CN109196402A - 用于增强的可追踪跳接线的优先模式耦合 - Google Patents

Abstract

一种可追踪电缆和形成所述可追踪电缆的方法。所述电缆(3)包括至少一个数据传输元件(7)、护套(10)和侧面发光光纤(20)。所述侧面发光光纤(20)包括具有第一折射率的芯(30)和具有不同于所述第一折射率的第二折射率的包层(32)。所述包层(32)基本上围绕所述芯(30)并且具有外表面(36)，所述外表面(36)具有穿透所述外表面的间隔开的散射部位(40)。所述散射部位(40)能够散射光，使得所述散射光是在离散的位置处从所述侧面发光光纤(20)发射的。所述芯(30)还包括一个或多个模式耦合特征(102)，所述一个或多个模式耦合特征(102)能够将所述侧面发光光纤(20)中的至少一些低阶模式光变成高阶模式光，从而增加从所述散射部位发射的光。

Description

用于增强的可追踪跳接线的优先模式耦合

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月29日提交的美国专利申请号15/142,853的优先权益，本文依赖所述申请的内容并且所述申请的内容以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开大体涉及具有波导的光纤电缆，所述波导从所述光纤电缆的侧面散射光。更具体来说，本公开涉及由于添加了至少一个侧面发光光纤而可追踪的电缆和电缆组件，诸如跳接线。

背景技术

当今计算机网络的尺寸和复杂性持续增长。企业和个人依靠这些网络来高速存储、发射并接收关键数据。即使在无线技术扩展的情况下，有线连接仍然对包括企业数据中心的计算机网络的操作很关键。定期对这些有线计算机网络的部分进行移除、更换、升级或其他移动和改变。为了确保每个网络的持续正确操作，连接各个部件的电缆的迷宫必须得到精确理解并且在具体端口之间正确连接。

在许多情况下，可能需要网络的电缆(常常称为跳接线)在数据中心上跨接若干米。电缆可在一个设备机架中开始，延伸穿过地板或其他导线管，并且在第二设备机架中的部件处终止。

因此，需要一种可追踪电缆，它为网络操作者提供了快速识别正在被更换、重新定位或测试的给定电缆的路径和近似端子的手段。

发明内容

本公开涉及可追踪电缆和在所述可追踪电缆中使用的侧面发光波导。在本公开的一个实施方案中，所述电缆包括至少一个数据传输元件、至少部分地围绕所述至少一个数据传输元件的护套，和与所述电缆的长度的至少一部分合并并且沿着所述至少一部分延伸的侧面发光光纤。所述侧面发光光纤具有芯和包层，所述包层大致上围绕所述芯以限定外表面。所述包层具有沿着光纤的长度的间隔开的散射部位，所述散射部位穿透所述外表面。散射部位散射光，使得散射光是在离散的位置处从侧面发光光纤发射的。芯具有模式耦合特征，所述模式耦合特征能够将侧面发光光纤中的至少一些低阶模式光改变成或“耦合”至高阶模式光。模式耦合特征沿着侧面发光光纤的长度间隔开以沿着光纤的长度重新分布光且实现从散射部位进行的更均匀的光发射。在一些情况下，一或多个模式耦合特征位于每一对散射部位之间。当光通过侧面发光光纤传输时，从侧面发光光纤散射的光允许沿着电缆的长度的至少一部分追踪所述电缆。

本公开还包括形成可追踪电缆的方法，所述可追踪电缆具有至少一个数据传输元件和至少部分地围绕所述至少一个数据传输元件的护套。所述方法可包括通过以下方式形成侧面发光光纤：围绕芯添加包层以产生外表面，所述包层具有与所述芯不同的折射率；在所述外表面中产生散射部位，所述散射部位经配置以允许侧面发光光纤从那里散射光；并且将侧面发光光纤至少部分地嵌入所述护套内，使得侧面发光光纤沿着电缆的长度的至少一部分延伸。所述方法还可包括修改所述芯的部分以产生模式耦合特征，所述模式耦合特征能够将侧面发光光纤中的至少一些低阶模式光变成高阶模式光，从而重新分布光以实现从散射部位进行的更均匀的光发射。

另外的特征和优点将在以下详细描述中陈述并且部分地将对本领域技术人员显而易见。应理解，前文的概述、以下详细描述和附图仅仅是示例性的并且意图提供概述或框架来理解权利要求书的本质和特性。

附图说明

包括附图以提供进一步的理解，并且附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出一个或多个实施方案，并且与描述一起用来解释各种实施方案的原理和操作。与所示出或所描述的实施方案中的任一个相关联的特征和属性可应用于所示出、所描述或基于本公开了解到的其他实施方案。

图1是支撑跳接线的设备机架的透视图。

图2是支撑跳接线的地板下电缆托架的透视图。

图3是根据一个实施方案的可追踪电缆组件的一部分的部分截面侧视图。

图4是沿着平面IV-IV的图3的电缆组件的截面视图。

图5是根据本公开的实施方案的电缆组件的追踪器元件的纵向截面视图。

图6是传播穿过图5的追踪器元件且从所述追踪器元件散射的光的示意图。

图7是根据本公开的实施方案的电缆组件的追踪器元件的另一个实施方案的纵向截面视图。

图8是根据本公开的实施方案传播穿过椭球体折射率扰动的光的示意图。

图9示出具有模式耦合特征的光纤和没有模式耦合特征的光纤的输出光功率对光纤长度的曲线图。

图10示出形成作为图7的追踪器元件的侧面发光光纤的一种方法。

图11示出形成作为图7的追踪器元件的侧面发光光纤的另一种方法。

图12示出在显微镜下观察时侧面发光光纤的示例性散射部位。

具体实施方式

在以下描述中将通过实例进一步阐明各种实施方案。一般来说，描述涉及侧面发光光导、电缆和电缆组件，所述电缆和电缆组件使用所述光导来促进电缆或电缆组件的可追踪性。本描述还涉及形成侧面发光光导、电缆和电缆组件的方法。

