BR102013011298B1

BR102013011298B1 - Aparelho e método para controlar as condições de lançamento para o teste de fibra óptica

Info

Publication number: BR102013011298B1
Application number: BR102013011298-4A
Authority: BR
Inventors: Seymour Goldstein; Ian Davidson; Mark Goldstein; J. David Schell
Original assignee: Fluke Corporation
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2021-11-23
Also published as: BR102013011298A2; CA2815756C; US20130293874A1; CN103472537A; EP2662681A2; US9036137B2; JP6395908B2; JP2013242309A; CA2815756A1; EP2662681B1; JP2017223684A; BR102013011298A8; EP2662681A3; CN103472537B

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 flexão/deformação 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 são providas.

Description

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.

O método mais comum para controlar as condições de lançamento é utilizar um invólucro do mandril de diâmetro especificado e número de giros. Com referência à figura 1, uma vista de um mandril, o mandril 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 - Encircled 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 μm 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 salda do dispositivo. Enquanto uma determinada quantidade de perda for esperada entre a salda 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 aparelho 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.

O 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 EF com uma única fonte de LED, não importa o fornecedor, é encurtar um combinador de comprimento de onda duplo (LED) 16 a 850 nm e 1300 nm com uma fibra do indice em etapa 18 de tamanho 105/125 μm, por exemplo. A fibra do indice 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 indice em etapa permite que a fonte seja utilizada tanto com 50 μm quanto 62,5 μm da corda de referência de teste, cada uma sintonizada corretamente. Desta forma, a fibra do indice em etapa reduz a variância entre as fontes lançando uma distribuição modal previsivel. A fibra do indice 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 indice em etapa 21 passa na forma de serpentina como na figura 3) na fibra do indice 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 indice em etapa em qualquer localização conveniente.

Um mandril variável linear, mostrado nas figuras 46, tem conectores de grade de referência fixos em cada extremidade dos cabos de fibra salientes e inclina a fibra interna utilizando um êmbolo 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. 0 mandril variável e a corda de teste podem ser fabricados com a fibra de indice nivelada 50/125 μm ou 62,5/125 μm. Cada tamanho da fibra de indice nivelada utiliza fibra com uma tolerância principal controlada de ±1 μm ou menos, de modo que a variabilidade seja reduzida, o que ajuda a reduzir a faixa de sintonização 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 significativamente reduzida na espessura da corda de teste, que pode ser 3 mm.

Nas 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 êmbolo 28. O êmbolo 28 tem uma superficie 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 mover para baixo inclinará menor a fibra. A figura 4 ilustra o êmbolo 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 calibração 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 serpermanentemente presa no lugar se necessário. Isto pode ser obtido fixando a fibra por qualquer meio adequado nas extremidades de entrada e saida da montagem do LVM e/ou, encapsulando a fibra injetando um composto adequado no espaço vazio ao redor da fibra.

O 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 saida óptica da fibra para ser compatível com os padrões do fluxo cercado. O ajuste da distribuição do modo rápida 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 minimo 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 co.

O principio 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 minimo na distribuição do modo dentro da fibra.

Exemplo 1

Com referência às figuras 7 e 8, uma realização exemplar do princípio do LVM é ilustrada. Neste exemplo, Rl, R2 e R3 são 8 mm e, como foi determinado que a faixa de ajuste total possível com 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 figura 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 encriptador 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 lançamentoespecífica 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 indice 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 indice em etapa é utilizada enquanto na saida, uma fibra de indice nivelado é utilizada, tanto 50/125 μm quanto 62,5/125 μm de tamanho. Internamente a fibra do indice 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 uniforme 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 indice 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 êmbolo 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 fixada 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 indice em etapa é então a fusão dividida em 44 tanto na fibra de indice nivelado 46 50/125 μm ou 62,5/125 μm 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 indice 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 êmbolo 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 êmbolo.

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 saida 58, 60 para conectar ao instrumento de teste e cabo de rede. A fibra do indice 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 encriptador 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 5 método e aparelho soluciona o problema de integrar um método melhorado combinando os elementos de um encriptador 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 10 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 15 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

1. APARELHO PARA CONTROLAR AS CONDIÇÕES DE LANÇAMENTO PARA O TESTE DE FIBRA ÓPTICA, caracterizado por compreender:um aparelho de flexão da fibra configurado para prover flexão a uma fibra óptica (22), o aparelho de flexão da fibra compreendendo um êmbolo ajustável (28) configurado para permitir o ajuste de uma quantidade de flexão provida pelo aparelho de flexão da fibra, em que o ajuste da quantidade de flexão é provido ao mover o êmbolo ajustável (28) ao longo de um eixo;equipamento de teste configurado para medir características de transmissão da fibra óptica (22); eum elemento de fixação configurado para fixar o aparelho de flexão da fibra a um grau desejado de flexão, fixando a fibra óptica (22) no lugar no qual a fibra óptica (22) fornece as características de transmissão desejadas.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, o elemento de fixação caracterizado por compreender pelo menos um de: parafuso de fixação, uma braçadeira, um composto para injeção em um espaço ao redor da fibra óptica (22).

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo êmbolo ajustável (28) ser configurado para pressionar contra a fibra óptica para prover flexão nela.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito êmbolo ajustável (28) é caracterizado por compreender uma superfície curvada configurada para engatar com a fibra óptica.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita fibra óptica e o dito êmbolo ajustável (28) serem providos em uma câmara (24) tendo uma superfície curvada de raio R1, a dita superfície curvada do membro sendo de raio R2, em que R1 >= R2 + diâmetro da fibra óptica.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas características de transmissão desejadas compreender Fluxo Cercado.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fibra óptica (22) ter uma tolerância principal controlada de ±1 μ m ou menos.

8. MÉTODO PARA CONTROLAR AS CONDIÇÕES DE LANÇAMENTO PARA O TESTE DE FIBRA ÓPTICA, caracterizado por compreender:a provisão de um aparelho de flexão da fibra configurado para prover a flexão a uma fibra óptica o aparelho de flexão da fibra compreendendo um êmbolo ajustável configurado para permitir o ajuste de uma quantidade de flexão provida pelo aparelho de flexão da fibra, em que o ajuste da quantidade de flexão é provido ao mover o êmbolo ajustável (28) ao longo de um eixo;medição de características de transmissão da fibra óptica (22); efixação do aparelho de flexão da fibra a um grau desejado de flexão, fixando a fibra óptica (22) no lugar no qual a fibra óptica (22) fornece as características de transmissão desejadas.

9. MÉTODO PARA CONTROLAR AS CONDIÇÕES DE LANÇAMENTO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado porfixar o aparelho de flexão da fibra compreende usar um elemento de fixação, o elemento de fixação compreendendo pelo menos um de: parafuso de fixação, uma braçadeira, um composto para injeção em um espaço ao redor da fibra óptica (22).

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo embôlo ajustável (28) ser para pressionar contra a fibra óptica (22) para prover a flexão nela.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo embôlo ajustável (28) compreender uma superfície curvada para engatar com a fibra óptica (22).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, 5 caracterizado pela dita fibra óptica (22) e o dito embôlo ajustável (28) serem providos em uma câmara (24) tendo uma superfície curvada de raio R1, a dita superfície curvada do membro sendo de raio R2, em que R1 >= R2 + diâmetro da fibra óptica.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelas características de transmissão desejadas compreender Fluxo Cercado.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela fibra óptica (22) ter uma tolerância 15 principal controlada de ±1 μm ou menos.