光纤测试装置、系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种光纤测试装置、系统及方法。所述光纤测试装置包括：光源，其被包含在外壳内，并且耦接至光纤的第一端；检测器，其被包含在所述外壳内，并且耦接至所述光纤的第二端；以及用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳，并且用于在三个维度中沿着所述弯曲路径引导所述光纤。这样，可以通过最少的对光纤的手动操作来部署光纤以进行测试。
【专利说明】
光纤测试装置、系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于测试光纤的装置、系统及方法，尤其涉及光纤的参数的测量。
【背景技术】
[0002]利用光纤从位于光纤近端的光驱动器向位于光纤远端的光接收器通信信息信号。为此，光纤包括圆柱波导(waveguide)。具有圆柱边界条件或模型的麦克斯韦方程组的可能解定义了光纤内的诸如信息信号等的电磁辐射的传播模式。
[0003]理论上，光纤中的传播模式取决于光纤纤芯的几何形状以及传播波长。纤芯的径向范围相对光波长的比定义了纤芯中的传播模式的数量(针对麦克斯韦方程组的离散振荡解)。结果是，光纤的性能依赖于其工作波长和纤芯的几何形状。为了控制光纤的性能，控制纤芯的几何形状很重要，并且作为质量控制度量，确定通过测量得到的性能也很重要。对于意图用于单模工作的光纤，最重要的质量控制参数是光纤的截止波长。在该截止波长或以上，光纤可以用作单模光纤，而在该截止波长以下，光纤可以用作有多个模式在其中传播的多模光纤，这样降低了光纤的有效承载能力。对于意图用于多模工作的光纤，重要的质量控制参数是纤芯直径，其中该纤芯直径按照定义包括存在有限度地(marginally)传播、并且将随着波长的增加而减小并由此变为截止从而影响纤芯直径的多个模式的行为。实际上，光纤的行为或模式中不存在明显的不连续。换句话说，不存在光纤从一组传播模式切换为较小的一组传播模式的离散波长，例如，光纤从单模工作变为多模工作。光纤而是在较大一组传播模式到较小一组传播模式的波长范围内平滑地转变。考虑到光纤的截止波长和纤芯直径对于单模光纤的实际使用的重要性，该截止波长按照约定实际被定义为光纤的总功率与基模功率之间的比是0.1分贝(dB)的波长。类似地，多模光纤的纤芯直径由如下的半径来定义，其中该半径处的功率与零半径处的功率的比为2.5 %。
[0004]此外，这些参数依赖于光纤的长度和弯曲。为了确保光纤的实际部署，其中光纤的长度可能会变化并且可能会多次弯曲，光纤标准规定了用于测试光纤的标准部署结构。这些测试确保了光纤制造上的一致性并且满足光纤的特定参数。图1A和图1B示出标准化测试部署的示例结构。特别地，图1A示出已被定义为用于测量截止波长的最终标准的示例结构100。长度为L(典型为2米)的光纤110连接至可调谐光源105和宽带检测器107。光纤110被制成半径为R(典型为14厘米)的圆115。这种布置确保了对被测光纤施加一致的机械应力。整个结构100在平台上被实现，使得光纤110保持在x-y或二维平面中。注意，可接受曲率的微小变化。
[0005]图1B示出标准化测试部署的示例结构100的替代结构150。替代结构150等效于结构100，然而半径为R的圆115的360度圆周被分布成具有相同曲率半径R的三个弯曲155、160和165。替代结构150也是在平台上被实现，使得光纤110保持在二维平面中。为了测试光纤110，长度为L的光纤110连接至光源105和检测器107，并且在平台上对光纤110进行处理，使得光纤110包括这三个弯曲。其他替代结构也是可以的，并且已被制造商成功使用；该标准要求任何替代的弯曲结构被显现产生相等的截止波长并且不具有半径比参考值R=HOmm小的弯曲。
[0006]图1A的部署在实际环境中不适用，这是因为该部署对光纤长度的严格控制或者改变源或检测器的位置的能力均有要求。虽然图1B中的部署和其他等效部署容许长度变化并且已使用了数十年，但实际中其使用容易产生错误。例如，人们(或者在一些情况下为机器设备)在将光纤处理成适当的结构时可能会造成光纤小的弯曲(称为“微弯曲”)，对光纤施加了额外的机械应力。结果是，诸如截止波长和纤芯直径等的特性参数的测量可能会受到影响。为了光纤测试的一致性，期望提出消除或大致减少对光纤的手动操作需求的光纤测试系统及方法。
[0007]注意，以上的论述并不意味着承认任何疑问、需求或问题的辨识为本领域内人员所知。相反，此类信息已为本申请的发明人所辨识。
【发明内容】
[0008]提供了用于测量光纤的特性参数的装置的各种实施例。在一个实施例中，一种光纤测试装置，包括:光源，其被包含在外壳内，并且耦接至光纤的第一端;检测器，其被包含在所述外壳内，并且耦接至所述光纤的第二端；以及用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳，并且用于在三个维度中沿着所述弯曲路径引导所述光纤。这样，能够通过最少的对光纤的手动操作部署光纤以进行测试，并且易于容纳所需的样本长度范围。
