CN1008213B - 光导纤维特性的测量方法及其仪器 - Google Patents

Abstract

一光导纤维特性测量的方法及仪器，能连续自动地实现光导纤维的多种参数测量。这里有一可沿一直线活动的工作台。并把一设置点安置在该台的活动方向上，给出了许多测量位，该位具有用于夹持安置在测量装置侧边上的纤维的第一组夹嘴，并以一预定的距离排列在平行于该活动台的活动方向并延伸的直线上。该活动台还具有一组用于夹持被测光导纤维的第二夹嘴，这些夹嘴在一条沿着平行于第一组夹嘴排列方向延伸的直线上，以上述提及的相同距离排列。

Description

本发明涉及一种光导纤维特性的测量方法及其仪器，更具体来讲，本发明是关于用于自动和连续地测量诸如传输损耗和传输带宽这样一些参量的光导纤维特性的测量方法和仪器。

光导纤维具有如象传输损耗特性、散射特性以及传输带宽特性这样的一些传输特性，在这些特性之中，传输损耗特性及传输带宽特性是最为重要的特性。

在此之前，其传输损耗特性一直是通过在一个光导纤维处于测量状态下时，测量其中光传播的衰减量的传输方法来进行测量的;或者是根据在一个光导纤维处于测量状态下时，测量其中瑞利（Rayleigh）散射光及菲涅耳（Fresnel）反射光的反向散射方法，来进行测量的。传输带宽通常是用传输方法来测量的。在以上所述的任何一种方法之中，都必须把要被测量的光纤维耦合到在测量设备一方给出的光导纤维上（参见Hideo    Fukutomi，Ohm公司出版的刊物“光导纤维电缆”上的文章，1983年7月10日，第255-302页）。因此，要被测量的光导纤维与测量设备一方上所给出的光导纤维的耦合程度大大地影响了该光导纤维特性测量仪器的测量精度及测量效率。

图1是根据传输方法操作的一种常规的光导纤维特性测量仪器的配置的示意图。如图1中所示，对准架1A及2A，1B及2B与1C及2C适合于将处于测量状态下的光导纤维的两个端部3及4固定住，使这两个端部3及4的端面与测量设备一方上给出的光导纤维5A及6A，5B及6B，以及5C与6C的端面紧靠在一起，并且，使这两个端部3与4是与光导纤维5A与6A，5B与6B以及5C与6C相对准成一条直线的，光导纤维5A，5B及5C与6A， 6B及6C的第一个端部分别由夹持器7A，7B及7C与8A，8B及8C夹持住。光导纤维5A，5B及5C的另一端部分别接到光检测器7A′，7B′及7C′上。光导纤维6A，6B及6C的另一个端部分别接到光源8A′8B′及8C′上。一般来讲，以上所述的这些部件，都是作为一个整体安装在一台面上（图中未画出）。在图1中，标号9标明的是一个线圈架，要被测量的光导纤维就缠绕在这个线圈架上。

下面我们就来说明象这种构结的测量仪器是如何工作的。

首先，经过适当的处理（去除复盖物，并且切断光纤）之后，把欲要测量的光导纤维的两个端部，放置在对准架1A及2A上。然后，把处于测量状态下的光导纤维两个端部3及4的端面，分别紧靠在由夹持器7A及8A夹持住的光导纤维5A及6A的端面上;并且，将这两个端部3及4分别与光导纤维5A及6A相对准成一直线。这种调节是借助于在对准架1A及2A上给出的对准机构（图中未示出）来进行的。每一个对准机构都可以在其轴向上即在Z轴方向上，以及在彼此互相垂直，并且垂直于该光导纤维的轴向的两个方向上，即在X轴及Y轴方向上精密地移动光导纤维的各个端部。可以用三向（X，Y，Z）微动架实现这种调节，或者也可以自动地实现这种调节。

一旦完成了这种调节之后，从光源8A′来的光加到处于测量状态下的光导纤维上，而后，光检测器7A′测量经过该光导纤维传播的光。于是，就在测试点Ⅰ上测量了一个测量参数，如传输损耗。然后，由人工再把线圈架9移到下一个测试点上，因此，操作员就可以在测试点Ⅱ及Ⅲ上，相继地测量光导纤维的其它特性。

在用这样的光导纤维特性测量仪器对一个光导纤维的特性测量时，对于诸如用于把要被测量的光导纤维的两端耦合到在测量设备一方上给出的光导纤维的各个端头上的这样的手工准备工作（处理要被测量的光导纤维的端面、把光导纤维的端部放置在对准架上、把要被测量的光导 纤维的两个端部与在测量设备一方上给出的光导纤维的端部进行耦合、以及在测量之后，把该光导纤维拿开）所需的时间，与用该设备进行实际测量和对测量数据进行处理所需要的时间基本上是相等的。因此，可以由一个操作员同时处理的测量参数的数目，也只能是一个;也就是说，常规的测量仪器的测量的效率是相当低的。

鉴于使用常规光导纤维特性测量仪器具有如上所述的一些困难，本发明的目的是提供这样一种光导纤维特性的测量方法及仪器，使用这种测量方法及仪器，一个操作员就可以以很高的效率测量一个光导纤维的两个以上的特性参数。

更明确地说，本发明试图提供这样一种光导纤维特性的测量方法及仪器;使用这种测量方法及仪器，能够以并行方式测量多个光导纤维的二个以上的特性参数。

根据本发明提供的光导纤维特性测量仪器包括有：一个可以直线移动的活动台，在该活动台的运动方向上排列着的测试设置点;以及多个具有多个第一夹持器的测试点，这种第一夹持器适于夹住那些在测量设备一方上给出的光导纤维，且是相互之间以预定的间距在一平行于该活动台的运动方向的直线上排列着的，该活动台具有多个第二夹持器，这种第二夹持器适合于夹住那些要被测量的光导纤维，并且是在一条平行于该第一夹持器的排列方向的直线上排列着的，并且在它们之间有一个与上述预定距离完全相同的距离。本发明也提供了一个由本仪器实施的方法。

