进入21世纪以来,光纤通信网络因其特有的频带宽、通信容量大、低损耗等优势得以迅速发展成为全球最大的通信网络,并且在电力、航天、军事、科研等领域拥有广泛应用。光纤作为庞大通信网络的传输载体,因自身材质、外界环境等诸多方面原因,常引发各类光纤故障,导致通讯中断,给人民生产生活带来不便,而光时域反射仪(OTDR,Optical time domain reflectometry)作为光纤故障检测领域最专业的仪器,面对光纤链路数量爆炸性增长的现状,在光纤的制备、运营、维护等各个环节均发挥着举足轻重的作用。但是,同时满足测量精度高、动态范围大、衰减信息精确等指标的OTDR价格却十分昂贵,且关键技术长期处于国外厂商垄断之中,因此设计一款满足工程实际需求的高精度光时域反射仪显得更具意义。本文基于以上需求,将传统脉冲OTDR衰减信息提取准确的特性与混沌OTDR可实现与距离无关的高精度故障检测的优势结合起来,研制了基于混沌、脉冲信号的高精度光时域反射仪样机,实现了110km内恒定的35cm的空间分辨率,54.88km测量范围内0.184dB/km的准确衰减信息提取。本文基于高精度光时域反射仪样机的研制,重点面向样机核心模块的硬件设计,阐述了如下工作:1.归纳了常见光纤故障及其检测方法,对光时域反射仪研究现状进行分析与比较。对本文高精度光时域反射仪的检测原理进行分析,并对样机的整体设计与核心模块进行介绍。2.着重分析了高精度光时域反射仪光源模块的设计,主要包括CPLD信号源设计、激光器直调电路与其余部分电路的设计,并完成了混沌、脉冲电信号与混沌、脉冲激光信号的调试工作。3.基于理论分析,对高精度光时域反射仪各项理论指标进行实验验证,包括光纤故障定位、空间分辨率、动态范围、衰减信息提取等实验,并对实验结果予以分析。