CN109004973B - 一种otdr性能评估装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的OTDR性能评估装置，包括OTDR和盘装标准光纤，标准光纤具有光纤连接头，OTDR和标准光纤通过标准光纤的光纤连接头相连。本发明的OTDR性能评估方法，利用OTDR和标准光纤进行光纤损耗特性测试；将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，标准光纤另一端的光纤连接头与光纤发射镜相连，进行光纤长度测试；将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，标准光纤另一端的光纤连接头与光纤光阱相连，进行动态范围、盲区测试。本发明的OTDR性能评估装置及方法能够实现对OTDR的长度、损耗等测试功能以及动态范围、盲区等自身性能进行检测的功能，在不影响测试精度的前提下使整个装置更小且更轻便，功能覆盖面更广。

Description

一种OTDR性能评估装置及方法

技术领域

本发明属于光学设备检测技术领域，具体涉及一种OTDR性能评估装置，还涉及一种利用该装置对OTDR性能进行评估的方法。

背景技术

光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，简称OTDR)是根据光的后向散射与菲涅尔反射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。该仪器通常可用于测量光纤长度、延长度衰减、接头损耗、光纤故障点定位等参量，是光缆施工及监测中必不可少的工具，在光网络建设以及维护的过程中发挥着不可替代的作用。因此，对OTDR的测试、校准和检定工作就非常重要。

目前国内OTDR的测试、校准和检定主要依据“JJG 959-2001光时域反射计检定规程”，大多数机构采用的标准装置是由中国计量院制作的光纤长度、损耗标准装置，该装置主要由三盘光纤构成，两盘配合2X2耦合器用于提供长度值、一盘用于提供损耗值，测试过程读数方便。但是该标准装置存在体积和重量较大、机械结构不够稳定的缺点；其他机构基于其原理，对该标准装置进行了一些改进，例如减少一盘提供损耗值的光纤盘，这虽然在一定程度上减少了仪器重量，但是实际测试损耗过程中，需要在长度段手动找出一段平稳区间然后人工标记，读数较为繁琐，而且此测试方式的结果容易受到客户质疑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种OTDR性能评估装置，其不但结构简单小巧，而且可以过得更精确的测试结果。

本发明的目的还在于提供一种利用上述装置对OTDR性能进行评估的方法。

本发明所采用的一种技术方案是：一种OTDR性能评估装置，包括OTDR和盘装标准光纤，所述标准光纤两端具有光纤连接头，两个所述光纤连接头相同或不同，所述OTDR和标准光纤通过标准光纤一端的光纤连接头相连。

进一步地，所述标准光纤远离连接OTDR的另一端的光纤连接头连接有光纤反射镜。

具体地，所述光纤反射镜为Sagnac环类型或FRM类型。

进一步地，所述标准光纤远离连接OTDR的另一端的光纤连接头连接有光纤光阱。

更进一步地，所述光纤光阱为类黑体结构。

具体地，所述光纤光阱为石墨型光纤光阱。

本发明所采用的另一种技术方案是：一种OTDR性能评估方法，包括步骤：

提供OTDR、两端具有光纤连接头的盘式标准光纤、光纤反射镜以及光纤光阱；

在进行光纤损耗特性测试时，将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，所述OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，然后根据OTDR屏幕显示内容获取光纤损耗特性，并与预知的标准光纤的光纤损耗特性进行比较来评估OTDR的性能；

在进行光纤长度测试时，将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，所述标准光纤另一端的光纤连接头与光纤发射镜相连，所述OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，然后根据OTDR屏幕显示内容获取光纤长度值，并与预知的标准光纤长度进行比较来评估OTDR的性能；

在进行动态范围、盲区测试时，将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，所述标准光纤另一端的光纤连接头与光纤光阱相连，所述OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，然后根据OTDR屏幕显示内容来评估OTDR的性能。

本发明的有益效果是：本发明的一种OTDR性能评估装置及方法利用盘装标准光纤、光纤反射镜以及光纤光阱就能够实现对OTDR的长度、损耗等测试功能以及动态范围、盲区等自身性能进行检测的功能，在不影响测试精度以及操作难度的前提下使整个装置更小且更轻便，功能覆盖面更广，而且可更换经标定的盘装光纤来适应不同客户需求，还可作为模块集成至其他仪器上，且该装置经过标定后可作为其他光测试设备的标准装置。

附图说明

图1是本发明的一种OTDR性能评估装置的结构示意图；

图2是实施例1的OTDR上生成的一种光纤损耗的图谱；

图3是实施例1的OTDR上生成的另一种光纤损耗的图谱；

图4是实施例2的OTDR上生成的光纤长度的图谱；

图5是实施例3的OTDR上生成的一种动态范围和盲区的图谱；

图6是实施例3的OTDR上生成的另一种动态范围和盲区的图谱。

图中，1.标准光纤，2.光纤连接头，3.光纤反射镜，4.光纤光阱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种OTDR性能评估装置，其结构如图1所示，包括OTDR(图未示)和盘装标准光纤1，标准光纤1两端具有光纤连接头2，两个光纤连接头2可以相同或不同，OTDR和标准光纤1通过标准光纤1一端的光纤连接头2相连。

