衰減死區與事件死區詳解 – 綜合福祿克OFP-100-Q測試儀
在高密度環境下測試多模光纖布線需要能夠測試超近距離連接器的專用 OTDR。福祿克的OptiFiber PRO可以針對短鏈路進行測試。單模為OFP-100-S，多模為OFP-100-M ，單多模為OFP-100-Q通常，這種連接器有高插入損耗和高反射。因此，除了有最高空間分辨率的 OTDR 之外，難以在所有測試中均使用 OTDR。這種類型的 OTDR 的核心是兩個組件，一個脈沖激光器和雪崩光電二極管 (APD)。電子元件的設計，更重要的是，選擇的 APD 的類型，決定了死區的性能。所有 OTDR 供應商均提供死區技術指標。但是，檢查死區時有幾個需要考慮的事項。首先，必須考慮死區是在什么條件下確定的技術指標。其次，死區如何隨反射的提高而變化很重要 – 這是供應商不會提供的技術指標。第三，實際光纖網絡中可以預期的死區性能。
死區技術指標
如圖 1 所示，衰減死區 (ADZ) 定義為（通常為單個“良好”連接器反射事件）脈沖上升沿到直接擬合到反向散射的 0.5 dB 偏差之間的距離。反向散射水平是曲線上提供光纖衰減值的斜線。此死區技術指標通常是在最佳條件下給出的，例如最短脈沖寬度和最佳連接器反射。ADZ 技術指標的目的是說明在連接器后多少距離能夠準確地測量損耗，根據此定義，可與前一連接器串連一根死區長度的跳接線以測量損耗。但實際上可能并不是這樣。
如圖 1 所示，衰減死區 (ADZ) 定義為（通常為單個“良好”連接器反射事件）脈沖上升沿到直接擬合到反向散射的 0.5 dB 偏差之間的距離。反向散射水平是曲線上提供光纖衰減值的斜線。此死區技術指標通常是在最佳條件下給出的，例如最短脈沖寬度和最佳連接器反射。ADZ 技術指標的目的是說明在連接器后多少距離能夠準確地測量損耗，根據此定義，可與前一連接器串連一根死區長度的跳接線以測量損耗。但實際上可能并不是這樣。
在圖 2 中，事件死區 (EDZ) 定義為（通常為單個“良好”連接器反射事件）兩個在反射峰以下 1.5 dB 的光標之間的距離。這代表了線性域中的半高全寬脈沖寬度。同樣，此死區技術指標通常是在最佳條件下給出的，即最短脈沖寬度和最佳連接器反射。EDZ 技術指標的目的是說明在連接器后多少距離能夠準確地測量長度。根據此定義，可與前一連接器串連一根死區長度的跳接線以測量長度。通常僅當兩個連接器均滿足設置 EDZ 的條件（即 -45 dB 反射）時才會是這種情況。任一連接器反射發生變化時，定義不再有效，死區增加。
兩種類型的死區通常均在一個高質量連接器上進行測量。對于單模的情況，可以使用 -52 dB 反射的連接器進行測量。在上圖中，“非飽和”表示低連接器反射，即在 OTDR 接收器中不會造成飽和和失真。反射高時，死區會因 APD 固有現象“拖尾”而增加。
實際死區應用
客戶對 OTDR 性能的預期可能與 OTDR 技術指標不符。技術指標有特定的條件，一般會在腳注上說明。深圳連訊達是專業從事福祿克儀器儀表的銷售400-688-2580。對于 OTDR，死區技術指標應僅限指定條件下的近端測量。死區相對測量長度應保持常數。死區是有限寬度發射脈沖的函數，隨著測量長度的增加而變寬（較長的長度測量使用寬脈沖）。除稍后將討論的少數情況外，死區均隨反射增加。提供的技術指標供用戶比較 OTDR 性能。但是死區指標是為一個事件定義的，而不是作為網絡測試。較成熟的 OTDR 不僅顯示一條曲線和事件表，它們還提供所測光纖布線的圖形“映射”。映射最初是在內建式 OTDR 中引入的，現在已被許多供應商采用。映射信息是從用于生成事件表的相同分析中得出的，但顯示為更容易使用的示意圖。測量超近距離的連接器時，分析儀軟件會達到極限，特別是每個連接器有不同的反射時（即完好的連接器跟一個有劃痕的連接器）。
下面是一個事件死區示例。事件死區設置為 1 米。光纖網絡在兩個較長的長度中間有一根 1 米的跳接線。用戶希望 OTDR 定位并識別這個 1 米跳接線并盡量進行損耗和反射測量。僅當滿足技術指標的條件時，OTDR 可以測量 1 米跳接線的長度；兩個反射均必須在技術指標腳注定義的范圍內。請記住事件死區只定位反射峰，所以無法進行損耗測量。在另一示例中，衰減死區聲明為 2 米。光纖網絡在兩個長度中間有一根 2 米的跳接線。用戶希望能夠測量跳接線的損耗。如果每個反射之后都有足夠的反向散射，如圖所示，則 OTDR 將可以進行測量。
在圖 3 中，識別了 1.94 米長度的第一個連接器及位置、損耗和反射。因為兩個連接器間距小，所以第一個脈沖之后的反向散射可能會有所限制。第二個脈沖可能會融合到第一個脈沖的反向散射中。這樣，測量的損耗是從第二個脈沖的反向散射到第一個脈沖前側的反向散射末端。因此，實際測量的是兩個脈沖的損耗。
