CN107850737A - 用于跟踪电缆的系统和方法以及用于此类系统和方法的电缆 - Google Patents

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Abstract

一种可跟踪电缆(12)包括：至少一个数据传输元件(26)；护套(28)，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件(26)；以及示踪光纤(34)，所述示踪光纤与所述电缆(12)合并并且沿着所述电缆的长度(l)延伸。所述示踪光纤(34)包括：核心，所述核心具有第一折射率；以及包层，所述包层具有小于所述第一折射率的第二折射率，所述包层基本上包围所述核心。所述示踪光纤(34)还包括周期性间隔开的散射部位(44)，所述周期性间隔开的散射部位沿着所述光纤(34)以每米n个部位的间距比间隔开来，其中每个散射部位(44)经构造以散射不超过提供到所述示踪光纤(34)的光学功率的约1/(n*l)倍。还公开了相关的系统和方法。

Description

用于跟踪电缆的系统和方法以及用于此类系统和方法的电缆
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月22日提交的美国临时申请序列号62/221,774和于2015年7月17日提交的美国临时申请序列号62/193,643的优先权权益，这两个申请的内容各自依赖于此并以引用的方式整体并入本文。
发明背景
本公开内容总体上涉及电缆和电缆组件，诸如电信接插线，所述电缆和电缆组件由于示踪光纤的添加可跟踪，所述示踪光纤出于可视化目的发光。更具体地，本公开内容涉及用于跟踪电缆和电缆组件的系统和方法。
现在的计算机网络在大小和复杂性方面不断增加。企业和个人依赖这些网络来高速存储、传输和接收关键数据。即使在无线技术扩张的情况下，有线连接对于计算机网络(包括企业数据中心)的操作仍然是关键的。这些有线计算机网络的部分定期进行删除、替换、升级或其他移动和变化。为了确保每个网络的继续适当操作，必须精确了解连接单独部件的错杂的电缆并将其适当地连接在特定端口之间。
在许多情况下，需要数据中心的通常被称为接插线的电缆来跨数据中心桥接若干仪表。电缆可开始于一个设备机架，延行穿过地板或其他导管，并且端接在第二个设备机架中的部件处。
因此，需要一种出于路径识别目的而允许可快速且容易地跟踪选择电缆和/或使其接近被替换、再定位或测试的给定电缆的终端的改进系统，所述给定电缆。
发明概述
本公开内容包括可跟踪电缆以及用于跟踪电缆的系统和方法。在一个实施方式中，可跟踪电缆包括：至少一个数据传输元件；护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及示踪光纤，所述示踪光纤与所述电缆合并并沿着所述电缆的长度延伸。所述示踪光纤包括：核心，所述核心具有第一折射率；包层，所述包层具有小于所述第一折射率的第二折射率；以及周期性间隔开的散射部位，所述周期性间隔开的散射部位沿着所述示踪光纤间隔。所述包层基本上包围所述核心。所述散射部位具有每米n个部位的间距比，并且每个散射部位经构造以散射不超过提供到所述示踪光纤的初始光学功率的约1/(n*l)倍。
根据本公开内容中的系统的一个实施方式，所述系统包括如以上所述的可跟踪电缆。所述可跟踪电缆中的所述示踪光纤的至少一端可光学接入。除了所述可跟踪电缆外，所述系统包括射出工具，所述射出工具具有用于将光选择性地提供到所述示踪光纤中的光源。
根据另一个实施方式，可跟踪电缆系统包括电缆，所述电缆具有相对末端和限定在所述相对末端之间的长度。所述电缆包括：至少一个数据传输元件；护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及示踪光纤，所述示踪光纤与所述电缆合并并沿着所述电缆的所述长度的至少一部分延伸，其中所述示踪光纤的至少一端可光学接入。所述系统还包括：射出工具，所述射出工具具有用于将光选择性地提供到所述示踪光纤的光源；以及远程控制单元，所述远程控制单元用于操作所述射出工具。
本公开内容还包括跟踪电缆的方法，其中所述电缆包括：至少一个数据传输元件；护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及示踪光纤，所述示踪光纤与所述电缆合并并沿着所述电缆延伸。所述方法包括将射出工具与所述示踪光纤的一端光学地耦合，其中所述射出工具包括光源，所述光源经构造以发射跟踪器光。所述方法还包括使用远程控制单元来调整所述光源的输出，这样使得所述跟踪器光从所述光源发射并沿着所述示踪光纤传输。最后，所述方法包括基于从所述示踪光纤发射的所述跟踪器光识别所述电缆。
本公开内容还包括可跟踪电缆系统，所述可跟踪电缆系统具有多个可跟踪电缆。每个电缆可包括：至少一个数据传输元件；护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及示踪光纤，所述示踪光纤与所述电缆合并并沿着所述电缆的所述长度的至少一部分延伸。所述示踪光纤可包括：核心，所述核心具有第一折射率；包层，所述包层具有小于所述第一折射率的第二折射率，所述包层基本上包围所述核心；以及周期性间隔开的散射部位，所述周期性间隔开的散射部位沿着所述示踪光纤以每米n个部位的间距比间隔。所述可跟踪电缆中的至少一些具有不同长度，l米是所述可跟踪电缆中的任一个的长度。每个散射部位经构造以散射不超过提供到对应示踪光纤的光学功率的约1/(n*l)倍。