使用时，OTDR在精准时钟电路的控制之下，按照设定的参数从光口向标准光纤1发射光脉冲信号，之后OTDR不断地按照一定的时间间隔从光口接收从标准光纤1中反射回的光信号，分别按照背向散射(测试损耗)和菲涅尔反射(测试反射)的原理对光纤进行相应的测试。

测试光纤损耗时，OTDR直接与标准光纤1连接，在光脉冲信号传递时，散射源于光纤内部微小粒子或不均匀结构会对其进行反射和吸收，当光照射到杂质上时，一些颗粒将光重定向到不同的方向，同时产生了信号衰减和背向散射，光纤中某一点的后向回波可以反映出光纤中光功率的分布情况，通过OTDR屏幕显示的图谱就可以测试出光纤的损耗情况。

当测试光纤长度时，标准光纤1远离连接OTDR的另一端的光纤连接头2还连接有光纤反射镜3。光纤反射镜3配合标准光纤1可提供光信号在多段路径的长度和损耗量值。具体地，光纤反射镜3为Sagnac环类型或FRM类型。如果只是简易测试，光纤反射镜3类型可以选择Sagnac环类型，其制造成本更低且一定程度上能满足测试需求；如果需要精确测试，光纤反射镜3则选择FRM类型，其性能稳定，***损耗和偏振相关损耗较低，使得测试结果更精确。

在进行动态范围、盲区项目测试时，标准光纤1远离连接OTDR的另一端的光纤连接头2则连接有光纤光阱4，利用光纤光阱4消除杂散光、幻峰等噪声，可以使动态范围、盲区测试更接近于理想状态。进一步地，光纤光阱4为类黑体结构。具体地，光纤光阱4为石墨型光纤光阱。

本发明提供的OTDR性能评估方法，包括步骤：

提供OTDR、两端具有光纤连接头的盘式标准光纤、光纤反射镜以及光纤光阱；

在进行光纤损耗特性测试时，将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，所述OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，然后根据OTDR屏幕显示内容获取光纤损耗特性，并与预知的标准光纤的光纤损耗特性进行比较来评估OTDR的性能；

在进行光纤长度测试时，将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，所述标准光纤另一端的光纤连接头与光纤发射镜相连，所述OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，然后根据OTDR屏幕显示内容获取光纤长度值，并与预知的标准光纤长度进行比较来评估OTDR的性能；

在进行动态范围、盲区测试时，将OTDR和标准光纤一端的光纤连接头相连，所述标准光纤另一端的光纤连接头与光纤光阱相连，所述OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，然后根据OTDR屏幕显示内容来评估OTDR的性能。

下面通过具体实施例对本发明的评估方法做进一步具体的描述，下述实施例只是对本发明方案进行辅助说明，本发明的保护保护范围包括但不限于下述实施例。

实施例1

本实施例用于测试光纤的损耗特性，其盘式标准光纤1两端为FC/PC连接头，***损耗≤0.2，回波损耗≥50，将标准光纤1的一端与OTDR相连，另一端悬空，设置OTDR的群折射率为1.4600、脉宽为100ns、平均时间10s，开启OTDR发射光脉冲信号，通过直接在OTDR上改变衰减器的参数，通过OTDR屏幕上的图谱即可记录不同状态下光纤段的损耗特性显示值，图2和图3即是本实施例在长度2.5km、波长1310nm和长度2.5km、波长1550nm的不同状态下的图谱，直接读取左上角显示的光纤损耗即可，然后与标准光纤1的损耗参数为基准进行比对即可评估OTDR测试光纤损耗时的性能。本发明直接通过OTDR读取示数，无需在长度段手动找出一段平稳区间然后手动标记人工读数，测试效果同中国计量院制作的装置一致，但操作简单且结果直观。

实施例2

本实施例用于测试光纤长度，盘装标准光纤1两端为FC/PC连接头，***损耗≤0.2，回波损耗≥50。盘装标准光纤1的一端连接待测OTDR，另一端连接光纤反射镜3。设置OTDR的群折射率为1.4600、脉宽为100ns、平均时间30s；光纤反射镜3为光反射型器件，FRM型和Sagnac环类型均可，本实施例中选用性能稍弱的Sagnac环类型光纤反射镜配合标准光纤模拟光信号在多段路径的长度，并提供相应量值。利用OTDR发射光脉冲信号，然后再在屏幕上读取长度数值，与标准光纤1长度以及其整数倍长度进行比较，计算各点示值误差。

标准光纤作为各参数基准，配合光纤反射镜3形成类光纤谐振腔结构，光在类腔结构内不断反射并损耗，从而在OTDR分析曲线上形成幅度逐渐降低的多个反射峰。本实施例的测试结果如图4所示，图谱为光信号在光纤内反复发射循环后经OTDR生成的曲线，与JJG959-2001内标准装置提供的图谱类型一致。依次读取曲线内各个峰的上升沿的位置，测试结果符合仪器厂家提供的技术指标。由于本实施例的测量过程仅用一盘光纤，测量不确定度更小。

