OTDR是 Optical Time Domain Reflectometer 的英文缩写，即光时域反射仪。它是光缆工程施工和光缆线路维护工作中最重要的测试仪器，能迅速的查找确定故障点的位置和判断障碍的性质及类别，对分析光纤的主要特性参数能提供准确的数据。OTDR主要是根据光的后向散射原理制成的。后向散射主要包括瑞利散射（Rayleigh backscattering）和菲涅尔反射（Fresnel reflection）。
图1 OTDR
OTDR可测试的主要参数：（1）光纤长度和事件点的位置。（2）光纤的衰减系数和衰减分布情况。（3）光纤的接续点损耗。（4）光纤全回损。为了提高测量的精确度，应根据被测纤的长度设置合适的“距离范围”和“脉冲宽度”，距离一般选被测纤长的1.5倍，使曲线占满屏的2/3为宜。脉冲宽度直接影响着OTDR的动态范围，随着被测光纤长度的增加，脉冲宽度也应逐渐加大。设置的光脉冲宽度过大会产生较强的菲涅尔反射，会使盲区加大。较窄的测试光脉冲虽然有较小的盲区，但是测试光脉冲过窄时光功率肯定过弱，相应的背向散射信号也弱，背向散射信号曲线会起伏不平，测试误差大。设置的光脉冲宽度既要能保证没有过强的盲区效应，又要能保证背向散射信号曲线有足够的分辨率，能看清光纤沿线上每一点的情况。一般是根据被测光纤长度，先选择一个适当的测试脉宽，预测试一两次后，从中确定一个最佳值。
OTDR测得的后向散射功率与脉冲宽度、衰减系数和模场直径（MFD）之间光纤如公式（1）所示：
由公式（1）可以看出，OTDR可灵敏地反映光纤的MFD变化。具有不同几何参数的光纤可捕捉到不同的脉冲信号水平下后向散射光并传回到OTDR的发射端。当两个模场直径不同的光纤相连接时（如图2），用OTDR测量时光纤界面间会出现明显的“损失”或者“增益”现象，见图3所示。
图2 模场直径不一样的光纤熔接
图3 OTDR测量的增益和损失曲线
图4 OTDR增益曲线
图5 OTDR测试的损耗曲线
如表1所示，按照目前光纤的标准GB/T 9771.3-2020的规定，模场直径的容差为±0.4，极端情况，甲厂光纤模场直径标称值为8.6μm，容差为-0.4，则实际的模场直径为8.2μm。乙厂光纤模场直径标称值为9.2μm，容差为+0.4，则实际的模场直径为9.6μm。这样的指标都是符合标准规定的。那么甲乙厂的光纤熔接，用OTDR单向测试，带来的偏差为0.68dB，计算过程如式9所示。在OTDR单向测试时就会出现大正大负的现象。
由以上可知OTDR测试损耗是利用背向散射光的传输过程来实现的。在这种测试机理下，沿光纤长度方向上背向反射光的强度不一定是均匀的。在特殊的位置点，如大模场直径光纤向小模场直径传输时，在连接点会出现更多的背向散射光，就会出现反射光突然加强现象，进而在OTDR曲线上造成了虚假的增益现象。本质上来讲，OTDR单向测试的光纤衰减或者衰减系数是背向散射光的衰减或衰减系数，对于一致性很好的同类光纤，正反向基本一样，这个散射光的背向衰减或衰减系数和正向的光的衰减或衰减系数也是相同的，或者说差别可以忽略不计。但如果光纤一致性不好，或者不同模场直径的光纤接续时，OTDR的单向测试的结果是有方向性的，单向测试的背向散射衰减性能不能真实反映正向传输的光的衰减性能。必须进行计算校正，给实际应用带来了很多麻烦。实际操作中是利用双向测试相加再平均的方法来替代计算校准从而获得光纤的准确的衰减性能。即由公式（6）可得反向测试时：
如果工程要求所有接头损耗都必须小于0.05dB，则必须对相互接续的两根光纤的模场直径的差值进行限制。如果要求模场直径的标称值统一比如8.9μm，根据容差要求，实际的模场直径极端情况可以是8.5μm和9.3μm。这时模场直径差异带来的接续损耗为：
除了光纤本身的结构参数，熔接机本身的质量和操作人员的技术水平也是影响接续损耗的重要因素。在不同环境下，通过选择合适的熔接机（如图6所示），正确的设置接续参数，加上规范熟练的操作就能保达到证最佳接续效果，最大程度降低接续损耗。
图6 熔接机
