基于OTDR技术的高速公路光纤衰耗的检测
摘要：敷设于高速公路干线的通信光缆承载着高速公路数据、通信传输的重要任务，因此光纤检测是交工验收阶段不可或缺的一项。本文根据实际的光纤测试,介绍了在对中继段单模光纤平均衰耗进行检测时,为了提高光纤参数的测试精度，手工对测试设备OTDR进行参数设置的步骤以及测试过程中需要注意的事项。最后对论文内容进行了总结并对测试技术的进一步完善进行了展望。
关键词：通信光缆 OTDR 单模光纤 参数设置
1、引言
目前，高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像，通信量较大，光纤通信具有其它通信传输方式无可比拟的通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点。因此，光纤通信方式被广泛应用于高速公路通信系统中，成为高速公路信息传输的主要手段。在工程验收阶段光缆布线系统的检测就成为必要步骤，不同的光纤检测技术也就应运而生了。本文重点介绍实际检测中反射损耗测试技术即OTDR技术。
2、反射损耗测试技术——光时域反射计OTDR 技术
反射损耗测试是光纤线路检修非常有效的手段。它应用光时域反射计OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)来完成检测任务。OTDR是利用光脉冲在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的高科技、高精密的光电一体化仪表。基本原理就是利用导入光与反射光的时间差来测定距离，从而准确判定故障的位置。入射光脉冲在线路中传输时会在沿途产生瑞利散射光和菲涅尔反射光，大部分瑞利散射光将折射
入包层后衰减，其中与光脉冲传播方向相反的背向瑞利散射光将会沿着光纤传输到线路的进光端口，经方向耦合分路射向光电探测器，光电探测器把被测光纤反射回的光信号转变成电信号，然后将反射回的信号与发送脉冲比较，计算出响应数据并在显示器上显示出相关曲线。
返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为被测光纤内不同位置上的时间或曲线片段。从发射信号到返回信号所用的时间和光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离d（单位：m），如式（1）所示：
光纤长度: （1）
再用入射光脉冲和反射光脉冲对应的功率电平和被测光纤的长度计算出衰减 （单位:dB/km），如式（2）所示：
（2）
2.1测试步骤
本文以JDSU公司生产的MTS 5000系列OTDR测试仪为例，阐述光纤测试的整个过程以及各参数的设置方法。
首先在通信机房的熔纤盘处，将一根单模尾纤垂直仪表测试插孔处插入，并将尾纤凸起U型部分与待测备纤的插口凹回U型部分充分连接，并适当拧固。然后开启OTDR，并对下列参数进行设置：
(1)测试波长选择：测试波长是指OTDR激光器发射的激光的波长，在长距离测试时，
由于1310nm衰耗较大，激光器发出的激光脉冲在待测光纤的末端会变得很微弱，这样受噪声影响就比较大，形成的轨迹图就不理想，宜采用1550nm作为测试波长。
（2）脉冲宽度设置：选择测试激光的脉冲宽度，主要取决于被测光纤的长度，当需要测试长距离的光纤时，尽量选用较大脉宽；
（3）取样分辨率：采样分辨率是仪器所要求的两个连续采样点之间的最小距离。此参数很重要，它与脉冲宽度和距离范围的选择有很大关系，它定义了最终的距离精度以及OTDR故障查找的能力。因此，为了保持最佳分辨率，必须在取样期间取得更多采样点。
（4）探测时间选择：由于后向散射光信号极其微弱(大约每米100光子)，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，探测时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大，曲线也就越平滑，得到的可测距离也就越长。
（5）光纤参数的设置：包括折射率n和后向散射系数h的设置。折射率就是待测光纤实际的折射率，折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射和回波损耗的测量结果。因此折射率如果选择不准，将会对测试长度有很大影响。
（6）曲线存储：OTDR的操作功能与计算机操作功能相似，都有存储功能，将OTDR测试的曲线存储，以便将来查找分析。
3、结语
光时域反射仪OTDR在光纤通信中起着至关重要的作用，是进行光缆故障定位的一种快速手段，也是高速公路交工验收检测通信系统必不可少的工具。它采用背向散射技术能
较准确地测试光纤的各种参数，但是操作人员如果对仪器参数设置不当或不注意仪器的保管而引起误差，都会影响光纤测试的精度。本文根据在高速公路交工验收检测过程中的实际操作，用OTDR测得的光纤中的所有参数，反映被测光纤的长度和总损耗及沿途损耗状态，计算平均衰耗是否小于等于0.39dB／Km，从而评价光纤线路是否合格。随着科学技术的发展，高效率、高精度的测试技巧有待于进一步研究，OTDR进行光纤参数自动测试的技术也会趋于精确可靠，快速简便。
参考文献：
[1]田国栋.光纤通信技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.
[2]刘增基，周洋溢，胡辽林.光纤通信 [M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.
[3]张克宇，滕方奇.通信光缆线路维护与施工[M].北京：中国铁道出版社，2001.