根据本发明，提供的是一个关于用具有多个测试点，一个测试设置点，以及一个活动台的测量仪器来测量一光导纤维的特性的方法，这个方法包括下列步骤：

a.相对于这些测试点中的第一个测试点移动该活动台，以致在第一测试点上将被测光导纤维的光入射端和在测量设备一方上给出的光导纤维的光出射端，置于相互贴近的位置上;

b.在两个彼此互相垂直的方向上，调节被测光导纤维的两个端部中每一个的位置;以及

c.在其轴向上，调节被测光导纤维的两个端部中每一个的位置，以致于把光入射端和光出射端与被测光导纤维的两个端的端面对准成一条直线。

在本发明的光导纤维特性测量的方法及仪器中，适宜于夹住在测量设备一方所给出的在每个测试点上的光导纤维的第一夹持器之间的距离，与适宜于夹住在活动台上的一个光导纤维的两个端部的第二夹持器相互之间的距离是相等的。因此，把一个被测光导纤维的两个端部放置到第二夹持器上之后，通过移动活动台，就可以依次把该光导纤维两个端部的端面耦合到在该测试点上的由第一夹持器夹住的那些光导纤维上去。所以，在把光导纤维放置到测试设置点的地方上之后，就可以在测试点，依次测量这些光导纤维的许多特性了。

以下将参照附图来说明按照本发明所构成的光导纤维特性测量仪器的一实施例，附图中：

图1是按照传输方法操作的常规光导纤维特性测量仪器配置的示意图;

图2是按照本发明的光导纤维特性测量仪器的一个实施例的配置的示意图;

图3和图4分别是说明供处于测量状态下的一光导纤维用的夹持器，以及在该测量仪器中，于光导纤维的轴向上，对该光导纤维的两个端部进行定位用的机构的一个实施例的平面图及侧视图;

图5是说明供被测光导纤维用的夹持器的一个实施例的V-形楔块的截面图;

图6是在图2所示的光导纤维特性测量仪器中所包括的，用以将在测量设备一方上给出的光导纤维与被测光导纤维的两个端部相对准成一 条直线的机构的平面图;

图7是沿着图6中的Ⅵ-Ⅵ线所取的截面图;

图8是沿着图7中的Ⅶ-Ⅶ线所取的截面图;

图9是说明本发明测量仪器的另一个实施例的示意图;以及

图10至图14是在图9的实施例中所使用的对准机构图。

图2是按照本发明的光导纤维特性测量仪器的一个最佳实施例的配置的示意图，图2示出了处于测量状态下的光导纤维。

在图2中，标号10A至10F标明的是线圈架。在这些线圈架上，缠绕了处于测量状态下的光导纤维，这些线圈架被放置在活动架上（图中未示出）。缠绕在线圈架10A至10F上的光导纤维的第一个端部11A至11F，被设置在一个活动台15上的供被测光导纤维用的八个夹持器13及13A至13G中相对应的夹持器13A至13F一个对一个地夹持住。其另一个端部12A至12F，被也设置在这个活动台15上的供被测光导纤维用的八个夹持器14及14A至14G中的相应的夹持器14A至14F一个对一个地夹持住。从下面的说明中，我们将会很清楚地知道，夹持器13至13G是设置在光出射一方上的，而夹持器14至14G是设置在光入射一方上的。

如图2中所示，该活动台15是长型的，夹持器13至13G以及夹持器14至14G在该活动台15上以这样的方式对准，这就是，把它们在该活动台的纵向方向上排列起来，且把这些光出射一方的夹持器13至13G与光入射一方的夹持器14至14G分别等距离地间隔起来;而且，这些光出射一方的夹持器13至13G一个个都是互相等距离间隔起来的;因而相应地，这些光入射一方的夹持器14至14G也是以等间距排列起来的。

在与安放线圈架10A至10F的一侧相反的活动台15的另一侧，把用于夹住在测量设备一方上所给出的光导纤维的夹持器16，16′以及16″与17，17′以及17″，按照平行于用于被测光导纤维的夹持器13至13G与14至14G的方向排列成一直线，测量设备一方的夹持器16至16″以及17 至17″，分别把在测量设备一方上所给出的光导纤维18，18′及18″与19，19′及19″的第一个端部夹住。该测量设备一方上的光导纤维18，18′及18″的另一端部分别连接到光检测器20，21及22上，光检测器20，21及22分别被连接到处理测量数据的处理机上（图中未画出）。该测量设备一方上的光导纤维19，19′及19″的另一端部，分别连接到光源24，25及26上。

这些光接收一方的光导纤维夹持器与那些光源一方的光导纤维夹持器16与17，16′与17′以及16″与17″之间各距离，和光入射一方的夹持器14与光出射一方的夹持器13之间的距离是相等的。此外，是把光接收一方的光导纤维夹持器16，16′及16″以与光出射一方的夹持器13至13G完全相同的间距排列。

操作者（或者一个自动驱动设备，图中未示出）在该活动台15的纵向上（在箭头a的方向上）以这种方式来移动该活动台15，这就是，使得活动台15是按照对应于光入射方夹持器13至13G的间距长度的步距进行移动的。

自动驱动设备可以由用于沿着一个导轨移动该活动台的进给螺杆机构，以及用于驱动该进给螺杆的可逆脉冲电机构成。如果把这个脉冲电机的驱动脉冲数目设置到一个适当的数值上的话，那么就可以按照所要求的距离步距来移动这个活动台了。当按照如上所说明的那样移动这个活动台15时，通过另外一个自动驱动设备（在图中未示出），把载有线圈架10A至10F的活动架也一次移动一步（在箭头a的方向上移动）。

