CN108931358B - 使用配备有位置感测检测器和光检测器的光学测试装置来测量光学阵列极性、功率和损耗 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光学测试装置。该测试装置包括位置感测检测器(PSD)，该位置感测检测器具有对第一波长范围作出光响应的光学感测区域。该PSD接收通过相应的多根光纤发出的具有在所述第一范围内的波长的多个光信号，并且检测所述光信号入射在所述光学感测区域上的多个位置以便确定阵列极性。该PSD接收具有在所述第一范围内的波长的多个第一光信号，并且检测所述极性和所述第一光信号的多个光强度。该测试装置包括光检测器，所述光检测器对不同于所述第一范围的第二波长范围作出光响应。该光检测器接收所述第二范围内的多个第二光信号，并且检测所述第二光信号的多个光强度。
Description
背景技术
技术领域
本申请涉及用于确定光学阵列极性和光信号强度或损耗的光学测试装置，并且具体地讲，涉及配备有位置感测检测器和光检测器两者的光学测试装置。
相关领域的描述
光学测试装置变得越来越通用并且配备有范围广泛的功能。越来越通用是由于试图进行测试的光纤、连接器和缆线的品种数越来越多。光学测试装置的范围广泛的功能改善了用户体验，并且使诸如数据中心技术人员的用户能够放弃一大批测试装置，转而支持一种多层面且多功能的测试装置。
希望拥有可确定光学阵列极性并测量光信号强度和/或损耗的光学测试装置。还希望光学测试装置能评定单模光纤和多模光纤两者的光强度和/或损耗及其相应的光传输波长。
发明内容
在一个实施方案中，光学测试装置包括位置感测检测器，该位置感测检测器具有第一材料的光学感测区域，该第一材料对第一波长范围感光。在一个实施方案中，位置感测检测器被配置为接收经光纤缆线的相应多根光纤发出的多个第一光信号，其中所述多个第一光信号具有在第一波长范围内的波长。在一个实施方案中，位置感测检测器被配置为检测所述多个第一光信号分别入射在光学感测区域上的多个位置，分别检测所述多个第一光信号的多个第一光强度，输出表示所述多个位置和所述多个第一光强度的数据。在一个实施方案中，光学测试装置包括第二材料的光检测器，该第二材料不同于第一材料并且对不同于第一波长范围的第二波长范围感光。在一个实施方案中，光检测器被配置为接收分别经光纤缆线的所述多根光纤发出的多个第二光信号，其中所述多个第二光信号具有在第二波长范围内的波长。
在一个实施方案中，光检测器被配置为分别检测所述多个第二光信号的多个第二光强度，输出表示所述多个第二光强度的数据。在一个实施方案中，光学测试装置包括处理器，该处理器被配置为接收表示所述多个位置的数据、表示所述多个第一光强度的数据以及表示所述多个第二光强度的数据，基于表示所述多个位置的数据来确定光纤缆线的极性，基于所述多个第一光强度中的第一光强度来确定至少一个第一光信号的光损耗，基于所述多个第二光强度中的第二光强度来确定至少一个第二光信号的光损耗，并且输出光纤缆线的所确定的极性、所述至少一个第一光信号的光损耗以及所述至少一个第二光信号的光损耗。
在一个实施方案中，位置感测检测器和光检测器被堆叠成使得位置感测检测器的至少一部分与光检测器重叠光检测器的传感场的至少一部分。在一个实施方案中，位置感测检测器被配置为使具有在第一波长范围之外的波长的光穿过。在一个实施方案中，所述多个第二光信号的波长处于第一波长范围之外，并且光检测器被配置为在所述多个第二光信号穿过位置感测检测器之后接收所述多个第二光信号。
在一个实施方案中，位置感测检测器被定位在光学测试装置中，使得位置感测检测器不覆盖光检测器的传感场的任何部分。在一个实施方案中，光学测试装置包括被定位成接收所述多个第一光信号和所述多个第二光信号的波长选择性分光器。在一个实施方案中，波长选择性分光器被配置为将具有在第一波长范围内的波长的所述多个第一光信号选择性地输出到位置感测检测器，并且将具有在第二波长范围内的波长的所述多个第二光信号选择性地输出到光检测器。
在一个实施方案中，第一材料是硅，并且第二材料是锗或砷化铟镓。在一个实施方案中，第一波长范围为350至1000nm，并且第二波长范围为700至1600nm。在一个实施方案中，所述多根光纤是单模光纤或多模光纤。在一个实施方案中，处理器被配置为接收指示位置感测检测器接收到所述多个第一光信号的顺序的信息，并且基于以下信息来确定光纤缆线的极性：指示接收到所述多个第一光信号的顺序的信息、指示经所述多根光纤发出所述多个第一光信号的顺序的信息、以及表示所述多个位置的数据。
在一个实施方案中，位置感测检测器被配置为检测所述多个第一光信号的相应多个标记，并且输出表示相应多个标记的数据。在一个实施方案中，处理器被配置为接收表示相应多个标记的数据，基于表示相应多个标记的数据来确定所述多个第一光信号的多个发射位置，基于所述多个发射位置以及表示所述多个第一光信号分别入射在位置感测检测器的光学感测区域上的所述多个位置的数据来确定光纤缆线的极性。
在一个实施方案中，位置感测检测器和光检测器使用其间的粘结剂来堆叠。在一个实施方案中，位置感测检测器涂覆有反射涂层，该反射涂层被配置为使具有在第一波长范围内的波长的光穿过，并且使具有在第一波长范围之外且在第二波长范围内的波长的光反射。在一个实施方案中，光检测器被定位成接收由反射涂层反射的光。
在一个实施方案中，光学测试装置包括位置感测检测器，该位置感测检测器具有第一材料的光学感测区域，该第一材料对第一波长范围感光。在一个实施方案中，位置感测检测器被配置为接收经光纤缆线的相应多根光纤发出的多个第一光信号，其中所述多个第一光信号具有在第一波长范围内的波长。在一个实施方案中，位置感测检测器被配置为检测所述多个第一光信号分别入射在光学感测区域上的多个位置，并且输出表示所述多个位置的数据。