数据中心或类似的网络位置中发生的一个问题是由大量电缆造成的拥塞和杂乱。图1示出设备机架110中的拥塞的实例。图2示出地板下电缆托架210中的拥塞。网络操作者常常需要改变连接以适应网络中的移动、添加和改变。然而，操作者发现，在网络位置拥塞时难以从源头到接收器追踪特定电缆，如图1和图2所示出。

本公开的一方面是提供可在可追踪电缆中使用的侧面发光光导，所述侧面发光光导提供高效的光发射，所述光发射可提供光导在光线好的房间中隔开很远距离的可见性。本公开的另一方面是高效制造这类光导。本公开的又一方面是提供侧面发光光导，所述侧面发光光导从沿着光导的长度的散射部位提供均匀的光发射。

图3示出根据本公开的实施方案的具有改进的追踪能力的电缆组件1。电缆组件1包括电缆3、追踪器位置4和连接器5。尽管未示出，但是应理解，连接器5可存在于电缆3的每个相对末端上以允许电缆组件1充当网络的部件之间的跳接线。连接器5可根据电缆3和被连接的部件的本质而广泛变化。所选择的特定连接器5应匹配网络部件的端口配置并且将基于由电缆3传输的信号的数量和类型而变化。在电缆3包括连接器5的那些情况下，连接器5之间的距离限定电缆3的长度。本公开的电缆3的长度没有特别限制。相反，电缆3可具有任何合适的长度。例如，在一些情况下，电缆3具有至少约1米并且最多几十米(诸如一百米)的长度。

图4示出表示一个可能的实施方案的电缆3的截面。电缆3可包括一个或多个数据传输元件7。图4中示出两个这类数据传输元件7。数据传输元件7相互可以是相同类型或不同类型。一般来说，数据传输元件7是能够将数据信号从电缆3的一个末端运送到另一个末端的结构。数据传输元件7可被配置以例如使用铜线或其他导电材料来传输电信号。或者，或另外，数据传输元件7可被配置以通过传导电磁波(诸如紫外光、红外光或可见光)来传输光学信号以将数据从一个位置运送到另一个位置。在一些实施方案中，电缆3在没有任何数据传输元件7的情况下可以更适当地被称为导线管。这些电缆3可传输诸如空气或液体的流体，而不是传输数据信号。这些电缆3可适合于在诸如IV线或氧气管道的医疗环境中使用。

电缆3包括护套10。护套10可以是中空管，其形成大致上围绕数据传输元件7并且限定电缆3的外表面的导线管。或者，数据传输元件7可以仅部分嵌入护套10内。

本公开的电缆3包括追踪器元件15。提供追踪器元件15以使操作者能够在沿着电缆3的一个或多个区域处识别电缆3。操作者可以在利用或不利用特殊设备(诸如IR相机)的情况下视觉识别追踪器元件15。

追踪器元件15的一个实例是用来识别电缆3的一个或多个部分的侧面发光光纤20。侧面发光光纤20可在本文中可互换地被称为侧面发光光波导。因此，本公开不意图区分术语“光纤”和“光波导”本身。侧面发光光纤20可传导非可见光或可见光，诸如532nm的绿光。红光、蓝光或其组合也可用来辅助追踪电缆3。可使用绿光是由于人眼对绿光的敏感度相对高。

如图4中看出，侧面发光光纤20可嵌入护套10的一部分内。在替代性实施方案中，侧面发光光纤20可邻近于在由护套10形成的空腔内部的数据传输元件7或联接到护套10的外表面。如果侧面发光光纤20在护套10的这种空腔内，那么护套10可具有至少一些高度透明的区域。在另外其他的实施方案中，整个护套10可以是透明的。在一些实施方案中，侧面发光光纤20可提供在护套10的外侧上或安装到所述外侧。仍然参考图4，护套10可包括染色的部分22和未染色的部分24。染色的部分22中使用的染料可基于其中的数据传输元件7的数量、类型和布置来进行选择，以向本领域的普通技术人员识别电缆3的性质。侧面发光光纤20可嵌入未染色的部分24内。未染色的部分24可包括一些染料，但是通常光学透明度超过染色的部分22。因此，通过将侧面发光光纤20定位在未染色的部分24内，从侧面发光光纤20散射的任何光将更明显。

转到图5，侧面发光光纤20至少包括芯30和包层32。芯30可由玻璃，特别是硅基玻璃制成，具有第一折射率。或者，芯30可由聚合物形成。芯30的尺寸没有特别限制，但是在一些实施方案中，直径可介于约100微米与约250微米之间且包括约100微和约250微米。芯可以例如是125微米。明显更小的芯可遭受由搬运引起的损坏，并且明显更大的芯在弯曲时可遭受损坏。

