使用参考源的光纤端接的制作方法

背景技术：

当工作在光纤领域中时，操作者通常在光纤或光纤带的非连接器端之间建立连接。这通常称为拼接，并且它可以涉及在两个光纤之间创建临时或永久接头。

在某些情况下，两个光纤被精确对准，并且随后使用局部强热将它们融合在一起，该局部强热通常用电弧产生。这被称作融合拼接并且被广泛采用以用于在两个光纤之间创建高性能永久接头。然而，融合拼接装置在某种程度上笨重、昂贵且相对脆弱。

替代地，两个光纤可以在通常被称为机械拼接的对准定位装置中简单地彼此邻接。对准定位装置可以是对准管或v形槽，其在任一侧接收分开的光纤的两端并且具有将光纤物理地固定的装置。在其他实例中，对准设备可以是光纤连接器，其中嵌入有插芯光纤(stubfiber)，以使其连接场光纤。在该情况下，可以利用机械拼接将场光纤端接到连接器内的插芯光纤。

附图说明

以下具体实施方式参考了附图，其中：

图1是光纤端接系统的示例实现的图示；

图2是光纤端接系统的示例实现的图示；

图3是光纤端接系统的示例实现的图示；

图4是从光纤连接器的一部分和参考光纤的一部分发出的散射光的示例空间图案；

图5是从光纤连接器的一部分和参考光源的一部分发出的散射光的示例空间图案；

图6示出了说明背景校正的散射光的示例图像捕获；

图7是用于在光纤连接器中将光场光纤端接到插芯光纤的示例方法的流程图；并且

图8是用于在光纤连接器中将光场光纤端接到插芯光纤的示例方法的流程图。

具体实施方式

机械拼接通常在场光纤连接到预制的光纤连接器时发生，该光纤连接器具有嵌入其中的插芯光纤。为了避免信号的显著损耗并最小化这些接头内的潜在反射或漏光，光纤需要被适当地切割，并且操作者确保光纤之间存在精确的对准，并且施加到光纤之间的透明凝胶或光学粘合剂与玻璃的光学性质匹配。这些细节不总是容易检测和/或确保的。存在可能导致超过信道的指定极限的插入损耗值的不确定性，使得它们不适合用于所需的范围、数据速率或误码率(ber)应用。质量差的拼接接头可能增加成本并降低信道性能。

本文所公开的示例说明了使用插入损耗估计以确定和评估光纤的机械拼接的质量的系统和方法。在所公开的系统和方法中的至少一些中，光纤端接系统包括将光源与光纤连接器的插芯光纤耦合的参考光纤、数字相机传感器和用于捕获从光纤连接器的一部分和参考光纤的一部分(两者都在数字相机传感器的视场(fov)中)发出的散射光的图像的透镜、以及处理器。处理器可以分析从光纤连接器和参考光纤的至少一部分发射的散射光的电子图像以估计光纤连接器处的插入损耗。

现在将参考附图。尽可能地，在附图和以下描述中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。然而，应明确理解的是，附图仅用于说明和描述的目的。虽然本文件中描述了若干个示例，但修改、改编、以及其他的实现也是可能的。因此，以下具体实施方式不限制所公开的示例。反而，所公开的示例的适当范围可以由所附权利要求限定。

图1是光纤端接系统100的示例实现的示图。如图1中所示，系统100可包括各种部件，诸如参考光源201、光纤203、透镜204、数字相机传感器205、处理器206、显示器208、扬声器210、输入接口212和参考光纤301。这些部件的数量和布置仅为示例，并且出于说明目的提供。在不脱离本公开的示例的情况下，可以利用部件的其他布置和数量。

光纤端接系统100可以用于将场光纤102端接至光纤连接器109。可以在光纤端接系统100中使用各种光纤连接器，包括例如lc连接器、sc连接器和st连接器。光纤连接器109通常可以包括套圈保持器107、以及顶板105和底板106，套圈保持器107具有被定位在其前端的套圈108，顶板105和底板106被定位在套圈108和光纤连接器109的远端110之间。光纤连接器109还可以包括插芯光纤101，插芯光纤101可以在制造时嵌入到光纤连接器109中。插芯光纤101可以从套圈的外边缘(其之后可以与相应的适配器(未图示)连接)延伸到顶板和底板105、106的通用区域中的光纤连接器109的内部。

