多规格光纤鉴别器的制作方法

专利名称：多规格光纤鉴别器的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及测试光纤中是否载有光信号的光纤测试装置，更具体地说，涉及可用于不同规格的光纤的这样一种装置。
背景技术：
在本领域中，光纤鉴别器是众所周知的，且总的用来确定光纤中是否载有光信号，尤其是是否载有测试信号。这些装置通常用来测试载有信号(包括语音和数据)的光纤。光纤鉴别器的测试是通过提取光纤小弯曲处的一小部分光信号来进行的。请参见美国专利第5,138,690，其中讨论了较详细的工作情况以及一系列有关现有技术的专利。
现有光学鉴别器仍然有许多缺点。其中一部分缺点涉及用鉴别器测试不同规格光纤时的缺点。大多数鉴别器仅用于一种类型或规格的光纤，具体说是250μm的光纤。有的鉴别器声称可以用于所有规格的光纤(例如Noyes’OFI-200，或Wilcom’s F6222)，但是所提供的只是不适用的方案，而且还具有不少技术问题。
例如，有些设计用于不同规格光纤的装置使用一只活塞来迫使光纤抵靠在一探测器头部上，从而不能满足所有不同规格的工业(Bellcore)弯曲损耗要求。过分的弯曲损耗会引起如在‘690专利中所说的线路中断。在那些使用两个或更多活塞的仪器中，装置必须部分拆开，以便能接触活塞更换活塞。由于加在光纤上的压力不是恒定的压力，所以这种装置仍然不能维持可重复的弯曲损耗规定。具体说来，使用者的所使用的不同压力(即手的夹持力)不仅不能保证弯曲损耗，而且有时还会引起过分的弯曲损耗。
有关现有多规格的光纤鉴别器的另一个问题是光纤的操作机构。这些装置的性能主要取决于使用者怎样把光纤安装在装置头的部中。使用者必须学会不同的技术以安装不同的光纤，例如把不同的光纤安装在用夹子夹上去的头部机构中的不同位置。
装置的性能还主要取决于泄漏进装置探测器头部的外界光。太多的外界光泄漏进头部不仅会限制灵敏度，还会对光纤中的光信号作出错误的鉴别。由于错误的鉴别，仪器的使用者有可能由于错误判断而损坏光纤。对于某些装置，在较暗的环境中可以用屏蔽的办法隔绝外界光，但在明亮的条件下(例如太阳光或强烈的室内光)，这些装置就会变得无用，限制了装置在实际环境中的使用。因此，这就需要发明一种能方便用于不同规格的光纤并能保证可重复的弯曲损耗的光纤鉴别器。如果装置在任何外界光的条件下对低功率信号有较高的灵敏度，则更加有利。
发明概要本发明提供一种多规格光纤鉴别器，它能对在线光纤线路进行有效鉴别和通讯测试，而不需要割断光纤或中断正常的使用，在日常保养和线路改装的过程中使用更为理想。有一个实施例特别设计成能测试250μm、900μm和3mm直径的光纤以及带状光纤(达12光纤数(count))。装置总的包括一前端部有一容纳光纤的槽的本体、一在端部内的位于槽旁边的光电探测器和一在本体内的把一部分光纤强迫推向光电探测器的活塞，该活塞至少有两个活塞表面，一个形成用于第一光纤直径的第一精密弯曲几何形状，另一个形成用于第二光纤直径的第二精密弯曲几何形状。活塞通过一弹簧机构朝探测器偏置，该弹簧机构也对光纤施加一预定的压力。
有一装置用以选择第一或第二活塞表面中的一个把一部分光纤推向探测器。在较佳实施例中，活塞包括一个具有两个活塞表面的滑块零件，该滑块具有一可在一第一方位与一第二方位之间旋转的轴，在第一方位，第一活塞表面面朝探测器，在第二方位，第二活塞表面面朝探测器。可在滑块轴或本体上可以设置标记，以可目视指示已所选择的是第一活塞表面还是第二活塞表面。滑块在不拆开装置的情况下就能在第一方位与第二方位之间运动，但是这种运动只有当活塞在离开探测器的缩回位置时才被允许。滑块包括可释放地把滑块固定在第一方位和第二方位中的任何一个中的止动装置。