在一些实施方案中，芯30可以是基本上实心的芯，一般没有在航空公司光纤型漫射光纤内所见到的空隙或气穴。在其他实施方案中，芯30可包括模式耦合特征102，如以下更详细地描述。没有空隙的芯30可促进拼接、抛光或其他处理操作，在一些实施方案中可能需要所述操作来使侧面发光光纤20的末端与用于将光发射到侧面发光光纤20中或从侧面发光光纤20接收光的装置可兼容。

包层32可以是聚合物，诸如含氟丙烯酸酯。在图中所示出的实施方案中，选择包层32的材料以具有不同于芯30的折射率的折射率。

在一些实施方案中，包层32的折射率低于芯的折射率。在一些实施方案中，折射率产生阶跃折射率光纤。在其他实施方案中，侧面发光光纤20可以是梯形或三角形折射率光纤。包层32紧紧围绕芯30以帮助将光维持在侧面发光光纤20内。包层32可具有介于芯30的直径的约4％与约40％之间的厚度。例如，当心30具有125微米的直径时，包层32从芯30的表面到包层32的外表面36可介于约5微米与约50微米厚之间。侧面发光光纤20可以是单模光纤或多模光纤。

根据本公开的实施方案，散射部位40沿着侧面发光光纤20的长度选择性地设置在包层32上的间隔开的位置处。散射部位40是光被散射且因此能够从侧面发光光纤20的侧面发射的区域，否则光会沿着侧面发光光纤20行进。图6中用虚线示意性地示出光从侧面发光光纤20发射。

在一些实施方案中，散射部位40是外表面36被修改、移除、变形、损坏或以其他方式被穿透以产生往往会散射光的光学表面的区域。散射部位40可穿透外表面36以部分或完全穿过包层32延伸到芯30。另外，一些或全部散射部位40可以是环形的或是大体环形的，围绕侧面发光光纤20的整个圆周延伸。在一些实施方案中，如从图6可理解，每个散射部位40并不围绕侧面发光光纤20的完整圆周延伸。单个散射部位40可围绕圆周扫过大约180度、90度或甚至更小的弧度。散射部位40可在侧面发光光纤20上水平地对准，或者可围绕侧面发光光纤20的圆周径向分布。

具有完整环形形状的散射部位40可提供最均匀的散射光，但是并不认为完整的环是使光围绕侧面发光光纤20的纵向轴线在全部360度上散射且/或使光围绕电缆3的纵向轴线360可见所必需的。散射部位40一般在所有方向上以不同的强度散射光。因此，每个散射部位40将光直接从外表面36的相邻部分引导出去，并且也将光穿过芯30引导回去且离开外表面36的相对部分，如图6中示意性地示出。从侧面发光光纤20约360散射光可以是在侧面发光光纤20中避免方向性所期望的。方向性可能需要侧面发光光纤20与护套10和电缆3的更精确取向。如果侧面发光光纤20在特定方向上发射光，那么所述发射方向可能需要朝向电缆3的外部取向以便可见。同样，通过围绕侧面发光光纤20来360度散射光，侧面发光光纤允许散射光围绕电缆3的纵向轴线从任何视角被看见。如上所述，散射部位40也可以围绕侧面发光光纤20的圆周径向分布以在侧面发光光纤20中避免方向性。

散射部位40可通过多种机械、光学或化学过程来产生，并且本公开不限于这些特定方法中的任一种。在图10和图11的实施方案中，例如，散射部位40是由于烧蚀产生的，所述烧蚀是由与来自激光器76的高强度光碰撞引起的。烧蚀过移除包层32的一部分并且留下光学粗糙的表面部分。可精调散射部位40的若干特性以帮助确保从芯30和包层32取出光以提供沿着电缆3的追踪器位置4在光线好的环境中都是可见的。所述特性也可基于电缆3和侧面发光光纤20的实际可制造性加以精调。例如，可选择散射部位40之间的间隔P以解决与用于数据中心或类似的网络位置的电缆组件相关联的独特挑战。在一个实施方案中，散射部位40相隔至少约1cm且相隔小于约1米。靠得太近的散射部位40逼近沿着电缆3的长度的均匀发射，并且可能丧失对离散的追踪器位置4所提供的光的高效使用。相隔太远的散射部位40可能丧失沿着长度的追踪器位置4的益处和在电缆3的具有其他电缆的环境中充分追踪电缆3的能力。另外，相隔太远的散射部位40可能导致散射部位40离电缆3的终端太远，以致于不能在适当的设备机架110内提供追踪器位置4。约10cm的近似间隔P可均衡光效率与可追踪性益处，请记住：追踪器位置4中的若干个可被隐藏在其他电缆后面，从而有效增加每个追踪器位置4之间的相对间距。在一些实施方案中，间隔P可促进识别电缆3的总长度。例如，近似间隔P在一些实施方案中可为约1米，从而允许人对追踪器位置4计数以便以米为单位估计电缆3的总长度。在其他实施方案中，近似间隔P可为约1英尺，从而允许人对追踪器位置4计数以便以英尺为单位估计电缆3的总长度。

