光链路检测——相邻极限距离事件点测试研究

原理

时域OCT（光相干扫描技术）和OFDR（光频域反射技术）是光纤通信测量中常用的两种高精度分析检测技术。

OFDR通过向光纤中发射扫频光，接收从链路上反射回来的光信号测量事件点距离、反射和损耗等；而OCT技术则是向光链路中发射宽谱光，利用白光的极低相干性，实现链路上反射回的光信号精准定位和强度探测。

两种技术在光纤网络故障诊断和运行维护方面均有有十分广泛的应用。

距离分辨能力

分别根据两种不同的检测原理，昊衡科技开发了两款相应的光链路检测设备OCI和OLI。

在讨论设备的距离分辨能力时，经常会提到空间分辨率或采样分辨率概念。空间分辨率或采样分辨率是指结果曲线中每个点所代表的实际距离（校准后）。这个指标通常受到光源的扫频带宽（OFDR中）、采集的数据量及数据处理算法（平滑或平均等）影响。

而本文研究的事件点距离分辨能力与此指标稍有差异。很多测试场合不仅需要很高的单点距离精度，还需能够分辨两个极其靠近的事件点情况，如耦合时的空气间隙、胶层厚度、膜层厚度等；这些测试场景的典型表现是在微米或几十微米的距离内连续出现两个或多个反射事件点（间隙的前后面，膜层或胶层的前后面）。

设备检测的核心是光的干涉，在对事件点进行标定时，通常是通过干涉峰表征，而一个点显然不能构成峰，由多个点构成的干涉峰极限靠近到不能分辨成两个峰时（两个事件点反射），此时即是本文研究的事件点距离分辨能力。

测试实验

实验以光纤熔接机为控制距离的设备，把两根切割好的裸光纤放进熔接机内，调整熔接模式为手动，通过熔接显示屏手动步进左右裸纤控制两个光纤端面间的距离。在不同间距下，分别使用OCI和OLI设备进行扫描测试。

间距2mm（观察、尺量）

OCI及OLI测试结果如下：

OCI结果

OLI结果

可以看到，由于距离较远，光在空气中发散掉了，第二端面反射信号并没有被设备检测到。图中事件点反射峰仅为连接设备的裸纤端面。

1mm情况：

OCI结果

OLI结果

400um情况：

OCI结果

OLI结果

此时两台设备均能明显分辨两个反射面（因裸纤之间间隙为空气隙，所以图中游标之间的距离差需乘以光纤折射率。以上两种距离情况为人眼观察尺子刻度，距离标定存在误差。）

接下来需控制间隙百微米级别，此时通过手动熔接来控制裸纤位置。根据相关资料，熔接机屏幕视野下，通常在500um（非标准值，仅作为实验预估值），以此量级进行估算，不同间隙的距离如下所示：

250um

150um

100um

20um

分别对不同距离情况下，使用OCI和OLI设备进行样品扫描测试，测试结果如下：

250um情况：

OCI

OLI

150um情况：

OCI

OLI

100um情况：

OCI

OLI

20um情况：

OCI

OLI

由以上结果分析，在空气间隙为250um（对应光纤距离150um左右）时，设备能够准确分辨出来两个事件点反射，且显示距离基本准确，当距离继续接近时，事件点反射峰逐渐靠近并混在一起，无法分辨（或距离不准）。且当距离很近时，两个裸纤端面构成FP腔，存在来回多次反射情况（对应测试结果中多个尖峰情况）。

总结

本文章通过人眼观察和熔接机控制实现极近的两个反射事件点构造，通过OCI和OLI设备测试了不同距离间隙下的反射情况，为极短的距离测试场景提供了测试效果评估。