IEC TR 62316:2003

RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 62316
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2003-09
Guide pour l'interprétation des courbes
de rétrodiffusion d'OTDR
Guidance for the interpretation
of OTDR backscattering traces
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TR 62316:2003
Numérotation des publications Publication numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For

devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.

Editions consolidées Consolidated editions

Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its

CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1

exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
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(www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire des (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a
recherches en utilisant de nombreux critères, variety of criteria including text searches,
comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations en line information is also available on recently
ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
publications, les publications remplacées ou retirées, publications, as well as corrigenda.
ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues This summary of recently issued publications
(www.iec.ch/online_news/justpub) est aussi dispo- (www.iec.ch/online_news/justpub) is also available
nible par courrier électronique. Veuillez prendre by email. Please contact the Customer Service
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.
RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 62316
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2003-09
Guide pour l'interprétation des courbes
de rétrodiffusion d'OTDR
Guidance for the interpretation
of OTDR backscattering traces
 IEC 2003 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
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L
Commission Electrotechnique Internationale
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– 2 – TR 62316  CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 4

1 Domaine d’application. 8

2 Références normatives . 8

3 Phénomène de rétrodiffusion . 8

3.1 Diffusion de Rayleigh. 8

3.2 Réflexions de Fresnel et fibres amorces . 8

4 Mesure de la puissance rétrodiffusée (OTDR).10
4.1 Représentation de la puissance rétrodiffusée .10
4.2 Bruit et perturbations .12
5 Interprétation d’une courbe de rétrodiffusion.12
5.1 Courbe unidirectionnelle .12
5.1.1 Pente correspondant au coefficient d’affaiblissement d’une fibre .14
5.1.2 Impureté et discontinuité.14
5.1.3 Largeur d’impulsion .14
5.2 Courbe bi-directionnelle.14
5.2.1 Uniformité d’affaiblissement.16
5.2.2 Uniformité du diamètre de champ de mode (MFD) .18
5.2.3 Evaluation de la perte d’épissure .18
Bibliographie .22
Figure 1 – Courbe unidirectionnelle d’OTDR .12
Figure 2 – Courbes typiques des pertes introduites par une connexion ou une épissure.20

TR 62316  IEC:2003 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 5

1 Scope . 9

2 Normative references. 9

3 Backscattering phenomenon . 9

3.1 Rayleigh scattering . 9

3.2 Fresnel reflections and dead zone fibres. 9

4 Measurement of the backscattered power (OTDR) .11
4.1 Representation of the power backscattered .11
4.2 Noise and perturbations.13
5 Interpretation of a backscattering trace .13
5.1 Unidirectional trace.13
5.1.1 Slope as the attenuation coefficient of a fibre.15
5.1.2 Impurity and discontinuity .15
5.1.3 Pulse width .15
5.2 Bi-directional trace.15
5.2.1 Attenuation uniformity .17
5.2.2 MFD uniformity .19
5.2.3 Splice loss evaluation .19
Bibliography.23
Figure 1 – Unidirectional OTDR Trace.13
Figure 2 – Typical traces of losses introduced by connection or a splice .21

– 4 – TR 62316  CEI:2003
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
GUIDE POUR L’INTERPRÉTATION DES COURBES

DE RÉTRODIFFUSION D’OTDR
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation

composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a

pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques et des Guides (ci-après dénommés
«Publication(s) de la CEI»). Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout
Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI
collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par
accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente, les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d'études de la CEI est d'établir des Normes Internationales.

Cependant, un comité d'études peut proposer la publication d'un rapport technique lorsqu'il a
rassemblé des données d'un genre différent de celui qui est normalement publié en tant que
norme internationale, par exemple des informations sur l’état de la technique.
La CEI 62316, qui est un rapport technique, a été établie par le sous-comité 86A: Fibres et
câbles, du comité d'études 86 de la CEI: Fibres optiques.
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:
Projet d'enquête Rapport de vote
86A/777/DTR 86A/822/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.

TR 62316  IEC:2003 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________
GUIDANCE FOR THE INTERPRETATION

OF OTDR BACKSCATTERING TRACES
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising

all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote

international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, and Guides (hereafter referred to as “IEC Publication(s)”). Their preparation is entrusted to
technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may participate in this
preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising with the IEC also
participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for Standardization
(ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. However, a
technical committee may propose the publication of a technical report when it has collected
data of a different kind from that which is normally published as an International Standard, for
example “state of the art”.
IEC 62316, which is a technical report, has been prepared by subcommittee 86A: Fibres and
cables, of IEC technical committee 86: Fibre optics.
The text of this technical report is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
86A/777/DTR 86A/822/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the
report on voting indicated in the above table.

– 6 – TR 62316  CEI:2003
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.

Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2007.
A cette date, la publication sera

• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou

• amendée.
TR 62316  IEC:2003 – 7 –
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.

The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2007. At this date, the publication will be

• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or

• amended.
– 8 – TR 62316  CEI:2003
GUIDE POUR L’INTERPRÉTATION DES COURBES

DE RÉTRODIFFUSION D’OTDR
1 Domaine d’application
Ce rapport technique fournit un guide pour l’interprétation des courbes de rétrodiffusion
obtenues au moyen d’un réflectomètre optique dans le domaine temporel (OTDR).

Ce guide comporte également quelques données de base sur la théorie générale concernant
l’OTDR ainsi que des lignes directrices spécifiques à l’utilisation de l’OTDR pour l’évaluation
des pertes d’épissure.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60793-1-40:2001, Fibres optiques – Partie 1-40: Méthodes de mesure et procédures
d'essai – Affaiblissement
3 Phénomène de rétrodiffusion
3.1 Diffusion de Rayleigh
La diffusion de Rayleigh ou rétrodiffusion est due aux fluctuations de la densité, et par
conséquent de l’indice de réfraction, du matériau constituant le guide d’onde; les fibres
optiques sont en silice amorphe et les fluctuations de densité sont une conséquence du
processus de fabrication.
3.2 Réflexions de Fresnel et fibres amorces
Lorsqu’un rayon lumineux atteint une surface avec un angle d’incidence par rapport à la
normale sur cette surface et que cette surface sépare deux milieux dont l’indice de réfraction
est différent, une partie de ce rayon est réfractée dans le deuxième milieu et une partie est
réfléchie dans le premier milieu. Il s’agit de la réflexion de Fresnel, qui peut être très élevée,

en fonction de la différence d’indice de réfraction des deux milieux, de l’aspect de la surface,
de la rugosité de la surface, de l’angle d’incidence, des défauts de surface. Dans certaines
situations, la réflexion de Fresnel est détectée comme un flash de très forte intensité qui peut
amener le récepteur à saturation (réponse plate sur temps). La section correspondante de la
courbe d’OTDR définit ce qu’on appelle la zone morte, c’est-à-dire la longueur de fibre où le
signal rétrodiffusé est inférieur au signal saturé du réflecteur, et donc non détectable et non
visible sur la courbe d’OTDR. L’effet de la zone morte allié à la réflexion de Fresnel à
l’extrémité d’entrée de la fibre est souvent réduit en adoptant une faible longueur d’une fibre
positionnée entre la sortie de l’OTDR et la fibre en essai. Il convient que cette zone morte ou
fibre amorce soit de préférence d’au moins un dixième (1/10, en m) de la largeur d’impulsion
de l’OTDR (en ns), par exemple pour une impulsion de 1 000 ns, il convient que la fibre
amorce soit égale ou supérieure à 100 m de long.

TR 62316  IEC:2003 – 9 –
GUIDANCE FOR THE INTERPRETATION

OF OTDR BACKSCATTERING TRACES
1 Scope
This technical report provides guidelines for the interpretation of backscattering traces, as
obtained by an optical time domain reflectometer (OTDR).

This guidance includes some theoretical background on the OTDR as well as guidance
specific to the use of the OTDR in assessing splice loss.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60793-1-40:2001, Optical Fibres – Part 1-40: Measurement methods and test procedures –
Attenuation
3 Backscattering phenomenon
3.1 Rayleigh scattering
Rayleigh scattering or backscattering originates from fluctuations in the density, and hence in
the index of refraction, of the material constituting the wave-guide; optical fibres are made of
amorphous silica, and density fluctuations are a consequence of the manufacturing process.
3.2 Fresnel reflections and dead zone fibres
When a light ray reaches a surface at an angle of incidence from the normal to that surface
and that surface separates two media of different indexes of refraction, part of this light ray is
refracted in the second medium and part of it is reflected backward into the first medium. This
is the Fresnel reflection, which can be very high, depending on the difference in the index of
refraction of the two media, on the aspect of the surface, the surface roughness, the angle of
incidence, the surface defects. In some situations, the Fresnel reflection is detected as a very
intense flash, which can bring the receiver to saturation (flat response vs. time). The

corresponding section of the OTDR trace defines the so-called dead zone, i.e. a length of the
fibre where the backscattered signal is lower than the reflector’s saturated signal, hence not
detectable and visible on the OTDR trace. The effect of the dead-zone connected to the
Fresnel reflection at the input end of the fibre is often reduced by adopting a short length of a
fibre positioned between the OTDR output and the fibre under test. This dead-zone or buffer
fibre should preferably be at least one tenth (1/10, in m) of the OTDR pulse-width (in ns), e.g.
for a 1 000 ns pulse the dead zone fibre should be ≥ 100 m long.