在一个实施方案中，光学测试装置包括第二材料的光检测器，该第二材料不同于第一材料并且对不同于第一波长范围的第二波长范围感光。在一个实施方案中，光检测器被配置为接收分别经光纤缆线的所述多根光纤发出的多个第二光信号，其中所述多个第二光信号具有在第二波长范围内的波长。在一个实施方案中，光检测器被配置为接收分别经光纤缆线的所述多根光纤发出的多个第三光信号，其中所述多个第三光信号具有在第二波长范围内且与所述多个第二光信号的波长不同的波长。在一个实施方案中，光检测器被配置为分别检测所述多个第二光信号的多个第一强度，分别检测所述多个第三光信号的多个第二强度，输出表示所述多个第一强度的数据以及表示所述多个第二强度的数据。
在一个实施方案中，光学测试装置包括处理器，该处理器被配置为接收表示所述多个位置的数据、表示所述多个第一强度的数据以及表示所述多个第二强度的数据，至少部分地基于表示所述多个位置的数据来确定光纤缆线的极性，基于所述多个第一强度中的对应第一强度来确定所述多个第二光信号中的至少一个第二光信号的光损耗，基于所述多个第二强度中的对应的第二强度来确定所述多个第三光信号中的至少一个第三光信号的光损耗，并且输出光纤缆线的所确定的极性、所述至少一个第二光信号的光损耗以及所述至少一个第三光信号的光损耗。
在一个实施方案中，位置感测检测器和光检测器使用其间的粘结剂来堆叠。在一个实施方案中，位置感测检测器涂覆有反射涂层，该反射涂层被配置为使具有在第一波长范围内的波长的光穿过，并且使具有在第一波长范围之外且在第二波长范围内的波长的光反射。在一个实施方案中，光检测器被定位成接收由反射涂层反射的光。
在一个实施方案中，光学测试装置包括图像传感器，该图像传感器对包括可见光光谱的至少一部分在内的第一波长范围作出光响应。在一个实施方案中，图像传感器被配置为接收经光纤缆线的相应多根光纤发出的多个第一光信号，其中所述多个第一光信号具有在第一波长范围内的波长；检测所述多个第一光信号分别入射在图像传感器上的多个位置；并且输出表示所述多个位置的数据。在一个实施方案中，光学测试装置包括光检测器，该光检测器对不同于第一波长范围的第二波长范围作出光响应。在一个实施方案中，光检测器被配置为接收分别经所述多根光纤发出的多个第二光信号，其中所述多个光信号具有在第二波长范围内的波长；分别检测所述多个第二光信号的多个光强度；并且输出表示所述多个光强度的数据。
在一个实施方案中，光学测试装置包括处理器，该处理器被配置为接收表示所述多个位置的数据以及表示所述多个光强度的数据，基于表示所述多个位置的数据来确定光纤缆线的极性，并且基于所述多个第二光信号的所述多个光强度来确定相应多个光损耗或光强度。在一个实施方案中，第一波长范围包括可见光光谱的至少该部分以及位于可见光光谱一端与1000nm之间的光学范围。
附图说明
图1示出了光学测试装置的一个实施方案，该光学测试装置可耦接到光纤缆线的光学连接器。
图2示出了根据一个实施方案的光学测试装置的框图。
图3示出了根据一个实施方案的连接到光纤缆线的光学测试装置。
图4示出了根据一个实施方案的连接到光纤缆线的光学测试装置。
图5A示出了用于测试多模光纤缆线的方法的流程图。
图5B示出了用于测试单模光纤缆线的方法的流程图。
图6示出了光纤阵列极性的图示。
图7示出了接收从光纤阵列发出的光信号的位置感测检测器的图示。
图8示出了用于确定光纤阵列的极性的方法的流程图。
图9示出了根据一个实施方案的连接到光纤缆线的光学测试装置。
图10示出了用于测试光纤缆线的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了光学测试装置100的至少一个实施方案，该光学测试装置可耦接到光纤缆线104的光学连接器102。光纤缆线104包括终止于缆线光学连接器102处的多根光纤106。所述多根光纤106的相应多个端面108在缆线光学连接器102处形成光纤阵列110。
光学测试装置100包括装置光学连接器112和界面114。虽然装置光学连接器112使用装置光缆115连接到光学测试装置100（如图1所示），但装置光缆115的使用并不是必需的。装置光学连接器112可设置在光学测试装置100的壳体上。例如，装置光学连接器112可设置在光学测试装置100的前面或后面上。
装置光学连接器112可耦接到缆线光学连接器102。当装置光学连接器112耦接到缆线光学连接器102时，由光学测试装置100接收经所述多根光纤106发出的光信号。光学测试装置100测试光信号以确定光纤阵列110的极性。
此外，光学测试装置100可用于确定从光纤106发出的光信号的强度。该强度可反映光信号的强度或功率。该强度也可用于测量在光信号穿越光纤106时与光信号相关联的损耗。光信号可能由于例如光纤106的缺陷或光纤106的端面上的尘粒而遇到强度或功率损耗。可至少部分地基于发射到光纤106中的光信号的强度与光学测试装置100所接收到的光信号的强度之间的差值来计算该损耗。
光纤缆线104的光纤106（或光纤缆线104自身）可为单模光纤或多模光纤。单模光纤可以以比多模光纤更低的反射和折射量来传送穿越光。因此，多模光纤与比单模光纤更大的多径效应相关联，并且引起光信号的脉冲展开。单模光纤中的多径效应和脉冲展开的减轻允许使用比多模光纤中更长的传输波长。
多模光纤可传送具有850纳米(nm)或1300nm等波长的光信号。单模光纤可传送具有比多模光纤更长的波长的光信号。例如，单模光纤可传送具有1310nm或1550nm等波长的光信号。光学测试装置100可测试单模波长和多模波长两者的光强度和损耗。光学测试装置100可针对较宽范围的光信号波长来测试光纤106。
光学测试装置100的界面114可用于向用户提供光学测试装置100所执行的测试或测量的结果。界面114在图1中被示出为屏幕，但在各种实施方案中，界面114可为扬声器或发光二极管(LED)面板等。此外，界面114可包括无线或有线调制解调器，该无线或有线调制解调器将测试或测量结果发射到另一个装置（诸如计算机、平板电脑、智能电话或服务器等），以向用户（诸如对光纤缆线104执行测试的人员）显示测试或测量的结果或存储这些结果。