以下将在详述中阐述另外特征和优点，并且部分地将对本领域技术人员容易地显而易见。应理解，以上概述、以下详述和附图仅是示例性的并且意图提供用于理解权利要求书的性质和特性的概观或框架。
附图说明
包括附图以提供进一步理解并且所述附图并入本说明书且构成本说明书的一部分。附图示出一个或多个实施方式，并且连同本说明书用于解释各种实施方式的原理和操作。与所示或所描述的任何实施方式相关联的特征和属性可应用到基于本公开内容所示、所描述或所理解的其他实施方式。
图1是支撑接插线的设备机架的透视图。
图2是支撑接插线的地下电缆槽的透视图。
图3是根据本公开内容的实施方式的用于跟踪电缆的系统的示意图。
图4是根据一个实施方式的可跟踪电缆组件的一部分的部分截面侧视图。
图5是图4的电缆组件沿着平面V-V的剖面图。
图6是用于图5的可跟踪电缆的示踪光纤的一个实施方式的纵剖面图。
图7A和7B分别是可跟踪电缆上的射出点的第一示例的透视图和剖面图。
图8是可跟踪电缆上的射出点的第二示例的示意图。
图9是根据一个实施方式的射出工具的示意图。
图10是根据一个实施方式的远程控制单元的示意图。
具体实施方式
以下说明书中将通过示例进一步阐明各种实施方式。一般而言，本说明书涉及用于跟踪电缆的系统及其子系统，以及包括至少一个可示踪光纤的电缆组件。本说明书还涉及使用本文所述的系统和子系统的方法。
在数据中心或类似网络位置中发生的问题是由大量电缆引起的拥塞和杂波。图1示出设备机架2中的拥塞的示例。图2示出地下电缆槽4中的拥塞。网络操作员经常希望改变连接以便适应网络的移动、添加和变化。然而，此类拥塞使之难以从来源向接收器跟踪特定电缆，跟踪特定电缆对于执行网络的移动、添加和变化可能是所需的。
本公开内容提供跟踪系统的各种实施方式和部件，所述跟踪系统允许对电缆执行的跟踪操作由单个技术人员快速且容易地进行，从而导致人工成本、停歇时间和错误的可能减少。跟踪系统使得执行跟踪或在拥塞环境中另外识别电缆的过程对于维修技术人员简单且快速。因此，维修技术人员可从许多其他电缆(可以是电信接插线)中可靠地识别所讨论的电缆(也可以是电信接插线)。在一些情况下，一旦电缆的一端处的跟踪能力已经激活，维修技术人员可能够沿着电缆长度可靠地识别所讨论的电缆。跟踪系统还可具有以下优点：所述跟踪系统是仅使用电缆内的无源跟踪元件的光学激活跟踪系统(尽管如果需要的话，除了无源跟踪元件外，诸如发光二极管等的有源跟踪元件仍然可设置在电缆组件上)。如以下将更详细描述的，关于所公开系统执行的跟踪的动作涉及基于光学信号或刺激跟踪电缆，所述光学信号或刺激是例如由电缆自身外部的来源提供的可见光点。电缆外部的来源可出于跟踪目的可替代地提供非可见光，所述系统包括用于检测此类非可见光的部件，如以下将进一步详细描述的。
I.系统概述
图3中示意性地示出示例跟踪系统10。跟踪系统10包括在两个位置，诸如数据中心、电信机房等中的两个设备机架2之间延伸的可跟踪电缆12(此后“电缆12”)。电缆12可例如将设备机架2中的一个中的服务器上的端口与另一个设备机架2中的服务器上的端口可操作地连接。
跟踪系统10还包括经构造以连接到电缆12并从光源16提供跟踪器光的射出工具14。跟踪器光可在沿着电缆12的离散点处提供照明。此类离散点由图3中的元件18表示，并且在本文中将被称为发射点18或跟踪器位置18。在替代实施方式中，电缆12可经构造以提供沿着其长度的更连续发射或仅在电缆12的末端处或其附近照明。在一些实施方式中，跟踪系统10还可包括控制器20和观察工具22。跟踪系统10的这些任选组件将在下面更加详细地描述。
图4稍微更详细地示出电缆12的一个实施方式。本实施方式中的电缆12是电缆组件的部分，所述电缆组件包括安装在电缆12的末端上的连接器24。尽管未示出，但应理解类似或不同连接器可存在于电缆12的相对末端上以便允许电缆组件作用为网络的不同部件之间的电信接插线。另外地，应理解，连接器24可取决于电缆12的性质(例如，所传输信号的量和类型)和所连接的部件而广泛地变化。电缆12的相对末端上的连接器24之间的距离可为电缆12限定长度l。长度l可以是至少约一米或甚至数十米，诸如三十米或更多，这取决于电缆12的预期用途。长度l在本文中能够可互换地用于电缆12或其对应电缆组件或可示踪光纤的长度。类似地，以下介绍的最大长度L能够可互换地用于描述给定系统中的电缆、电缆组件或对应可示踪光纤或可跟踪电缆的产品集的最长长度。因此，l和L不限制于精确数字。
II.可跟踪电缆
图5是电缆12的用于进一步表示一个可能实施方式的剖面图。如图5所示，电缆12包括至少一个数据传输元件26(出于说明目的图5中示出两个数据传输元件26)和包围数据传输元件26的护套28。数据传输元件26相比于彼此可以是相同类型或不同类型。通常，每个数据传输元件26是能够从电缆12的一端向电缆12的另一端载送数据信号的结构。数据传输元件26可各自经构造以使用铜线或其他导电材料传输电信号。可替代地，数据传输元件26中的一者或两者可经构造以通过传导电磁波以从一个位置向另一个位置载送数据来传输光学信号。图5中所示的数据传输元件26是后一种类型的(即，光学传输元件)，每个数据传输元件26具有核心30和包层32。
在替代实施方式中，在不具有任何数据传输元件26的情况下，电缆12可更适当地被称为导管。替代传输数据信号，这些电缆可传输流体，诸如空气或液体。这些电缆可适合用于医疗环境中，诸如IV管道或氧气管。