[0009]在另一实施例中，一种用于光纤测试方法，包括以下步骤:命令光源向光纤发射跨越一个波长范围的光子束，所述光纤被三维定位成具有至少三个半径相等的弯曲；从耦接至所述光纤的传感器接收所述光纤的辐射输出;基于所述光纤的辐射输出计算所述光纤的特性参数；以及经由显示器来显示所计算出的特性参数。这样，能够准确且一致地测量光纤的诸如截止波长和纤芯直径等的特性参数。
[0010]在又一实施例中，一种光纤测试系统，包括:测量仪器，其被包含在外壳内，所述测量仪器包括光源和检测器;用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳；以及计算设备，其包括处理器和非暂时性存储器，通过执行所述非暂时性存储器中的指令，促使所述处理器计算放置在所述非平面台上并且耦接至所述测量仪器的光纤的特性参数。这样，能够利用重力将光纤布置成期望的测试结构。
[0011]应当理解，提供上述的简要说明是为了:以简化形式介绍在【具体实施方式】部分中进一步说明的概念的选择。并不意图识别要求保护的主题的关键或重要特征，其中要求保护的主题的范围由所附权利要求来唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决本发明的上述或任何部分中的任何缺点。
【附图说明】
[0012]通过阅读以下参照附图对非限制性实施例的说明，将更好地理解本发明。
[0013]图1A是例示用于测量光纤的特性参数的参考结构的图。
[0014]图1B是例示用于测量光纤的特性参数的替代结构的图。
[0015]图2是例示根据实施例的用于测量光纤的特性参数的装置的框图。
[0016]图3是根据实施例的用于测量特性参数的装置的立体图。
[0017]图4是根据实施例的用于测量特性参数的装置的侧视图。
[0018]图5是根据实施例的用于测量光纤的特性参数的装置的立体图。
[0019]图6是根据实施例的用于测量光纤的特性参数的包括柱(post)的装置的立体图。
[0020]图7是根据实施例的用于测量光纤的特性参数的包括扩展非平面台的装置的立体图。
[0021 ]图8是根据实施例的用于测量特性参数的装置的侧视图。
[0022]图9是例示根据实施例的截止波长的示例测量的曲线图。
[0023]图10是例示根据实施例的纤芯直径的示例测量的曲线图。
[0024]图11是例示根据实施例的用于测量光纤的特性参数的示例方法的高层级流程图。
[0025]图12是例示根据实施例的用于测量光纤的截止波长的示例方法的高层级流程图。
[0026]图13是例示根据实施例的用于测量光纤的纤芯直径的示例方法的高层级流程图。
【具体实施方式】
[0027]以下说明涉及包括非平面光纤部署的新的用于测试光纤的部署的各种实施例。提供了用于利用该部署来测量光纤的特性参数的示例方法和系统。非平面部署可以包括利用重力来定位光纤以形成一个或多个弯曲。非平面部署可以包括一种结构，该结构与光纤的一个或多个部分接触但与光纤的因重力引起的弯曲所处的一个或多个部分不接触。非平面部署可以包括在相对彼此不同的垂直平面中形成弯曲或圆角的结构面。
[0028]该部署可以经由用于测量诸如截止波长或纤芯直径等的特性参数的系统来实现，该系统为诸如图2所示的系统等。该系统可以包括光纤测量仪器和非平面台。如图3?图5所示，非平面台可以呈弯曲态，使得放置在该非平面台上的具有相等半径的三个圆形弯曲的光纤顺应该台。在一些实施例中，非平面台可以包括诸如图6所示的使得能够实现光纤中的额外弯曲的附加结构。如图7所示，非平面台可以向着地板垂直向下延伸，由此提供对光纤的附加引导。在一些示例中，如图8所示，非平面台的水平区段与光纤测量仪器可能不齐平，其中该光纤测量仪器可以包括用于耦接至光纤的附加组件。光纤测量仪器可用于根据光纤的作为波长函数的功率输出(如图9中的曲线图所示)来确定截止波长，并且可附加地或可选地用于根据光纤的作为位置的函数的功率输出(如图10中的曲线图所示)来确定纤芯直径。最后，图11?图13示出用于测量光纤的诸如截止波长和纤芯直径等的特性参数的方法。
[0029]尽管在一个示例中针对截止波长的测量并且在另一示例中针对纤芯直径的测量来对这里所公开的方法和系统进行了说明，但本领域技术人员将容易理解，在没有背离本发明的范围和精神的情况下，这里所述的方法和系统还可应用于截止波长或纤芯直径以及除截止波长或纤芯直径外的光纤参数的测量。例如，这里的方法和系统可以有利地应用于光纤的多个几何和/或传输参数的测量。作为非限制性示例，在此所述的方法和系统的一些实施例中，可以通过干涉法来测量偏振模色散。此外，虽然说明了单模光纤和多模光纤各自的特性参数，但应当理解，可以根据这里所述的方法和系统来测量光纤的除上述特性参数以外的几何和/或传输参数。
[0030]现返回附图，图2是例示根据本发明实施例的用于测量光纤201的截止波长的系统200的框图。系统200例如可以包括耦接至计算设备230的装置202。装置202可以包括光纤测量仪器203和附接至该光纤测量仪器203的非平面台208。光纤201可以放置在非平面台208上并且连接至测量仪器203。如这里进一步所述，光纤201可以顺应非平面台208的表面，因此光纤201将包括曲率半径一致的多个弯曲。测量仪器包括源210和检测器220。源210所生成的光可被导至光纤201的一端并且在光纤201的另一端被检测器220接收。这样，可以利用系统200容易地测量详述光纤201的传输性质和几何性质的特性参数。