应当注意，光学测试装置100可用于经光纤106发出光信号以便测试光纤106。例如，光学测试装置100可包括第二装置光学连接器，该第二装置光学连接器可耦接到光纤缆线104的发射端（未示出）。另选地，另一个装置可用于经光纤106发出光信号。
图2示出了根据一个实施方案的光学测试装置100的框图。光学测试装置100包括处理器116、位置感测检测器118、光检测器120、界面114和存储器121。位置感测检测器118、光检测器120、界面114和存储器121通信地耦接到处理器116。
位置感测检测器118可为具有用于接收入射在光学感测区域上的光信号的光学感测区域的任何类型的装置。位置感测检测器118可输出表示光信号入射在光学感测区域上的位置的数据。位置感测检测器118还可输出表示光信号的强度的数据。位置感测检测器的示例包括OSI光电子学公司(OSI Optoelectronics)光电导平面扩散硅光电二极管，其规格单以引用方式并入本文。以引用方式并入本文的美国专利9,518,892公开了位置感测检测器（诸如位置感测检测器118）用于确定光信号损耗和强度且还确定光纤阵列极性的用途。位置感测检测器118可具有任何尺寸的光学感测区域。光学感测区域可由诸如硅(Si)的材料制成，因此可以以具有成本效益的方式生产。
硅光学感测区域可对第一波长范围具有高度响应性。第一波长范围可在350与1000nm之间，或在500与1000nm之间。经多模光纤发出的一些光信号可落在第一波长范围内。例如，可由位置感测检测器118捕获经多模光纤发出的波长为650nm和850nm的光信号。
在上面提到的第一波长范围之外（例如，在长于第一范围的第二波长范围内）的波长经历硅位置感测检测器118的最小吸收。硅位置感测检测器118使具有第二范围内的波长的光信号穿过。如果硅位置感测检测器118没有背衬，则可由堆叠在硅位置感测检测器118后面或与硅位置感测检测器118轴向对齐的装置（诸如光检测器120）接收光信号。
如果光学感测区域对特定波长的光具有0.2安培/瓦(A/W)或更高的响应性，则可获得这种高度的响应性或光敏性。0.2A/W或更高的响应性允许可靠地检测光信号。如果响应性低于0.2A/W，则位置感测检测器可能无法可靠地捕获入射在光学感测区域上的光信号，因此可能无法可靠地检测到光信号。
光检测器120可为能够接收光信号并且输出表示光信号的光强度的数据的任何类型的装置。例如，光检测器120可为光电二极管。光检测器可对不同于由位置感测检测器118所感测的第一波长范围的第二波长范围感光。例如，光检测器120可由锗(Ge)或砷化铟镓(InGaAs)制成，并且可对700与1600nm之间的波长作出光响应。因此，光检测器120可能能够检测经多模光纤发射的光信号（诸如具有850nm和1300nm的波长的光信号）以及经单模光纤发射的光信号（诸如具有1310nm和1550nm的波长的光信号）的光强度。
存储器121可为非暂时性计算机可读存储介质。存储器121可为例如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)等，并且存储器121可为静态的或动态的。存储器121可被配置为存储可执行指令，这些可执行指令当由处理器116执行时使得处理器116如本文所述的那样操作。例如，存储器121可被配置为存储可执行指令，这些可执行指令当由处理器116执行时，使得处理器116从位置感测检测器118或光检测器120接收数据，基于该数据来确定光功率或损耗或者极性，并且输出表示所确定的光功率或损耗或者极性的数据。
处理器116可为配备有处理单元诸如中央处理单元(CPU)的任何类型的装置。例如，处理器116可为微控制器或控制器。处理器116可检索或接收存储于存储器121中的指令，执行指令，并因此如本文所述的那样操作。
处理器116从位置感测检测器118接收表示光信号入射在光学感测区域上的位置的数据。处理器116基于表示该位置的数据来确定如本文所述的光纤缆线104或其光纤阵列110的极性。
此外，处理器116从位置感测检测器118或光检测器120接收表示光信号的强度的数据。处理器116基于表示光信号的强度的数据来确定与光信号相关联的光损耗。
由于位置感测检测器118对上述第一波长范围作出光响应，因此处理器116、从而光学测试装置100利用从位置感测检测器118接收到的数据来确定第一波长范围内的波长的光损耗或光功率或强度。
此外，由于光检测器120对上述第二波长范围作出光响应，因此处理器116（或光学测试装置100）利用从光检测器116接收到的数据来确定第二波长范围内的波长的光损耗或光功率或强度。
因此，位置感测检测器118和光检测器120的使用允许针对覆盖单模和多模光纤的传输波长的第一波长范围和第二波长范围内的各种光传输波长来确定光纤106的光损耗。与此同时，可基于位置感测检测器118针对第一波长范围内的波长所输出的数据来确定光纤阵列110的极性。
光学测试装置100还可以以具有成本效益的方式生产。与能可靠地对第二波长范围内的更高波长作出响应的其他位置感测检测器相比，既能可靠地对第一波长范围作出响应又具有位置感测能力的硅位置感测检测器在经济上更可行。光学测试装置100使用位置感测检测器的位置感测能力来检测第一波长范围内的光信号的极性。如有必要，光学测试装置100使用位置感测检测器的强度检测能力来检测第一波长范围内的光信号的强度或损耗。
为了检测第二波长范围内的光信号的强度或损耗，光学测试装置100使用光检测器120。与其位置感测检测器对应物不同，对第二波长范围作出响应的锗或InGaAs光检测器在经济上是可行的。光学测试装置100使用锗或InGaAs光检测器来检测第二波长范围内的光信号的强度或损耗。