光纤端接系统100可以通过将光场光纤102与插芯光纤101机械地拼接以将光场光纤102端接到光纤连接器109。为了将插芯光纤101与光场光纤102机械拼接，光场光纤102可以通过光纤连接器109的远端110插入光纤连接器109中，并且与插芯光纤101对准。可以激活凸轮104以将光场光纤和插芯光纤101夹持在适当位置，形成插芯光纤/光场光纤接口103(也称为拼接接头)。

为了确保减少或最小化在拼接接头103处的漏光和反射，可以在将光纤机械拼接到一起之前使用光纤端接系统100估计在光纤连接器109处的光场光纤102与插芯光纤101之间的连接的插入损耗。为了估计插入损耗，数字相机传感器205可以捕获散射光图案的图像，并且处理器206可以通过例如基于从光纤连接器109发出的散射光的空间图案相对于从参考光纤301发出的散射光的空间图案来分析捕获的图像。数字相机传感器205可以在光场光纤102插入到光纤连接器109中的各个阶段处捕获散射光的图像。例如，数字相机传感器205可以在插入前、在插入期间的各个点、以及当光场光纤102完全插入到光纤连接器109中时捕获图像。

参考光源201可以被光学耦合到参考光纤301，参考光纤301可以被光学耦合到光纤连接器109的插芯光纤101。参考光源201可以将光发射到参考光纤301中。参考光源201可以通过半导体激光器实现，该半导体激光器能够发射具有在数字相机传感器205的光学灵敏度内的光谱范围的光。例如，参考光源201的光谱范围可以在约700nm和约1700nm之间。光可以沿参考光纤201行进并进入插芯光纤101。发射的光可以从插芯光纤101行进，穿过拼接接头103，并进入光场光纤102。由于发射的光沿该路径行进，光可以在各个点处被散射。例如，散射光可以从参考光纤301、插芯光纤101、拼接接头103和光场光纤102发射。

光纤连接器109的至少一部分可以与参考光纤301的一部分一起被定位在数字相机传感器205的视场(fov)中。该部分可包括光纤连接器109的各种区域，诸如包括拼接接头103的区域。从光纤连接器109在数字相机传感器205的fov中的所有区域和从参考光纤301的部分发出的散射光可以穿过光纤203，由透镜204聚焦，并且由数字相机传感器205捕获。处理器206可以生成由数字相机传感器205捕获的散射光的空间图案。

图4是来自光纤连接器109和参考光纤301的散射光的空间图案的示例。如图4所示，捕获了光纤连接器109的区域b、c和d。此外，如图4所示，参考光纤301和光纤连接器109以不存在对彼此的干扰或与彼此的重叠的方式位于数字相机传感器205的fov中。

在一些实现中，由数字相机传感器205捕获的图像可以被背景校正，使得光纤端接系统100可以在没有覆盖物或没有使其免受环境照明的保护的情况下使用。图6示出了在背景校正过程期间捕获的示例图像。为了对捕获的图像进行背景校正，处理器206可以关闭参考光源201，使用数字相机传感器205捕获图像(称为背景图像)，并且在存储器(未图示)中存储背景图像。处理器206可以随后打开参考光源201并且使用数字相机传感器205捕获另一图像(称为前景图像)，并且在存储器中存储前景图像。处理器206可以通过从捕获的前景图像中减去捕获的背景图像来执行背景校正。处理器206可以能够在数十毫秒内执行背景校正，并且因此可以被称为实时背景校正(rtbc)。rtbc可以由处理器206在光纤端接过程的所有阶段中(诸如在光场光纤102的插入前、在光场光纤102部分地插入到光纤连接器109中的各个点、以及当光场光纤102完全插入到光纤连接器109中时)执行。

返回参考图1，捕获的图像中的来自参考光纤301的散射光可以用作图像的光强度分布的基线。处理器206可以利用各种数字信号处理算法来分析散射光图像以估计在光纤连接器109处的插入损耗。处理器206可以是单个处理器或多个物理处理器和/或逻辑处理器或处理核。处理器206可以由各种类型的处理器实现，诸如中央处理单元(cpu)、专用的集成电路(诸如asic(专用集成电路))、专用的fpga(现场可编程门阵列)、或者数字信号处理器(dsp)。处理器206可以能够执行(例如，存储在未图示的机器可读存储介质上的)指令，当(例如，由处理器206)执行该指令时，实施本文所述的算法。

