專利名稱：光纖測(cè)試方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及測(cè)試?yán)w維光學(xué)系統(tǒng)。確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及測(cè)試光纖某些特性的方法及裝置。
為滿足人們對(duì)更高網(wǎng)速和處理千兆位/二次數(shù)據(jù)傳輸速率的有關(guān)帶寬的要求，比銅線纜系統(tǒng)昂貴許多的纖維光纜系統(tǒng)在LANs中變得更加盛行。這些系統(tǒng)所用的纖維光纜一般包括具有特殊的連接器或適配器以保證光纖端適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)和匹配的光纖。
纖維光纜的安裝或改線任務(wù)一般落在纜線安裝承包方或家用網(wǎng)絡(luò)專家的肩上。在安裝這樣的纖維光纜前，要進(jìn)行測(cè)試以確保光纖特性滿足工業(yè)集團(tuán)如電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)和電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)為用于小區(qū)光纖網(wǎng)絡(luò)而建立的最低標(biāo)準(zhǔn)。這樣的特性其中包括了光纖的光強(qiáng)度損失、光纖長(zhǎng)度以及帶寬能力。
一種傳統(tǒng)的測(cè)試方法就是光學(xué)時(shí)域反射計(jì)。光學(xué)時(shí)域反射計(jì)(OTDRs)計(jì)算并顯示出相對(duì)距離的損失并根據(jù)連接器反射、接頭、故障和光纖材料本身形成沿光纖的過(guò)程指示。但是，OTDs很昂貴并且它更多地是被優(yōu)選用來(lái)測(cè)量用于電信業(yè)的長(zhǎng)途光纖系統(tǒng)。
發(fā)明方案根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法和裝置來(lái)確定單根光纖的特性。要測(cè)試的光纖在其近端上與儀器的測(cè)試口相連，所述儀器具有光源、探測(cè)器和定向耦合器。光纖遠(yuǎn)端終止于一面鏡子處。光從光源經(jīng)過(guò)定向耦合器射入光纖。光沿光纖下傳向鏡子，光在鏡子這里被反射回光纖中。反射光又經(jīng)過(guò)光纖射向儀器，光在儀器這里經(jīng)過(guò)定向耦合器射向探測(cè)器。測(cè)試儀具有測(cè)量電路和顯示器以便測(cè)量并顯示與光纖有關(guān)的長(zhǎng)度和光損?？梢酝ㄟ^(guò)把光脈沖輸入光纖中并測(cè)量反射脈沖返回探測(cè)器所耗時(shí)間來(lái)確定光纖長(zhǎng)度。
已利用這樣的儀器令人滿意地對(duì)近一公里長(zhǎng)的光纖實(shí)施了這些測(cè)試方法，即所述儀器被設(shè)計(jì)用于測(cè)試在與電信市場(chǎng)截然不同的所謂小區(qū)市場(chǎng)中的光纖網(wǎng)絡(luò)，所謂小區(qū)市場(chǎng)已變成是指建筑物和校園設(shè)施。
可以通過(guò)使用這樣的鏡子來(lái)提供附加測(cè)試能力，即它允許少量光經(jīng)過(guò)其射向設(shè)置在其遠(yuǎn)側(cè)上的探測(cè)器。這有助于利用經(jīng)過(guò)受檢光纖的光脈沖通信，所述光纖允許在遠(yuǎn)端上的測(cè)試結(jié)果指示器顯示出測(cè)試狀態(tài)或測(cè)試結(jié)果。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下說(shuō)明時(shí)，本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得一清二楚。
圖2是為獲得用于測(cè)試儀的標(biāo)準(zhǔn)值而建立的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的示意圖。
圖3表示設(shè)置在光纖遠(yuǎn)端上的鏡子。
圖4表示通過(guò)把金屬濺射到陶瓷連接器線箍上而產(chǎn)生的鏡子。
圖5是圖4的接頭的橫截面圖，它示出了接觸光纖的鏡面。
圖6是表示在鏡子遠(yuǎn)側(cè)上的且用于附加測(cè)試能力的探測(cè)器的局部示意圖。
要測(cè)試的光纖或光纖耦合連線30的近端通過(guò)一個(gè)適配器32與一根短的近端光纖連接纜線34相連，而它又與儀器10的測(cè)試口16相連。光纖30的遠(yuǎn)端同樣通過(guò)適配器36與一根短的光纖連接纜線38相連，該光纖連接纜線的遠(yuǎn)端終止于一面反射鏡40上。光纖耦合連線30和光纖連接纜線34、38一般是每一端都帶連接器的光纖。在連接器中，光纖被嵌在具有平端面的線箍中，從而在并接的連接器之間并進(jìn)而在并接的光纖之間形成了面對(duì)面接觸。連接器線箍一般由陶瓷材料制成，以便為易損的光纖端提供堅(jiān)固的保護(hù)環(huán)境，但也可以采用其它材料如塑料或不銹鋼。適配器32、36包括使纖維端面對(duì)面地接觸并因而消除軸向錯(cuò)位或會(huì)在系統(tǒng)中導(dǎo)致折射突變的氣隙的內(nèi)對(duì)準(zhǔn)套。按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適配器的介入損失要求小于0.75dB/連接，但一般遠(yuǎn)小于此。