还设置了一新颖的光屏蔽件，使泄漏到头部组件中的外界光达到最少。这种光屏蔽件包括一第一条不透明的、连接于探测器一第一侧的可压缩泡沫、一第二条不透明的、连接于探测器一第二侧的可压缩泡沫、一第三条不透明的、连接于活塞一第一侧的可压缩泡沫和一第四条不透明的、连接于活塞一第二侧的可压缩泡沫，使得当活塞在关闭位置时，第三条和第四条泡沫分别紧邻和适合于第一条和第二条泡沫。第三和第四条泡沫的前端最好有一切口，其位置能使它紧邻在探测器上的第一和第二条泡沫。第三和第四泡沫条最好由比第一和第二泡沫条软的材料制成。
这种构造提供了一种光纤鉴别器，它具有对所有类型和规格的光纤都能接受的可重复的、非浸入弯曲损耗值，并且对功率极低的信号也是很灵敏的。装置体积小(可用手握持)、使用方便、机内装有电池、对使用者没有培训要求而且成本相当低。
附图简要说明参阅附图将能更好地理解本发明，附图中

图1是本发明的多规格光纤鉴别器的一个实施例的侧视图，它示出了处在放松的、关闭位置的头部组件；图2是图1实施例的俯视图；图3是图1实施例的立体分解图；图4是沿图2的4-4线截取的剖视图；图5是对图1光纤鉴别器中的头部组件进行部分剖开的立体图；以及图6是头部组件的立体图，它示出了另一种光屏蔽结构。
较佳实施例的描述下面参阅附图，尤其是参阅图1和2。图中示出了本发明多规格的光纤鉴别器一实施例10的外形。光纤鉴别器10总的由具有一手柄部14和一端部16的空心体12、一扳手18、一启动或开/关按钮20和一个或多个指示装置22所组成。空心体12可由任何耐用的材料构成，最好是诸如丙烯腈丁(ABS)、聚碳酸酯或乙缩醛等工程塑料，但是可以是压铸、冲压或机加工的金属如铝构成。再看图3，空心体12由一顶盖部24、一底盖部26、一前部或挡板28和一导线板30所组成。还设置一可打开的覆盖件32以更换电池34。光纤鉴别器可连接于一外电源，当然有利的是在空心体12的空腔内设置电池。可用任何传统方法包括使用机械紧固件、粘结剂或声波焊来连接顶部24、底部26、挡板28和导线板30。沿导线板30下侧有一形成把电线容纳在空心体12内的内通道的脊36。设置橡皮条38和40用于手柄14的手握持部，一扳手扣42紧固在扳手18的端部上。一标签44用来为每一指示装置22提供书面信息。指示装置的功能将在下文进一步说明。虽然空心体12的规格可以有很大的变化，但它应该小到能用一只手握持，较佳实施例空心体的长、宽和高分别约为22.5cm、3.0cm和6.0cm。
挡板28有一个容纳要测试的光纤的一部分的槽46，该槽46朝一光学探测器50缩小。端部16的前部最好是渐缩的，以便聚积成束的光纤分开，得以把单根光纤置于槽46内，以此方法，通过简单地把光纤放入槽中，用一只手就可把一根光纤装到鉴别器10中。对齐槽的几何形状决定了各种规格的光纤都能与探测器传感区域的垂直中心对齐。这是通过采用一V形斜面或槽(即渐缩的槽)来实现的，当扳手18被释放时，该V形槽将各光纤驱向V形槽的顶点。
下面结合图4和5说明光纤鉴别器10的内部特征，尤其是夹在光纤上并捕获在所形成的光纤弯曲处的逃逸光(如果有的话)的头部组件48的那些特征。探测器块50和匹配活塞(piston)52构成了光纤弯曲的精确几何形状。要求活塞表面上的精确的弯曲的半径以使光纤与弯曲的几何形状相符并使弯曲损耗达到最小。在这个实施例中，两个活塞表面54和56设置在一个滑块(mandrel)58上，该滑块58与滑块轴60一起形成活塞52。使一个表面(54)最适用于250μm光纤，另一个表面(56)最适用于900μm光纤，但900μm活塞表面也可用于3mm光纤。由于成本及性能要求，在该实施例中仅提供两个活塞表面，但本领域的技术人员应该认识到本发明也可以为其它光纤规格使活塞具有三个或更多的活塞表面。发明人还构造了一种具有用于250μm、900μm和3mm光纤的三个滑块表面的活塞。在那个实施例中(未示出)，当仪器在使用250μm活塞表面没有探测到250μm信号时，并且如果技工要割断这样一根“坏掉”的光纤时，比较明智的是首先还要在900μm活塞表面上复查一下这根光纤。这在900μm的活塞表面上光纤弯成比较小的锐角以增加灵敏度，这可能引起线路中断，但这比割断一根误认为是死光纤的误操作要明智些。
