具有可移除盒的光学测试仪器的制作方法

相关专利申请

本申请要求2018年10月11日提交的名称为“具有可移除盒的光学测试仪器(opticaltestinstrumentwithremovablecartridge)”的美国临时专利申请序列号62/744,161的优先权，所述申请的内容结合在本文中。

技术领域总体上涉及光学测试装置和仪器，并且更具体地，涉及与光学测试仪器结合使用的可移除连接器盒。

背景技术：

不同类型的光学测试仪器和测量装置可用于验证并测量光学信号的参数，这些参数可以指示光纤或网络中的光学切换装置、中继器装置或互连装置的状态和性能。光学测试仪器包括光学时域反射计(otdr)和光学功率计，仅作为示例说明。

重复地连接和断开在被测装置(dut)和测试仪器连接器之间的光纤连接器可能导致测试仪器的连接器和/或光纤接口随时间的推移而磨损。此外，测试仪器上的输出连接器经常暴露在外。因此，灰尘、颗粒或油污(来自指纹)可能会影响连接器和/或光纤的接口。光学输出连接器的劣化会导致初始死区增加、测量范围缩小且测量不确定性增加。保持测试仪器的光学连接器的清洁度和完整性是至关重要的，因为连接器损坏或磨损以及光纤接口上的灰尘会增加损耗和反射，从而影响测量的准确性。因此，当测试仪器上的光学连接器磨损或损坏时，必须进行更换，这涉及将仪器送到维修中心，如此做会耗费昂贵并且在仪器维修时技术人员和工程师无法使用他们的工具。

这一问题的一种已知解决方案是将“保护电缆”连接到光学测试仪器。光纤电缆几乎永久地连接到测试仪器，直到“保护电缆”的接口损坏，此时更换电缆或进行重新抛光。然而，这一解决方案是不实用的，因为这意味着将悬挂电缆附接到测试仪器。此外，可能会将不适当的“保护电缆”错误地连接到测试仪器，导致测量不准确。

基于上述内容，在保持测试仪器的光学端口和连接器的完整性方面以及在需要时便于更换它们的方面仍然存在挑战。

技术实现要素：

根据一个方面，提供一种光学测试仪器。所述光学测试仪器包括仪器外壳，在仪器外壳中包括测量部件。光学测试仪器可以为例如光时域反射计(otdr)、功率计、光谱分析仪(osa)、可变光衰减器(voa)以及wdm或cwdm光学信道检查器。在一些实施方案中，光学仪器为手持式便携测试仪器，用于测量至少一个光学信号的参数。

仪器外壳具有在其内延伸的盒接纳腔。盒接纳腔具有：内端，所述内端设置有测试仪器光学端口；以及外端，所述外端设置有盒接纳开口。开口位于仪器外壳上。测试仪器还包括连接器盒，所述连接器盒的尺寸和构造设置成装配在盒接纳腔中。

连接器盒具有盒内端和盒外端，盒内端在插入时面向所述测试仪器光学端口，盒外端在使用时接纳来自被测装置(dut)的光纤。连接器盒容纳在盒内端和盒外端之间延伸的至少一个光纤电缆或光学链路，连接器盒能够可移除地连接到仪器外壳，以允许当盒外端磨损或损坏时更换连接器盒。

在一些实施方案中，连接器盒包括：第一连接器，所述第一连接器在盒内端处，用于与光学测试仪器的测试仪器光学端口接口连接；以及第二连接器，所述第二连接器在盒外端处，用于与dut连接器接口连接；光纤电缆在第一连接器和第二连接器之间延伸，其中光纤电缆在连接器盒内弯曲至少一次。光纤电缆优选地为弯曲不敏感光纤电缆，并且可以包括单模光纤或多模光纤。与标准尺寸的光学连接器相比，第一连接器和第二连接器优选地具有诸如约30mm和约50mm之间的缩短的长度。

