%。通常菲涅爾反射光比瑞利散射強(qiáng)很多，能非常方便的分辨出來。

2、OTDR設(shè)備分類

OTDR設(shè)備大概可以分為OTDR儀表和OTDR單板兩類：

• OTDR儀表：OTDR儀表與波分設(shè)備不關(guān)聯(lián)，需要維護(hù)人員攜帶儀表到站點(diǎn)手動(dòng)掃描光纖來定位故障。OTDR儀表有臺(tái)式和手持式兩種類型。
• OTDR單板：集成在光通信設(shè)備中的OTDR單板結(jié)構(gòu)和儀表類似，但無顯示器，測量結(jié)果可通過網(wǎng)管呈現(xiàn)。把光纖/光纜監(jiān)控功能集成到波分設(shè)備里。有如下3點(diǎn)好處，所以這種方式的應(yīng)用越來越多。

3、OTDR工作原理

OTDR的工作原理類似光“雷達(dá)”，OTDR向待測光纖中發(fā)送一個(gè)光脈沖信號(hào)，然后觀察、分析從待測光纖返回到OTDR的少量的光(返回光來自后向瑞利散射和菲涅爾反射)，從而獲取被測光纖的故障點(diǎn)等信息。具體過程為：

(1) OTDR中的激光器發(fā)出的光波，經(jīng)定向耦合器，耦合進(jìn)被測光纖。

(2) 光波在光纖中向前傳輸不斷產(chǎn)生瑞利散射，也可能產(chǎn)生反射事件和非反射事件：

反射事件：如果光纖中存在活動(dòng)連接器、機(jī)械固定接頭和斷裂點(diǎn)，則會(huì)導(dǎo)致光功率衰減，并且會(huì)引起菲涅爾反射，稱為反射事件。

非反射事件：光纖中的熔接點(diǎn)和彎折點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致光功率衰耗，但是在這些點(diǎn)沒有反射現(xiàn)象，稱為非反射事件。

(3) 菲涅爾反射和后向瑞利散射光經(jīng)定向耦合器耦合后傳入探測器，經(jīng)過探測器的光電轉(zhuǎn)換后送入信號(hào)處理器，最后顯示器上呈現(xiàn)出待測光纖的測量曲線。

那顯示出的曲線代表什么意思?怎么用這個(gè)曲線定位故障呢?

OTDR曲線與光纖鏈路的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示，這些曲線反映了光纖鏈路的狀態(tài)，通過曲線可以實(shí)現(xiàn)損耗、端面、斷點(diǎn)、接頭損耗等觀察和測量，實(shí)現(xiàn)光纖監(jiān)控，定位光纖故障位置。

如果覺得自己分析這個(gè)曲線圖太麻煩，沒關(guān)系，通過網(wǎng)管呈現(xiàn)的結(jié)果會(huì)給出可能的原因，便于參考定位。下圖為兩段25km長光纖對(duì)接后，使用OTDR功能得到的測量結(jié)果。可以看到對(duì)于曲線的變化點(diǎn)給出了熔接點(diǎn)、連接器等可能的原因，并給出了位置信息，是不是很直觀了啊。

如果斷開這兩段25km光纖，從下圖得到的OTDR測量結(jié)果中可以看到，只能測量25km的光纖信號(hào)，并報(bào)出是光纖末端事件，表示在25km處光纖斷了。

好了，OTDR的介紹就到這里啦~總結(jié)下，通過本文我們了解到OTDR是利用瑞利散射和菲涅爾反射來定位光纖故障的一種設(shè)備，OTDR有儀表和單板兩種類型，以及如何從OTDR曲線中獲取光纖鏈路狀態(tài)的方法。在這個(gè)信息交互越來越頻繁的時(shí)代，OTDR作為光纖界中的“雷達(dá)”，在監(jiān)測傳輸光纖工作狀態(tài)、定位光纖故障和保障光網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。