CN112789533A - 光纤组件和使用方法 - Google Patents

Abstract

一种光纤组件，包括：空芯光波导，其包括由纵向延伸的毛细管的结构化布置包围的空芯，纵向延伸的毛细管的结构化布置提供由外包层包围的内包层；诊断性实芯光波导，其包括由包层包围的实芯，并且基本上平行于空芯光波导延伸；以及护套，其包围空芯光波导和实芯光波导并且形成用于空芯光波导和实芯光波导管的共同机械环境。光纤组件可以是或可以包括或被包括在光纤光缆中，并且可以在测试空心光波导的方法中使用。

Description

光纤组件和使用方法

背景技术

本发明涉及光纤组件和使用光纤组件的方法。

光纤的一个重要用途是在短距离和长距离这两者的数据传输中，例如在电信应用中。传统上，已经使用具有被配置用于单光学模式(单模式或SM光纤)或多光学模式(多模式或MM光纤)的传播的实心波导芯的光纤。一个广泛使用的示例是承载波长约为1550nm的光信号的二氧化硅光纤，在该波长处二氧化硅的损耗最低，使得信号可以以最小衰减远距离传播。用于承载数据信号的光纤可以被封装到光缆中，该光缆包括外护套内的一根或多根光纤，该外护套在光纤的部署和使用期间保护光纤。

在光缆安装期间和对于随后的维护，可以使用各种测试技术来证实数据传输是有效的，并且光纤没有诸如断裂或显著弯曲之类的引起额外损耗的缺陷。技术包括使用可视光纤跟踪器、可视故障定位器和光学损耗测试集(OLTS)来检查光缆安装期间和之后的断裂(连续性测试)，使用OLTS对已安装光纤中的衰减水平(插入损耗)的测量，以及光时域反射仪(OTDR)或偶尔的光频域反射仪(OFDR)对已安装光纤的测量，以验证沿光纤长度分布的光学损耗分布、安装质量和用于维护。

可视光纤跟踪器和可视故障定位器测试方法使用可见光，并且OTDR测量来自光纤内部的后向散射。因此，这些技术很好地适用于传统的实芯光纤光缆，但是对于使用结构化内包层来产生波导功能的最近开发的光纤类型(即空芯光纤)，这些技术往往作用很差或根本不起作用。通常，空芯结构不传输可见光，并且中央芯中缺少材料可能将Rayleigh后向散射降低到广泛部署的标准和高性能专业OTDR系统所需的水平之下。

空芯光纤在光数据传输应用中具有重要意义。它们提供了对传统实芯光纤的替代方案，其提供了宽的光传输带宽和低的传输损耗，并且实现更高的光功率的传输，而不会出现可能影响光波在实心材料中传播的诸如非线性和热光效应之类的问题。然而，它们与传统测试方法的不兼容性是开发这一应用的重大障碍；测试安装质量以及长期检查实地安装的空芯光纤的完整性和性能质量是具有挑战性的。因此，使得能够对空芯光纤和包括空芯光纤的光缆进行测试(包括安装期间和对于随后维护的测试)的方法是令人感兴趣的。

发明内容

各方面和各实施例在所附权利要求中陈述。

根据本文描述的某些实施例的第一方面，提供了一种光纤组件，包括：空芯光波导，包括由纵向延伸的毛细管的结构化布置包围的空芯，所述纵向延伸的毛细管的结构化布置提供由外包层包围的内包层；诊断性实芯光波导，包括由包层包围的实芯，并且基本上平行于所述空芯光波导延伸；以及护套，包围所述空芯光波导和所述实芯光波导二者并且形成针对所述空芯光波导和所述实芯光波导的公共机械环境。

根据本文描述的某些实施例的第二方面，提供了一种包括或包含根据第一方面的至少一个光纤组件的光纤光缆。

根据本文描述的某些实施例的第三方面，提供了一种测试空芯光波导的方法，该方法包括：在根据第一方面的光纤组件中提供空芯光波导；将一个或多个测试光信号发射到所述光纤组件的所述实芯光波导中；检测在所述光纤组件的一端或两端附近从所述实芯光波导发射的所述测试光信号的一部分；分析所述测试光信号的检测部分以确定所述实芯光波导的状态；从所确定的实芯光波导的状态推断出所述光纤组件的所述空芯光波导的状态；根据推断出的所述空芯光波导的状态将所述光纤组件指定为可操作或不可操作。