在一些实施方案中，盒外端设置有dut连接器适配器，所述dut连接器适配器具有外侧和内侧。dut连接器适配器的外侧用于接纳来自dut的连接器，而dut连接器适配器的内侧用于接纳光纤链路的第二连接器。当测试仪器在使用中并且连接器盒被插入测试仪器中时，dut连接器适配器的外侧优选地延伸到仪器外壳的外部，而连接器盒的其余部分容纳在盒接纳腔内。

在一些实施方案中，盒外壳可以包括内部侧壁和/或凸缘，这些内部侧壁和/或凸缘的尺寸和构造设置成与第一连接器和/或第二连接器摩擦接合。第一连接器和第二连接器可以具有不同类型，包括成角度物理接触(apc)连接器和超物理接触(upc)连接器。第一连接器和第二连接器可以是sc连接器、lc连接器、fc连接器和mtp/mtpo连接器中的一个，光纤电缆为单光纤或多光纤的光纤电缆。

在一些实施方案中，连接器盒外壳可以包括一个或多个卷绕引导件，用于接纳或保持容纳在其中的光纤电缆的弯曲部分。卷绕引导件可能具有不同构造，例如它们可以是拱形的、s形的或c形的，或者可以由与连接器盒的侧向侧壁间隔开的凸片组成。

连接器盒优选地可在不使用任何工具的情况下从测试仪器移除或更换。例如，盒外壳可以在其外端附近设置有弹性夹，从而允许盒免工具地插入在仪器外壳内和从仪器外壳内的免工具地移除。

根据另一方面，提供用于与光学测试仪器结合使用的光纤连接器盒。所述连接器盒容纳光学链路，并且所述盒可移除地连接到光学测试仪器，从而允许当连接器盒的光纤接口损坏或磨损时更换连接器盒。更具体地，光学连接器盒包括盒外壳，所述盒外壳的尺寸和构造设置成装配在光学测试仪器内延伸的盒接纳腔中。所述盒外壳具有相对的内端和外端，所述外端设置有dut连接器适配器，用于接纳来自dut的连接器。光纤电缆容纳在盒外壳内，光纤电缆包括第一连接器和第二连接器、以及在它们之间延伸的弯曲不敏感光纤链路。第一连接器被构造用于与测试仪器内部的光学端口接口连接，而光纤电缆的第二连接器被接纳在dut连接器适配器的内侧。当插入测试仪器中时，dut连接器适配器的另一侧/外侧优选地至少部分地延伸出测试仪器外壳。连接器盒能够可移除地且免工具地连接到光学测试仪器，从而允许当连接器盒的光纤接口损坏或磨损时更换连接器盒。

根据又一方面，提供一种更换光学测试仪器的损坏或磨损的dut光纤接口的方法。所述方法包括以下步骤：通过将连接器盒滑出设置在光学测试仪器中的盒腔，从光学测试仪器中移除包括损坏或磨损的dut光纤接口的连接器盒；以及通过将更换连接器盒滑动到光学测试仪器的盒腔中来插入包括未损坏的dut光纤接口的更换连接器盒。

附图说明

图1是根据可能的实施方案的光学测试仪器及其连接器盒的透视图。图1a是图1的连接器盒的放大视图。图1b是图1a的连接器盒的分解图。

图2是示出为部分打开的测试仪器的顶部透视图，其中图1的连接器盒插入光学测试仪器中。图2a是图2的光学测试仪器的局部剖视图。

图3a是根据可能的实施方案的连接器盒的侧视透视图。图3b是连接器盒的侧视图，示出了连接器盒的内部。

图4a是根据可能的实施方案的连接器盒外壳的一部段的侧视透视图，示出了所述连接器盒外壳的外侧。图4b是连接器盒外壳的侧视正视图。图4c是根据可能的实施方案的连接器盒外壳的侧视透视图，示出了所述连接器盒外壳的内侧。图4d是根据另一可能的实施方案的连接器盒外壳的侧视透视图。

