2.1 Testování optických přípojek reflektometrem OTDR
Metoda OTDR
Reflektometr OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) je přístroj pro testování a měření průběhu útlumu optických tras. Reflektometr využívá metodu zpětného rozptylu, která je nepřímou a nedestruktivní metodou založenou na měření Rayleighova rozptylu, jenž přispívá k celkovému útlumu optického vlákna.
Metoda je založená na detekci zpětně odražených optických pulzů, které měřicí přístroj vysílá do optické trasy.
Reflektometr OTDR pracující v pulzním režimu vysílá posloupnost krátkých optických pulzů o délce přibližně několika stovek nanosekund až několika desítek mikrosekund. V důsledku Rayleighova rozptylu na nehomogenitách v jádře a v důsledku zpětných odrazů na konektorech, část optického výkonu se odráží zpět k začátku připojené trasy. Vyhodnocení zpětně odraženého záření umožňuje přesný odhad útlumových vlastnosti měřené trasy.
Měřeným jevem je tedy úroveň výkonu zpětně odraženého záření jako funkce času propagace pulzů na místo odrazu a zpět.
Přijímaný, zpětně odražený výkon je směrován vazebním článkem k lavinové fotodiodě, kde je detekován, převeden na elektrický signál. Fotodioda má schopnost detekce velmi slabých výkonu. Energie detekovaného pulzu je integrovaná v DSP jednotce s několika dalšími optickými pulzy, které jsou průměrovány k obdržení konečného výsledku.
Na základě úrovně výkonu zpětného odrazu lze odhadnout úroveň signálu v měřeném bodě trasy a celkový útlum vybraného úseku trasy. Na základě znalosti času šíření pulzu a indexu lomu použitých vláken, lze spočítat rychlost pulzu a vzdálenost místa odrazu od počátku trasy.
Výsledkem, který je zobrazen na displeji reflektometru, je průběh útlumu trasy jako funkce vzdálenosti od počátku trasy. DSP jednotka přepočítává zpětně detekovaný výkon na útlum v dB.
Blokové schéma reflektometru OTDR.
2.2 Měření reflektometrem OTDR
Z naměřeného průběhu OTDR lze určit:
Útlum jednotlivých úseků optických vláken
Útlum svarů
Útlum konektorů
Útlum optických výkonových děličů
Útlum optických rozbarvovačů
Poruchy
Přerušená nebo ohnutá vlákna
Opotřebené konektory
Nekvalitní svary
Celkový útlum měřené trasy
Délku trasy
Příkladový průběh naměřen reflektometrem OTDR.
Měření lze provádět na různých vlnových délkách, obvykle na vlnové délce 1310 (1300) nm nebo 1550 nm. Jelikož optické vlákno představuje větší útlum na vlnové délce 1550 nm než na 1300 nm, sklon jednotlivých úseků průběhu OTDR je větší.
Rozdílné zobrazení konektorů a svarů pramení u způsobu spojení vláken. V případě svarů obě vlákna jsou trvalé spojena a pokles výkonu je způsoben nehomogenitou sloučení skel obou vláken, na které se záření utlumí. V případě optických konektorů se jedná o rozebíratelné spojení, tudíž o přechod optického záření ze skla jádra vlákna do vzduchové mezery mezi oběma vlákny. Optické záření je následně pak navázáno do jádra vlákna na druhé straně adaptoru.
2.3 Vliv délky optických pulzů na měření reflektometrem OTDR
Délka optických pulzů ovlivňuje měřený dosah a přesnost výsledků. Správné nastavení parametrů měření je klíčové pro dosažení správného výsledku.
Pokud nastavená délka pulzů je krátká (několik stovek nanosekund), výsledek je průměrován z většího množství vzorků a výpočet vzdálenosti a útlumu v daném bodě trasy je přesnější. Polohu konektorů, svaru lze určit s přesnosti několika metrů. Opačná situace nastává v případě, že je nastavena délka pulzu mnohem delší než optimální (několik desítek mikrosekund). Dlouhé pulzy dokážou „dosvítit“ na vzdálenost několika stovek kilometrů.
Krátká délka pulzů není výhodná z pohledu maximální vzdáleností, na jaké lze provádět měření. Krátké pulzy přenáší malou energií a nedokážou dosvítit na velké vzdáleností. Větší dosah je možný ovšem za cenu přesnosti měření.
Optimální postup spočívá v měření trasy pro různou délku pulzů. Na základě předběžného měření na značných vzdálenostech a pro větší délku pulzu, měření je následně upřesněno a délku pulzu lze postupně zkracovat pro dosažení optimálního výsledku.
Optimální délka pulzů vysílaných reflektometrem OTDR.
Souhrn: větší délka pulzu je větší měřená vzdálenost a menší přesnost. Menší délka pulzu znamená menší vzdálenost a větší přesnost.