仍然参考图5，护套28可以是形成导管的中空管，所述导管包围数据传输元件26。可替代地，数据传输元件26可至少部分地嵌入护套28内。
电缆12还包括至少一个跟踪器元件，所述至少一个跟踪器元件呈示踪光纤34(也被称为“跟踪器光纤34”)的形式示出，示踪光纤34经构造以出于可视化目的传输并发射跟踪器光。示踪光纤34可作为电缆12的部分合并在若干配置中。在图5所示的实施方式中，示踪光纤34嵌入护套28的一部分内。更确切地，图5的实施方式中的护套28包括着色部分36和未着色部分38。着色部分36中使用的颜料可被选择以基于其中的数据传输元件26的数量、类型和布置识别电缆12的性质。示踪光纤34嵌入未着色部分38内，未着色部分38可包括一些颜料，但在任何情况下比着色部分36更加光学透明。
在替代实施方式中，护套28可不包括未着色部分38。示踪光纤34在此类实施方式中仍然可嵌入护套28内。可替代地，示踪光纤34可与数据传输元件26相邻，在由护套28限定的导管内侧。如果示踪光纤34在这种导管内，护套28可具有高度透明的至少一些区域。在又其他实施方式中，示踪光纤34可设置在护套28的外侧上，安装到护套28的外侧或另外附接到护套28的外侧。
示踪光纤34包括具有第一折射率的核心40和至少部分地包围核心40的包层42。包层42具有不同且低于第一折射率的第二折射率。示踪光纤34可经构造以在示踪光纤34的末端处和/或沿着示踪光纤34的长度以连续或周期性方式发光。示踪光纤34可例如包括特征或另外经构造以沿着示踪光纤34的长度在离散位置处散射光。光的此类周期性散射可单独地或结合护套28上的特征形成电缆12的发射点18(图3)，所述特征诸如护套28中的开口/窗口(未示出)或示踪光纤34与护套28的外表面之间的减少材料厚度的部分。现在将进一步详细描述示踪光纤34经构造以周期性方式散射光的实施方式。在此类实施方式中，由于将显而易见的原因，示踪光纤34可被称为“侧发射光纤”。
III.示例性示踪光纤
示踪光纤34可体现用于达成所需光散射的多种结构或制造技术。如以上所论述的，并且如图6中所示，示踪光纤34包括至少核心40和包层42。核心40可由玻璃、尤其是基于石英的玻璃或聚合物制成。核心40的大小未具体限制，但在一些实施方式中，直径可在约100微米与约250微米之间并包括100微米和约250微米。核心可以是例如125微米。显著更小的核心可能经受来自处理的损坏，并且显著更大的核心可能在弯曲时经受损坏。
在一些实施方式中，核心40可以是基本上实心的核心，一般没有在空气管路类型的漫射光纤中发现的空洞或空气穴。没有空洞的核心40可有助于拼接、抛光或其他处理操作，所述操作在一些实施方式中对于使示踪光纤34的末端与射出工具14(图1)相容可能是需要的。
包层42可以是聚合物，诸如氟代-丙烯酸酯。用于包层42的材料被选择以具有不同于核心40的折射率的折射率。在一些实施方式中，包层42的折射率低于核心40的折射率。在一些实施方式中，不同折射率产生阶跃折射率光纤。在其他实施方式中，示踪光纤34可以是梯形或三角形折射率光纤。包层42密切地包围核心40以帮助在示踪光纤34内维持光。包层42可具有在核心40的直径的约4％与约40％之间的厚度。例如，当核心40具有125微米的直径时，包层42可从核心40的表面到包层42的外表面在约5微米与约50微米厚之间。
根据示踪光纤34的一些实施方式，散射部位44沿着示踪光纤34的长度选择性地设置在包层42上的间隔开的位置处。散射部位44经构造以提供否则沿着示踪光纤34行进的光散射并且因此能够从示踪光纤34的侧边发射的区域，如图6的点画线所示。如以上暗示，散射部位44可单独地或结合护套28的特征形成图3中所示的发射点18。
散射部位44可以是包层42的外表面被修改、移除、变形或损坏以产生倾向于散射入射光的光学表面的区域。散射部位44中的一些或全部可以是围绕示踪光纤34的整个圆周延伸的环形或另外总体上环形的。在一些实施方式中，每个散射部位44可不围绕示踪光纤34的完全圆周延伸。散射部位44可围绕圆周扫掠大致180度、90度或甚至更小的弧。
完整环形可提供最均匀的散射光，但认为完全环对于围绕示踪光纤34的纵向轴线A具有全部360度的光散射和/或围绕电缆12的纵向轴线360度看到光不是必须的。散射部位44一般在所有方向上散射具有改变强度的光。因此，每个散射部位44引导光立即离开包层42的外表面的相邻部分，并且还引导光穿过核心40返回并离开光纤34的相对部分。使来自示踪光纤34的光散射约360度对于避免来自示踪光纤34的光发射的方向性可能是所需的。这可以是有利的，因为方向性可能需要示踪光纤34与护套28和电缆12的更精确取向。如果示踪光纤34在特定方向上发射光，那个发射方向可能需要朝向将可见的电缆12的外部取向。再次，通过使光围绕示踪光纤34的纵向轴线A散射360度，示踪光纤允许围绕电缆12的纵向轴线从任何视点看到散射光。
散射部位44可通过多种机械、光学或化学过程产生。在图6的实施方式中，散射部位44可由于由利用来自激光器(未示出)的高强度光冲击引起的烧蚀而产生。烧蚀过程移除包层42中的一些并留下光学上粗糙的表面部分。
在本文未示出的其他实施方式中，散射部位44可以是在施加包层42之前散射材料置于核心40的外表面上以便产生倾向于散射光的光学表面的区域。多种散射材料可用于形成散射部位44。所述散射材料可以是例如具有置于黏合剂中的散射粒子的墨水。具有高折射率的材料，诸如二氧化钛(TiO2)是尤其合适的散射例子。具有实质上不同于散射例子的折射率并且经构造以粘合到核心40的材料是尤其合适的黏合剂。黏合剂甚至可以是与核心40或包层42相同的材料。
