专利名称：光信号选择器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在光学测量领域或在光学通信领域应用的生成具有各种属性的光信号的光信号选择器。
背景技术：
在光学测量和光学通信领域，必须用实验方法和在市场上以人工方式创建具有各种属性的光信号，如，多个光信号强度级别，多个信号传输状态级别，从而对光学测量设备或光学通信设备进行评估。
例如，在评估光强度传感器时，必须改变多个级别的输入信号的光强度，并测量多个光强度级别中每一个光强度级别的光强度传感器的输出。在光学通信中，为了评估在光纤内传播的数字信号的波形退化状态和接收器端的再现性能，其波形退化在多个级别内变化的光学数字信号通过光纤，并对接收到的信号和再现状态进行评估。
在这些测量中，必须将具有各种属性的输入光提供到待测量的设备(测量对象)。光信号源生成具有特定属性的光信号；因此，为了将具有测量所需的属性的光信号提供给待测量的设备，准备了许多光信号源，用于生成具有涵盖所需的属性范围的各种属性的光信号，将这些光信号一个接一个地连续地提供到待测量的设备。或者，在光信号源和测量对象之间插入了能够连续地改变光信号的状态的设备。
例如，如显示了常规测量方法的图7所示，当需要三个光信号强度级别(A)、(B)和(C)时，准备三个光信号源20a、20b和20c，这些光信号源生成光信号，每一个光信号都具有相应的光信号强度级别(A)、(B)和(C)，这些光信号源根据需要连接到测量对象14，其中，测量是用监视器40执行的。具体来说，光信号源20a、20b和20c的光连接器28a、28b和28c顺次地连接到测量对象14的光连接器29，将光信号提供到测量对象14，每一个光信号都具有不同的强度，其中，测量是用监视器40执行的，以评估测量对象14。
在图8中，显示了其中信号强度随着单信号源而变化的示范性设备连接。光信号源20、可变光信号强度衰减器25、测量对象14和监视器40彼此连接在一起。由光信号源20生成具有给定强度的光，由可变光信号强度衰减器25调整其信号强度，以改变信号强度，并用监视器40执行测量，以评估测量对象14。
近年来，为了处理因特网用户的数量的迅速增长和通信数据的日益增大，通信线路越来越多地采用光纤，并将光导纤维末端敷设到每一个家庭。在敷设光纤时，为了在敷设光纤之后检查光纤的光传输性能，事实上，使光信号通过光纤，以便进行确认。图9显示了此确认操作的示例。光信号源20和可变光信号强度衰减器25连接到作为测量对象14的敷设的光纤的上游入口；用于测量信号强度的监视器40连接到其下游出口。在确认操作中，需要多个光信号强度。如此，在上游入口中，操作员17对可变光信号强度衰减器25进行调整，以改变光信号强度；在下游出口中，操作员18执行测量。在上游入口中对可变光信号强度衰减器的调整必须与下游出口中的测量同步，因此，操作员17和18通过使用会话线路15相互进行通信，以执行此确认操作。在操作员17端，除光信号源20和用于创建多个光信号强度的可变光信号强度衰减器25之外，需要用于控制可变光信号强度衰减器、其电源、用于测量可变光信号强度衰减器的输出光的强度的设备(未显示)的系统。也可以在各处敷设用于连接这些设备的光导纤维，因此，需要较宽的操作空间。
准备许多信号源在经济上是难以承担的，这些信号源用于生成用于测试诸如光学属性测量设备和光信号传播路径之类的测量对象所需的各种光信号。许多信号源连续地连接到测量对象，以测试测量对象；因此，执行所需的切换是需要花费时间的。此外，当信号源被替换为要连接到测量对象的另一个信号源时，光学属性可能由于此相同连接而改变，如此使得获取稳定的光信号变得不可能。此外，如果不能调整信号源的信号属性，就不能符合除了准备的信号属性之外的任何要求。因此，需要一种低成本的光信号提供设备，该设备可以轻松地从多个信号属性级别中选择其光信号属性为稳定的级别。
