用于测量被测多模装置的光功率衰减值的方法和系统、接收装置和计算机可读存储器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于测量多模DUT的光功率衰减值的方法。该方法通常具有：使用光源来沿着具有彼此串行连接的第一多模装置、该多模DUT和第二多模装置的多模装置链路传播测试光；所述传播包括诱导沿着该第一多模装置以及沿着该第二多模装置的该测试光的高阶光纤模的优先衰减；使用光功率检测器来检测从该测试光沿着该多模装置链路的该传播而产生的光信号并且基于该所检测的光信号发送输出信号；以及使用处理器来基于该输出信号确定该多模DUT的该光功率衰减值。
【专利说明】用于测量被测多模装置的光功率衰减值的方法和系统、接收装置和计算机可读存储器
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求2015年I月28日提交的美国临时申请序列号62/108588的优先权，该申请的内容通过引用结合在此。
技术领域
[0003]改进总体上涉及多模光纤链路中的光功率衰减测量，并且更具体地说，涉及使用光源功率计方法或光反射方法的光功率衰减测量。
【背景技术】
[0004]光功率衰减测量对恰当管理网络通信系统是至关重要的。为此，电信工业协会(TIA)和国际电工技术委员会(IEC)制定了用于使用光源和功率计(简称光源功率计(LSPM)方法)或光时域反射仪(OTDR)方法来测量与被测装置(DUT)相关联的光功率衰减的标准程序。
[0005]对于LSPM方法，国际电工技术委员会(IEC)的IEC 61280-4-1标准提出了用于参考光功率衰减测量(OPLM)系统的不同的程序。这些参考和测量程序意味着使与期望在光纤布线中发生的众多场景相关联的光功率衰减测量标准化。
[0006]EF是由国际标准定义的函数(EF(r))，该函数描述了多模光纤中的光的模态分布的特征。它表征了离开(到空气中)发射线的光的近场功率分布曲线。它被定义为落入光纤端面上的半径为r的圆(即“环绕的”)内的总发射光功率的比例，其中r是到光纤芯的光中心的径向距离。也存在表征光的模态分布的其他方法。
[0007]当进行多模DUT的插入损耗和衰减测量时，无论是LSPM方法还是OTDR方法，必须小心地控制测试光的模态分布以便测量插入损耗或衰减的可再现值。如果测试光的模态分布没有很好地控制，则“差模衰减”可以导致不可重复且不可再现的测量结果。
[0008]为了解决这个问题，测试和测量国际标准(例如电信产业协会(TIA-526-14-B))和国际电工技术委员会(IEC 61280-4-1)定义了对多模DUT进行测量的测试光的模态分布要求。例如，IEC 61280-4-1标准提供了表征射入多模DUT的测试光的模态分布的环形通量函数EF(r)的目标，并定义了偏离该目标的非常严格的容差。更具体地说，基于光纤芯的4个或5个预定义半径值上的EF值的上下边界并针对于两个波长(S卩850和1300nm)中的每一个，这种标准定义了一些要求。这些要求同时适用于LSPM方法和OTDR方法。
[0009]当光耦合至多模发射线中时，根据耦合条件和光源的光功率密度，耦合可能产生“欠满”(即，激发的模式太少)或“过满”(即，激发的模式太多)的离开多模发射线的光。需要调整射入多模DUT的测试光的模态分布以遵守EF要求或可以由这些标准定义的任何其他合适的模态分布要求。本领域中存在各种用于控制测试光的模态分布的方法，包括基于卷轴缠绕(即，将多模光纤绕给定直径的圆形卷轴紧密缠绕)的方法。卷轴缠绕引起对应于初始过满状态的高阶模的优先衰减。符合一组给定的模态分布要求(例如，如IEC 61280-4-1标准所定义)的发射条件被说成是“模式调节”。
[0010]这些标准因此需要对射入多模DUT的测试光的模态分布的控制，以便测量多模DUT的光功率衰减，不论是LSPM方法还是OTDR方法。然而，仍然有改进的余地。
【发明内容】
[0011 ] 按照IEC 61280-4-1标准所规定的LSPM测量的程序，多模DUT的光功率衰减值的测量通常包括在使用光功率检测器检测之前，调节来自光源的测试光的模态分布并沿着彼此串行连接的发射线、多模DUT和接收线传播测试光。在多模DUT中发射测试光之前，采用模式调节器来控制传播到多模DUT中的测试光的模态分布以满足国际标准。按照常规参考程序来使用发射线和接收线。
[0012]在一些情况下，可能期望测量同一个多模DUT在相反方向连接时的另一个光功率衰减值。这种测量包括在使用光功率检测器检测从测试光的传播而产生的光信号之前调节来自光源的测试光的模态分布并沿着发射线、但在相反方向连接的多模DUT (即，多模DUT被转向)和接收线传播测试光。然而，由于常规技术的不对称性，发现，这样测得的多模DUT的两个光功率衰减值通常彼此不同。换句话说，两个测量之间存在实质性差异。因此，需要提供一种提供相似的光功率衰减值而不管测量多模DUT所沿的方向如何的用于测量多模DUT的光功率衰减值的改进的方法。
[0013]因此，提供了供用于测量多模DUT的光功率衰减值的一种方法、一种系统和一种接收装置，这些值至少部分方向无关。这种方向无关性意味着，在第一方向以及然后在第二相反方向测试多模DUT时测得的两个光功率衰减值将通常显示出比使用常规技术通常所获得的差异更小的差别。
[0014]可以通过控制射入多模DUT的测试光的模态分布以及控制DUT的输出处的测试光的模态分布(即，在检测之前)来实现方向无关性。
[0015]如本文中所呈现，可以通过使用发射模式调节器(其可以沿着发射装置或直接在光源装置中提供)来实现对射入多模DUT的测试光的模态分布的控制，而可以通过使用具有接收模式滤波器的接收装置来实现对DUT的输出处的测试光的模态分布的控制(S卩，在光功率检测之前)。发射模式调节器具有发射模式滤波器，并且可以具有搅模器。发射模式调节器和接收模式滤波器两者诱导沿着相应的发射装置和接收装置传播的测试光的高阶光纤模的优先发减。
[0016]据设想，改进的LSPM方法可以涉及大面积检测或光纤尾纤检测。在涉及大面积检测的情况下，控制接收装置的模态分布可以仅包括模式滤波。可替代地，在涉及尾纤检测的情况下，带尾纤的光功率检测器的任何模态分布灵敏度可以通过包含搅模器(例如阶跃折射率多模光纤的一部分)以在使用带光纤尾纤的光功率检测器检测之前分布光模式来克服。
[0017]根据IEC 61280-4-1标准，使用OTDR方法的多模DUT的光功率衰减值的测量通常通过调节来自光源的脉冲测试光的模态分布并沿着彼此串行连接的发射线、多模DUT和接收线传播它并且检测和分析从沿着测试链路的反向散射和反射而产生的返回光来进行。同样在这种情况下，在多模DUT中发射测试光之前，模式调节器被配置为用于控制测试光的模态分布以满足国际标准。
[0018]还发现，在另一个方面中，使用OTDR方法测量多模DUT的光功率衰减值通常产生与使用LSPM方法时略微不同的结果。因而存在着对于一种使用OTDR方法测得至少部分地对应于将使用LSPM方法测得的光功率衰减值的光功率衰减值的改进的方法的需要。
[0019]通过在将测试光射入多模DUT之前控制测试光的模态分布并且通过控制从接收线返回的光的模态分布，使用在此描述的方法、系统和接收装置测得的光功率衰减值至少部分地类似于将使用LSPM方法测得的光功率衰减值。在这种情况下，控制返回多模DUT的光的模态分布可以包括模式滤波和模式搅乱两者(例如，使用与阶跃折射率多模光纤的一部分相连接的卷轴)。
[0020]根据一个方面，提供了一种用于测量多模DUT的光功率衰减值的方法，该方法包括:使用光源来沿着具有彼此串行连接的第一多模装置、该多模DUT和第二多模装置的多模装置链路传播测试光;所述传播包括诱导沿着该第一多模装置以及沿着该第二多模装置的该测试光的高阶光纤模的优先衰减;使用光功率检测器来检测从该测试光沿着该多模装置链路的该传播而产生的光信号并且基于该所检测的光信号发送输出信号；以及使用处理器来基于该输出信号确定该多模DUT的该光功率衰减值。