因此，通过结合光检测器120并且将第二波长范围内的光信号的检测强度或损耗移至光检测器120，改善了光学测试装置100的商业可行性。这样做允许使用硅位置感测检测器代替更昂贵的锗或InGaAs位置感测检测器来测量极性。总的来说，基本上改善了光学测试装置100的成本和商业可行性。
图3示出了根据一个实施方案的连接到光纤缆线104的光学测试装置100a。与参考图2所描述的光学测试装置100的那些元件类似的光学测试装置100a的元件具有相同的附图标号。光学测试装置100a包括处理器116、位置感测检测器118、光检测器120、分光器123和装置光学连接器112。光纤缆线104包括所述多根光纤106。光纤缆线104的一端终止于缆线光学连接器102处。缆线光学连接器102连接到光学测试装置100a的光学连接器112。由光学测试装置100a评估光纤缆线104的所述多根光纤106发出的光信号，以确定与光纤106相关联的光损耗、光信号的功率、和/或光纤缆线104、其连接器102或其光纤阵列110的极性。
分光器123可以是被配置为接收光信号并且将光信号输出到位置感测检测器118或光检测器120的任何类型的波长选择性装置。分光器123可例如为光束分路器。分光器123可将光信号选择性地输出到位置感测检测器118或光检测器120。分光器123可通过将光信号导向到任一装置或沿任一装置的方向引导光信号来选择性地输出光信号。分光器123可通过反射或折射光信号来输出光信号。分光器123输出光信号的方向可基于（例如，根据）光信号的波长。
如图3所示，分光器123可被定位在光学测试装置100a中，使得当缆线光学连接器102连接到装置光学连接器112时从光纤缆线104的光纤106发出的光信号入射在分光器123上。位置感测检测器118可相对于分光器123沿输出具有第一波长范围（上述）内的波长的光信号的方向定位。此外，光检测器120可相对于分光器123沿输出具有第二波长范围（上述）内的波长的光信号的方向定位。
如图3所示，分光器123反射具有在第一波长范围内的波长的光信号，并且折射具有在第二波长范围内的波长的光信号。光检测器120和分光器123被定位在第一光轴上。光检测器120接收由分光器123折射的光信号。位置感测检测器118和分光器123被定位在横向于第一光轴的第二光轴上。位置感测检测器118接收由分光器123反射的光信号。位置感测检测器118被定位成使得其不会覆盖或阻挡光检测器120的传感场，反之亦然。
应当注意，在各种实施方案中，光学测试装置100a可包括聚焦光信号的一个或多个透镜。例如，透镜可被定位成聚焦入射在分光器123上的光信号。另选地或除此之外，透镜可被定位在位置感测检测器118或光检测器120的传感场中。透镜可聚焦由分光器123输出的光信号。在位置感测检测器118或光检测器120的传感场不大到足以囊括分别在第一波长范围或第二波长范围内的所有光信号的情况下，透镜可聚焦将处于传感场内的光信号。
在一个实施方案中，可使用功率分路器来替代波长选择性分路器。功率分路器可为50%/50%分路器等。波长选择性分路器基于信号的波长来选择性地输出光信号，而功率分路器在其各个输出端间划分信号的功率并且将降功率的光信号输出到每个输出端。
当功率分路器用于光学测试装置100a时，位置感测检测器118和光检测器120均接收降功率的光信号。根据位置感测检测器118和光检测器120对光信号的波长的响应性，这些检测器中的一者或两者测量光信号的光功率并且将表示光功率的数据输出到处理器116。处理器116接收该数据。处理器116可用与功率分路器相关联的功率降低参数进行配置。例如，如果功率分路器为50%/50%分路器，则功率降低参数可为0.5或3dB。处理器可按比例缩放光信号的所检测的光功率以考虑功率分路器的功率降低。例如，当使用50%/50%分路器时，处理器116可使光信号的所检测的光功率加倍。
图4示出了根据一个实施方案的连接到光纤缆线104的光学测试装置100b。与参考图3所描述的光学测试装置100a的那些元件类似的光学测试装置100b的元件具有相同的附图标号。然而，与图3不同，图4中的位置感测检测器118和光检测器120堆叠或重叠（例如使用其间的粘结剂）。位置感测检测器118可被定位在光检测器120的传感场中，并且可至少部分地覆盖光检测器120。此外，位置感测检测器118和光检测器120的传感场可重叠。
位置感测检测器118可被配置为吸收第一波长范围（例如，上述第一波长范围）内的光信号，并且在光学上使第一波长范围之外的光信号穿过。然后具有在第一波长范围之外的波长的光信号入射在光检测器120上。在第一波长范围和第二波长范围重叠的情况下，位置感测检测器118可使在第一范围之外的第二范围内的光信号穿过。位置感测检测器118可吸收在第一范围之外的第二范围内的光信号的一些功率。然后穿过的光信号入射在光检测器120上。如本文所述，位置感测检测器118向处理器116输出表示第一波长范围内的所接收的光信号的强度或功率的数据。此外，位置感测检测器118可输出表示光信号入射在位置感测检测器118上的位置的数据以用于极性确定。光检测器120向处理器116输出表示第二波长范围内的所接收的光信号的强度或功率的数据。
图5A示出了用于测试多模光纤缆线104的方法的流程图。可在如下两个多模传输波长处测试多模光纤缆线104：第一多模波长和第二多模波长。第一多模波长可例如为850nm，因此可在第一波长范围内。第二多模波长可例如为1300nm，因此可在第一波长范围之外且在第二波长范围内。
在方法500中，光学测试装置（诸如参考图1所描述的光学测试装置100）在502处经光纤缆线104的光纤106发出具有第一波长的第一光信号。
位置感测检测器（诸如参考图2所描述的位置感测检测器118）捕获第一光信号。位置感测检测器在504处检测第一光信号入射在位置感测检测器上的位置。位置感测检测器在506处检测第一光信号的强度。如本文所述，位置感测检测器将表示位置和强度的数据输出到处理器，诸如参考图1所描述的处理器116。
