信息与通信工程学院 光纤通信实验报告 班 级： 姓 名： 学 号： 班内序号： 17 日 期： 2015年5月 一、OTDR的使用与测量 1、实验原理 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。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就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。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到OTDR。作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，OTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 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。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱。 盲区的概念 Fresnel 反射引出一个重要的 OTDR 规格，即盲区。有两类盲区：事件和衰减。两种盲区都由 Fresnel 反射产生，用随反射功率的不同而变化的距离来表示。盲区定义为持续时间，在此期间检测器受高强度反射光影响暂时"失明"，直到它恢复正常能够重新读取光信号为止。 2、实验结果 本实验主要按照要求进行测量，测出在不同折射率条件下的背向散射法曲线，并按照下图中所示方法求得所需的衰减常数与接头损耗： 则其所测得效果图如下所示： 而通过该典型曲线测量衰减常数和接头损耗的最终结果如下表所示 折射率n 光纤长度 A A、B段距离 衰减常数 接头损耗 Index D(Km) A=12(VA-VB)(dB) LAB(Km) α=ALAB (dB/Km) 1.4526 21.6207 1.6145 9.5432 0.1692 0.544 1.4603 21.5067 1.6355 9.6242 0.1699 0.576 二、脉冲展宽法测量多模光纤带宽 1、实验原理 多模光纤基带响应测试方法既可用频域的方法，也可用时域的方法。时域法利用的是脉冲调制。按照对脉冲信号采集及数学处理方法的不同，又分为脉冲展宽法、快速傅立叶变换法和频谱分析法。本实验采用的是较为简单的脉冲展宽法。 图1. 多模光纤脉冲展宽测试仪原理图 如图1所示为多模光纤时域法带宽测试原理框图。从光发模块输出窄脉冲信号，首先使用跳线（短光纤）连接激光器和光检测器，可以测出注入窄脉冲的宽度；然后将待测光纤替换跳线接入，可以测出经待测光纤后的脉冲宽度。经过理论推导可以得到求解带宽公式： 多模光纤脉冲展宽测试仪如图2所示。前面板接口分上下两层。上层用于850nm测试，下层为1310nm。每个波长分别由窄脉冲发生器输出极窄光脉冲经被测光纤回到测试仪内进行O/E变换后送出电信号，通过高速示波器即可显示。本实验测试850nm波段和1310nm波段，采用的数字示波器如图3所示。 图2. 多模光纤脉冲展宽测试仪实物图 图3. 实验采用的数字示波器实物图 2、实验步骤 接跳线测试： 打开测试仪电源开关（位于背面），前面板上的电源指示灯亮； 将示波器输入端与本仪器850nm的"RF OUT"输出端用信号线接好； 用一根光纤跳线将850nm的 "OPTICAL IN"和"OPTICAL OUT"连接起来； 进行示波器操作： 按AUTO－SCALE键调出波形； 点击TIME BASE键，并通过右下方旋钮调整脉冲至适当宽度(一般设置为10.0ns/div)； 点击、键，显示屏右方会出现 markers(off/on)、 markers(off/on)选框，先通过右侧对应按键将 markers设为on，分别调节V marker1和V marker
【光通信实验报告】
在信息与通信工程学院的光纤通信实验中，OTDR（光时域反射仪）的使用和测量是一项重要的实践内容。OTDR通过瑞利散射和菲涅尔反射来分析光纤的特性。瑞利散射是由于光在光纤内部随机散射造成的，OTDR测量的是返回到其端口的散射光部分，从而揭示了光纤的损耗情况。瑞利散射的强度与脉冲宽度和波长有关，更长的脉冲宽度和较短的波长（如1310nm）会导致更强的背向散射，但在长波长区域（如1550nm）时，虽然衰减较低，更适合长距离通信，但由于红外吸收，总的衰减会增加。
菲涅尔反射是由于光纤中特定点的反射，如玻璃与空气界面的变化，使得OTDR能定位连接点、终端或断裂点。OTDR的工作机制类似于雷达，发送信号并接收回波以绘制光纤内部的信号强度图，其中盲区的概念至关重要。盲区分为事件和衰减盲区，是由Fresnel反射引起的一段暂时无法检测的距离。
实验结果显示，通过测量不同折射率条件下的背向散射曲线，可以计算出衰减常数和接头损耗。实验数据表明，随着折射率的微小变化，衰减常数和接头损耗也会相应变化。
另一方面，脉冲展宽法用于测量多模光纤的带宽。时域法中的脉冲展宽法是一种简单有效的测试方法。通过比较未经过光纤的脉冲宽度（1tD）和经过光纤后的脉冲宽度（2tD），可以推导出带宽公式。实验使用了850nm和1310nm两个波段的数字示波器，通过连接光纤跳线和测试仪，获取光脉冲展宽的数据，以评估多模光纤的带宽性能。
在实验步骤中，首先要打开测试仪电源，连接示波器和测试仪，用光纤跳线建立信号通路，然后在示波器上设置适当的参数以观察和分析脉冲宽度变化，进而计算带宽。
总结来说，这个实验涉及了光纤通信的基础原理，包括OTDR的工作原理、瑞利散射和菲涅尔反射的影响，以及如何通过脉冲展宽法测定多模光纤的带宽。实验不仅加深了学生对光纤特性的理解，也为实际通信系统的维护和优化提供了实践经验。