滑块58最好由诸如黄铜的金属材料构成，精确加工三个(或两个)相对的侧面以形成分开的最佳的弯曲(bend)几何形状。有三个表面的滑块最好有一个用于250μm光纤其曲率半径为5毫米和滑块角度为11°的活塞表面、一个用于900μm光纤其曲率半径为3毫米和滑块角度为11°的活塞表面和用于3毫米光纤其曲率半径为2毫米和滑块角度为25°的一第三活塞表面。应予以理解的是，对于特定类型的光纤(Siecor/Corning SMF-28)这些参数是最佳化的，如果用于其它光纤，则这些参数可以改变。典型的半径范围一般在2mm-6mm，滑块角度的范围在6°-25°。
活塞52在一支架62内绕轴60枢转并用一锁紧弹簧64和止动球66而保持在适当位置。轴60具有容纳球66的精加工孔或凹座，以保证各个活塞表面可重复地定位在优选位置。活塞顶上的一旋钮有一槽68，使使用者用一常规的螺丝起子、小的硬币或任何类似的工具就能改变活塞的方位。挡板28中有一能够直接接触到轴60和槽68的孔70，从而为了用于不同光纤类型，不用拆下空心体12或头部组件48就可改变仪器。滑块轴60的顶部标记有指示细光纤(250μm)侧的一小点72和指示较粗光纤(900μm或3mm)侧的一大点74。或者，可在滑块轴60的顶部形成或印刷一箭头或类似指示记号(见图6)，在挡板28外表面上印有标记，以指示轴的适当位置，例如将三个圆点印在挡板28孔70周围的不同部位上，在各点附近印上“250”、“900”和“3”字样。
通过诸如螺钉76紧固于扳手18的滑块支架62还安装在允许支架62滑向和滑离探测器50的支承组件78上。支承组件78包括一用例如螺钉82直接紧固于支架62的滑动承载件80和一用诸如螺钉88紧固于一框架支承件86的基座84。框架支承件86又连接于顶盖部24和底盖部26以及空心体12上。支承组件78的使用提供了活塞52与探测器50的精确对齐，提高了用鉴别器10所进行的测量的再现性。如上所述，重要的是当光纤保持在活塞52与探测器50之间时要限制作用在光纤上的力。在本发明中，设置了可以小心调整光纤上的压力的装置。滑块支架62有一与支承组件78的滑动轴对齐的孔90，一精密弹簧92位于其中。一间隔件94的一端抵靠在框架支承件86的一壁上，另一端支撑弹簧92。由于扳手18仅仅是起到缩回或打开头部组件48的作用，活塞52所施加的力完全取决于弹簧92，这样在光纤上提供的是精密的可再现的负荷。在较佳实施例中，弹簧压力约为7.1N(1.61bs)。这种构造克服了现有光纤鉴别器的缺点，提供了对所有光纤规格都在工业技术要求(小于或等于2dB)范围之内的可重复的、非侵入弯曲损耗(有些彩色光纤(colored fiber)的弯曲损耗要超过2dB，具体数字视制造商而定)，并使每一类光纤都具有最佳的灵敏度。该装置小到能用手握持使用，而且制造成本相当低，并且有电池34装在机内不用外电源。
由于孔70在挡板28上的部位，当头部组件48在打开位置时，只能改变活塞52的方位，以容纳另一规格的光纤。使用者必须缩回扳手18以把槽68定位在孔70中，使活塞可以旋转。这样可防止对活塞表面或探测器50的破坏，以及防止对保持在处于放松状态的鉴别器10中的任何光纤的破坏。图1-2和4-5示出了在放松、关闭位置的光纤鉴别器10。
在图3中看到的另一个元件是支承光纤鉴别器10的电子组件的印刷线路板(PCB)96。指示装置22(例如发光二极管)和开关按钮20都由PCB96支承。探测器50、相关的电子线路和指示装置22与美国专利5,138,690中所描述的相应部件相类似，但那些部件总的与本发明的基本方面无关，而本发明涉及的是多个活塞表面对一探测器的精密和可重复定位，以提高对不同规格的光纤的使用适用性。然而本发明对探测器系统作出了一个改进。象在‘690专利中那样，安装了两个PIN二极管(未示出)，以接收从光纤两个方向中的任何方向泄漏出来的光。随着光信号的传播方向的不同，一个PIN二极管收集的光比另一个多。壳体中的电子线路(由一节9伏碱性电池提供电源)，转化和测量探测器的电流并进行比较。比较显示传播的方向。探测器50采用了矩形的光电二极管，使光电二极管的表面面积达到最大，以收集光和提高测量的再现性；这种二极管可以从Germanium Power Devices of Andover，Massachusetts(2.5mm×3mm双探测器组件)购得。本发明也可以采纳其它的改变，诸如专利‘690中所描述的驱动阻尼或检查活塞的位置的传感器。