如本文所使用，可将电缆3和侧面发光光纤20描述为各自具有相应的发射末端和追踪末端。发射末端可以是电缆3的已知的可接近末端，网络操作者将在这里将追踪器光提供(即，发射)到侧面发光光纤20中。因此应将相应的追踪末端理解为电缆3和光纤20的与发射末端相对的相应末端。特别是电缆3的追踪末端是操作者需要通过追踪过程来识别的电缆末端。应理解，在一些实施方案中，这些末端不是固定的。换句话说，对于任何给定的操作，电缆3的任一末端可构成发射末端和追踪末端。在其他实施方案中，电缆3的一个末端是专用的发射末端，而电缆的另一个末端是专用的追踪末端。

每个散射部位40的尺寸也可以基于与用于数据中心或类似的网络位置的电缆组件相关联的挑战来选择。每个散射部位40的尺寸可包括围绕侧面发光光纤20扫过的弧度，以及散射部位40的总深度和直径。每个散射部位40的尺寸还可包括沿着侧面发光光纤20的长度的幅度M(图3)(即，“幅度M”是指平行于侧面发光光纤20的纵向轴线测量的每个散射部位的长度)。在一些实施方案中，幅度M可介于约10微米与约50mm之间，或者甚至介于约0.5mm与约4mm之间(诸如，对于一个具体实例约为2mm)。

此外，散射部位40的特性可为它们的从外表面36到最靠近芯30那一点的深度D(图5)。本领域技术人员将了解，可将行进穿过侧面发光光纤20的光描述为形成相对于芯30的中心纵向轴线的钟形分布图。分布的边缘(行进穿过包层32的部分)可被称为传播光的逐渐消失的尾部。正是这个尾部被散射部位40剪切并且以在所有方向上行进的方式发送。因此，每个散射部位40穿透到包层32中越深，光分布的可供散射部位40散射的部分越大。

因此，选择每个散射部位40的深度D平衡了散射出足够量的光以便在光线好的房间中可见的期望与将足够的光维持在侧面发光光纤20内以向下游的散射部位40中的每一个提供足够的光的期望。

在一些实施方案中，散射部位40可完全移除包层32，一直到芯30。在一个实例中，散射部位40在给定位置处不完全移除包层32。深度D可包括包层32的厚度的约1％与约100％之间。再一次，每个散射部位40的深度D沿着电缆3的长度可为基本上一致的。或者，深度D可根据离电缆3或侧面发光光纤20的末端的距离而变化。例如，深度D可随着离发射末端的距离而增加。深度D一般针对任何给定的散射部位40被定义为朝向芯30的最大距离或包层移除的最大百分比。所使用的过程和每个散射部位40的所得表面轮廓可能针对任何给定的散射部位40提供一个深度范围。在一些实施方案中，深度范围可被最小化并且是基本上随机的。在其他实施方案中，深度范围可具备一般轮廓，例如图5和图6中表示的凹形区域。

侧面发光光纤20可包括涂覆到包层32的外表面36和散射部位40的至少一个涂层50。涂层50可介于约10微米厚与约70微米厚之间。可将涂层50提供为用于芯30和包层32的保护层。涂层50在与散射部位40相对应的位置中应当是至少部分半透明的(如果不是完全透明的)。涂层50可具有光透射窗或具有大体均匀的光透射特性。涂层50可由丙烯酸酯制成。相对于光学包层32的折射率1.35，涂层50的折射率可为1.56。

侧面发光光纤20还可包括涂覆到涂层50的油墨层60。油墨层60可选择性地涂覆到与散射部位40相对应的位置。或者，油墨层60可均匀地涂覆到涂层50。油墨层60可具有另外的散射元件，诸如氧化钛球体，所述散射元件经配置以漫射从侧面发光光纤20发射的光。油墨层60经配置以给每个追踪器位置4提供近似朗伯分布图。

如上所述，离发射末端最远的散射部位40与最靠近发射末端的散射部位40相比可能是暗的。由于电缆3的长度和沿着电缆3的长度的散射部位40的数量，长电缆3可能经历由离发射末端更远的散射部位40发射的光的这种变暗。在这些实施方案中，所需的发射光功率由从最远的散射部位40(即，位于电缆3的与发射末端相反的末端处的散射部位40)发射的光的量决定。因此，可能需要增加发射光功率以确保最远的散射部位40发射足够的光。然而，增加发射光功率可能有不利的副作用，诸如增加能量成本、增加电池消耗和增加眼部安全担忧。

如上文所论述，行进穿过侧面发光光纤20的光可被描述为形成相对于芯30的中心纵向轴线的钟形分布图。行进穿过侧面发光光纤20的光的大部分在芯30的中心纵向轴线附近行进且包括低阶模式的光。侧面发光光纤20中的低阶模式的光往往会靠近芯30的中心纵向轴线沿着侧面发光光纤20行进且构成光在光纤20中的钟形分布图的中心的大部分。分布的边缘(与在芯30的中心纵向轴线附近行进的光的量相比较小)沿着侧面发光光纤行进穿过芯30的边缘并且在包层32的部分中行进。沿着包层32的部分行进的光常常被称为传播光的逐渐消失的尾部。这种光包括在简化几何意义上在芯30与包层32之间来回反射(即，交替)的高阶模式的光。在简化意义上，高阶模式光相比低阶模式光包括在侧面发光光纤20中每单位距离更多的反射。正是这个逐渐消失的尾部被散射部位40剪切并且在所有方向上被发射。每个散射部位40减少保留在传播光的逐渐消失的尾部中的光的量。因此，当发射光沿着侧面发光光纤20传播时，在散射部位40处优先发射高阶模式，从而导致在离电缆3的发射末端较大距离处在低阶模式中丰富的模态体积。术语“高阶模式光”在本文中用来指有效折射率介于包层折射率与包层折射率和芯折射率的平均值之间的光。如本文中所使用，术语“低阶模式光”是指有效折射率介于芯折射率与包层折射率和芯折射率的平均值之间的光。因此，例如，在芯30具有约1.52的折射率且包层32具有约1.50的折射率的侧面发光光纤20中，高阶模式将具有介于约1.50与约1.51之间的有效折射率并且低阶模式将具有介于约1.51与约1.52之间的有效折射率。