[0021]根据另一个方面，提供了一种用于测量正沿着多模DUT传播的光的光功率衰减值的系统，该系统包括:第一多模装置和第二多模装置，该第一多模装置和该第二多模装置具有各自被配置为用于诱导光的高阶光纤模的优先衰减的第一模式调节器和模式滤波器中的对应的一个;光源，该光源被配置为用于产生测试光，以沿着包括彼此串行连接的该第一多模装置、该多模DUT和该第二多模装置的多模装置链路传播;光功率检测器，该光功率检测器可连接到该多模装置链路并且被配置为用于检测从该测试光的该传播而产生的光信号并且基于该所检测的光信号发送输出信号；以及处理器，该处理器被配置为用于基于该输出信号来确定该光功率衰减值。
[0022]根据另一个方面，提供了一种供用于使用反射方法来测量多模DUT的光功率衰减值的接收装置，该接收装置包括:梯度折射率多模光纤的第一部分;模式滤波器，该模式滤波器具有连接到梯度折射率多模光纤的该第一部分的一端，该模式滤波器诱导正沿着该模式滤波器传播的光的高阶光纤模的优先衰减;梯度折射率多模光纤的第二部分，梯度折射率多模光纤的该第二部分连接到该模式滤波器的另一端；以及搅模器，该搅模器连接到梯度折射率多模光纤的该第二部分，用于分布正沿着该搅模器传播的光的光纤模式。
[0023]根据另一个方面，提供了一种具有记录于其上用于由处理器执行以与包括光源和光功率检测器的光时域反射仪一起使用的指令代码的非瞬态计算机可读存储器，所述指令代码包括:用于基于从测试光沿着多模装置链路的传播而产生的光信号来获得输出信号的代码，该多模装置链路包括彼此串行连接的发射装置、多模DUT和如权利要求18所述的接收装置;用于基于该输出信号确定该多模DUT的至少一个光功率衰减值的代码，该至少一个光功率衰减值中的至少一个等同于将使用光源功率计方法测得的该多模DUT的光功率衰减值；以及用于显示该多模DUT的该至少一个光功率衰减值的代码。
[0024]在阅读本披露之后，关于这些改进的许多进一步的特征及其组合将对本领域的技术人员明显。
【附图说明】
[0025]在附图中，
[0026]图1是根据现有技术的与使用常规系统的单线参考程序相关联的示例性流程图；
[0027]图2A是根据示例性实施例当多模DUT在第一方向时用于以LSPM方法测量该多模DUT的光功率衰减值的系统的示例的示意图；
[0028]图2B是根据示例性实施例的其中多模DUT在第二方向连接的图2A中所示的系统的示意图；
[0029]图3是示出三组实验光功率衰减值的图表的示例，其中，每一组包括当多模DUT在第一方向和在第二方向连接时并使用图1中所示的常规系统和图2A至图2B中所示的系统取得的实验光功率衰减值；
[0030]图4是根据示例性实施例的用于以双向光损耗测试集(OLTS)方法测量多模DUT的光功率衰减值的系统的示例的示意图；
[0031 ]图5是根据示例性实施例的用于以OTDR方法测量多模DUT的光功率衰减值的系统的示例的示意图；
[0032]图6A是在参考步骤中示出的用于以OTDR方法测量多模DUT的光功率衰减值的系统的另一个不例的不意图；
[0033I图6B是在测量步骤中示出的图6A的系统的其他示例的示意图；
[0034]图6C是在图6A中所示的参考步骤中获得的实验OTDR参考曲线的示例的曲线图；
[0035]图6D是在图6B中所示的测量步骤中获得的实验OTDR测量曲线的示例的曲线图；并且
[0036]图7是根据示例性实施例的用于以OTDR方法测量多模DUT的光功率衰减值的系统的另一个示例的示意图，示出具有对称的发射装置和接收装置。
【具体实施方式】
[0037]现在参照附图，图1示出了使用常规系统100确定DUT50的光功率衰减值的方法100’的流程图。根据常规单线参考程序，常规系统100具有光源104、光功率检测器106和具有发射模式调节器116的发射线108。发射模式调节器116具有发射模式滤波器并且可任选地具有搅模器。简要地描述，方法100’具有测量与测试光沿着发射线108的传播相关联的参考功率值Pref的步骤110。由于发射模式调节器116，在发射线108的端传播的测试光具有给定的模态分布。方法100’具有测量与测试光沿着发射线108、DUT 50和接收线114的传播相关联的第一功率值PI的步骤120。由于发射模式调节器116，在发射线108的端传播到DUT 50中的测试光具有相同的给定模态分布。方法100’具有通过从参考功率值Pref减去第一功率值Pl来确定与DUT 50相关联的光功率衰减值的步骤130。
[0038]图2A至图2B示出了根据改进的LSPM方法的用于测量多模DUT50的光功率衰减值的系统200的示例。在使用期间，系统200具有连接到多模装置链路212的相对端的光源204和光功率检测器以及至少与光功率检测器206进行通信的处理器230。光功率检测器206可以是大面积检测器或带光纤尾纤的检测器。
[0039]如所描绘，多模装置链路212具有分别彼此串行连接的第一多模装置(称为“发射装置208”)、多模DUT 50和第二多模装置(称为“接收装置214”)。为了便于理解，熟悉技术的读者将理解，发射装置208和接收装置214的使用方式与常规单线参考中所采用的常规发射线108和接收线114(示于图1)或如IEC 61280-4-1标准描述的常规双线或三线参考中所采用的常规发射线和接收线类似。当然，发射装置108和接收装置114也可以在可设想的单线、双线或三线参考的任何变体中使用。发射装置208和接收装置214可以各自包括彼此串行连接的多模光纤的一个或多个部分和一个或多个光多模组件。
[0040]为了清楚起见，图2A示出了在第一方向52的多模DUT50，而图2B示出了转向为第二方向54的多模DUT 50。更具体地说，在第一方向52连接时，多模DUT 50的第一端50a朝向发射装置208连接且第二端50b朝向接收装置214连接。如图2B中所示，当多模DUT50在第二方向54连接时，DUT 50的第一端50a朝向接收装置214连接且第二端50b朝向发射装置208连接。
[0041]广泛地描述，在使用光功率检测器206检测接收的光信号之前，图2A至图2B中所示的发射装置208和接收装置214被配置为用于控制在测试光被射入多模DUT 50之前测试光的模态分布和传播出多模DUT 50的光的模态分布两者。接收的光信号从测试光沿着多模装置链路212的传播产生。通过这样做，使用图2A至图2B中所示的系统200测得的光功率衰减值可以说是方向无关的，使用常规系统100测得的光功率衰减值情况不是这样。实际上，使用常规系统100时发现，在多模DUT 50的一个方向进行的测量产生与将多模DUT 50转向以在另一个方向进行测量时获得的光功率衰减值可以有很大的差别的光功率衰减值。例如，图3是示出同一个多模DUT上的三组实验光功率衰减值(见测量号1、2和3)的图表。每一组实验数据包括使用常规系统100测量的第一对实验光功率衰减值(见灰色箭头)和使用系统200测量的第二对实验光功率衰减值(见黑色箭头)。第一对实验光功率衰减值和第二对实验光功率衰减值各自包括多模DUT 50在第一方向52连接时的一个测量和多模DUT 50在第二方向54连接时的另一个测量。可以注意到，第一对实验值相差变化△ convl、Δ conv2和Δconv3 ο在本示例中，这些变化为约0.5至0.65dB的数量级。与此相反，第二对实验值相差减小的变化Δ redl、Δ red2和Δ red3。在本示例中，减小的变化为约0.05至0.1OdB的数量级。
[0042]图3中所示的第二对实验值中的实验值的分布表明，使用常规系统100在多模DUT在系统200中的两个方向测量其光功率衰减值时获得更紧密分布的结果。
[0043]发射装置208和接收装置214分别被配置为允许恰当的参考(如使用单线、双线和/或三线参考程序)。更具体地说，发射装置208在概念上具有发射模式调节器216和发射线218，并且接收装置214在概念上具有接收线222和接收模式滤波器224。如图2A至图2B中所描绘，发射装置208的发射模式调节器216和发射线218是波导的单个连续部分(例如多模光纤的连续部分)的一部分。也可以以多模光纤的连续部分的形式提供接收装置214。