当把处于测量状态下的光导纤维放置在光出射一方的夹持器13至13G以及光入射一方的夹持器14至14G上的地方中的时候，也把测量设备一方上的光导纤维18至18″及19至19″放置在测量设备一方的光导纤维夹持器16至16″及17至17″上的地方中，然后，就把测量设备一方的光导纤维18至18″的端头35至35″，以及测量设备一方的光导纤维19至 19″的端头36至36″，安排在一第一行中;而把被测光导纤维的端头37A至37F以及38A至38F，安排在第二行中。这些第一行与第二行彼此间是互相平行的，并且在它们之间有一个短的距离，例如是10至50微米的距离。

在图2中，给出了设置在测量设备一方的夹持器16下面的光敏器件S及S′，用以检测处于测量状态下的光导纤维的端部。光敏器件S及S′之间的距离等于光出射一方的夹持器13与光入射一方的夹持器14之间的距离。在光敏器件S及S′的下面设置了光阑29及30，被测光导纤维的两个端头紧靠在这二个光阑上。该二个光阑29及30之间的距离等于夹持器13与14之间的距离。

当把测量设备一方的光导纤维18至18″和19至19″正确地放置在设置在测量设备上的光导纤维夹持器16至16″和17至17″上时，光敏器件S和S′与光阑29和30是沿一条连接光导纤维18至18″和19至19″的端头35至35″和36至36″的直线定位放置的。在光接收方上的光导纤维夹持器16与光敏器件S之间的距离，以及在光敏器件S与光阑29之间的距离，均是与光出射一方上的夹持器13至13G中的任何两个相邻的夹持器之间的距离相等的。因此，在光源一方上的夹持器17与光敏器件S′之间的距离，以及在光敏器件S′与光阑30之间的距离，均是与光入射一方上的夹棒14至14G中的任何两个相邻的夹持器之间的距离相等的。

在这种结构的光导纤维特性测量仪器中，分别地，把配置光阑29与30的区域称作为“第一测试设置点A”;把配置光敏器件S与S′的区域称作为“第二测试设置点B”;以及把配置光检测器20，21与22，及光源24，25与26的这些区域，称作为测量点C，D与E。在其测量点E的上方，又给出了辅助的测量点F与G。

下面将说明供处于测量状态下的光导纤维用的光导纤维夹持器，以及这些夹持器的相关部件。这些夹持器对13与14，13A与14A，…以及13G 与14G，在结构上都是完全相同的。因此，我们将只说明一对夹持器就可以了。图3是设置在第二测试设置点B上的夹持器13B与14B的顶视图，示出在纤维的轴向上定位的被测光导纤维的端部，而图4是其侧视图。

被测光导纤维的两个端部11B与12B的复盖部分148与148′，分别放置在复盖部分定位架152与152′上，并且分别由复盖部分定位器154与154′固定定位住。而被测光导纤维是缠绕在放置在活动架（图中未示出）上的线圈架10A上的。通过进给螺杆158与158′，可以在纤维的轴向上移动复盖部分定位架152与152′;而进给螺杆158与158是分别通过支承架156与156′可旋转地支承起来的。该进给螺杆158与158′构成一个进给机构，该机构应该是高度精密地构造成的。耦合连接件160与160′分别可拆卸地连接到进给螺杆158与158′的后端上。

耦合连接件160与160′分别耦合连接到在第二测试设置点上设置的传动机构的传动轴162与162′的耦合连接件164与164′上。传动轴162与162′分别由轴承166与166′支承起来。经过相应的具有较大的减速比的减速齿轮机构168与168′，把电机170与170′的转动传输到传动轴162与162′上去。

把外皮及复盖层从被测光导纤维的两个端部11B与12B的复盖部分148与148′的端部172与172′上除去。经过进行清洁之后，再把端部172与172′放置在V-形楔块174和174′的V-形槽的底部上;这个V-形楔块的截面如图5所示。此后，再分别通过定位器176与176′将端部172与172′作可滑动地定位。该V-形楔块174与174′的V-形槽和定位器176与176′是经过高度精密加工的;因此，可以把被测光导纤维端头以高度的精确度作出定位和定向。

由于夹持器是这样的结构，因此，光导纤维的两个端部不会在垂直于纤维轴向方向的方向上移动，所以说，它只能够在该纤维的轴向上移动。该V形楔块174与174′的V形槽和定位器176与176′构成了夹持器 13B与14B，夹住处于测量状态下的光导纤维的端部，并且在该光导纤维的两个端部之间给出一个预定的距离。

电机170与170′的转动，被传送到进给螺杆158与158′，因此使得光导纤维的两个端部仅只在纤维的轴向方向上移动。

在光导纤维夹持器13B与14B之前，设置了上面所述的光敏器件S与S′。光敏器件中的每个光敏器件都有分别耦合到一个光源和一个光检测器上（图中未示出）的光出射光导纤维178及光接收光导纤维180。这些光导纤维178和180定位于由光导纤维夹持器（13B或14B）夹持的光导纤维的端部的轴线的延长线的相对两侧。

