OTDR（光時域反射儀）的工作原理主要基於光的後向散射和菲涅耳反射。它通過向光纖傳送光脈衝，並接收由光纖中的散射和反射事件返回的光信號，來測量光纖的衰減、接頭損耗、故障點定位以及了解光纖長度和損耗分布。
當光脈衝在光纖中傳播時，會發生瑞利散射和菲涅耳反射，產生背向散射光。瑞利散射是由光纖材料的不均勻性引起的，而菲涅耳反射則是由光纖中的連線器、接合點、彎曲或其他不連續點引起的。這些反射和散射的光信號部分返回至OTDR，提供關於光纖中不同位置的信息。通過測量從發射信號到接收返回信號的時間，並結合光在光纖中的速度，可以計算出光信號經過的距離。
OTDR系統利用光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，然後通過數據採集和處理系統分析這些信號。OTDR螢幕上的顯示是基於時間或距離的，橫軸代表光纖中的位置，縱軸則以分貝（dB）的形式表示光強的相對變化。
此外，OTDR的動態範圍對其測量精度有重要影響。動態範圍是指OTDR能夠檢測到的初始背向散射電平與噪聲低電平之間的差值。為了提高對光纖損耗的測量精度，現代OTDR設備需要具有較大的動態範圍，以便能夠檢測和測量那些損耗較小或接頭損耗較小的光纖。