OTDR和光源功率计测试光纤接头损耗
2021-06-08胡爱莲刘栋张立岩曹蓓蓓
胡爱莲 刘栋 张立岩 曹蓓蓓
【摘要】 在实际光缆施工熔接中，通常采用OTDR测试光纤接头损耗，但OTDR单向损耗包含了被接续两根光纤的背向散射特性差异，并不代表光纤真实的熔接损耗，因此采用单向损耗作为熔接损耗的判断标准，通常会造成误解和不必要的返工。而光源功率计的测试原理相对简单，只需从一个方向进行测试。本文基于某移动干线在开盘检测过程中采用OTDR测试出现的熔接损耗“大正大负”现象，特设计实验，分别采用OTDR和光源光功率计测试了熔接点损耗和光缆链路损耗，验证OTDR双向平均值的结果和光源光功率计测试结果趋于一致，从而证明OTDR测试熔接损耗和链路损耗的正确方法是双向测试取平均值，单向熔接损耗不影响实际光纤的传输性能。
【关键词】 OTDR 光源功率计 熔接损耗 单向损耗 大正大负
Abstract：In the actual welding process of optical cable construction， OTDR is widely used to measure the fusion splice loss. But OTDR one-way measured loss is not the true splice loss because its affected by the difference of backscattering properties of the two connected fibres. If the unidirectional loss is used as the criterion of splice loss， it often causes misunderstanding or even unnecessary rework. Compared with OTDR， the testing principle of Light Source and Power Meter （LSPM） is simpler and just need to test from one direction. In this paper， based on the phenomenon of “apparent Gain and Loss” of fusion splice loss happened in the opening test of a China Mobile trunk project， an experiment was designed to test the splice loss and cable link loss by using OTDR and LSPM respectively. The result shows that OTDR bidirectional average value is consistent with the test result of LSPM， so its proved that the correct method to test fusion splice loss and cable link loss by OTDR is to take the average value of bidirectional traces， and the unidirectional test result has no effect on the actual link loss.
Key words：OTDR， LSPM， Fusion Splice Loss， unidirectional loss， Apparent gain or loss
引言
在光缆施工熔接过程中，通常采用OTDR（光时域反射仪）来測试光纤接头损耗，测试整段线路衰减时，则一般采用光源功率计进行测试，光源功率计测试损耗只需从一个方向进行测试，但单向测试方法对OTDR来说是不准确的，特别是用OTDR测试熔接损耗时，OTDR单向损耗与真实的熔接损耗没有必然的关系，如果采用单向损耗作为熔接损耗的判断标准，会造成对熔接损耗的误解和不必要的返工，甚至影响工程进度。本文基于某移动干线在开盘检测过程中出现的熔接损耗“大正大负”现象，特设计实验，分别采用OTDR和光源光功率计测试“大正大负”熔接点的损耗和光缆链路损耗，验证OTDR双向平均值的结果和光源光功率计测试结果趋于一致，从而证明OTDR测试熔接损耗和链路损耗的正确方法是双向测试取平均值，单向熔接损耗不影响实际光纤的传输性能。
一、OTDR测试熔接损耗和链路损耗
1.1测试步骤
1） 从待熔接的2盘光缆上各取下1m光纤备用（缆A长度为1.4km，缆B长度为1.7km）;