[0044]在进一步的实施例(未展示)中，发射模式调节器216被提供在光源204之内，使得仅当发射线218连接到光源204、或者更具体地说连接到被提供在光源204之内的发射模式调节器216时才产生发射装置208。总之，在系统200的使用期间，发射装置208被说成包含发射模式调节器216和发射线218。类似地，在一个实施例中，接收模式滤波器224被提供在光功率检测器206之内，使得仅当接收装置214连接到被提供在光功率检测器206之内的接收模式滤波器224时才产生接收装置214。在另一个实施例中，发射模式调节器216经由光学连接(例如接头或端连接器)连接到发射线218。接收线222和接收模式滤波器224也可以经由光学连接而连接。在图2A至图2B中提供的示例中，没有特别标识为多模阶跃折射率光纤的任何多模光纤(包括发射模式调节器216、发射线218、接收线222和接收模式滤波器224的多模光纤)可以是梯度折射率多模光纤。
[0045]发射装置208的发射模式调节器216和接收装置214的接收模式滤波器224各自被配置为用于诱导沿着多模装置链路212传播的光的高阶光纤模的优先衰减(简称为“光的优先衰减”)。在一个实施例中，光的优先衰减符合如IEC 61280-4-1国际标准所定义的发射条件要求。然而，光的优先衰减可以不限于IEC 61280-4-1或IEC60793-2-10国际标准。例如，优先衰减和发射条件可以符合任何其他相关的标准或另外定义的要求或建议。发射模式调节器216和接收模式滤波器224可以各自以缠绕在具有被适配为用于诱导光的优先衰减的直径的圆形卷轴上的光纤的一部分的形式提供。在一个实施例中，圆形卷轴可以具有可调节环路，用于调节优先衰减。这种可调节的圆形卷轴的示例在于2014年6月11日提交的美国专利申请n0.14/301,646中描述。
[0046]据设想，取决于应用，在图2A至图2B中所示的LSPM方法中使用的光功率检测器206可以是大面积光功率检测器或带光纤尾纤的光功率检测器。在使用大面积光功率检测器的情况下，如图2A至图2B所示的接收模式滤波器允许控制沿着接收装置214的模态分布。可替代地，在使用带光纤尾纤的光功率检测器的情况下，光功率检测器206的尾光纤可以被选择为具有比接收模式滤波器224的芯直径和数值孔径大的芯直径和数值孔径，使得在测试光传播出接收装置之后不存在进一步的模式滤波。另外，带光纤尾纤的光功率检测器的任何模态分布灵敏度可以通过将搅模器(在图2A至图2B中未示出)在接收器模式滤波器224和带光纤尾纤的光功率检测器206之间包含到接收装置214来克服。搅模器的示例是阶跃折射率多模光纤的给定部分。
[0047]在使用期间，光源204用于产生测试光以传播到多模装置链路212中，以使光功率检测器206可以检测从测试光沿着多模装置链路212的传播而产生的光信号并且将代表所检测的功率的值的输出信号发送到处理器230。在接收到输出信号时，处理器230被配置为用于基于输出信号来确定多模DUT 50的光功率衰减值。在示出的实施例中，处理器230经由输出信号连接232与光功率检测器206进行通信。可以以有线连接、无线连接或其组合的形式实现输出信号连接232。光功率检测器206和处理器230之间的通信可以是直接的或者间接的(例如，经由网络如互联网)。在另一个实施例中，处理器230还与用于控制注入多模装置链路212的测试光的光源204进行通信。
[0048]系统200还可以包括连接至处理器230的计算机可读存储器234。计算机可读存储器234可以用于存储一个或多个参考功率值Pref或可以在单线、双线和/或三线参考程序中测量的一个或多个其他功率值Pi。
[0049]在一个实施例中，计算机可读存储器234具有存储于其上可以通过单线、双线或三线参考程序的每一个步骤指导最终用户的程序。在本实施例中，最终用户由在系统200的显示器(未示出)上显示的后续多组指令指导，以帮助参考系统200和测量多模DUT 50的光功率衰减值。例如，一组示例性指令可以指示最终用户将发射装置208连接到光源204、将发射装置208连接到接收装置214并且将接收装置214连接到光功率检测器206。最终用户与GUI交互以便系统200确认连接适当地进行。然后，该程序可以使光源204沿着发射装置208传播测试光，从而使光功率检测器206接收光信号并且将输出信号(其可以基于所检测的光信号指示参考功率值Pref)发送到处理器230。参考功率值Pref可以存储在计算机可读存储器234上。该组指令然后可以指示最终用户将发射装置208从光功率检测器206断开并且将多模DUT 50的端50a连接到发射装置208、将多模DUT 50的端50b连接到接收装置214的输入端并将接收装置214的输出端连接到光功率检测器206。该组指令可以显示GUI，以便系统200确认多模DUT 50被适当地连接。该程序可以使光源204沿着这样连接的多模装置链路212传播测试光，从而使光功率检测器206能检测光信号并且将输出信号(指示第一功率值Pl)发送到处理器230 ο第一功率值可以存储在计算机可读存储器234上。处理器230可以被进一步配置为用于通过从参考功率值Pref减去第一功率值Pl来确定多模DUT 50的光功率衰减值。该程序可以显示测得的光功率衰减值。如将在下面描述，该程序可以使处理器230确定可能是方便的并且可使用输出信号确定的其他光功率衰减值。
[0050]还应当理解的是，图2A至图2B的测量技术可以扩展到采用各自包括光源和带光纤尾纤的光功率检测器的两个光损耗测试集(OLTS)的双向LSPM方法的情况。在这种情况下，可以双向测量光功率衰减值，而无需断开和重新连接光源和光功率检测器。如本领域中已知，OLTS也可以包含其他功能，如光反射损耗(ORL)和光纤长度测量。图4是用于根据双向OLTS方法测量多模DUT 50的光功率衰减值的系统400的示例。在本实施例中，系统400包括第一OLTS 426a和第二OLTS 426b，该第一OLTS 426a和该第二OLTS 426b各自具有第一光源404a和第二光源404b中的对应的一个以及第一带光纤尾纤的光功率检测器406a和第二带光纤尾纤的光功率检测器406b(简称为“光功率检测器406a和406b”)中的对应的一个。如所描绘，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b连接到多模装置链路412的相对端。更具体地说，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b中的每一个的第一光源404a和第二光源404b和第一功率检测器406a和第二功率检测器406b可经由光耦合器428a和428b连接到多模装置链路412的端中的对应的一个。
[0051 ]在使用期间，多模装置链路412具有彼此串行连接的第一多模装置408、多模DUT50和第二多模装置414。第一多模装置408具有第一模式调节器416和第一多模线418并且第二多模装置414具有沿着第二多模线422的第二模式调节器424。在这种情况下，可以理解，从取决于使用第一光源404a和第二光源404b中的哪一个可以将第一多模装置408用作发射装置或者接收装置并且可以将第二多模装置414用作发射装置或者接收装置的意义上说，第一多模装置408与第二多模装置414相对于多模DUT 50对称。因此，取决于使用第一0LTS426a和第二OLTS 426b中的哪一个来沿着多模装置链路412传播测试光，第一多模线408可以是发射线或者接收线，并且第二多模线414可以是发射线或者接收线。第一模式调节器416和第二模式调节器424的第一模式滤波器和第二模式滤波器各自被配置为用于诱导沿着多模装置链路412传播的光的高阶光纤模的优先衰减(简称为“光的优先衰减”)。在一个实施例中，光的优先衰减符合如IEC 61280-4-1国际标准或任何其他相关的标准或建议所定义的发射条件要求。第一模式调节器416和第二模式调节器424可以各自以缠绕在具有被适配为用于诱导光的优先衰减的直径的圆形卷轴上的光纤的一部分的形式提供。