本发明光纤鉴别器10结构中的另一改进涉及到对付测量信号时外界光的泄漏入头部组件48的问题。两个(不透明)泡沫件设置在探测器50和活塞52的每一侧，以隔绝外界光的进入。用在活塞侧的、连接于支架62前端的泡沫条98比用在探测器侧的泡沫条100软。当一光纤安装在头部组件48中时，泡沫条100与光纤周围相吻合。这种布局使光纤的周围流下小间隙，外界的光仍然有可能通过该间隙。安装泡沫条98(在泡沫条100的外侧)，使它们覆盖界面间隙，以阻止外界光的进入。这种两层式压缩泡沫结构为装置提供了一种独特的、简单的和有效的对外界光的阻隔。
光纤鉴别器10使用方便，这实际上用不着任何培训工作。第一，通过缩回扳手18把槽46和旋转的滑块轴60暴露在所需的位置来选择活塞表面，即点72和74中的一个所指示的位置，并当止动球66卡入滑块轴60上的相应凹体中的位置时适当对齐。扳手18再缩回到打开头部组件48，把要测试的光纤放入槽46中。光纤应该在端部16两侧的底部平躺在槽46中。对于不同的光纤规格不需要专门对齐。光纤放入槽46中之后，释放扳手18以关闭头部组件48，给光纤以一精密的弯曲。弹簧92对光纤提供恒定的压力，给予一个可重复的、改进的弯曲损耗性能。如果有信号通过，装置通过激发其中一个指示装置22就能显示该信号，并进一步指出该信号的传播方向。装置还能指示信号的其它特征，例如它是否是在远处所注入光纤中的一个测试信号。测试完成之后，扳手缩回，打开头部组件48，取下光纤。
图6示出了形状略微复杂的泡沫件。在该泡沫中，连接于支架62两侧的泡沫条98’具有当光纤放在槽46中时支撑该光纤的切口102。当头部组件48处于放松、关闭位置时，切口102还包围连接于探测器50两侧的泡沫条100’凸起的前端。这些匹配表面对隔断那些反之会进入在那里光纤进入槽46的头部组件48的光甚至更为有效。泡沫条98’最好是一种硅酮(silicone)泡沫，且比泡沫条100’软，而泡沫条100’最好是一种开孔的尿烷泡沫。使用一种配合较硬泡沫周围的软泡沫允许使用一种较小的压综弹簧92，这能延长支承组件78的使用寿命，而且对使用者的扳手手指施加的负荷也较小。
虽然上面结合专门的实施例描述了本发明，但这种描述不是意味着对本发明的限制。参考本发明的描述以及所公开的实施例，对本发明的已公开实施例以及其他实施例作出种种改变对本领域的技术人员来讲是显而易见的。因此可以预料到这些改变都是可以在不脱离如所附的权利要求所阐述书的本发明精神或范围的情况下作出的。
权利要求
1.一种探测光信号是否存在于光纤中的装置，该装置包括一有一容纳光纤的槽的本体；一在所述本体内、位于所述槽旁边的探测光信号的装置；一在所述本体内的把光纤的一部分强迫推向所述探测装置的活塞装置，所述活塞装置至少有两个活塞表面，其中一第一活塞表面形成与一第一光纤直径相关的第一精密弯曲几何形状，第二活塞表面形成与一第二光纤直径相关的第二精密弯曲几何形状；以及选择第一和第二活塞表面中的一个以把它的一部分光纤推向探测装置的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述活塞装置包括一个至少有两个表面的滑块件，所述表面中一个是所述第一活塞表面，另一个是所述第二活塞表面；以及所述选择装置允许所述滑块件在一第一方位与一第二方位之间运动，在所述第一方位，所述第一活塞表面面朝所述探测装置，在所述第二方位，所述第二活塞表面面朝所述探测装置。