具体实施方式

在以下描述中，已对附图中的类似特征标注类似的附图标记，为了不使附图过于复杂，一些附图中的一些元件若已在先前附图中进行标识则可不再指示。本文中应当理解，附图的元件不一定按比例绘制，因为重点在于清楚地说明本发明的实施方案的元件和结构。还应当指出的是，为了清楚和便于描述，本文中使用诸如上和下、内部和外部以及指示一个元件相对于另一元件的位置或取向的其他类似术语的位置描述符，除非另有说明，否则这些位置描述符应参考附图并且不应视为是限制性的。应当理解，此类空间相关的术语旨在涵盖在本发明的实施方案的使用或操作中除了附图中所例示的取向以外的不同定向。

在本说明书中，除非另有说明，否则术语“连接”、“联接”及其变体和派生词是指两个或更多个元件之间的直接或间接的任何连接或联接。元件之间的连接或联接可以是机械的、物理的、可操作的、电的连接或联接或它们的组合。

还应指出的是，除非另有说明，否则修饰示例性实施方案的特征的值、条件或特性的诸如“基本上”和“约”的术语应理解为意指值、条件或特性被限定在对于这一示例性实施方案的用于其预期应用的正确操作而言可接受的公差范围内。

本说明书总体上涉及一种光学连接器盒，光学连接器盒可以可移除地连接到光学测试仪器或装配在光学测试仪器中，以保护测试仪器的光学端口。因此，光学连接器盒可以由终端用户移除或更换，以更换损坏或磨损的光纤端或接纳不同类型的dut光学连接器。光学连接器盒包括两个连接器和在所述连接器之间延伸的光学链路。光学链路可以是单光纤电缆，也可以是多光纤电缆。被测光纤可以是单模类型，也可以是多模类型。连接器中的一个与被测装置(dut)的光学电缆或光学连接器直接或间接地接口连接，而另一个连接器与测试仪器的光学端口或光学连接器接口连接。因为光学连接器盒允许保持或延长测试仪器的光学端口的寿命，所以光学连接器盒也可以称为光学连接器卡盒；光纤连接器盒；或连接器存放卡盒。描述还涉及接纳连接器盒或与连接器盒接口连接的光学测试仪器，以及用于从测试仪器更换连接器盒的方法。

现在参考图1，示出了根据可能的实施方案的光学测试仪器100。在此示例性实施方案中，光学测试仪器100为光时域反射计(odtr)，但应当指出的是，本说明书适用于其他类型的测试仪器，仅作为示例，诸如功率计、光谱分析仪(osa)、可变光衰减器(voa)，以及波分复用(wdm)或粗波分复用(cwdm)光学信道检查器，光学信道检查器用于监测光纤链路上的wdm信道和/或用于测量各信道的光学功率。实际上，光学连接器盒200可以与和光学链路或光纤电缆接口连接的任何类型的光学测试仪器一起使用，以测试或鉴定光纤，诸如通过测试/未通过测试；或者与基于通过光学链路中转信号测量光学参数的光学测试仪器一起使用。在一些实施方案中，光学测试仪器为便携光学测试仪器，这意味着测试仪器可以由工程师或技术人员携带，以测试、表征或测量来自不同类型的被测装置的光学信号。然而，光学测试仪器可以为手持式便携光学测试仪器，其设置有显示器或其他视觉(或声音)指示器，用于提供关于正监测的光学信号的状态的反馈。

光学测试仪器100设置有仪器外壳110，仪器外壳110容纳并保护仪器工作所需的不同部件，诸如测量部件120，包括例如开关、反射镜、收发器、放大器、微处理器、光学处理器、存储器等。外壳110可以由一个或多个不同材料——诸如抗震模制塑料——的外壳部分组成。外壳110设置有盒接纳腔150，所述盒接纳腔在仪器外壳110内延伸。盒接纳腔150优选地与外壳110一起延伸，以在连接器盒200插入其中时隐藏连接器盒200的大部分。然而，在其他实施方案中，可以认为光学连接器盒200完全接纳在腔150内，而盒的任何部分都不延伸到测试仪器100的外部。然而在其他实施方案中，还可以认为连接器盒200的大部分延伸到测试仪器100的外部。