[0052]如所示，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b中的每一个具有第一处理器430a和第二处理器430b中的对应的一个以及第一计算机可读存储器434a和第二计算机可读存储器434b中的对应的一个。第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b中的每一个经由输出信号连接432a和432b与第一处理器430a和第二处理器430b中的对应的一个进行通信。第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b中的每一个被配置为用于在使用第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b中的相应的一个检测到从测试光沿着多模装置链路412的传播而产生的光信号时基于所检测的光信号将输出信号发送到第一处理器430a和第二处理器430b中的相应的一个。因此，第一处理器430a和第二处理器430b中的每一个被配置为用于基于输出信号来确定多模DUT 50的光功率衰减值。
[0053]如图4中所示，第一模式调节器416和第一多模线418是波导的单个连续部分(例如多模光纤的连续部分)的一部分。也可以以多模光纤的连续部分的形式提供第二多模装置414。在图4中提供的示例中，没有特别标识为多模阶跃折射率光纤的任何多模光纤(包括第一模式调节器416、第一多模线418、第二多模线422和第二模式调节器424的多模光纤)可以是梯度折射率多模光纤。
[0054]在进一步的实施例中，第一模式调节器416被提供在第一0LTS426a之内，使得仅当第一多模线418连接到第一OLTS 426a、或者更具体地说连接到被提供在第一OLTS 426a之内的第一模式调节器416时才产生第一多模装置408。总之，在系统400的使用期间，第一多模装置408被说成包含第一模式调节器416和第一多模线418。类似地，在一个实施例中，第二模式调节器424被提供在第二OLTS 426b之内，使得仅当第二多模装置414连接到被提供在第二OLTS 426b之内的第二模式调节器424时才产生第二多模装置414。第一多模装置408和第二多模装置414可以包括彼此串行连接的多模光纤的一个或多个部分和一个或多个光多模组件。这种连接可以通过端连接器、接头或任何其他合适的连接来实现。例如，第一模式调节器416经由光学连接(例如接头或端连接器)连接到第一多模线418。第二多模线422和第二模式调节器424也可以经由光学连接而连接。
[0055]在一个实施例中，第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b的尾光纤可以被选择为具有比第一模式调节器416和第二模式调节器424中的相应的一个的芯直径和数值孔径大的芯直径和数值孔径，使得在测试光传播出第一多模装置和第二多模装置中的对应的一个之后不存在进一步的模式滤波。另外，带光纤尾纤的光功率检测器的任何模态分布灵敏度可以通过将第一搅模器和第二搅模器(在图4中未示出)中的一个邻近第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b中的相应的一个包含到第一多模装置408和第二多模装置414中的相应的一个来克服。因此，第一模式调节器416包括第一模式滤波器并且可以包括第一模式搅模器，而第二模式调节器424包括第二模式滤波器并且可以包括第二搅模器。搅模器的示例是阶跃折射率多模光纤的一部分。
[0056]可以理解，第一多模装置408和第二多模装置414的使用方式与常规单线、双线和三线参考程序中的常规发射线108和接收线114(示于图1)类似。因此，第一多模装置408和第二多模装置414中的每一个被配置为允许恰当的参考。
[0057]在使用期间，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b用于产生测试光以传播到多模装置链路412中，使得第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b中的相应的一个可以检测从测试光沿着多模装置链路412的传播而产生的光信号并且将代表所检测的功率的值的输出信号发送到第一处理器430a和第二处理器430b中的一个。在接收到输出信号时，第一处理器430a和第二处理器430b被配置为用于基于输出信号来确定多模DUT 50的光功率衰减值。在示出的实施例中，第一处理器430a和第二处理器430b经由输出信号连接432a和输出信号连接432b与第一光功率检测器406a和第二光功率检测器406b进行通信。可以以有线连接、无线连接或其组合的形式实现输出信号连接432a和432b。光功率检测器和处理器之间或者OLTS之间的通信可以是直接的或者间接的(例如，经由网络如互联网)。
[0058]第一计算机可读存储器434a和第二计算机可读存储器434b中的每一个连接到第一处理器430a和第二处理器430b中的相应的一个。计算机可读存储器434a和434b可以用于存储一个或多个参考功率值Pref或可以在单线、双线和/或三线参考程序中测量的一个或多个其他功率值Pi。在一个实施例中，计算机可读存储器434a和434b中的每一个具有存储于其上可以通过单线、双线或三线参考程序的每一个步骤指导最终用户的程序。在本实施例中，最终用户由在系统400的显示器(未示出)上显示的后续多组指令指导，以帮助参考系统400和测量多模DUT 50的光功率衰减值。这样的一组指令的示例参照图2A至图2B中所示的系统200描述并且可以与系统400—起使用。
[0059]应理解，参照图2A至图2B介绍的方法可以类似地用于使用光时域反射仪(OTDR)方法对光功率衰减值的测量。图5示出了根据OTDR方法的用于使用OTDR 526来测量多模DUT50的光功率衰减值的系统500的示例。在本实施例中，OTDR 526包括可经由光耦合器528连接到多模装置链路512的共同的端的光源504和光功率检测器506以及至少与光功率检测器506进行通信的处理器530。在系统500的使用期间，多模式装置链路512包括彼此串行连接的发射装置508、多模DUT 50和接收装置514。
[0060]广泛地描述，发射装置508具有发射模式调节器516和发射线518，并且接收装置514具有沿着接收线522的接收模式滤波器524。如所描绘，多模DUT 50的端50a连接到发射装置508的发射线518并且端50b连接到接收装置514的接收线522，由此在系统500的使用期间，使发射装置508和接收装置514在多模装置链路512的相对端。发射装置508的发射模式调节器516和接收装置514的接收模式滤波器524各自被配置为用于诱导沿着多模装置链路512传播的光的高阶光纤模的优先衰减(简称为“光的优先衰减”)。在一个实施例中，光的优先衰减符合如IEC 61280-4-1国际标准或任何其他相关的标准或建议所定义的发射条件要求。发射模式调节器516和接收模式滤波器524可以各自以缠绕在具有被适配为用于诱导光的优先衰减的直径的圆形卷轴上的光纤的一部分的形式提供。
[0061]发射装置508和接收装置514可以包括彼此串行连接的多模光纤的一个或多个部分和一个或多个光多模组件。如图5中所描绘，发射装置508的发射模式调节器516和发射线518是波导的单个连续部分(例如多模光纤的连续部分)的一部分。也可以以多模光纤的连续部分的形式提供接收装置514。在图5中提供的示例中，没有特别标识为多模阶跃折射率光纤的任何多模光纤(包括发射模式调节器516、发射线518、接收线522和接收模式滤波器524的多模光纤)可以是梯度折射率多模光纤。
[0062]在另一个实施例中，发射模式调节器516被提供在OTDR526之内，使得仅当发射线518连接到光源504、或者更具体地说连接到被提供在OTDR 526之内的发射模式调节器516时才产生发射装置508。总之，在系统500的使用期间，发射装置508被说成包含发射模式调节器516和发射线518。在另一个实施例中，发射模式调节器516经由光学连接(例如接头或端连接器)连接到发射线518。接收线522和接收模式滤波器524也可以经由光学连接而连接。
