OTDRの動作原理と特徴

OTDR（光時間領域反射計）は、光伝送におけるレイリー散乱とフレネル反射の後方散乱を利用して生成される、精密な光電子統合 光ファイバー試験装置です 。OTDRテスターは光ケーブルの保守・建設に広く使用されており、光ファイバーケーブル長の評価、光伝送および接続減衰の測定、光ファイバーリンクの障害箇所の検出などに使用できます。

OTDRテストのプロセスでは、機器が高出力レーザーまたは 光ファイバー光源 パルスを、光ファイバーケーブルの一端からOTDRポートに注入し、戻り情報を受信します。光パルスが光ファイバーを通過する際、光ファイバー自体の性質、コネクタ、接続点、曲げなどの要因により、散乱反射が発生します。散乱と反射の一部はOTDRに戻ります。返される有用な情報はOTDR検出器によって測定され、異なる位置にある光ファイバーの時間または曲線セグメントとして機能します。送信から戻りまでの信号の所要時間を記録することにより、ガラス光ファイバー内の光の伝送速度、距離を計算できます。OTDR
テストには、屋外設備の損失測定アプリケーションに関してはいくつかの制限があります。OTDRテスターは必ずしもテストに十分ではありません。OTDRは、建物内またはLAN環境内の短いケーブルではうまく機能しません。 OTDR には実際のケーブル設備の損失を表示するための機能が備わっていないため、これらのタスクにはソースとパワー メーターを使用する必要があります。

OTDRはレイリー散乱とフレネル反射を利用して光ファイバーの特性を評価します。レイリー散乱とは、光信号が光ファイバー内を伝送する際に発生する不規則な散乱を指します。OTDRは、OTDRポートに戻ってきた散乱光のみを測定します。後方散乱信号は光ファイバーの減衰度（損失／距離）を示し、下降曲線として追跡されます。これは、伝送信号と後方散乱損失の両方が減衰するため、後方散乱の強度が減少することを示しています。

光学パラメータが与えられれば、レイリー散乱電力は波長が分かっている限り、信号のパルス幅に比例し、パルス幅が長いほど後方散乱電力は強くなります。レイリー散乱電力は伝送信号の波長とも関連しており、波長が短いほど電力は強くなります。つまり、1310nmの軌跡によって生成される後方散乱は、1550nmの信号によって生成される後方散乱よりも大きくなります。

より高い波長域（1500nm以上）では、レイリー散乱は減少し続け、赤外線減衰（または吸収）と呼ばれるもう1つの現象が増加し、全体的な減衰値の増加を引き起こします。したがって、1550nmの波長は最も低い減衰であり、これが長距離通信波長である理由でもあります。当然、これらの現象はOTDRにも影響を及ぼします。1550nm波長のOTDRも減衰が低いため、長距離テストに使用できます。一方、1310nmや1625nmなどの高減衰波長では、OTDRのテスト距離は制限されます。これは、テスト機器がOTDRトレースの鋭い先端をテストする必要があり、スパイクの端がすぐにノイズ領域に落ち込むためです。

フレネル反射は、光ファイバー全体の個々の反射点によって引き起こされる離散的な反射です。これらの反射点は、ガラスやエアギャップなどの逆係数要素の変化によって引き起こされます。これらの反射点では、強い後方散乱光が反射されます。そのため、OTDRはフレネル反射の情報を利用して、接続点、光ファイバー端末、または断線点の位置を特定します。

OTDRテスターは 本質  的に光レーダーです。明るい光を発射し、エコーや反射の強度を測定します。この微弱な信号は平均化されて検出ノイズが低減され、計算によってトレースが表示され、様々な数学的推論が行われます。