Die Funktionsweise und Eigenschaften eines OTDRs

Das optische Zeitbereichsreflektometer (OTDR) ist ein wichtiges Instrument zur Prüfung der Integrität von Glasfaserkabeln. Es kann zur Bestimmung der Länge von Glasfaserkabeln, zur Messung der Übertragungs- und Verbindungsdämpfung und zur Erkennung von Fehlern in Glasfaserverbindungen eingesetzt werden. Aufgrund dieser Funktionen wird es häufig für die Wartung und den Bau von Glasfaserkabeln eingesetzt. Zudem sind OTDRs besonders effektiv bei der Prüfung langer Kabel oder Kabelanlagen mit Spleißen, da sie zeigen, wo die Kabel enden und die Qualität der Fasern, Verbindungen und Spleiße überprüfen.

Wie funktioniert ein OTDR?

Im Vergleich zu Quellen und Leistungsmessern, die den Verlust der Glasfaserkabelanlage direkt messen, arbeitet das OTDR indirekt. Durch die Duplizierung des Senders und Empfängers der Glasfaserübertragungsstrecke sorgen die Quelle und das Messgerät dafür, dass die Messung gut mit dem tatsächlichen Systemverlust korreliert. Das OTDR nutzt jedoch ein einzigartiges optisches Phänomen, eine „Rückstreuung“ des Lichts, um Messungen zusammen mit dem reflektierten Licht von Steckverbindern oder gespaltenen Faserenden vorzunehmen und so den Verlust indirekt zu messen.

Bei der OTDR-Prüfung injiziert das Gerät von einem Ende des Glasfaserkabels aus einen Laser- oder Glasfaserlichtimpuls höherer Leistung in eine Faser, wobei der OTDR-Anschluss die zurückkehrenden Informationen empfängt. Wenn der optische Impuls durch die Faser übertragen wird, kehrt ein Teil der zurückstreuenden Reflexion zum OTDR zurück. Nur die nützlichen Informationen, die zurückkommen, können vom OTDR-Detektor gemessen werden, der als Zeit- oder Kurvensegment von Fasern an verschiedenen Positionen dient. Durch Aufzeichnung der Zeit, die die Signale von der Übertragung bis zur Rückkehr benötigen, und der Geschwindigkeit der Übertragung in den Fasern kann die Entfernung berechnet werden. Das folgende Bild zeigt die genaue Funktionsweise eines OTDRs bei einer Glasfaserprüfung.

Die Betriebseigenschaften eines OTDR

OTDR nutzt Rayleigh-Streuung und Fresnel-Reflexionen zur Messung der Eigenschaften von Glasfasern. Rayleigh-Streuung bezieht sich auf die unregelmäßige Streuung, die bei der Übertragung von optischen Signalen in der Faser entsteht. Das OTDR misst nur das zurückgestreute Licht am OTDR-Anschluss. Das Rückstreusignal zeigt den Dämpfungsgrad (Verlust/Distanz) der Glasfaser an und wird als abfallende Kurve dargestellt, die zeigt, dass die Leistung der Rückstreuung abnimmt. Dies liegt daran, dass sowohl das Übertragungssignal als auch der Rückstreuverlust gedämpft werden.

Die Rayleigh-Streuleistung hängt von der Wellenlänge des übertragenen Signals ab: je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Leistung, d. h. der Rückstreuverlust, der durch den Verlauf des 1310-nm-Signals erzeugt wird, ist höher als der des 1550-nm-Signals.

Im höheren Wellenlängenbereich (über 1500 nm) nimmt die Rayleigh-Streuung weiter ab, und ein anderes Phänomen, die Infrarotdämpfung (oder Infrarotabsorption), scheint sich zu verstärken, was zu einem Anstieg der Gesamtdämpfungswerte führt. Daher hat die Wellenlänge 1550 nm die geringste Dämpfung, was zeigt, warum diese Wellenlänge für die Übertragung über große Entfernungen geeignet ist. In ähnlicher Weise hat das OTDR mit einer Wellenlänge von 1550 nm ebenfalls eine niedrige Dämpfung und kann daher auch für Langstreckentests verwendet werden.

