3.2 Оптический рефлектометр и выполнение измерений с его помощью

Тестирование оптических волокон производится с различными целями. Чтобы должным образом поддерживать работу волоконно-оптической сети‚ нужно знать‚ какой она была в оптимальном состоянии – когда она была построена и введена в строй. Сравнивая результаты‚ полученные в ходе регламентного обслуживания‚ с первоначальными записями данных о полных потерях‚ потерях на соединениях и т. п.‚ можно определить‚ не ухудшается ли состояние какой-либо части сети. Наиболее часто тестирование выполняется для проверки целостности волокна, определения места обрыва в волоконно-оптическом кабеле, измерения потерь в волокне и оптоволоконных соединениях. Для этих целей применяют оптические рефлектометры.

Оптический рефлектометр (англ. Optical Time Domain Reflectometer, OTDR) – это электронно-оптический измерительный прибор‚ используемый для определения характеристик оптических волокон. Оптические рефлектометры различных типов широко используются практически на всех этапах создания волоконно-оптических систем связи: от производства волокна и оптического кабеля до строительства ВОЛС и их эксплуатации. Оптический рефлектометр предоставляет возможность быстрой и удобной диагностики состояния волокон, кабелей и волоконно-оптических линий связи в целом. Он предназначен для измерения затуханий в оптических волокнах и их соединениях, длины оптических волокон и расстояния до места повреждения. Рефлектометр стал одним из самых распространенных приборов для диагностики ВОЛС, поскольку предоставляет возможность оперативной неразрушающей диагностики инсталлированной линии связи с использованием доступа только к одному концу волокна.

Принцип работы прибора основан на анализе мощности светового излучения, рассеянного или отраженного различными участками волоконно-оптической линии связи при распространении вдоль нее короткого зондирующего светового импульса. Измерения с помощью рефлектометра обычно производятся на длине волны света равной 1,31 или 1,55 мкм.

Широкое распространение рефлектометров связано с удобством тестирования ВОЛС и отдельных волокон и кабелей этим прибором. На экране рефлектометра в виде графика наглядно представлено изменение относительной мощности сигнала обратного рассеяния в логарифмических единицах с расстоянием. Такой график называется рефлектограммой, который формируется на основании полученных данных.

Благодаря анализу принятых искаженных импульсов становятся возможными определение длины ВОЛС, затухания сигнала в ней, в том числе определение потерь на соединителях,  а также расстояний до мест неоднородностей оптических волокон, которые могут быть связаны с обрывом либо изменением структуры данного оптического волокна.

Каждый тип неоднородности (сварное соединение волокон, трещина, оптический разъем и т. д.) имеет свой характерный образ на дисплее OTDR, и может быть легко идентифицирован оператором. Так, например, отражающие неоднородности (разъемные соединения волокон, трещины, торец волокна) проявляются на рефлектограмме в виде узких пиков, а неотражающие неоднородности (сварные соединения и изогнутые участки волокон) – в виде изгибов в рефлектограмме. Участки рефлектограммы, расположенные между неоднородностями, имеют вид прямых линий с отрицательным наклоном. Угол наклона этих прямых прямо пропорционален величине потерь в волокне.

Для измерения характеристик оптического волокна оптический рефлектометр использует явления рэлеевского рассеяния и френелевского отражения. Посылая в волокно световой импульс и измеряя время его распространения и интенсивность его отражения от точек‚ находящихся внутри волокна‚ рефлектометр выводит на экран дисплея рефлектограмму «уровень отраженного сигнала в зависимости от расстояния».

Современный оптический рефлектометр является сложным, дорогостоящим прибором; он проводит комплекс измерений в автоматическом режиме и самостоятельно вычисляет все необходимые характеристики.