[0063]光功率检测器506的尾光纤可以被选择为具有比发射模式调节器516的芯直径和数值孔径大的芯直径和数值孔径，使得在测试光传播出发射装置508之后不存在进一步的模式滤波。另外，带光纤尾纤的光功率检测器的任何模态分布灵敏度可以通过将搅模器(在图5中未示出)包含到发射装置508的近端来克服。这样的搅模器的示例是阶跃折射率多模光纤的给定部分。
[0064]应当注意的是，发射装置508和接收装置514的使用方式与如IEC61280_4_1标准描述的常规OTDR测量中所采用的常规发射测试线和尾测试线类似。因此，发射装置508和接收装置514中的每一个分别被配置为允许恰当的参考并且发射线518和接收线522中的每一个的长度被选择为比由用于OTDR测量的特定脉宽产生的对应的死区长。
[0065]在使用期间，光源504用于产生测试光以传播到多模装置链路512中，使得光功率检测器506可以检测包括从测试光沿着多模装置链路512的传播而产生的反向散射和反射光的光信号并且将代表所检测的功率的值的输出信号发送到处理器530。在接收到输出信号时，处理器530被配置为用于基于输出信号来确定多模DUT 50的光功率衰减值。在示出的实施例中，处理器530经由输出信号连接532与光功率检测器506进行通信。可以以有线连接、无线连接或其组合的形式实现输出信号连接532。光功率检测器506和处理器530之间的通信可以是直接的或者间接的(例如，经由网络如互联网)。在另一个实施例中，处理器530还与用于控制注入多模装置链路512的测试光的光源504进行通信。
[0066]系统500还可以包括连接到处理器530的计算机可读存储器534。计算机可读存储器534可以用于存储一个或多个参考功率值或可以在参考程序中测量的一个或多个其他功率值。在一个实施例中，计算机可读存储器534具有存储于其上可以通过该参考程序的每一个步骤指导最终用户的程序。在本实施例中，最终用户由在系统500的显示器(未示出)上显示的后续多组指令指导，以帮助参考系统500和测量多模DUT 50的光功率衰减值。考虑到系统500涉及OTDR方法而不是LSPM方法，这样的一组指令的示例参照图2A至图2B中所示的系统200描述并且也可以与系统500—起使用。
[0067 ]如可以注意到，在同一个多模DUT上使用常规LSPM方法和常规OTDR方法(使用多模光纤的一部分作为接收装置)测得的光功率衰减值通常相差小的偏差。事实上，可以表明，通过常规OTDR方法测得的光功率衰减值通常比通过常规LSPM方法测得的光功率衰减值低。
[0068]更具体地说，使用常规OTDR方法测得的光功率衰减值是来自向前传播的光(称为“正向波”)和向后传播的光(称为“反向波”)的贡献的平均值，而波的每个方向的传播都有对应的发射条件。换句话说，向前射入多模DUT的光的模态分布不同于从接收线返回、向后进入多模DUT的光的模态分布。因此，偏差的起因是由于三个来源:正向波模式滤波、过满反向衰减以及滤波反向衰减。
[0069]实际上，常规接收装置(包括多模光纤的一部分)上的瑞利反向散射以各模式所特定的转换因子沿其将正向波逐渐转换为反向波。该转换因子对于低阶模来说比高阶模高，并且因而以有利于低阶模的方式将光滤波。例如，如果对至多模DUT的发射条件进行模式调节(例如符合IEC 61280-4-1国际标准):在从多模DUT出来的光欠满的情况下(典型情况)，通过OTDR方法获得的正向衰减通常比通过LSPM方法测得的正向衰减小；在从多模DUT出来的光过满的情况下，通过OTDR方法获得的正向衰减通常比通过LSPM方法测得的正向衰减大;并且当也对从多模DUT出来的光进行模式调节时，OTDR正向衰减和通过LSPM方法测得的正向衰减之间没有偏差。至于过满反向衰减，应当注意的是反向散射光总是过满并且几乎与正向模式调节无关。反向波的衰减因此通常高估多模DUT的光功率衰减。在最典型的情况下，正向衰减比从反向衰减而产生的高估更强地低估光功率衰减，这在使用常规OTDR方法时导致通常被低估的光功率衰减值。关于滤波反向衰减，应当注意的是反向散射光将必须通过发射装置回去，这可以呈现衰减，该衰减取决于从多模DUT出来的光的模态分布，从而滤波反向衰减也助长了偏差。
[0070]因此，图6A至图6B示出了基于OTDR方法的系统600，该系统具有用于测量多模装置50的光功率衰减值的接收装置614。系统600及其接收装置614允许等同于常规OTDR测量的测量以及等同于LSPM方法的测量。换句话说，接收装置614和系统600—起使用允许处理器630确定OTDR状光功率衰减值测量和LSPM状光功率衰减值测量两者。下面的段落更详细描述了接收装置614和计算。图6A示出了现有参考步骤中的系统600并且图6B示出了随后的测量步骤中的系统600。为了便于理解，图6C示出了在图6A中所示的参考步骤中获得的实验OTDR参考曲线650的示例，而图6D示出了在图6B中所示的测量步骤中获得的实验OTDR测量曲线660的示例。
[0071]如图6A至图6B中所描绘，OTDR 626包括可经由光耦合器628连接到参考链路636的近端的光源604以及光功率检测器606。光源604产生测试光以沿着多模DUT传播，而光功率检测器606检测包括从测试光沿着多模DUT的传播而产生的反向散射和反射光的光信号，以产生OTDR曲线的形式的输出信号，其表示随沿着被测链路的距离而变的反向散射和反射光级值。熟悉技术的读者应注意，图6C至图6D中所示的每一个带撇的参考数字展示了与图6A至图6B中所示的不带撇的参考数字中的对应的一个相关联的反向散射功率级。例如，与DUT50相关联的反向散射功率级在图6D中示为带撇的参考数字50’。这同样适用于其他的反向散射功率级608’、614’、616’、618’、622a’、624，、622b’、631’、642’、638’、631a’、631b’和641，。
[0072]发射装置608包括发射模式调节器616和发射线618，并且接收装置614具有彼此串行连接的第一接收线部分622a、接收模式滤波器624、第二接收线部分622b和光返回装置638。光返回装置638是被配置为用于提供基本上与光的模态分布无关的反向散射转换因子的装置。在一个实施例中，正向波的模式和反向波的模式之间的转换因子与正向波的模态分布无关。在一个实施例中，光返回装置638被实现为阶跃折射率光纤的一部分。在另一个实施例中，光返回装置638是具有比第二接收线部分622b的芯直径和数值孔径大的芯直径和/或数值孔径的梯度折射率光纤(例如具有ΙΟΟμπι的芯直径的多模光纤)的一部分。发射装置608的发射模式调节器616和接收装置614的接收模式滤波器624各自被配置为用于诱导沿着它们传播的光的高阶光纤模的优先衰减(简称为“光的优先衰减”)。在一个实施例中，光的优先衰减符合如IEC 61280-4-1国际标准或任何其他相关的标准或建议所定义的发射条件要求。发射模式调节器616和接收模式滤波器624可以各自以缠绕在具有被适配为用于诱导光的优先衰减的直径的圆形卷轴上的光纤的一部分的形式提供。光返回装置638可以进一步用于分布正沿着接收装置614传播的光的光纤模式。
[0073]发射装置608和接收装置614可以包括彼此串行连接的多模光纤的一个或多个部分和一个或多个光多模组件。如图6Α至图6Β中所描绘，发射装置608的发射模式调节器616和发射线618是波导的单个连续部分(例如多模光纤的连续部分)的一部分。在另一个实施例中，发射模式调节器616被提供在OTDR 626之内，使得仅当发射线618连接到光源604、或者更具体地说连接到被提供在OTDR 626之内的发射模式调节器616时才产生发射装置608。总之，在系统600的使用期间，发射装置608被说成包含发射模式调节器616和发射线618。在另一个实施例中，发射模式调节器616经由光学连接(例如接头或端连接器)连接到发射线618。
[0074]在图6Α至图6Β中所示的示例中，接收装置614的第一接收线部分622a、接收模式滤波器624、第二接收线部分622b以多模光纤的连续部分的形式提供。然而，可以理解的是，第一接收线部分622a、接收模式滤波器624、第二接收线部分622b可以各自经由光学连接(例如接头或端连接器)彼此连接。接收装置614的第二接收线部分622b可以经由接头642连接到光返回装置638，例如图6A至图6B中所示。也可以使用任何其他光学连接。