在圖 4 中，1.94 米跳接線遠端的第二個脈沖無法識別，被標記為隱藏事件。這是因為第二個脈沖的開始被隱藏在第一個脈沖的反向散射中。因此無法對該事件進行充分測量。
圖 5 顯示如果脈沖之間有足夠的距離，則可輕松測量兩個反射處的連接器衰減。在這種情況下可以根據 OTDR 技術指標對衰減死區進行驗證。
另外，如果光纖網絡在兩根長光纖中間有一根 2 米跳接線，則可能無法進行可靠的測量，這是因為第一個連接器之后沒有足夠的反向散射（反射）進行直線近似。圖 6 顯示了兩個緊挨著的連接器，可能正好是衰減死區技術指標的長度。熟練的 OTDR 用戶可能可以手動測量兩個脈沖的衰減死區。但分析軟件則可能使用從第一個脈沖開始到第二個脈沖結束的反射散射之差測量第一個連接器（脈沖）的損耗。
光電二極管
OTDR 設計經常會在兩個波長之間共享一個光電探測器。OTDR 中經常使用 InGaAs 探測器在單模測試中探測 1310 nm 和 1550 nm。多模測試有兩個常見的選項。第一個是 850 nm 和 1300 nm 均使用 InGaAs 光電二極管。InGaAs 對 1300 nm 響應良好，但在 850 nm 有較低且經常未（由 APD 供應商）指定的響應。第二個選項是使用兩個光電二極管，一個 InGaAs 用于 1300 nm 多模，一個 Si（硅）用于 850 nm 多模。
Si 不僅在 850 nm 響應良好，而且與 InGaAs 設備相比有更高的內部增益（APD 的特性）。用于 OTDR 的光電二極管有稱為倍增因數的內部增益。該內部增益可以大幅提高與儀器動態范圍相關的信噪比。例如，InGaAs APD 的倍增因數可能為 30，而 Si APD 的倍增因數可能為 70。這意味著對于給定的反向散射水平，可以使用更窄的脈沖，從而大幅提高空間分辨率。
InGaAs 和 Si 的死區與反射對比
如前文所述，死區通常隨反射的增加而增加，這在使用 InGaAs 光電二極管時尤為麻煩。而 Si 要好得多。下面兩圖的數據來自使用 Si APD 或 InGaAs APD 的兩個 OTDR。InGaAs 數據雖然取自 1550 nm，但在任意波長（包括 850 nm）的死區響應類型都是一樣的。850 nm 和 1310 nm 使用了類似的脈沖寬度。
下面的數據顯示了使用 OTDR 中常用的 InGaAs 光電二極管時在 1550 nm 上死區和連接器之間的關系。圖 7 中的第一個圖形顯示了反射從典型 UPC 連接器的值 (-45 dB)? 增加到高反射連接器（如臟連接器）時的 850 nm 事件死區 (EDZ) 和衰減死區 (ADZ)。數據顯示 EDZ 未受反射的影響。這是因為測量是在非飽和峰下執行的。如果峰變飽和（即“平頂”），則 EDZ 會增加，但這與 OTDR 的設計有關。對于 ADZ，從 2 米到 2.75 米逐漸增加，但在 -26 dB 反射處有一個偏轉，且反射為 -25 dB 時 ADZ 增加到 4.5 米。盡管在這個范圍上 ADZ 有增加，但仍比使用 InGaAs APD 時 ADZ 的結果好得多，如圖 8 所示。
圖 8 顯示了在反射增加時 InGaAs APD 的 1550 nm 死區性能。此圖形顯示了反射從典型 UPC 連接器 -51 dB? 增加到高反射連接器 -30 dB（如臟連接器）時的 EDZ 和 ADZ。EDZ 不受反射影響，但 ADZ 慢慢從 4.5 米增加到 5 米（在 15 dB 范圍），然后在 -30 dB 快速增加并達到超過 30 米 ADZ。ADZ 將隨著反射的增加繼續增加。除非為單模 OTDR 進行了復雜的配置，否則使用 InGaAs APD 時它們都會受此現象的影響。
總結
與用于 OTDR 的 InGaAs APD 相比，Si APD 在 850 nm 測量多模時可提供卓越的性能。Si APD 有更好的信噪比，可以對安裝的光纖布線使用窄脈沖詢問和分析。因連接器的高反射造成光過載時，Si APD 受到的拖尾影響要小得多。進行光纖網絡測試時，高反射大概是 OTDR 最常見的問題。數據顯示部署了 Si APD 的 OTDR 與其他類型 OTDR 相比有更大性能優勢，特別是在高分辨率應用中。雖然高性能 OTDR 可能價格較高，但對于比較 OTDR 供應商提供技術指標的用戶來說，除非使用高反射進行評估，否則無法明確看出是否使用了 Si APD。
本文關鍵字: Fluke, OFP-100-Q, 事件死區, 福祿克, 衰減死區
原創標題：衰減死區與事件死區詳解 – 綜合福祿克OFP-100-Q測試儀
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