仍然参考图1，并且也参考图2，盒接纳腔150具有：内端152，内端152设置有测试仪器光学端口154或连接到测试仪器光学端口；以及外端156，外端156设置有盒接纳开口158，所述开口位于仪器外壳110上，而内端位于仪器外壳内部。盒接纳腔150不需要由侧壁限定；它只是测试仪器内可以接纳光学连接器盒200的区域或区。

盒接纳腔150可以设置在光学测试仪器100的任何一侧，但出于实际原因，在所示实施方案中，当用户握住仪器以看向显示器130时，盒接纳腔150设置在外壳110的顶端112处。光学测试仪器通常设置有显示器，用于显示由测试仪器100的测量部件测量的光学信号的参数，但显示器是可选的。可以替代地提供不同类型的指示器，诸如开/关led或发出声音信号的小型扬声器，其可以指示被测dut或光纤的状态。在其他实施方案中，光学测量结果可以被传输到不同的处理装置，诸如智能电话或平板电脑。

现在参考图1a，连接器盒200的尺寸和构造被设置成装配在盒接纳腔150中。连接器盒200具有盒内端214和盒外端220，盒内端214在插入时面向测试仪器光学端口154，盒外端220接纳来自被测装置(dut)的光纤或光纤电缆或与其接口连接。连接器盒200容纳在盒内端214和盒外端220之间延伸的至少一个光纤电缆256，在图1b和图3b中标识并最佳地示出。连接器盒200可移除地连接到测试仪器，且更具体地连接到仪器外壳110，以允许诸如当盒外端220磨损或损坏时更换连接器盒200。优选地，终端用户可以仅使用他们的手指将盒安装至测试仪器和从测试仪器拆卸载盒，而无需任何工具。然而，盒与测试仪器的连接应足够坚固以避免在使用时盒无意中断开连接。

仍然参考图1a，并且还参考图1b，连接器盒200在其外端设置有连接器适配器或连接器插座224，用于在其中接纳连接器和接纳来自dut的光纤电缆。光学连接器盒200包括盒外壳210，盒外壳210在所示实施方案中由单个模制塑料部件组成，所述单个模制塑料部件在其中一个侧向侧面上由标贴212封闭。其他封闭装置或布置也是可能的，例如，可以考虑的是，光学连接器盒200在其侧面部分地开口或者用另一个侧向侧壁部分将其封闭。在所示的实施方案中，盒外壳210具有基本上矩形形状，但其他形状和构造也是可能的。在所示的实施方案中，光学连接器盒或装饰板具有与矩形棱柱相似的细长立方体形状。在图2中还可以看到夹具232，所述夹具设置有夹具凸片231。当光学连接器盒200插入在接纳腔150中时，夹具凸片231与外壳110或测试仪器的另一部件中的对应凹槽接合，以连接盒200并将盒200固定在腔150内。夹具232为略微柔韧的或可压缩的，以允许当用户按压夹具时，夹具凸片231从外壳110脱离以便移除。可以考虑其他类型的非永久性连接件，诸如卡扣连接件、凸形/凹形连接器、按钮或甚至螺钉，仅举几例。

现在参考图2和图2a，示出了光学测试仪器100内部的一部分，其中一个外壳部分被移除。盒接纳腔150对应于外壳的装配有光学连接器盒200的区域。在所示的实施方案中，盒接纳腔150部分地由盒外壳210可以在其上方滑动的下部板或隔板164、以及由接纳连接器盒200的唇部或凸缘230i或与其接口连接的凸缘162限定。盒接纳腔150具有第一(或内)端152和第二(或外)端156。光学测试仪器100的测量和处理装置120部分地隐藏在板164下方。测试仪器的光学端口154也是可见的，并且包括适配器155，用于在一侧接纳延伸出盒200的第一连接器252的端部光纤。在这种情况下，测试仪器适配器155的另一侧经由测试仪器连接器159与测试仪器光纤电缆157接口连接，以向/从不同的测量和处理部件120传输/发送光信号。在此实施方案中，光纤链路的连接器252、254在盒外壳210中相对于彼此偏移，以便提供紧凑的盒，但其他构造也是可能的。