不管散射部位44在示踪光纤34上如何形成，散射部位44的若干特性可改善以帮助电缆12的可跟踪性。首先，散射部位44之间的分离可被选择以解决与用于数据中心或类似网络位置的电缆组件相关联的独特挑战。在一个实施方式中，散射部位44应分开至少约1cm并分开小于约一米。太靠近在一起的散射部位44沿着电缆12的长度趋近均匀发射，并且可能失去对由离散位置提供的光的有效使用。当与若干其他电缆一起使用时，分开太远的散射部位44可能损失沿着电缆12的长度充分跟踪的能力。分开太远的散射部位44还可能导致散射部位44不能充分地接近电缆12的末端以便在许多其他连接器中适当地识别电缆12的连接器24。约5cm与约50cm之间的近似分离P可平衡光效率和可跟踪性益处，记住若干散射部位44可隐藏在其他电缆后面，从而有效地增加期间的相对间隔。
在一些实施方式中，分离P可有助于识别电缆12的总长。例如，分离P可对应于国际单位制或帝国制的单个长度单位。因此，在一些实施方式中，分离P可以是约一米，从而允许人对散射部位44进行计数以近似电缆的以米为单位的总长l。在其他实施方式中，近似分离P可以是约一英尺，从而允许人对散射部位进行计数以估计电缆的以英尺为单位的总长l。
仍然参考图6，示踪光纤34还可包括至少一个涂层46，所述至少一个图层46作为用于核心40和包层42的保护层施加到包层42的外表面。涂层46在一些实施方式中可厚约十微米与约七十微米之间并由丙烯酸酯制成。如果不完全透明的话，涂层46可在与散射部位44对应的位置中至少半透明。可替代地，涂层46可具有光透射窗口。在其他实施方式中，涂层46可具有总体上均匀的光透射特性。
示踪光纤34还可包括施加到涂层46的油墨层48。油墨层48可以选择性地施加到与散射部位44对应的位置。可替代地，油墨层48可均匀地施加到涂层46。油墨层48可具有经构造以扩散从示踪光纤34发射的光的另外散射元件，诸如二氧化钛球体。油墨层48可经构造以向每个散射部位44提供近似朗伯分布图案。
现在集中参考图3、4和6，散射部位44可在不向电缆12赋予方向性的情况下在发射点18处有效地释放光。如在这个背景下所使用的，方向性是指跟踪电缆12的能力取决于电缆12的哪个末端接收初始跟踪器光而不同的情况。这种情况的示例是所提供散射部位44变得越来越有效，所述散射部位更接近电缆12的需要最大亮度的末端的情况。如果使用这个方法，当跟踪器光在电缆12的一个末端处射出到示踪光纤34中时，跟踪可能高度有效(即，可在电缆12的远端处容易地看到亮点)，但当跟踪器光在电缆12的另一端处射出到示踪光纤34中时，效率低得多。
此外，在大批量制造中，如果不相同的话，可能需要使每个散射部位44尽可能类似，从而使得一个工艺可被优化，设计可标准化，并且电缆12可被切割并用于形成各种长度的电缆组件，它们各自提供充分程度的可跟踪性。
从散射部位44中的每一个散射出示踪光纤34的光的分数，也被称为“散射分数”可以是确定激活跟踪系统10所需的最小光学功率时的输入。在用于光源16的最小所需光学功率下，应存在从最远散射部位44发射的足够的光以便由在良好照明环境中操作的维修技术人员容易看到。基于示踪光纤34内的光学功率随距离指数地衰减以及散射部位44中的每一个相同的合理近似，最有效的散射分数是1/N，其中N是散射部位44的总数，并且其中每个散射部位可经构造以发射不超过1/N倍的光学功率。N还等于n*l，其中n是每单位长度散射部位44的数量，并且l是示踪光纤34的长度，通常近似为电缆12的长度。此外，每个散射部位的发射可仅在某个程度上被控制。这样，每个散射部位的发射可由术语“约”概括，术语“约”在本文中用于描述建议的最佳或所需的发射的10％以内的发射。
在一个示例中，电缆组件可以是大致三十米长，散射部位44每10cm周期性间隔开，从而产生总共三百个散射部位。如果有三百个散射部位，最佳散射分数应该是射出到跟踪光学纤维34中的初始光学功率的l/300。如果制造商为每个散射部位44制作相等散射分数，那么散射分数的选择可基于以下步骤确定：
(a)确定将生产的可跟踪电缆组件的最大长度(L)；
(b)使用来自步骤(a)的所确定长度(L)和每单位长度的散射部位的所需数量(n)(即，间距比)来确定最长电缆组件中的散射部位的总数(N最大)；以及(c)制造具有由(1/n)间隔开的基本上相同散射部位的示踪光纤34，其中每个散射部位44具有等于1/N最大的散射分数。
如可理解，L可以是组成系统的多个可跟踪电缆组件中的最长长度的可跟踪电缆组件。
在其他实施方式中，平均散射分数可能是1/Nmax，但每个散射部位44可不实质上相等。例如，每个散射部位44的散射分数可遵循于二次辐射图，如正弦变化或随机变化，每个散射部位44比其他发射更多的光，同时导致大量散射部位内的基本上指数型的衰减。
用于达成来自每个散射部位44的所需散射分数的技术和参数将取决于用于达成散射的结构。例如，在散射部位44由激光烧蚀产生的情况下，每个部位的散射分数可通过更改沿着光纤34的每个散射部位的幅值M(见图6，“幅值M”是指每个散射部位44的平行于示踪光纤34的纵向轴线A测量的长度)、围绕示踪光纤34的纵向轴线A的烧蚀的扫掠角以及进入包层42的烧蚀深度D调整。类似地，在散射部位44由黏合剂(未示出)内的散射粒子的区域或块提供的情况下，散射分数可通过调整每个散射部位的幅值、围绕光纤的每个散射部位的扫掠、散射粒子的材料以及黏合剂内的散射粒子的密度来改善。