当使用能够连续地改变光信号属性的光学属性转换器作为光信号提供设备时，可以在较宽的范围内设置光信号属性，并可以进一步消除将许多信号源连续地连接到测量对象的操作。然而，为了将光信号设置为特定属性，必须调整光学属性转换器，并确认转换器的输出。此外，在能够连续地改变信号属性的光学属性转换器中，甚至在输出信号保持在给定属性的情况下，也对输出进行监视，并将如此检测到的输出与所期望的输出值进行比较，以调整转换器；具体来说，执行反馈控制，因此，始终需要提供电力。
如图9所示，在敷设光纤之后执行的确认操作中，敷设光纤(测量对象14)的两端彼此之间相距较长距离的操作员17和18改变/选择诸如光信号强度之类的属性，同时通过会话线路15相互进行通信，此操作效率不高。还需要准备、安装和调整设备，还要临时在现场敷设用于进行测试的光导纤维，因此，需要较宽的操作空间。然而，在很多情况下，难以在现场保证操作所需的场地面积。
发明内容
本发明的目的是提供能够有选择地生成具有各种属性的光信号选择器，用于评估或测试诸如光信号强度传感器及其他光学属性测量设备之类的测量对象，以及敷设的光信号传播路径。
根据本发明的光信号选择器包括光信号属性转换部分，该部分具有用于转换光信号属性的多个设备；光信号选择分支部分，该部分具有用于接收光信号的输入端口，以及用于有选择地将输入端口连接到光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备的光学开关；以及光信号选择输出部分，该部分具有光信号的输出端口，以及用于有选择地将光信号的输出端口连接到光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备的光学开关。光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备中的每一个设备都输出具有多个光信号属性级别中相应的级别的光信号，或输出具有相对于多种光信号属性类型的多个级别中的相应的级别的光信号。
优选情况下，根据本发明的光信号选择器进一步包括控制器，该控制器从光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备中至少选择一个设备，使光信号选择分支部分中的光学开关将用于接收光信号的输入端口连接到所选择的设备，并使光信号选择输出部分中的光学开关将选择设备连接到光信号的输出端口。
更优选情况下，可以在本地和远程对控制器进行操作。
优选情况下，光信号选择分支部分和光信号选择输出部分两者各具有多个1×2类型的光学开关。更优选情况下，1×2类型的光学开关是光路自保持(self-holding)类型。
优选情况下，包含在本发明的光信号选择器中的用于转换光信号属性的多个设备中每一个设备都转换从由光信号的强度衰减、强度放大、偏振转换、波长转换、波形退化、波形整形、调制、多路复用和延迟所组成的组中选择的至少一种光信号属性类型。
本发明的光信号选择器可以通过连接到生成具有给定属性的光信号的单个光信号源，而将具有对测量对象进行评估测试所需的各种属性的许多光信号提供给测量对象。
光学开关用于从用于转换光信号属性的许多设备中选择一个设备。如此，可以在10毫秒或更短的时间内快速地执行光路的改变。当使用多级1×2类型的开关作为光学开关时，当一个光学开关被激活期间，多级中彼此连接的多个光学开关可以同时被激活。如此，所有多级光学开关的驱动时间段可以缩短到一个光学开关的激活时间段。此外，1×2类型的机械开关是自保持类型，因此，不需要提供能源即可保持光路。
在本发明的光信号选择器中，进一步包括控制器，该控制器从光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备中选择一个设备，通过连接到光信号源的光学开关将该一个所选择的设备连接到输入端口，用于通过光学开关接收光信号，并将该一个所选择的设备连接到光信号的输出端口，可以通过使用控制器从光信号属性转换部分中的多个设备中选择一个设备，并可以通过使用控制器将输入端口和输出端口连接到所选择的设备。相应地，可以将具有所需要的属性的光信号提供到测量对象，以便可以轻松地对测量对象进行评估。此外，当可以在本地和远程对控制器进行操作时，还可以轻松地对诸如其两端彼此之间相距较长距离的光信号传播路径之类的测量对象进行测试。