來(lái)自光源12的光經(jīng)過(guò)定向耦合器18、近端連接纜線34、光纖耦合連線30和遠(yuǎn)端連接纜線38而到達(dá)鏡子40，它在這里通過(guò)相同路徑被反射回定向耦合器18并隨后被反射向探測(cè)器14，在探測(cè)器處，通過(guò)測(cè)量電路進(jìn)行光強(qiáng)度測(cè)量。為了測(cè)量并確認(rèn)傳輸光強(qiáng)度，將光沿光纖下傳并返回考慮在內(nèi)地計(jì)算出光損。要記住的是，利用該方法進(jìn)行的測(cè)量必須除以系數(shù)2，這是因?yàn)楣庋毓饫w下傳并返回。就是說(shuō)，探測(cè)器14接收到的原信息表現(xiàn)為是如果探測(cè)器14將代替鏡子地被安放在光纖遠(yuǎn)端上而出現(xiàn)的光損量的兩倍。
通過(guò)把光脈沖輸入光纖30并測(cè)量反射脈沖返回探測(cè)器14所耗的時(shí)間，可以確定光纖30的長(zhǎng)度。還要記住的是，在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，測(cè)量時(shí)間必須除以系數(shù)2。此外，與光纖30無(wú)關(guān)的路徑段如連接纜線必須從測(cè)量中減去。
參見圖2，示出了為確定在任何與儀器10和鏡子40有關(guān)的損失后收到的光強(qiáng)度而建立的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。這種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試也測(cè)量從光源12到探測(cè)器14的傳播延遲時(shí)間。如此測(cè)量的傳播延遲時(shí)間可容易地被轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度或距離。為簡(jiǎn)便起見，沒有畫出儀器10的細(xì)節(jié)，但我們可以假定，其細(xì)節(jié)與
圖1所示的細(xì)節(jié)一樣。在這里，參見圖2，來(lái)自光源12的光直接被輸入鏡子40并且由探測(cè)器14來(lái)探測(cè)反射光。測(cè)量電路20作為標(biāo)準(zhǔn)值地測(cè)量出要存儲(chǔ)的傳播延遲時(shí)間，以便進(jìn)行光纖長(zhǎng)度測(cè)量。例如，在隨后測(cè)量與圖1的光纖30有關(guān)的長(zhǎng)度時(shí)，存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)值與反射傳播延遲之差與光纖長(zhǎng)度的兩倍成比例。
此外，參見圖2，由探測(cè)器14反射的反射光強(qiáng)度值被測(cè)量電路存儲(chǔ)起來(lái)，以便在進(jìn)行光纖損失測(cè)量時(shí)被用作基準(zhǔn)值。例如，在隨后測(cè)量與圖1的光纖30有關(guān)的損失時(shí)，存儲(chǔ)的光強(qiáng)度值和反射光強(qiáng)度是光纖和適配器32、36的損失的兩倍。與連接纜線34、38有關(guān)的損失是可以忽略的，適配器32、36的介入損失必須不大于在按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的允許極限內(nèi)的1.5dB總值。
鏡子40可以適當(dāng)?shù)厥侨绱私佑|光纖端的任何反射平面，即反射面平面垂直于光纖軸線，從而盡可能多的光被反射回圖3所示的光纖中，在這里，一面鏡子40設(shè)置在遠(yuǎn)端連接纜線38的端部上。當(dāng)然，沒有一面鏡子將產(chǎn)生100％的反射，因而會(huì)出現(xiàn)一些損失。但如上所述地，在建立用于儀器10的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，已考慮了這種損失。
盡管鏡子可以被焊接或連接到如圖3所示的光纖上，但在本發(fā)明中，通過(guò)濺射工藝把金屬沉積到高度拋光的連接器陶瓷線箍的平面端上，從而產(chǎn)生了一個(gè)反射表面。參見圖4和圖5。圖4示出了金屬44被沉積到陶瓷線箍46端部上而形成鏡面的連接器局部，圖5是其橫截面圖，它示出了接觸鏡面50的光纖48。所用金屬的類型是不重要的，只要它顯示出能反射的品質(zhì)就行。在所示的實(shí)施例中，約厚15000埃的鎳被沉積到陶瓷線箍的扁平拋光端上。注意，光纖48的端部直接接觸金屬反射面50，從而折射率沒有因?yàn)橛袣庀抖兓?。沉積金屬的數(shù)量及其厚度取決于所用金屬和應(yīng)用場(chǎng)合并且這些不是重要因素。實(shí)際上，在某些情況下，減小厚度以便讓少量光經(jīng)過(guò)鏡子是有利的，以下將對(duì)這種情況進(jìn)行說(shuō)明。