某些实施例的这些和其他方面在所附的独立和从属权利要求中陈述。可以理解，从属权利要求的特征可以彼此组合，并且可以与独立权利要求中除权利要求中明确列出的特征之外的特征组合。此外，本文描述的方法不限于如下所述的特定实施例，而是包括并考虑本文呈现的特征的任何适当组合。例如，可以根据本文描述的方法提供光纤组件和方法，该方法在适当的情况下包括下文描述的各种特征中的任何一个或多个。

附图说明

为了更好地理解本发明并示出如何实现本发明，现在以示例的方式参考附图，其中：

图1示出了本公开适用的示例性空芯光子带隙光纤的示意性横截面图；

图2示出了本公开适用的第一示例性反谐振空芯光纤的示意性横截面图；

图3示出了本公开适用的第二示例性反谐振空芯光纤的示意性横截面图；

图4示出了根据本公开的第一示例性光纤组件的示意性横截面图；

图5示出了根据本公开的第二示例性光纤组件的示意性横截面图；

图6示出了根据本公开的第三示例性光纤组件的示意性横截面图；

图7示出了根据本公开的第四示例性光纤组件的示意性横截面图；

图8示出了根据本公开的第五示例性光纤组件的示意性横截面图；

图9示出了根据本公开的第六示例性光纤组件的示意性横截面图；

图10示出了根据本公开的第七示例性光纤组件的示意性横截面图；

图11示出了根据本公开的第八示例性光纤组件的示意性横截面图；

图12示出了根据本公开的光纤组件测试方法的流程图；

图13示出了根据本公开的示例性光纤组件经受根据本公开的方法的测试的简化示意图。

具体实施方式

本文讨论/描述了某些示例和实施例的方面和特征。某些示例和实施例的一些方面和特征可以常规地实现，为了简明起见，不详细讨论/描述这些方面和特征。因此，应当理解，本文讨论的光纤组件和方法的方面和特征(未详细描述)可以根据用于实现这些方面和特征的任何传统技术来实现。

本公开提出了一种光纤组件，该光纤组件包括一起封装在公共或共享护套中的空芯光波导和实芯光波导。空芯波导旨在用于诸如数据传输之类的应用，并且实芯波导使得能够使用利用可见光和/或散射的常规光纤测试方法，从而可以在部署空芯波导以供使用的期间和之后测试组件。

空芯光纤具有其中引导光的芯，其包括中央空隙(通常填充空气，但也可替代地填充其它气体或气体混合物或真空)，该中央空隙被包层围绕，该包层包括沿着纤维长度延伸的纵向毛细管的结构化布置。与实芯纤维相比，实心玻璃芯的不存在减少了在玻璃中传播的引导光波的比例，从而提供诸如提高传播速度、减少由吸收和散射导致的损耗并减少非线性相互作用的优点。

空芯光纤可以根据其光引导机制被分类为两大类别或类型：空芯光子带隙纤维(HCPBF，通常也被称为空芯光子晶体纤维HCPCF)[1]和反谐振空芯纤维(AR-HCF或ARF)[2]。按照其几何结构的特征，ARF有各种子类别，包括kagome纤维[3，4]、嵌套式反谐振无节点纤维(NANFs)[5]和管状纤维[6]。本公开适用于所有类型的空芯纤维，包括这两个主要类别及其相关联的子类型以及其它空芯设计。注意，在本领域中，对于各种类别的纤维，有一些术语的重叠使用。为了本公开的目的，术语“空芯纤维”旨在覆盖如上所述的这些具有空芯的纤维的所有类型。术语“HCPBF”和“HCPCF”用于指具有通过光子带隙效应(下面更详细描述)提供波导的结构的空芯纤维。术语“ARF”和“反谐振空芯纤维”用于指具有通过反谐振效应(也在下面更详细地描述)提供波导的结构的空芯纤维。

图1示出了示例性HCPBF 10的截面图。在这种纤维类型中，结构化的内部包层1包括许多小玻璃毛细管的规则紧密排列的阵列，从中排除了中心基团以定义基本上圆形的空芯2。包层结构的周期性提供了周期性地结构化的折射率，从而提供了光子带隙效应，该效应将传播的光波限制在朝向芯的方向。这些纤维可以按照包层毛细管或被排除在芯2之外的“单元(cell)”的数量来描述。在图1的示例中，芯区域中不存在阵列中的中央19个单元，从而使其成为19个单元芯的HCPBF。结构化包层1由围绕芯2的六个单元环形成，再第七个环中的一些单元以改善包层外表面的圆度。实心外包层3围绕结构化包层1。