实施例3

本实施例用于测试动态范围、盲区项目测试，获取精度和噪声控制方面的性能。进行动态范围测试时，通过OTDR所显示动态范围在相应设定的脉冲宽度下纵向距离应大于设定的信号强度，例如通信类用户会要求OTDR设置最大脉宽的情况下，动态范围应大于30dB。而在进行盲区测试时，通过OTDR所显示的盲区在相应设定的脉冲宽度下横向距离应小于设定距离，例如通信类用户会要求OTDR设置最小脉宽的情况下，事件盲区应小于3m、衰减盲区应小于5m。通过OTDR的测量范围大小和最小分辨能力相关的参数来判断示值是否满足要求。

本实施例中，盘装标准光纤1两端为FC/PC连接头，***损耗≤0.2，回波损耗≥50。盘装标准光纤1的一端连接待测OTDR，一端连接光纤光阱4。光纤光阱4为光吸收型器件，尾端为类黑体材料，本实施例选用石墨型光纤光阱配合标准光纤提供动态范围、盲区参量的测试环境。测试结果如图5、图6所示，将背向散射信号曲线外推与功率轴相交，交点与底噪之间纵向距离/功率差值记为该状态下的动态范围；OTDR显示轨迹偏差未被干扰的背景轨迹超过给定纵坐标0.5dB，读取左上升沿到右侧下降沿0.5dB时的横向距离/长度记为该状态下的衰减盲区；OTDR显示轨迹上反射信号迹线上低于反射峰值点1.5dB的两个点之间的横向距离/长度记为该状态下的事件盲区；动态范围和盲区与OTDR上设置的脉冲宽度呈正相关的关系，测试在固定脉冲宽度、波长、平均时间下得出相应结果。

Claims (3)

1.一种OTDR性能评估装置，其特征在于，所述OTDR性能评估装置用于执行一种OTDR性能评估方法，具体地：

所述OTDR性能评估装置包括OTDR和盘装标准光纤，所述标准光纤两端具有光纤连接头；

用于测试光纤的损耗特性时，所述标准光纤两端为FC/PC连接头，***损耗≤0.2，回波损耗≥50；将所述标准光纤的一端与OTDR相连，另一端悬空；设置OTDR的群折射率为1.4600、脉宽为100ns、平均时间10s；开启OTDR发射光脉冲信号，通过直接在OTDR上改变衰减器的参数，并通过OTDR屏幕上的图谱即可记录不同状态下光纤段的损耗特性显示值；直接显示的光纤损耗，然后与所述标准光纤的损耗参数为基准进行比对即可评估OTDR测试光纤损耗时的性能；

用于测试光纤长度时，所述标准光纤两端为FC/PC连接头，***损耗≤0.2，回波损耗≥50；所述标准光纤的一端连接待测OTDR，另一端连接光纤反射镜；设置OTDR的群折射率为1.4600、脉宽为100ns、平均时间30s；所述光纤反射镜为光反射型器件；利用OTDR发射光脉冲信号，然后在屏幕上读取长度数值，与所述标准光纤长度以及其整数倍长度进行比较，计算各点示值误差；标准光纤作为各参数基准，配合所述光纤反射镜形成类光纤谐振腔结构，光在类腔结构内不断反射并损耗，从而在OTDR分析曲线上形成幅度逐渐降低的多个反射峰；依次读取曲线内各个峰的上升沿的位置，获得测试结果；

用于测试动态范围、盲区项目测试时，所述标准光纤两端为FC/PC连接头，***损耗≤0.2，回波损耗≥50；所述标准光纤的一端连接待测OTDR，一端连接光纤光阱，所述光纤光阱为光吸收型器件，尾端为类黑体材料；将背向散射信号曲线外推与功率轴相交，交点与底噪之间纵向距离/功率差值记为该状态下的动态范围；OTDR显示轨迹偏差未被干扰的背景轨迹超过给定纵坐标0.5dB，读取左上升沿到右侧下降沿0.5dB时的横向距离/长度记为该状态下的衰减盲区；OTDR显示轨迹上反射信号迹线上低于反射峰值点1.5dB的两个点之间的横向距离/长度记为该状态下的事件盲区；动态范围和盲区与OTDR上设置的脉冲宽度呈正相关的关系，测试在固定脉冲宽度、波长、平均时间下得出相应结果；进行动态范围测试时，通过OTDR所显示动态范围在相应设定的脉冲宽度下纵向距离应大于设定的信号强度；在进行盲区测试时，通过OTDR所显示的盲区在相应设定的脉冲宽度下横向距离应小于设定距离；根据预设的OTDR的测量范围大小和最小分辨能力相关的参数，判断显示值是否满足要求；

所述光纤光阱为石墨型光纤光阱。

2.如权利要求1所述的一种OTDR性能评估装置，其特征在于，所述光纤反射镜为Sagnac环类型或FRM类型。

3.如权利要求1所述的一种OTDR性能评估装置，其特征在于，所述光纤光阱为类黑体结构。

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