[0031]如上文简要地所述，装置202包括光纤测量仪器203。光纤测量仪器203包括外壳204，其中该外壳204安装在诸如台等的支撑结构(未示出)上，并且容纳可调谐宽带源210和宽带检测器220。可调谐宽带源210可以包括光源215。此外，作为非限制性示例，可调谐宽带源210可以可选地包括光学斩波器216和单色器217。可调谐宽带源210还可以包括诸如透镜218等的发射光学器件。宽带检测器220可以包括诸如透镜223等的接收光学器件和光传感器225。在一个非限制性示例中，光传感器225可以包括空间集成型幂律光检测器(spatially-1ntegrating power law light detector)。这种空间集成型检测器使得能够测量例如光纤的截止波长。在另一非限制性示例中，光传感器225可以包括空间分解型幂律光检测器(spatially-resolved power law light detector)，其中该空间分解型幂律光检测器包括但不限于视频照相机和机械扫描型针孔检测器等。这种空间分解型检测器使得能够测量例如多模光纤的纤芯直径。在又一非限制性示例中，光传感器225可以包括空间集成型检测器和空间分解型检测器中的一个或多个，并且接收光学器件223可以包括用于基于正测量的参数来将经由光纤201所传输的光导至空间集成型检测器、空间分解型检测器或其组合的光和/或电组件。这样，装置202可以测量多个光纤的包括但不限于截止波长、纤芯直径和包层直径等的多个特性参数，所述多个光纤包括但不限于单模光纤、多模光纤等等。
[0032]光纤201可以连接至用于测量光纤201的性质的光纤测量仪器203。特别地，光纤201的一端可以经由光纤连接器219连接至可调谐宽带源210，而光纤201的另一端可以经由光纤连接器221连接至宽带检测器220。为了对光纤201进行测试，可以启动宽带源210，使得包括具有一个波长范围的光子的宽带光子束射入光纤201。该光子束激励光纤201的模式。宽带检测器220所接收到的辐射输出可以被测量并且可以被用来计算光纤的特性参数。例如，光纤201的截止波长包括总功率输出与基模功率的比下降至阈值以下的波长。在一个不例中，该阈值可以包含0.1分贝，而在其他示例中，该阈值可以大于或小于0.1分贝。因而，可以基于宽带检测器220所接收到的辐射输出(特别是功率输出)来计算截止波长。作为另一示例，光纤201的纤芯直径包括如下的半径，其中该半径处的功率与零半径处的功率的比等于阈值百分比。在一个示例中，该阈值百分比可以包含2.5%，而在其他示例中，该阈值百分比可以大于或小于2.5%。因而，可以基于宽带检测器220所接收到的功率输出来计算纤芯直径。
[0033]光纤201在测试期间可以放置在非平面台208上。非平面台208可以呈向下弯曲态，使得光纤201受重力作用顺应成图1B中的结构150所示的适当形状。非平面台208的弯曲使得能够在对光纤201的处理最少的情况下实现结构150。
[0034]注意，图2在本质上是示意性的，并且是从系统200的上方得到的视图，因此不必示出各种组件相对彼此的位置结构的非平面性质。
[0035]为了例示非平面台208的弯曲，图3示出装置202的立体图300，其中利用箭头标记垂直方向(其中，垂直方向是相对于重力而言，并且水平方向与垂直方向正交)。特别地，立体图300例示了非平面台208如何连接至光纤测量仪器203。图4是装置202的侧视图400。侧视图400例示了非平面台208以何种方式包含曲率半径等于R的台。
[0036]特别地，如图3和4所示，非平面台208的至少一部分处于水平面、至少一部分处于垂直面，并且非平面台208的这两个正交部分(S卩，水平部分和垂直部分)经由非平面台208的弯曲(例如，圆柱形)部分相连接，其中该弯曲部分包括曲率半径R。水平部分、弯曲部分和垂直部分连续地(即，平滑地)彼此连接以形成非平面台208。
[0037]为此，非平面台208可以利用诸如片状金属等的单片材料来形成。该片状金属可以包括适当的金属，其中该金属包括但不限于钢、铝和钛等。在一些示例中，该单片材料可以包括诸如塑料等的非金属材料。此外，在一些示例中，可以向该材料涂敷涂层以形成衬底。在包括涂层的情况下，可以对该涂层进行选择，以提供期望的粘合和/或非粘合性质、电气性质和保护性质等。例如，可以选择为非平面台208的表面提供期望的摩擦系数的涂层，使得例如，放置在非平面台208上的光纤可以保持在适当位置处。作为另一示例，该涂层可以包括绝缘(例如，非导电)涂层，以减少测试期间光纤周围的静电效应。
