Принцип работы и характеристики OTDR

Рефлектометр (OTDR), полное название которого – оптический рефлектометр временной области, – это прецизионное оптоэлектронное интегрированное  оборудование для тестирования волоконно-оптических кабелей  , работающее на основе обратного рассеяния при рэлеевском рассеянии и френелевском отражении при передаче оптического сигнала. Рефлектометры широко используются при обслуживании и строительстве оптических кабелей и могут использоваться для оценки длины волоконно-оптических кабелей, измерения оптической передачи и затухания в соединениях, обнаружения мест неисправностей волоконно-оптических линий связи и т. д.

В процессе тестирования OTDR прибор вводит импульс лазера или  оптоволоконного источника света более высокой мощности  в волокно с одного конца волоконно-оптического кабеля через порт OTDR для получения ответной информации. При передаче оптического импульса по волокну из-за природы самого волокна, разъема, точек зацепления, изгиба или других подобных событий будет происходить рассеянное отражение. Часть рассеянного и отраженного света вернется в OTDR. Полезная возвращенная информация будет измерена детектором OTDR и будет действовать как временные или кривые сегментов волокон в различных положениях. Регистрируя время, используемое сигналами от передачи до возврата, можно рассчитать скорость передачи света в стеклянных волокнах и расстояние.
Тестирование OTDR имеет некоторые ограничения, когда дело доходит до приложений для измерения внешних потерь в установках. Тестера OTDR не всегда будет достаточно для тестирования. OTDR не будет хорошо работать с короткими кабелями в здании или среде LAN. Для выполнения этих задач следует использовать источник и измеритель мощности, поскольку рефлектометр не оснащен функциями отображения фактических потерь в кабельной системе.

Рефлектометры используют рэлеевское рассеяние и френелевское отражение для характеристики волокон. Рэлеевское рассеяние — это неравномерное рассеяние, возникающее при передаче оптических сигналов по волокну. Рефлектометры измеряют только рассеянный свет, возвращающийся обратно в порт рефлектометра. Сигнал обратного рассеяния показывает степень затухания (потери на расстояние) оптического волокна и отображается в виде нисходящей кривой, иллюстрирующей уменьшение мощности обратного рассеяния. Это происходит из-за ослабления как передаваемого сигнала, так и потерь обратного рассеяния.

Учитывая оптические параметры, можно оценить мощность рэлеевского рассеяния. Если известна длина волны, она пропорциональна длительности импульса сигнала: чем длиннее импульс, тем выше мощность обратного рассеяния. Мощность рэлеевского рассеяния также связана с длиной волны передаваемого сигнала: чем короче длина волны, тем выше мощность обратного рассеяния. То есть, мощность обратного рассеяния, создаваемая траекторией 1310 нм, будет выше, чем для сигналов с длиной волны 1550 нм.

В области более высоких длин волн (более 1500 нм) релеевское рассеяние будет продолжать уменьшаться, а другое явление, которое называется затуханием (или поглощением) инфракрасного излучения, по-видимому, увеличится и приведет к увеличению общих значений затухания. Таким образом, длина волны 1550 нм имеет наименьшее затухание, это также объясняет, почему это длина волны связи на большие расстояния. Естественно, эти явления вернутся, чтобы повлиять на OTDR. OTDR с длиной волны 1550 нм также имеет низкое затухание, поэтому его можно использовать для тестирования на больших расстояниях. В то время как из-за высокого затухания длины волны 1310 нм или 1625 нм расстояние тестирования OTDR неизбежно будет ограничено, потому что испытательное оборудование должно тестировать острый фронт на трассе OTDR, а конец пиков быстро попадет в область шума.

Френелевское отражение – это дискретное отражение, вызванное отдельными точками волокон. Эти точки возникают из-за изменения коэффициента обратного рассеяния, например, в стекле и воздушном зазоре. В этих точках наблюдается сильное обратное рассеяние света. Поэтому рефлектометр использует информацию о френелевском отражении для определения точки соединения, оптического терминала или точек разрыва.

Рефлектометр  (OTDR)  по сути представляет собой оптический радар: он излучает яркий свет и измеряет интенсивность эха или отражений. Этот слабый сигнал усредняется для снижения уровня шума, а затем с помощью вычислений отображается рефлектограмма и делается ряд математических выводов.