图3a和图3b从两个相对的侧视图示出了光纤连接器盒200。根据可能的实施方案，可以使用可商购获得的光纤接插线250，如所示的示例中所示。当然，可以替代地使用不同类型的光纤电缆，无论有还是没有保护层或护套。光纤电缆256可以包括单个光纤束或多个光纤束。在图3b的所示的示例中，光纤接插线250由下述部分组成：在一端的第一连接器252，用于与光学测试仪器的测试仪器光学端口或适配器接口连接；在另一端的第二连接器254，用于与来自dut的光纤电缆的连接器接口连接；以及在第一连接器252和第二连接器254之间延伸的光纤电缆256。优选地，光纤电缆256为弯曲不敏感光纤电缆。“弯曲不敏感”是指即使电缆以小的弯曲半径弯曲，光纤电缆250也可以以最小的损耗传输光。弯曲不敏感光纤电缆可以包括较低折射率材料，用于将光反射回光纤的芯中。光纤电缆可以是单模，也可以是多模，并且可以包括单个光纤或多个光纤，诸如2、8、12、24个等。在其他实施方式中，可以考虑的是，光纤电缆在第一连接器252和第二连接器254之间基本上线性地延伸，或者在盒内卷起或卷绕。弯曲盒内的光纤电缆250允许整个盒尺寸的最小化。在图3b的示例性实施方案中，光纤在盒内部弯曲，从而在外端220附近形成第一环，并在内端214附近形成另一环，环的一部分延伸穿过光纤槽236且围绕引导件234iv卷绕，在图4b中标识了这两个特征236和234iv。

为了进一步减小连接器盒200的整体尺寸，与标准尺寸的连接器258、260相比，第一连接器252和第二连接器254优选地具有例如30mm和50mm之间的缩短的长度。此类连接器有时被称为“迷你护套”或“小护套”连接器。当然，其他类型的连接器护套也是可能的。连接器的“护套”部分是在图3b中由附图标记258、260标识的内部连接器部分。第一连接器252和第二连接器254可以是成角度物理接触(apc)连接器或超物理接触(upc)连接器，这取决于光纤端面257所需的构造。其他端面构造也是可能的。另外，根据应用，第一连接器252和第二连接器254可以是标准连接器(sc)、小外形连接器诸如lc连接器、也称为“fc连接器”的套圈连接器、以及多光纤推合(mpo)连接器，上述仅作为示例。

仍然参考图3b，盒200设置有适配器或“连接器插座”224。适配器224具有第一(内)端226，用于接纳来自接插线250的连接器，以及第二(外)端228，用于接纳来自dut光纤电缆的连接器。适配器224通过螺钉和夹具固定到外壳210，但其他固定装置也是可能的，例如，胶水。

光纤电缆可以永久地附连到盒外壳210，也可以可移除地装配在外壳210中，以允许更换光纤和连接器252、254，而不是整个连接器盒200。尽管出于实际原因，终端用户可能更愿意更换整个连接器盒200，但诸如对于所示的实施方案，可以考虑的是，将外壳构造成使得允许更换外壳210中的光纤电缆。在所示的实施方案中，接插线250胶粘到外壳210。盒外壳210可以包括内部侧壁和/或凸缘218——在图3b中标识，其尺寸和构造设置成与第一连接器252和/或第二连接器254摩擦接合。当然，将连接器固定在外壳210中的其他装置也是可能的。

