CN106687793A - 测量光纤连接器中的插入损耗的非接触方法 - Google Patents

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Abstract

公开测量DUT连接器的插入损耗的非接触方法。所述DUT连接器具有第一套圈，所述第一套圈具有第一光纤和第一端面。所述方法利用参考连接器，所述参考连接器具有第二套圈，所述第二套圈具有第二光纤和第二端面。所述方法包括：将所述第一套圈和所述第二套圈轴向对准以使所述第一端面和所述第二端面相面对并且间隔开来以界定具有轴向间隙距离d的间隙；针对不同间隙距离d>0来测量所述第一光纤和所述第二光纤之间的所述插入损耗的值；以及基于当d>0时所述插入损耗的所述测量值来针对d＝0的间隙距离估算所述插入损耗的值。

Description

测量光纤连接器中的插入损耗的非接触方法
优先权申请
本申请要求2014年7月30日提交的美国申请序列号14/447,133的优先权权益，所述申请的内容是本申请的基础，并以全文引用方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及光纤连接器，并且具体来说涉及一种测量光纤连接器中的插入损耗的非接触方法。
背景技术
光纤连接器用于将一个光纤光学地连接至另一光纤。用于测量由光纤连接器制成的光纤连接的质量的一个参数是插入损耗(IL)，所述插入损耗是当光通过光纤连接器从一个光纤传递到另一光纤时有多少光被损耗的度量。在一些配置中，被评估的光纤连接器称为被测装置(DUT)，并且与DUT连接的连接器称为参考连接器或参考跳线。
当前由大多数光学连接器制造商使用的IL测量方法需要DUT和参考连接器的端面的物理接触，或在所述DUT与所述参考连接器之间使用折射率匹配流体。这种基于接触的方法需要在IL测量之前和之后清洁并且进行目测检查。这些步骤是耗时的并且这些步骤降低生产率。
为了减少由于插入损耗故障的返修或废弃连接器的数量，制造商已通过减少芯部-套圈对准公差来寻求IL的改进，但是这造成了增加的连接器成本。连接器部件制造商似乎已达到他们为满足不断要求改进的市场的技术极限。随着正年复一年地增加来满足市场要求的连接器的生产，需要用于检查光纤连接器的更有效的、灵活和可扩展的方法。
发明内容
本公开的方面涉及光纤连接器的插入损耗的非接触测量方法。所述方法减少了因端面破坏而产生的废连接器的数量和与专用参考跳线相关联的检查成本，所述专用参考跳线由于与DUT连接器接触带来的磨损和撕裂而需要被更换。非接触检查方法保留用于DUT和参考连接器两者的初始表面。
本文公开的方法是基于基本光学耦合理论，并且所述方法与传统接触方法相比而减少测量可变性。本文所公开的方法也提供另外的故障诊断信息，所述故障诊断信息帮助将损耗来源与单个连接器部件隔离。所述方法的一方面包括快速地估算套圈接触将发生的位置，以及用于通过多项式外推法估算DUT连接器IL近接触的技术。对所测量的IL曲线的分析提供对误差条件的动态反馈，提示测量条件的修改来达到提高的准确度，并在必要时提供重复测量的自动化。
本公开的一个方面是利用参考连接器测量DUT连接器的插入损耗的非接触方法，所述DUT连接器具有第一套圈，所述第一套圈具有第一光纤和第一端面，而所述参考连接器具有第二套圈，所述第二套圈具有第二光纤和第二端面。所述方法包括：将所述第一套圈和所述第二套圈轴向对准以便所述第一端面和所述第二端面相面对并且间隔开来以界定具有轴向间隙距离d的间隙；针对不同间隙距离d>0来测量所述第一光纤和所述第二光纤之间的所述插入损耗的值；以及基于当d>0时所述插入损耗的所述测量值来针对d＝0的间隙距离估算所述插入损耗的值。所述方法的一方面包括外推插入损耗测量数据来获得在d＝0时，即在参考连接器和DUT连接器将接触的条件下的插入损耗值。
另外的特征和优点在以下的详述中阐述，并且在部分程度上，本领域的技术人员将从说明书清楚地明白这些特征和优点，或者通过实践如所撰写的说明书和其权利要求书以及附图中所描述的实施方式来认识这些特征和优点。应理解，前述一般描述和以下详述仅是示例性的，并且意图提供用以理解权利要求书的性质和特征的概述或框架。
附图说明
附图被包括来提供进一步的理解，并被并入本说明书中而构成本说明书的一部分。附图例示了一或多个实施方式，并且与详述一起用于解释各种实施方式的原理和操作。因而，本公开将从以下结合附图进行的详述而得到更全面地理解，附图中：
图1是用于测量两个光纤连接器之间的插入损耗的示例性测量系统的示意图；
图2A和2B分别是示例性参考光纤连接器和DUT光纤连接器的近距离、横截面图，其中每一连接器的套圈和连接器外壳通过使用弹性构件来机械地分离；
图3A是图1的测量系统的部分的特写视图，其中参考连接器和DUT连接器被插入对准构件的相反端部中，以便套圈端面间隔分开并且面向彼此来界定具有轴向间隙距离d的间隙，所述轴向间隙距离d可通过移动参考连接器套圈而变化；
图3B是呈具有“C”形的套筒形式的示例性对准构件的侧视图；
图3C是可为参考连接器或DUT连接器的示例性连接器的正视图；
图4是针对增量为0.5μm的在0μm至4μm范围变化的侧向偏移并针对λ＝1550nm的插入损耗IL(折射率匹配的，以dB为单位)对间隙距离d(μm)的曲线图，这是按基于如附录A中阐述的分析来确定的；
图5是使用图1的测量系统测量的插入损耗ILM(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图；
图6是所测量插入损耗ILM(dB)对台架位置PS(μm)的曲线图，示出了所测量插入损耗的振荡性质并且还示出振荡曲线的ILM最小值(三角形)；
图7类似于图6的曲线图，并且示出了ILM最小值由于测量噪声的变化；
图8类似于图7并且示出了通过使ΔIL从0dB增加至0.005dB实现的最小值数量的增加；
图9是示例性Visual Basic代码，所述代码表示可体现在系统计算机或控制器中的计算机可读介质中的指令，用于实现具有ΔIL偏移选择的ILM(z)最小函数；
图10是ILM(dB)对台架位置PS(mm)的曲线图，示出了随连接器套圈在对准构件内移动的ILM和ILM最小值，并且还示出了不同台架速度区域，所述不同台架速度区域取决于间隙的大小(即，d值)；
图11类似于图10并且示出了线性函数STX(z)；
图12类似于图11并且示出了在取样范围上对STX(z)的线性外推法以确定截断位置z0；
图13是原始IL(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图并且示出了条纹间距的变化，所述条纹间距指示连接器套圈与对准构件之间的夹持和滑动，并且还示出了分别基于线性外推法和多项式外推法的两个IL值；
图14是IL(dB)对轴向未对准(z轴，以μm计)的曲线图，示出了在差拍周期区域内使用两个波长用于间隙距离d的绝对测定情况下的干涉条纹；
图15A和15B是参考连接器和DUT的参考套圈和DUT的近距离横截面图，示出了使用机械插入件来界定间隙距离d的两个实例；
图16是所测量插入损耗ILM(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图，使用了抛物曲线拟合来使用一组近接触IL最小值点估算(所估算)接触位置处的DUT插入损耗；
图17类似于图14并且示出了在各种侧向未对准条件下模拟插入损耗IL(dB)对轴向未对准(μm)，示出了靠近接触位置的IL曲线如何展现稍有不同曲线形状；
图18类似于图16并且示出插入损耗曲线的条纹间距的变化的另一实例，所述条纹间距指示了连接器套圈与对准构件之间的夹持和滑动，并且还示出了将IL最小值外推至接触位置，在所述接触位置，d＝0并且在所述接触位置，所估算插入损耗是IL＝1.6846dB；
图19是针对IL测量数据的原始IL(dB)对取样时间(秒)的曲线图，示出了在22.5秒测量周期内用于测量步骤1-4的区域；
图20针对25次测量操作将预测接触位置中的频率f对变化ΔPC(μm)进行绘图。
图21类似于图19并且示出了步骤3和步骤4的数据；
图22类似于图20并且示出了步骤3的数据；
图23类似于图21并且提供步骤4测量的IL数据的详细视图；
图24A和24B针对在两个不同DUT/连接器/对准构件组合上进行的重复测量操作分别将样品平均值和样品范围对样品数量进行绘图，其中一个组合用于样品1-30，而不同组合用于样品31-60；
图25将模拟多模耦合IL(dB)对间隙距离d(μm)进行绘图，并且示出的是：跨间隙转移的总耦合功率的幅值展现出靠近d＝0处的接触位置的条纹；
图26A和26B是针对多模光纤连接器的五次不同测量，对于相对大的间隙距离(图26A)和相对小的间隙距离(图26B)的DUT IL(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图；
图27是如可操作地布置在对准构件内的示例性APC参考连接器和DUT连接器的横截面图；
图28类似于图27并且示出了光纤端面之间的较大间隙；以及
图29和30是针对模拟数据(图29)和测量数据(图30)的插入损耗IL(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图，其中曲线图示出了APC连接器的模拟数据与测量数据之间非常吻合。
具体实施方式
现在详细参考本公开的各种实施方式，它的实例在附图中例示。在任何可能情况下，相同或类似的附图标记与符号在所有附图中用于指代相同或类似的部分。附图未必按比例绘制，并且本领域的技术人员将认识到，附图已简化来例示本公开的关键方面。
在下文讨论中，术语“光纤连接器”简称“连接器”。
此外，在下文讨论中，IL代表“插入损耗”，而ILM代表“所测量的插入损耗”。另外，PS代表“台架位置”，并且PC代表当DUT连接器和参考连接器的套圈端面接触时，即，对条件d＝0来说时的台架接触位置。
应注意，对正在接触的参考连接器和DUT连接器的讨论涉及方法的各方面，在所述方法中，针对其中DUT连接器和参考连接器将要接触的条件来估算插入损耗，并且两个连接器在所述方法期间实际上并不进行接触。
本文公开的非接触方法通过考虑如图2A和2B中所示、在下文介绍并讨论的SMF-28单模光纤SC-UPC型连接器以举例说明并易于讨论的方式提出。然而，所述方法广泛地适用于大范围的光学互连配置和装置类型，所述类型包括：具有任何类型的单模光纤的连接器，如SMF-28、DS和LS；具有任何类型的多模光纤的连接器，例如50nm和62nm芯部直径、阶跃折射率和渐变折射率芯部分布；具有平坦(UPC)或有角(APC)套圈端面的连接器；使用任何种类的被动对准特征(SC、FC、ST或LC型连接器)或维持芯部销孔式连接器(如MTP和MT-RJ配置)的构件的连接器。
另外，本文公开的方法适用于附接至除光纤外的任何类型的光子装置的连接器，如类似跳线电缆、分路器、滤波器等的无源装置和类似激光源、开关、调制器等的有源装置。所述方法还可应用于非接插装置，如裸光纤、大直径光纤、多芯光纤和光纤接合器中的光纤。
非接触测量系统
图1是用于进行本文公开的IL测量方法的示例性非接触插入损耗测量系统(“系统”)的示意图。系统10包括激光源20，所述激光源20发射具有波长A的光22，所述波长A可为用于光学通信的任何波长，例如，850nm、1330nm、1550nm等等。激光源20通过光纤区段24光学地耦合至分路器30。分路器30光学地耦合至第一检测器40-1(例如，通过光纤区段34来耦合)。第一检测器40-1又电气连接至第一功率计50-1。在实例中，分路器30是50:50分路器。
分路器30也光学地连接至参考跳线电缆60R，例如，通过包括连接器38的光纤区段36来连接。参考跳线电缆60R包括光纤62R，所述光纤62R在一端包括与光纤区段36的连接器38接合的连接器68R，并且在另一端包括连接器70R，所述连接器70R在下文称为“参考连接器”并且在下文较详细描述。参考连接器70R由计算机控制的台架(“台架”)80的支撑夹具82支撑，所述z轴台架80被配置来在z方向上以精确量移动参考连接器，如在台架80下方的双箭头所指示。如下文结合图2A所述，参考连接器70R包括套圈90R，所述套圈90R支撑光纤62R的裸露区段64R，而所述裸露区段64R在套圈前端(或端面)92R处具有端面65R。