Die Fresnel-Reflexion fällt in die Kategorie der diskreten Reflexion, die durch einen einzelnen Punkt der gesamten Faser verursacht wird. Diese Punkte sind das Ergebnis von Veränderungen in Elementen mit umgekehrtem Koeffizienten wie Glas und Luftspalt. An diesen Punkten findet eine starke Rückstreuung von Licht statt. Daher nutzt das OTDR die Informationen der Fresnel-Reflexion, um den Verbindungspunkt, den Glasfaseranschluss und die Bruchstellen zu lokalisieren.

Die Lösung für die OTDR-Deadzone

Werfen wir nun einen Blick auf eine wichtige OTDR-Spezifikation, die auf Fresnel-Reflexionen zurückgeht und als „Deadzone“ bekannt ist. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Deadzones: Die Event- und die Attenuation-Deadzone. Beide werden in Entfernungen angegeben, die in Abhängigkeit von der Stärke der Reflexionen variieren. Eine Deadzone bezieht sich auf die Zeitspanne, in der der Detektor vorübergehend durch eine große Menge reflektierten Lichts geblendet wird, bis er sich regeneriert und wieder Licht lesen kann. Während das OTDR in Betrieb ist, wird Zeit in Entfernung umgewandelt. Je mehr Reflexionen, desto mehr Zeit benötigt der Detektor, um sich zu regenerieren, was zu einer längeren Deadzone führt. Die Deadzone schränkt den Betrieb des OTDR erheblich ein, sodass es nicht in der Lage ist, Fehler zu lokalisieren und zu beheben. Die folgende Abbildung zeigt die OTDR-Deadzone.

Bei der Verwendung von OTDR zur Prüfung scheint die Deadzone ein Problem zu sein. Die Verwendung eines Visual Fault Locators (VFL) kann jedoch eine wirksame Lösung für dieses Problem sein. Er dient als Ergänzung zum OTDR bei der Fehlersuche in Kabeln, da er erfolgreich den Bereich abdeckt, in dem OTDRs aufgrund der Deadzone nicht funktionieren. Der Visual Fault Locator ist mit einem sichtbaren Laser und universellen Adaptern wie FC, SC, ST usw. ausgestattet, die helfen, Fehler auf der Glasfaserverbindung leicht zu finden. So können z. B. Bruchstellen, Biegungen oder Risse in Glasfaserkabeln und auch ODTR-Deadzone-Fehler gefunden werden. Die hohe Leistung eines Visual Fault Locators kann Brüche bei Fasern oder hohe Verluste von Verbindern in Simplex-Kabeln aufspüren. Wenn das Licht an einem Bruch entweicht, wird es durch den Mantel der Faser sichtbar. Dies ist besonders hilfreich bei der Suche nach Kabelfehlern in der Nähe der Kabelenden, da das OTDR hier aufgrund der Deadzone Schwierigkeiten hat, Fehler zu finden. Gleichzeitig kann der VFL auch zum Erkennen von gerissenen Fasern oder fehlerhaften Spleißen eingesetzt werden. Dazu ist ein OTDR nicht fähig.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein OTDR im Wesentlichen ein optisches Radargerät ist. Indem es einen hellen Lichtblitz aussendet, misst es die Intensität des Echos oder der Reflexionen. Daher werden OTDRs hauptsächlich bei der Installation und Wartung von Glasfasernetzwerken (Kommunikationsverbindungen zwischen Telefonzentralen) und Nutzernetzwerken (Kommunikationsverbindungen zwischen Nutzerstandorten und Telefonmasten) eingesetzt. Mit Hilfe von Berechnungen wird eine Kurve angezeigt und eine Reihe von mathematischen Ableitungen vorgenommen. Fiberstore (FS.com) bietet eine breite Auswahl an OTDRs von zuverlässiger und ausgezeichneter Qualität. Für weitere Informationen und Details besuchen Sie bitte die Website www.fs.com/de oder kontaktieren Sie uns über sales@fs.com.

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