BR102013011298A2 - aparelho e método para controlar as condições de lançamento para o teste de fibra óptica e condicionador modal de fibra óptica - Google Patents

Abstract

aparelho e método para controlar as condições de lançamento para o teste de fibra óptica e condicionador modal da fibra óptica. um sistema, aparelho e método para prover condições de lançamento controladas a uma fonte de luz óptica compreendem aparelho de flexào/deformaçâo de fibra ajustável para permitir o ajuste do dispositivo de modo que as condições de lançamento multimodo possam ser precisamente controladas. tanto a fonte de luz de led quanto as implementações de otdr/laser sào providas.

Description

FONTE DE LUZ ÓPTICA COM CONDIÇÕES DE LANÇAMENTO CONTROLADAS

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

Nas aplicações de teste e medição da rede óptica, é importante controlar precisamente as condições de lançamento multimodo de uma fonte de luz com a finalidade de melhorar a consistência das medições de atenuação da fibra, se em uma aplicação da fonte de luz de LED ou uma aplicação de OTDR.

Um problema que surge é controlar a condição de lançamento de uma fonte multimodo, se for uma fonte de LED ou uma fonte de laser, de modo que o número de grupos de modo seja lançado com um alto grau de precisão. Controlar os grupos de modo na multimodo fibra é a chave para tornar as medidas de perda replicável, precisa e consistente com uma fonte de luz e medidor de energia. 0 método mais comum para controlar as condições de lançamento é utilizar um invólucro do mandrii de diâmetro especificado e número de giros. Com referência à figura 1, uma vista de um mandrii, o mandrii 12 é configurado para receber vários invólucros de fibra 14. Este método reduzirá a os modos de ordem mais altos frouxamente acoplados que causam a inconsistência da medição de atenuação. Entretanto, este método não provê medidas de perda consistente de fonte de luz à fonte de luz, pois cada fonte de luz tem uma condição única de lançamento dependendo de como uma fibra é acoplada à fonte e ao fabricante da fonte. Variações tão altas quanto 50% são possíveis. Com os padrões emergentes que requerem reduções de variação a 10%, como o Fluxo Cercado (EF - Encírcled Flux) , um novo método para controlar condições de lançamento é necessário.

Um segundo problema que surge é prover uma fonte que pode acomodar diferentes tamanhos de fibra multimodo e diferentes comprimentos de onda. É vantajoso para o cliente utilizar uma fonte de luz que pode ser utilizada com 50 μιη de fibra, por exemplo, e ter uma condição de lançamento controlada que é satisfatória para dois comprimentos de onda, como 850 nm e 1300 nm, da mesma corda de lançamento.

Os controladores de modo compatíveis de EF anteriores pretendiam ser universais de modo que pudessem ser utilizados com qualquer fonte de luz de LED. Entretanto, estes dispositivos são grandes, pesados e difíceis de utilizar e fabricar.

Um problema que surge em conexão com OTDR é a perda de inserção na saída do dispositivo. Enquanto uma determinada quantidade de perda for esperada entre a saída e a entrada do dispositivo, é importante que a perda permaneça em uma "terminação de grau de referência". Uma terminação de grau de referência é aquele que atinge uma perda menor do que 0,1 dB. Por exigências de padrões, uma terminação de grau de referência é necessária nas conexões de interface das cordas de lançamento. A técnica anterior para controlar a condição de lançamento de uma fonte multimodo foi envolver a corda de teste ao redor de um mandril de tamanho especificado, com 5 giros, por exemplo, como na figura 1. Este mandril exigiu um dispositivo circular de diâmetro externo fixo, como 20 mm, no qual o cabo de fibra foi envolvido. Esta configuração cria um efeito de empilhamento, que faz com que o mandril aumente na altura.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a invenção, um método e aparelhe melhorado são providos para controlar as condições de lançamento. Um aparelho de flexão da fibra provê um ponto de inclinação ajustável em uma fibra, onde o ajuste da quantidade de inclinação permite o ajuste das condições de lançamento em uma quantidade desejada. A fibra é então presa com o grau desejado de flexão.