圖6是所建立測(cè)試的局部示意圖，其中探測(cè)器60被安放在鏡子40的遠(yuǎn)側(cè)上。通過(guò)設(shè)置允許少量光經(jīng)過(guò)其射向探測(cè)器60的鏡子，可以產(chǎn)生附加測(cè)試能力，從而能利用不完美的鏡子。例如，有助于利用經(jīng)過(guò)受檢光纖的光脈沖的通信，所述光纖允許遠(yuǎn)端上的測(cè)試結(jié)果指示器顯示出測(cè)試狀態(tài)或測(cè)試結(jié)果。
已利用這樣的儀器令人滿意地對(duì)近一公里長(zhǎng)的光纖進(jìn)行了這些測(cè)試方法，即所述儀器被設(shè)計(jì)用于測(cè)試在與電信市場(chǎng)截然不同的所謂小區(qū)市場(chǎng)中的光纖網(wǎng)絡(luò)，所謂小區(qū)市場(chǎng)已變成是指建筑物和校園設(shè)施。此外，所述技術(shù)可以被用于單模光纖和多模光纖。但要記住的是，對(duì)于其中光源一般是激光器的測(cè)試單模光纖來(lái)說(shuō)，會(huì)要求一定的隔絕以防止光線重新進(jìn)入光源并破壞其正常工作。
盡管已經(jīng)示出并說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以在不超出本發(fā)明的情況下從方方面面來(lái)進(jìn)行多種改動(dòng)和修改。因此，我們認(rèn)為，后續(xù)權(quán)利要求書將覆蓋落入本發(fā)明實(shí)際范圍內(nèi)的所有這樣的改動(dòng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試光纖的裝置，它包括一臺(tái)具有一個(gè)與光纖近端相連的測(cè)試口的測(cè)試儀，測(cè)試儀具有一個(gè)光源和一個(gè)通過(guò)一個(gè)定向耦合器與測(cè)試口相連的探測(cè)器；一面與光纖遠(yuǎn)端相連的鏡子，所述鏡子沿該光纖軸向的橫向設(shè)置，以便把來(lái)自光源的光反射向探測(cè)器。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，測(cè)試儀還包括測(cè)量電路以及一個(gè)與該探測(cè)器相連的顯示器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)試儀存儲(chǔ)表示與鏡子有關(guān)的光損的標(biāo)準(zhǔn)值，所述測(cè)量電路利用該標(biāo)準(zhǔn)值和被反射向鏡子的光來(lái)計(jì)算光纖的光損。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)試儀還存儲(chǔ)表示在一條從光源到探測(cè)器的光路中的且當(dāng)光纖不在該光路中時(shí)的光路距離的標(biāo)準(zhǔn)值。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，光源產(chǎn)生光脈沖，所述測(cè)量電路測(cè)量其中一個(gè)光脈沖通過(guò)該光纖傳向鏡子并在經(jīng)過(guò)鏡子反射后通過(guò)該光纖回傳向探測(cè)器的時(shí)間。
6.一種測(cè)試光纖的方法，它包括以下步驟(a)把一個(gè)光源和一個(gè)探測(cè)器耦合連接到光纖近端上；(b)在光纖遠(yuǎn)端上設(shè)置一面用于把來(lái)自光源的光反射向該探測(cè)器的鏡子；(c)測(cè)量該探測(cè)器所接收的光強(qiáng)度。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖測(cè)試方法，其特征在于，它還包括以下步驟(d)作為標(biāo)準(zhǔn)值地存儲(chǔ)鏡子在沒有光纖時(shí)所反射回來(lái)的光強(qiáng)度值；(e)通過(guò)進(jìn)行利用該標(biāo)準(zhǔn)值和由該探測(cè)器所測(cè)量的光強(qiáng)度的計(jì)算來(lái)算出該光纖的光損。
8.如權(quán)利要求6所述的光纖測(cè)試方法，其特征在于，它還包括以下步驟(d)由光源把光脈沖輸入光纖的近端；(e)計(jì)算所述光脈沖經(jīng)過(guò)光纖傳播向鏡子并在經(jīng)過(guò)鏡子反射后經(jīng)過(guò)光纖回傳向探測(cè)器的光脈沖傳播時(shí)間。
全文摘要
一種測(cè)定單根光纖的光損和長(zhǎng)度特性的方法及裝置。要測(cè)試的光纖在其近端與一臺(tái)具有光源、探測(cè)器和定向耦合器的儀器的測(cè)試口相連。光纖的遠(yuǎn)端結(jié)束于一面鏡子處。來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖傳播向鏡子，光在這里被反射回探測(cè)器。通過(guò)測(cè)量電路來(lái)處理結(jié)果并顯示出結(jié)果。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1417567SQ01139600
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者T·N·特溫, J·S·博特曼 申請(qǐng)人:弗盧克網(wǎng)絡(luò)公司