2） 将2盘待测光缆的外端熔接，记为“熔点0”;
3） 分别用OTDR测试光缆A和光缆B的内端，测试两个方向（A->B和B->A）的OTDR曲线;
4） 计算下面两个指标：
LOTDR：采用OTDR测试熔点0的双向平均损耗
L链路 ：采用OTDR测试链路总损耗，此处链路指的是“光缆A+熔点0+光缆B”组成的链路
1.2测试结果
共选择6芯光纤进行熔接，OTDR测试熔点0的损耗和链路损耗结果见下表1：
表1中7/31/32/103号纤单向损耗偏大，是选取“大正大负”比较明显的测试验证的光纤，23/55号纤单向损耗相对较小，作为对比样。
二、光源功率计测试熔接损耗和链路损耗
光源功率计测试熔接损耗是一种破坏性测量方法，测量过程中需要将光纤接头剪出，所以除非为了验证光纤接头损耗，通常在工程中不使用。
本文利用光源功率计，采用2种方案验证“熔点0”的损耗值。方案一是比较准確的测试方法，但无法对已接续熔接点进行测试。方案二可以近似测出已接续熔点0的损耗，但该方法是破坏性测试，仅供参考。
2.1光源功率计测试方案一
2.1.1方案一测试步骤
1）将待熔接光缆B上事先取下来的1m光纤，两端熔接到光源光功率计的尾纤上，光源光功率计读数清零，并观察读数是否稳定。需要注意测试过程中尾纤保持固定不动;
2）将1m B光纤从中间掐断，中间熔接事先从光缆A上取下来的1m光纤，此时功率计读数P1=熔点3+1m A光纤+熔点4 ;
1m光纤的损耗可以忽略不计，熔点3和熔点4都是光纤A和光纤B熔接，因而可以认为近似相等，则
2.1.2方案一测试数据
光源光功率计测试P1数据见下表2：
2.2光源功率及测试方案二
2.2.1方案二测试步骤
1）在方案一的基础上，将熔点3和熔点4掐断，将光纤A取下来，将“光缆A+熔点0+光缆B”的整体链路，与被掐断的B的两个端头接起来，此时功率计读数P2=光缆A+熔点0+光缆B+熔点5+熔点;
P2比OTDR测试的L链路只多了熔点5和熔点6的损耗，如果P2与OTDR双向平均链路损耗结果比较接近，则说明双向平均的结果才是真实损耗，OTDR单向“大正大负”不会影响整体链路损耗。
2）将光缆A和光缆B从链路上掐下来，并将熔点0从链路上剪出（熔点0两端都保留0.5m的A/B光纤），将熔点0接入熔点5和熔点6之间（此时变成熔点7和熔点8），此时读数P3=熔点7+熔点8+熔点0;
熔点7是光纤A和光纤B熔接，熔点7=（P1）/2，而熔点8是A光纤自熔接，给定值熔点8=0.005dB，则P3=（P1）/2+0.005+熔点0，从而得到熔点0=P3-（P1）/2-0.005 （2）
3）将步骤2）的熔点0调转方向重新熔接此时读数P4=熔点9+熔点10+熔点0;
三、OTDR与光源功率计测试结果对比
通过OTDR和光源光功率计测试的“熔点0”的损耗，对比见下表4：
从表4的数据可以看出，光源功率计测试的熔接损耗，与OTDR单向熔接损耗差异很大，但与OTDR双向平均熔接损耗结果比较接近，说明OTDR双向平均的结果才是真实熔接损耗。并且式2和式3测试结果无明显差异，说明光纤熔接点本身是没有方向性的。
通过OTDR与光源光功率计测试的链路损耗，对比见下表5。
从表5的数据可以看出，光源功率计测试的链路损耗P2与OTDR单向链路损耗差异很大，但与OTDR双向平均链路损耗结果比较接近，说明OTDR双向平均的结果才是真实的链路损耗。
四、结论
本文通过OTDR和光纤功率计两种设备对熔接点和链路损耗进行对比测试，证明采用OTDR单向测试结果作为熔接损耗或者链路损耗的判断方法是不正确的，当采用OTDR测试时，无论测试熔接损耗还是测试链路损耗，都应该双向测试取平均值得到真实的结果。
OTDR双向测试取平均值的方法在国际标准、国标、行业标准中都有规定，本文通过对比测试验证了该方法的正确性、以及通过实测数据证明单向测试结果会带来很大的误差，给实际施工操作提供案例参考。
胡爱莲（1985-）女，汉族，籍贯：湖北麻城，现就职于长飞光纤光缆股份有限公司，职务：长飞公司材料事业部工程师，主要从事光纤评审及技术支持工作
刘栋（1980-），男，汉族，籍贯：山西太原，现就职于中国移动通信集团有限公司，高级工程师，主要负责IT产品及传输配套产品集中采购
张立岩（1984-）女，汉族，籍贯：河北邢台，现就职于长飞光纤光缆股份有限公司，职务：长飞公司国重与集团创新中心主任工程师，主要从事光纤测试及应用技术研究
曹蓓蓓（1980-），男，汉族，籍贯：湖北荆州，现就职于长飞公司光缆股份有限公司，职务：长飞公司国重与集团创新中心主任工程师，主要从事光纤产品技术分析工作
致谢：国家科技重大专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站科技重大专项”课题（课题编号：2019ZX06002018）