光导纤维178与180具有大约几十微米的芯直径。除去了外皮的被测光导纤维的直径，在单根型式光导纤维的情况下，是100至150微米，而在多根型式光导纤维的情况下，是100至250微米，因此，处于测量状态下的光导纤维可以完全遮断从光出射光导纤维178射出来并且通到光接收光导纤维180上的光束。从光出射光导纤维178的端面射出来的光束在某一范围内散射;因此，只有这个光束的中心部分被加到光接收光导纤维180上去。因此，即使其芯直径为几十微米，通过适当地确定光导纤维178与180之间的距离，还是可以减小用于光检测的光束的直径。如果采用由连接到光接收光导纤维的光检测器提供的输出电压最大值的50%作为确定该光遮断的阈值的话，也就是说，当该输出电压低于它的最大值的50%的时候，则确定出现了光的遮断;这样一来，就能以几微米的数量级的精确度来定位处于测量状态下的光导纤维的端部。

现在，说明图2中所示的光导纤维特性测量仪器的操作。

首先，把活动台15定位在图2的下部，这样，把夹持器13G与14G定位在第一测试设置点A上。在这种状态下，操作者把被测光导纤维的两个端部，分别放置夹持器13G与14G上。在这个操作当中，把该光导纤维的端头分别轻轻地靠接到光阑29与30上，或者在这些端头与光阑29 和30之间，分别给出相当小的缝隙。这些V-形楔块是以这样的方式把处于测量状态下的光导纤维的两个端部定位住的，这就是，在其两个端部之间给出预定的距离来;然后在垂直于其光轴的轴向的且相互之间是形成直角的X方向及Y方向上把它们定位。

在将光导纤维放置在夹持器13G及14G上位置上以后，再把活动台移动一步;也就是，按照箭头a的方向，移动一个测试点之间的间距;这样把在夹持器13G与14G上的光导纤维的两个端部定位在第二测试设置点B上。

如上所述的那样，每对夹持器之间的距离，光阑29与30之间的距离，以及光敏器件S与S′之间的距离，相互都是相等的;并且，在这些夹持器中的任何相邻的两对夹持器之间的距离是与光阑29与光敏器件S之间的距离相等的。所以说，当如上所述移动了该活动台的时候，就把由夹持器13G与14G夹住的光导纤维的两个端部定位了;因此，它们的延伸部分就分别在第二测试设置点B上通过光敏器件S与S′。

在该第二测试设置点B上，把夹持器13G与14G的耦合连接件160与160′耦合连接到耦合连接件164与164′上去，并且把被测光导纤维的两个端部，在该纤维的轴向上定位。另一方面，将缠绕在线圈架10F上的被测光导纤维11F与12F，按照同样的立式放置在夹嘴13F与14F上。

在此之后，将活动台15移动一步，也就是在箭头a的方向上，移动一个测试点之间的间距;这样就把由夹嘴13G与14G夹住的光导纤维的两个端部定位在测量点C上;而把由夹嘴13F与14F夹住的光导纤维的两个端部分11F与12F定位在第二测试设置点B上。

如上所述，每一对供被测光导纤维用的夹持器的二夹持器之间的距离，光阑29与30之间的距离，光敏器件S与S′之间的距离，测量设备一方上的夹持器16与17之间的距离，测量设备一方上的夹持器16′与17′ 之间的距离，以及测量设备一方上的夹持器16″与17″之间的距离，都是相同的;并且，供被测光导纤维用的任何两个相邻的夹持器对之间的距离，光敏部件S与光阑29之间的距离，测量设备一方上的夹持器16与16′之间的距离，以及夹持器16′与16″之间的距离，也都是互相相等的。光敏器件S与S′是沿着一条直线排列的，而分别由夹持器16与17，16′与17′，以及16″与17″夹住的那些测量设备一方上的光导纤维的端头35与36，35′与36′，以及35″与36″是排列在另一条直线上;这两条直线是互相平行的，并且是紧密相邻的。因此，当按如上所述移动活动台时，在测量点C，由夹持器13G与14G夹住的光导纤维的两个端部，就同测量设备一方上的光导纤维18与19的端头，对准成一条直线，并在它们之间有一个预定的缝隙。在这种情况下，进行对由夹持器13G与14G夹住的光导纤维的第一测量参数的测量。

在该第二测试设置点B上，将夹持器13F与14F的耦合连接件160与160′分别连接到耦合连接件164与164′上，这样把被测光导纤维的两个端部在该纤维的轴向上定位。以同样的方式，把缠绕在线圈架10E上的被测光导纤维的两个端部11E与12E，放置到夹持器13E与14E上。

此后，在每次把活动台15移动一步的时候，把被测光导纤维的两个端部放置到在第一测试设置点A上的光入射方夹持器上及光出射方夹持器上;而后在第二测试设置点B上调节它们的在其纤维轴向上的位置;然后在测量点C，D及E上，测量它们的特性。

当处于测量状态下的光导纤维到达其辅助测试点F或G的时候，则把它从夹持器上取下。图2示出了通过测量的光导纤维的已被从辅助测试点G上的夹持器上取下了的情况。

在如上所述的光导纤维特性测量仪器中，当把一个被测光导纤维放入在位置上之后，就将该活动台以步距线性移动，一直到所有所要求的特性被测量完毕为止;并且，在每一个测量点上，都没有必要再去调节 该光导纤维两个端部的位置了;也就是说，该光导纤维的端头与在测量设备一方上所给出的光导纤维的端头之间保持有一个预定缝隙地，相互同轴地被夹住的。因此，操作者只要把该光导纤维放置到活动台上的位置上，就可以测量光导纤维的许多种不同的特性参数了。