为简单起见，图1仅示出了HCPBF的结构性玻璃元素。对于作为单根光纤束的实际使用，外包层3通常将涂覆有聚合物层，该聚合物层可以是单层，或者不同聚合物的双层布置。该一层或多层通过剥离在外包层3中传播的任何光来提供光学功能，并且具有比外包层3更高的折射率来实现这一点。通过抑制任何机械扰动转移到芯中(否则可能导致微弯曲损失)还提供了机械功能，连带防止划痕、进水和其他环境效应的物理保护。

与HCPBF相比，反谐振空芯纤维通过反谐振光导效应来引导光。ARF的结构化包层具有更简单的配置，与HCPBF相比，它包含的玻璃毛细管或管的数量要少得多，以给出缺乏任何高度周期性的结构，使得光子带隙效应不明显。相反，提供反谐振用于传播与包层毛细管的壁厚度不谐振的波长，换句话说，由包层毛细管壁厚度限定的反谐振窗口中的波长。包层毛细管围绕提供纤维的空芯并且能够支持反谐振引导的光模式的中心空隙或空腔。结构化包层还可以支持能够主要在毛细管内部、在毛细管壁的玻璃中或在包层毛细管与光纤的外包层之间的空间或裂隙中传播的包层模式。这些附加的非芯引导模式的损耗通常比芯引导模式的损耗高很多。到目前为止，基本芯引导模式的损耗在芯引导模式中最低。由与传播的光的波长反谐振的毛细管壁厚度提供的反谐振用于抑制基本芯模式和任何包层模式之间的耦合，从而将光限制在芯上并且可以以非常低的损耗传播。

图2示出了示例性的简单反谐振空芯纤维的横截面图。纤维10具有管状外包层3。结构化的内部包层1包括多个管状包层毛细管14，在这个示例中为七个横截面尺寸和形状相同的毛细管，它们以环形布置在外包层3内部，使得每个包层毛细管14和外包层3的纵轴基本平行。每个包层毛细管14在位置16处与外包层3的内表面接触(结合)，使得包层毛细管14围绕外包层3的内周均匀间隔开，并且也彼此间隔开间隙s(相邻毛细管之间没有接触)。在ARF的一些设计中，包层管14可以相互接触定位(换句话说，如图2中那样不间隔开)，但是消除这种接触的间隔可以提高纤维的光学性能。间隔s消除了在相邻管之间的接触点处出现的光节点，这些光节点往往会引起导致高损耗的不良谐振。因此，具有间隔开的包层毛细管的纤维可以被称为“无节点反谐振空芯纤维”。

包层毛细管14以环形围绕管状外包层3的内部的布置在纤维10内产生中央空间、空腔或空隙，其纵向轴线也平行于外包层3和毛细管14的纵向轴线，这是纤维的空芯2。芯2由包层毛细管14的外表面的向内部分限制。这是芯边界，并且构成该边界的毛细管壁的材料(例如，玻璃或聚合物)提供所需的反谐振光引导效应或机制。毛细管14在芯边界处具有厚度t，该厚度限定了在ARF中发生反谐振光导的波长。

图2仅示出了ARF的一个示例。如本文所述，许多其它可能的ARF结构可以用于光纤组件中。

图3示出了第二示例性ARF的横截面图。ARF具有结构化的内包层1，其包括六个包层毛细管14，这六个包层毛细管14围绕管状外包层3的内表面均匀地间隔开并且包围空芯2。每个包层毛细管14具有嵌套在其内部的次级较小的毛细管18，该次级较小的毛细管18在这个示例中在与主毛细管14和外包层3之间的粘合点相同的方位角位置16处粘合到包层毛细管14的内表面。这些附加的较小毛细管18可以减少光学损耗。另外的更小的第三级毛细管可以嵌套在次级毛细管18内。这种类型的带有次级毛细管和可选的更小的其它毛细管的ARF设计可以被称为“嵌套反谐振无节点纤维”或NANF[5]。NANF还可以包括定位成有助于限定包层结构的规则性的较小的管或毛细管。

