Principe et caractéristiques de travail des OTDR

Qu'est-ce qu'un OTDR?

C'est un instrument à fibre optique Utilisé pour caractériser, dépanner et maintenir les réseaux de télécommunications optiques. Le test OTDR est effectué en transmettant et en analysant la lumière laser pulsée voyageant à travers une fibre optique. La mesure serait unidirectionnelle car la lumière est insérée à l'extrémité d'une liaison de câble à fibre optique.

En utilisant des informations obtenues à partir de la signature lumineuse résultante réfléchie ou diffusée au point d'origine, l'OTDR agit comme un système radar optique, fournissant à l'utilisateur des informations détaillées sur l'emplacement et l'état global des épisses, des connexions, des défauts et d'autres fonctionnalités d'intérêt .

Principes de travail OTDR

La précision et l'utilité de OTDR Les tests ne seraient pas possibles sans la science qui l'a précédée. Comprendre la physique derrière l'instrument fournit un aperçu inestimable des principes de travail de l'OTDR.

Quand Albert Einstein a théorisé que les électrons pouvaient être stimulés pour émettre une forme d'onde particulière, la graine de possibilité qui mènerait finalement au premier laser opérationnel en 1960 est né. Bien que les applications envisagées à cette époque n'incluaient probablement pas les télécommunications mondiales utilisant la fibre optique, cette technologie est désormais devenue synonyme d'une connectivité du XXIe siècle.

Au fil des ans, de nombreuses découvertes révolutionnaires ont été exploitées dans le développement des testeurs OTDR.

Significations des symboles OTDR

Un OTDR contient une source de diode laser, un détecteur de photodiode et un circuit de synchronisation très précis (ou base de temps). Le laser émet une impulsion de lumière à une longueur d'onde spécifique, cette impulsion de lumière se déplace le long de la fibre testée, alors que l'impulsion se déplace dans les parties de la fibre de la lumière transmise est réfléchie / réfractée ou dispersée vers le bas dans la fibre vers le détecteur de photos dans l'OTDR. L'intensité de cette lumière de retour et le temps pris pour qu'il revienne au détecteur nous indique la valeur de perte (insertion et réflexion), le type et l'emplacement d'un événement dans la liaison des fibres.

La lumière est retournée au détecteur de photos via un certain nombre de mécanismes:

Rayleigh diffusion et rétrodiffusion

Les physiciens du siècle précédent étaient encore consommés avec des questions fondamentales telles que, "Pourquoi le ciel est-il le bleu ciel? " La réponse à cette question, comme l'a découvert Lord Rayleigh en 1904, est ce qu'on appelle maintenant Rayleigh Smetting. Lorsque les photons légers se dispersent les molécules dans l'air, les ondes lumineuses résultantes visibles sur la terre sont principalement à l'extrémité bleue du spectre car la lumière bleue est dispersée plus efficacement que le rouge.

Lorsque la lumière est injectée dans une fibre, certains photons de lumière sont dispersés dans des directions aléatoires en raison de particules microscopiques dans la fibre, cet effet est la diffusion de Rayleigh. De plus, une partie de la lumière est dispersée dans la direction opposée de la lumière transmise, ceci est appelé rétrodiffusion.

La nature prévisible de la diffusion de Rayleigh a été exploitée comme un principe de travail fondamental dans la technologie OTDR. Le volume d'énergie de lumière source rétrodiffusée au détecteur fournit une indication fiable de l'atténuation et de la perte de signal (ou optique) dans la liaison de fibre optique.

Réflexion de Fresnel

Les propriétés de la réflexion de la lumière, caractérisée par le physicien optique Augustin-Jean Fresnel, ont précédé les découvertes de Rayleigh, mais étaient tout aussi importantes pour le développement des principes de travail OTDR.