在发出第一光信号之后，光学测试装置在508处经光纤缆线104的光纤106发出第二光信号。由光检测器（诸如参考图2所描述的光检测器120）捕获第二光信号。在510处，光检测器检测第二光信号的强度。光检测器将所检测的强度输出到如本文所述的处理器116。
在512处，然后处理器116确定是否已测试光纤缆线（或光纤阵列110）的所有光纤。如果作出否定确定，则光学测试装置在514处测试下一光纤，由此对下一光纤执行步骤502–510。
如果作出肯定确定，则处理器116在516处输出光纤缆线的极性以及第一波长和第二波长的光功率或损耗。基于在504处获得的位置信息来确定极性。应当注意，第一波长（可为850nm）用于针对850nm的多模传输波长来确定极性和测试光纤的双重目的。
在一个实施方案中，光学测试装置可包括可视故障定位器(VFL)，其发出可见光波长，诸如635nm或650nm。可见光光谱在400nm至700nm的范围内。可见光光信号可用于确定极性。然而，由于光纤上较短波长的较高衰减，因此替代地利用不可见光850nm发射器可具有性能优点。
应当注意，由于极性与光信号波长无关，因此可使用具有在位置感测检测器的响应性范围内的波长的多个第一光信号来确定极性。多个第二光信号可用于测试光纤的光损耗。
在一个实施方案中，光学测试装置可循环通过光纤缆线的光纤，以针对可视故障定位器发出的第一波长（诸如550nm）基于位置感测检测器捕获的位置信息来确定极性。然后光学测试装置可测试光纤，以基于光检测器捕获的功率或损耗信息来确定第二传输波长（诸如850nm）的光功率或损耗。随后光学测试装置可测试第三传输波长（诸如1300nm）的光功率或损耗。
图5B示出了用于测试单模光纤缆线104的方法550的流程图。单模光纤的传统波长在硅位置感测检测器的响应性范围之外。因此，非单模波长用于确定极性，而对传统单模波长确定光功率或损耗。
在方法550中，光学测试装置（诸如参考图1所描述的光学测试装置100）在552处经光纤缆线104的光纤106发出具有第一波长的第一光信号。第一波长可为可见光波长，诸如635nm或650nm。此外，可由光学测试装置的可视故障定位器发出第一光信号。
位置感测检测器（诸如参考图2所描述的位置感测检测器118）捕获第一光信号。位置感测检测器在554处检测第一光信号入射在位置感测检测器上的位置。如本文所述，位置感测检测器将表示位置和强度的数据输出到处理器，诸如参考图1所描述的处理器116。
在发出第一光信号之后，光学测试装置在556处经光纤缆线104的光纤106发出第二光信号。第二光信号可具有在第二波长范围内的传统单模波长，诸如1310nm。由光检测器（诸如参考图2所描述的光检测器120）捕获第二光信号。在558处，光检测器检测第二光信号的强度。光检测器将所检测的强度输出到如本文所述的处理器116。
在560处，光学测试装置经光纤缆线104的光纤106发出第三光信号。第三光信号可具有在第二波长范围内的传统单模波长，诸如1550nm。由光检测器（诸如参考图2所描述的光检测器120）捕获第三光信号。在562处，光检测器检测第三光信号的强度。光检测器将所检测的强度输出到如本文所述的处理器116。
在564处，然后处理器116确定是否已测试光纤缆线（或光纤阵列110）的所有光纤。如果作出否定确定，则光学测试装置在566处测试下一光纤，由此对下一光纤执行步骤552-562。
如果在564处作出肯定确定，则处理器116在568处输出光纤缆线的极性以及第二波长和第三波长的光功率或损耗。基于在554处检测的位置信息来确定极性。应当注意，第一光信号用于单模光纤的极性确定。第二光信号和第三光信号用于确定光功率/损耗。
由于光纤上较短波长的较高衰减，因此在某些实施方案中光学测试装置包括发出较长波长（诸如850nm或950nm）的光信号的发射器可具有性能优点。然而，添加发射器将增加光学测试装置的成本。
图6示出了光纤阵列极性的图示。在图6中，示出了光纤缆线104的发射端124的光学连接器122。如本文所述，光纤缆线104包括所述多根光纤106。所述多根光纤106终止于发射端124的光学连接器122处。所述多根光纤106的相应多个端面126在发射端124的光学连接器122处形成光纤阵列128。还示出了分别根据三种极性类型的光纤缆线104的接收端132的三个光学连接器102a, 102b, 102c。所述多根光纤106的相应多个端面108形成光纤阵列110a, 110b, 110c。光纤阵列110a, 110b, 110c分别形成于接收端132的光学连接器102a,102b, 102c处。每个光纤阵列110a, 110b, 110c具有相应极性。
光纤阵列110a, 110b, 110c的极性是指发射端124的光纤阵列128中的发射位置与接收端132的光纤阵列110中的接收位置之间的关系。
第一光纤阵列110a具有第一极性138a（称为“A型”极性，如由美国国家标准协会/电信行业协会568规范(American National Standards Institute/TelecommunicationsIndustry Association 568 specification)(ANSI/TIA-568)定义的）。根据第一极性138a，光纤106的接收位置与光纤106的发射位置相同。发射位置和接收位置可通过光学连接器102, 122的键140来参考。例如，第一位置可为相对于键140的最左侧位置，并且第二位置可为相对于键140的左边第二个位置等。虽然光纤阵列110, 128在图4中被示出为包括一行端面108, 126，但应当注意，在其他实施方案中，光纤阵列110, 128可具有不同的布置方式，包括具有不止一行光纤端面108, 126的布置方式。
第二光纤阵列110b具有第二极性138b（称为“B型”极性）。根据第二极性138b，光纤106的接收位置相对于发射位置转置。因此，在相对于键140的最左侧位置处发射到光纤106中的光信号将在相对于接收端132的光纤阵列110b上的键140的最右侧位置处接收。类似地，在相对于发射端上的键140的左边第三个位置处发射到光纤中的光信号将在接收端132上右边第三个位置处接收。