用于ARF的结构化包层的许多其他毛细结构也是可能的，并且本公开不限于上述示例。例如，毛细管不需要具有圆形横截面，和/或可以是也可以不是全部具有相同的大小和/或形状。包围芯的毛细管的数量可以是例如4、5、6、7、8、9或10，但不排除其他数字。ARF通常还将包围外包层3具有一层或多层涂层，以使其可实际用作光纤束，如以上参考图1所述。

ARF中的包层毛细管的环形成芯边界，该边界的形状包括一系列相邻的向内弯曲表面(即，从芯的角度看是凸形的)。这与常规实芯纤维中芯-包层界面的通常向外弯曲以及HCPBF的大致圆形芯边界(参见图1)形成对比。因此，反谐振空芯纤维可以被描述为负曲率纤维。ARF的kagome类别也可以被配置为负曲率纤维，并具有成阵列的多个小毛细管的结构化包层，类似于HCPBF，但不被配置为提供光子带隙。与HCPBF相比，该引导机制通过反谐振效应工作。

在本文中，术语空芯光纤、空芯纤维、空心波导、空芯光波导和类似术语旨在覆盖根据以上示例中的任何一个和类似结构配置的光波导结构，其中光在包含多个纵向毛细管的由结构化包层围绕的空心细长空隙或芯中通过几种引导机制(光子带隙引导、反谐振引导和/或抑制耦合引导)中的任何一个被引导。毛细管包括或限定细长的孔、空隙、腔、单元或空腔，它们沿着光纤的长度或纵向范围连续地延伸，基本平行于也沿着纤维的长度连续地延伸的细长的芯。这些各种术语可以在本公开中互换使用。

根据本公开，提出了一种光纤组件，其包括空芯光纤或波导和实芯光纤或波导，它们一起被保持或捆绑在公共或共享护套内。可以将波导布置在护套内部，使其纵向轴线基本平行，并且使其芯并排配置，使得穿过护套的横截面包括空芯波导和实芯波导的横截面。请注意，“平行”并不表示波导必须沿着一条直线，而只是描述芯到芯的距离大致恒定。虽然波导可以是直的，但在其他示例中，它们可以缠绕在一起或以其他方式沿着曲线或螺旋线(这是一起捆绑在光纤光缆中的波导的常见布置，其中光纤周期性地缠绕在限定的长度上以帮助减轻对诸如温度等因素的敏感性)。因此，当针对空芯波导的使用而部署或安装该组件时，实芯波导遵循基本上相同或相似的物理路径。可以使用实芯波导执行光纤测试方法，并且由于空芯波导和实芯波导在公共护套内部的接近度以及共享的物理位置和状况，结果可以用来推断空芯波导的可能状态。实芯波导可被认为或描述为诊断性波导，因为通过测试确定的其操作状态可用于诊断空芯波导的操作状态。组件中可以包括一个以上的空芯波导。类似地，组件中可以包含一个以上的实芯波导。在单个组件中可以包含两种或更多种不同类型或配置的空芯波导和/或两种或更多不同类型或配置的实芯波导。该组件可以被配置作为光纤光缆或在光纤光缆中，该光纤光缆被配置用于部署以提供光信号传输路径(例如，用于数据传输)，其中在波导和护套之间例如可以存在一个或多个层，以提供光缆所需的结构或构成。光缆可以包括一个或多个光纤组件。各种选项在空芯波导和实芯波导之间利用更多或更少的层，因此在诸如使用实芯波导对空芯波导执行诊断的简易性、空芯波导和实芯波导之间的物理(机械)耦合的程度或等级(其可以确定使用实芯波导测量或收集的测试信息如何紧密反映空芯波导的状况或状态)以及组件和包括该组件的任何光缆的制造的简易性等因素之间提供不同的平衡或折衷。

在一种简单的形式中，光纤组件包括：空芯光波导，包括空芯，其由纵向延伸的毛细管的结构化布置包围，这些毛细管提供由外包层包围的内包层；实芯光波导，包括实芯，其由包层包围并且基本上平行于空芯波导延伸；以及护套，其包围空芯光波导管和实芯光波导这二者。护套是组件的外层，并且可以直接包围波导，或者可以间接包围波导，其中在波导的外表面和护套之间可能设有一个或多个中间层。波导可以具有单独的涂层。波导可以在护套内彼此不同，或者可以共享一个或多个芯或包层元件或层。其他变型也是可能的，如下面更详细地描述的。