系统10也包括安装夹具150，所述安装夹具150可操作地支撑DUT连接器70D，所述DUT连接器70D即具有DUT光纤62D的DUT电缆60D的部分。DUT光纤62D通过连接器68D光学地连接至第二检测器40-2。第二检测器40-2电气连接至第二功率计50-2。第一功率计50-1和第二功率计50-2连同计算机控制的z轴台架80一起可操作地连接至控制器(或计算机)180。
系统10还包括具有内部204的对准构件200。在实例中，对准构件200呈套筒或管的形式。参考连接器70R和DUT连接器70D的相应套圈90R和90D被插入对准构件200的相反端部中，以便相应套圈前端92R和92D(和因此相应光纤端面65R和65D)面向彼此(即，相面对)并且界定间隙G，其中端面由轴向距离d间隔分开，所述轴向距离d在下文称为间隙距离。
图2A和2B分别是示例性参考连接器70R和DUT连接器70D的近距离、横截面图。在上文和下文的讨论中，参考连接器70R的连接器部件在附图标记中包括“R”，而DUT连接器70D的连接器部件在附图标记中包括“D”。当一般地提及连接器70(即，参考连接器70R和DUT连接器70D所共有的元件/方面)时，省略附图标记中的“D”和“R”后缀。相同情况适用于光纤62R和DUT光纤62D。
连接器70包括外壳72，所述外壳72具有中心轴A1、开放前端74、后端76和相邻于后端的内部腔室78。外壳后端76包括孔径79。内部腔室78由外壳72内的前腔室壁82和后腔室壁83部分地界定，其中前腔室壁具有孔径84。连接器70还包括上述套圈90，所述套圈90具有前端(端面)92和具有凸缘96的后端94。套圈90具有纵向孔98，所述纵向孔98从后端94延伸至前端92并且支撑光纤62的裸露区段64。
套圈90沿中心轴A1布置在外壳72中，其中带凸缘后端驻留在内部腔室78内并且套圈延伸穿过孔径84，而套圈前端92从外壳开放前端74延伸。光纤62包括带护套区段63和裸露区段64。光纤62在外壳72的后端76处通过孔径79，并且延伸穿过内部腔室78而进入套圈90中，其中带护套区段63进入套圈孔98中某个部分。裸光纤区段64延伸至套圈90的前端92，并且由粘结材料99支撑在套圈孔98内。弹性构件104(例如，弹簧)驻留在内部腔室78中，并且接触后腔室壁83和套圈90的带凸缘后端94。在连接器70中，由弹性构件100使套圈90与连接器外壳72机械地分离。
图3A是参考连接器70R和DUT连接器70D的特写视图，所述参考连接器70R和DUT连接器70D可操作地布置成使其相应套圈90R和90D被插入对准构件200的相反端部中。当轴向压缩力被施加在套圈前端92R和92D上时，相应弹性构件100压缩，并且套圈回缩至其相应内部腔室78R和78D中。
图3B是呈套筒形式的示例性对准构件200的侧视图，所述套筒具有部分地由狭槽206界定的“C”形。在实例中，C形套筒由陶瓷制成并且用于被动对准。图3C是可为参考连接器或DUT连接器的示例性连接器70的正视图。
在常规插入损耗测量方法中，当参考连接器70R和DUT连接器70D被插入对准构件200的相反端部中并且朝向彼此移动时，相应套圈端面92在构件中相遇并且被迫进行接触(即，间隙距离d变为零)。在这种情况下，另一轴向压缩力典型地施加来驱动套圈端面92R和92D进行牢固接触。这个另外的力导致弹性构件100R和100D的另外的压缩。
系统10被配置来进行非接触插入损耗测量并且提供用于精确地调整参考连接器70R和DUT连接器70D的套圈前端92R和90D(和因此相应光纤端面65R和65D)的间隙距离d。在系统10的示例性配置中，参考连接器70R被使用夹具82安装在台架80上，以便台架轴(即，z轴)实质上平行于连接器套圈轴。DUT连接器70D可在测量方法期间被固定在适当位置中。在系统10的示例性配置中，DUT连接器70D被安装在定位于测量系统的前部面板(未示出)上的夹具150中，而参考连接器70R被使用上述夹具82(图1)安装在台架80上。
DUT连接器70D可通过夹持套圈90D的一部分或替代地通过夹持连接器外壳72D的一部分而附接至安装夹具150。夹持套圈90D可能由于其小的大小而为困难的，并且这是因为套圈的至少一部分还必须被插入对准构件200中。因此，在大多数一般情况下，DUT连接器70D通过与其连接器外壳72D的模制特征(未示出)进行接触来夹持。这些特征可包括模制凹陷和/或舌片，所述模制凹陷和/或舌片通常由适配器指状物或夹片来接合，以便将DUT连接器保持在适配器内部并且使两个连接器端面保持接触。
在实例中，DUT连接器70D的套圈90D被保持在安装夹具150中形成的圆柱形空腔(未示出)内。在实例中，DUT连接器安装件上的孔径在DUT连接器被从DUT连接器安装件上移除时使陶瓷构件保持在参考连接器套圈上。
系统10被配置来当相应套圈90R和90D在对准构件200(图3)内彼此移动得更近时，测量从与参考连接器70R相关联的参考光纤64R耦合至与DUT连接器70D相关联的DUT光纤64D中的光22的量。在系统10的操作中，来自光源20的光22被引导穿过分路器30以便光的一部分可在第一检测器40-1处随时间推移而受监测。来自分路器30的光22的另一部分通过低背反射光学连接器68而被引导至参考跳线电缆60R。这个光22通过参考跳线电缆60，在裸光纤64R的端面65R处退出所述裸光纤64R并随后在距离d上传播穿过间隙G至DUT连接器70D和DUT裸光纤64D的端面65D。耦合光随后沿DUT跳线电缆60D的DUT光纤62D向下传播并在第二DUT连接器68D处退出，并且随后由第二检测器40-2测量。
系统10分别在检测器40-1和40-2处对两个测量功率电平P1和P2取样，并且计算所测量的插入损耗IL，其定义为ILM＝-10log10(P2/P1)。这种计算发生计算机(控制器)180中。这个所测量的插入损耗值ILM在针对不同d值的测量方法过程中被重复地获取，其中测量值与对应时间和/或台架位置测量值和/或间隙距离d的值关联。
适合光源20是在1550nm或1330nm下操作的激光源，如Greenlee 580XL型。适合的第一检测器40A和第二检测器40B是Newport 918-IS-l、850-1600nm宽区域检测器。适合的第一功率计50A和第二功率计50B是具有单信道和USB接口的Newport 1936-R功率计。适合的分路器30是ThorLabs 2x2单模融合光纤耦合器/分接器。用于保持参考连接器70和DUT连接器70的适合的夹具82和150包括Newport 561-SCH SC连接器保持器。适合的台架80Newport 562-XYZ ULTRAIignTM光纤对准台架，并且机动台架致动器包括Newport LTA-HS致动器。示例性运动台架控制器是Newport ESP-301 3轴运动控制器。系统10的其他适合的元件包括来自National Instruments的模拟USB底座NI cDaq-9184、来自NationalInstruments的模拟模块NI USB-9239，4信道输入。计算机180可为PC控制器，如AdvantecPC，所述PC控制器运行LabView 2012SP2和Windows Office 2010。
在实例中，使用夹具82将参考连接器70R大体上保持在台架80上，在实例中，所述夹具82夹持连接器外壳72R而不是套圈90R。因此，一个问题是：台架80和连接器外壳72的精确位移将不会在对准构件200的内部204内产生套圈端面92R的同样精确的位移。例如，在套圈/构件界面处的过度摩擦可引起夹持和滑动，所述夹持和滑动可能使台架运动和套圈运动不相关联。如果参考套圈90R卡在对准构件200内的一个位置中，那么台架80的另外运动将趋向于进一步压缩对准构件直到套圈/构件界面处的静态摩擦被克服。在这一点时，参考套圈90R快速地滑动到对准构件200的内部204内，从而可能产生短暂高速度，所述短暂高速度阻止对参考连接器70R与DUT连接器70D之间的光学耦合的准确测量。
已使用系统10来进行实验以检验连接器外壳72R通过台架位移产生的运动与套圈90R在陶瓷对准构件200内的运动之间的关联性。据发现，初始的台架位移不产生套圈运动，因为弹性构件100R必须被充分压缩以克服在套圈/构件界面处的动态摩擦。对于SC参考连接器70R来说，这个压缩距离已被测量为约100μm。
一旦参考连接器的弹性构件100R已受充分压缩时，实验结果指示：只要台架速度v超过最小值(例如，对SC对准构件中的SC套圈来说是3μm/sec)，静态摩擦效应就被克服，并且套圈90R以相同于台架速度v的速度平滑地滑动到对准构件200的内部204内。如果台架速度v小于最小速度值，那么套圈90R可趋向于夹持并滑动到对准构件200内。准确的光功率测量需要台架与套圈位置之间的高度关联性，尤其在高速度下如此，在高速度的情况下，干涉条纹分辨率可受检测器取样速率的限制。
测量方法的概述
系统10用于进行测量DUT连接器70D的IL的方法。在实例中，测量方法涉及以下主要步骤：
1)将DUT连接器70D插入系统10的安装夹具150中。
2)通过对准构件200使用被动对准将DUT连接器套圈90D与参考连接器套圈90R同轴地对准。
3)减少连接器套圈端面92R和92D的轴向间隔d，同时测量在参考连接器70R与DUT连接器70D之间的耦合的光学功率
4)使用针对不同距离d(或不同台架位置PS)的所测量的光学功率耦合数据以便预测连接器套圈将进行接触的轴向位置PC。
5)减少连接器套圈轴向距离d直到达到目标近接触轴向距离d。
6)使用所测量的光学功率耦合数据来估算针对DUT连接器70D将与参考连接器70R接触的条件的连接器衰减或插入损耗。
在跳线电缆制造工艺中，每一连接器70的IL必须被单独表征。上文所述的IL测量系统10提供两个连接器端口，所述连接器端口接收单一跳线电缆的两个端部上的连接器。第一连接器端口指定为测量端口，并且在这个端口处，表征插入连接器的IL。第二连接器端口指定为检测器端口。需要这个端口来通过测量端口测量耦合到光纤中的光学功率。
为表征跳线电缆的IL，必须测量两个连接器端部。如果一个跳线电缆连接器指定为连接器A而另一跳线电缆连接器指定为连接器B，那么跳线电缆在两个步骤中加以表征：
1)通过将跳线电缆连接器A插入到测量端口中来测量跳线电缆连接器A的IL，并且将跳线电缆连接器B插入检测器端口中
2)通过将跳线电缆连接器B插入到测量端口中来测量跳线电缆连接器B的IL，并且将跳线电缆连接器A插入检测器端口中
系统10也可用于表征提供1:N光学分路功能的装置，其中N个分路器输出连接器在N个单独测量中被附接至测量系统。
在每一连接器IL测量之后，测量系统10也可进行与连接器之间的跳线电缆光学链路相关联的IL的估算。除非另作说明，DUT测量涉及对单一跳线电缆连接器进行的IL测量。
为测量每一跳线电缆连接器IL，用户必须首先移除两个连接器防尘盖并且清洁两个连接器套圈端部来移除可在先前处理步骤之后保持在连接器套圈端部处的不需要的碎屑。清洁工艺可为手动的或自动的。在清洁之后，关键的是：将光纤和套圈端部目视检查来确保已移除所有碎屑。虽然当前描述的近接触测量方法阻止连接器套圈在测量系统内彼此触碰，但是测量系统内DUT连接器套圈端部与参考连接器套圈端部之间的间隙可为小的，如5nm。因为这个间隙大小可小于许多普通碎屑(例如，棉绒、污垢、灰尘)的大小，所以光纤端部上的碎屑可抑制对DUT IL的正确测量。碎屑也可阻挡光透射到DUT连接器光纤芯部中，从而造成对DUT IL的不准确测量。
在连接器清洁之后，跳线电缆连接器被手动地插入测量系统测量和检测器端口中。测量系统的内部可保持在相对于外部的轻微正压力下，以便阻止来自周围环境的气载碎屑通过开放测量和检测器端口进入测量系统。可能重要的是将测量系统安装在振动隔离台架上以最小化环境振动对光学测量的影响。
跳线电缆连接器可通过与同连接器主体上的凹陷配合的端口成整体的被动夹片保持在测量系统端口中(类似于连接器当前被保持在适配器外壳中的方式)。替代地，跳线电缆连接器可通过一或多个机械致动臂、夹持器或活塞来接触，所述机械致动臂、夹持器或活塞与连接器主体凹陷接合来将连接器主体在DUT测量期间保持在已知位置中。
连接器夹持动作可为单侧的，以便连接器被迫与端口外壳内部的参考表面接触。替代地，连接器夹持动作可为双侧的，以便连接器主体定中心于端口外壳内。夹持动作可提供于单一侧向方向(如在x方向，其中z方向是光纤轴)中，或提供于两个侧向方向(如x方向和y方向)中。机械致动运动可通过计算机控制的气动系统来提供。