现在参考图7，侧面发光光纤20可包括沿着光纤20的长度周期性地分布的模式耦合特征102以在沿着电缆3的长度的散射部位40处维持亮度的更大均匀性。模式耦合特征102是侧面发光光纤20中的改变沿着侧面发光光纤行进的至少一些光的模态分布的任何元件。因此，例如，模式耦合特征102可在LP01模式与LP11模式之间改变由侧面发光光纤20运送的功率的相对量。在一些实施方案中，侧面发光光纤20中的模式耦合特征102将至少一些低阶模式光变成高阶模式，从而增加从离光纤20的发射末端较大距离处的散射部位40发射的光。光沿着光纤20的长度的这种重新分布实现了从所有散射部位40发射的光的更均匀强度并且出于能量考虑和眼部安全担忧减少了在电缆3的发射末端处所需的发射功率。

现在将描述一些示例性模式耦合特征102。在一些实施方案中，模式耦合特征102可以是芯30或包层32的具有不同于芯30或包层32的直接围绕部分的折射率的区域。例如，模式耦合特征102可以是芯30中的折射率扰动。许多材料(包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))对光敏感并且材料的折射率可通过暴露于UV光而永久地改变。因此，为了产生折射率扰动，通过用UV光照射芯30的小区部来更改这些区部的折射率。折射率变化在聚焦光斑(在芯30内部)处最大并且在远离这个光斑处逐渐减小，直到它匹配未扰动(即，未照射)的芯30的折射率为止。

在另一个实例中，模式耦合特征102是芯30的几何形状的变化。例如，芯30(形状理想地是圆柱形)的外表面的直径的变形可在用来产生侧面发光光纤20的拉制过程中产生。通过周期性地(或非周期性地)改变拉制速度，侧面发光光纤20的外表面的直径可根据拉制速度的变化而变更。以这种方式，可以产生芯30的外表面的直径的规定数量的变化，其具有变化的幅度和间距。当光接触芯30的外围或外表面或芯30与包层32之间的界面时，低阶模式的光可变成高阶模式的光，从而增加从后续散射部位40发射的光。

在一些实施方案中，单个侧面发光光纤20可包括超过一种类型的模式耦合特征102。例如，侧面发光光纤20可包括一个或多个折射率扰动和芯30的几何形状的一个或多个变化。在一些实施方案中，模式耦合特征102沿着侧面发光光纤20的长度周期性地隔开。在图7所示出的实施方案中，例如，模式耦合特征102各自位于一对散射部位40之间。尽管在某些散射部位40之间仅示出单个模式耦合特征102，如元件符号112处所示出，但是在其他实施方案中，多个模式耦合特征102位于每一对散射部位40之间，如元件符号110处所示出。在其他实施方案中，一个或多个模式耦合特征102可沿着光纤20的长度与散射部位40对准。在另外其他的实施方案中，模式耦合特征102沿着光纤20周期性地定位而与散射部位40的位置没有任何特定联系。

模式耦合特征102可沿着侧面发光光纤20的长度以有规律的、重复的间隔隔开或者可沿着侧面发光光纤20零星地放置。例如，模式耦合特征102可沿着侧面发光光纤20的长度有规律地间隔开约4cm与约1m之间。在一些情况下，相邻模式耦合特征102之间的距离根据离侧面发光光纤20的末端的距离而变化。

在一些实施方案中，多个模式耦合特征102可在沿着侧面发光光纤20的长度的周期性位置处聚集在一起，如元件符号110处所示出。在其他实施方案中，模式耦合特征102彼此隔开，如元件符号112处所示出。

图8示出侧面发光光纤20中的与模式耦合特征102相互作用的光束106的示意性说明。模式耦合特征102将至少一些低阶光转换成高阶光，从而增加在后续散射部位40处可用的光的量。低阶光到高阶光的改变或“耦合”导致由侧面发光光纤20发射的光的更均匀的强度，从而实现所需的发射功率的减少。

图8中的模式耦合特征102是侧面发光光纤20的芯30中的折射率扰动。折射率扰动呈小的椭圆体区域的形式，其具有不同于芯30的周围区域的折射率。在其他实施方案中，折射率扰动可具有其他形状、体积和尺寸。在一些实施方案中，例如，折射率扰动是由聚焦的激光束产生的形状随机的体积。

图9是示出包括模式耦合特征102的第一光纤114和不包括模式耦合特征102的第二光纤116的输出光功率对光纤长度的曲线图。第一光纤114是PMMA塑料光纤(POF)，其具有200μm的直径并且大约6m长。第一光纤114具有低角度发射、隔开大约0.3m的散射部位40和周期性地隔开的模式耦合特征102。如图9所示，第一光纤114的模式耦合特征102沿着光纤114的长度产生更均匀的输出。另外，第一光纤114上的散射部位40的最低输出功率比第二光纤116上的散射部位40的最低输出功率大50％。因而，具有减小的强度的光源可与第一光纤114一起使用以获得相同的光功率，从而减少功率消耗和眼部安全风险。