第三光纤阵列110c具有第三极性138c（称为“C型”极性）。根据第三极性138c，光信号的接收位置将相对于发射位置成对地转置。因此，在相对于发射端124上的键140的最左侧位置处发射到光纤106中的光信号将在相对于接收端132处的键140的左边第二位置处接收，并且反之亦然。类似地，在相对于发射端124上的键140的左边第三个位置处发射到光纤106中的光信号将在接收端132左边第四个位置处接收。
返回参见图2，表示光信号入射在位置感测检测器118上的位置的数据可用于确定接收端132的光纤阵列110中的光信号的接收位置。一旦接收位置被确定，光纤缆线104或阵列110的极性可基于所确定的接收位置以及光信号的已知发射位置由处理器116来确定。
图7示出了接收从光纤阵列110发出的光信号的位置感测检测器118的图示。应当注意，为了便于描述，图7中忽略了分光器123或透镜的效应或用途。位置感测检测器118接收光信号。在位置感测检测器118上接收到光信号的位置对应于光纤阵列110中的光纤106的端面108（经其发射光信号）的位置。接收到光信号的位置指示光纤阵列110中发出光信号的端面108的位置。位置感测检测器118检测光信号入射在位置感测检测器118上的位置并且输出表示该位置的数据。该数据可输出到处理器116。处理器可使用该数据来确定光纤缆线104或其阵列110的极性。
为了确定光纤缆线104的极性，可采用测试惯例。在测试光纤缆线104时，光信号可以特定的顺序在多根光纤106上发射。例如，光信号可在多根光纤106上从最左侧的发射位置按顺序发射到最右侧的发射位置。如果光纤信号的接收顺序被确定为从最左侧的接收位置到最右侧的接收位置，则光纤缆线104的极性可被确定为参考图6所描述的第一极性138a。相反，如果接收顺序被确定为从最右侧的接收位置到最左侧的接收位置，则光纤缆线104的极性可被确定为参考图6所描述的第二极性138b。另选地，如果接收顺序被确定为相对于发射顺序成对地转置，则光纤缆线104的极性可被确定为参考图6所描述的第三极性138c。
作为将本文所述的发射和接收顺序用作测试惯例的替代方案，可在缆线发射端处具有特定发射位置的光纤缆线上发射具有唯一标记的光信号。该标记可基于光信号的调制或与光信号相关联的波长。例如，可使用唯一的开关键控模式等来调制在具有特定发射位置的光纤缆线上发射的光信号。另选地或除此之外，在具有特定发射位置的光纤缆线上发射的光信号可具有唯一波长。标记对于光学测试装置100可为先验已知的。所接收的光信号的标记可由位置感测检测器118检测，并且可输出到处理器116。例如，可识别所接收的光信号的开关键控模式。该标记可指示发射位置。处理器116可基于以下位置来确定光纤缆线104的极性：已知的发射位置以及基于光信号的唯一标记来确定的光信号的所检测的接收位置。
图8示出了用于确定光纤缆线104的极性的方法800的流程图。在方法800中，光学测试装置（诸如参考图2所描述的光学测试装置100）在802处发出具有在第一波长范围内的波长的一个或多个光信号。所述一个或多个光信号可分别经光纤缆线的一根或多根光纤发出。如本文所述，所述一个或多个光信号可以以特定顺序经所述一根或多根相应光纤发出。该顺序可指示所述一个或多个光信号的发射位置。另选地或除此之外，所述一个或多个光信号可具有指示其发射位置的唯一标记。由于所述一个或多个光信号具有在第一波长范围内的波长，因此所述一个或多个光信号能由具有例如先前所述硅光学感测区域的位置感测检测器可靠地检测到。
在804处，位置感测检测器（诸如参考图2所描述的位置感测检测器118）在一个或多个相应接收位置处接收所述一个或多个光信号。位置感测检测器可确定如上所述的相应接收位置并且输出表示所述一个或多个接收位置的数据。该数据可输出到处理器，诸如参考图2所描述的处理器116。
在806处，光学测试装置确定光纤缆线的极性。如本文所述，基于所述一个或多个光信号的所述一个或多个接收位置和一个或多个相应发射位置来确定光纤缆线的极性。
在一个实施方案中，光学测试装置的分光器可被替换为反射涂层。反射涂层可反射具有在第二波长范围内的波长的光信号，并且使具有在第一波长范围内的波长的光信号穿过而不反射。
图9示出了根据一个实施方案的连接到光纤缆线104的光学测试装置100c。与参考图3所描述的光学测试装置100a的那些元件类似的光学测试装置100c的元件具有相同的附图标号。
位置感测检测器涂覆有反射涂层136。反射涂层对于具有在第一波长范围内的波长（例如，小于950nm）的光信号可为透明的，并且可使这些光信号穿过。反射涂层可反射具有在第一范围之外或在第二范围内的波长（例如，大于950nm）的光信号。位置感测检测器118和反射涂层136被定位在第一光轴上。位置感测检测器118接收穿过反射涂层136的光信号。光检测器120和反射涂层136被定位在横向于第一光轴的第二光轴上。光检测器120接收由反射涂层136反射的光信号。
在一个实施方案中，光学测试装置100可包括图像传感器以代替位置感测检测器118。图像传感器可用于极性确定。图像传感器可能能够确定光信号入射在图像传感器上的位置，其中光信号是具有可见光波长的可见光信号或可具有可见光范围附近的波长。图像传感器可对光信号以及近红外(NIR)信号和短波红外(SWIR)信号作出响应。例如，图像传感器可对可见光光谱一端与1000nm之间的光信号作出响应。图像传感器可能不能够确定可见光光谱内的光信号的强度。
图10示出了用于测试光纤缆线104的方法1000的流程图。光纤缆线104可为多模或单模光纤缆线。当光纤缆线104是多模光纤缆线104时，可在多模传输波长（诸如850nm和1300nm）处测试光纤缆线104的光功率或损耗。当光纤缆线104是单模光纤缆线104时，可在单模传输波长（诸如1310nm和1550nm）处测试光纤缆线104的光功率或损耗。