参考连接器可使用类似于用于夹持DUT连接器主体的方法的被动或致动安装方法来安装在测量系统包壳内。这允许用户定期地快速并容易地检查和更换参考连接器和构件。
测量方法需要DUT连接器套圈与安装在测量系统内的参考连接器套圈的同轴对准。在本文中所述的被动对准方法中，连接器套圈的圆柱形侧壁表面通过迫使它们与一或多个共同对准表面进行接触来彼此对准。
共同对准表面提供至少一个区域，在所述至少一个区域中，沿表面的所有点落在直线上。共同对准表面的这个直线区域被定向成平行于每一连接器套圈的轴。需要一或多个共同对准表面上的三个直线区域来使两个连接器套圈实现同轴对准。
因为DUT连接器套圈的初始定向可在插入之间稍微变化，所以希望直线区域中的至少两个和优选地三个具有延伸的宽度以便适应套圈侧向位置的不确定性。例如，直线区域应提供垂直于直线的表面轮廓，所述表面轮廓沿长度线不变化达远离所述线的至少一定垂直距离。所得表面可为平坦、凹面或凸面，其中凹表面因在光纤插入时连接器套圈的改进侧向定中心而大体上比凸面优选。例如，共同对准表面可通过两个或更多个矩形平坦表面或单一圆柱形构件来提供。
通过一或多个共同对准表面提供的三个或更多个直线区域应被布置成使得其与处于彼此分开不大于180度并优选地彼此分开不大于120度的位置处的连接器套圈进行接触。这种配置确保连接器套圈侧壁表面受迫与直线区域以两个连接器套圈变得彼此同轴对准的方式进行接触。
因为已知连接器套圈OD(外径)变化小量(例如，0.5nm至1.0nm)，所以希望由一或多个共同对准表面提供的直线区域中的至少一个是可变形的或被安装在可变形材料或机械臂上。在具有大OD的连接器套圈被插入测量系统的共同对准表面区域中的情况下，重要的是：直线区域中的至少一个适应连接器套圈因位移偏离产生的干涉。与直线区域位移相关联的反作用力确保连接器套圈相对于彼此位移以便它们进入同轴对准。
在测量多个连接器的过程中，还可能的是：连接器套圈OD将不会始终完全地匹配参考连接器套圈OD。因此，希望允许直线区域或其安装结构中的至少一个变形来适应套圈OD的差异。
如果直线区域是完全刚性的，那么这种变形将造成沿DUT/参考套圈共同轴移动的直线区域位移的线性变化。在这种情况下，具有较小OD的套圈可相对于较大OD套圈自由侧向位移，从而在靠近接触处产生所测量的IL的小变化。可能需要在一个或两个连接器套圈上提供侧向偏置力以便确保在套圈OD不匹配的情况下，同轴套圈对准始终随侧向偏移而发生，从而随着测量过程的各种步骤的推移而保持为相对无变化的。
如果直线区域在可稍微变形的材料中形成，那么所得直线区域将偏离其围绕两个连接器套圈的接头的直线形式，从而产生潜在地适度表面不连续性。这个直线区域变形将使刚在上文讨论的套圈侧向未对准最小化。为使两个套圈的同轴对准最大化，需要直线区域或其安装结构中的两个或优选地三个变形来在不同OD的情况下使套圈自定中心。
如图3B所示的C形陶瓷对准构件200当前用于适配器内的连接器套圈的同轴对准。对准构件200的最大值ID被设计来小于任何连接器套圈90的最小OD。当连接器套圈90被插入对准构件200中时，对准构件材料变形以便当完全插入时，至少三个接触线存在于构件内表面与套圈外侧壁表面之间。在实际配置中，由于对准构件的变形，接触发生在长而窄的矩形区域上。因为对准构件200从其静置时保持的形状向外位移，所以反作用力被施加在矩形接触区域上，从而使两个连接器套圈90R和90D进行同轴对准。
间隙距离d的估算中的不确定性
在本文公开的近接触测量方法的实例中，两个连接器套圈端面90R和90D之间的分离距离d或间隙距离从初始大的距离(例如，>2000μm)减少至较小距离(例如，5μm)，其中套圈端面不触碰(即，不允许d变为零)。系统10维持间隙距离d的准确估算以阻止无意的套圈对套圈接触。与所估算的间隙距离d相关联的不确定性必须始终小于实际间隙距离以确保套圈端面绝不触碰。
间隙距离d的估算中的相对大的不确定性在套圈90R和90D分离大的距离(例如，>1000μm)时是可允许的，正如在早期测量阶段期间的情况一样。因此，可提供对间隙距离d的快速估算的间隙估算方法是优选的，即使这些方法提供有限的准确度(例如，30μm至100μm的间隙距离不确定性)也是如此。
当套圈分离小的距离(例如，<20μm)时，需要间隙距离d的估算的相对小的不确定性，正如在后期测量阶段期间的情况一样。因此，可提供对间隙距离的准确估算的间隙估算方法是优选的，即使这些方法需要附加时间(例如，<3μm的间隙距离不确定性)也是如此。
为使总的连接器IL测量时间最小化，测量可在数个不同步骤中进行，其中：1)早期测量步骤快速地横越相对大的距离并且进行对间隙距离的相对粗略的估算，并且2)后期测量步骤更缓慢地横越相对小的距离并且进行对间隙距离的准确估算。
在IL测量方法的实例中，每一测量步骤以对间隙距离d的初始估算开始。第一测量以在测量系统中的初始连接器插入之后基于以下各项中的一或多个的保守估算开始：a)已知的连接器几何形状(套圈的长度、连接器主体上的插入止挡特征的位置；b)连接器安装夹具的设计，针对DUT光纤和参照光纤两者来说；c)基于台架行进的限制条件和/或当遇到安装夹具时的接触限制，DUT安装夹具与参照光纤安装夹具之间的初始最小间隙d；以及d)基于先前操作的初始间隙距离的典型变化。后期测量步骤依赖于在直接在先测量步骤中产生的间隙距离估算值。
间隙距离d与台架位置之间的关系
在本文公开的方法的实例中，测量步骤大体上在目标套圈间隙距离d的范围上进行。例如，当间隙距离d在700μm至200μm的范围上变化时，可进行IL测量。一旦已针对给定测量步骤建立估算间隙距离da，就可记录与这个间隙距离相关联的绝对台架位置za(台架80的台架位置)。与任何其他目标间隙距离db相关联的台架位置zb可通过zb＝za+(d-db)来计算，其中台架位置随间隙距离减少而增加。
在早期测量步骤期间对IL的测量可对连接器和/或电缆性能提供反馈。例如，如果所测量的IL曲线缺少关键特征，那么可标记出误差，所述关键特征如：
1)未观察到光：可能的跳线电缆光纤破裂或极端光纤套圈端面污染。
2)极高的IL：可能的端面污染或高的跳线光纤损耗。
3)恒定的IL值，这是由于套圈未在对准构件中恰当地滑动。
4)IL值或斜率的突然改变，这是由于在对准构件内的套圈夹持和滑动。
5)IL干涉条纹幅值或周期的突然改变，这是由于在对准构件内的套圈夹持和滑动。
取决于所检测IL误差的严重性，操作者可被提示来重新清洁连接器或排除有故障的跳线电缆。
上文所述的误差条件中的一些可追溯到由被动对准表面施加在连接器套圈90上的不足或过量的力。例如，陶瓷对准构件200可紧密地夹持连接器套圈90以便连接器套圈不会自由地滑动在内部204内。当套圈最终移动时，所述套圈可快速地滑动，从而导致间隙距离d和台架位置PS的改变之间缺乏关联性。
系统10可用于通过IL测量数据检测问题条件，并随后对测量条件做出动态改变以试图改进IL测量质量。例如，可修改构件内的套圈速度，可增加或减少挤压力，并且可调整连接器套圈侧向或角偏移，假定提供了这些轴的自动控制。
台架位置预测
本公开的一方面包括预测台架80的位置PC，在所述位置处，参考连接器70R和DUT连接器20D的相应端面92R和92D将进行接触。这个位置被称为接触位置。存在许多可利用的具有不同间隙距离估算不确定性程度的不同方法，因此所述方法适合用于各种测量步骤中。
1.使用IL曲线估算在大的轴向间隔下的接触位置PC
对可操作地支撑在相应套圈中的两个光纤的IL对轴向间隔的测量模拟产生明确界定曲线，所述明确界定曲线随轴向间隔减少而单调地减小。针对IL(dB)对间隙距离d(μm)的这个曲线图被示出在图4中，其针对增量为0.5μm的在0μm至4.0μm范围变化的不同侧向偏移并针对λ＝1550nm。模拟是基于在下文附录A中提供的分析。
曲线的形状不随在大的轴向间隔(例如，d>100μm)下典型配合套圈光纤芯部侧向未对准(例如，0.5μm至1.0μm)而显著地改变。虽然曲线的形状取决于光纤至光纤角度未对准，但是基于所建议构件的被动对准方法确保套圈角度未对准是小的。因此，IL曲线可提供在通常在早期测量步骤中遇到的大的套圈间隔(例如，d>2000μm)下对间隙距离d的快速首次估算。
在示例性间隙估算方法中，在DUT连接器套圈90D完全被插入对准构件200中之后不久进行IL测量。因为套圈端面90R和90D之间在此点存在大的轴向间隔d，所以所得IL测量实质上对侧向未对准不敏感。因此，所测量的IL值可用于通过对先前测量的或建模的IL曲线进行简单的查找函数来估算间隙距离d。例如，参考图4的曲线图，如果测量到19dB的IL，那么对间隙距离d的初始估算值将为约1000μm。
实际上，参考连接器套圈90R与DUT连接器套圈90D(或更精确地参考光纤端面65R与DUT光纤端面65D)之间的间隙G建立法布里-珀罗标准具(Fabre-Perot etalon)，从而在DUT套圈和参考套圈彼此移动得更近时由光22产生相长和相消干涉条纹。干涉条纹的幅值可为dB的数十分之一，从而在实际间隙距离d中产生显著的不确定性。例如，在2000μm的分离距离下，干涉条纹幅值可为0.3dB。所测量的IL的这个0.3dB变化对应于间隙距离d的100μm变化。幸好，间隙距离d估算的这个估算值(100μm)的预期不确定性远小于间隙距离值(2000μm)，因此这种简单方法适用于提供用于早期测量步骤的间隙距离估算。
如果需要，那么与DUT连接器70D的套圈90D插入对准构件200中相关联的轴向位置也可使用IL测量来确定。图5是所测量的插入损耗ILM(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图，示出了ILM随DUT连接器70D的套圈90D被插入对准构件200中并朝向参考连接器套圈90R插入的改变方式。在这发生之前，DUT套圈90可能被定位成相对于从参考连接器光纤64R发射的光的光轴具有一定程度的侧向未对准。在插入期间的台架速度最初是高的(1mm/sec)，因此只有少数的数据点在间隙距离D从5000μm减少至4000μm时被记录下来，并且低的耦合功率电平表明使测量信号失真的检测器噪声。
在实例中，在DUT连接器70D的DUT套圈90D插入对准构件200中期间，DUT套圈的斜角尖端接触对准构件的端部，并且使DUT套圈与对准构件进行侧向对准。这种对准工艺产生DUT光纤位置的逐渐侧向变位，从而引起IL逐渐减少。一旦DUT套圈90D已被插入对准构件200中以便DUT套圈侧壁开始沿对准构件200的内部表面滑动，IL减小的速率就减小。IL减小的速率的突然改变可因此用于识别套圈90D被插入对准构件200中的轴向台架位置。这个信息可与其他连接器和测量工作台几何数据一起使用来提供对台架位置PC的粗略估算，在所述台架位置中，将在参考连接器70R和DUT连接器70D的套圈90R和90D的相应端面92R和92D之间发生接触。
2.通过外推方法的接触位置估算
可在间隙距离d的范围上获得对IL的多次测量以改进间隙距离估算的准确度。在实例中，使用外推技术，所述外推技术将所测量的IL数据转换台架80的接触位置PC的估算值。外推方法的准确度取决于获得IL数据的间隙距离d的范围和间隙距离的量值。
在实例中，外推法涉及三个计算步骤：1)滤出IL数据中的干涉条纹；2)将数据映射到函数，所述函数随间隙距离线性地变化；以及3)对线性函数进行外推法以得出新接触位置估算值。现在更详细地描述这三个步骤。
如下文所述，光离开在套圈端面92R和92D之间形成的标准具中存在的空气/玻璃界面的部分反射随间隙距离d在对准构件200内的套圈运动期间的改变而引起相长和相消干涉效应。在远离套圈接触处为λ/4的偶数倍的间隙距离d处，相长干涉效应引起所透射和双重反射光学传输路径同相相加。对于小间隙距离d来说，耦合IL几乎等于非背反射情况的IL。当间隙距离d较大时，背反射光在其在小面端面之间传播时充分地衍射，以便反射光的仅一小部分耦合到接收光纤中。
在远离套圈接触处为λ/4的奇数倍的间隙距离d处，相消干涉效应引起所透射和双重反射光学传输路径异相180°相加。这引起耦合功率以背反射功率分数两倍的因子下降或下降约8％或0.6dB。
因为所测量的IL实质上随间隙距离d减少小量(例如，λ/4＝0.388μm)而变化，所以干涉条纹呈现为具有大于目标测量准确度超过10倍的幅值的周期性噪声信号。使用滤波函数，条纹可从所测量的IL数据移除，从而提高后续套圈接触位置估算的准确度。