如可理解的，如果从最远端点发射的亮度对于给定输入光学功率在最长电缆组件中足够强，来自沿着更短电缆组件的每个散射部位44的亮度将必须足够亮。
进而，散射分数可用于确定需要来自光源16的最小所需光学功率。反推，使光学功率最小化由于多种原因是所需的，包括降低成本和使眼睛安全问题最小化。因此，目标可能是提供必须的最小光学功率同时在电缆组件的远端处提供亮度等级，这样使得最后散射部位对于良好照明的房间中的技术人员将仍然充分地可见。为了做出这个确定，可使用以下等式：
P出＝P入*TN-1*(1-T)*Eff
其中P出是基于输入功率P入在最远位置处的光学功率，
N是当P出表示最后散射部位处的发射时的散射部位的总数，
T是每个散射部位处的光纤中维持的功率的分数，并且
Eff是散射部位的效率。如果透射穿过光纤自身是损失的显著来源，这个过度损失可合并到T中。
为了确定最小输入功率，等式可重写为：
P入然后可定义为T的函数：
为使最小值进一步简化，Pin(T)提供：
T＝(N-1)/N
因此，如果光纤内维持的功率的比例是T，可在每个散射部位44处散射出示踪光纤34的功率的比例是：
E＝1-T
E＝1-(N-1)/N
E＝1/N
每个散射部位44的大小可包括参考如图6中所见的幅值M和深度D。如果将散射材料(例如，包含Ti02粒子的墨水)添加到包层42以形成散射部位44，散射材料的厚度可模拟所示深度D。所述大小还可包括散射部位44围绕光纤34的圆周的扫掠。平衡大小的这三个方面(幅值M、深度D和扫掠)可将散射分数控制为如以上所论述的所需水平。例如，更大的幅值M、更深的深度D和大扫掠角可增加从散射部位44发射的光的量。
IV.射出点
已经提到必须将跟踪器光射出到示踪光纤34中以便跟踪电缆12。已经考虑了用于向示踪光纤34提供来自外部来源的跟踪器光的若干方法。一个示例是通过在电缆12中形成弯曲的射出工具，如美国专利8,620,123中所论述的。在其他实施方式中，电缆12可配备有在电缆12的每个末端处或附近的一个或多个专用射出点，每个射出点经构造以向示踪光纤34提供光学接入。射出点可被设计为电缆12的末端上的连接器(诸如图4中的连接器24)的一部分或直接在电缆12上，诸如独立于电缆12的末端上的连接器在护套28上。
图7A和7B是用于电缆12的射出点50的实施方式的透视图和剖面图，其中示踪光纤34的末端安装在套圈52中，套圈52由蛤壳状物54保持到电缆12的一侧。射出工具14(图3)可夹紧蛤壳状物54或电缆12并允许光直接耦合到示踪光纤34的末端。剖分套管(未示出)或类似联接装置可用于对齐并保持套圈52，套圈52与射出工具14上的套圈(未示出)物理接触。蛤壳状物54在此类实施方式中被构造来围绕套圈52的至少一部分容纳剖分套管。套圈52可具有常规尺寸/几何形状，从而使得标准剖分套管可用于在互补套圈之间产生端对端连接。
图8是射出点50的另一个实施方式的示意图，所述射出点50允许标准光学套圈或接收座用于将光射出到示踪光纤34中。在这个实施方式中，保护器56可围绕电缆12或连接器24选择性地关闭。保护器56是中空的并用于保护示踪光纤34的末端部分从电缆12延伸。示踪光纤34的末端部分端接于套圈52，套圈52可以是如图7A和7B的实施方式的常规/标准套圈。当示踪光纤34将被照明时，可将保护器56移除，并且可进入套圈52用于与来自射出工具14(图3)的相容光学接收座或套管配对。
蛤壳状物54(图7A和7B)和/或保护器56(图8)可被成形以提供平滑地渐尖表面，从而使得射出点50在电缆12被安装或移除时不倾向于擦损。蛤壳状物54和/或保护器56还可由半透明漫射材料制成以便进一步漫射退出示踪光纤34的光。保护器56还可使示踪光纤34的末端在成为电缆12的末端之前保持清洁，跟踪器光在所述末端处射出到示踪光纤34中。
V.射出工具
图9中示意性地示出用于以上提及的射出工具14的一个示例。射出工具14可具有存储在外壳58中的一些元件，包括光源416(例如，红色激光或绿色激光)、电源60(例如，电池)和用于控制光源16和电力使用的控制电路62。接收器64或其他无线通信部件，诸如组合发射器/接收器也可包括在外壳58中或其上以便接收来自控制器20(图3)的命令并任选地将信息发射回到控制器。此外，可包括扬声器66以便允许声频信号的生成。声频信号可使射出工具14在拥挤数据中心环境中的恢复更容易。外壳58还可包括通断开关68并被近似地设计为标准闪光灯的大小或更小。外壳58应足够持久以便保护射出工具14，即使在掉落到硬质表面上的情况下。
在一个实施方式中，光源16可以是发射处于510nm-540nm之间的波长的绿光的半导体激光器。可替代地，可发射其他颜色/波长，诸如大致620nm至650nm的红光。在又其他实施方式中，光源可经构造以生成绿光和红光。发射的颜色可由技术人员基于他们的偏好选择，或光源16可同时或以交替闪烁模式在能够可调整的速率下操作颜色。在其他实施方式中，可使用非激光源，诸如发光二极管(LED)。确定光源16可涉及若干因素的考虑、评估和测试，包括可见性、成本、眼睛安全、峰值功率、功耗、大小和商业可得性。