在上述根据本发明的光导纤维特性测量仪器的实施例中，用来把一个被测光导纤维的两个端部在该纤维的轴向上进行定位的传动机构（图3及图4）是这样设计的，这就是使得耦合连接件160与160′分别同耦合连接件164与164′啮合起来，以便去馈送该光导纤维的两个端部。应该把这个机构仅仅安装在处于第二测试设置点中的一个预先确定的位置上。在这种情况下，传动机构的数目是最小的，也就是只有一个。然而，每当把一个被测光导纤维送达到这个测试点B上的时候，就必须要把耦合连接件160及160′与耦合连接件164及164′啮合起来;而无论在什么时候，一旦完成了一个光导纤维的两个端部在该纤维的轴向上的定位，就必须要把该耦合连接件160及160′从耦合连接件164及164′中脱开。为了去掉这种操作，可以为活动台上的每一对夹持器都设置一个传动机构。这使得在该活动台上的机械结构错综复杂起来了，但是却去掉了手动啮合及脱开耦合连接件的需要。

在图3和图4中所示的夹持器及其有关的机构之中，将复盖部件定位架152及152′与V-形楔块174及174′相互分离开，并且利用V-形楔块的V-形楔块构造成为一个可滑动地安装在一个导轨上的单个单元，这个导轨给出了非常好的导向特性。在这种情况下，把被测光导纤维放置到该V-形槽的底部上，但是光导纤维不在该底部滑动;也就是说，该单元在该纤维的轴向上在该导轨上滑动，从而调节光导纤维在纤维的轴向上的位置。

此外，在该第二测试设置点上，如图3及图4中所示的那样，用光 学检测方法检测被测光导纤维的两个端头。这种光学检测方法可以用具有许多光检测元件的固态图象探测器来检测一个光导纤维的两个端头的方法来代替，或者通过用显微镜目测它们的方法来代替。然而，最理想的还是使用带有光导纤维的探测器，因为，这样能够使这个测量仪器自动化，而且能提供很高的测量精确度。

可以在将光导纤维，自然是将光导纤维的两个端部，送达到每一个测量点上后，来完成在该纤维的轴向上对其光导纤维的两个端部进行定位的操作。为此目的，在每一个测量点上都设置一个具有光导纤维的探测器，并且进行上述在第二测试设置点B上所实行的操作。这种方法的优点是，该光导纤维的两个端部的定位并不受到活动台活动精确度的影响。

在一个普通光导纤维的特性测量中，用如上所述的V-形楔块可以满意地完成在垂直于该纤维轴向的两个方向上，对该光导纤维两个端部的定位。然而，根据欲要测量的特定参数，可能有必要把被测光导纤维的二端部与测量设备一方上的光导纤维精确地对准一条直线。这种具有高度精确性的对准应该在测量点上实行，而不是在测试设置点上实行。

在图2中，用虚线指示的部分就是在测量点E上的一个对准机构。这个对准机械就是用来精确地在垂直于该纤维轴向的两个方向上定位光导纤维的。在图2中，标号31及32标明的是对准控制器。用对准控制器31来对准光接收方上的纤维夹持器16″，而用对准控制器32来对准光源一方上的纤维夹持器17″。

图6、图7及图8中说明了所配置的对准机构，其中图6是该对准机构的平面图，图7是沿着图6中的线Ⅵ-Ⅵ截取的截面图，而图8是沿着图7中的线Ⅶ-Ⅶ截取的截面图。

测量设备一方上的夹持器16″及17″在它们的顶端上分别夹住其测量设备一方上的光导纤维18″及19″的外皮已被除去的部分。通过弹性臂 16A″及17A″分别固定地将夹持器16″和17″固定在复盖部分定位架59及60上。复盖部分定位架59及60固定地设置在夹持器架40上。把光导纤维18″及19″的复盖部分放在复盖部分定位架50及60上，并且用复盖部分定位器61及62把它们夹住;以及致使它们既不能移动，也不能转动。

如上所述，通常弹性臂16A″及17A″分别把夹持器16″及17″支承起来。外力可以使该弹性臂16A″及17A″弯曲;从而可以垂直于该纤维轴向地摆动这些夹持器。为了用这种方法摆动在测量设备一方上的夹持器，在夹持器支承架40的前突起物42上，设置了一些柱塞型的执行机构63、64、65及66。执行机构63、64、65及66分别连接到弹簧71、72、73及74的下端。

弹簧72及73靠接到夹持器16″及17″的下表面上，用以基本上在垂直方向上，即垂直于测量设备一方上的光导纤维的方向上，推动夹持器16″及17″。另外二个弹簧71及74分别靠接到L-形杆77及78的水平臂77A及78A的下表面上;L-形杆77及78是可转动地安装在固定在支承架40上的销钉75及76上的。该L-形杆77及78分别具有垂直臂77B及78B;垂直臂77B和78B分别靠接到夹持器16″及17″的外侧面上。因此，通过该L-形杆77及78将弹簧71及74的位移力转换成为在水平方向上，即在垂直于测量设备一方上的光导纤维的方向上，作用在该测量设备一方上的夹持器上的位移力。

分别通过控制器31及32控制其执行机构63与64，以及65与66。控制器31及32控制执行机构63至66，致使光学检测器20给出一个最大的输出;也就是说，使其耦合程度最大，这样改变弹簧71至74的压力;以此在垂直于该测量设备一方上的光导纤维的垂直方向上及水平方向上，调节该测量设备一方上的夹持器的定位位置。其结果，将由夹持器16″及17″夹住的测量设备一方上的光导纤维18″及19″的端头35″及36″，分别准确地同被夹持在夹持器13E及14E上的处于测量状态下的光导纤维的两 个端部11E及12E的端头37E及38E相对准成一条直线。

通过移动在测量设备一方上给出的光导纤维来达到精密的对准。如上所述，在垂直于该纤维轴向的两个方向上，自动地将测量设备一方上的夹持器定位。因此，没有必要去执行在被测光导纤维的夹持器一方上的对准，这种对准是逐步移动的。所以，可以减少在活动台活动的期间该活动台上可动部件的数目，从而提高了处于测量状态下光导纤维的定位的精确性，并能够将在活动台上的光导纤维定位上的精确性保持不变。