图6是IL(dB)对台架位置(μm)的曲线图，示出了所测量的IL数据如何包括干涉条纹，并且可如何通过应用滤波器来消除条纹，所述滤波器仅报告MIN{IL}，即，每一条纹循环的最小IL值，如由三角形所例示。在实例中，IL测量取样周期应为小于条纹周期的约15倍以便准确地解析条纹最小IL值和台架位置。
对台架速度v来说，条纹周期将为λ/2v秒，因此IL测量取样周期应为至少λ/30v秒，其对应于取样率30v/λ或更高。例如，对2KHz的最大IL测量取样率和λ＝1.55μm来说，针对完全条纹分辨率的最大台架速度是2000λ/30μm/秒或约100μm/秒。如果测量在显著较高速度下进行，那么IL数据将由于IL信号的取样不足而遭受混叠误差。
最小值滤波器可以各种方式实现。例如，最小值点可通过确定唯一IL测量/台架位置坐标对的集合而识别，所述坐标对在区间[z,z+λ/2]上满足IL(z)<所评估的MIN{IL(z)}。如果IL测量数据含有高频噪声分量，那么这个最小值滤波器将因噪声异常值点而朝向较低IL值偏置，所述噪声异常值点落到低于相长干涉IL最小值，如图7的IL对台架位置(mm)的曲线图所示。
测量噪声也可引起大部分条纹最小值点不由最小值滤波器检测到。例如，当套圈端面92R和92D几乎处于接触时，IL曲线的斜率大体上较低，因此仅少数最小值可在间隙距离的大的变化范围内被检测到。减少的ILM(z)测量点数量趋向于减少接触外推例行程序的准确度。
为解决这些噪声相关问题，另外的近最小IL数据点可通过识别唯一点的集合来收集，其中在区间[z,z+λ/2]上IL(z)<所评估的MIN{IL(z)}+ΔIL。ΔIL的值可被选择为显著地小于干涉条纹的峰到峰幅值，以便仅靠近干涉条纹的底部的IL数据点被收集。例如，0.005dB的ΔIL值将收集到靠近条纹的最小值的数个IL测量点，从而改进了每个条纹最小值仅提供单一数据点的方法的测量准确度，如图8的IL(dB)对台架位置(mm)的曲线图所示。因此，ILM(z)最小值点的数量通过增加ΔIL而增加。
其他函数或算法也可用于产生IL最小值点。例如，R语言函数cummin()和函数GNUOctave可用于产生最小值点的集合，所述最小值点含有重复值(所述重复值可随后对测量点IL(z)的集合使用as.numeric(names(table()))函数而移除)。
在另一方法中，所测量的IL数据可使用图9中所示的Visual Basic伪码而滤波。例行程序首先识别最近的IL值，所述最近的IL值小于所有先前识别的值(在需要时加上ΔIL偏移来提供另外的最小值点以帮助使最小值噪声尖峰偏移)。例行程序随后仅将为干涉条纹旧值(old)的至少1/2的最小值IL值报告为真实最小值点。这种方法确保每个条纹循环仅返回单一IL条纹最小值点，并且所返回的最小值点是最低IL测量点。图9的伪码定义可体现在计算机可读介质中的指令集，所述指令集引起计算机(控制器)180识别IL数据的最小值。
IL数据可以其他方式滤波以消除干涉条纹的存在，例如：a)低通滤波器或信号平均化，可能加上恒定office项以便IL值较好地匹配相长干涉IL曲线；b)对数据段的低阶高斯求积或其他多项式/样条拟合；以及c)简单的最小值滤波器，产生所有所测量的IL(z)点，其中在区间[z,+∞]上IL(z)＝min(IL(z))。这些方法将全部从所测量的IL数据移除高频干涉条纹，从而产生更平滑的曲线，所述更平滑的曲线更准确地表示在不存在法布里-珀罗标准具空腔干涉效应情况下的预期IL响应。
图10是所测量的插入损耗ILM(dB)和ILM最小值相对台架位置PS(mm)的曲线图。台架位置PS表示离先前台架复位操作中设定的台架起点的距离。在台架位置PS＝15mm处，间隙距离d是约1.5mm，而套圈接触将发生在大约16.5mm的台架位置PS处。在两个不同台架速度v下获取测量值以使总的测量循环时间最小化：对于间隙距离d>900μm来说，v＝1mm/sec，而对于间隙距离d<900μm来说，v＝100μm/sec。在较快v＝1mm/sec速度下，图10的曲线图示出的是：系统10不能准确地解析所有干涉条纹，因为用于这个实例中的2000KHz取样率将用于准确条纹分辨率的最大台架速度限制至v约为100μm/sec。这种取样不足在ILM和ILM最小值曲线上引入噪声，因为数据点有时在这个区域中变位到稍微较高的IL值。然而，ILM曲线的一般形状可仍在这个区域中被清楚地解析。测量数据在较低速度区域中呈现为较平滑的，在所述较低速度区域中，台架位置更接近来在参考套圈端面92R与DUT套圈端面92D之间建立接触。
也应注意，这些滤波技术也可在映射至线性函数STX(z)之后应用于IL数据，如下文所述。
仅在所测量的IL曲线展现条纹时才需要本文描述的干涉条纹滤波过程。一些配合的连接器配置可能不需要针对所有间隙距离的条纹滤波。例如，APC(角抛光连接器)套圈具有端面，所述端面限制跨套圈端面之间的间隙背反射的光的量。此外，多模光纤以在稍有不同速度下传播的许多模来运载光。对于较大间隙距离来说，每一模在不同位置处具有其相长干涉和相消干涉峰值，所述峰值引起条纹贡献达到平均值，以便所得IL曲线呈现为无条纹的。
为预测套圈接触位置PC，所测量的IL数据被映射到随间隙距离线性变化的无量纲函数STX(z)。函数由STX(z)＝10exp{ILM(z)/20}定义，其中ILM(z)定义使用上文所述的技术中的一个技术导出的条纹最小值点集合。STX(z)函数的导出提供于下文附录A中。附录A提供了针对大的间隙距离的线性函数，所述线性函数在接近较小间隙距离时变得线性稍微较少的。所述线性函数还在小间隙距离处变得对侧向未对准敏感，因此当间隙距离小于约d＝30nm时不推荐使用所述函数。由于高跳线电缆光纤损耗的插入损耗变位可向STX(z)引入另外变位，在已知所估算光纤IL的情况下可对其进行补偿。
图11示出在套圈接触情况下接近近1.0的值的情况下，STX(z)如何随台架位置PS(即，z位置)线性地变化。在15mm的台架位置处，间隙距离d是约1.5mm，而套圈接触将发生在PS＝大约16.5mm的PC的台架位置处。因为所测量的IL和ILM数据在间隙距离超过900nm的高速度区域上带有噪声，所以所计算的STX(z)在这个区域中也带有噪声。STX(z)曲线在接近于套圈接触的低速度区域的大部分上的线性响应可用于估算套圈接触位置PC。在极接近于套圈接触(例如，相隔约30nm)的情况下，STX(z)曲线展现随光纤至光纤侧向未对准而变化的轻微非线性度。因此，在这个区域中避免使用STX(z)曲线的线性拟合。
通过在落入取样范围内的STX(z)数据上进行线性回归并且计算STZ(z)线截断它的1.0接触值来进行对套圈接触位置PC的估算。图12类似于图11并且示出了示例性取样范围，所述示例性取样范围跨距远离套圈接触处的200nm与700nm之间的台架位置PS。在这个范围上执行线性拟合产生了针对线性函数y＝mz+c中的m和c的值，其中m是曲线的斜率并且c是y轴截距。
图12例示在取样范围上对STX(z)的线性外推法以便确定截断位置z0。一旦确定系数m和c，其中STX＝1.0的截断位置z0可通过设定1.0＝m-z0+c来计算，其中z0＝(1-c)/m。因为STX在靠近套圈接触位置处变得稍微非线性，并且因为STX由光纤链路自身的IL的轻微改变而变位，所以截断位置z0由另外的z偏移zC变位以更准确地预测接触位置，其中z接触＝z0+zC。可在实验上通过测量IL直到套圈进行接触并随后标注发生接触的台架位置来针对给定取样范围确定zc的值。
一般来说，zc中的操作至操作变化远小于用于预测接触位置PC的所需准确度。如上文所述，STX(z)外推方法可在测量的过程中应用多次，其中早期外推法提供对接触位置的粗略估算，而后期外推法提供对接触位置的精准估算。
对于200μm至700μm的STX线性回归取样范围来说，在相同的一对DUT连接器套圈和参考连接器套圈上的重复测量产生55.4μm的平均zc。所测量的接触位置PC与通过STX(z)的外推法预测的接触位置之间的误差具有标准偏差σ＝5.0μm。对于70μm至30μm的STX线性回归取样范围来说，在相同的一对DUT连接器套圈和参考连接器套圈上的重复测量产生2.4μm的平均zc。所测量的接触位置与通过STX(z)的外推法预测的接触位置之间的误差具有标准偏差σ＝1.0μm。在两种情况下，接触位置估算值的变化足够小以符合下游测量步骤的接触位置不确定性要求。
本文描述的测量方法的实例需要台架80和套圈端面92在对准构件200内的运动之间的亚微米关联性。即使套圈90被安装在连接器外壳72内的弹性构件100上，但是实验证实：台架位置的亚微米改变转变成套圈位置的匹配亚微米改变。这个结果已基于对干涉条纹的观察而确认。
实验证实：DUT套圈90D和对准构件200的一些组合可在套圈滑动到对准构件内的过程中偶而产生小的差异。因此，即使台架速度恒定，套圈90仍展现其在对准构件200内的速度的轻微变化。
图13是原始IL(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图，其中由于在测量期间套圈速度的小的变化而出现IL曲线的失真。这个结论是基于对IL曲线干涉条纹的间距的关联变化的观察来获得。台架运动的问题也可通过观察干涉条纹的幅值的局部变化来检测，所述局部变化可与套圈在构件内的突然侧向或(较少可能的)角度未对准有关。
系统10的配置有助于通过干涉测量方法准确测量间隙距离d。本公开的方面包括用于确定间隙距离d的两种干涉测量方法，其中一种方法基于单波长测量，而另一方法基于双波长测量。所述方法放宽了对台架运动和套圈运动高度关联的要求，从而提供对夹持和滑动事件的容限，所述夹持和滑动事件可能由于不匹配的套圈和构件几何形状或挤压力而产生。
对准构件200中的套圈运动的干涉测定还允许套圈90在对准构件内的低速度运动，低于套圈的平滑滑移运动所需的3μm/sec极限。所述方法还在重复测量所需的运动反转期间提供套圈位置信息，其中弹性构件100的压缩或松弛通常在台架位置与套圈位置之间引入滞后。
虽然用于位置测量的基于干涉的方法是有吸引力的，但是所述方法需要干涉条纹的存在，所述干涉条纹可在用于APC和MM光纤连接器测量的某些间隙距离上被减少或在某些间隙距离上不存在。
在单波长干涉条纹测量方法中，台架位置通过观察最大值和最小值何时出现在所测量的IL数据中来确定。替代地，可确定干涉图样的相位以便可使用关于当前台架运动方向的信息确定套圈至套圈间隙距离d的改变率。虽然干涉方法提供关于参考套圈90R和DUT套圈90D的相对位置的消息，但是可准确地测量相对于任意确定的起始位置的运动改变。
对套圈间隙距离d的粗略估算也可通过观察干涉条纹的幅值来进行。在大的间隙距离处，干涉条纹的幅值将为低的，而在小的间隙距离处，干涉条纹幅值将为高的。这尤其是APC和MM连接器测量的真实情况，其中条纹出现在远离接触处20μm至30μm，并且幅值随着接近接触处而快速地增加。
夹持和滑动事件可涉及在套圈自由脱离并在对准构件内滑动时的套圈速度的突然增加。重要的是，基于干涉的测量系统在充分高取样率下获取IL数据以便甚至在滑动事件期间准确地解析条纹。单波长干涉条纹测量可用作用于确定对准构件内的套圈间隙距离的单独来源，或可用于通过检测夹持和滑动事件何时发生(通过条纹间距或幅值的所观察的改变)来加强传统运动台架编码器位置反馈。使用这个反馈，测量系统可对台架速度或对准构件挤压压力做出调整以便减少或消除夹持和滑动事件。
当套圈端面之间的间隙G由处于两个不同波长λ1和λ2下的光询查(interrogate)时，干涉条纹将在间隙距离d改变时分别出现在两个不同空间周期P1＝λ1/2和P2＝λ2/2处。在套圈接触情况下(d＝0)，两种干涉条纹对应于IL最小的相长干涉条件。随着间隙距离d增加，两种干涉条纹以对应于其波长的不同周期来循环。这在图14中例示，并且图14中例示IL(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图。假定P1>P2，在一定距离P差拍处，与λ1相关联的干涉条纹干涉条纹将累积n个循环，而与λ2相关联的干涉条纹将累积约n+1个循环。在此点，两个波长λ1和λ2的干涉条纹将再次处于或几乎处于其相长干涉条件中。在这两个相长干涉条件之间的区域上(从间隙距离s＝0至间隙距离d＝P差拍)，两个波长λ1和λ2从完全同相转变至异相180度再转变回(或几乎转变回)同相。