当针对光源16在LED与半导体激光器之间进行选择时，一个差别是这些光源的聚光度，所述聚光度等于光从来源发射的位置的横截面积乘以由从来源发射的光占据的立体角。为了有效耦合到光学波导(诸如示踪光纤34)中，来源的聚光度必须小于接收波导的聚光度，接收波导的聚光度是接收波导的接受立体角和接收波导的核心面积的乘积。基于聚光度，来自典型LED的光的仅约1％可耦合到接收波导中。然而，单模激光器的实质上100％可耦合到接收波导中。
为了确定波长，一个考虑因素是在每功率的基础上，510nm至540nm范围内的绿色波长总体上比620nm至650nm范围内的红色波长对于更可被人眼所见。申请人发现比率从在510nm下比620nm更可见32％至在540nm下比650nm更可见几乎九倍改变。然而，红色激光目前是绿色激光的成本的约一半，并且因此可在一些实施方式中使用。
考虑的另一个参数是红光或绿光针对由电缆12自身提供的背景色的彩色对比度。例如，数据中心中的接插线经常配备有浅绿色的护套。因此，红光基于其针对浅绿色背景的较大彩色对比度可更可见，而绿光可针对浅绿色背景幕具有小得多的彩色对比度。当激光器的电力接通时，彩色对比度变得较不重要，但在接近可观察性极限的低光学功率下，红色针对浅绿色背景的更高彩色对比度可能是相当重要的。申请人发现红色对浅绿色的色差具有2.7的对比率，而绿色对浅绿色具有仅1.08的非常低的对比率。出于比较目的，白色对白色具有1的对比率，并且黑色对白色具有二十一的对比率。
返回图9，射出工具14可包括波导70，有时被称为脐带，波导70为跟踪器光提供用于从光源16行进到示踪光纤34的路径。波导70可包括任选光学器件以便帮助将来自光源16的光耦合到波导70中或将来自波导70的光耦合到示踪光纤34中。波导70可以是数米长，因此射出工具14的外壳58可放置在地面上，同时波导70的末端与电缆12耦合。
如可理解的，射出工具14的目的是在远离电缆12的近端的方向上将跟踪器光射出/发送到示踪光纤34中并沿示踪光纤34向下。为此，波导70的终端在一些实施方式中可能需要波导紧密弯曲。将光纤用于波导70可提供所需光透射，即使围绕紧密弯曲。
在其他实施方式中，波导70的终端可装配有光连接器72，所述光连接器72经构造以锐角将来自波导70的光反射到示踪光纤34中。此类反射或重定向可能是需要的，因为当电缆12连接到部件时，可能不存在用于波导70在沿着示踪光纤34传输的方向上延伸的充分间隙。
附接特征74也可设置在波导70的终端处或附近，以便在射出点50处将波导70的终端精确地紧固到电缆12。附接特征74可包括夹紧结构，所述夹紧结构在沿着电缆12的精确光点中并以正确角度保持波导70的末端，从而使得跟踪器光可耦合到示踪光纤34中。附接特征74可提供安全连接，从而使得波导70在技术人员已经逐渐离开后(例如，在搜索电缆12的远端时)仍然与示踪光纤34处于光连通。
射出工具14可具有感测何时与射出点50适当地操作连接的能力，并向控制器20提供让技术人员确认操作连接的信号。
VI.其他系统附件
返回图3并且如以上所述，跟踪系统10可包括控制器20。控制器在一些实施方式中可以是远程控制单元。图10中示意性地示出示例性远程控制单元76的元件和特征。远程控制单元76可由技术人员用于向射出工具14(或如果提供的话，若干射出工具)发送操作命令并与其交换信息。远程控制单元76的使用可辅助将双人任务转变为单人任务。远程控制单元76还可通过限制技术人员在电缆12的潜在末端位置之间花费的行程(例如，数据中心中的设备机架2之间的行程)的数量来允许更有效地执行任务。因此，远程控制单元76加速电缆12的跟踪以及移除或替换，从而节约人工成本。
远程控制单元76可具有控制面板78，控制面板78具有手动控制、读出屏幕和指示灯。在一些实施方式中，控制面板78包括用于替换物理特征中的一些或全部的触摸屏。远程控制单元76还可具有电源80，诸如电池。在一些实施方式中，跟踪系统10中的所有电源是小的、标准可充电电池，所述电池合并到射出工具14和远程控制单元76中并且不需要作为电缆12自身的部分。
远程控制单元76还可包括处理器82、存储器84、无线通信系统86以及坚固封装88。处理器82解释通过控制面板78来自技术人员的命令并将其转换为发送出到无线通信系统86的命令。通过无线通信系统86从射出工具14返回的状态信息也由处理器82解释并且可显示在控制面板78上。在一些实施方式中，处理器82可允许远程控制单元76为多个同时有效的射出工具14设置唯一标识并控制所述多个射出工具14。
在一些实施方式中，封装88可配备有夹子或用于附接到工具带等的其他装置。在这些或其他实施方式中，远程控制单元76可以是智能电话，所述智能电话具有允许射出工具14的远程操作的应用。
编程到远程控制单元76和射出工具14的任选功能可允许光源16的光学功率、闪烁速率、闪烁工作周期和调制深度的控制。控制功率在不必花费时间来运行回到射出工具14的情况下提供使光源16的功率瞬间上调或下调的能力，所述启动工具14定位在显著距离外。
在另一个示例中，启动工具14可制造颜色交替闪烁灯，所述颜色交替闪烁灯可具有遵循于电缆12并识别其远端的优点。类似于闪烁特征由于闪烁光源可使所需光学功率降低50％或更低而有利，交替颜色也降低所需光学功率。人类视觉系统具有在所观察的内容中削弱静态信息并增强所观察内容的变化的能力。例如，如果物体的强度或颜色随时间改变，人类视觉系统增强那些物体。启动工具14可包括由已知为光纤组合器的技术或一些其他合适的技术(诸如二向色光束组合器或偏振束合波器)组合的两个激光器(或其他发射器)。启动工具14可用交替方式使激光器接通和断开，这样使得电缆12中的示踪光纤34的颜色将交替。频率可在约1Hz至约5Hz的速率之间可调整。远程控制单元76还可影响处理器82以便控制两种颜色的工作周期和每种颜色的调制深度。工作周期的和可被限制为100％。