Certamente, é um objetivo da presente invenção prover um dispositivo e método de controle melhorado da condição de lançamento. É outro objetivo da presente invenção prover um método e aparelho melhorado para prover um controlador da condição de lançamento ajustável. É ainda outro objetivo da presente invenção prover um dispositivo e método melhorado para prover condições de lançamento reproduzíveis. 0 assunto da presente invenção é particularmente indicado e distintamente reivindicado na parte condutora desta especificação. Entretanto, tanto a organização quanto o método de operação, com "outras vantagens e objetos destes, podem melhor ser entendidos por referência à descrição seguinte em conexão com os desenhos anexos em que os caracteres de referência referem-se aos elementos semelhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista de um mandril com fibra envolvida de acordo com a técnica anterior; A figura 2 é uma ilustração de um sistema de teste de acordo com a presente revelação; A figura 3 é um diagrama de um encriptador de modo de acordo com a presente revelação;

As figuras 4-6 ilustram um encriptador linear de modo de acordo com a presente revelação; A figura 7 é uma vista de um exemplo particular de um mandril variável linear, com uma parte central de corte transversal ampliada; A figura 8 é uma vista de como a realização do mandril variável linear aparece na vista externa; A figura 9 é um diagrama em blocos de uma realização de OTDR da revelação; A figura 10 é uma vista transversal de uma realização do encriptador de modo fixo, mandril variável, e 100 metros de fibra; A figura 11 é uma vista de uma quantidade exemplar de deformação do loop; A figura 12 é uma vista superior transversal parcial de uma realização de um OTDR ModCon; e A figura 13 é uma vista final do ModCon da figura 11.

DESCRIÇÃO DETALHADA O sistema de acordo com uma realização preferida da presente invenção compreende um sistema e método para prover uma inclinação controlada em uma fibra em uma configuração de teste, para prover condições de lançamento controladas ajustáveis.

Um método melhorado é um onde uma forma do loop da fibra é alterada ou uma inclinação é fixa ou variavelmente controlada, assim removendo a necessidade de uma configuração em pilha. O principal de atingir uma condição de lançamento especificada como EF requer que uma fonte de luz emita um lançamento completo, um que tem o número máximo de modos excitados com uma distribuição modal uniforme, seguida por um filtro de modo que elimina os modos necessários para atingir o lançamento necessário. Este principal pode ser geralmente aplicado tanto em um LED quanto em fontes de luz a laser que são completas ou não completas.

Com referência à figura 2, um diagrama em blocos de um sistema de acordo com a presente revelação, um método preferido para atingir a conformidade de SF com uma única fonte de LED, não importa c fornecedor, é encurtar um corabinador de comprimento de onda duplo (LED) 16 a 850 nm e 1300 nm com uma fibra do índice em etapa 18 de tamanho 105/125 μιη, por exemplo, A fibra do índice em etapa servirá duas finalidades. Primeira, isto proverá um lançamento completo no anteparo do testador de modo que uma corda de teste com o mandril pode ser concatenado a ele. Segunda, a fibra do índice em etapa permite que a fonte seja utilizada tanto com 50 μτη quanto 62,5 μτη da corda de referência de teste, cada uma sintonizada corretamente. Desta forma, a fibra do índice em etapa reduz a variâncía entre as fontes lançando uma distribuição modal previsível. A fibra do índice em etapa é adequadamente presa diretamente na fonte de LED. A adição do encriptador de modo (ou seja, 3 pinos adjacentes 20 nos quais a fibra do índice em etapa 21 passa na forma de serpentina como na figura 3} na fibra do índice em etapa ainda melhorará a distribuição de energia modal de modo que todos os modos sejam igualmente excitados. Isso provê uma resposta do EF mais próxima ao alvo em todos os pontos de controle (pontos radiais) . Este dispositivo de 3 pinos pode ser modelado para ser fixado na fibra do índice em etapa em qualquer localização conveniente.