Fresnel a découvert le coefficient de réflexion qui est un rapport de l'amplitude de l'onde lumineuse réfléchie par rapport à l'onde source d'origine. Il a constaté que le coefficient de réflexion pouvait être prédit pour l'interface de deux matériaux en fonction des indices de réfraction respectifs de ces composants.

La réflexion de Fresnel se produit lorsque la lumière se reflète sur une frontière de deux matériaux optiquement transmissifs, chacun ayant un indice de réfraction différent. Cette frontière peut se produire à un joint (connecteur ou épissure mécanique), à ​​une extrémité de fibre non terminée, ou à une pause.

Étant donné que de nombreux événements d'intérêt dans une liaison de fibre optique, tels que les épisodes, les ruptures, les connexions et les terminaisons, tous représentent des intersections de matériaux spécifiques telles que le verre et l'air, les équations de réflexion de Fresnel peuvent être utilisées pour déterminer le type, l'emplacement et l'intensité de ces événements .

Absorption

Une autre propriété physique intégrée aux performances de la fibre optique est l'absorption de la fibre. Comme son nom l'indique, un petit pourcentage de l'intensité lumineuse d'origine est absorbé par des impuretés internes sur la longueur du noyau de fibre. Plus la pureté de la fibre est grande, moins il se produira d'absorption, ce qui signifie qu'un matériau de meilleure qualité entraînera une perte de signal (ou optique) moindre.

Étant donné que les éléments qui induisent l'absorption sont intrinsèquement non réfléchissants, ils ne seraient pas détectés par le biais de mesures de réflexion de Fresnel. Au lieu de cela, les effets de l'absorption sont capturés à travers l'effet de rétrodiffusion, car la lumière retournant à la source est absorbée proportionnellement à la lumière incidente.

Bases et fonctions OTDR

La valeur inhérente des tests OTDR provient du diagnostic de l'état d'un câble à fibre optique qui serait autrement impossible à voir. Ceci est essentiel lorsque le lien contient plusieurs épisses et connexions qui peuvent être soumises à une défaillance.

La perte de rendement optique (ORL) et la réflectance peuvent être utilisées pour diagnostiquer les conditions où plus de perte que prévu se produit à un emplacement spécifique dans l'exécution des fibres. L'atténuation totale des fibres peut également être évaluée, car la quantité de rétrodiffusion fournit une indication de cette valeur.

Ces mêmes principes sont utilisés pour calculer les mesures de distance qui sont inestimables lorsque les besoins de réparation, de dépannage ou de maintenance surviennent. La fin de la liaison des fibres ou une rupture de fibre sera détectable par la réflexion de Fresnel, car une rupture ou une extrémité de fibre non terminée est également un changement dans le milieu des matériaux (verre à l'air). En plus de la longueur globale de la fibre, la distance aux défauts, aux épisses et aux connexions peut être déterminée avec une présentation graphique des résultats accompagnant l'analyse.

Types OTDR

À mesure que l'utilité fonctionnelle des tests OTDR augmente ainsi que la demande de vitesse de test, de précision, de génération de rapports et de capacités de stockage améliorées, la variation des offres de produits continue de se diversifier. Les deux catégories prédominantes sont le banc et la main. Un OTDR du banc est essentiellement un instrument riche en fonctionnalités avec une source d'alimentation directe CA, tandis qu'un OTDR à main ou compact est généralement un appareil léger alimenté par batterie destiné à être utilisé sur le terrain.

Au-delà de cette division de base, les fonctionnalités et les options disponibles pour un OTDR doivent être soigneusement prises en compte sur la base de l'utilisation prévue. Une considération importante est le type de fibre que vous testerez - multimode, monomode ou les deux. Une autre variable est la longueur de la fibre que vous testerez. Les produits conçus pour les applications longues ont généralement des capacités de plage dynamique plus élevées qui ne seraient pas nécessaires pour tester des liens à fibre optique plus courts, tels que FTTA.