在一个示例中，启动工具14可制造明亮闪烁灯，所述明亮闪烁灯可具有遵循于电缆12并识别其远端的优点。然而，由于闪烁可令人分心并可能令人恼火，因此远程控制单元76可允许技术人员在已经识别电缆12的末端后切断光源16。闪烁特征的使用还可以是有利的，因为闪烁光源可使所需光学功率降低50％或更多。跟踪系统10可能需要超过100mW的光学功率，因此50％的降低对于眼睛安全、光源16的成本、光学功率预算和电池寿命是重要的。例如，闪烁速率可在约一Hz至约五Hz的速率之间可调整。远程控制单元76还可影响处理器82以便控制光源16的工作周期和调制深度。
远程控制单元76的控制面板78还可提供系统状态指示器，诸如电池寿命指示器。远程控制单元76和启动工具14中的每一个可具有指示灯，所述指示灯在电力接通时照明。这些指示器可以是有用的，从而使得技术人员可避免在换班中途由于电池的电荷消耗而使系统意外地停止。
在一些实施方式中，远程控制单元76可能够发起启动工具14内的定位特征，诸如由启动工具14生成的声频或视觉信号。在又其他实施方式中，启动工具14可具有产生可由远程控制单元76检测的GPS信号的能力。
使用可跟踪电缆的典型位置在数据中心内，如已经提到的。当在此类环境中使用时，电缆12通常不超过三十米，并且在一侧上的服务器、存储装置或开关元件与另一侧上的转接面板之间拉伸。为了技术人员从接近电缆12的一端的远程控制单元76向启动工具14(可在三十米之外)的通信，远程控制单元76的无线通信系统86可被设置以允许与启动点50分离至少三十米同时维持操作通信。
返回图3并且如以上所述，跟踪系统10还可包括观察工具22。观察工具22在一些实施方式中可以是一对滤光玻璃。滤光玻璃可增强由光源16发射的波长的可见性并衰减其他可见波长，以便增加电缆12的相对可见性。在另一个优点中，滤光玻璃可允许光源16是甚至更低的功率。
例如，绿色激光源提供处于窄频谱窗口中的小于十nm宽的光。如果采用衰减频谱窗口外侧的环境光的滤光玻璃，光源16的光学功率在此类实施方式中可降低约90％。尽管所需频谱窗口外侧的波长的衰减可以是几乎100％，但在其他实施方式中，此类其他波长可衰减不超过90％，从而使得技术人员可看到环境光和滤光增强的跟踪器光两者。
光学通信领域的技术人员将理解已经描述的系统和方法的附加变化和修改。例如，如果跟踪器光从电缆12的专用末端射出，散射分数可沿着跟踪器光纤34的长度改变以尝试沿着长度提供每个散射部位44的恒定亮度。在不具有发光分数变化的情况下，射出末端附近的发射点将比接近远端的发射点亮得多，但在以上所论述的散射分数的情况下在远端处提供充分亮度。在又一示例中，可使用两个跟踪器光纤34，其中一个经构造以沿着电缆12在一个方向上传输跟踪器光，并且另一个经构造以沿着电缆12在另一个方向上传输跟踪器光。
另外地，在以下方法权利要求不明显叙述以上说明书中提及的步骤的情况下，不应假设权利要求需要所述步骤。此外，在以下方法权利要求不实际叙述将由其步骤遵循的顺序或基于权利要求语言另外不需要的顺序的情况下，不意图推断任何特定顺序。
以上示例决非意图限制本发明范围。将由本领域技术人员理解的是尽管以上已经参考实施方式的示例对本公开内容进行论述，但可在不脱离如权利要求书所阐述的本发明的精神和范围的情况下对其进行各种添加、修改和变化。

Claims (31)

1.一种具有(l)米的长度的可跟踪电缆，所述可跟踪电缆包括：
至少一个数据传输元件；
护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及
示踪光纤，所述示踪光纤与所述可跟踪电缆合并并且沿着所述可跟踪电缆的所述长度的至少一部分延伸，所述示踪光纤包括：
核心，所述核心具有第一折射率；
包层，所述包层具有小于所述第一折射率的第二折射率，所述包层基本上包围所述核心；以及
周期性间隔开的散射部位，所述周期性间隔开的散射部位沿着所述示踪光纤以每米n个部位的间距比间隔开来，其中每个散射部位经构造以散射不超过提供到所述示踪光纤的光学功率的约1/(n*l)倍。
2.如权利要求1所述的可跟踪电缆，其中每个散射部位经构造以散射提供到所述示踪光纤的光学功率的约1/(n*l)倍。
3.如权利要求1或2所述的可跟踪电缆，其中每个散射部位是基本上相同的。
4.如权利要求1-3中任一项所述的可跟踪电缆，其还包括：
至少一个连接器，所述至少一个连接器端接所述可跟踪电缆；以及
射出点，所述射出点在所述连接器上，用于光学接入所述示踪光纤。
5.如权利要求1-3中任一项所述的可跟踪电缆，其还包括至少一个射出点，所述至少一个射出点在所述护套上，用于光学接入所述示踪光纤。
6.如权利要求5所述的可跟踪电缆，其中所述射出点包括：
蛤壳状物，所述蛤壳状物被附接到所述护套，以及
套圈，所述套圈安装到所述示踪光纤的末端，其中所述套圈由所述蛤壳状物容纳。
7.如权利要求5所述的可跟踪电缆，其中所述射出点包括：
套圈，所述套圈安装到所述示踪光纤的末端，以及
保护器，所述保护器围绕所述护套和所述套圈选择性地附接。
8.如权利要求7所述的可跟踪电缆，其中所述保护器的相对末端渐尖，以便尽量不把所述射出点作为擦损位置。