Um mandril variável linear, mostrado nas figuras 4-6, tem conectores de grade de referência fixos em cada extremidade dos cabos de fibra salientes e inclina a fibra interna utilizando um embolo interno ajustável, enquanto monitora a resposta de EF onde um parafuso de fixação é fixado e os conteúdos internos são encapsulados. A finalidade do mandril é afinar para a variação entre as fibras individuais, que podem então ser utilizadas com qualquer fonte desejável. Em outras palavras, cada mandril variável e corda de teste são ajustados corretamente na fábrica, utilizando um LED de comprimento de onda duplo padrão de comprimento de onda nominal. Cada um destes mandris variáveis e cordas de teste pode agora ser utilizado com qualquer uma das fontes de LED de produção única do fabricante no campo. Este dispositivo não pode ser utilizado na fonte de LED de outro fabricante. O mandril variável e a corda de teste podem ser fabricados com a fibra de índice nivelada 50/125 μπι ou 62,5/125 μπ\. Cada tamanho da fibra de índice nivelada utiliza fibra com uma tolerância principal controlada de ±1 μιη ou menos, de modo que a variabilidade seja reduzida, o que ajuda a reduzir a faixa de sintonízação do mandril variável e assim, seu tamanho. Este mandril variável tem um tamanho, peso comparável e facilidade de uso aos o que os consumidores utilizam atualmente. Entretanto, a altura é sígnificativamente reduzida na espessura da corda de teste, que pode ser 3 mm.

Mas vistas das figuras 4-6, ilustrando o encriptador de modo linear, a fibra 22 passa por uma câmara 24 dentro do corpo 26, passando pelo topo do embolo 28. O embolo 28 tem uma superfície curvada côncava que encosta na fibra. O êmbolo é móvel para cima e para baixo pelo eixo de direção 30, onde mover para cima inclinará mais a fibra e nover para baixo inclinará menor a fibra. A figura 4 ilustra o êmbolc na posição completamente retraída. A figura 5 mostra uma extensão parcial do êmbolo e inclinação parcial correspondente da fibra, enquanto a figura 6 mostra uma posição completamente estendida do êmbolo, e a inclinação completa da fibra.

Para calíbração do dispositivo, equipamento de teste apropriado é conectado, e o êmbolo é ajustado para inclinar a fibra para prover as condições de transmissão desejadas. Na conclusão do ajuste de distribuição do modo necessário pelo ajuste do êmbolo, a fibra pode ser permanentemente presa no lugar se necessário. Isto pode ser obtido fixando a fibra por qualquer meio adequado nas extremidades de entrada e saída da montagem do LVM e/ou, encapsulando a fibra injetando um composto adequado no espaço vazio ao redor da fibra. 0 mandril variável linear (LVM) provê um meio adequado de variar o raio de inclinação de um curto comprimento de fibra óptica para prover a sintonização da distribuição do modo dentro da fibra. Utilizado em conjunto com uma fonte óptica adequada provendo uma condição de lançamento completa, o LVM age como um filtro de modo ajustável em tempo real permitindo o ajuste da distribuição do modo da saída óptica da fibra para ser compatível com os padrões do fluxo cercado. 0 ajuste da distribuição do modo ráp>ida e precisa é obtido como um resultado da natureza com menos etapa do método de ajuste.