图1是显示了根据本发明的实施例1的光信号选择器的方框图；图2是显示了根据本发明的实施例2的光信号选择器的方框图；图3是显示了根据本发明的实施例3的光信号选择器的方框图；图4是显示了根据本发明的实施例4的光信号选择器的方框图；图5是显示了根据本发明的实施例5的光信号选择器的方框图；图6是说明了通过使用根据本发明的实施例1的远程可操作的光信号选择器来确认测量对象的操作的视图；图7是说明了确认测量对象的常规操作的视图；图8是说明其中信号强度随着单信号源而变化的设备连接的示例的视图；以及图9是说明了敷设光纤之后的常规确认操作的视图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。为使描述便于理解，对相同的组件和部件应用了相同的参考编号。
示例1图1是通过使用根据本发明的实施例1的光信号选择器1评估光信号放大器(测量对象14)的方框图。光信号选择器1具有光信号的输入端口8和光信号的输出端口9。测量对象14连接到光信号选择器1的输出端口9，此外，监视器40连接到测量对象以便对测量对象14的输出进行测量。光信号源20连接到光信号选择器1的输入端口8。
为了对光信号放大器进行评估，必须通过改变两个级别或更多级别中输入光信号强度，确定光信号放大器的输出和输入之间的关系。一个信号源的光信号输出具有某一强度级别；光信号源的光信号输出在光信号选择器I中的三个级别中衰减；将如此衰减的光信号的三个级别中的每一个都连续地提供到测量对象14。
光信号选择器1包括光信号属性转换部分3，该部分将衰减光信号强度的三个衰减器31a、31b和31c作为用于转换光信号属性的设备；光信号选择分支部分2，该部分具有将输入端口8有选择地连接到三个衰减器31a、31b和31c的光学开关；以及光信号选择输出部分4，该部分具有将输出端口9有选择地连接到三个衰减器31a、31b和31c的光学开关。在衰减器31a、31b和31c中利用了光纤的弯道损失；通过调整弯曲的光纤的曲率半径和转弯的数量，衰减器31a、31b和31c的的光衰减分别被设置为1dB、3dB和10dB。具有1×2类型的光学开关2a和2b的光信号选择分支部分2从衰减器31a、31b和31c中选择一个衰减器，并将提供到输入端口8的信号连接到所选择的衰减器(31a、31b和31c)。具有1×2类型的光学开关4a和4b的光信号输出选择部分4从衰减器31a、31b和31c中选择一个衰减器，并将所选择的衰减器连接到输出端口9。
从光信号属性转换部分3中的三个衰减器中选择一个衰减器，并通过使用光信号选择分支部分2中的两个1×2类型的光学开关2a和2b将所选择的衰减器连接到输入端口8，通过使用光信号选择输出部分4中的两个1×2类型的光学开关4a和4b，将所选择的衰减器连接到输出端口9。通过控制器10实现上述连接。
控制器10在光信号选择分支部分和光信号选择输出部分中具有选择和驱动光信号属性转换器(在本实施例中为衰减器)、驱动光学开关的电路，以及检测光学开关的位置的电路。利用控制器10，光学开关2a和2b和光学开关4a和4b的光路可以按所需的顺序改变，以从衰减器31a、31b和31c中选择一个衰减器，由此，从光信号源20发送到测量对象14的光信号的强度可以改变。控制器10连接到控制台11。控制台11具有显示光信号属性转换部分中的每一个转换器的操作状态以及光信号选择分支部分和光信号选择输出部分中的光路的连接状态的显示单元；以及用于手动改变光路的操作单元。利用该操作单元，可以手动或以预先确定的顺序改变光学开关2a和2b以及光学开关4a和4b的光路。在显示单元中，可以根据指示灯的发光确认光路的连接状态，或者也可以通过CRT显示该连接状态。此外，控制器10可以连接到光路改变远程操作单元12。该远程操作单元12基于来自外部的信号向控制器10发送光路改变指令，同时获取光路的连接状态，具有相对于接口的服务器的功能。服务器具有唯一IP地址；同时，远程操作接口13被设置为100BASE-T LAN接口。此LAN接口连接到因特网，从而可以远程站点对本发明的光信号选择器进行控制。