[0038]为了例示非平面台208如何将诸如光纤201等的光纤引入图1B所示的结构150，图5示出光纤201连接至光纤测量仪器203并且放置在非平面台208上的装置202的立体图500。光纤201顺应非平面台208，由此沿着光纤201的位于非平面台208上的部分产生半径R的两个弯曲。特别地，光纤包括宏弯曲555和宏弯曲565，其中这两个宏弯曲都包括光纤201的具有相等半径R的90度弯角。如图所示，宏弯曲555的平面可以平行于宏弯曲565的平面，并且这两个平面分开了距离2R。这样，光纤201包括具有半径R的两个90度弯角，其中各弯角从水平面起到垂直面止。光纤201可以延伸到非平面台208外，并且在重力作用下自由悬挂。如图所示，由于连接点219和221分开了2R，因此光纤201的最低部分可以自然地形成具有半径R的弯曲。这样，光纤201包括悬链线宏弯曲560，其中该悬链线宏弯曲560包括光纤201的完全在垂直面中发生的、具有半径R的180度弯角。因而，连接至前载型光纤测量仪器203并且放置在非平面台208上的光纤201可能包括如标准化结构150所批准的折合成一整圈360度(SP，两个90度弯角+180度弯角)的具有半径R的三个弯曲。应当理解，如图5所示可以通过将光纤201前载至光纤测量仪器203来定位光纤，使得光纤201被放置在非平面台208上，并且无需操作员(例如，人和机器设备等)的额外操作而产生各个宏弯曲555、560和565。
[0039]在如图5所示、光纤201耦接至光纤测量仪器203的情况下，光纤201的一端可以经由光纤连接器219耦接至光纤测量仪器203，而光纤201的另一端可以经由光纤连接器221耦接至光纤测量仪器203。此外，光纤201的经由光纤连接器219所连接的一端可以耦接至宽带源210，而光纤201的经由光纤连接器221所连接的一端可以耦接至宽带检测器220。这样，宽带源210可以将光导入光纤201，而该光纤201将光传输并输出至宽带检测器220。
[0040]返回图2，非平面台208使得能够实现光纤测量仪器203的前载结构，该前载结构迄今为上述的图1A和IB所示的部署结构100和150所不可实行。该前置结构使得光纤测量仪器203的大小与典型的光纤测试装置相比能够大幅减小，进而使得整个装置202的大小与典型的光纤测试装置相比大幅减小。
[0041]由于非平面台208的弯曲和光纤测量仪器203的前置结构，可以增加测试吞吐量。此外，非平面台208使得能够对光纤201进行最少的处理，可以消除在安装调试期间对光纤201添加的附加机械应力，由此改善了截止波长的测量。
[0042]非平面台208的又一有益效果是用以改变被测光纤的长度的能力。典型的光纤测试装置的设计和结构可能会限制可以根据图1A和IB所示的部署结构测试的光纤的长度。例如，在不对装置进行重新配置的情况下，利用典型的测试装置所测试的光纤的长度可能局限于两米。作为对比，装置202可以在无附加设置的情况下容易地测试长度变化的光纤。例如，在无需对非平面台208进行重新配置的情况下，前载至光纤测量仪器203并且放置在非平面台208上的长度为三米的光纤，将产生与长度为两米光纤和长度为一米的光纤等相同的具有相等曲率半径R的三个弯曲。
[0043]在一个示例中，光纤连接器219和221可以彼此分开距离2R地前载至光纤测量仪器203，使得图2所示的光纤201中的弯曲(S卩，180度的弯角)包括等于R的曲率半径，与图1B所示的第二弯曲160相对应。在一些示例中，光纤连接器219与221之间的距离可以小于或大于2R，而光纤201的曲率半径仍为R。
[0044]在一些示例中，光纤测量仪器203可以以可通信的方式耦接至计算设备230。计算设备230可以包括用于执行非暂时性存储器233中所存储的指令的处理器232。例如，计算设备230可自动控制光纤测量仪器203以测量光纤的特性参数。这种特性参数可以包括光纤的几何和/或传输参数，其中该几何和/或传输参数包括但不限于截止波长、纤芯直径和包层直径等。作为非限制性示例，计算设备230可自动控制光纤测量仪器203以例如测量光纤的截止波长。作为非限制性示例，计算设备230可被配置为自动控制光纤测量仪器203以例如测量光纤的截止波长。这里进一步参照图11?图13来说明用于测量包括但不限于截止波长和纤芯直径的特性参数的示例方法，其中这些方法可被作为可执行指令存储在非暂时性存储器233中并且由处理器232来执行。
[0045]计算设备230还可以包括显示器234，其中该显示器234用于显示与光纤测量仪器203有关的图形和/或文本信息，所显示内容包括但不限于测试结果和测量仪器设置。计算设备230还可以包括用户界面235，其中该用户界面235使得装置202的用户能够对装置202进行操作。为此，作为非限制性示例，用户界面235可以包括键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、照相机和麦克风等。
[0046]在一些实施例中，光纤中的额外弯曲可被期望用于测试。作为示例，图6示出用于测量光纤601的截止波长的包括柱605的装置600的立体图。柱605可以安装在非平面台608上，使得耦接至光纤测量仪器203并且放置在非平面台608上的光纤601可以缠绕柱605，由此提供光纤601中的额外弯曲。
[0047]在其他实施例中，可以期望针对光纤的附加引导。作为示例，图7示出根据本发明实施例的用于测量截止波长的包括扩展非平面台708的装置700的立体图。扩展非平面台708可以耦接至可安装在平椅(未示出)上的光纤测量仪器203。扩展非平面台708可以向着放置平椅的地板垂直延伸。扩展非平面台708可以包括如以上针对图4所述的曲率半径R。扩展非平面台708的垂直区段可以提供针对位于扩展非平面台708上的光纤的附加支撑和引导。例如，装置700的用户能够从视觉上确定光纤正无任何水平位移地悬挂在垂直方向上，即用户可以确认光纤沿着扩展非平面台708的整体长度与扩展非平面台708齐平。