Os raios Rl, R2 e R3 podem ser especificados dentro dos desenhos individuais de LVM para prover diferentes faixas de filtragem de modo e para acomodar as fibras de diferentes diâmetros externos de revestimento ou sobrecapa. Se R1=R2=R3, o diâmetro mínimo do loop da fibra equivalente será equivalente ao enrolamento da fibra em um único giro ao redor de um mandril fixo de diâmetro 2 x Rl, assumindo que L ~ (R1+R4), onde R4 = (Rl+d), d é o diâmetro externo do revestimento ou sobrecapa da fibra. O raio de inclinação real do núcleo da fibra é aproximadamente Rl + (d/2) . O diâmetro máximo do loop da fibra equivalente é infinito quando a passagem da fibra for reta. Desta forma, para um LVM compatível com os critérios especificados acima, a faixa de ajuste dos diâmetros do mandril equivalentes é 2R a ». 0 princípio da operação não requer que Rl, R2 e R3 sejam iguais ou L > (R1+R4). Mudanças nestes parâmetros afetarão, entretanto, a faixa de ajuste disponível. É recomendável que R4 > (Rl+d) aumente a faixa de ajuste dentro de todas as determinadas dimensões do pacote de LVM. R4 < (Rl+d) não impedirão necessariamente certo ajuste do mandril. Apenas considerações práticas limitam as dimensões de Rl, R2 e R3. Muito pequenas causariam danos permanentes à fibra e muito grandes teriam efeito mínimo na distribuição do modo dentro da fibra.

Exemplo 1 Com referência às figuras 7 e 8, uma realização exemplar do principio do LVM é ilustrada. Neste exemplo, Rl, R2 e R3 são 8 mm e, como foi determinado que a faixa de ajuste total possível cora R = 8 mm não é necessária, L < (R1+R4). Isto permite dimensões do pacote externo mais compactas. A fibra tem uma sobrecapa resistente de 3 mm de diâmetro. A figura 7 é uma vista ampliada de uma parte do exemplo particular de um mandril variável linear, em que na fibra leva a uma parte central 30, ilustrada na vista transversal ampliada na figura 7, onde o êmbolo 28 é elevado para inclinar a fibra 22 na quantidade desejada para prover condições apropriadas. A fiyux'a 8 é uma vista de como a realização do mandril variável linear aparece na vista externa, onde um comprimento particular da parte central do mandril variável é 47 mm, e o diâmetro do mandril variável linear é 7 mm. A figura 9 é um diagrama em blocos dos conceitos da presente revelação aplicada em um sistema de OTDR, em que uma fonte de laser pulsada 32 é fornecida a um encríptador de modo fixo + filtro de modo + bloco de fibra longa 34, a saída deste provida no conector de saída 36. 0 principal para atingir uma condição de lançamento específica como EF para um lançamento não completo, como um laser utilizado em um OTDR, é semelhante ao método e aparelho previamente descritos para um LED, com a exceção que mais excitação do modo é necessária. Outra mudança é a adição de um comprimento da fibra, tipicamente aproximadamente 100 metros, normalmente utilizados como uma corda de lançamento de modo que o primeiro conector, em uma rede sob teste, pode ser caracterizado.

Para um lançamento individual não completo, como uma fonte de laser, uma fibra interna do índice da etapa com um encriptador de modo, necessária para criar um lançamento completo, é utilizado para prover um lançamento completo, seguido por um filtro de modo conforme mostrado na figura 9. Entretanto, para um OTDR, qualquer tipo de modificações de instrumento interno mudará o desempenho óptico assim um condicionador modal externo é necessário. Desta forma, toda a montagem é mantida como um dispositivo externo.