实芯波导被配置用于常规波导，其中它包括具有第一折射率值的实心材料的芯，被具有低于第一折射率值的第二折射率值的另一材料的包层包围。因此，由于芯和包层之间的折射率差，通过芯-包层边界处的全内反射以已知方式引导一个或多个芯模式下的光沿芯传播。芯折射率可以是均一的，也可以是在波导的横向轮廓上变化(渐变)的。芯可以被配置为仅主要引导一个光学模式，因此波导作为单模式波导工作，或者其可以被配置为支持两个或更多个光学模式以成功传播，因此波导是多模式波导。各种已知的机制可以(根据情况是希望的或不希望的)将一些光从芯耦合到包层中，并且包层本身可能通常不希望支持一种或多种包层模式。

为了使实芯波导能够与传统的光纤测试设备一起使用，其优选地被配置为透射适当的波长，即在大约400nm和700nm之间的可见光谱中的一个或多个波长或波长范围。视觉光纤跟踪系统通常使用白炽灯泡或可见光谱发光二极管(LED)作为其光源，以提供相对低功率的测试光以便发射到待测光纤中。可视故障定位器可以使用更高功率的可见光，诸如来自发射635nm到650nm的红色氦氖(HeNe)激光器或可见光谱激光二极管。所谓透射，是指在选择的一个或多个可见波长下，实芯波导的损耗或衰减不超过约20dB/km。可视跟踪器和可视故障定位器利用沿波导前向传播的光，即远离光发射进去的波导末端的方向。相反，OTDR技术依赖于对后向传播光的检测，后向传播光源于波导材料中的后向散射和来自连接器、光纤结构中的接头或缺陷的后向反射，并返回到波导的发射端。因此，对于OTDR系统的有效测试，实芯波导在适用于OTDR的波长下可能具有良好的透射率。例如，通常使用的传统商用OTDR系统经常使用波长在1310nm、1550nm和1625nm附近的光。实芯波导可以具有与诸如康宁(RTM)公司制造的SMF 28e+(RTM)单模式光纤之类的传统单模式或多模式波导(光纤)相同或相似的Rayleigh后向散射系数。例如，实芯波导可以在波长1550nm处对持续时间为1ns的脉冲具有Rayleigh后向散射系数为-88dB或更大(例如，-82dB或更大)。具有与传统单模式或多模式波导相同或相似的其它属性也有利于优化光纤组件与传统光纤测试设备的兼容性。

为了准确诊断空芯光纤的状态，可以将实芯波导的属性与空芯光纤的属性匹配或近似。例如，在一个或多个波长处，例如空芯波导的预期工作波长，或者OTDR测试波长(通常为1310nm和/或1550nm和/或1625nm，如上所述)，实芯波导可以具有与空芯波导类似的微弯曲灵敏度。微弯曲(microbend)表示沿光纤长度的微小(弯曲)扰动，其通常源于诸如与光纤环境(例如，由于缠绕光纤的表面粗糙)、不完美的涂层和/或布线相关联的机械效应。典型的特征长度小于1mm。这些扰动的影响是将基本引导模式之外的光功率耦合到其他更有损耗的模式(例如，包层模式)中，这表现为所需基本模式的衰减增加。微弯曲灵敏度表示这种损耗机制对波导的影响程度。对于本公开，实芯波导可以至少在一个波长处具有空芯波导微弯曲灵敏度的高达200％的微弯曲灵敏度，例如高达150％或高达120％或高达100％，或者大约等于空芯波导的灵敏度。在其他示例中，实芯波导的微弯曲灵敏度可以在空芯波导的微弯曲灵敏度的10％至200％、或者10％至150％、或者50％至200％、或者50％至150％、或者80％至120％的范围内。然而，空芯波导和实芯波导之间的微弯曲灵敏度的匹配在这些限制范围内不是必需的。

实芯波导的芯可以由二氧化硅形成。二氧化硅可以是掺杂的，也可以是不掺杂的，可以是熔融的，也可以不是熔融的。例如，芯可以包括掺有锗、磷和铝中的一种或多种的二氧化硅(熔融的或非熔融的)。类似地，实芯周围的包层可以由二氧化硅形成，二氧化硅可以是熔融二氧化硅，并且可以是或可以不是掺杂的。例如，包层可以包括掺氟和/或硼的二氧化硅，或掺氟和/或硼的熔融二氧化硅。然而，实芯波导不限于由二氧化硅形成，并且具有或不具有掺杂的其它材料可以用于芯和包层中的任一者或两者。类似地，可以使用其他掺杂材料。