由于测量仪器的配置，而使得通过移动处于测量状态下的光导纤维的夹持器来完成对准是比较方便的情况下，则可以移动这些夹持器。在这种情况下，完全可以用该同样的方法来作到对准。也可以通过在垂直方向上移动被测光导纤维的夹持器，而在水平方向上移动测量设备一方上的夹持器来实行对准。

在图6，图7和图8中所示的对准机构中，将弹簧压缩来移动测量设备一方上的夹持器。然而，由于所需要的只是传送其执行机构的操作，因此为了移动这些夹持器，可以利用拉伸力。

以上说明的光导纤维特性测量设备具有两个测试设置点，然而可以加以改进的;这样在一个测试设置点上就把一个被测光导纤维的两个端部设置在夹持器上，并且在垂直于该纤维轴向的两个方向上将它们定位。

象这种改进的一个例子里，在图2中，就是取消第一个测试设置点A，而使用第二个测试设置点B。在这种情况下，设置被测光导纤维的两个端部，以及把它们在垂直于该纤维轴向的两个方向上进行定位，是通过把它们放置在夹持器的V-形楔块上，并且用如图2及图3中的所示的一个轴向定位机构在该纤维轴向上将这两个端接部分进行定位来实现的。

如果高度精确地在其纤维轴向上定位该光导纤维的两个端部是不必要的话，则可以把第二测试设置点B省略掉，而只用第一测试点A。在这种情况下，放置被测光导纤维的两个端接部分，以及将它们在二个彼 此互相垂直而又垂直于该纤维轴向的两个方向上进行定位，是通过把它们放置在夹持器的V-形楔块上实行的，并且通过让这些光导纤维的端头轻微地靠接到光阑29及30上来实现在其纤维轴向上对该两个端部进行定位。

当如上所描述的那样，把光导纤维两个端部的端头靠接到光阑上时，可能会使它们产生变形，这就导致在该纤维轴向上定位该光导纤维的两个端部中的错误。此外，这种方法也遇到了不少困难问题，这就是，灰尘可能会积在这些光导纤维的端面上，或者可能会损坏这些端面。

在本发明的光导纤维特性测量仪器的上述实施例中，在每一个测量点上实行一种传输方法，在这种方法中，要把被测光导纤维的两个端头都耦合到该测量设备一方上去。另一方面，在光导纤维特性测量仪器使用反向散射测量方法的情况下，可以使用如下的方法：在执行反向散射测量方法的测量点上，那些测量设备一方上的夹持器中有一个是被省去的，并且为那些由其余的夹持器夹住的测量设备一方上的光导纤维设置一个方向光耦合器，因此，通过这个耦合器把从光源那里出来的光束加到该测量设备一方上的光导纤维上去。通过其测量设备一方上的光导纤维的反向散射光束通过同一个耦合器加到光检测器上去。

在以上所描述的测量仪器中，在活动台15上设置八对光导纤维的夹持器13与14，13A与14A…以及13G与14G。然而，应该注意到，本发明决不是局限于这一点或局限于这一方面，即其纤维夹持器对的数目可以是任意所需要的数值。

在以上所描述的这个发明的实施例中，使用这些导纤维来传导那些从光源中出来的光束，通过处于测量状态下的那些光导纤维通导到那些光检测器上去。但是，这些光导纤维可以用那些包括有透镜系统，玻璃棒，孔径及针孔的光学系统来代替。

此外，在以上所说明的实施例中，当用高度的精确性进行定位操作 是不需要的时候，那么在某些测量点上，就可以取消在光入射及出射端上的精确对准了;因此，除了辅助测量点以外，还可以设置不实行定位调节的测量点。

在以上所描述的实施例中，传输损耗的测量或者反向散射的测量，是根据传输方法进行的。然而，如果使用透镜系统以及电视摄象机作为光检测器的话，并且如果它们是设置在光出射端上的话，那么按照本发明的定位调节方法，就可以测量诸如该光导纤维的芯直径及外直径这样的结构参数了。

当在活动台上的所有光导纤维的一切所要求的参数都被测量完毕的时候，就需要以与箭头a的方向相反的方向移动这个活动台。将该活动台返动的次数是与在该活动台上设置的夹持器的数目相对于光导纤维的数目的比例成反比的。这就是说，如果在该活动台上设置的夹持器的数目是N的话（在传输方法的情况下，就是N对夹持器;而在后散射测方法的情况下，就是N个夹持器），那么，该活动台每返动一次，就说明这个活动台已经走过了N个运动步了。

无论在什么情况下，都需要把该活动台在箭头a的方向，以及在其相反的方向上作移动，也就是说，必须将此活动台作往复移动。为此目的，可以把这个仪器作如下改进：分别使用辅助测量点G和F作为第一和第二测试设置点。在设置点G处设置光阑29与30，而在设置点F处安装光敏器件S与S′;这样一来，就在测量点的两头都设置了测试设置点。

在作了这样的改进的测量仪器中，可以按如下的方法实现其光导纤维特性的测量：将该活动台15在箭头a的方向上移动来完成这些测量。通过移动该活动台完成了测量之后，也就是说，所有的光导纤维从该活动台上卸下后，就把被测光导纤维放置在夹持器上，从在设置点G处的夹持器13和14开始，这就是说，当该活动台15以相反的方向移动时，紧接着就把这些光导纤维放置到夹持器上，并且在同时实行测量。

