深耕光测四十载，匠心守护每一程

作为OTDR领域的先行者，EXFO以近40年的技术积淀与全球10万+客户的深度实践，将光纤测试的精密艺术融入每一次创新。我们深知，每一根光纤的稳定运行都承载着通信世界的脉动，因此我们特别整理了OTDR应用中的高频问题与解决方案，从基础原理到故障诊断，从设备选型到实操技巧，愿这份技术锦囊能成为您运维工作中的得力助手，让光通信之路更清晰、更高效。

了解并减少OTDR增益  简介——OTDR曲线增益

现场的光纤技术人员在测试无源光电路（没有光放大器）时，偶尔可能会遇到如下的光时域反射仪（OTDR）曲线，该曲线包括一个事件（图1）：

图1：OTDR曲线上的增益

在距离发射点一定距离之外被反射回来的光功率增加，这种现象完全出乎意料，而且可能会令人困惑不已，尤其是对于非专家的OTDR用户来说。增益是虚假的现象，可能会导致光纤通道损耗计算错误和高带宽链路数据速率损伤，需要多次返工和其它不必要的运营成本才能解决这些问题。什么是OTDR增益？它们是怎么引起的？如何才能减少这种增益？

OTDR操作复习

我们先回顾一下，OTDR使用精确定时的激光脉冲和高动态范围的光电检测器来测量反向散射的少量光线（被光纤石英玻璃反射回OTDR），以识别链路上的“事件”，如光纤断开、脏连接器、宏弯、熔接和高损耗无源器件，包括波分复用器和解复器。OTDR是非常精密的仪表，它会通过算法对被反射的信号进行数字处理，并对事件进行分析、解读和分类，以简化现场操作。

图2中第一个突出显示的红色事件是所谓的“非反射性”事件，在对两个光纤末端进行熔接时通常会出现这种事件，没有反射峰，而插损（IL）较低，一般为0.1 dB左右。OTDR曲线整体向下倾斜，由光纤衰减的物理特性（吸收和散射）所引起，当波长为1550 nm时，单模光缆的斜率一般为0.2 dB/km。如果光缆末端开放（例如，采用与插芯防尘盖连接的空气接口），由于两种材料（石英玻璃光纤芯与空气接口）的折射率不同，会导致相当高的反向散射（如图2所示）。那么，我们如何解释图1所示的增益（这是一种“负损耗”）的物理性质呢？它显示事件的光功率增加（如光放大器），很少或没有背反射。

图2：OTDR事件示例

光纤与模场直径不匹配

OTDR增益几乎总是由两条熔接起来的光纤之间的重大物理差异所引起。不同类型的光纤具有不同的纤芯直径：例如，单模光纤的典型纤芯直径为9微米，而多模光纤的纤芯直径通常为50或62.5微米。模场直径（MFD）的相关概念如图3所示。

图3：模场直径相关概念

由于存在一种被称为倏逝场的物理现象，模场直径会略大于纤芯直径，在这种物理现象中，传播的光几乎无法穿透包裹纤芯的包层。有趣的是，即使是类型相似的光纤，其模场直径也会有所不同。例如，1550 nm处的标准G.652 SMF-28光纤的模场直径为10.4 +/-0.5微米，而1550 nm处的弯曲不敏感G.657 SMF光纤的模场直径为9.5 +/-0.5微米， 相差近1微米（超过标称芯径的1%）。在将标准单模光纤与与弯曲不敏感（BIF）单模光纤熔接起来时，由于它们的模场直径不匹配（折射率不连续一致，导致菲涅耳反射更高），OTDR增益会很常见。OTDR分析算法通常“不知道”这种光纤不匹配，会增加损耗（如图4所示）。

图4：模场直径不连续一致，会增加增益和损耗（由康宁提供）

综上所述，在从标准SMF到BIF SMF（图4中的A到B方向）的熔接点处，反射回OTDR的光比光纤类型相同时的情况更多，因此OTDR曲线上的增益会增加。同样，在从BIF SMF到标准SMF（图4中B到A方向）的熔接点处，反射到OTDR的光比光纤类型相同时少，因此OTDR曲线上的损耗会增加。请注意，在用户看来，第二种情况是一种比较熟悉的熔接事件，尽管其实际损耗更高，可能会被非专家的技术人员忽略掉。还要注意，当OTDR测试设置中使用的发射和接收线缆与被测光纤不同时（模场直径），以及在熔接过程中纤芯对准情况不好时，可能会出现增益。将来自不同制造商类型“完全相同”的光纤熔接起来，甚至是将来自相同光缆制造商不同批次的光纤熔接起来时，都可能会导致非常小的增益。在使用OTDR进行Tier-2鉴定时，了解被测光纤的端到端物理特性非常重要。

通过平均双向测试结果来减少增益

要避免误导性的OTDR增益结果，最好的方法是进行双向测试，换句话说，从被测链路的两端发射光线，然后采集相关数据。双向OTDR测试实际上是计算两个方向的测试数据的平均值，以提供最精确的损耗测量结果——模场直径不匹配所造成的背散射比差反转过来。

例如，在图4中：

A到B方向的事件损耗增加：-0.25 dB（负损耗就是增益）

B到A方向的事件损耗增加：0.35 dB

平均值：[(-0.25 dB) + (0.35 dB)]/2 = 0.05 dB的精准事件损耗

执行双向光纤鉴定的最常见方法是从近端（A）到远端（B）采集OTDR曲线，以获得“A到B”方向的测量结果，然后从远端（B）到近端（A）采集OTDR曲线，以获得“B到A”方向的测量结果。为此，可以使用两个OTDR仪表（每端一个），或使用一个OTDR，在完成近端采集后将其移动到远端。一旦完成所有A到B方向和B到A方向的测量，通常会在后期处理软件应用程序中将每个A到B方向的测量结果与相应的B到A方向的测量结果对应起来，计算出二者的平均值，从而获得每个光纤链路的结果。这就需要我们特别注意文件命名以确保正确匹配，特别是在需要测量大量的光纤链路时。

配备iOLM（智能光链路测试仪）应用程序的EXFO OTDR包括全面的双向测试功能。例如，AXS-115最后一英里单模OTDR可提供高达30 dB的动态范围，以及短事件和衰减盲区。EXFO的FastReporter3是一个强大的数据后期处理应用程序，用于对EXFO OTDR/iOLM采集的数据进行双向批量分析（支持Bellcore/Telcordia.sor、iOLM和.trc文件类型），它可以从EXFO应用程序网站免费获得。

结束语

希望本文能够减少大家对于OTDR增益的混乱认识——它们是如何发生的，以及如何使用EXFO的测试设备和软件应用程序来减少它们。