注意，远程操作接口13不仅限于上文所描述的LAN接口；也可以使用各种有线以及无线接口，如RS 232C、IEEE 1394和USB。当在光信号选择器中安装了上文所描述的多个接口时，设备本身的成本将增大。然而，在此情况下，接口选择的范围扩大，从而可用性会得到显著改善。
利用本发明的光信号选择器，可以改变提供到测量对象的光信号的强度，而不必取消光信号源20和测量对象14之间的连接。此外，由于连接是通过光学开关实现的，所以可提供具有稳定强度的光信号。
在实施例1中使用的光学开关是1×2类型；利用一个输入光路和两个输出光路，可以从两个输出光路中选择一个光路；或者利用两个输入光路和一个输出光路，可以从两个输出光路中选择一个光路。1×2类型的光学开关具有10毫秒或更小的短的光路改变时间时段，因此，驱动时间段比较短。作为1×2类型的光学开关，使用所谓的自保持类型的光学开关是优选的，这种光学开关通过电磁力改变光路，并通过永磁铁的吸取力保持所连接的光路；这样的光学开关的示例包括美国专利No.6,169,826(2001年1月2日授权)或在美国专利No.6,836,586(2004年12月28日授权)所说明的。
在实施例1中，在光信号属性改变部分使用了衰减系数彼此不同的三个衰减器。如此，在光信号选择分支部分，使用了两个1×2类型的光学开关；来自输入端口的一个输入光路通过三个输出光路连接到每一个衰减器。在光信号选择输出部分，使用了两个1×2类型的光学开关；三个输入光路连接到一个输出光路，从而从三个衰减器中选择一个衰减器，并将其连接到输出端口。
根据本发明，可以增加在实施例1的光信号选择器中使用的衰减器的数量，并可以增加其中使用的1×2类型的光学开关的数量。或者，可以使用I×N类型的光学开关，其中，输出光路的数量N大于2。此外，作为衰减器，可以使用其衰减系数是固定的或半固定的衰减器(在此情况下，可以在小范围内调整衰减系数)。例如，在实施例1中使用的利用了光纤的弯道损失的衰减器中，在转弯的数量是固定的情况下，通过改变曲率半径，在小范围内可以调整衰减系数。
在实施例1中，为了生成三种类型的具有强度彼此不同的光信号用于评估光信号强度传感器，光信号选择器包括作为用于转换光信号属性的设备的光信号衰减器。除强度之外，光信号具有诸如偏振、波长、波形、多路复用和延迟之类的属性。相应地，必须根据光信号源和要评估的测量对象改变光信号属性。根据光信号源、测量对象的类型以及评估的项目，本发明的光信号选择器可以包括光信号属性转换器，该转换器改变从光信号的强度衰减、强度放大、偏振转换、波长选择、波长转换、波形退化或钝化、波形整形，调制、多路复用和延迟中选择的至少一种光信号属性。表1显示了这些光信号属性转换的概要。
表1
示例2图2显示了通过使用根据实施例2的光信号选择器1评估光信号放大器(测量对象14)的方框图。代替在实施例1的光信号选择器中使用的利用了光纤的弯道损失的衰减器31a、31b和31c，这里使用了光纤的偏移熔合(offset fusion)连接点31a′、31b′和31c′。在偏移熔合连接点中，两个光导纤维通过熔合而连接，其核心的中心轴偏离；由于由光纤核心的中心轴的偏离所引起的光强度的损失，光信号被衰减。衰减值是通过偏移熔合连接来设置的，因此衰减值是固定的。然而，可以降低光信号选择器的大小和成本。