在间隙距离d＝0至P差拍上两个波长的变化干涉条纹可用于推断这个范围内的确切间隙距离d。例如，可监测两个两个干涉条纹的相位，其中唯一间隙距离与两个波长的唯一相位组合关联。
测量系统可利用两个波长在时间上连续地或离散地询查套圈间隙G。在连续询查情况下，来自两个连续操作波长来源20的光22被耦合至单光纤中并且被同时引导穿过DUT和参考连接器间隙G。参考光纤62R中俘获的光被波长多路分解到两个检测器中以便干涉条纹改变可被连续地监测。在替代配置中，可在每一检测器处光学地或通过检测器电子器件实现窄带波长滤波，以便每一检测器仅监测一个波长的功率电平。
在离散时间测量系统中，每一次仅将一个波长引导穿过DUT和参考连接器间隙。单波长光源20可为可调谐激光器，或替代地为选择来自两个单波长来源中的一个的光的光学开关。来自参考连接器70R的光被引导到单宽带检测器上，所述单宽带检测器对来自两个来源波长的光为敏感的。可调谐激光器或开关必须以远高于在最大台架速度下的干涉条纹幅值的预期改变率的速率改变来源波长。
差拍(beat)周期区域的宽度由P差拍＝n·λ1给出，其中n是通过假设在一个差拍周期结束时nP1≈(n+l)-P2，随后针对n求解从而产生n-P2/(P1-P2)来计算。选择λ1和λ2的值以便n对完全相长干涉至相长干涉循环来说尽可能接近于整数，或对相长干涉至相消干涉循环来说尽可能接近于半整数。λ1与λ2之间的差异决定差拍周期区域的宽度，其中小的波长差异对应于大的差拍周期区域宽度。例如，对于λ1＝1.55μm和λ2＝1.3μm来说，n≈5.45并且P差拍＝8.44μm。
在一个测量方法中，STX(z)线性外推方法可用于接触位置PC的粗略估算，而一旦粗略估算值落入最接近于套圈接触的差拍周期区域中时，可使用如双波长干涉方法的更精确方法。在这种情况下，大的差拍周期区域宽度是合乎需要的，因为所述宽度增加了初始粗略估算值落入差拍周期区域内的可能性。如果差拍周期区域过宽，那么可将极粗略的初始估算用于套圈接触预测，从而可能减少总的测量循环时间。
差拍周期区域的最佳宽度取决于测量系统解析两个干涉图样的相对相位的小改变的能力。如果P差拍较大(对应于较大n)，那么两个波长的干涉条纹将以几乎与间隙距离d增加或减少相同的方式而改变。干涉条纹相位的不确定性对应于间隙距离d的不确定性。使用更窄的差拍周期区域折衷具有更窄范围的干涉条纹相位的较高准确度，在所述更窄范围上，已知间隙距离绝对地处于差拍周期区域的边界内。
在另一测量方法中，在测量IL的同时，间隙距离可在差拍周期区域内减小。在靠近差拍周期区域的端部处，IL测量的改变率可连同先前的IL测量和/或曲线拟合一起评估来确定IL斜率是否足够浅以便对应于近套圈接触条件。如果情况如此，那么测量终止在远离套圈接触处的已知距离处，从而确保绝不进行套圈接触。如果测量算法确定IL测量与在相邻于套圈接触处的差拍周期区域内进行的测量不一致，那么随后台架80可被引导来减小间隙距离d达P差拍的一倍或多倍，以便朝向目标近接触间隙距离(例如，d＝5μm)前进。
一旦间隙距离d减小到低于选择最小值(例如，d＝300μm)，IL曲线的斜率变得越来越小角度接近(flat approaching)接触位置。IL曲线的斜率可用作触发器来识别何时套圈间隙距离d已减小到低于一些目标(选择)值。因为在极接近于接触时斜率的改变率减小，所以其他近接触预测方法(如对IL曲线数据的多项式曲线拟合或双波长干涉条纹检测)将产生极接近于接触的更准确结果。IL斜率也可用作对上文所述的用于估算接触位置PC的其他近接触方法的验证检查法。
在其中对准构件200为半透明或透明的实例中，光22可被引导到中间的间隙G中以估算近接触条件。在间隙距离d上通过间隙G的光22的量可以不同方式监测。一种方式使用视觉系统VS(参见图3A)以在穿过对准构件200的套圈端面92R和92D接近时观察的所述套圈端面。另一方法涉及发射光来穿过套圈之间的间隙G，并且检测在附近光电检测器处俘获的光的量。参考套圈90R和DUT套圈90D的物理位置也可通过在套圈端面92R和92D之间的间隙上扫描激光轮廓测定仪射束来测量。表面轮廓并且具体来说连接器套圈端部的相对位置的变化可在套圈接近目标近接触条件时被测量。
参考套圈端面92R和DUT套圈端面92D之间的近接触也可使用机械插入件220来建立，所述机械插入件220固定套圈端面间隔d，如图15A和15B的近距离横截面图所示。在图15A中所示的实例中，机械插入件220具有在裸光纤64R和64D之间的光径中孔径222。在第15B图中所示的实例中，机械插入件220呈插入穿过对准构件200中的孔径205中的垫片形式。在另一实例中，探针可用于检测参考套圈端面92R和DUT套圈端面92D的机械干扰。
这些方法可独立地应用或与其他近接触测量方法结合应用。例如，机械垫片220可用于快速地设定套圈间隙距离d至已知量。随后，如双波长条纹测量的光学询查方法可用于提供对套圈间隙距离d的精准反馈。如果双波长差拍周期区域宽度宽于机械垫片220的厚度，那么对套圈间隙距离d的确切估算可在从间隙G移除垫片之后立即进行。台架80可随后移动来减小套圈间隙距离d至目标值。
在测量步骤已产生对接触位置PC的充分准确估算值之后，套圈间隙距离d通过参考套圈90R经由台架80的运动来减小。如上文所提及，可进行对套圈接触位置PC的多次估算，其中早期测量提供对接触位置的粗略估算，而后期测量提供对接触位置的精准估算。在测量的这部分期间，台架80的运动可分立步骤中进行，或可实质上连续地进行，其中来自一个步骤的接触位置估算值被传递到下一步骤，而无需台架运动的任何改变(超过台架速度的可能改变)。
代替实现用于测量IL的分立步骤并随后估算接触位置PC，测量数据可被连续地馈送到连续地更新接触位置的输出估算值的STX(z)线性外推例行程序中。独立的运动控制回路可连续地使用这种方法，从而改变对接触位置的估算来尽可能快地驱动台架运动至这个位置。控制回路可在接近接触位置PC期间连续地或离散地增加或减少台架速度v，并且所述控制回路可在其靠近接触位置时自动地减速以便避免可导致无意套圈至套圈接触的过冲条件。
一旦套圈间隙距离d极接近于接触(例如，d在5μm至20μm范围内)，进行测量来估算DUT连接器70D的IL。在最简单的方法中，套圈间隙距离d被减小至最小间隔距离(例如，5μm)并且进行IL测量。这个所测量的ILM(z)值可被报告为DUT IL(因为间隙距离太小)，或恒定偏移值可从所测量的ILM(z)值减去以便在5μm间隙距离d处考虑IL曲线的非零斜率。因为这个测量方法依赖于单一测量值，所以任何测量误差将直接影响所报告的DUT IL的误差。
可通过在靠近最小间隙距离d的情况下使用多次IL测量来减少测量误差。例如，在靠近接触位置PC的情况下，可在间隙距离d的范围上，如在20μm至5μm的范围上进行IL测量，如图16所示，并且图16中示出DUT连接器70D的所测量的插入损耗ILM(dB)随间隙距离d(μm)变化的曲线图。多项式曲线可如图所示通过ILM(z)最小值点的集合来拟合，其中多项式次数是：
1)0：ILM(z)最小值点平均化
2)1：对最小值数据的线性拟合
3)2：对最小值数据的抛物线拟合
4)3：对最小值数据的三次曲线拟合
5)4：对最小值数据的四次曲线拟合
一般来说，存在可估算DUT IL的至少三种方式：
1)估算DUT IL作为拟合多项式的(局部)最小值(适于2次或更高次)。
2)在所估算的间隙距离d是零的点，估算DUT IL作为拟合多项式的值。这是适用于线性曲线拟合的唯一方法。
3)使用约束多项式拟合估算DUT IL，其中拟合曲线的(局部)最小值被约束来在所估算的间隙距离d是零的情况下发生(适于2次或更高次)。例如，对于抛物曲线拟合来说，函数拟合将为y＝az2+c形式而非y＝a(z-z0)2+c。
实验证实：线性拟合常常低估DUT IL而抛物线拟合高估DUT IL。另一估算方法是报告通过不同多项式曲线拟合方法获得的DUT IL估算值的加权平均值。
虽然测量系统以单个跳线电缆连接器的测量为目标，但是本文描述的连接器IL测量方法需要使光通过DUT跳线电缆的整个长度。因此，测量系统始终测量总的跳线电缆IL，所述总的跳线电缆IL是以下各项的组合：
1)跳线电缆光纤链路IL，包括弯曲损耗、接头损耗(如果存在)或其他光纤缺陷(例如，破裂光纤)
2)在陶瓷构件内测量的DUT连接器IL
3)在跳线电缆的相对端部上测量的非DUT连接器IL，其被假定为零，因为所述跳线电缆的输出被引导到宽区域检测器或积分球。
在DUT连接器IL测量期间，连接器套圈90R(或90D，或90R和90D两者)被移动穿过一定范围的套圈间隙距离d，即从极较套圈间隙距离d到极小套圈间隙距离d。在各种套圈间隙距离d处进行的IL测量可提供另外的信息来区别跳线电缆光纤链路IL与DUT连接器IL。具体来说，在远离接触处的位置处，IL朝向较高损耗的恒定变位可归结于光纤链路IL。IL曲线具有特定形状，所述特定形状在套圈端面间隙改变时由光耦合在光纤芯部之间的方式而产生。这个曲线随套圈端面间隙而改变形状的方式不依赖于与光纤链路损耗相关联的任何恒定IL。
另外，针对通常在配合光学连接器中发现的适度光纤芯部侧向未对准来说，IL曲线的形状在大的套圈间隙距离处大致相同。因此，光纤链路IL将呈现为恒定IL，所述恒定IL使特征IL曲线变位至较高损耗值。因为在许多套圈间隙距离处测量IL曲线，所以许多IL测量可利用来进行对光纤链路IL的准确估算。
此外，在靠近套圈接触的位置处，IL曲线的曲率可与基于连接器的光纤侧向偏移有关。如图17的插入损耗IL(折射率匹配，dB)对间隙距离d(μm)的曲线图所示，不同侧向未对准条件产生在靠近接触处具有不同曲率的IL曲线。通过将所测量的IL曲线的形状与这些不同曲线匹配，可能进行对近接触连接器套圈之间的侧向偏移的准确估算。
一旦已知侧向偏移，就可计算与这个偏移相关联的连接器IL值。通过侧向偏移IL曲线拟合的这个预测的连接器IL与所估算的DUT IL(使用先前部分描述的方法计算)之间的差异提供对跳线电缆光纤链路IL(即，参考光纤62的IL)的估算。对跳线电缆光纤链路IL的这个估算值可随后与在大的套圈间隙距离处计算的估算值比较。
在一起使用的情况下，这些方法可用于通过分离出对跳线电缆光纤链路IL的任何影响来精炼DUT连接器IL值。当在测量系统中反转跳线电缆连接器来表征相反连接器时，可进行对光纤链路IL的第二估算。光纤链路IL的这个第二测量可用于进一步精炼先前在两个跳线电缆连接器上进行的DUT连接器IL测量。因此，本文公开的方法的一方面包括说明除与DUT连接器70D直接相关联的插入损耗来源以外的插入损耗来源，以便可准确地测量只是针对DUT连接器的插入损耗。
在完成IL测量循环之后，参考套圈90R从近接触位置回缩。如果系统10确定需要重复测量来校正所检测的误差或改进测量准确度，那么参考套圈90R仅部分地回缩。部分回缩距离必须：
1)克服由弹性构件引入的滞后效应，以便套圈在构件内远离接触点滑动(典型地需要约100μm台架行进)。
2)提供足够的套圈间隙距离来进行对套圈接触位置的另一精准估算(典型地为约70μm至100μm的台架行进)。
3)提供足够的套圈间隙距离来进行另一近接触DUT IL估算(典型地为约30μm的台架行进)。
典型回缩距离是约200μm，因此对于v＝0.1至1.0mm/sec的台架速度来说，回缩所需的另外的测量循环时间分别是2至0.2秒。
系统10可在测量的过程期间检测误差，所述误差可通过提示操作者进行重复测量或自动地实现重复测量来解决(取决于严重性)。示例性误差包括：
1)未观察到光：可能是暗光纤
2)在向构件中的初始套圈插入之后的极高IL：可能是端面污染或损坏的跳线
3)恒定IL值：套圈未滑入构件中
4)IL值、条纹周期或条纹幅度的突然变化：夹持和滑动事件和/或套圈在构件中由于套圈/套圈或套圈/构件几何形状不匹配的侧向未对准。
5)直接在接触之前的条纹周期的逐渐改变：可能是端面污染，其中污染物在套圈端面压力下被逐渐压缩，如图18所示，从而提供类似于图13的曲线图，其中正好在套圈接触之前的条纹间距的变化指示套圈端面上存在污染。
对同一DUT连接器70D的多次IL测量可通过废除异常值测量或对异常值测量取平均值来改进测量准确度。因为与进行DUT IL的精密测量相反，大部分测量循环耗费在确定套圈接触位置，所以重复DUT IL测量可快速地进行而对测量循环的影响最小。多次测量可被编程来针对每一DUT连接器测量、针对DUT连接器测量的一些取样子集或在检测到某些误差事件之后而进行。
