单选题
光纤纤芯折射率为1.5,用OTDR定时装置测得信号从A点到B点往返的时间为15μs,那么A、B两点间的光纤长度为(____)m。
A
1500
B
3000
C
6000
D
4500
答案解析
正确答案:A
解析:
本题考查光纤中光信号传播速度与距离的计算,核心知识点是光在介质中的传播速度、OTDR测距原理及往返时间与单程距离的关系。
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**一、核心知识点解析**
1. **光在介质中的传播速度**
真空中光速为 $ c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s} $。
当光在折射率为 $ n $ 的介质中传播时,其相速度为:
$$
v = \frac{c}{n}
$$
本题中光纤纤芯折射率 $ n = 1.5 $,故光在纤芯中的传播速度为:
$$
v = \frac{3 \times 10^8}{1.5} = 2 \times 10^8 \, \text{m/s}
$$
2. **OTDR测距原理**
OTDR(光时域反射仪)通过向光纤注入光脉冲,并检测从事件点(如B点)返回的背向散射/反射光信号,测量**光脉冲从A点出发→到达B点→反射/散射返回A点**的**往返时间**(round-trip time)。
因此,若测得往返时间为 $ t_{\text{rt}} $,则A到B的单程距离 $ L $ 满足:
$$
t_{\text{rt}} = \frac{2L}{v} \quad \Rightarrow \quad L = \frac{v \cdot t_{\text{rt}}}{2}
$$
3. **单位统一**
题目中往返时间 $ t_{\text{rt}} = 15 \, \mu\text{s} = 15 \times 10^{-6} \, \text{s} $
---
**二、代入计算**
$$
L = \frac{v \cdot t_{\text{rt}}}{2} = \frac{2 \times 10^8 \, \text{m/s} \times 15 \times 10^{-6} \, \text{s}}{2}
$$
先计算分子:
$ 2 \times 10^8 \times 15 \times 10^{-6} = 2 \times 15 \times 10^{8-6} = 30 \times 10^2 = 3000 $
再除以2:
$$
L = \frac{3000}{2} = 1500 \, \text{m}
$$
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**三、选项分析**
- A: 1500 → 正确,与计算结果一致
- B: 3000 → 错误,这是未除以2(即误将往返距离当作单程距离)的结果
- C: 6000 → 错误,可能误用真空光速($3\times10^8$)且未除以2:$3\times10^8 \times 15\times10^{-6} = 4500$,再×2?或计算错误
- D: 4500 → 错误,若误用真空光速且未修正折射率:$ \frac{3\times10^8 \times 15\times10^{-6}}{2} = 2250 $,不匹配;4500可能是 $3\times10^8 \times 15\times10^{-6} = 4500$,即直接用了真空光速且未除以2,完全忽略折射率和往返特性
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**四、常见误区提醒**
- 忽略折射率,直接使用真空光速 $3\times10^8\,\text{m/s}$,会导致结果偏大1.5倍;
- 忘记OTDR测量的是往返时间,未将总时间折半,会导致结果偏大2倍;
- 单位换算错误(如未将μs转换为s),将导致数量级错误。
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**结论:正确答案为 A: 1500**
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