[0048]在一些实施例中，可以将诸如标记720等的可视标记配置在扩展非平面台708的外表面上以在测量期间辅助对齐线缆。可视标识可以是线或者用以辅助确认对齐或辅助进行初始对准的其他标记。
[0049]在另一实施例中，如图3?图7所示，非平面台与光纤测量仪器可能并不齐平。作为示例，图8示出根据本发明实施例的用于测量截止波长的装置800的侧视图。装置800包括在功能上与上文所述的光纤测量仪器202可能相同的光纤测量仪器802。然而，光纤测量仪器802的外壳804与非平面台808的水平区段可能不完全对齐，其中该非平面台808在形状和大小上与非平面台208相同或基本类似。外壳804与非平面台808之间的这种间隙使得光纤能够例如经由光纤连接器219和221耦接至光纤测量仪器802，而不会在与光纤测量仪器802的耦接时在垂直方向上发生偏转。此外，光纤测量仪器802可以包括诸如引导件等的一个或多个组件812，以简化光纤至光纤测量仪器802的连接。
[0050]注意，虽然在图2和图5中明确示出了宽带源210和宽带检测器220，但是所述宽带源210和宽带检测器220(包括图2所示的各个构成组件)也应被理解为包括在图3、图4、图6?图7所示的测量仪器203以及图8所示的测量仪器802中。
[0051]图9示出例示根据本发明实施例的截止波长的示例测量的曲线图900。特别地，曲线图900包括作为由上文针对图2所述的系统200测量的波长的函数的、光纤中的衰减的标绘图(plot)910。所测量到的截止波长913确认了本文所述的非平面部署符合规定标准。
[0052]同样，图10示出例示根据本发明实施例的纤芯直径的示例测量的曲线图1000。特别地，曲线图1000包括作为如由上文针对图2所述的系统200测量的光纤内的位置的函数的、在光纤中所传输的强度的标绘图1010。峰值强度与光纤的中心(例如，位置O)相关联，并且将纤芯半径定义为如下的半径，其中该半径处的强度与零半径处的强度的比为2.5%。纤芯直径等于纤芯半径的两倍。参照该图，虚线1015所示的强度与零半径处的强度的比为2.5%。因此，标绘图1010与虚线1015的交叉点的位置包括标记为r。的纤芯半径。这样，可以根据作为位置的函数所测量到的强度来计算纤芯直径。
[0053]图11是例示根据本发明实施例的用于测试光纤的示例方法1100的高层级流程图。特别地，方法1100涉及光纤的特性参数的计算，其中光纤以三个空间维度来被定位。具体地，例如，如图5所示，光纤可被定位成，该光纤包括具有相等半径R的三个宏弯曲。在一些示例中，光纤可以包括具有相等半径R的多于三个或少于三个的宏弯曲。在这些示例中，光纤可以包括具有相等半径的至少两个宏弯曲，所述至少两个宏弯曲可以包含第一弯曲和第二弯曲，其中第一弯曲的平面正交于第二弯曲的平面。可以使用图2所示的组件和系统来执行方法1100，然而应当理解，在没有背离本发明的范围的情况下，该方法还可应用于其他的组件和系统。作为非限制性示例，方法1100可被作为可执行指令存储在非暂时性存储器233中，并且可由计算设备230的处理器232来执行。
[0054]方法1100可以从步骤1105开始。在步骤1105中，可以将光纤定位成包含曲率半径相同的至少两个弯曲，所述至少两个弯曲可以包含第一弯曲和第二弯曲。第一弯曲的平面正交于第二弯曲的平面。例如，关于图2的系统，光纤201可以放置在非平面台208上，并且经由附接至光纤201的端部的一对光纤连接器219和221耦接至光纤测量仪器203。将光纤201放置在非平面台208上会自动产生如图5所示的具有相等半径R的三个宏弯曲，其中第一宏弯曲555的平面正交于第二宏弯曲560的平面。此外，第三宏弯曲565的平面正交于第二宏弯曲560的平面并且平行于第一宏弯曲555的平面。第一宏弯曲555和第三宏弯曲565包括光纤201的90度弯角，而第二宏弯曲560包括光纤201的180度弯角。这样，可以通过最少的对光纤的处理容易地部署光纤以根据建立的标准进行测试，由此减少光纤的可能由于触摸光纤而引入的微弯曲的数量。在一些示例中，通过作为非限制性示例使光纤缠绕诸如图6中的柱605等的柱，可能引入了光纤中的额外宏弯曲。
[0055]在将光纤定位成具有至少两个弯曲之后，方法1100可以继续进入步骤1110。在步骤1110中，可以指引光穿过光纤。例如，光可以由光源210生成并且被导入光纤201。
[0056]继续步骤1115，可以接收来自光纤的辐射输出。例如，在步骤1110中导入光纤201的光可以经由光纤201传输并且被输出到宽带检测器220中。宽带检测器220由此可以接收到辐射输出。在一个示例中，宽带检测器220可以包括空间集成型光检测器225。在另一示例中，宽带检测器220可以包括空间分解型光检测器225。在又一示例中，宽带检测器220可以包括空间集成型光检测器、空间分辨率型光检测器及其组合等中的一个或多个。在这种示例中，宽带检测器220可以包括接收光学器件223，其中该接收光学器件223用于将来自光纤201的辐射输出导向空间集成型光检测器、空间分解型光检测器及其组合等。