第二光纤116是不包括周期性地隔开的模式耦合特征102的PMMA POF。像第一光纤114一样，第二光纤116具有200μm的直径、大约6m的长度和低角度发射。第二光纤116的散射部位40隔开大约0.3m。如图9所示，第二光纤116的输出功率随着光纤长度增加而减小。第二光纤116中的高阶模式的光被耗尽的速度比低阶模式的光快得多，并且总体效果是在散射部位40处发射的光的强度根据光纤116的长度而减小。

已经描述本公开的侧面发光光纤20是用于促进电缆3的可追踪性。在一些实施方案中，侧面发光光纤20可具有独立于电缆3的用途。例如，侧面发光光纤20可能根本不用于追踪，而是它本身可提供装饰性或功能性的照明或指示。具有上述光纤20的电缆3可预带连接器或者可在没有一个或多个连接器的情况下出售。

根据本公开的侧面发光光纤20可根据图10和图11中示意性地示出的过程来制造。一开始，参考图10中所示出的过程，将诸如玻璃芯的芯30以典型的电信速度进给、拉拽或拉制或以其他方式穿过第一液体模块70。在一些实施方案中，光源108随后在芯30中产生模式耦合特征102。在一些情况下，光源108将芯30的部分暴露于UV光以改变芯30的所述部分的折射率，从而在芯30中产生一个或多个折射率扰动。在其他情况下，UV光可修改芯30的外表面的直径以产生侧面发光光纤20的芯30的外表面的直径的变形。

随后将包层32沉积或以其他方式涂覆到芯30。在一个实例中，用于增加包层32的过程可以是拉挤过程。被包覆的芯33可穿过固化台73，包层32在所述固化台73上至少部分地被固化。在一个实例中，固化台73可从灯具或LED发射UV光以快速光学固化包层32。

在包层32至少部分地被固化之后，可通过在被包覆的芯33被拉过时用至少一个高强度光源(诸如激光器76)烧蚀外表面36来产生散射部位40。可提供围绕芯30定位的一个或多个光源以实现针对每个散射部位40扫过的所需弧度。如上文所论述，单个散射部位40可围绕侧面发光光纤20的圆周扫过360度或更少的弧度并且可具有基于侧面发光光纤20的预期用途的特性(诸如，幅度M和深度D)。

可定位光源以产生在侧面发光光纤20的单个侧面上对准的散射部位40(即，水平对准的散射部位40)或在侧面发光光纤20的多个侧面上对准的散射部位40(即，围绕侧面发光光纤20的圆周径向分布的散射部位40)。可能希望产生径向分布的散射部位40以改进侧面发光光纤20在嵌入外护套10中时的光漫射。例如，在具有水平对准的散射部位40的实施方案中，一些或全部散射部位40可以远离未染色的部分24。因此，可减少电缆3的总体光漫射。然而，通过围绕包层32的圆周径向分布散射部位40，至少一些散射部位40将穿过未染色的部分24向外，而不管侧面发光光纤20在外护套10中的定位。

再次参考图10，产生径向分布的散射部位40可通过以下方式来实现：在将芯30进给、拉拽、拉制或以其他方式穿过第一液体模块70的同时，使芯30旋转。当包层32经过激光器76时，芯30的旋转也使附接的包层32旋转。这种配置使得单个、静止的激光器76能够产生围绕侧面发光光纤20的圆周径向分布的散射部位40。在这个实施方案中，散射部位40可围绕侧面发光光纤20的中心轴线形成螺旋。

也可以使用其他制造方法围绕圆周径向定位散射部位40。例如，可将芯30进给、拉拽或拉制或以其他方式穿过第一液体模块70而不旋转，并且作为替代，多个激光器76可围绕包层32的圆周定位以产生径向分布的散射部位40。也可以通过具有诸如光束控向镜面的光学元件以将激光束引导到围绕包层32的多个径向位置的一个或多个激光器76来产生散射部位40。在其他实施方案中，前述各项的任何组合可用来产生围绕侧面发光光纤20的圆周径向定位的散射部位40。例如，多个激光器可围绕旋转的芯30和包层32定位以产生径向隔开的散射部位40。

高强度光碰撞包层32，并且通过蒸发掉或燃烧掉包层32的一部分、同时局部影响包层32的其他部分以产生如图12所示的所得局部粗糙化表面来形成散射部位40。可将粗糙化表面描述为具有一系列缺陷或空隙并且可以大体被描述为包层32中的坑状缺陷。应认识到，散射部位40可以至少与激光器76的波长一样大。使用从离被包覆的芯33稍微更远处发射的不太准直的光束可能产生径向更宽的散射部位40。激光器76还可能在包层32上造成扩展超出直接在光束的路径内的区域的热光斑。