可由光学测试装置（诸如参考图1所描述的光学测试装置100）执行方法1000。光学测试装置可配备有如本文所述的可视故障检测器，并且可发出可见光。此外，光学测试装置可配备有图像传感器，该图像传感器确定可见光光信号入射在图像传感器上的位置。可至少部分地基于由如本文所述的图像传感器确定的位置来确定光纤缆线104的极性。
在方法1000中，光学测试装置（诸如参考图1所描述的光学测试装置100）在1002处经光纤缆线104的光纤106发出具有可见光光谱内的第一波长的第一光信号。此外，第一光信号可具有近红外(NIR)或短波红外(SWIR)范围内的波长。例如，第一光信号可具有最多1000nm的波长。图像传感器在1004处检测第一光信号入射在图像传感器上的位置。图像传感器将该位置输出到处理器116。
在发出第一光信号之后，光学测试装置继续测试光纤缆线104的光功率或损耗。光学测试装置在1006处经光纤缆线104的光纤106发出第二光信号。第二光信号具有第二波长。当光纤缆线104为多模缆线时，第二波长可为多模传输波长，诸如850nm。当光纤缆线104为单模缆线时，第二波长可为单模传输波长，诸如1310nm。
由光检测器（诸如参考图2所描述的光检测器120）捕获第二光信号。在1008处，光检测器检测第二光信号的强度。光检测器将所检测的强度输出到如本文所述的处理器116。
在1010处，然后处理器116经光纤缆线104的光纤106发出第三光信号。第三光信号具有第三波长。如果光纤106或缆线104为多模的，则第三波长可为多模传输波长，诸如1300nm。如果光纤106或缆线104为单模的，则第三波长可为单模传输波长，诸如1550nm。
由光检测器（诸如参考图2所描述的光检测器120）捕获第三光信号。在1012处，光检测器检测第三光信号的强度。光检测器将所检测的强度输出到如本文所述的处理器116。
然后处理器116在1014处确定是否已测试光纤缆线（或光纤阵列110）的所有光纤。如果作出否定确定，则光学测试装置在1014处测试下一光纤，由此对下一光纤执行步骤1002-1012。
如果作出肯定确定，则处理器116在1018处输出光纤缆线的极性以及第二波长和第三波长的光功率或损耗。基于由图像传感器检测的位置信息来确定极性。
可组合以上所述的各种实施方案来提供另外的实施方案。鉴于上文的详细说明，可以对这些实施方案做出这些和其它改变。一般来说，在随后的权利要求中，使用的术语不应解释成将权利要求限制在本说明书和权利要求书中披露的具体实施方案中，而应解释成包括所有可能的实施方案以及这类权利要求赋予的等效物的全部范围。因此，权利要求并不受本公开内容所限定。
Claims (24)
1.一种光学测试装置，包括：
位置感测检测器，所述位置感测检测器具有由第一材料构成的基板的单个光学感测区域，所述第一材料对第一波长范围感光，所述位置感测检测器被配置为：
接收通过光纤缆线的相应的多根光纤发出的多个第一光信号，所述多个第一光信号具有在所述第一波长范围内的波长；
检测所述多个第一光信号分别入射在所述基板的所述单个光学感测区域上的多个位置；
分别检测所述多个第一光信号的多个第一光强度；以及
输出表示所述多个位置和所述多个第一光强度的数据；和
第二材料的光检测器，所述第二材料不同于所述第一材料并且对不同于所述第一波长范围的第二波长范围感光，所述光检测器被配置为：
接收分别通过所述光纤缆线的所述多根光纤发出的多个第二光信号，所述多个第二光信号具有在所述第二波长范围内的波长。
2.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述光检测器被配置为：
分别检测所述多个第二光信号的多个第二光强度；以及
输出表示所述多个第二光强度的数据。
3.根据权利要求2所述的光学测试装置，还包括：
处理器，所述处理器被配置为：
接收表示所述多个位置的所述数据、表示所述多个第一光强度的所述数据、以及表示所述多个第二光强度的所述数据；
基于表示所述多个位置和第一光信号的已知发射位置的所述数据确定所述光纤缆线的极性；
基于所述多个第一光强度中的第一光强度确定至少一个第一光信号的光损耗；
基于所述多个第二光强度中的第二光强度确定至少一个第二光信号的光损耗；以及
输出所述光纤缆线的所确定的极性、所述至少一个第一光信号的所述光损耗、以及所述至少一个第二光信号的所述光损耗。
4.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器和所述光检测器被堆叠成使得所述位置感测检测器的至少一部分与所述光检测器重叠所述光检测器的传感场的至少一部分。
5.根据权利要求4所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器被配置为使具有在所述第一波长范围之外的波长的光穿过，并且其中所述多个第二光信号的所述波长处于所述第一波长范围之外，并且所述光检测器被配置为在所述多个第二光信号穿过所述位置感测检测器之后接收所述多个第二光信号。
6.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器被定位在所述光学测试装置中，使得所述位置感测检测器不覆盖所述光检测器的传感场的任何部分。
7.根据权利要求6所述的光学测试装置，还包括：
波长选择性分光器，所述波长选择性分光器被定位成接收所述多个第一光信号和所述多个第二光信号并且被配置为：
将具有在所述第一波长范围内的波长的所述多个第一光信号选择性地输出到所述位置感测检测器；以及
将具有在所述第二波长范围内的波长的所述多个第二光信号选择性地输出到所述光检测器。
8.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述第一材料是硅，并且所述第二材料是锗或砷化铟镓。
