Für OTDR-Messungen wird ein gepulstes Laserlicht in die Glasfaser eingekoppelt und analysiert. Diese Messung wird als unidirektional bezeichnet, da das Licht nur an einem Ende der Faser eingespeist wird.

Das OTDR wertet die zur Quelle zurückreflektierte oder gestreute Lichtsignatur aus. Es funktioniert wie ein optisches Radarsystem, das detaillierte Angaben zum Ort und zum allgemeinen Zustand der Spleiße, Verbinder, Fehlerstellen und anderen relevanten Ereignissen auf der Glasfaser zur Verfügung stellt.

OTDR-Messungen genießen deshalb einen hohen Stellenwert, weil sie es ermöglichen, Zustandsparameter eines Glasfaserkabels zu bestimmen, die mit anderen Methoden nicht ermittelbar wären. Das ist umso wichtiger, wenn die Strecke mehrere Spleiße und Verbinder enthält, die Defekte aufweisen können.

Die Messung der optischen Rückflussdämpfung (ORL) und der Reflexion kann genutzt werden, um zu ermitteln, warum an einer spezifischen Stelle der Faserstrecke eine unerwartet hohe Dämpfung auftritt. Auch ist es möglich, anhand des zurückgestreuten Lichtanteils die Gesamtdämpfung der Glasfaser zu bestimmen.

Die gleichen Funktionsprinzipien kommen zur Anwendung, um Entfernungsmessungen auszuführen, die bei Reparaturen, Wartungsarbeiten und bei der Fehlerdiagnose eine unschätzbare Hilfe sind. Das nicht abgeschlossene Faserende oder ein Faserbruch wird mithilfe der Fresnel-Reflexion erkannt, da bei diesen Ereignissen ebenfalls ein Übergang zu einem anderen Material, d. h. von Glas zu Luft, auftritt. Neben der Gesamtlänge der Glasfaser kann in der grafischen Kurvenansicht, die mit der Analyse angezeigt wird, die Entfernung zu Fehlerstellen, Spleißen und Verbindern bestimmt werden.