在一个实施方案中，每个激光器76和光源108是CO₂激光器，所述CO₂激光器以0.25Hz至100000Hz的重复率运行，具有大约10000W/s至20000W/s的脉冲能量和0.1μs至10秒的脉冲持续时间。在另一个实施方案中，例如，每个激光器76和光源108以50Hz的重复率运行，具有0.8μs的脉冲持续时间。如本领域的普通技术人员将了解，可使用其他类型的激光器，这些激光器发射其他波长的光，并且具有其他重复率、脉冲能量和脉冲持续时间。例如，重复率、脉冲能量和脉冲持续时间全部可基于被包覆的芯33的拉制速率加以调整以实现具有所需间隔P、幅度M和深度D的散射部位40。

在形成穿透包层32的外表面36的散射部位40之后，被包覆的芯33可以穿过第二液体模块80，此处类似的拉挤过程可以在被烧蚀的包层之上添加涂层50。涂层50可在其穿过第二固化台(未示出)时被固化，或者可通过其他已知的手段(诸如温度)加以固化。

为了从侧面发光光纤20提供更平滑的、更朗伯的光分布图，可在第三液体模块84或其他处理单元(诸如喷雾涂覆器或印刷机)处将散射油墨层60涂覆到涂层50上。

在一个实施方案中，侧面发光光纤20是在单次拉制中制成的。如本领域技术人员将理解，侧面发光光纤20可在单条线上、在单个位置处以连续的方式生产。或者，有可能本描述的侧面发光光纤20也可以在分开的位置处通过离散的步骤生产。例如，芯30可被卷起来，在各个位置或制造台之间运输，并且随后通过第一液体模块70以便进行包覆。在另一个实例中，产生散射部位40可与拉制被包覆的芯33分开进行。

侧面发光光纤20可在单条线上直接继续制造电缆3。或者，侧面发光光纤20可在不同的位置或不同的时间单独与数据传输元件7和护套10组合。在一个实施方案中，当围绕数据传输元件7形成护套10时，可使用挤压或拉挤过程来将侧面发光光纤20至少部分地嵌入护套10内。根据被制造的电缆3的特定类型，侧面发光光纤20可通过本领域已知的多种过程与至少一个数据传输元件7和护套10组合。

电缆组件1可通过根据本领域已知的过程且根据被生产的电缆组件1的类型将电缆3切割成所需长度并且将所需连接器5附接到每个末端来制作。例如，连接器5可以是SC、LC、ST、FC或MPO型连接器。

图11示出形成侧面发光光纤20的方法的另一个实施方案。这种方法类似于图8中所示出的方法，只不过模式耦合特征102是在形成散射部位40之后形成的。因此，在已经围绕芯30添加包层32之后，UV光源108接触芯30的部分。如图11所示，光源108可定位在光源76与第二液体模块80之间。在优选实施方案中，UV光穿过散射部位40以将折射率扰动或其他类型的模式耦合特征102产生到芯30中。

侧面发光光纤20、包含侧面发光光纤20的电缆3和包含电缆3的电缆组件1各自具有将对本领域的普通技术人员显而易见的若干优点。具体来说，在电缆3内使用侧面发光光纤20为网络操作者提供了改进的能力来快速且高效地追踪特定电缆组件1，使得可以从电缆组件1的预定发射末端识别追踪末端。本公开的侧面发光光纤20可被配置以促进沿着电缆3的完整长度进行追踪的能力。这可能有助于识别缠结或打结。这在其中连接有追踪末端的特定设备机架110未知时可能也有帮助。例如，设备机架110常常具有保持关闭的前门。沿着电缆3的长度进行追踪可以帮助识别要搜索哪个机架。如果追踪器位置4仅仅在电缆3的追踪末端3上，那么它可能被隐藏在门后面。

另一个优点与通过将模式耦合特征102并入光纤20的芯30中在侧面发光光纤20中高效使用追踪器光源有关。在一些实施方案中，模式耦合特征102促进使用更长的电缆3，例如10m或更长，同时维持散射部位4的均匀亮度。散射部位40所发射的光的变化的减少(由模式耦合特征102促进)也允许发射光功率的减少，而不会牺牲侧面发光光纤20的可见性。

使用激光烧蚀来形成模式耦合特征102和散射部位40提供了可容易在脉冲速率、脉冲能量和持续时间方面加以控制的处理步骤，以微调散射部位40和模式耦合特征102来实现可追踪性、均匀亮度、追踪器光的高效使用和制造效率的最优组合。

波导技术人员将了解已经描述的装置和方法的另外的变化和修改。另外，在以下的方法项未明确叙述在以上描述中提到的步骤的情况下，不应当假设所述方法项必需所述步骤。此外，在以下的方法项未实际叙述它的步骤要遵循的顺序或另外基于所述方法项的语言未作要求的顺序的情况下，不意图推断出任何特定顺序。

以上实例绝不意图限制本发明的范围。本领域技术人员将理解，虽然上文已参考实施方案的实例论述了本公开，但是在不脱离如权利要求书所陈述的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明做出各种添加、修改和改变。

Claims (21)