[0057]在接收到辐射输出之后，方法1100可以继续进入步骤1120。在步骤1120中，可以基于光穿过至少两个弯曲的传输来确定光纤的特性参数。例如，可以使用步骤1115中宽带检测器220所接收到的光纤的输出来计算或估计光纤的特性参数。作为非限制性的例示性示例，可以使用空间集成型光检测器225所检测到的光纤的功率输出来计算光纤201的截止波长。作为另一非限制性的例示性示例，可以使用从光纤输出且被空间分解型光检测器225检测到的传输光的强度来确定光纤201的纤芯直径。
[0058]在步骤1125中，可以将特性参数记录在诸如存储器233等的存储器中。在步骤1130中，可以例如经由显示器234来显示特性参数。然后，方法1100可以结束。
[0059]图12示出根据本发明实施例的用于测试光纤的示例方法1200的高层级流程图。特别地，方法1200涉及光纤的截止波长的计算，其中光纤以三个空间维度被定位。具体地，光纤例如如图5所示可被定位成光纤包括具有相等直径R的三个宏弯曲。可以利用图2所示的系统和组件来执行方法1200，然而在没有背离本发明的范围的情况下，该方法还可应用于其他系统和组件。作为非限制性示例，方法1200可被作为可执行指令存储在非暂时性存储器233中，并且可由计算设备230的处理器232执行。
[0060]方法1200可以从步骤1205开始。在步骤1205中，可以命令光源向光纤发射光子束。光源可以包括宽带光源210，因而光子束可以包括跨越一个波长范围的光子。光纤可以具有包括第一弯曲和第二弯曲的至少两个弯曲(即，宏弯曲)。第一弯曲的平面正交于第二弯曲的平面。例如，关于图2的系统，光纤201可以放置在非平面台208上，并且经由附接至光纤201的端部的一对光纤连接器219和221耦接至光纤测量仪器203。将光纤201放置在非平面台208上会自动产生例如如图5所示的具有相等半径R的三个宏弯曲，其中第一宏弯曲555的平面正交于第二宏弯曲560的平面。此外，第三宏弯曲565的平面正交于第二宏弯曲560的平面并且平行于第一宏弯曲555的平面。第一宏弯曲555和第三宏弯曲565包括光纤201的90度弯角，而第二宏弯曲560包括光纤201的180度弯角。这样，可以通过最少的对光纤的处理来容易地部署光纤以根据所建立的标准进行测试，由此减少光纤的可能由于触摸光纤而引入的微弯曲的数量。
[0061]在步骤1210中，可以例如从宽带检测器220接收光纤的功率输出。在步骤1215中，可以基于所测量的光纤的功率输出来计算光纤的截止波长。特别地，计算光纤的截止波长可以包括计算如下的波长，在该波长下，两个功率输出的测量值之间的比下降至阈值以下。具体地，例如如图9的标绘图910所示，截止波长可以包括总功率输出相对基模功率的比下降至0.1分贝以下的波长。
[0062]在步骤1220中，可以将所计算出的截止波长记录在例如存储器233的存储器中。在步骤1225中，可以例如经由显示器234向用户显示截止波长。然后，方法1200可以结束。
[0063]图13示出根据本发明实施例的用于测试光纤的示例方法1300的高层级流程图。尤其是，方法1300涉及光纤的纤芯直径的计算，其中光纤以三个空间维度来被定位。具体地，作为非限制性示例，如图5所示，光纤可被定位成该光纤包括具有相等半径R的三个宏弯曲。可以利用图2所示的系统和组件来执行方法1300，然而在没有背离本发明的范围的情况下，该方法还可应用于其他的系统和组件。作为非限制性示例，方法1300可被作为可执行指令存储在非暂时性存储器233中，并且可以由计算设备230的处理器232来执行。
[0064]方法1300可以从步骤1305开始。在步骤1305中，可以命令光源将光子束发射到光纤中。光纤可以被定位成具有包括第一弯曲和第二弯曲的至少两个弯曲，其中第一弯曲的平面正交于第二弯曲的平面。例如，关于图2的系统，光纤201可以放置在非平面台208上，并且经由附接至光纤201的端部的一对光纤连接器219和221耦接至测量仪器203。将光纤201放置在非平面台208上会自动产生如图5所示的具有相等半径R的三个宏弯曲，其中第一宏弯曲555的平面正交于第二宏弯曲560的平面。此外，第三宏弯曲565的平面正交于第二宏弯曲560的平面并且平行于第一宏弯曲555的平面。第一宏弯曲555和第三宏弯曲565包括光纤201的90度弯角，而第二宏弯曲560包括光纤201的180度弯角。这样，可以通过最少的对光纤的处理来容易地部署光纤以根据建立的标准进行测试，由此减少光纤的可能由于接触光纤而引入的微弯曲的数量。在一些示例中，通过作为非限制性示例使光纤缠绕诸如图6中的柱605等的柱，可能引入了光纤中的额外宏弯曲。
[0065]在步骤1310中，可以接收光纤的辐射输出。例如，空间分解型光检测器225可以检测光纤的强度输出。作为非限制性示例，空间分解型光检测器225可以包括摄像机和机械扫描型针孔检测器等。
[0066]在步骤1315中，可以基于光纤的辐射输出来计算光纤的纤芯直径。例如，可以通过将在光纤内的第一位置处所测量到的强度与在光纤内的第二位置处所测量到的强度进行比较来计算光纤的纤芯直径。例如，如上文针对图10所述，光纤的纤芯直径可以基于在光纤的纤芯的中心处所测量到的强度与在纤芯的边缘处所测量到的强度之间的比。