实芯周围的包层也可以是实心的。备选地，它可以被构造成例如具有与芯相邻的细长的孔或管腔，并基本上与芯平行地延伸穿过包层材料。

实芯波导可以被配置为单模式波导、多模式波导或被配置为传播少量模式(例如，两个、三个、四个或五个(少模式))的波导。

图4示出了根据第一示例的光纤组件的简化示意性横截面图。组件20包括被配置为HCPBF型空芯波导的空芯波导。空芯波导包括空芯2，其被毛细管的微结构化阵列形式的内包层包围，毛细管的微结构化阵列被配置用于通过光子带隙效应进行波导；如在图1的示例中，波导是19-单元芯HCPBF，尽管在这种情况下，形成内包层1的毛细管的微结构化阵列仅包括六个单元环。在内包层1的外部是包围内包层1的外包层3。在该示例中提供了六个实芯波导，每个实芯波导包括实芯5。每个实芯5嵌入在外包层3中，外包层3因此作为实芯波导的包层，使得每个实芯波导由实芯5形成，实芯5被外包层3提供的包层包围。在本示例中，六个实芯5在空芯波导周围均匀间隔，并且与空芯2的中心的距离相等，但是可以提供更少或更多的实芯，以及在外包层内的其他位置和分布。最后，在外包层3的外表面周围设有外护套7，其包围外包层3。外护套是共享或共同层，其包围限定空芯波导(包括空芯2、结构化内包层1和外包层3)的芯和包层，以及限定(多个)实芯波导(包括实芯5和外包层3)的芯和包层。在该示例中，护套7是涂层，其保护包括空芯波导和实芯波导并且具有由外包层3的外表面限定的内表面的细长光纤束6。此外，在该示例中，外包层3是空芯波导和实芯波导二者共同的单个元件。外包层3和护套7都具有圆形横截面，但是可以采取其他形状，例如由一个或多个实芯在外包层3内的定位决定或部分决定。

图5示出了根据第二示例的光纤组件的简化示意性横截面图。这与图4的示例具有相同的配置，除了空芯波导被配置用于反谐振波导而不是光子带隙波导。结构化内包层1包括在外包层3的内表面周围均匀间隔开的六个初级毛细管14，加上六个次级毛细管18，每个初级毛细管14内嵌套一个次级毛细管18，如图3示例中所示。因此，空芯波导被配置为NANF结构，包括由结构化内包层1包围的空芯2，该结构化内包层1由结合在外包层3内的嵌套毛细管14、18的环形成。与前面的示例一样，实芯波导能力由围绕结构化内包层1以圆形对称布置嵌入的六个实芯5提供，并且护套7包围外包层3的外表面。

图6示出了根据第三示例的光纤组件的简化示意性横截面图。与第一示例一样，组件20具有HCPBF波导布置作为其空芯波导，包括空芯2，空芯2具有包围的毛细管的微结构化阵列作为内包层1，内包层1进而被外包层3包围。外包层3进而被附加包层8包围。在该示例中，外包层3和附加包层8的折射率被选择为使得这两层一起用作实芯波导；包围空心波导的外包层3也是实芯波导的芯5，而附加包层8是实芯波导的包层。因此，附加包层8具有比芯5/外包层3更低的折射率。因此，空芯波导被同心或同轴地部署在实芯波导内部，两者(芯5/外包层3)使用公共层，两者一起形成细长的光纤束6。光纤束6的外表面由护套7覆盖，在本示例中，护套7是保护光纤束6的涂层。组件20具有圆形横截面，但是对于至少一些层可以使用其他形状，例如芯5和附加包层8的多边形横截面，以反映内包层1的多边形横截面。

图4、5和6的示例均具有用作空芯波导和(多个)实芯波导两者的包层或芯层的元件或层。因此，波导之间存在紧密的机械耦合，使得可以假定从使用实芯波导作为诊断性波导的测试所获得的结果较精确地反映空芯波导的状态。然而，其中层用作两种波导类型的芯/包层的光纤组件的这些和类似设计可能比诸如图7-11的示例的各个波导的芯和包层彼此分开的设计更难制造和使用。然而，诸如这些具有分离波导的设计仍然提供了有用的机械耦合水平，由此可以对空芯波导的状态或状况进行精确的诊断。