1.一种具有一定长度的可追踪电缆，其包括：

至少一个数据传输元件；

至少部分地围绕所述至少一个数据传输元件的护套；以及

沿着所述电缆的所述长度的至少一部分延伸的侧面发光光纤，其中所述侧面发光光纤包括：

具有第一折射率的芯；以及

具有不同于所述第一折射率的第二折射率的包层，所述包层基本上围绕所述芯，所述包层具有外表面，

其中所述包层包括间隔开的散射部位，所述散射部位能够散射光，使得所述散射光是在离散的位置处从所述侧面发光光纤发射的，

其中所述芯还包括一个或多个模式耦合特征，所述一个或多个模式耦合特征能够将所述侧面发光光纤中的至少一些低阶模式光变成高阶模式光，

其中，当光通过所述侧面发光光纤透射时，从所述侧面发光光纤散射的光允许沿着所述电缆的所述长度的至少一部分追踪所述电缆。

2.如权利要求1所述的可追踪电缆，其中所述一个或多个模式耦合特征包括折射率扰动。

3.如权利要求1或2所述的可追踪电缆，其中所述折射率扰动是椭球体折射率扰动。

4.如权利要求1-3中任一项所述的可追踪电缆，其中所述一个或多个模式耦合特征包括所述侧面发光光纤的所述芯的几何形状的变形。

5.如权利要求1-4中任一项所述的可追踪电缆，其中所述一个或多个模式耦合特征包括折射率扰动和所述侧面发光光纤的所述芯的几何形状的变形。

6.如权利要求1-5中任一项所述的可追踪电缆，其中所述侧面发光光纤包括多个模式耦合特征并且所述多个模式耦合特征中的至少一个模式耦合特征位于每一对散射部位之间。

7.如权利要求6所述的可追踪电缆，其中所述多个模式耦合特征沿着所述可追踪电缆的所述长度周期性地间隔开约4cm与约1m之间。

8.如权利要求6所述的可追踪电缆，其中相邻模式耦合特征之间的距离根据离所述侧面发光光纤的末端的距离而变化。

9.如权利要求1-8中任一项所述的可追踪电缆，其中所述一个或多个模式耦合特征能够将至少一些所述低阶模式光变成所述高阶模式光。

10.如权利要求1-9中任一项所述的可追踪电缆，其中所述侧面发光光纤至少部分地嵌入所述护套中。

11.如权利要求1-10中任一项所述的可追踪电缆，其中所述侧面发光光纤是阶跃折射率光纤。

12.如权利要求1-11中任一项所述的可追踪电缆，其还包括位于所述可追踪电缆的第一末端处的第一连接器和位于所述可追踪电缆的第二末端处的第二连接器。

13.如权利要求1-12中任一项所述的可追踪电缆，其中所述高阶模式光具有介于包层折射率与所述包层折射率和芯折射率的平均值之间的有效折射率，而低阶模式光具有介于所述芯折射率与所述包层折射率和所述芯折射率的所述平均值之间的有效折射率。

14.一种形成可追踪电缆的方法，所述可追踪电缆包括至少一个数据传输元件和至少部分地围绕所述至少一个数据传输元件的护套，所述方法包括：

通过以下方式形成侧面发光光纤：

围绕芯添加包层以产生外表面，所述包层具有与所述芯不同的折射率；

在所述外表面中产生散射部位，所述散射部位经配置以允许所述侧面发光光纤从那里散射光；

并且修改所述芯的部分以产生模式耦合特征，所述模式耦合特征能够将所述侧面发光光纤中的至少一些低阶模式光变成高阶模式光，以及

将所述侧面发光光纤至少部分地嵌入所述护套内，使得所述侧面发光光纤沿着所述电缆的长度的至少一部分延伸。

15.如权利要求14所述的方法，其中修改所述芯的部分以产生模式耦合特征包括将所述芯的所述部分暴露于UV光。

16.如权利要求14或15所述的方法，其中在所述芯周围添加所述包层之前将所述芯的所述部分暴露于UV光以产生所述模式耦合特征。

17.如权利要求15所述的方法，其中在所述芯周围添加所述包层之后并且在已选择性地烧蚀所述包层的部分以产生所述散射部位之后将所述芯的所述部分暴露于UV光以产生所述模式耦合特征。

18.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其中修改所述芯的部分以产生模式耦合特征包括使所述芯的外表面的直径变形。

19.如权利要求14-18中任一项所述的方法，其中修改所述芯的部分以产生模式耦合特征包括将所述芯的所述部分暴露于UV光和使所述侧面发光光纤的所述芯的外表面的直径变形这两项。

20.如权利要求14-19中任一项所述的方法，其还包括将第一连接器固定在所述可追踪电缆的第一末端处和将第二连接器固定在所述可追踪电缆的第二末端处。

21.一种具有一定长度的可追踪电缆，其包括：

至少一个数据传输元件；

至少部分地围绕所述至少一个数据传输元件的护套；以及

与所述电缆的所述长度的至少一部分合并并且沿着所述至少一部分延伸的侧面发光光纤，其中所述侧面发光光纤至少部分地嵌入所述护套中，所述侧面发光光纤包括：

具有第一折射率的芯；以及

具有不同于所述第一折射率的第二折射率的包层，所述包层基本上围绕所述芯，所述包层具有外表面，

其中所述包层包括穿透所述外表面的间隔开的散射部位，所述散射部位能够散射光，使得所述散射光是在离散的位置处从所述侧面发光光纤发射的，

其中所述芯还包括间隔开的模式耦合特征，所述模式耦合特征能够将所述侧面发光光纤中的至少一些低阶模式光变成高阶模式光，其中每个模式耦合特征位于一对所述散射部位之间，

其中，当光通过所述侧面发光光纤透射时，从所述侧面发光光纤散射的光允许沿着所述电缆的所述长度的至少一部分追踪所述电缆。