[0067]在步骤1320中，可以将纤芯直径存储在诸如非暂时性存储器233等的存储器中。在步骤1325中，可以例如经由显示器234向用户显示纤芯直径。然后，方法1300可以结束。
[0068]在一个实施例中，一种光纤测试装置，包括:光源，其被包含在外壳内，并且耦接至光纤的第一端;检测器，其被包含在所述外壳内，并且耦接至所述光纤的第二端；以及用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳，并且用于在三个维度中沿着所述弯曲路径引导所述光纤。在一个示例中，所述非平面台的所述弯曲路径包括水平部分、垂直部分以及在所述水平部分与所述垂直部分之间的弯曲过渡。所述弯曲过渡具有曲率半径，沿着所述弯曲路径引导的所述光纤包括三个具有所述曲率半径的弯曲。在一个示例中，所述垂直部分延伸至地板。在另一示例中，所述非平面台包括附装至所述非平面台的水平区段的圆柱。
[0069]在一个示例中，所述光纤测试装置还包括单色器，所述单色器光学耦接至所述光源。在另一示例中，所述光纤测试装置还包括光学耦接至所述光源的斩波器。在又一示例中，所述光纤测试装置还包括光学耦接至所述光源的第一透镜和光学耦接至所述检测器的第二透镜。
[0070]在另一示例中，所述光纤测试装置还包括第一光纤连接器和第二光纤连接器。所述光纤经由所述第一光纤连接器和所述第二光纤连接器耦接至所述光纤测试装置。所述第一光纤连接器和所述第二光纤连接器相对于重力方向水平地并排排列。所述非平面台具有连续、一体且被形成为单片的外表面，所述外表面包括水平外表面、形成所述弯曲路径的圆柱弯曲外表面和垂直外表面，在所述水平外表面、所述圆柱弯曲外表面以及所述垂直外表面之间具有平滑过渡。在又一示例中，所述第一光纤连接器和所述第二光纤连接器被定位成分开指定距离，以在所述光纤中产生具有期望曲率半径的弯曲。
[0071]在另一实施例中，一种光纤测试方法，包括:命令光源向光纤发射跨越一个波长范围的光子束，所述光纤被三维定位成具有至少三个半径相等的弯曲；从耦接至所述光纤的传感器接收所述光纤的辐射输出；基于所述光纤的辐射输出计算所述光纤的特性参数；以及经由显示器来显示所计算出的特性参数。
[0072]在一个示例中，所述传感器包括空间集成型检测器，以及计算所述特性参数包括计算截止波长，在所述截止波长下，两个功率输出的测量值的比下降至阈值以下。在另一示例中，所述传感器包括空间分解型检测器，并且计算所述特性参数包括基于给定径向位置处的第一辐射输出与所述光纤的纤芯的中心处的第二辐射输出的比下降至阈值以下来计算所述光纤的纤芯直径。
[0073]在一个示例中，所述光纤在重力作用下悬挂。在又一示例中，所述光纤包括指定长度部分。
[0074]在又一实施例中，一种系统，包括:测量仪器，其被包含在外壳内，所述测量仪器包括光源和检测器;用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳；以及计算设备，其包括处理器和非暂时性存储器，通过执行所述非暂时性存储器中的指令，促使所述处理器计算放置在所述非平面台上并且耦接至所述测量仪器的光纤的特性参数。
[0075]在一个示例中，所述测量仪器还包括单色器、斩波器、发射光学器件和接收光学器件中的一个或多个。所述非平面台包括水平区段、垂直区段以及连接所述水平区段和所述垂直区段的具有指定曲率半径的弯曲区段。在该示例中，所述非平面台经由所述水平区段附接至所述外壳。所述弯曲区段具有指定的曲率半径。
[0076]在一个示例中，所述系统还包括附装至所述非平面台的圆柱。在另一示例中，所述系统还包括至少两个光纤连接器，所述光纤连接器用于将所述光纤耦接至所述测量仪器。
[0077]在另一实施例中，一种测试方法，包括以下步骤:将光纤定位成具有包括第一弯曲和第二弯曲的至少两个弯曲，所述第一弯曲与所述第二弯曲非共面，使得所述光纤的包括所述至少两个弯曲的长度部分没有容纳在单个平面内。所述方法还包括以下步骤:指引光穿过所述光纤，并且基于光穿过所述至少两个弯曲的传输来确定所述光纤的特性参数，其中:所述至少两个弯曲各自具有指定半径;所述弯曲至少之一因重力作用而形成，所述光纤与因重力作用而形成的弯曲处的所有表面分开、但与至少一个其它弯曲处的表面接触；以及没有容纳在单个平面内的所述长度部分的长度大于所述光纤的厚度。
[0078]本文所描述的元件或步骤的数量不受限制，可以为一个或多个。此外，针对本发明的“一个实施例”的参考并不意图被解释为不存在也包含所列举特征的其他实施例。此外，除非明确声明，否则实施例“包括”、“包含”或“具有”具备特定性质的元件或多个元件，可以包括不具备该性质的其他这种元件。用语“包含”和“包括”可视为等同。此外，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并且并不意图向对象施加数值要求或特殊位置顺序。
[0079]注意，在一个示例中，光纤的非平面部署不考虑光纤本身的厚度，这是因为非平面部署包括的弯曲或圆角比光纤本身的厚度更大，光纤通过这些弯曲或圆角被弯到适当位置，使得光纤定位的第三维度存在于平面表面和光纤的厚度之外。