在完成对给定DUT连接器70D的所有测量之后，参考套圈90R部分地回缩并且从对准构件200移除DUT连接器。保持器或夹具(未示出)可用于保持对准构件200以便阻止对准构件随DUT连接器套圈90D一起回缩。如果还未测量参考电缆60D的相对端部上的连接器68D，那么可测量所述连接器68D。
本文中的讨论是进行对DUT IL的测量，其中DUT连接器70D位于光学跳线电缆60D的一端处。应理解，DUT连接器70D可被可操作地布置在除光纤以外的任何光学部件上，所述光学部件包括无源光学装置，如1:2和1:N分路器、组合器、分接监测器、WDM(波分多路复用)滤波器、增益平坦化滤波器、AWG(阵列波导光栅)多路复用器和多路分解器、偏振器、隔离器、循环器。也可应用于有源光学装置，如1xN光学开关、激光源、SOA(半导体光学放大器)、基于光纤的放大器、VOA(可变光学衰减器)和调制器。
虽然测量描述是基于在穿过由两个光学连接器70R和70D在共同被动对准元件200(如陶瓷套筒)中界定的间隙的一个方向上耦合的光，但是所述测量描述也可应用于单端口装置，如光电检测器和基于MEMS(微电子机械系统)的逆向反射VOA(可变光学衰减器)。在这些装置中，使用用于将光学询查信号发射到单端口装置中并且用于俘获反射信号的循环器，可在双向反射模中实现测量，所述反射信号含有关于有多少光学耦合到DUT连接器中的信息。时域反射测量法可适用于将从DUT套圈端面背反射的光与从单端口装置内部的光学元件反射的光区分。
本文公开的方法可应用于任何种类的连接器连接器70，所述连接器70使用被动对准特征以用于在平行于光纤轴的方向上延伸的光纤芯部对准。例如，被动对准特征可为对准连接器套圈90R和90D的对准构件200(陶瓷套筒)(如SC和LC连接器中的情况)，或装配到连接器端面上的模制孔中的精度销(如MTP和MT-RJ连接器中的情况)。连接器端面可为抛光平坦(UPC)或有角(APC)的，并且光纤可为单模或多模的。
系统10可被设计来通过在测量包壳内提供另外的自动化而自动地测量跳线的两个端部上的连接器70的连接器IL。代替具有专用测量端口和检测器端口，测量系统的前部面板将提供两个端口，即端口A和端口B。操作者将跳线电缆连接器A插入端口A中并且将跳线电缆连接器B插入端口B中。随后，测量系统将测量连接器A的IL，接着测量连接器B的IL。
在测量系统10内部，参考连接器安装件82和台架80可被安装在可移动平台(未示出)上，而用于测量耦合穿过DUT跳线电缆的光的量的宽区域检测器可被安装在第二可移动平台上。移动平台可被重新定位以便在需要时测量部件与连接器A或连接器B对准。
参考连接器安装件(夹具)82和台架80以及宽区域检测器也可被安装在共同平台上。共同平台可为反转两个测量部件的位置的旋转台架或圆盘传送带(carousel)，或在需要时来回滑动以与连接器A和连接器B对准的线性台架。在后一情况中，有必要对测量部件中的一个(参考连接器安装件和台架或宽区域检测器)重复进行以便线性运动将产生适当类型的测量部件与给定跳线电缆连接器的对准。
这种配置将减少总体连接器IL测量循环时间，因为操作者将需要在测量系统安装期间操纵DUT跳线电缆并且在前一情况中移除多达一半。所述配置完全适于单独地估算跳线电缆光纤链路IL和连接器IL的测量技术，因为各种测量可全部易于彼此关联以用于安装在系统10上的单DUT跳线电缆。
本文公开的近接触IL测量方法还适用于多模光纤连接器和APC连接器。可开发通用测量工作台，所述通用测量工作台同时支撑各种不同连接器和光纤类型，包括：
1)支撑单模和多模光纤连接
2)支撑UPC和APC连接器
3)支撑SC和LC连接器
实验已证实：使用相同SC参考连接器和SC兼容性构件，可测量SC单模和SC多模光纤连接器两者和SC-UPC和SC-APC连接器两者。下文描述两个可能的解决方案。
用于实现可支撑SC和LC连接器两者的通用工作台的一个解决方案包括可互换的参考连接器/构件测量模块，其中一个模块将提供SC参考和对准构件，而另一模块将含有LC连接器和对准构件。模块将被设计来可由操作者容易地更换，并且所述模块将为测量系统中的其他光学和机械部件提供标准化接口，以便简化所述部件向测量系统中的插入和从所述测量系统的移除。标准接口可包括存在于测量系统外部上的端口，所述端口专用于接收特定类型的连接器。这种模块化解决方案是实际的，因为在典型的跳线电缆生产操作中，相同类型的电缆被反复制造，从而使需要改变可互换参考连接器/对准构件测量模块的频率最小化。
在另一解决方案中，通用参考连接器和被动对准夹具被并入系统10中。通用夹具被设计来适应具有不同直径和长度的不同连接器套圈。例如，被动对准夹具可为本文描述的任何同轴对准方法。可对将连接器外壳72夹持在连接器端口内的方式做出修改，以便连接器外壳的不同外部大小和特征可被适当地接合来在测量期间将各种类型的连接器保持在适当位置中。
在任一解决方案中，系统10中的大部分部件(如检测器、运动台架和计算机控制器)保持原样。近接触IL测量算法可被调谐来使用具有不同处理参数的相同算法而与特定连接器类型一起操作。连接器类型可由操作者输出或由系统10在更换DUT跳线电缆或可互换参考连接器/对准构件测量模块之后自动地发现。
其他功能可被整合到近接触测量系统中来改进吞吐量、简化部件操纵或加强部件产率。直接在DUT跳线电缆连接器插入系统10中之后，目测套圈端部检查可检验光纤和套圈端面的污染和破坏。如果检测到污染，那么测量系统可停止测量并且推荐操作者移除有问题的连接器并重新清洁其套圈端面，或自动地清洁系统内的套圈端面。
自动化可被增加到系统10以支持更多可涉及大量连接器的复杂光学部件，如1:N分路器。部件和其连接器可被安装在共同工具盒(cassette)或夹具上以便单个连接器对可使用自动化系统来表征，所述自动化系统可选择特定连接器并将所述特定连接器插入或对准至测量系统前部面板测量和检测器端口。
测量结果
现在参考在单模SC-UPC连接器70D上进行的近接触IL测量来讨论来自实际测量操作的测量数据。下文表1中呈现与五个测量步骤相关联的测量过程参数。
表1-近接触测量步骤
在步骤1中，操作者将DUT连接器70D安装至系统10的测量台架150中(图1)。跳线电缆的相对端部处的连接器68D被插入(宽区域)检测器40-2中。DUT连接器70D被手动地加载到对准构件200中，其中DUT套圈90D朝向参考连接器70R的参考套圈90R移动(也参见图3)。在DUT连接器70D由操作者固定至安装夹具150之后，所得间隙G具有在2mm至3mm范围内的间隙距离d。
系统10可在这个点监测IL以进行对套圈间隙距离d的首次估算。在这种方法中，测量IL并随后使用先前的测量或来自模拟曲线图的预期IL变化(如图4所示)来估算套圈间隙距离d。替代地，可实现粗略接触预测操作(类似于步骤2中实现的操作)来提供对套圈间隙距离d的初始估算。
在测量实例中，套圈接触位置PC被初始地估算为PC＝16.368mm。这个接触位置估算值包括误差边限(例如，至少200μm)以便可保证早期状态测量步骤不会实现套圈至套圈接触。
图19是原始IL(dB)对取样时间t(秒)的曲线图，并且示出在22.5秒测量循环上的测量步骤1至4。垂直虚线分离每一测量步骤。示出为接近垂直虚线的距离指示所估算的间隙距离d。例如，最左边垂直虚线具有d＝700μm，其对应于步骤1估算的间隙位置。这个相同位置还具有约900μm，其对应于在间隙的下一次估算之后在相同位置处的所估算间隙距离。针对稍后的测量步骤位置重复这个相同格式。这突出了测量步骤如何连续地精炼套圈间隙距离d的估算值，从而减少每一步骤中的不确定性，直到已知接触位置(典型地在约±2.0μm内)。
图19的曲线图的左侧示出在步骤1期间记录的数据。步骤1中IL曲线的初始陡斜率是归因于台架80的快速平移速度v(例如，v＝1mm/sec)。一旦台架80移动至被认为是目标套圈间隙距离(在这个实例中是700μm)的地方，步骤1导入就终止，并且测量以步骤2继续。
在步骤2中，对套圈接触位置的粗略估算通过在700μm至200μm的步骤1估算的间隙距离上测量IL来进行。在完成这个测量之后，IL数据用于使用上文所述的方法来计算套圈接触位置的新估算值。在这个实例中，套圈接触位置的步骤2估算值是PC＝16.5742mm。将这个结果与上文16.368mm的步骤1接触估算值比较，可见新的接触估算值是更远离约206μm。基于这个结果，还示出了相关步骤2和步骤3测量位置估算值。应注意，有效间隙距离是套圈间隙距离的负值。
接触位置的步骤2估算值典型地在实际接触位置的±30μm内。使用相同DUT连接器70D、参考连接器70R和对准构件200进行实验来评估经过25次测量操作直到套圈接触的接触位置估算的变化。自始至终对套圈接触进行测量(不同于典型的近接触测量方法)以便将获知绝对接触位置。使用来自在远离接触处的台架位置处(700μm至200μm间隙距离d)的25次测量操作的数据进行所估算接触的步骤2计算。
测量结果指示：步骤2线性外推方法对接触位置PC预测不足达55.4μm的平均值。这个平均值低估可等于接触位置偏移项zc来消除预测不足误差。更重要地，所估算的接触位置的标准偏差σ＝5.0μm。图20针对25次测量操作将预测接触位置中的频率f对变化ΔP(μm)进行绘图。变化是足够小的以便允许转变到步骤3测量，而不存在进行套圈接触的危险，因为步骤3测量在离接触处30μm距离处结束。
在步骤3中，通过在70μm至30μm的步骤2估算间隙位置上测量IL来进行对接触位置的精准估算。在完成这个测量之后，IL数据用于计算套圈接触位置的新估算值。在这个实例中，套圈接触位置的步骤3估算值是16.6163mm。将这个结果与上文的步骤2接触估算值(16.5742mm)比较，可见新的接触估算值比先前估算值更远离约42μm。基于这个结果，图19以紫色示出相关步骤2和步骤3测量位置估算值。图21类似于图19并且示出了步骤3和步骤4的数据。应注意，水平轴根据步骤3的估算值绘制了间隙距离。
使用在上文部分5.3中所述的相同25次测量操作来进行对接触位置的步骤3不确定性的估算。计算是基于在由步骤2测量估算的70μm至30μm套圈间隙间隔上测量的IL数据。测量结果指示：步骤3线性外推方法对接触位置预测不足达2.4μm的平均值。这个平均值低估可等于接触位置偏移项zc来消除预测不足误差。所估算的接触位置的标准偏差是σ＝1.0μm。图22中示出针对25次测量操作的接触位置估算值变化的曲线图。变化是足够小的以便允许转变到步骤4测量，而不存在进行套圈接触的危险，因为步骤4测量在离接触处5μm距离处结束。
在步骤4中，在靠近接触处对IL的测量值用于预测接触处的DUT IL。将在15μm至5μm(基于针对套圈接触的步骤3估算值)的套圈间隙距离d处记录的测量点集合拟合为多项式曲线。图23类似于图21并且提供步骤4测量的IL数据的详细视图。在这种情况下，基于步骤3接触间隙估算值，对15μm至5μm上的IL数据拟合抛物曲线，从而产生在-10μm的套圈间隙距离处出现的曲线最小值。步骤3接触位置估算值对接触位置低估达约10μm。幸好，在15μm至5μm范围上测量的IL数据(实际上在25μm至15μm的套圈间隙距离处获得)提供关于曲线的形状的足够信息，以便可进行准确抛物线拟合。拟合抛物线的最小值提供对DUT IL的估算值(0.25dB)。
将套圈接触位置的测量步骤估算值概述如下：
a)针对套圈接触的步骤1初始估算值相差约258μm。
b)针对套圈接触位置的步骤2估算值相差约52μm。
c)针对套圈接触位置的步骤3估算值相差约10μm。
这些值大于针对上文提出的步骤2和步骤3的预测套圈接触位置PC的所测量的变化(分别是±10.0μm和±2.0μm)。上文所述的测量操作表示基于使用相同DUT连接器70D、参考连接器70R和对准构件200的10次操作的异常值操作。即使如此，基于这个特定操作的DUTIL的估算值远离10次操作的平均值仅0.05dB。图24A和24B中示出在两个不同DUT/连接器/构件组合上进行的重复测量操作的DUT IL结果(每一配置约30次操作)，所述图针对在两个不同DUT/连接器/构件组合(其中一个组合用于样品1-30，而不同组合用于样品31-60)上进行的重复测量操作将样品平均值和样品范围分别对样品数量进行绘图。曲线图示出：DUTIL预测的变化大体上落入±0.04dB的范围内。虽然数据中存在一些异常值，并且在样品20之后测量值中出现突然漂移，但是总体上，所述方法提供用于DUT IL的近接触表征的低变化方法。