示例3图3显示了通过使用根据实施例3的光信号选择器1评估分散相补偿器的方框图。在评估分散相补偿器中，必须将具有不同退化状态(钝化状态)(即，不同相位移)的三种类型的光信号提供到分散相补偿器；在分散相补偿器内恢复移动的相位，并监视了原始相位恢复了多少。光信号选择器1包括光信号属性转换部分3，该部分具有改变光信号退化状态的三个相分散单元32a、32b和32c；光信号选择分支部分2，该部分具有将输入端口8有选择地连接到三个相分散单元32a、32b和32c的光学开关2a和2b；以及光信号选择输出部分4，该部分具有将输出端口9有选择地连接到三个相分散单元32a、32b和32c的光学开关4a和4b。相分散单元32a、32b和32c将光信号转换为电信号，并进一步将电信号转换为光信号，数字光信号的上升和下降被移动或其周期被改变，而光信号的频率保持不变。当从光信号源20输出的光信号穿过输入端口8并在光信号属性转换部分3的相分散单元32a、32b和32c中进行退化处理时，相分散单元的输出分别具有+θ、-θ和+θ′的相位移。本实施例的光信号选择分支部分2和光信号选择输出部分4与实施例1和2中使用的配置相同。
实施例3的光信号选择器1类似于图1是控制器驱动的。三个相分散单元32a、32b和32c以预先确定的顺序通过输出端口9连接到测量对象14，即，分散相补偿器，从而，将彼此具有不同退化状态的三种类型的光信号提供到分散相补偿器，通过使用监视器40，测量分散相补偿器进行的相位校正的程度。
示例4图4显示了通过使用根据实施例4的光信号选择器1评估测量对象14的方框图。在本实施例中，作为用于转换光信号属性的设备，光信号属性转换部分3具有四个衰减光信号强度的衰减器31a、31b、31c和31d。为了将输入端口8有选择地连接到四个衰减器31a、31b、31c和31d，光信号选择分支部分2由1×2类型的光学开关2c(这种类型的光学开关是2×4类型的光学开关的一部分)和2×4类型的光学开关2d构成。为了将输出端口9有选择地连接到四个衰减器31a、31b、31c和31d，光信号选择输出部分4由2×4类型的光学开关4c和1×2类型的光学开关4d构成(该1×2类型的光学开关4d是2×4类型的光学开关的另一部分)。这里使用的三个2×4类型的光学开关中包含的两个1×2类型的光学开关彼此协同工作。例如，2×4类型的光学开关中包含的两个1×2类型的光学开关2c和4d是同时被驱动的；当一个1×2类型的光学开关2c选择2c1端，另一个1×2类型的光学开关4d选择4d1端。此外，当1×2类型的光学开关2c选择2c2端时，另一个1×2类型的光学开关4d选择4d2端。此外，三个2×4类型的光学开关可以同时被驱动。当使三个2×4类型的光学开关彼此协同工作时，控制器中包含的用于驱动光信号选择器1的光学开关驱动电路可以具有简单的配置。此外，在使用2×4类型的光学开关的光信号选择器中，与单独地使用1×2类型的光学开关的情况相比，组件的数量可以减少。
示例5图5显示了通过使用根据实施例5的光信号选择器1评估测量对象14的方框图。在本实施例中，作为用于转换光信号属性的设备，光信号属性转换部分3具有衰减光信号强度的两个衰减器31a和31b以及改变光信号的退化状态的两个相分散单元32a和32b。本实施例的光信号选择分支部分2和光信号选择输出部分4与实施例4中使用的配置相同。通过使用此光信号选择器1，具有不同光信号强度的两种类型的光信号和具有不同退化状态的两种类型的光信号按照预先确定的顺序被提供到测量对象14，从而可以通过使用监视器40对测量对象14进行评估。
作为本实施例的变体，还可以实现包括下列各项的光信号选择器光信号属性转换部分，该部分具有四个光信号衰减器，四个相分散单元，四个偏振改变单元，以及四个波长转换器；光信号选择分支部分，该部分将输入端口有选择地连接到这十六个光信号属性转换器；以及光信号选择输出部分，该部分将输出端口有选择地连接到这十六个光信号属性转换器。在根据此变体的光信号选择器中，四种类型的光信号属性中的每一种类型可以在四个级别中变化，如此方便性显著提高。