图7示出了根据第四示例的光纤组件的简化示意性横截面图。组件20包括空芯波导，其包括空芯2，该空芯2具有包围的毛细管的微结构化阵列作为内包层1，如图4和图6的示例中所示。外包层3包围内包层1。组件20还包括实芯波导，其包括由包层8包围的实芯5。包层8可以具有基本上圆形的横截面，直径为约125μm，但是也可以使用其他尺寸。在该示例中，外包层3和包层8是完全分开的；不存在用作两个波导的芯和/或包层的元件。因此，空芯波导和实芯波导中的每一个都是单独的光纤束6a、6b。护套7以外包层3和包层8的外表面上的涂层的形式包围两个光纤束6a、6b。注意，在本示例中，两个光纤束6a、6b在护套7的材料内间隔开，使得在外包层3和包层8之间设置有护套材料。在其他设计中，束6a、6b可以是接触的。束6a、6b可以被布置为实现光学接触(光在波导之间的耦合)，这在某些情况下可能是有用的，或者防止光学接触，例如为了最小化束6a、6b之间的串扰。两根光纤束6a、6b可以以基本平行的纵轴布置，以便沿着光纤组件20的长度以并排布置的方式彼此并排延伸，光纤组件20的外表面由护套7形成。由护套7提供的涂层保护在内的光纤束6a、6b。在该示例中，护套具有基本上圆形的横截面。用于护套的材料可以是容易撕裂或切割的物质，使得两根波导束6a、6b可以“剥开”(沿着组件20的纵向分开)；这可以帮助将波导耦合到光学设备或其他长度的光纤，使得它们可以用于其不同目的。具有类似结构但仅包含多个实芯光纤的光纤组件通常被称为多元件光纤(MEF)，并且以前已在高功率激光器、放大器阵列和光纤传输线的上下文中使用[7]。

图8示出了根据第五示例的光纤组件的简化示意性横截面图。组件20包括一个空芯波导和一个实芯波导。空芯波导包括空芯2，空芯2被作为内包层1的毛细管的微结构化阵列包围，内包层1进而被外包层3包围。外包层3的外表面设置有涂包层9a，以提供第一涂覆光纤束6a。实芯波导包括由包层8包围的实芯5，包层8的外表面设置有涂层9b。这提供了第二涂覆光纤束6b。注意，涂层可以是单层或者可以包括两层或更多层；这将在下面更详细地讨论。两个涂覆光纤束6a、6b以并排布置部署，类似于图7示例中的未涂覆光纤束，其纵向轴线基本上彼此平行延伸。在该位置，涂覆光纤束6a、6b嵌入在形成组件20的外层的护套7中或被其包围，在该示例中，护套7被成形和配置为带状外壳或层，这是将光纤束6a、6b组合成光纤带或带状光缆的手段。可将诸如紫外光固化的丙烯酸酯之类的材料用于带状层，诸如可从Farbwerke Herkula(RTM)SA/SG(比利时Sankt Vith)获得的FibreCoat 827F。带状层可以包括两个或更多个层压元件或层。被形成为带的组件包括在组件的横截面上以线性阵列布置的多个纵向平行的光纤束。该阵列可以包括单行的光纤束，或者彼此堆叠的两行或更多行，但是总体上，该阵列通常具有扁平的矩形形状，行中的束的数量大于行数。通过封装在合适的涂层(护套7)中，阵列以这种形状被维持，该合适的涂层通常保持束阵列的整体平坦、平面的外部形状，因此被称为“带”。带状护套层的材料可以是可滚动的[8]。图8的示例特别简单，仅包括两个光纤束6a、6b；通常更多的光纤束将被一起组合在带内。具体地，可以包括多个空芯波导。带可以直接用作光纤光缆以供部署，或者可以将一个或多个带一起定位或捆绑在一个或多个附加护套或涂层内以形成光缆。注意，在本示例中，两根光纤束6a、6b在带的护套7的材料内间隔开，使得在两个涂层9a、9b之间设置有护套材料。在其他设计中，束可以与阵列中的一个或多个相邻束接触。