在完成测量操作之后，将从对准构件200移除DUT连接器70D。如果进行重复测量，那么套圈可在起始下一次测量之前部分地回缩到对准构件200内。
对多模连接器的测量
多模光纤提供大直径芯部(50μm至62.5μm)，所述大直径芯部放宽针对与其他多模光纤的低损耗耦合的侧向对准公差。多模光纤的典型侧向对准公差(2μm至5μm)是大于单模光纤互连的公差的数量级，从而允许用于光纤部件的低成本制造技术。
用于多模光纤的大芯部直径允许在大量模中的光传播(例如，用于典型数据通信光纤的700-1000唯一模)。多模光纤的主要缺点在于：各种多模光纤模以稍有不同速度传播。在光纤的传输端部处，来自光源的光大体上同时地耦合到大量光纤模中。因为每一模以稍有不同速度传播，所以正方形数据脉冲被及时调制到光纤上以传播出去，并且最终在所述脉冲随后到达光纤端部的时间与相邻脉冲共混。如果光纤链路足够长，那么这在充分高数据率下的传输数据流中引入不可接受的位错误。
如果芯部折射率分布分级以便由于不同模传播速度的模态分散减少，那么可利用多模光纤实现较高数据传输速率。即使如此，长光线链路将最终因仍存在的模传播差异而遭受带宽限制。在通常由跳线电缆跨距的短链路中，模态分散问题较少成为链路带宽的限制因素，因此常常使用较低成本阶跃折射率芯部。这些阶跃折射率芯部支持以许多不同速度传播的模。这个事实实际上是用于消除出现在光纤间隙处的许多干涉条纹效应的优点。
建模结果证实：对于大的间隙距离d来说，来自许多模的干涉贡献的重叠趋向于将任何条纹峰值和谷值平均化，从而产生平滑IL曲线，所述平滑IL曲线随间隙距离增加而逐渐增加。在小间隙距离处，由于所有模在其遵循光纤端面之间的短反射路径而行时粗略地以相同相位累积，预期出现干涉条纹。
因为两个或更多个光学信号同相地(在相长干涉的情况下)或异相地(在相消干涉的情况下)相互作用，所以在光纤间隙处出现干涉条纹。例如，在单模光纤的情况下，光跨过光纤之间的气隙传播，其中传播常数(或波数)为k≈2π/λ。因为光纤芯部的折射率高于气隙的折射率，所以间隙光的一小部分直接传播到接收光纤中，而另一部分远离接收光纤反射。基于在接收光纤面处的这个反射，存在两个设置用于以传播常数k传播的任何模的光径：
1)直接传输路径，其直接传播到接收光纤中。
2)反射路径，其中光反射离开接收光纤面，随后是传输光纤面，并随后跨间隙反射回接收光纤面。
这两个路径之间的路径长度差x是2d，其中d是间隙分离距离。沿这个路径的相位差由传播常数乘以路径长度差或为kx或2kd得出。当相位差是2n的倍数时，相长干涉将产生从两个路径的完全光透射。当相位差是π、3π、5π时，将产生相消干涉。
相长干涉峰值将发生在其中2nπ＝kx＝2kd＝4πd/λ的间隙间隔处，其中n等于任何正整数。针对针d求解产生d＝nπ/k＝nλ/2。类似地，相消干涉峰值发生在d＝(n+1/2)λ/2处。这些是在单模光纤之间的间隙中观察到的干涉条纹峰值和谷值。
在多模光纤中，支持以各种传播常数传播的许多模。对于给定模m来说，与单反射路径对传输路径相关联的相位差是kmx，其中km是模m的传播常数，并且x是总路径长度(在我们说的情况中是2d)。对于其中射束不显著地衍射的小间隙距离来说(对λ＝1.55μm来说，d<<500μm)，与相消干涉相关联的IL峰值发生在kmx＝π、3π、5π等。
我们可将k描述为k0+Δkm，其中：
·k0是最低阶(基)模的传播常数。
·Δkm是与给定多模光纤模远离基模相关联的波数差异。
扩展针对相位差的表达式，我们得到：
kmx＝(k0+Δkm)·2d＝2dk0+2dΔkm
为识别其中相长干涉发生的位置，我们可求解2nπ＝kmx＝(k0+Δkm)-2d来得出d。
因为对典型多模光纤来说k0>>Δkm，我们得知：k0 2>>Δkm 2以便分母中的Δkm 2项可被忽略。
这里，我们看到：只要第二项相对于第一项较小，针对间隙距离d＝nπ/k0，m个模中的每一个将使得其相长干涉条纹彼此重叠。因为每一模仍在其沿光纤长度传播时累积不同相位，所以未保证来自所有模的所有相长条纹将相长地加在一起。实际上，条纹将趋向于以随机相位相加，以便从许多模所得的干涉图样的幅值将可能减少。
因为上文针对d的方程中第二项的值增加，最终针对给定模m的相长干涉峰值的位置将变位来对应于基模的相长干涉峰值之间的确切间隙距离，从而对应于λ/4的间隙距离改变。当这种情况发生时，存在以下情况下的较强可能性：即使来自基模和较高阶模的光同相，单个模的干涉峰值在空间上将变位，因此所述干涉峰值彼此抵消。这个条件将发生在时。
针对n求解产生：
取决于在对应于n的间隙分离距离之后k0和Δkm的值，预期显著模糊来自各种光纤模的干涉条纹的条纹峰值。这个距离s可被估算为
问题在于：当间隙距离增加至s并超过时，各种模的干涉条纹应最终变得不可区分，以便单个条纹消失并且IL曲线遵循平滑、无条纹的分布。
用于多模光纤的模拟结果
开发简单的高斯射束传播模型用于对多模光纤之间的多模耦合建模，其中多模光纤之间具有气隙。为近似多模光纤的导模，将具有稍有不同传播速度的20种高斯模的来源光纤的光学耦合到单接收光纤中。20种模的传播常数选自类似于对具有0.2的NA(数值孔径)的多模光纤所预期分布的分布。对两种光纤选择50μm直径光纤芯部(匹配标准多模光纤的直径)，以便由于在小间隙距离处的衍射效应的损耗将是可忽略的。跨单个模的光学功率的空间分布被假定为高斯分布而非正态分布，即对较高阶多模光纤模常见的高振荡结构。
这个近似对于我们并不关注能量如何在接收光纤中从一个模耦合到其他模中的这种多模光纤耦合情况是合理的。替代地，假设是：来自20种模的所有落到接收光纤端面上的光将相长地或相消地相加(取决于模的幅值和相对相位)，并且所有所得的功率将完全耦合到接收光纤模的一些组合中。模拟是在λ＝1550nm下进行。
20种模中的每一种给定为总功率的1/20，以及随机产生的相位值。模拟通过在两个光纤之间的间隙增加时将每一发射模的相位保持在初始相位值来进行。两个光纤轴向不对准，但不引入任何侧向或角度未对准。在模拟中，两个光纤之间的间隙在维持完全侧向和角度对准时增加。
图25将模拟的MM耦合IL(dB)对间隙距离d(μm)进行绘图。如从上文所述的理论模型所预期的，跨间隙转移的总耦合功率的幅值在靠近d＝0的接触距离处展现条纹。当增加接触距离时，条纹的幅值下降，直到在充分大的间隙距离处条纹消失为止。因为模型是基于难以容易测量的许多关键模态参数(如模态功率分布和模态相位分布)，所以难以更深入地确认当s<<π/2Δkm时朝向条纹消失的预期趋势。
图25的曲线图示出：当套圈间隙距离d减小至靠近接触(例如，约5μm至10μm的d)的极小值时，光纤IL测量中将出现条纹。条纹的出现可因此被用作所测量的IL值内的本征信号，其标记了近接触条件的开始。实际上，在靠近接触处条纹的幅值提供对套圈端面离接触有多远的直接反馈。这个结果应大大地简化用于多模光纤的近接触IL测量系统的操作。
使用多模光纤的测量
进行实验来评估所测量的IL如何随多模光纤端面之间的间隙距离d减少而改变。850nm光源20用于耦合到具有多模光纤62R的参考多模跳线电缆60R，其中一端被安装在系统10中的夹具82上并且被插入对准构件200的一端中。DUT多模光纤62D的端部被插入对准构件200的另一端部中，并且移进移出来评估IL对间隙距离d。在以下间隙距离d上进行测量：在v＝100μm/sec的台架速度下，2.6mm降至400μm，并随后在v＝10μm/sec下，降至超过接触处100μm。进行总共五次测量。
图26A和26B是针对相对大的间隙距离(图26A)和相对小的间隙距离(图26B)的DUTIL(dB)对间隙距离d(μm)的曲线图。正如预期，一般曲线形状是在朝向接触位置移动的情况下，IL从大值(25dB)至低值(约0.3dB)的减小。所有五次测量展现在所有套圈间隙分离距离d上的极为类似行为。所观察到的在大套圈间隙距离处(例如，d>400μm)的条纹样特征的出现可能是由于检测器噪声，因为系统10并未针对在850nm处的测量进行优化。对在大间隙间隔区域中的IL测量值的细致检查揭露出偶然尖峰，在所述偶然尖峰处，数据比其余数据显著更高或更低，这可能是由于低的侦测器功率电平或来自读取检测器的某种伪影。所述尖峰的幅值随耦合功率电平朝向接触处增加而减少。
在接近于接触位置PC的情况下，在IL测量数据中快速地出现条纹，如通过理论建模和模拟所预测的。干涉条纹的最大幅值(约0.2dB)显著地小于对单模光纤测量观察到的典型条纹幅值。这可能是由于各种模的功率和相位值有所变化的特点。
通过模拟模型未预测到在接触处的IL突降，这包括在光学界面处的菲涅尔效应。下降可能是由于直接在接触之前菲涅尔效应的消除，但需要另外的工作来完全地了解所述效应。重要的结果是：IL的这个突降和在靠近接触处条纹的出现可用于提供对多模光纤何时接近近接触条件的光学反馈。
模拟和测量已确认的是：使用多模光纤对近接触条件的检测是实际的，并且这些测量可甚至更易于进行，这是由于当d接近d＝0的接触值时的条纹反馈。
单模SC-APC连接器的测量
图27是可操作地布置在对准构件200内的示例性APC参考连接器70R和DUT连接器70D的横截面图，所述对准构件200可为用于在光纤电缆之间形成连接的适配器。APC连接器提供角抛光套圈端面92R、92D和角抛光光纤端面65R、65D，所述端面被设计来使通过菲涅尔反射从空气/玻璃界面反射并且反向沿来源光纤往回传播的光的量最小化。光纤和套圈端面通常在8°下成角度以使背反射最小化。连接器契合来确保在插入共同构件(例如，适配器)中之后，角抛光套圈端面绕光纤轴旋转以便其套圈端面彼此平行定向。
图27示出光22如何在间隙G内反射。在实际耦合器中，光纤端面65或靠近的套圈端面92彼此接触，以便光纤端面之间仅存在极小间隙G，这是由于例如在光纤抛光操作或现场使用期间引入的光纤端面刮擦。
当光22行进穿过来源(参考)光纤62R并跨过间隙G时，大部分的光透射到接收(DUT)光纤62D中。小部分从接收光纤端面反射，以便其朝向来源光纤端面65R往回传播。当背反射光击打有角来源光纤界面时，大部分光光将反向往回透射到来源光纤中。因为光纤端面成8°角度，所以背反射光无法在平行于光纤轴的方向上重新进入光纤。因此，背反射光以对应于显著角度未对准的角度往回耦合到来源光纤中。单模光纤互连对由8°光纤端面引入的大角度未对准敏感，并且因此背反射到来源光纤中的光的量极低。例如，SC-APC光纤连接器得典型回波损耗规格是-65dB。
建模
在近接触测量方法中，在共同构件中连接器套圈之间的间隙在测量IL时减少。图28类似于图27并且示出了由大的间隙距离d分离的一对APC连接器的横截面视图。当来源光22退出来源光纤62R并且进入光纤之间的间隙G时，所述光由于角抛光的8°光纤端面向下折射。光跨间隙G以一定角度传播，以便所述光向下逐渐变位直到其击打接收光纤62D的有角端面65D。这个光的大部分被透射到接收光纤62D中。当光通过接收光纤有角光纤端面时，所述光被折射以便其在平行于光纤芯部的方向上传播。这使由于角度未对准的损耗最小化，但光的向下变位相当于侧向未对准的引入。因为单模光纤耦合对侧向未对准是高度敏感的，所以被透射到接收光纤中的光的仅一部分被耦合到光纤的芯部中并由所述芯部引导。剩余功率在接收光纤包层中损耗。
当间隙距离d增加时，所测量的IL预期快速地下降，因为有效的接收光纤侧向未对准随间隙距离线性地缩放，而光学耦合IL大体上随针对小侧向偏移的侧向未对准的平方而变化。
从接收光纤有角端面65D反射的光向后朝向来源光纤有角端面65R传播同时持续向下变位。在这个光击打来源光纤有角端面之后，小部分从这个界面反射并且朝向接收光纤有角端面65D往回行进。正如上文所述的直接透射光一样，击打接收光纤有角端面65D的大部分光被透射到接收光纤62D中，并且接收光纤内的传播方向平行于接收光纤光轴。主要问题在于：在光纤间隙中的两个反射之后，光束显著地向下变位，以便耦合至接收光纤芯部的功率量无论如何都是极低的但间隙距离最小。因此，可断定：
1)在大的间隙距离d处，所测量的SP-APC IL值将低于SC-UPC的情况，并且因为极少功率从反射光径耦合到接收光纤中，所以干涉条纹将不可见。