9.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述第一波长范围为350nm至1000nm，并且所述第二波长范围为700nm至1600nm。
10.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述多根光纤是单模光纤或多模光纤。
11.根据权利要求3所述的光学测试装置，其中所述处理器被配置为：
接收指示所述位置感测检测器接收到所述多个第一光信号的顺序的信息；以及
基于以下信息确定所述光纤缆线的所述极性：指示接收到所述多个第一光信号的所述顺序的所述信息、指示通过所述多根光纤发出所述多个第一光信号的顺序的信息、以及表示所述多个位置的所述数据。
12.根据权利要求3所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器被配置为检测所述多个第一光信号的相应的多个标记并且输出表示所述相应的多个标记的数据，并且其中所述处理器被配置为：
接收表示所述相应的多个标记的所述数据；
基于表示所述相应的多个标记的所述数据确定所述多个第一光信号的多个发射位置；
基于以下信息确定所述光纤缆线的所述极性：所述多个发射位置、以及表示所述多个第一光信号分别入射在所述基板的所述单个光学感测区域上的所述多个位置的所述数据。
13.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器和所述光检测器使用两者间的粘结剂来堆叠。
14.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器涂覆有反射涂层，所述反射涂层被配置为使具有在所述第一波长范围内的波长的光穿过并且使具有在所述第一波长范围之外且在所述第二波长范围内的波长的光反射。
15.根据权利要求14所述的光学测试装置，其中所述光检测器被定位成接收由所述反射涂层反射的所述光。
16.根据权利要求1所述的光学测试装置，其中光检测器与位置感测检测器轴向对齐来接收第二光信号。
17.一种光学测试装置，包括：
位置感测检测器，所述位置感测检测器具有由第一材料构成的基板的单个光学感测区域，所述第一材料对第一波长范围感光，所述位置感测检测器被配置为：
接收通过光纤缆线的相应的多根光纤发出的多个第一光信号，所述多个第一光信号具有在所述第一波长范围内的波长；
检测所述多个第一光信号分别入射在所述基板的所述单个光学感测区域上的多个位置；以及
输出表示所述多个位置的数据；和
第二材料的光检测器，所述第二材料不同于所述第一材料并且对不同于所述第一波长范围的第二波长范围感光，所述光检测器被配置为：
接收分别通过所述光纤缆线的所述多根光纤发出的多个第二光信号，所述多个第二光信号具有在所述第二波长范围内的波长；
接收分别通过所述光纤缆线的所述多根光纤发出的多个第三光信号，所述多个第三光信号具有在所述第二波长范围内且与所述多个第二光信号的波长不同的波长；
分别检测所述多个第二光信号的多个第一强度；
分别检测所述多个第三光信号的多个第二强度；以及
输出表示所述多个第一强度的数据以及表示所述多个第二强度的数据。
18.根据权利要求17所述的光学测试装置，还包括：
处理器，所述处理器被配置为：
接收表示所述多个位置的所述数据、表示所述多个第一强度的所述数据、以及表示所述多个第二强度的所述数据；
至少部分地基于表示所述多个位置和第一光信号的已知发射位置的所述数据确定所述光纤缆线的极性；
基于所述多个第一强度中的对应的第一强度确定所述多个第二光信号中的至少一个第二光信号的光损耗；
基于所述多个第二强度中的对应的第二强度确定所述多个第三光信号中的至少一个第三光信号的光损耗；以及
输出所述光纤缆线的所确定的极性、所述至少一个第二光信号的所述光损耗、以及所述至少一个第三光信号的所述光损耗。
19.根据权利要求17所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器和所述光检测器使用两者间的粘结剂来堆叠。
20.根据权利要求17所述的光学测试装置，其中所述位置感测检测器涂覆有反射涂层，所述反射涂层被配置为使具有在所述第一波长范围内的波长的光穿过并且使具有在所述第一波长范围之外且在所述第二波长范围内的波长的光反射。
21.根据权利要求20所述的光学测试装置，其中所述光检测器被定位成接收由所述反射涂层反射的所述光。
22.一种光学测试装置，包括：
图像传感器，所述图像传感器具有基板的单个光学感测区域，对包括可见光光谱的至少一部分在内的第一波长范围作出光响应，所述图像传感器被配置为：
接收通过光纤缆线的相应的多根光纤发出的多个第一光信号，所述多个第一光信号具有在所述第一波长范围内的波长；
检测所述多个第一光信号分别入射在所述基板的所述单个光学感测区域上的多个位置；以及
输出表示所述多个位置的数据；和
光检测器，所述光检测器对不同于所述第一波长范围的第二波长范围作出光响应，所述光检测器被配置为：
接收分别通过所述多根光纤发出的多个第二光信号，所述多个光信号具有在所述第二波长范围内的波长；
分别检测所述多个第二光信号的多个光强度；以及
输出表示所述多个光强度的数据。
23.根据权利要求22所述的光学测试装置，还包括：
处理器，所述处理器被配置为：
接收表示所述多个位置的所述数据以及表示所述多个光强度的所述数据；
基于表示所述多个位置和第一光信号的已知发射位置的所述数据确定所述光纤缆线的极性；以及
基于所述多个第二光信号的所述多个光强度确定相应的多个光损耗或光强度。
24.根据权利要求22所述的光学测试装置，其中第一波长范围包括所述可见光光谱的至少所述部分以及位于所述可见光光谱的一端与1000nm之间的光学范围。
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