Les caractéristiques de l'utilisabilité varient également selon le produit, ce qui est une autre raison pour laquelle l'application prévue pour l'OTDR devrait être le facteur le plus important dans la sélection des produits (facteurs d'importation pour le choix d'un OTDR). Par exemple, un produit léger peut ne pas être nécessaire pour un test stationnaire, mais si les tests doivent être effectués par des techniciens grimpant aux tours cellulaires ou travaillant dans un cadre, un poids autrement actif, ainsi que des caractéristiques telles que la durée de vie de la batterie et la robustesse de L'enceinte du produit devient plus important.

Paramètres OTDR

Avec la grande variété d'applications pour les tests OTDR, la définition des paramètres avec précision pour la tâche à accomplir garantira des mesures précises. L'utilisation d'une fonction de test automatique peut être suffisante pour certains tests, mais le réglage manuel des paramètres est toujours conseillé étant donné la variation de la longueur, du type et de la complexité des exécutions de fibres optiques. Une fois que les paramètres corrects pour tester une exécution de fibres donnés ont été établis, ces configurations de test OTDR peuvent être rappelées à partir d'une mémoire d'instruments la prochaine fois que la même exécution ou un exécution similaire sera évaluée.

Largeur d'impulsion

Le réglage de la largeur d'impulsion réglable détermine la durée de l'impulsion émise dans la liaison des fibres. Une largeur d'impulsion plus courte est généralement sélectionnée pour les longueurs de câbles plus courtes, car cela maximisera la résolution, tout en minimisant la production d'énergie. Les largeurs d'impulsions courtes sont particulièrement utiles pour évaluer les segments de câbles plus proches de l'OTDR. Étant donné que ces largeurs d'impulsions plus courtes produiront également des zones mortes plus courtes, vous aurez une plus grande capacité à détecter des événements proches d'une connexion ou d'une épissage. Des paramètres de largeur d'impulsion plus longs peuvent être demandés lors du test d'un câble plus long, car plus d'énergie optique est nécessaire pour produire suffisamment de rétrodiffusion à de grandes distances par rapport à l'OTDR.

Zones mortes
Lorsque le détecteur OTDR est saturé par une interface hautement réfléchissante dans la liaison de fibre, la période de récupération de l'OTDR se traduit par une distance de l'événement, connu sous le nom de zone morte, qui est essentiellement une partie du câble pour laquelle aucune donnée ne sera disponible. Les lacunes d'air, les mauvaises épisses, les faces d'extrémité à fibres plates (connecteurs ou extrémité de fibre) et d'autres incidences produisant une réflexion élevée de Fresnel sont les causes habituelles des zones mortes.

Plage de distance
Le réglage de la plage de distance sur un OTDR contrôle la plage d'affichage pour la quantité de câble à présenter à l'écran. Il définit également le taux d'émission d'impulsions, car chaque impulsion doit être retournée au détecteur avant l'envoi de l'impulsion suivante.

La définition de ce paramètre nécessite de manière appropriée une documentation précise de la liaison de fibre optique. Si l'OTDR a des paramètres de distance de distance prédéfini, vous devez choisir le paramètre le plus court encore plus long que la longueur maximale des fibres. Par exemple, si l'instrument a des paramètres de 10, 100, 200 et 500 kilomètres et que votre liaison de fibres réelle est de 150 kilomètres, vous sélectionnez le réglage de 200 kilomètres.

Le temps de la moyenne
En général, les mesures plus précises sont généralement produites en faisant la moyenne de multiples répétitions du même test. Ce même principe est vrai avec Mesures OTDR. Des temps de moyenne plus longs, traduisant en plus de répétitions du même test, produiront une mesure avec un rapport signal / bruit amélioré, mais prendront plus de temps à capturer. Pour les conditions où la précision et le bruit sont moins critiques, une "mesure en temps réel ", sans fonction de moyenne, pourrait être suffisante. Cependant, pour les circonstances où les données de distance et de perte doivent être aussi précises que possible, des temps de moyenne plus longs pourraient être justifiés.