Na vista da figura 9, o condicionador modal externo (ModCon) 34 tem dois cabos de fibra fixos terminados com os conectores fixos. Na entrada, uma fibra do índice em etapa é utilizada enquanto na saída, uma fibra de índice nivelado é utilizada, tanto 50/125 μιη quanto 62,5/125 μπι de tamanho. Internamente a fibra do índice em etapa é fixada com um grampo carregado por mola que inclina a fibra em um ponto de forma única de modo que um lançamento completo distribuído uniformo seja obtido. Este método reduz a perda de inserção e é uma melhoria sobre os métodos anteriores como utilizar várias inclinações em uma forma de serpentina, ou aplicar a fibra sobre a pressão da fibra. A fibra do índice em etapa é então a fusão dividida em um comprimento longo de fibra como 100 metros da finalidade da qual é prover distância óptica entre OTDR e o primeiro conector sob teste. Imediatamente antes dos 100 metros de comprimento, um filtro de modo elimina modos de ordem mais alta e atinge o lançamento compatível de EF desejado. Para o filtro de modo neste caso, vários loops de fibra são deformados com um embolo de modo que a forma se torna oval. É ainda importante que os 100 metros de fibra tenham um diâmetro grande o suficiente como 100 mm de modo que nenhum outro filtro de modo seja iniciado.

Uma forma preferida para realizar o resultado desejado é sequenciar as seções da fibra, encriptador de modo, comprimento da fibra, e filtro de modo de modo que o filtro de modo não adicione a perda de inserção na conexão de anteparo na fibra de saída, realizada pelo movimento do filtro de modo à esquerda do comprimento da fibra de 100 metros. Isto é importante quando uma "terminação de grau de referência" é necessária, uma perda de inserção menor do que 0,1 dB conforme necessário pelos vários padrões internacionais. Isso pode ser feito movendo o filtro de modo próximo ao encriptador de modo e então adicionando o comprimento longo de fibra. Visto que a saída do comprimento longo de fibra é monitorada para EF enquanto o filtro de modo é ajustado, não faz diferença que o filtro de modo é colocado corretamente.

Com referência à figura 10, uma vista transversal de uma realização do encriptador de modo fixo, mandril variável, e fibra de 100 metros, uma fibra do índice em etapa de entrada 38, tendo uma extremidade tixada na saída de uma fonte de laser (ou OTDR) 40, é passada por um encriptador de modo fixo 42 tendo uma única forma de inclinação, fazendo com que a fibra forme corretamente. Esta única forma é definida de modo que a perda seja reduzida enquanto a excitação modal seja aumentada. Esta técnica de fixação de localização produz uma distribuição modal equivalente como outros métodos mais complicados que exigem várias localizações de flexão. O encriptador de modo fixo pode compreender, por exemplo, uma mola inclinada ou grampo fixado que força a fibra a ser deformada por um pequeno pino. A fibra do índice em etapa é então a fusão dividida em 44 tanto na fibra de Índice nivelado 46 50/125 μιη ou 62,5/125 μτη utilizando um processo de revestimento no lugar de uma luva do pedaço da fusão. Seguindo isso está um comprimento 48 de 100 metros de fibra de índice nivelado, utilizado como a fibra de lançamento, em loop para reduzir a perda de flexão, e continuado por um loop de fibra deformável 52 utilizada como o filtro de modo 50, deformado, por exemplo, pelo embolo ajustável 54 que variavelmente deforma o loop 52 para prover as condições de lançamento desejadas. A figura 11 ilustra uma quantidade exemplar de deformação do loop deformável 52 após sintonizar pelo ajuste do embolo. A figura 12 é uma vista transversal parcial de um exemplo de uma realização de OTDR ModCon, em que o dispositivo é fechado em uma caixa 56 que tem conectores de entrada e saída 58, 60 para conectar ao instrumento de teste e cabo de rede. A fibra do índice em etapa 62 é conectada à fibra de 100 metros que está em loop repetidamente para acomodar o comprimento de 100 metros (por exemplo) dentro da caixa. O loop da fibra loop 64 faz a interface com o êmbolo ajustável 66 para prover o ajuste das condições de lançamento, enquanto o encríptador de modo fixo 68 é provido na forma de um pino inclinado 72 da mola 70 em interface com a fibra. A caixa 56 tem uma dimensão de comprimento de 130 mm, por exemplo. A figura 13 é uma vista final da caixa 56, com uma largura exemplar de 88 mm e altura de 12 mm.