在一个实现中，插入损耗算法可以包括基于从光纤连接器109的选定区域的漏光来估计插入损耗。可基于连接器类型选择区域。在一个实施例中，并且返回参考图4，该区域可以是区域b、c和d。处理器206可以在光场光纤102插入到光纤连接器109中之前(ima0(x，y))和在光场光纤102完全插入到光纤连接器109中之后(ima1(x，y))(经由数字相机传感器205)捕获光纤连接器109和参考光纤301的图像，其中x和y表示图像中的像素的水平坐标和垂直坐标。此外，数字相机传感器205中的参考光纤301的位置可以(例如，在工厂校准期间)被存储在存储器中并且由处理器206访问。对应于参考光纤301的像素坐标的平均水平和最大水平存储在用于(ima0(x，y))的变量s0_ave、s0_max和用于(ima1(x，y))的变量s1_ave、s1_max。

处理器206可以使用以下公式估计区域b、c和d中的累积漏光：

其中y区域是仅捕获光纤连接器109且不捕获参考光纤301的数字相机传感器205中的垂直区域。处理器206可以使用以下公式从在区域b、c和d中的所估计的累积漏光来估计光纤连接器109的相对漏光。

其中s0和s1是参考光纤301的平均水平或峰值水平。对s0和s1使用平均水平或峰值水平的决定取决于数字相机传感器205的线性度和噪声。

处理器206可以使用以下公式基于光纤连接器109的相对漏光，以db为单位计算在光纤连接器109处的估计的插入损耗值：

ilest＝k1+k2r1+k3r2+k4log10(1-k5r3)(10)

其中k0、k1、k2、k3、k4和k5是校准常数，其取决于光纤连接器109的类型和透镜204、滤光器203以及光路上的其他装置的光学特性。在一个示例中，使用校准常数k0＝0.05，k1＝0.02，k2＝0，k3＝0.02和k4＝10可以产生约±0.15db的估计的插入损耗精度。

在一些实现中，处理器206可以通过调整参考光源201的占空比以调制参考光源201来调谐从参考光纤301发出的散射光的强度。因此，可以修改s0_max、s0_ave以及s1_max、s1_ave以匹配感兴趣区域中的像素的最大水平或平均水平。由于参考光源201的电源对于一组占空比与dc可以是已知的，所以可以使用将dc与估计的插入损耗相关联的表。

在另一实现中，插入损耗算法可包括使用以下公式估计插入损耗：

其中n是在数字相机传感器205的总面积中的像素的总数，并且s1是参考光纤301的平均水平值。

在另一实现中，插入损耗算法可以包括使用上文所描述的功率可调谐参考源以产生将曝光时间映射到参考光源201的功率水平的校准表来估计插入损耗。该表可以在插入损耗估计之前被生成。在插入损耗估计期间，处理器206执行传感器自动曝光算法，该算法改变曝光时间，直到它检测到在图像中不存在饱和为止。该表可以用于将曝光时间转换为用于如下估计插入损耗的因子：

ilest＝k1+k2r1+k3r2+k4log10(1-f(texp)k5sumc1-k0sumb0)(12)

其中f()是表示校准表的函数，并且texp表示输入到表的避免或最小化图像的饱和的系统的曝光时间。

处理器206可以将光纤连接器109处的所估计的插入损耗值与阈值插入损耗值作比较。示例阈值插入损耗值可以是0.75db。该阈值插入损耗值可以由用户经由输入接口212设置和调整。输入接口212可以是键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆等。如果处理器206确定所估计的插入损耗值小于阈值插入损耗值，则处理器206可以在显示器208上显示所估计的插入损耗值和视觉通过指示符(并且在一些实现中经由扬声器210播放提示音)，以指示光场光纤102处于适当位置并且准备好与插芯光纤101机械拼接。随后可以致动凸轮104以完成机械拼接，由此将光场光纤102端接到光纤连接器109。

如果处理器206确定所估计的插入损耗值等于或大于阈值插入损耗值，则处理器206可以在显示器208上显示所估计的插入损耗值和视觉失败指示符(并且在一些实现中经由扬声器210播放提示音)，以指示光场光纤102未准备好与插芯光纤101机械拼接。光场光纤102可以随后从光纤连接器109移除并重新插入，使得处理器206可以重新估计插入损耗值。

