高插损与波段不匹配场景下OFDR精确测长方法解析

随着通信技术的不断发展，光学器件与系统内部集成的组件数量显著增加，系统结构日趋复杂。大量功能各异的光学组件不可避免地引入更高的插入损耗，从而在复杂光路中对各段待测光路长度的精确测量提出了巨大挑战。此外，通信波长的应用范围不断扩展，除常规的1310nm波段与1550nm波段外，850nm、980nm、1064nm 等非常规波段的使用也日益广泛。面对这些特殊波段产品以及高插损耗光路系统，如何利用常规通信波段的OFDR设备实现对其长度的精确测量，已成为一个亟待解决的技术问题。

光频域反射技术原理示意图

信号光自OFDR设备的输出端口发出，经待测光链路传输后，会实时产生后向反射光信号。该信号主要源于光纤中固有的瑞利散射效应——一种普遍存在且强度基本保持稳定的物理现象。该散射光被设备接收并解调后，最终形成测试曲线。OFDR与OTDR同属反射式光强度检测技术，但二者在信号调制与距离解调方式上存在差异：

· OTDR：采用脉冲光，通过时延信息解析距离，探测距离在数十公里级，空间分辨率在米级；

· OFDR：使用扫频光源，通过快速傅里叶变换将频率域信息映射为距离域结果，探测距离一般在百米级，空间分辨率可达十微米级。

要实现精准长度测量，需满足以下条件：

①待测长度位置在设备测量范围内

②待测长度位置需要有高于瑞利散射强度的反射光（反射峰）返回进设备

③待测长度标定点位置前端部分的插入损耗不宜过大

案例背景

某客户需测量一款850nm波长的三环偏振控制器的整体光纤长度，且不允许拆解样品。

初步测试结果

首先，使用我司1550nm波段的OCI设备连接控制器输入端连接头，测试曲线显示噪声台阶衰落明显，末端APC连接头反射信号过弱，无法识别反射峰。经功率计测量，该控制器在1550nm波段的插入损耗大于50dB。测试结果如下所示：

改进测量方法

我们在偏振控制器末端再连接一个FC/APC转FC/UPC的跳线（UPC端面反射较高，根据菲涅尔垂直反射公式，UPC端面对空气的反射理论在-14.8db左右），再次使用1310nm波段的OCI设备测试，结果显示UPC连接头端面出现明显反射峰（见下图黄色游标）。

通过两个游标的距离差值计算得到光链路整体长度为3.0927米，单独再测量此跳线长度（1.07米），即可计算出偏振控制器的精确长度（2.0227米）。这种间接测量长度方法经常用于波段不匹配、链路损耗大等情况。

对比验证

使用同样的测试方式，以1550nm波段的OCI设备进行测试，由于该波段光在850nm样品中衰减过大，即使增加反射强度，仍无法检测到反射峰，无法完成长度标定。测试结果如下所示：

无论是波段不匹配还是光链路插入损耗过大，其核心原因仍然是光损耗。在测量此类样品时，可以增加待测点位置的反射强度（如加PC头、反射镜或镀增反膜等），也可减小样品损耗。总而言之，需要提高从待测点位置回来并进入设备内部的光信号强度，使之高于噪声水平，此时才能通过反射峰标定待测位置，并计算链路精确长度。

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