在这种情况下，光导纤维特性的测量就不仅仅是在把此活动台向一个方向上移动时实现，而且在把它向其相反的方向上移动时，也实现测量。因此，其测量效率又进一步提高了。

在以上所描述的实施例中，只给出了一个活动台15。然而，可以改进该仪器，以致于在一行里（在箭头a的方向延伸的）装配上许多的活动台。例如，如果给出第一活动台和第二活动台，它们每一个都有五对用于被测光导纤维的夹持器，则该第一个活动台和第二个活动台按照所述的次序来移动。当第二个活动台的顶端到达测量点E，并且第一个活动台的尾端到达辅助测量点F的时候;把光导纤维从辅助测量点F上取下，并且将该第一个活动台再返回到设置点上去。

在该测量仪器具有一个单个的活动台的情况下，其活动机构是简单的;但是当它具有多个活动台时，该活动机构就很复杂了。但是，应该注意到，这许多的活动台中的每一个活动台在尺寸上都是可以减小的。在考虑一个活动台或者多个活动台在移动中的效率及精确性的情况下，可以自由地确定设置在一个活动台上的光导纤维夹持器的数目，以及活动台的数目。

在以上所描述的实施例中，给出三个测量点。然而，本发明并不局限于此数目。这就是说，其测量点的数目可以是任意所需要的数值。再者，为了在同一个时间上完成多个测量，应该增加测量点的数目。

从以上的说明之中，可以很明显地看出，使用本发明的光导纤维特性测量仪器，可以自动地、连续地并且同时地测量光导纤维特性的许多测量项目。因此，使用本发明仪器，一个操作员可以很容易地并且是高效率地测试许多参数。

下面我们参照图9至图14中所示的另一个实施例，对本发明作进一步的说明。图9是示出测量仪器的一个图，而图10至图14示出本发明的这个实施例的一个对准设备的一例子。

在图9中，标号10至10″″标明的是线圈架。在这些线圈架上缠绕着光导纤维。光导纤维的第一端部11至11″″由设置在线圈架一方上的纤维夹持器13至13″″来夹住，而其余的端部12至12″″由纤维夹持器14至14″″来夹住。在这种情况下，纤维夹持器13至13″″设置在光出射一方上，而纤维夹持器14至14″″设置在光入射一方上。纤维夹持器13与14，13′与14′，…以及13″″与14″″分别安装在载体15至15″″上。借助于自动驱动设备（图中未示出），将载体15至15″″在箭头a的方向上一次移动一步，同时与这些载体相同步，线圈架10至10″″也在这个箭头的方向上一次移动一步。

在图9中，标号16′至16″″和17′至17″″标明的是分别用于夹持光导纤维18′至18″″，和19′至19″″的夹持器，它们设置在测量设备一方上。换句话说，夹持器16′至16″″设置在光接收方上，而夹持器17′至17″″设置在光源一方上。把光导纤维18′至18″″分别耦合连接到适用于执行不同测量的测试设备20，21，22以及23上。把光导纤维19′至19″″连接到光源24′至24″″上。将光导纤维18′至18″″的端头25′至25″″，以及光导纤维19′至19″″的端头26′至26″″定位，因此，当在箭头a的方向上移动这些载体的时候，这些端头保持与载体相对准成一条直线。设置了光阑29与30以用于对纤维的端头27与28进行定位。在光接收方上设置的纤维夹持器16′至16″″，以及在光源一方上设置的纤维夹持器17′至17″″都具有对准机构（以下再说明）。这些对准机械中的每一个都可以在垂直于该纤维的轴向的两个方向上移动夹持器。

另外，在图9中，标号31′至31″″，以及32′至32″″表明的是用于控制上面所提及的对准机构的控制器。控制器31′至31″″用于设置在光源一方上的纤维夹持器17′至17″″的对准，而控制器32′至32″″用于设置在光接收方上的纤维夹持器16′至16″″的对准。标识字符A至E标明的是操作台。在操作台A上，放置上被测光导纤维;而在其余的操作台 B至E上，进行各种不同的测量。

首先，在操作台A中，将一个被测光导纤维的两个端部按照这样一种方式手动地放置在纤维夹持器13与14上。这就是，分别把其端部的端面27与28靠接到纤维光阑29与30上;也就是说，这样使这些端面相对于载体15是处于一个预定的位置关系上的。在此之后，将载体15在轨道（图中未示出）上移动到操作台B上去;同时，分别把载体15′，15″以及15′″移位到操作台C，D及E上;并且在此同时，把该纤维的端部11″″与12″″从夹持器13″″和14″上取下，并将载体15″″移位到操作台A上。如上所述，随着这些载体被移位，那些线圈架也跟着被移位。

下面将说明设置在测量设备一方上的光导纤维的端面与在线圈架一方上的光导纤维的端部的端面的对准。光导纤维端部11′与12′是通过光导纤维的光阑29与30被在该纤维的轴向方向上定位的;而且载体15是在轨道上进行移动的。当该纤维的端部11′与12′到达下一个操作台B上的时候，其载体15也就在该纤维的轴向方向上被定位了。由于夹持器13′与14′是被固定地定位在载体15′上的;因此，该纤维端头27′与28′在该纤维轴向上的位置，相对其轨道（图中未示出）来讲，是恒定不变的。

所以说，在该纤维的轴向上（A方向）已被保持在预定位置上的测量设备一方上的纤维端头25′与26′，与在线圈架一方上的纤维端头27′与28′之间的位置关系，始终都是恒定不变的;因此，在它们之间保持了一个预定的间隙，在这种状态下，操作对准控制器31′与32′来移动在测量设备一方上的纤维夹持器16′与17′;从而在垂直于该纤维轴向的方向（X方向与Y方向）上精细地移动纤维端25′和26′。