在一些实现中，当光场光纤102正在被插入到光纤连接器109中时，处理器206可以持续地捕获图像并且估计插入损耗，直到光场光纤102被定位在所估计的插入损耗值小于阈值插入损耗值的位置为止。在那时，处理器206可以在显示器208上显示所估计的插入损耗值和视觉通过指示符(并且在一些实现中经由扬声器210播放提示音)，以指示光场光纤102处于适当位置并且准备好与插芯光纤101机械拼接。

图2是光纤端接系统200的示例实现的图示。光纤端接系统200可以类似于光纤端接系统200，并且与光纤端接系统200使用相同的原理操作。然而，光纤终端系统200可包括在滤光器203和光纤连接器109之间的呈角度的反射器214，以将数字相机传感器205的fov以一个角度重定向朝向光纤连接器109和参考光纤301.这些部件的数量和布置仅作为示例并且提供用于说明的目的。在不脱离本公开的示例的情况下，可以利用部件的其他布置和数量。

该角度可以是如图2中所示的90°角或任何其他角度。添加呈角度的反射器214的目的是制造光纤端接系统200和/或增加数字相机传感器200的fov。

图3是光纤端接系统300的示例实现的图示。光纤端接系统300可以与光纤端接系统100类似地操作，除了参考光源305将光直接发射到数字相机传感器205的fov中，而不是通过参考光纤发射。此外，连接器光源202照射光纤连接器109。这些部件的数量和布置仅为示例并且提供用于说明的目的。在不脱离本公开的示例的情况下，可以利用部件的其他布置和数量。例如，虽然参考光源305和连接器光源202在图3中示出为分开的光源，但这些光源可以通过一个光源或附加光源实现。作为另一示例，连接器光源202可以被连接到发射光纤(未图示)，发射光纤可以将来自连接器光源202的光耦合到光纤连接器109。

数字相机传感器205可以捕获从光纤连接器109的一部分与参考光源305(两者都在数字相机传感器205的fov中)发出的散射光的图像。处理器206可以基于从参考光源305发出的散射光的强度来调整捕获的图像的光强度分布，并且随后生成从在数字相机传感器305的fov中的光纤连接器109的一部分和参考光源305发出的散射光的空间图案。处理器206可以基于从光纤连接器109的一部分发出的散射光的空间图案相对于从参考光源305发出的散射光的空间图案使用上文所描述的算法来估计光纤连接器109处的插入损耗值。

图5是来自光纤连接器109和参考光源305的散射光的空间图案的示例。如图5所示，捕获了光纤连接器109的区域b、c和d。此外，如图5所示，参考光源305和光纤连接器109以不存在对彼此干扰或与彼此重叠的方式位于数字相机传感器205的fov中。

图7是描绘用于在光纤连接器中将光场光纤端接到插芯光纤的示例方法700的流程图。可分别由图1和图2的光纤端接系统100和200中的上述系统部件中的一些或全部来实行或执行方法700。在一些实现中，方法700的步骤可以基本同时地实行或以与图7所示不同的顺序实行，并且可以执行比所示的步骤更多或更少的步骤。在一些实现中，方法700的一些步骤，或者方法700总体上在某些时候可以是持续的和/或可以重复。

在框702处，在将光场光纤插入到光纤连接器中之前，可以由数字相机传感器捕获从光纤连接器的一部分和参考光纤的一部分(两者都在数字相机传感器的fov中)发出的散射光的第一图像。

在框704处，在光场光纤完全插入到光纤连接器中之后，但在将光场光纤机械拼接到插芯光纤之前，可以由数字相机传感器捕获从光纤连接器的一部分和参考光纤的一部分(两者都在数字相机传感器的fov中)发出的散射光的第二图像。