2)在小间隙距离d处，来自反射光径的光的至少一部分将被耦合到接收光纤芯部中，从而产生具有随间隙距离增加而快速地下降的幅值的干涉条纹。
实现了基于高斯射束的耦合模型，其支持：
1)在有角光纤/空气界面处的射束折射/重新定向。
2)射束跨气隙的衍射，包括在传播期间相位累积的量。
3)在有角空气/玻璃界面处，射束分裂成透射分量和反射分量，包括由于菲涅尔损耗影响的射束功率电平的改变。
4)在射束在耦合到光纤芯部中之前侧向地、有角度地和轴向未对准时的耦合损耗
模型用于计算光将如何从来源光纤芯部跨8°有角光纤间隙并进入接收光纤芯部中的传播，其中光纤间隙距离在模拟期间逐渐增加。模拟结果在图29的曲线图中示出。建模证实：当由对准构件200内的相对大的间隙(d>1mm至2mm)分离DUT连接器光纤与参考连接器光纤时，光将仍耦合在DUT连接器光纤与参考连接器光纤之间。
虽然光强度从UPC耦合的情况减少，耦合功率电平仍在检测器极限内。证实有角小面消除条纹直到正好在接触之前(约20μm内)。正如多模光纤情况一样，在靠近接触处条纹幅值的出现可用于快速地估算接触位置(尤其因为干涉条纹的幅值随间隙距离减少而增加)。
测量结果
在DUT连接器70R和参考连接器70D中的SC-APC光纤和套圈上使用系统10来进行测量，并且结果绘制在图30中。测量与图29的模拟曲线图一致，图中表示了所有关键特征(靠近接触处的条纹，在较大间隙距离处减少的IL)。在套圈中以10°端面角抛光的光纤之间的光学耦合的公布测量值揭露类似的条纹图样，所述条纹图案只有在套圈间隙距离小于约20μm时才快速地出现。初始模拟和测量确认：近接触测量方法应适用于SC-APC连接器。在远离接触处20μm至25μm的干涉条纹的逐渐出现可用作确定近接触测量应在何处进行的指导。需要另外的工作来了解在构件内套圈进行接触之后的小变位。
优点
如本文公开的用于测量插入损耗的非接触方法具有许多优点。所述方法可用于测量两个部件(光学连接器或光纤)之间的插入损耗。这通常难以准确地进行，除非折射率匹配流体被用作部件的端面之间的介质。方法的非接触方面减少对光纤端面的破坏的风险。因此，需要较少目测检查步骤。
所述方法还通过将信号外推至确定为接触点的情况来预测接触插入损耗。所述方法使用光学损耗曲线的形状中随端面间隙变化的特征来预测接触点位置。然而，用于确定接触点的替代方法包括使用多个波长和由于来自玻璃/空气界面的反射产生的干涉条纹来更准确地计算端面之间的距离。
一旦DUT插入系统中，IL测量可例如仅在几秒中快速地进行。
与用于工业中的传统物理接触方法比较，IL测量方法可减少光学损耗测量的可变性。
方法的各方面包括基于对测量中的特征图样的分析以隔离DUT连接器的插入损耗来识别在连接器部件中的一或多个的其他损耗机制。
所述方法可通过消除或减少连接器适配器或专用参考跳线的使用来显著地降低与连接器制造检查相关联的成本。
所述方法可使用不同类型的传感器用于监测连接器部件的端面的位置，即，所述方法不是依赖传感器的。当改进的距离/位置传感器变得可利用时，所述传感器可用于本文公开的方法以达甚至较大的测量灵敏度、速度和/或改进的大小。
附录A-具有未对准的SM光纤光学耦合
本附录A阐述用于在单模光纤之间在未对准情况下光学耦合的数学基础，并且基于如由W.Joyce和B.DeLoach的公布"Alignment of Gaussian beams,"Applied Optics,第23卷,第23期,第4187-4196页,1984中阐述的分析。
圆形对称阶跃折射率波导的基模可通过高斯分布来近似，其中光学强度I(r,w)中的径向变化按以下变化
其中P是由波导基模运载的总功率，并且w是基模射束腰部。射束腰部w提供高斯射束的半宽度的度量。在r＝w时，射束强度下降至r＝0时峰值的1/e2。
具有芯部半径a、芯部折射率n1和包层折射率n2的阶跃折射率光纤的射束腰部可近似为
w＝a(0.65＝1.619V(3/2)+2.879V6 方程A.2
其中
V2＝(n1 2-n2 2)k2a2 方程A.3
并且
k＝2π/λ 方程A.4
对于在λ＝1.55nm处操作的SMF-28光纤，基模高斯分布具有射束腰部w≈5.25μm。
具有高斯射束腰部w1和w2的两个光学波导之间的功率传输可通过计算其相应导模电场幅值的重叠积分来建模：
其中
如果两个光学波导端部是轴向未对准的，那么可在沿z轴的任何适宜x-y平面计算重叠积分。例如，耦合平面可在第二光学波导的端面上选择。在这种情况下，用于第一波导的电场幅值分布跨耦合间隙衍射并且投射到在第二光学波导端部上。E1(r,ф)的值必须加以修改来包括这个光束衍射的效应。E2(r,ф)的值保持不变。
当来自第一波导的光沿光轴(z)衍射时，射束腰部根据下式来增加
其中w0是在第一波导的端面处的最小射束腰部。衍射束在其沿z轴传播时的横向电场幅值由以下给出
其中扩展射束的曲率半径R由以下给出
耦合在第一波导与第二波导之间的光的量由以dB测量的插入损耗IL来表征：
ILdB＝-10log10(T) 方程A.10
其中T是从一个光纤耦合到另一光纤的光的分数。根据方程2对T的模场重叠积分可以针对先前部分中描述的高斯射束的闭合形式评估。所得耦合模型提供一系列传输系数，其与关于未对准和光纤损耗的各种损伤相关联
与波导的轴向间隔相关联的传输系数由以下给出
在x轴和y轴y轴中光学波导的侧向未对准经由下式改变传输
并且其中
类似地在x-z平面和y-z平面中光学波导的角度未对准由以下描述：
并且其中
如果两个波导的射束腰部相同(w1＝w2＝w0)，那么方程A.12、A.13c和A.14c可在下文分别重写为方程A.15、A.16和A.17。
附录B-线性外推函数
当波导之间的z轴间隔充分大时，那么方程A.15a中tα的表达式可得以简化。如果那么针对其中z轴间隔Z＞＞kw0 2的条件：
对z>100μm来说，在λ＝1.55μm处，tα的这个修改的表达式是有效的。假定不存在在大的轴向间隔处对来自侧向或角度未对准的传输函数T(z)的贡献(部分B.3中有效)，表达式可写为(根据方程A.11)
其中除轴向未对准项之外的所有传输未对准项是单一。
根据方程A.10，随轴向未对准z变化的插入损耗由以下给出
IL(z)＝-10log10(T(Z)) 方程B.6
重新整理来对传输函数T(z)求解产生
设定方程B.5等于方程B.7并且针对z求解给出
这里，我们假定已知IL(z)并且我们试图计算对应的z值。这使我们基于所测量的IL值估算间隙距离。因为干涉条纹在测量信号中引入不需要的纹波，所以我们需要以ILM(z)替换IL(z)，所述ILM(z)是由IL曲线最小值的集合产生的曲线。这样进行的情况下，我们可将函数重写，其中
并且α是相对恒定的斜率项(主要取决于光纤链路损耗，其典型地极低)
因为恒定的斜率项将不会改变，其中方程B.11截断x轴，所以其可被忽略，从而产生用于上文所述的分析中的线性外推函数，其中：
在接触处，我们预期ILM(z)＝0dB，以便
因此，接触位置(z＝0)可通过从远离接触处的所测量的ILM(z)数据线性外推STX(z)，并且确定线性拟合函数在何处截断STX＝1来预测。如果线性拟合具有形式y＝mz+c，那么通过设定y＝1，预期在台架位置z处预期光纤接触，其中z＝(1-c)/m。重要的是应注意，这个线性外推只有在使用在大于约100μm的轴向间隔处测量的ILM数据的情况才是高度线性的。在更接近轴向间隔处，STX(z)曲线将变得稍微非线性的，以便需要简单的校正项(如上文所述的项zc)来获得对光纤接触位置的更准确估算。这些校正项将恒定变位应用至预测值，但只要采集ILM(z)数据点的z位置范围保持相对恒定的，就可进行准确的接触位置估算。
现在我们提供对方程B.4中提出的假设(除轴向未对准项之外的传输未对准项是大致单一的)的检查。在大的z轴间隔处，侧向未对准表达式可使用对方程B.2中的tα的相同近似来简化。这使方程A.16改变为
以便侧向未对准(这里是在x方向上，但对y类似)的传输因素是
此方程的形式确认：对于大z轴间隔，波导之间的耦合对侧向未对准是相对不敏感的(在x方向或y方向)。其适用于计算可经历多大的侧向未对准，同时仍保持侧向未对准传输项极接近于1.0(例如tx>0.999)。在这种情况下，B.16中的指数项变为：
以便并且因此
对于w0＝5.25μm并且λ＝1.55μm，侧向至轴向未对准的比率必须是
进行对角度未对准的类似分析，对方程B.2的tα的近似将方程A.17改变至
以便角度未对准(这里是在θx旋转中，但对θy类似)的传输因素是
再次，此方程的形式确认：对于大z轴间隔，波导之间的耦合对角度未对准是相对不敏感的(在θx或θy旋转中)。对于tθx>0.999，方程B.19中的指数项是
因此对于w0＝5.25μm和λ＝1.55μm来说，弧度旋转必须满足θX<0.003z。
如本领域的技术人员将清楚，在不脱离如随附权利要求书中定义的本公开的精神或范围的情况下，可对如本文所述的本公开的优选实施方式做出各种修改。因此，本公开涵盖了所述修改和变化，只要所述修改和变化在随附权利要求书和其等效物的范围内。

Claims (13)

1.一种利用参考连接器测量被测装置(DUT)连接器的插入损耗的非接触方法，所述DUT连接器具有第一套圈，所述第一套圈具有第一光纤和第一端面，而所述参考连接器具有第二套圈，所述第二套圈具有第二光纤和第二端面，所述方法包括：
将所述第一套圈和所述第二套圈轴向对准以使所述第一端面和所述第二端面相面对并且间隔开来以界定具有轴向间隙距离d的间隙；
针对不同间隙距离d>0来测量所述第一光纤和所述第二光纤之间的所述插入损耗的值；以及
基于当d>0时所述插入损耗的所述测量值来针对d＝0的间隙距离估算所述插入损耗的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一套圈和所述第二套圈可操作地设置在对准构件中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述对准构件包括陶瓷、金属或任何其他材料套筒。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中对所述插入损耗的所述值的所述测量包括使光从所述第一光纤穿过所述间隙发往所述第二光纤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述不同间隙距离通过将所述参考连接器相对于所述DUT连接器或将所述DUT连接器相对于所述参考连接器轴向移动来建立。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述DUT连接器是选自包括以下各项的连接器组的连接器：SC、LC、MTP、MT-RJ、UPC和APC。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其进一步包括计算所述参考连接器的接触位置，在所述接触位置处，预期所述第一端面和所述第二端面进行接触。
8.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述接触位置包括使用所述插入损耗的所述测量值的多项式外推法。
9.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述接触位置是基于插入损耗斜率和它的第一导数和第二导数的投射。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述计算所述接触位置处的所述插入损耗是基于针对大于零的间隙距离的所述插入损耗对所述间隙距离的曲线拟合。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述计算所述接触位置处的所述插入损耗是基于针对大于零的间隙距离的所述插入损耗对所述间隙距离的线性或多项式外推法。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述插入损耗的所述测量值展现因干涉效应的测量噪声，所述方法进一步包括向所述插入损耗的所述测量值应用滤波器来减少所述测量噪声。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述第一光纤和所述第二光纤都是单模光纤或都是多模光纤。
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