【摘要】偏振敏感光時域反射技術(shù)（POTDR）是通過測量光纖中背向瑞利散射光偏振態(tài)的變化來檢測外界物理量的變化。本文主要介紹現(xiàn)階段光纜線路搶修中故障點(diǎn)定位手段的存在不足。提出了一種利用POTDR技術(shù)輔助定位故障點(diǎn)，提高線路搶修效率的方案。

【關(guān)鍵詞】OTDR；POTDR；偏振；光纜搶修

引言

光纜作為傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載載體。隨著光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，光纜傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也隨之增大。當(dāng)光纜發(fā)生中斷或者纖芯損壞時，就會直接造成傳輸網(wǎng)絡(luò)光路的中斷或者性能下降，引發(fā)傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)生倒換。如短時間內(nèi)光纜難以恢復(fù)，傳輸網(wǎng)絡(luò)備用路徑再次發(fā)生中斷時，將導(dǎo)致傳輸網(wǎng)絡(luò)承載的上層業(yè)務(wù)發(fā)生中斷。影響用戶的通信業(yè)務(wù)的使用，引起用戶投訴。傳輸系統(tǒng)光路中斷及傳輸系統(tǒng)發(fā)生倒換的時長是傳輸網(wǎng)重要的考核指標(biāo)。因此我們必須做好光纜線路的維護(hù)搶修工作，為傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行提供堅實(shí)的基礎(chǔ)。

1、POTDR原理概述

POTDR是通過測量光纖中的后向瑞利散射來測定偏振態(tài)演化的一種技術(shù)，是在光時域反射（Optical time-domain reflectometer，OTDR）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可用于測量光纖中的偏振態(tài)沿光纖長度的分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光纖傳感功能。

1.1 OTDR基本原理。在光纖制造過程中，沉淀、熔融、拉絲等各種熱過程會引起制作材料的各種局部熱騷動，材料折射率微觀不均勻性，正是這些折射率的微觀不均勻引起光纖對所傳輸光的瑞利散射。在光場的作用下，光纖材料的分子團(tuán)作熱運(yùn)動，折射率微觀不均勻致使傳輸光向前后左右散射。

1.2 OTDR測試技術(shù)。OTDR測試技術(shù)，是通過測量光纖中的后向瑞利散射光信號強(qiáng)度隨時間的變化來進(jìn)行光纖傳輸特性的測試。OTDR可用來測量光纖沿線上的損耗分布，并提供與長度有關(guān)的衰減細(xì)節(jié)，具體表現(xiàn)為探測、定位和測量光纖鏈路上任何事件（事件是指因光纖鏈路中熔接、連接器、彎曲等形成的缺陷）的位置。測試具有非破壞性，只需一端接入即可直觀快速地檢測，等等優(yōu)點(diǎn)使其成為光纖光纜生產(chǎn)、施工、維護(hù)中不可缺少的儀器，在整個光通信產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。

1.3 PODTR測試技術(shù)。瑞利散射只改變光的傳輸方向，不改變光的頻率、偏振態(tài)等特性，因此，瑞利散射光的偏振方向與入射光在散射點(diǎn)的偏振方向相同。POTDR技術(shù)是在OTDR技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在OTDR的光路中加入起偏和檢偏器件即可構(gòu)成。測量光纖內(nèi)偏振態(tài)和偏振度隨光纖長度的演化情況。由于光纖受外界物理量的調(diào)制時，光的偏振態(tài)就會隨之發(fā)生變化。由于磁場、電場、橫向壓力和溫度都能夠?qū)饫w中光的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)制，因此該技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)多個物理量的測量。

以對光纜施加外力為例，對光纜偏振測試結(jié)果如下：在第一個點(diǎn)加力時，由下圖1中第1、2條曲線圖看到，在A點(diǎn)左右之前的偏振曲線幾乎不變，A點(diǎn)之后的偏振曲線發(fā)生了較大的變化，可判斷出光纖上受力點(diǎn)約為A點(diǎn)，約110米處。然后再在第二個點(diǎn)加力，由第2、3條曲線中觀測出，在B點(diǎn)之前的曲線幾乎不變，B點(diǎn)之后的曲線變化較大，可判斷出第二個受力點(diǎn)約在B點(diǎn)，約116米處?？臻g分辨率4米。若在兩點(diǎn)同時加力，由第1、4條曲線中看出，只能觀測到第一個受力點(diǎn)，第二個受力點(diǎn)觀測不到。

由此可見：POTDR技術(shù)一種有效測量光纖沿線偏振態(tài)信息的方法，對于外部物理量的變化反應(yīng)敏感，距離定位準(zhǔn)確。

2、光纜搶修工作的流程及處在的不足

線路維護(hù)人員接到傳輸網(wǎng)絡(luò)光路中斷的通知后，攜帶OTDR測試儀趕往故障中繼段的一端機(jī)房。使用OTDR測試儀測試出光纜斷點(diǎn)距離本機(jī)房的長度信息。搶修人員根據(jù)長度信息，配合光纜位置的GPS資料信息以及路由走向等資料信息，初步定位故障點(diǎn)。然后，趕往故障現(xiàn)場查找故障點(diǎn)。如光纜維護(hù)資料由于光纜經(jīng)過多次搶修、遷改，未能及時更新資料信息。以或故障點(diǎn)由于沙槍擊傷、雷擊、人為砍傷等原因造成的故障點(diǎn)不明顯時，線路維護(hù)人員需要打開附件的接頭盒，對光纜斷點(diǎn)進(jìn)行二次定位。打開接頭盒，接續(xù)接頭盒內(nèi)纖芯測試都需要一定的時間。如斷點(diǎn)距離該接頭盒距離較遠(yuǎn)，搶修人員需再次進(jìn)行二次定位，嚴(yán)重影響搶修進(jìn)度。

3、POTDR測試在光纜搶修中的應(yīng)用

由于POTDR技術(shù)是應(yīng)用光纖縱向特性進(jìn)行測量的技術(shù)，它把被測量作為光纖長度的函數(shù)，可以在整個光纖長度上對沿光纖幾何路徑分布的外部物理參量進(jìn)行連續(xù)的測量，為工業(yè)和研究領(lǐng)域提供了同時獲得被測物理參量的空間分布狀態(tài)和隨時間變化信息的手段，在智能飛行器、智能橋梁、高速公路、重要建筑等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。對于該技術(shù)同樣可以運(yùn)用在光纜搶修中，已提高光纜搶修的進(jìn)度。當(dāng)線路搶修人員到達(dá)故障點(diǎn)附近，無法定位故障點(diǎn)時。機(jī)房測試人員可以使用POTDR測試儀對光纜進(jìn)行偏振測試，然后線路搶修人員對光纜施以外力后，機(jī)房測試人員再次進(jìn)行偏振測試。POTDR測試儀自動分析2次測試結(jié)果，給出搶修人員對光纜施以外力的位置點(diǎn)距離。通過OTDR測試儀測試時得到的斷點(diǎn)距離比較，分析出斷點(diǎn)距離外力點(diǎn)的距離，以便搶修人員繼續(xù)排查光纜，提高搶修效率。

4、結(jié)語

隨著通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也日漸擴(kuò)大。目前，全國城市化建設(shè)，等級公路、地鐵建設(shè)等市政項目日益增多，這些外部因素都給光纜維護(hù)工作帶來巨大挑戰(zhàn)。及時、高效的光纜搶修工作對于傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性意義重大。只有利用新技術(shù)，才能不斷提高光纜搶修的技戰(zhàn)術(shù)水平，對傳輸網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行提供有效的支撐保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳重慶.光波導(dǎo)理論[M].第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2005.