该对准控制器31′与32′接收一个由测量设备20给出的光接收输出，并且控制使该光接收输出达到最大。在精确地达到了在该纤维的轴向上，以及在垂直于该纤维轴向的方向上对准之后，就进行测量。当完成了 对在操作台B上的纤维的测量之后，就把该载体移位到操作台C上去，以这种方式，接连不断地完成这些光导纤维的对准和测量，同时再把另外的光导纤维放置到这个操作台上去。这就是说，以并行方式进行光导纤维的对准，测量和放置。当完成了对在操作台E上的纤维的测量之后，通过一个设备（图中未示出）将缠绕在线圈架10″″上的纤维的端部，从其夹持器上取下;并且，把该线圈架10″″输送到另外的工作点上;同时，把该载体15″″返回到操作台A上去。

在以上所描述的仪器之中，如象在最开始说明的那个实施例中那样，一个操作员可以很快地且很容易地完成多种测量。在所有的操作台上都设置线圈架固定条件下，不论有多少个测量，一个通过了测量的线圈架在每次这些载体被移位时被送出来。使用常规的仪器，一个操作员可以处理的测量的数目只能是两个。而另一方面，使用本发明，不仅仅一个操作员可以处理许多的测量，而且一个操作员的测量效率也能够显著地得到提高。

也可以把载体15至15″″在水平面上或垂直面上循环地移动，从而实现对光导纤维的各种特性测量。

Claims (10)

1、一种使用具有多个测量点、至少一个设置点和一个活动台的测量仪器来测量光导纤维的特性的方法，所述多个测量点和至少一个设置点排列成一直线，在各测量点上的测量设备具有一对用以分别夹持住用来发射和接受光线的二平行光导纤维的第一夹持器，第一夹持器相互之间以一预定的间距排列成一直线，所述活动台具有多对用来夹持住互相平行的各被测光导纤维的端部的第二夹持器，它们排列成相对于第一夹持器的排列直线和各测量点与设置点排列直线都平行的一直线，且相互之间有着与所述预定间距相等的间距，其特征在于该方法包括下列步骤：

a)平行于所述测量点和设置点移动所述活动台，以致在各对第二夹持器上的被测光导纤维的端部，顺序地移动到与各所述设置点和测量点相邻的相应位置上；

b)相对于第二夹持器在光导纤维的轴向上调整各被测光导纤维的端部；

c)在二个互相垂直的方向上调整在各测量设备上的二平行光导纤维的位置，以将所述测量设备上的二平行光导纤维的端部与相邻的第二夹持器上的被测光导纤维的端部对准成一直线；

d)测量被测光导纤维的特性；

e)重复进行上述各步骤。

2、一种专用于实施如权利要求1所述方法的光导纤维特性测量仪器，其特征在于它包括有：

一个能够沿着一条直线移动的活动台;

一个设置在上述活动台的移动方向上的设置点;以及

多个具有测量设备和用于夹持住在所述测量设备上的光导纤维的第一夹持器的测量点，这多个测量点是沿着一条平行于上述活动台的移动方向延伸的直线配置的，而且这多个第一夹持器相互之间具有一个预先确定的距离，

上述的活动台具有多个用于夹持住被测光导纤维的第二夹持器，该第二夹持器是沿着一条平行于上述第一夹持器的排列方向延伸的直线配置的，而且这多个第二夹持器相互之间具有与上述预定距离完全相同的距离。

3、如权利要求2所述的仪器，其特征在于，至少在上述测量点的一个测量点上设置有一对所述第一夹持器，并设置了用于按照传输方法来测量一个光导纤维的特性的装置;并且在上述的活动台上，至少设置两对上述的第二夹持器，而且每对所述第二夹持器都适合于夹持住一被测光导纤维的两个端部。

4、如权利要求2所述的仪器，其特征在于，至少在上述的测量点里的一个测量点上设置的上述第一夹持器的数目是一个，并且设置了按照反向散射方法测量一光导纤维的特性的装置。

5、如权利要求2所述的仪器，其特征在于，进一步包括有一个设置在上述设置点上的光敏器件，该光敏器件具有一光出射光导纤维及一光入射光导纤维，它们适于与一被测光导维纤的二个端部对准成一直线，并且被上述的第二夹持器夹持住。

6、如权利要求5所述的仪器，其特征在于，每一个上述的第二夹持器包括有用于以这样的方式夹持放在该夹持器上的一被测光导纤维的两个端部中的一个端部的夹持装置，即使得所述的该端部在其轴向上是可滑动的，而不能在垂直于其轴向的方向上移动;而且进一步包括用于在上述端部的一个端面被所述光敏器件检测之前，用于在其纤维的轴向上馈送由上述夹持装置夹持住的所述端部，以致使得所述端部的该端面被夹持在一个预定的位置上的装置。

7、如权利要求6所述的仪器，其特征在于，所述的夹持装置包括有：一个V-形楔块;上述端部就放在该V-形楔块的底部上，以及放在该V-形楔块的V-形槽中的-光导纤维定位器。

8、如权利要求2所述的仪器，其特征在于，还进一步包括有：在上述的测量点的一个测量点上，一个用于在两个彼此互相垂直且又垂直于处于测量状态下的所述光导纤维相应的各个端部的轴向的方向上，调节设置在测量设备上的每一个所述光导纤维的位置的对准机构。

9、如权利要求8所述的仪器，其特征在于，所述的对准机械包括有：

一对适合于夹持住设置在所述测量设备上的光导纤维的，并且由弹性臂支承的第一夹持器;以及用于在上述两个彼此互相垂直且又垂直于所述被测光导纤维的相应的端部的轴向的方向上，将每一个设置在上述测量设备一方上的光导纤维进行移位的执行机构。

10、如权利要求2所述的仪器，其特征在于，在多个设置点上把被测光导纤维放置进去;这些设置点是安排在上述测量点的两侧上的;而且在这些设置点之间还进一步包括有用于使上述的活动台进行往复运动的装置。

Images