[0075]在图6A至图6B中，没有特别标识为多模阶跃折射率光纤的任何多模光纤(包括发射模式调节器616、发射线618、第一接收线部分622a和第二接收线部分622b以及接收模式滤波器624的多模光纤)可以是梯度折射率多模光纤。在本实施例中，光返回装置638是阶跃折射率多模光纤的一部分。在一个实施例中，阶跃折射率多模光纤终止于角抛光或非角抛光的表面。在另一个实施例中，光返回装置638包括终止于可选反射表面640(如虚线所示)的远端。
[0076]在另一个实施例中，光功率检测器606的尾光纤可以被选择为具有比发射模式调节器616的芯直径和数值孔径大的芯直径和数值孔径，使得在测试光传播出发射装置608之后不存在进一步的模式滤波。另外，带光纤尾纤的光功率检测器的任何模态分布灵敏度可以通过将搅模器(在图6中未示出)包含到发射装置608的近端来克服。这样的搅模器的示例是阶跃折射率多模光纤的给定部分。
[0077]已经发现，通过提供这样的接收装置614，可以至少部分同时解决过满反向衰减和正向衰减模式滤波。更具体地说，第一接收线部分622a可以用于保持常规OTDR测量之间以及与LSPM方法的兼容性。发射模式调节器616和接收模式滤波器624可以用于控制正向波的模态分布以及用于控制反向波的模态分布，使得与反向波相关联的衰减不再被高估(与常规OTDR方法相比)ο第二接收线622b可以用于估计传播出多模DUT 50的光的模态分布。另夕卜，接收装置614的光返回装置638实现了方向无关并且也等同于通过LSPM方法测得的光功率衰减值的光功率衰减值的测量。
[0078]为了便于理解，熟悉技术的读者将理解，发射装置608和接收装置614的使用方式与如IEC 61280-4-1标准描述的常规OTDR测量中所采用的常规发射线和尾线类似。因此，发射装置608和接收装置614中的每一个分别被配置为允许恰当的参考，并且发射线618和第一接收线部分622a中的每一个的长度被选择为比由用于OTDR测量的特定脉宽产生的对应的死区长。
[0079]在使用期间，光源604用于产生测试光以传播到多模装置链路612中，使得光功率检测器606可以检测包括从测试光沿着多模装置链路612的传播而产生的反向散射和反射光的光信号并且将代表所检测的功率的值的输出信号发送到处理器630。在接收到输出信号时，处理器630被配置为用于基于输出信号来确定多模DUT 50的光功率衰减值。在示出的实施例中，处理器630经由输出信号连接632与光功率检测器606进行通信。可以以有线连接、无线连接或其组合的形式实现输出信号连接632。光功率检测器606和处理器630之间的通信可以是直接的或者间接的(例如，经由网络如互联网)。在另一个实施例中，处理器630还与用于控制注入多模装置链路612的测试光的光源604进行通信。
[0080]系统600还可以包括连接到处理器630的计算机可读存储器634。计算机可读存储器634可以用于存储一个或多个参考功率值或可以在参考程序中测量的一个或多个其他功率值。在一个实施例中，计算机可读存储器634具有存储于其上可以通过该参考程序的每一个步骤指导最终用户的程序。在本实施例中，最终用户由在系统600的显示器(未示出)上显示的后续多组指令指导，以帮助参考系统600和测量多模DUT 50的光功率衰减值。示例性指令的示例在上文描述。
[0081 ]在参考步骤期间，参考链路636具有经由端连接器631串行连接到接收装置614的发射装置608。当参考链路636这样连接到0TDR626时，可以操作OTDR 626以测量与沿着参考链路636的特定空间位置相关联的参考功率值。
[0082]在本实施例中，OTDR626被配置为用于测量例如沿着图6A中的发射装置608和接收装置614所示以及沿着图6C中所示的OTDR参考曲线650所示的参考反向散射功率级值Pr, L、Pr, R、Pr, F和Pr, S。更具体地说，参考发射反向散射功率级值Pr, L表不在发射装置618的远端测得的反向散射功率级，参考接收反向散射功率级值Pr, R表示在接收装置614的近端测得的反向散射功率级，参考滤波反向散射功率级值Pr, F表不在接收装置614的第二接收线部分622b的远端测得的反向散射功率级，且参考搅乱器光纤反向散射功率级值Pr,s表示在接收装置614的光返回装置638的远端测得的反向散射功率级。
[0083]一旦测得这些参考反向散射功率级值Pr,L、PR,R、PR,F和Pr,s，处理器630可以使用等式(I)至(4)来确定以下参考衰减值，这些参考衰减值可以在进一步的步骤中用于计算表征多模DUT 50的衰减值和/或用于进行一些验证。
[0084]OPAVr, con = Pr, l~Pr, R ； (I)
[0085]OPAVr,mf = Pr,r-Pr,f; (2)
[0086]OPAVr,i = PR,f-Pr,s; (3)
[0087]OPAViu 线=PR,l-Pr,s-OPAVr, cqn-OPAVr,MF; (4)
[0088]参考连接光功率衰减值OPAVr,ο?是与发射装置608和接收装置614之间的连接相关联的光功率衰减值(OPAV)。可以通过将参考连接光功率衰减值OPAVr,?IN与预先确定的阈值进行比较来验证参考链路636。如果OPAVr, CQN低于阈值，则可以保持参考链路636可接受。当然，如果OPAVr,con大于阈值，则可以显示或以其他方式向最终用户输出警告。
[0089]参考模式滤波器光功率衰减值OPAVr,MF是主要与接收装置614的模式滤波器624相关联的衰减。同样，可以通过将OPAVr,MF与预先确定的阈值进行比较来验证参考链路636。如果OPAVr, MF低于阈值，则可以保持参考链路636可接受。OPAVr, MF的高值(大于阈值)可以指示发射线618的输出处的过满状态(由于不良的连接器和/或不良的调节)。这种模态分布不应该是可接受的，并且可以显示或以其他方式向最终用户输出对该效应的警告。
[0090]参考界面光功率衰减值OPAVr,:表示主要与梯度折射率多模光纤的第二部分和接收装置的光返回装置638的界面相关联的功率下降。同样，可以通过将OPAVrj与预先确定的阈值进行比较来验证参考链路636。如果其低于阈值，则可以保持参考链路636可接受。OPAVr, L的高值(大于阈值)可以指示发射线618的输出处的欠满状态(由于不良的连接器和/或不良的调节)。这种模态分布不应该是可接受的，并且可以显示或以其他方式向最终用户输出对该效应的警告。可以理解，例如图6A中所不的与参考反向散射功率级值Pr, L、Pr,r、Pr, F和Pr, s相关联的空间位置可以变化。例如，参考搅乱器光纤反向散射功率级值Pr, s可以与光返回装置638的近端而不是光返回装置638的远端相关联。然而，参考链路636的验证应该考虑与参考反向散射功率级值?1^、?[?,[?、?[^和?[?,5中的每一个相关联的空间位置。[0091 ] I线参考光功率衰减值OPAVr, i线是类似于I线参考获得的端到端衰减参考值。
[0092]贯穿本文件，功率值、功率比和等式通常分别以dBm和dB来表达。然而，本领域的技术人员将理解功率值、功率比和等式可以在线性标度上被等效地表达。
[0093]在图6B中所示的测量步骤期间，参考链路636的线连接631打开以沿其横向连接多模DUT 50，以形成多模装置链路612。多模装置链路612具有彼此串行连接的发射装置608、多模DUT 50和接收装置614。当多模装置链路612这样连接到OTDR 626时，可以操作0TDR626以测量与沿着多模装置链路612的特定空间位置相关联的功率值。在此实施例中，OTDR 626被配置为用于测量例如沿着图6B中的多模装置链路612以及在图6D中所示的OTDR测量曲线660 中所不的反向散射功率级值 Pm, l、Pm, r、Pm, f、Pm, s、Pm, dstart 和 Pm, dend。