示例6图6是说明敷设光纤之后通过使用实施例1中所描述的远程可操作的光信号选择器1的确认操作的视图。如图9所描述，在敷设光纤之后的常规确认操作中，光信号源20、可变光信号强度衰减器25，以及操纵这些设备的操作员需要在作为测量对象14的敷设的光纤的一端，在敷设的光纤的另一端需要监视器40和另一个操作员。两个操作员在相互进行通信时执行操作。当使用本发明的远程可操作的光信号选择器1时，操作员18通过远程通信线路对连接到位于敷设的光纤14的光信号源20的附近的光信号选择器1的远程操作设备30进行操作，并从光信号选择分支部分、光信号属性转换部分以及光信号选择输出部分中选择一个部分，从而将敷设操作之后的确认操作所需的光信号通过作为测量对象14的敷设的光纤发送到监视器40。操作员可以根据从监视器40获得的测量值判断敷设的光纤14的状态。在敷设光纤之后执行确认操作时，在光信号源20和远程可操作的光信号选择器1连接到作为测量对象14的敷设的光纤之后，操作员不必在现场；操作员可以在监视器40端单独执行操作。
拥有上面的实施例中描述的功能和配置的本发明的光信号选择器1的尺寸大约为宽250mm×高90mm×厚300mm。占地面积大约为组合了单个设备的常规情况的十分之一，因为光导纤维的线路等显著减少，从而可以在任何操作现场执行铺设光纤之后的确认操作。
详细描述了本发明的光信号选择器的实施例。然而，光路连接方法、光信号属性转换方法，以及条件的数量N不仅限于此。此外，作为光学开关，可以混合地使用1×2类型的开关和2×4类型的开关，也可以使用可以快速地改变光路的其他光学开关。作为安装在光信号选择器中的光信号属性转换设备，根据光信号源的类型和待评估的测量对象的类型，可以使用具有强度衰减、强度放大、偏振转换、波长选择、波长转换、波形退化(钝化)、波形整形，调制、光信号的多路复用和延迟功能的各种设备。
权利要求
1.一种光信号选择器，包括具有用于转换光信号属性的多个设备的光信号属性转换部分；光信号选择分支部分，该部分具有用于接收光信号的输入端口，以及用于有选择地将输入端口连接到光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备的光学开关；以及光信号选择输出部分，该部分具有光信号的输出端口，以及用于有选择地将光信号的输出端口连接到光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备的光学开关。
2.根据权利要求1所述的光信号选择器，进一步包括控制器，该控制器从光信号属性转换部分中的用于转换光信号属性的多个设备中选择至少一个设备，使光信号选择分支部分中的光学开关将用于接收光信号的输入端口连接到所选择的设备，并使光信号选择输出部分中的光学开关将所选择的设备连接到光信号的输出端口。
3.根据权利要求2所述的光信号选择器，其中，可以在本地和远程地对控制器进行操作。
4.根据权利要求2所述的光信号选择器，其中，光信号选择分支部分和光信号选择输出部分各具有多个1×2类型的光学开关。
5.根据权利要求4所述的光信号选择器，其中，所述多个1×2类型的光学开关是光路自保持类型。
6.根据权利要求1所述的光信号选择器，其中，用于转换光信号属性的多个设备转换从由光信号的强度衰减、强度放大、偏振转换、波长转换、波形退化、波形整形、调制、多路复用和延迟组成的组中选择的至少一种光信号属性。
全文摘要
在光学测量和光学通信领域，为了从数量为N的光信号属性转换条件中选择一个条件，通过使用光学开关，在从输入延伸到输出的信号传输光路内提供了数量为N的选择光路，从而可以进行所需要的光信号属性转换。一种设备是光转换电路，其中，通过使用光学开关，一个光信号输入被分支为数量为N的选择光路，并通过使用光学开关，数量为N的选择光路作为一个光信号输出，其中，用于转换光信号属性的至少一个或多个设备插入到数量为N的选择光路中，从而可以在光学开关的控制下从数量为N的光信号属性转换条件中选择一个条件。
文档编号G02B26/00GK1744467SQ20051009783
公开日2006年3月8日 申请日期2005年8月30日 优先权日2004年8月30日
发明者佐藤毅志, 上野修宏 申请人:日立金属株式会社