光时域反射（optical time-domain reflectometer）是目前成熟的技术，主要用来测量光纤沿线的衰减和损耗。基于瑞利散射原理，可利用相干时域反射、光频域反射等技术作为全分布式光纤传感技术的基础。从OTDR技术出发，逐步解释此技术在分布式传感中的作用。
光时域反射（OTDR）技术在分布式传感中的应用
一、OTDR原理
光时域反射技术由Barnoski博士于1976年提出，用于检测光纤的损耗特性，是检测光纤衰减、断裂和进行空间故障定位的有效手段，也是后面我们着重介绍的全分布式光纤传感技术的基础。
OTDR的工作原理如下图所示：
首先将一束窄的脉冲光通过双向耦合器注入光纤中，这束脉冲光在光纤中向前传输时会不断产生背向瑞利散射光，回传的背向瑞利散射光带着使它产生散射的信号通过耦合器到光电检测器中。由于激光器发射的就是脉冲光，所以可以根据时间得到背向散射发生距光源的时间差，从而确定空间位置。
OTDR得到的瑞利散射功率为一条指数衰减的曲线，该曲线表示出了光纤沿线的损耗情况。当脉冲光在光纤传播过程中遇到裂纹、断点、接头、弯曲等情况，脉冲光会产生一个突变的反射或衰减。典型的OTDR探测曲线如下图所示：
二、OTDR系统及性能指标
OTDR系统主要由脉冲发生器、光源、光电探测器、信号处理系统等组成。基本构架如下：
OTDR直接探测背向瑞利散射光的功率，光源输出功率越高，背向散射信号越强，探测距离越远。OTDR通常使用带宽为数十纳米的宽带光源，其一是为了获得高的测量动态范围，第二是避免窄线宽的高功率激光脉冲在光纤中传输引起的非线性效应对OTDR的影响。
OTDR的性能指标包括动态范围、空间分辨率、测量盲区、工作波长、采样点、存储容量等方面。和全分布式传感联系较大的指标是动态范围、空间分辨率和测量盲区。
动态范围定义为初始背向散射功率和噪声功率之差，单位为对数（dB）。它表明了可以测量的最大光纤损耗信息，直接决定了可测光纤的长度。
空间分辨率显示了仪器能分辨相邻两个事件的能力，影响着定位精度和事件识别的准确性。对OTDR而言，空间分辨率通常定义为事件反射峰功率的10%-90%这段曲线对应的距离。空间分辨率由探测光脉冲宽度决定，和采样率有关。
高强度反射事件导致OTDR的探测器饱和后，探测器从反射事件开始到再次恢复正常读取光信号时所持续的时间，表示为OTDR能够正常探测两次事件的最小距离间隔。测量盲区又可进一步分为事件盲区和衰减盲区，事件盲区指的是OTDR在探测连续的反射事件所需要的最小距离间隔。衰减盲区指的是OTDR在探测到前一个反射事件和能够准确测量该事件损耗所需的最小距离。
三、 OTDR在全分布式光纤传感中的应用
OTDR是最早的全分布式光纤传感技术，也是全分布式光纤传感技术的工作基础，就像前文中所提到的一样，主要用于测量弯曲、接续、损坏等产生的损耗沿光纤分布的空间分布。
光纤通信系统故障排查和监视是OTDR的主要应用。一直以来，OTDR都是测量光通信线路及故障点的主要手段。这种技术既然能够测量光纤的变化，那如果对光纤施加变化，再来测量光纤的变化，就可以得到外部施加力部分的特征，由此衍生出第二种应用，大型结构的安全健康监测。
OTDR被用于大型结构如大厦、桥梁、公路等的安全健康监测。其原理主要是利用建筑的应力-应变导致光纤微弯从而使接收到的该处的瑞利散射功率发生改变。将光纤嵌入到混凝土中，建筑结构如出现裂缝，将使光纤破坏或断裂，再通过OTDR找到裂缝的具体位置。与通信线路检测不同的是，建筑物内的结构安全监测光纤总里程较短，探测距离也较短，传输损耗可以较少，但是混凝土内光纤一旦产生断点，会影响下一节的测量，所以预留好耦合器熔接位是必须的。
四、 基于OTDR技术的其它光信息时域反射探测技术
利用OTDR技术能在一定程度上对通信线路进行实时在线监测，但是通信线路中常用的掺铒光纤放大器（EDFA）在补偿信号光的同时会产生强的自发辐射放大噪声（ASE），会降低系统测量的信噪比SNR。通过相干或偏振监测，可以避免这个问题。所以在OTDR之下，有下面的细分。
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