[0094]更具体地说，测得的发射反向散射功率级值Pm,L可以表示在发射装置608的远端测得的反向散射水平，测得的接收反向散射功率级值Pm,R可以表示在接收装置614的近端测得的反向散射水平，测得的滤波反向散射功率级值Pm, f可以表示在接收装置614的第二接收线部分622b的远端测得的反向散射水平，测得的搅乱器光纤反向散射功率级值Pm,s可以表示在接收装置614的光返回装置638的远端测得的反向散射水平，测得的DUT的近端反向散射功率级值PM,DSTART可以表示在多模DUT 50的近端50a测得的反向散射水平，且测得的DUT的端散射功率级值Pm,dend可以表示在多模DUT 50的远端50b测得的反向散射水平。
[0095]一旦测得这些反向散射功率级值Pm, L、Pm, R、Pm, F、Pm, S、Pm, dstart和Pm, dend，处理器630可以使用等式(6)至(9)来确定以下光功率衰减值:
[0096]OPAVm, ConSTART=Pm, l-Pm, dstart; (5)
[0097]OPAVm,Cmiend = Pm,dend-Pm,r; (6)
[0098]OPAVm,mf = Pm,r-Pm,f; (7)
[0099]OPAVm, I = Pm, F-Pm, s; (8)
[0100]0PAVm,_=Pm,l-Pm,s; (9)
[0101 ] 测得的第一连接器光功率衰减值OPAVm,dstart是与定位在多模DUT 50的近端50a的第一线连接器631a相关联的衰减。
[0102]测得的第二连接器光功率衰减值OPAVm,CcmEND是与定位在多模DUT50的远端50b的第二线连接器631b相关联的衰减。
[0103]测得的模式滤波器光功率衰减值OPAVm,MF是主要与接收装置614的接收模式滤波器624相关联的衰减。至于上述的参考链路，可以通过将OPAVm,MF与预先确定的阈值进行比较来进一步验证测试光的模态分布。OPAVm, MF的高值可以指示DUT的输出处的过满状态。
[0104]测得的界面光功率衰减值OPAVm,I表示主要与接收装置614的第二接收线部分622b和光返回装置638之间的界面相关联的功率下降。可以使用OPAVm,〗进一步表征模态分布。OPAVm,L的高值可以指示DUT的输出处的欠满状态。OPAVm,I可以用于量化欠满光状态。
[0105]I线测量光功率衰减值OPAVm, i线是类似于I线参考获得的多模装置链路612的原始衰减:
[0106]使用上述功率和光功率衰减值，处理器630可以确定最终用户对于等式(1a)和(1b)可能需要的一个或多个光功率衰减值:
[0107]0PAVNciDir,_=0PAVM,i线-OPAVm线(1a)
[0108]OPAVNoDir,裁=OPAVNoDir, I线-OPAVr, CQN (1b)
[0109]I线方向无关衰减OPAVNc1Dir,!线表示类似于I线测量获得的多模的衰减DUT 50，包括DUT 50的输入连接器和输出连接器两者的衰减。2线方向无关衰减0PAVNciDir,2线表示类似于2线测量获得的多模DUT 50的衰减，包括DUT 50的一个连接器的衰减。这些值有利地与在DUT50中推进OTDR测量所在的方向无关。
[0110]虽然OPAVn。.,!线和OPAVNciDir,2线可能是表征DUT 50的最有用的参数，但是可以计算并向最终用户显示或以其他方式输出以下参数，以提供从使用常规方法获得的参数的更好的转换:
[0111]OPA Votdr , ι?!=Pm , L - Pm , R ； (11)
[0112]0PAVLSPM,_=0PAVNoDir,_+Corr(0PAVM,MF); (12a)
[0113]OPA Vlspm , 2?=OPA VnoD ir, M+Co rr(0PAVM,MF)； (12b)
[0114]其中Corr(OPAVm,MF)? OPAVm,MF
[0115]OTDR衰减OPAVqtdr,機表示使用OTDR常规地测量的多模DUT50的衰减，而I线LSPM衰减OPAVlsbu线和2线LSPM衰减OPAVlspm,裁表示分别使用I线和2线参考通过LSPM方法常规地测量的多模DUT 50的衰减。因此，习惯于LSPM状光功率衰减值的最终用户即使在使用OTDR626时也可以获得这样的LSPM状值。
[0116]在实践中，校正值CorHOPAVM,MF)的适当近似是测得的模式滤波器光功率衰减值OPA Vm,mf。然而，校正值Corr(0PA Vm,MF)实际上是测得的模式滤波器光功率衰减值OPA Vm,MF的确定性函数，如果有必要持有则可以通过理论或校准来进一步确定。
[0117]应当注意的是，通过在参考步骤进行双向OTDR测量，可以进一步校正由于发射线618和第一接收线部分622a的变化的反向散射特性而在OTDR测量上诱导的偏差，如授予莱布伦(Leblanc)等人的专利申请公开US 2015/0198503 Al中描述。
[0118]在这种实施例中，计算机可读存储器634具有记录于其上用于由处理器630执行以与OTDR 626—起使用的指令代码。指令代码可以具有:用于基于从测试光沿着多模装置链路612的传播而产生的光信号来获得输出信号的代码，该多模装置链路包括彼此串行连接的发射装置608、多模DUT 50和接收装置614;用于处理输出信号以基于输出信号确定多模DUT 50的至少一个光功率衰减值的代码，其中，该至少一个光功率衰减值中的至少一个对应于使用LSPM方法测得的多模DUT的光功率衰减值；以及用于显示多模DUT 50的该至少一个光功率衰减值的代码。应当理解，存储器可以具有用于计算和显示上文所描述的参考反向散射功率级值、测得的反向散射功率级值和光功率衰减值中的任一个的指令代码。
[0119]图7示出了用于使用OTDR726来测量多模DUT 50的光功率衰减值的系统700的另一个示例。类似于图5至图6B中所示的实施例，图7中所示的OTDR 726具有光源704、光功率检测器704、处理器730和可选计算机可读存储器734。光源704和光功率检测器704可经由光耦合器728连接到多模装置链路712的一端。在系统700的使用期间，多模装置链路712具有发射装置708、多模DUT 50和接收装置。在本示例中，发射装置708和接收装置714经由端连接器731a和731b连接到DUT 50。
[0120]从图7中可见，可以说发射装置708和接收装置714彼此对称。因此，将容易理解，图7的系统700对于双向OTDR测量可以特别有用。
[0121]更具体地说，发射装置708具有彼此串行连接的第一发射线部分718a、第二发射线部分718b、发射模式调节器716、第三发射线部分718c和光返回装置742。在本实施例中，发射光返回装置742也可以用于分布反向散射和反射光的光模式，以克服OTDR 726的光功率检测器704可具有的任何模态分布灵敏度。如所描绘，第三发射线部分718c、发射模式调节器716和第二发射线部分718b是波导的单个连续部分(例如多模光纤的连续部分)的一部分。发射光返回装置742经由第一发射端连接器731c连接到第三发射线部分718c。第二发射线部分718b经由第二发射端连接器731d连接到第一发射线部分718c。可以理解，OTDR 726的尾光纤可以被选择为具有比发射模式调节器716的芯直径和数值孔径大的芯直径和数值孔径，使得在反向散射和反射光传播出发射装置708之后不存在进一步的模式滤波。
[0122]在此所示示例中，接收装置714具有彼此串行连接的第一接收线部分722a、第二接收线部分722b、接收模式滤波器724、第三接收线部722c和接收光返回装置738。第二接收线部分722b、接收模式滤波器724和第三接收线部分722c是波导的单个连续部分(例如多模光纤的连续部分)的一部分。第一接收线部分722a经由第一接收端连接器731e连接到第二接收线部分722b。第三接收线部分722c经由第二接收端连接器731f连接到接收光返回装置738。在另一个实施例中，接收光返回装置738具有终止于可选反射表面740的远端。