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述探测装置包括一探测块，该探测器块具有一第一条不透明的、连接于所述槽的一第一端旁边的所述探测器块一第一侧的可压缩材料和一第二条不透明的、连接于所述槽的一第二端旁边的所述探测器块一第二侧的可压缩材料；以及所述活塞装置具有一第三条不透明的、连接于所述活塞装置一第一侧的可压缩材料，所述第三条材料具有一前端和一在所述前端的切口，其位置使得当所述活塞装置把光纤推向所述探测器块时，所述切口紧邻在所述探测器块上的所述第一条材料，所述活塞装置还有一第四条不透明的、连接于所述活塞装置一第二侧的可压缩材料，所述第四条材料具有一前端和一在所述前端的切口，其位置使得当所述活塞装置把光纤推向所述探测器块时，所述切口紧邻在所述探测器块上的所述第二条材料。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述槽朝所述探测装置缩小，使得光纤与所述探测装置的垂直中心对齐而不论光纤的规格如何。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述活塞装置包括把一预定压力施加到光纤上的装置。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括可目视地指示所选择的是所述第一活塞表面和第二活塞表面中的哪一个的装置。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述选择装置在不拆开本发明装置的情况下就能选择所述第一或第二活塞表面。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于只有当所述活塞装置在脱离所述探测装置的缩进位置时，所述选择装置才可允许所述滑块件在所述第一与第二方位之间活动。
9.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述滑块件包括可释放地把所述滑块件固定在所述第一和第二方位的止动装置。
10.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述滑块件具有一其轴线在所述第一与第二活塞表面之间延伸的轴；以及所述选择装置允许所述滑块件绕所述轴线旋转，以使滑块件位于所述第一和第二方位。
11.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述滑块件安装在一支架中；所述支架安装在一承载件上；以及所述承载件可滑动地安装在所述本体内，使得所述滑块件可移向和移离所述探测装置。
12.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述活塞装置包括把一预定的压力施加到所述光纤的装置。
13.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述第一、第二、第三和第四条材料是由泡沫材料构成的；以及所述第三和第四条泡沫条比所述第一和第二泡沫条软。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于所述滑块件包括可释放地把所述滑块件固定在所述第一和第二方位的止动装置。
15.一种探测不同直径的光纤中的光信号的仪器，该仪器包括—具有前端部和一在所述前端部有容纳光纤的槽的本体；一在所述本体的所述前端部内、位于所述槽旁边的探测器块，所述探测器块具有探测光信号的装置；一位于所述本体的所述前端部内、以迫使光纤的一部分压向所述探测器块的活塞，所述活塞可在打开与关闭位置之间运动并至少有两个活塞表面，所述活塞表面中的第一个形成一第一精密的弯曲几何形状适于把一第一直径的光纤推向所述探测器块，所述活塞表面中的第二个形成一第二精密弯曲几何形状适于把一第二直径的光纤推向所述探测器块；使所述活塞偏置于所述关闭位置的装置；以及选择所述第一和第二活塞表面中的一个以把部分光纤推向所述探测器块的装置。