仍然参考图3a和图3b，为了便于连接器盒插入并定位于测试仪器中，盒外壳210可以设置有侧向引导凸缘230i、230ii——在图3a中标识，这些侧向引导凸缘可以与对应的引导狭缝或凸片162——在图2中标识——配合，以引导盒200插入仪器外壳的盒腔150和从仪器外壳的盒腔150移除。当然，此类引导装置230i、230ii、162是可选的，并且其他构造或布置也是可能的。图3a和图3b还示出弹性夹232，其设置在盒的外端220附近，允许盒免工具地插入仪器外壳内和从仪器外壳内的免工具地移除。在所示的实施方案中，盒由单个部件组成、由模制塑料制成、具有可以通过其插入光纤电缆的开口的侧向侧面。盒外壳210可以保持开口，可以用另一个外壳部分封闭，也可以简单地用标贴纸封闭或用任何其他封闭装置212封闭。盒外壳214、220的端侧是开口的，以允许适配器224和连接器252延伸到外壳210的外部。当然，其他外壳配置也是可能的。例如，外壳可以由彼此附连或夹紧的几个外壳部分组成。

现在参考图4a至图4c，从不同的视角示出了盒外壳210。图4d示出了外壳210的另一个可能的实施方案。因此，图4c和图4d提供了卷绕引导件的两个不同示例，以便于将光缆放置在盒中。根据图4c和图4d的任一实施方案，外壳210设置有卷绕引导件234i-234iv，用于接纳容纳在外壳210中的光纤电缆256的弯曲部分。在图4d所示的实施方案中，外壳210设置有三个卷绕引导件，这三个卷绕引导件由c形突出凸缘形成，设置在盒的外端220附近，以适于不同长度的光纤电缆。在图4d中，卷绕引导件234i、234ii、234iii、234iv被设置为与连接器盒外壳210的侧向侧壁211间隔开的凸片。因此，不同光纤尺寸的盒可以使用相同外壳设计。尽管不太实用，但可以省略卷绕引导件，也可以为外壳提供单个卷绕引导件。此外，卷绕引导件可以具有其他构造，诸如拱形、s形、圆形形状、凸片等。因此，光纤可以在外壳内弯曲不止一次，以使盒内部的空间使用最大化并提供尽可能小巧紧凑的盒。根据所示的实施方案，也可以在盒的外部或外侧提供靠近盒的内端214的卷绕引导件234iv。在这种构造中，最好在外壳的侧向壁中形成光纤槽236，以使光纤电缆256的一部分从中穿过，这样光纤电缆的另一弯曲部分由卷绕引导件234iv支撑在外壳210的外表面上。

上述测试仪器100可以与已经设置在其中的连接器盒200一起出售，并且更换连接器盒200可以单独出售。因此，光纤连接器盒200可以与光学测试仪器结合或者独立于测试仪器商业化，从而允许在连接器盒的光纤接口损坏或磨损时更换连接器盒。有利地，其中描述的连接器盒为测试仪器提供增加的多功能性，因为可以更改测试仪器输入部以允许接纳不同类型的连接器，因此同一测试仪器可以与不同的连接器盒一起使用，这取决于被测装置。换句话说，可以更改仪器输入部连接器以使其易于适应dut的连接器类型。还可以考虑的是，为光学测试仪器提供一组不同的盒，每个盒都具有不同类型的光纤和/或dut连接器，以便允许用户通过根据被测dut更换连接器盒来将同一光学测试仪器用于不同类型的被测光学装置。

可以理解的是，利用上述用于光学测试仪器的光纤连接器盒，可以更换光学测试仪器的损坏或磨损的dut光纤接口。只需要：通过将连接器盒滑出设置在光学测试仪器中的盒腔，从光学测试仪器中移除包括损坏或磨损的dut光纤接口的连接器盒；以及通过将更换盒滑动到光学测试仪器的盒腔中来插入包括未损坏的dut光纤接口的更换连接器盒。所描述的盒和光学测试仪器允许终端用户更换有故障的光学连接器而无需将他们的测试仪器送去维修，并且可以在没有任何工具的情况下更换连接器盒，且无需打开测试仪器。

当然，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对上述实施方案进行多种修改。