9.如权利要求7或8所述的可跟踪电缆，其中所述保护器包括半透明材料，所述半透明材料经构造以漫射从所述示踪光纤发射的光。
10.一种系统，所述系统包括：
如权利要求1-9中任一项所述的可跟踪电缆；以及
射出工具，所述射出工具具有用于将光学功率选择性地提供到所述示踪光纤中的光源，其中每个散射部位经构造以散射不超过所述光学功率的约1/(n*l)倍。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述光源包括不同颜色的至少两个发射器，所述至少两个发射器经构造以同时操作。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述光源包括不同颜色的至少两个发射器，所述至少两个发射器经构造以交替发射。
13.如权利要求10-12中任一项所述的系统，其中所述射出工具还包括：
控制电路和电源，所述控制电路和所述电源用于操作所述光源；以及
波导，所述波导经构造以将来自所述光源的光传输到所述示踪光纤。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述控制电路经构造以向所述光源的所述光学功率、闪烁速率、闪烁工作周期或调制深度提供可调整性。
15.如权利要求13或14所述的系统，其中所述波导是至少1米的长度。
16.如权利要求10-15中任一项所述的系统，其还包括：
远程控制单元，所述远程控制单元用于操作所述射出工具。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述远程控制单元经构造以向所述射出工具发信号以便调整所述光源的所述光学功率、闪烁速率、闪烁工作周期或调制深度中的至少一个。
18.如权利要求16或17所述的系统，其中所述远程控制单元包括无线通信部件，所述无线通信部件经构造以操作在至少30米之外的所述射出工具。
19.如权利要求16-18中任一项所述的系统，其中所述远程控制单元能够发起所述射出工具上的定位特征。
20.如权利要求10-19中任一项所述的系统，其还包括：
观察工具，所述观察工具经构造以衰减环境光。
21.一种可跟踪电缆系统，所述可跟踪电缆系统包括：
各自如权利要求1-9中任一项所述的多个可跟踪电缆，
其中:
所述可跟踪电缆中的至少一些具有不同长度，l米是所述可跟踪电缆中的任一个的长度；并且
每个散射部位经构造以散射不超过提供到对应示踪光纤的光学功率的约1/(n*l)倍。
22.如权利要求21所述的可跟踪电缆系统，其中L米是所述可跟踪电缆系统中的最长可跟踪电缆的所述长度，并且进一步其中每个散射部位经构造以散射不超过提供到所述对应示踪光纤的光学功率的约1/(n*L)倍。
23.如权利要求22所述的可跟踪电缆系统，其中每个散射部位经构造以散射提供到所述对应示踪光纤的光学功率的约1/(n*L)倍。
24.如权利要求21-23中任一项所述的可跟踪电缆系统，其还包括：
射出工具，所述射出工具具有用于将所述光学功率选择性地提供到每个可跟踪电缆的所述示踪光纤中的光源。
25.一种形成用于可跟踪电缆组件中的具有长度(l)的示踪光纤的方法，所述方法包括：
提供具有第一折射率的核心；
提供具有小于所述第一折射率的第二折射率的包层，所述包层基本上包围所述核心；
形成沿着所述光纤以每米n个部位的间距比均匀间隔的基本上相同的散射部位，这样使得每个散射部位散射不超过提供到所述示踪光纤的光学功率的约1/(n*l)倍。
26.一种跟踪电缆的方法，所述电缆具有至少一个数据传输元件；护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及示踪光纤，所述示踪光纤与所述电缆合并并沿着所述电缆延伸，所述方法包括：
将射出工具与所述示踪光纤的一端光学地耦合，其中所述射出工具包括光源，所述光源经构造以发射跟踪器光；
使用远程控制单元来调整所述光源的输出，这样使得所述跟踪器光从所述光源发射并沿着所述示踪光纤传输；以及
基于从所述示踪光纤发射的所述跟踪器光识别所述电缆。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述光源包括不同颜色的至少两个发射器，所述至少两个发射器经构造以同时操作。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述光源包括不同颜色的至少两个发射器，所述至少两个发射器经构造以交替发射。
29.如权利要求26-28中任一项所述的方法，其中光学地耦合的所述步骤还包括以端对端连接将所述射出工具的波导光学地耦合到所述示踪光纤。
30.如权利要求26-29中任一项所述的方法，其还包括：
使用所述远程控制单元来在已经识别所述电缆后调整所述光源的所述光学功率、闪烁速率、闪烁工作周期和调制深度中的至少一个。
31.一种可跟踪电缆系统，所述可跟踪电缆系统包括：
电缆，所述电缆具有相对末端和限定在所述相对末端之间的长度，所述电缆包括：
至少一个数据传输元件；
护套，所述护套至少部分地包围所述至少一个数据传输元件；以及
示踪光纤，所述示踪光纤与所述电缆合并并沿着所述电缆的所述长度的至少一部分延伸，其中所述示踪光纤的至少一端是可光学接入的；
射出工具，所述射出工具具有用于将光学功率选择性地提供到所述示踪光纤中的光源；以及
远程控制单元，所述远程控制单元用于操作所述射出工具。
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