[0123]当使用系统700测量多模DUT50的光功率衰减值时，发射光返回装置742连接到OTDR 726，第一发射线部分718a连接到多模DUT50，第一接收线部分722a连接到多模DUT50，且接收光返回装置738位于多模装置链路712的自由端。端连接器731c、731d、731e和731f便于在需要的时候更换发射装置708和接收装置714的组件中的任一个。例如，在使用期间，第一发射线部分718a和第一接收线部分722a将被从多个多模DUT 50重复地连接并断开，这可以导致端连接器731a和731b磨损。当端连接器731a和731b被评估为磨损时，端连接器731d和731e允许更换第一发射线部分718a和第一接收线部分722a，而无需更换整个发射装置708和接收装置714。此外，当给定多模DUT具有不适合于第一发射线部分718a和第一接收线部分722a的端连接器731a和731b的端连接器时，端连接器731d和731e允许用第一发射线部分718a和第一接收线部分722a代替具有不适合给定多模DUT的端连接器的端连接器的其他第一发射线部分和其他第一接收线部分。
[0124]在本示例中，发射模式调节器716和接收模式滤波器724可以各自以缠绕在具有被适配为用于诱导光的优先衰减的直径的圆形卷轴上的梯度折射率光纤的一部分的形式提供。例如，以具有超过20m的长度的梯度折射率多模光纤的形式提供第一发射线部分718a和第一接收线部分722a，以具有约6m的长度的梯度折射率多模光纤的形式提供第二发射线部分718b和第二接收线部分722b，以具有至少20m的长度的梯度折射率多模光纤的形式提供第三发射线部分718c和第三接收线部分722c。在本示例中，各自以具有至少20m的长度的给定长度的阶跃折射率多模光纤的形式提供发射光返回装置742和接收光返回装置738。
[0125]在另一个实施例中，发射光返回装置742和发射模式调节器716被提供在OTDR726之内，使得仅当第一发射线部分718a连接到OTDR 726、或者更具体地说连接到被提供在OTDR 726之内的第二发射线部分718b时才产生发射装置708。总之，在系统700的使用期间，发射装置708被说成包含发射光返回装置742和发射模式调节器716。
[0126]应当注意的是，发射装置708和接收装置714的使用方式与如IEC61280_4_1标准描述的常规OTDR测量中所采用的常规发射线和尾线类似。因此，发射装置708和接收装置714中的每一个分别被配置为允许恰当的参考。
[0127]在使用期间，光源704用于产生测试光以传播到多模装置链路712中，使得光功率检测器706可以检测包括从测试光沿着多模装置链路712的传播而产生的反向散射和反射光的光信号并且将代表所检测的功率的值的输出信号发送到处理器730。输出信号可以用于显示OTDR曲线(例如类似于图6C至图6D中所示的OTDR曲线650和660的OTDR曲线)。在接收到输出信号时，处理器730被配置为用于基于输出信号来确定多模DUT 50的光功率衰减值。在示出的实施例中，处理器730经由输出信号连接732与光功率检测器706进行通信。可以以有线连接、无线连接或其组合的形式实现输出信号连接732。光功率检测器706和处理器730之间的通信可以是直接的或者间接的(例如，经由网络如互联网)。在另一个实施例中，处理器730还与用于控制注入多模装置链路712的测试光的光源704进行通信。
[0128]在一个实施例中，计算机可读存储器734具有存储于其上可以通过双线或三线参考程序的每一个步骤指导最终用户的程序。在本实施例中，最终用户由在OTDR 726的显示器(未示出)上显示的后续多组指令指导，以帮助参考系统700和测量多模DUT 50的光功率衰减值。考虑到系统700涉及OTDR方法而不是LSPM方法，这样的一组指令的示例参照图6A至图6B中所示的系统600描述并且也可以与系统700—起使用。如将理解，多模DUT 50的光功率衰减值的确定可以涉及反向散射功率级值的测量和计算，例如上文参照图6A至图6B和等式(I)至(12b)所描述。
[0129]如可被理解的，以上描述的和展示的这些示例仅旨在为示例性的。范围由所附权利要求书来指定。
【主权项】
1.一种用于测量多模DUT的光功率衰减值的方法，该方法包括: 使用光源来沿着具有彼此串行连接的第一多模装置、该多模DUT和第二多模装置的多模装置链路传播测试光； 所述传播包括诱导沿着该第一多模装置以及沿着该第二多模装置的该测试光的高阶光纤模的优先衰减； 使用光功率检测器来检测从该测试光沿着该多模装置链路的该传播而产生的光信号并且基于该所检测的光信号发送输出信号;并且 使用处理器来基于该输出信号确定该多模DUT的该光功率衰减值。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述传播在该多模装置链路的一端进行，并且其中，所述检测在该多模装置链路的另一端进行。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述传播和所述检测在该多模装置链路的同一端进行。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述传播进一步包括在所述诱导沿着该第二多模装置的该优先衰减之后对沿着该第二多模装置的该测试光的光纤模式进行搅乱。5.如权利要求3或4所述的方法，其中，该多模DUT的所述确定的光功率衰减值等同于将使用光源功率计方法测得的该多模DUT的光衰减功率值。6.一种用于测量正沿着多模DUT传播的光的光功率衰减值的系统，该系统包括: 第一多模装置和第二多模装置，该第一多模装置和该第二多模装置具有各自被配置为用于诱导光的高阶光纤模的优先衰减的第一模式调节器和模式滤波器中的对应的一个； 光源，该光源被配置为用于产生测试光，以沿着包括彼此串行连接的该第一多模装置、该多模DUT和该第二多模装置的多模装置链路传播； 光功率检测器，该光功率检测器可连接到该多模装置链路并且被配置为用于检测从该测试光的该传播而产生的光信号并且基于该所检测的光信号发送输出信号；以及 处理器，该处理器被配置为用于基于该输出信号来确定该光功率衰减值。7.如权利要求6所述的系统，其中，该光源和该光功率检测器两者可连接到该多模装置链路的同一端供用作光时域反射仪，该所检测的光信号包括从该测试光沿着该多模装置链路的该传播而产生的反向散射和反射光。8.如权利要求7所述的系统，其中，该第二多模式装置进一步包括在该第二多模装置的该模式滤波器下游的光返回装置，该光返回装置被配置为用于提供基本上与光的模态分布无关的反向散射转换因子。9.如权利要求8所述的系统，其中，该第二多模装置的该光返回装置包括阶跃折射率多模光纤的一部分。10.如权利要求8所述的系统，其中，该第二多模装置的该光返回装置包括梯度折射率多模光纤的一部分，该梯度折射率多模光纤具有比该第二多模装置的芯直径或数值孔径大的芯直径或数值孔径中的至少一个。11.如权利要求7、8、9或10所述的系统，其中，该第二多模装置进一步包括在该模式滤波器上游的梯度折射率多模光纤的第一部分和在该模式滤波器下游且在该光返回装置上游的梯度折射率多模光纤的第二部分。12.如权利要求6所述的系统，其中，该光源和该光功率检测器可连接在该多模装置链路的相对端。13.如权利要求6所述的系统，其中，该第二多模装置的该模式滤波器包括缠绕在具有被适配为用于诱导该优先衰减的直径的圆形卷轴上的多模光纤的一部分。14.一种供用于使用反射方法来测量多模DUT的光功率衰减值的接收装置，该接收装置包括: 梯度折射率多模光纤的第一部分； 模式滤波器，该模式滤波器具有连接到梯度折射率多模光纤的该第一部分的一端，该模式滤波器诱导正沿着该模式滤波器传播的光的高阶光纤模的优先衰减； 梯度折射率多模光纤的第二部分，梯度折射率多模光纤的该第二部分连接到该模式滤波器的另一端；以及 光返回装置，该光返回装置连接到梯度折射率多模光纤的该第二部分并且被配置为用于提供基本上与光的模态分布无关的反向散射转换因子。15.如权利要求14所述的接收装置，其中，该模式滤波器包括缠绕在具有被适配为用于诱导该优先衰减的直径的圆形卷轴上的多模光纤的一部分。
【文档编号】H04B10/07GK105827306SQ201610020509
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月13日
【发明人】B·吕谢, 何刚
【申请人】爱斯福公司