光纤时域反射测量(OTDR)是光纤通信领域非常重要的测量技术。OTDR首先发射光脉冲进入光纤，光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其他类似的事件而产生散射和反射，通过对返回光的强度及时间特征进行分析可以测知光纤介质的传输特性。

【实验目的】

(1)了解光波系统中光信号的传输特性;

(2)掌握光纤时域反射法的工作原理和测量方法。

【实验原理】

图8.1是OTDR典型的测试波形。

图8.1 光纤时域反射测量测试波形

OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成，这些背向散射信号表明了光纤导致的衰减(损耗/距离)程度，形成的轨迹是一条向下的曲线。给定光纤参数和波长，瑞利散射的功率与信号的脉冲宽度成比例，脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。在高波长区(超过1550nm)，瑞利散射会持续减小，但红外吸收的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。1550nm波长的OTDR具有最低的衰减性能，可以进行长距离的测试，高衰减的1310nm或1625nm波长， OTDR的测试距离受到限制。

菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。OTDR利用菲涅尔反射的信息来定位连接点、光纤终端或断点，通过发射信号到返回信号所用的时间以及光在玻璃物质中的速度，可以计算出距离。

【实验仪器】

实验装置如图8.2所示: CA9005信息光电子综合实验系统、1550nm激光器、1310/1550光纤耦合器、长光纤、光纤连接线

图8.2 光纤时域反射测量实验装置

【实验内容及步骤】

(1)测试光路准备

①按图8.2所示结构连接1550nm半导体激光器、ⅠnGaAsPⅠN光电二极管、模拟接收器(COD.ⅠN)、单模光纤耦合器、待测G.652单模光纤和主机。

②将单模光纤耦合器输出端PORT4连接一根FC/APC-FC/PC光跳线，将待测G.652单模光纤末端连接一根FC/APC-PC光跳线。(www.daowen.com)

③将函数信号发生器输出(SⅠG)连接至半导体激光控制器LD1的调制信号输入端(MOD1)，同时使用三通将此信号连接至示波器的CH2输入用于信号同步。

④将模拟接收器的输出信号(COD.OUT)连接至示波器的CH1输入，检查无误后打开系统电源。

(2)时域反射法测定单模光纤断点位置

①设置COD模式为ARX，量程(PD1RTO)调至100μA档。

②设置SⅠG工作模式为脉冲模式(PUS)，输出信号幅度Vs调至5.0V。调节示波器同步CH1输入，上升沿出发，观察到稳定的脉冲调制信号。

③LD1工作模式(MOD)为模拟调制模式(OAM)，1550nm激光器工作于5k Hz脉冲模式下，调节LD1驱动电流(Ic)至40.0mA。

④光接收机监控信号波形，记录两次反射脉冲前沿之间的时间间隔ΔT。

⑤单模光纤断点位置(n=1.46)

【思考题】

(1)光纤连接线中，绿色连接头与黑色连接头有什么区别?

(2)实验中若示波器CH2通道较小或几乎看不见，则产生这种情况的主要原因是什么?

【注意事项】

(1)1550nm激光器发出的为不可见光，通电后禁止对准人眼，以免被灼伤。

(2)光纤连接线不可过于弯曲，以防折断。