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于所述偏置装置包括以一预定压力将所述活塞压向光纤的装置。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于所述活塞包括一个至少有个表面的滑块件，所述表面中一个是所述第一活塞表面，所述表面中的另一个是所述第二活塞表面；以及所述选择装置使所述滑块可在一第一方位与一第二方位之间运动，在所述第一方位，所述第一活塞表面面朝所述探测器块，在所述第二方位，所述第二活塞表面面朝所述探测器块。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于只有当所述活塞在离开所述探测块的缩进位置时，所述选择装置才允许所述滑块件在所述第一与第二方位之间运动；以及所述滑块包括可释放地把所述滑块固定在所述第一和第二方位的止动装置，还包括可目视地指示所选择的是所述第一活塞表面和第二活塞表面中的哪一个的装置。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于所述探测器块具有一第一条不透明的、连接于所述槽的一第一端旁边的所述探测器块一第一侧的可压缩泡沫和一第二条不透明的、连接于所述槽的一第二端旁边的所述探测器块一第二侧的可压缩泡沫；所述活塞装置具有一第三条不透明的、连接于所述活塞一第一侧的可压缩泡沫，所述第三条泡沫具有一前端和一在所述前端的切口，其位置使得当所述活塞把光纤推向所述探测器块时，所述切口紧邻在所述探测器块上的所述第一条泡沫，所述活塞还有一第四条不透明的、连接于所述活塞一第二侧的可压缩泡沫，所述第四条泡沫具有一前端和一在所述前端的切口，其位置使得当所述活塞把光纤推向所述探测器块时，所述切口紧邻在所述探测器块上的所述第二条泡沫；以及所述第三和第四泡沫条比所述第一和第二泡沫条软。
20.一种多规格光纤鉴别器，它包括一具有一把柄部和一端部以及在所述端部中容纳光纤的槽的本体；一在所述本体的所述端部内、位于所述槽旁边的探测器块，所述探测器块具有探测光信号的装置；一位于所述本体的所述端部内的活塞，所述活塞可在打开与关闭位置之间运动并包括一个至少有两个活塞表面的滑块，所述活塞表面中的第一个形成一用于把一第一直径的光纤推向所述探测器块的第一精密弯曲几何形状，所述活塞表面中的第二个形成一用于把一第二直径的光纤推向所述探测器块的第二精密弯曲几何形状；使所述活塞偏置于所述关闭位置的装置，所述偏置装置包括把所述活塞以一预定的压力压向光纤的装置；选择所述第一和第二活塞表面中的一个以把部分光纤推向所述探测器块的装置，所述选择装置允许所述滑块在一第一方位与第二方位之间运动，在所述第一方位，所述第一活塞表面面朝所述探测器块，在所述第二方位，所述第二活塞表面面朝所述探测器块，但只有当所述活塞在一离开所述探测器块的缩进位置时，才允许所述滑块在所述第一与第二方位之间运动；可释放地把所述滑块固定在所述第一和第二方位的止动装置；以及可目视地指示选择了所述第一和第二活塞表面中的哪一个表面的装置。
全文摘要
一种探测不同规格光纤中光信号的仪器,包括一把一部分光纤推向光探测器的活塞,该活塞可在打开与关闭位置之间运动并至少有两个活塞表面,一个形成用于把第一直径的第一光纤推向探测器的第一精密弯曲几何形状,另一个形成用于把一第二直径的第二光纤推向探测器的第二精密弯曲几何形状。活塞通过一把预定压力施加到光纤的弹簧机构而向探测器偏置。活塞包括一有两个表面的滑块,滑块还具有一能绕其旋转的轴,使活塞表面中的一面面对探测器。
文档编号G02B6/42GK1190463SQ96195377
公开日1998年8月12日 申请日期1996年6月18日 优先权日1995年7月10日
发明者罗纳德·K·本德, 拉里·R·考克斯, 拉特西·D·帕里克 申请人:美国3M公司