– 10 – TR 62316  CEI:2003
4 Mesure de la puissance rétrodiffusée (OTDR)

La puissance rétrodiffusée par une fibre optique est mesurée au moyen d’un OTDR. Le

principe consiste à envoyer une impulsion ou, généralement, un train d’impulsions, à partir

d’une extrémité de la fibre, et à mesurer la puissance rétrodiffusée par la fibre (écho optique)

au niveau de la même extrémité. Dans les courbes d’OTDR, l’espace et le temps sont

complètement équivalents à travers la relation

z c
= (1)
t n (λ)
g
où
z est la distance, en mètres (m),
t est la durée, en secondes (s),
c est la vitesse de la lumière dans le vide (299 792 458 m/s), et
n (λ) (en fonction de la longueur d’onde) est l’indice de réfraction de groupe.
g
Ce paramètre, qui doit être fourni par le fabricant de fibre, prend en compte les propriétés de
guide d’ondes de la fibre ainsi que les différents matériaux utilisés pour la gaine et le cœur.
L’indice de réfraction de groupe n est lié à l’indice de phase n ou n (qui est mesuré sur une
g p
fibre et est son attribut fondamental) en utilisant l’expression suivante
n = n − λ(dn dλ) (2)
g p p
4.1 Représentation de la puissance rétrodiffusée
Une représentation schématique possible de la puissance d’OTDR P(z) à la longueur d’onde λ
rétrodiffusée par un point z le long d’une fibre optique est:
− αΔz
λ
P((z) = C Pτ 10 3)
i w
[]ω(z) ²
où
P est la puissance d’impulsion d’OTDR en entrée;
i
τ est la largeur d’impulsion d’OTDR en entrée;
w
Δz est la distance par rapport à l’origine;
α est le coefficient d’affaiblissement de la fibre (estimé comme constant dans le but de
simplifier l’équation);
ω(z) est le diamètre de champ de mode de la fibre (mode field diameter, MFD) au point z;
C est un facteur de proportionnalité, qui dépend de plusieurs paramètres tels que le
matériau de la fibre ou la valeur de l’indice de réfraction.
L’équation (3) présente la relation entre la puissance rétrodiffusée, la largeur d’impulsion, le
coefficient d’affaiblissement et le diamètre de champ de mode (MFD). L’écho optique, tel qu’il
est donné par l’équation (3), est représenté par convention sur un graphique logarithmique:
c’est pourquoi il se présente sous la forme d’une droite (en théorie), dont la pente est le
coefficient d’affaiblissement de la fibre, α, comme cela est mieux expliqué à l’Article 4 ci-
dessous.
TR 62316  IEC:2003 – 11 –
4 Measurement of the backscattered power (OTDR)

The power backscattered by an optical fibre is measured by means of OTDR. They are based

on the principle of sending one pulse or typically a train of pulses from one fibre end, and

measure the power back-reflected from the fibre (the optical echo) at the same end. In OTDR

traces, space and time are completely equivalent through the relation

z c
= (1)
t n (λ)
g
where
z is the distance in meter (m);
t is the time in second (s);
c is the speed of light in vacuum (299 792 458 m/s); and
n (λ) (as a function of the wavelength) is the group index of refraction.
g
This parameter, to be supplied by the fibre manufacturer, takes into account the wave-guiding
properties of the fibre and the different materials used for the cladding and the core. The
group index of refraction n is related to the phase index n or n (which is measured on a fibre
g p
and its fundamental attribute) by using the following expression
( )
n = n − λ dn dλ (2)
g p p
4.1 Representation of the power backscattered
A possible schematic representation of the OTDR power P(z) at wavelength λ backscattered
by a point z along an optical fibre is:
− αΔz
λ
P((z) = C Pτ 10 3)
i w
[]ω(z) ²
where
P is the input OTDR pulse power;
i
τ is the input OTDR pulse width;
w
Δz is the distance from the origin;

α is the attenuation coefficient of the fibre (assumed constant to simplify the equation);
ω(z) is the fibre mode field diameter (MFD) at point z;
C is a proportionality factor, which depends on several parameters such as the fibre
material or the refractive index value.
Equation (3) shows the relation among the backscattered power, the pulse-width, the
attenuation coefficient and the MFD. The optical echo, as given by equation (3), is
conventionally represented on a logarithmic graph: it therefore appears as a (theoretically)
straight line, whose slope is the attenuation coefficient of the fibre, α, as better explained in
Clause 4 below.
– 12 – TR 62316  CEI:2003
4.2 Bruit et perturbations
Normalement, le bruit et les fluctuations des paramètres de fibre affectent les courbes de

rétrodiffusion: c’est pourquoi le tracé va se présenter sous la forme d’une ligne irrégulière. Le

signal décroît rapidem
...