Certamente, um método e aparelho melhorado para prover as condições de lançamento controladas para uma fonte de luz óptica é provido.

Para a fonte de LED, este presente método e aparelho solucionam o tamanho, peso e dificuldade do problema de uso reduzindo o tamanho e peso, e provendo facilidade de uso, conforme comparado a o que os consumidores utilizam atualmente.

Para o caso da fonte de laser como um OTDR, este método e aparelho soluciona o problema de integrar um método melhorado combinando os elementos de um encriptatíor de modo, filtro de modo, e comprimento da fibra. Ao trazer o OTDR em EF compatível e controlar a condição de lançamento corretamente, as medições de atenuação feitas em uma ligação ou canal de fibra permanente correlacionarão bem com uma combinação da fonte de luz e medidor de energia.

Enquanto uma realização preferida da presente invenção foi mostrada e descrita, será evidente aos técnicos no assunto que muitas mudanças e modificações podem ser feitas sem sair da invenção em seus aspectos mais amplos. As reivindicações anexas são então direcionadas para abranger todas estas mudanças e modificações dentro do espírito e escopo verdadeiro da invenção.

Claims (14)

1. APARELHO PARA CONTROLAR AS CONDIÇÕES DE LANÇAMENTO PARA O TESTE DE FIBRA ÓPTICA, caracterizado por compreender: um aparelho de flexão da fibra para prover flexão a uma fibra; e um mecanismo de ajuste para permitir o ajuste de uma quantidade de flexão provida pelo aparelho de flexão da fibra.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, é ainda caracterizado por compreender: um elemento de fixação para fixar o aparelho de flexão da fibra em um grau desejado de flexão.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito aparelho de flexão da fibra é caracterizado por compreender um membro para pressionar contra a fibra para prover flexão nele.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, em que o dito membro é caracterizado por compreender uma superfície curvada para engate com a fibra.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado em que a dita fibra e o dito membro são providos em um espaço tendo uma superfície curvada de raio Rl, a dita superfície curvada do membro tem raio R2, em que RI >= R2 + diâmetro da fibra.

6. CONDICIONADOR MCDAL DA FIBRA ÓPTICA, caracterizado por compreender: uma fibra do índice da etapa; um encriptador de modo fixo; um filtro de modo sintonizável; e uma fibra de lançamento.

7. CONDICIONADOR, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito encriptador de modo fixo é caracterizado por compreender : um membro inclinado interligado com a fibra para deformar a fibra.

8. CONDICIONADOR, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito filtro de modo sintonizável é caracterizado por compreender: um loop da fibra; e um êmbolo ajustável adaptado para colidir contra o dito loop da fibra para ajustavelmente deformar o dito loop da fibra.

9. CONDICIONADOR, de acordo com a reivindicação 6, em que a dita fibra de lançamento é caracterizada por compreender uma fibra de 100 metros.

10. MÉTODO PARA CONTROLAR AS CONDIÇÕES DE LANÇAMENTO PARA 0 TESTE DE FIBRA ÓPTICA, caracterizado por compreender: a provisão de um aparelho de flexão da fibra para prover a flexão a uma fibra; e a provisão de um mecanismo de ajuste para permitir o ajuste de uma quantidade de flexão provida pelo aparelho de flexão da fibra.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, é ainda caracterizado por compreender: a provisão de um elemento de fixação para fixar o aparelho de flexão da fibra a um grau desejado de flexão.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, em que a dita provisão de um aparelho de flexão da fibra é caracterizada por compreender a provisão de um membro para pressionar contra a fibra para prover a flexão nele.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, em que o dito membro é caracterizado per compreender uma superfície curvada para engate com a fibra.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado em que a dita fibra e o dito membro são providos em um espaço tendo uma superfície curvada de raio Rl, a dita superfície curvada do membro tem o raio R2, em que RI >= R2 + diâmetro da fibra.