[0080]所撰写的说明书使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得相关领域的普通技术人员能够实践本发明，这包括制造并使用任何装置或系统并且进行所包含的任何方法。本发明的专利保护范围通过权利要求来限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。这些其他示例在具有与权利要求的字面语言相比不存在不同的结构元件的情况下、或者在包括与权利要求的字面语言无实质差异的等效结构元件的情况下，意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种光纤测试装置，包括: 光源，其被包含在外壳内，并且耦接至光纤的第一端； 检测器，其被包含在所述外壳内，并且耦接至所述光纤的第二端；以及用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳，并且用于在三个维度中沿着所述弯曲路径引导所述光纤。2.根据权利要求1所述的光纤测试装置，其特征在于，所述非平面台的所述弯曲路径包括水平部分、垂直部分以及在所述水平部分与所述垂直部分之间的弯曲过渡。3.根据权利要求2所述的光纤测试装置，其特征在于， 所述弯曲过渡具有曲率半径，以及 沿着所述弯曲路径引导的所述光纤包括至少三个具有所述曲率半径的弯曲。4.根据权利要求3所述的光纤测试装置，其特征在于，所述光纤的至少两个长度部分与被定位为相对于重力方向垂直的中间弯曲部分邻接。5.根据权利要求1所述的光纤测试装置，其特征在于，所述非平面台包括附装至所述非平面台的水平区段的圆柱。6.根据权利要求1所述的光纤测试装置，其特征在于，还包括光学耦接至所述光源的单色器。7.根据权利要求1所述的光纤测试装置，其特征在于，还包括: 光学耦接至所述光源的第一透镜，和 光学耦接至所述检测器的第二透镜。8.根据权利要求1所述的光纤测试装置，其特征在于， 还包括第一光纤连接器和第二光纤连接器，所述第一光纤连接器和所述第二光纤连接器相对于重力方向水平地并排排列， 所述光纤经由所述第一光纤连接器和所述第二光纤连接器耦接至所述光纤测试装置，以及 所述非平面台具有连续、一体且被形成为单片的外表面，所述外表面包括水平外表面、形成所述弯曲路径的圆柱弯曲外表面和垂直外表面，在所述水平外表面、所述圆柱弯曲外表面以及所述垂直外表面之间具有平滑过渡。9.根据权利要求8所述的光纤测试装置，其特征在于，所述第一光纤连接器和所述第二光纤连接器被定位成分开指定距离，以在所述光纤中产生具有期望曲率半径的弯曲。10.—种光纤测试方法，包括: 命令光源向光纤发射跨越一个波长范围的光子束，所述光纤被三维定位成具有至少三个半径相等的弯曲； 从耦接至所述光纤的传感器接收所述光纤的辐射输出； 基于所述光纤的辐射输出计算所述光纤的特性参数；以及 经由显示器来显示所计算出的特性参数。11.根据权利要求10所述的光纤测试方法，其特征在于， 所述传感器包括空间集成型检测器，以及 计算所述特性参数包括计算截止波长，在所述截止波长下，两个功率输出的测量值的比下降至阈值以下。12.根据权利要求10所述的光纤测试方法，其特征在于， 所述传感器包括空间分解型检测器，以及 计算所述特性参数包括基于给定半径位置处的第一辐射输出与所述光纤的纤芯的中心处的第二辐射输出的比下降至阈值以下来计算所述光纤的纤芯直径。13.根据权利要求10所述的光纤测试方法，其特征在于，所述光纤在重力作用下悬挂。14.一种光纤测试系统，包括: 测量仪器，其被包含在外壳内，所述测量仪器包括光源和检测器； 用于限定弯曲路径的非平面台，所述非平面台附接至所述外壳；以及计算设备，其包括处理器和非暂时性存储器，通过执行所述非暂时性存储器中的指令，促使所述处理器计算放置在所述非平面台上并且耦接至所述测量仪器的光纤的特性参数。15.根据权利要求14所述的光纤测试系统，其特征在于，所述测量仪器还包括单色器、斩波器、发射光学器件和接收光学器件中的一个或多个。16.根据权利要求14所述的光纤测试系统，其特征在于， 所述非平面台包括水平区段、垂直区段以及连接所述水平区段和所述垂直区段的具有指定曲率半径的弯曲区段，以及 所述非平面台经由所述水平区段附接至所述外壳。17.根据权利要求14所述的光纤测试系统，其特征在于，还包括附装至所述非平面台的圆柱。18.根据权利要求14所述的光纤测试系统，其特征在于，还包括用于将所述光纤耦接至所述测量仪器的至少两个光纤连接器。19.一种测试方法，包括: 将光纤定位成具有包括第一弯曲和第二弯曲的至少两个弯曲，所述第一弯曲与所述第二弯曲非共面，使得所述光纤的包括所述至少两个弯曲的长度部分没有容纳在单个平面内。20.根据权利要求19所述的测试方法，其特征在于，还包括: 指引光穿过所述光纤，并且 基于光穿过所述至少两个弯曲的传输来确定所述光纤的特性参数； 其中，所述至少两个弯曲均具有指定半径， 所述弯曲至少之一因重力作用而形成，并且所述光纤与因重力作用而形成的弯曲处的所有表面分开、但与至少一个其它弯曲处的表面接触，以及 没有容纳在单个平面内的所述长度部分的长度大于所述光纤的厚度。
【文档编号】G01B11/08GK105938042SQ201610125395
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】弗雷德里克·席尔德迈尔, 沃伦·希尔
【申请人】光动有限公司