在框706处，连接到数字相机传感器的处理器可以基于第一图像中的散射光的空间图案和第二图像中的散射光的空间图案估计在光纤连接器处的插入损耗值。在一些实现中，插入损耗估计可以包括使用第一图像中的散射光的空间图案和第二图像中的散射光的空间图案估计来自光纤连接器的多个子区域中的每一个的累积漏光量，基于来自多个子区域中的每一个的累积漏光量和从参考光纤的一部分发出的散射光的强度的平均水平或峰值水平来计算来自多个子区域中的每一个的相对漏光量(多个子区域中的每一个和参考光纤的一部分都在数字相机传感器的fov中)、以及基于所计算出的来自多个子区域中的每一个的相对漏光量和多个校准常数来计算所估计的插入损耗值。

在框708处，响应于确定所估计的插入损耗值小于阈值插入损耗值，处理器可以在电子显示器上呈现所估计的插入损耗值和通过指示符。在一些实现中，响应于处理器确定所估计的插入损耗值小于阈值插入损耗值，方法700还可以包括使用凸轮将光场光纤机械拼接到插芯光纤。

在一些实现中，方法700可以被修改为由图3的光纤端接系统300执行。例如，替代捕获从参考光纤的一部分发出的散射光，方法700可以包括捕获从参考光源发出的散射光。

图8是描绘用于在光纤连接器中将光场光纤端接到插芯光纤的方法的示例方法800的流程图。可分别由图1和图2的光纤端接系统100和200中的上述系统部件中的一些或全部来实行或执行方法800。在一些实现中，方法800的步骤可以基本同时地实行或以与图8所示不同的顺序实行，并且可以执行比所示的步骤更多或更少的步骤。在一些实现中，方法800的一些步骤，或者方法800总体上在某些时候可以是持续的和/或可以重复。

在框802处，在将光场光纤插入到光纤连接器中之前，可以由数字相机传感器捕获从光纤连接器的一部分和参考光纤的一部分(两者都在数字相机传感器的fov中)发出的散射光的第一图像。

在框804处，光场光纤可以被完全插入到光纤连接器中。在框806处，在光场光纤完全插入到光纤连接器中之后，但在将光场光纤机械拼接到插芯光纤之前，可以由数字相机传感器捕获从光纤连接器的一部分和参考光纤的一部分(两者都在数字相机传感器的fov中)发出的散射光的第二图像。

在框808处，连接到数字相机传感器的处理器可以基于第一图像中的散射光的空间图案和第二图像中的散射光的空间图案估计在光纤连接器处的插入损耗值。在一些实现中，插入损耗估计可以包括使用第一图像中的散射光的空间图案和第二图像中的散射光的空间图案估计来自光纤连接器的多个子区域中的每一个的累积漏光量，基于来自多个子区域中的每一个的累积漏光量和从参考光纤的一部分发出的散射光的强度的平均水平或峰值水平来计算来自多个子区域中的每一个的相对漏光量(多个子区域中的每一个和参考光纤的一部分都在数字相机传感器的fov中)，以及基于所计算出的来自多个子区域中的每一个的相对漏光量和多个校准常数来计算所估计的插入损耗值。

在框810处，处理器可以确定在框808处估计的插入损耗值是否小于阈值插入损耗值。如果处理器确定所估计的插入损耗值不小于阈值插入损耗值(810-否)，则在框812处，处理器可以在电子显示器上呈现所估计的插入损耗值和视觉失败指示符。在框814处，可以将光场光纤从光纤连接器移除，并且方法800可以返回到框804，其中光场光纤被重新插入到光纤连接器中用于另一插入损耗估计。

如果处理器确定所估计的插入损耗值小于阈值插入损耗值(810-是)，则在框816处，处理器可以在电子显示器上呈现所估计的插入损耗值和视觉通过指示符。在框818处，方法800可以包括使用凸轮将光场光纤机械拼接到插芯光纤以将光场光纤端接到光纤连接器。

在一些实现中，方法800可以被修改为由图3的光纤端接系统300执行。例如，替代捕获从参考光纤的一部分发出的散射光，方法800可以包括捕获从参考光源发出的散射光。

应当注意，虽然本公开包括了各种实施例，但这些实施例都是非限制性的(无论其是否已被标记为示例性)，并且存在改变、置换及等效物，这些都落入本发明的范围内。另外，所描述的实施例不应当被解释为互斥的，而相反应当被理解为潜在可组合的(如果这些组合是允许的)。还应当注意，存在实现本公开的实施例的许多替代方式。因此，本公开旨在将以下所附权利要求解释成包括落入本公开的真正的精神和范围内的所有这样的改变、置换以及等效物。