图9示出了根据第六示例的光纤组件的简化示意性横截面图。组件20包括两个空芯波导和一个实芯波导。每个空芯波导包括空芯2空芯2被作为内包层1的毛细管的微结构化阵列包围，内包层1进而被外包层3包围。外包层3的外表面设有涂层9a，以提供涂覆的空芯光纤束6a。因此，组件20包括两个这样的束6a(但是如果需要可以包括更多)。实芯波导包括由包层8包围的实芯5，包层8的外表面设有包层9b。这提供了涂覆的实芯光纤束6b。三个束6a、6b(如果需要，加上附加束)以纵向平行布置分组在一起；注意，与图8的带示例的线性平面阵列相比，它们形成集束。此外，三束6a、6b的外表面彼此接触，但这不是必需的。束6a、6b通过内缓冲层11捆绑在一起，该内缓冲层11包围所有束的涂层9a、9b，从而将束封装在一起。内缓冲层11进而被护套7包围，在本示例中护套7是外缓冲层。缓冲层可以由聚合物涂层形成，并且起到保护光纤束6a、6b不受损害并将它们固定成期望的空间关系(接触或彼此隔离)的作用。缓冲层可以通过包括喷涂、浸渍和挤压的技术来施加。尽管该示例示出了两个缓冲层，其例如可以包括不同的聚合物材料，但是也可以使用单个缓冲层，该缓冲层既封装单独的涂覆光纤束6a、6b也提供组件20的护套7。用于内缓冲层11和外缓冲层12的适合材料的示例分别是FibreCoat830/801和FibreCoat831/814，这两种材料均可从FarbwerkeHerkula(RTM)SA/AG(比利时Sankt Vith)获得。

图10示出了根据第七示例的光纤组件的简化示意性横截面图。组件20包括一个空芯波导和一个实芯波导。空芯波导包括被作为内包层1的毛细管的微结构化阵列包围的空芯2，内包层1进而被外包层3包围。外包层3的外表面设有涂层9a，以提供涂覆的空芯光纤束6a。实芯波导包括由包层8包围的实芯5，包层8的外表面设有涂层9b。这提供了涂覆的实芯光纤束6b。注意，如果需要，还可以包括其他涂覆的空芯光纤束和/或其他涂覆的实芯光纤束。两束6a、6b以纵向平行布置分组在一起，并放置在护套7内，护套7包括组件20的外层，并且在本示例中具有空心管的形式。管(其可以是刚性的或柔性的)保护光纤束6a、6b。管的适合材料的示例是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。它具有圆形的横截面，使得它的内体积是圆柱形的。光纤束6a、6b可以紧密地包装在该体积内，也可以不紧密地包装在该体积内，因此可以是接触的，或者如图所示可以间隔开，或者可以在该体积内自由移动。但是，一般而言，在体积中将存在一些未被光纤束6a、6b占据的空间。有用的是，其被填充材料13填充，填充材料13可以是气体、凝胶、固体或这些选项的混合物。例如，固体或凝胶填充物可以起到更好地保持光纤束6a、6b的空间布置并有助于保护它们的作用。此外，填充材料13可以是阻水的，由于它阻止或防止水或其他液体通过它，从而如果有水进入管状护套7内部，则保护光纤束6a、6b不沾水。适合材料的示例是可以从Info-Gel(美国北卡罗来纳州夏洛特市)获得的阻水凝胶和可以从Roblon A/S(丹麦Frederkshavn)获得的可水膨胀性纱线。

图11示出了根据第八示例的光纤组件的简化示意性横截面图。该组件20包括三个空芯波导和三个实芯波导，但是在替代设计中可以包括更多个或更少个的任一种或两种波导。每个空芯波导包括被作为内包层1的毛细管的微结构化阵列包围的空芯2，内包层1进而被外包层3包围。外包层3的外表面设有涂层9a，以提供涂覆空芯光纤束6a。每个实芯波导包括由包层8包围的实芯5，包层8的外表面设有涂层9b。这提供了涂覆实芯光纤束6b。每根光纤束6a、6b放置在空心管21内，空心管21可以是刚性的，也可以是柔性的。在该示例中，每个管都具有圆形横截面，其限定了圆柱形内体积，以在其内部中心容纳光纤束6a、6b。在本示例中，该体积大于光纤束6a、6b，并且填充有填充材料13，该填充材料13可以是气体、凝胶、固体或这些材料的混合物。填充材料13可以是阻水的，例如参考图10讨论的合适阻水材料的示例。各自包含光纤束6a、6b的六个管21围绕中央的细长加强件或加强部件15以环形布置分组，在该示例中，加强件或加强部件15具有圆形横截面。加强件15例如可以由玻璃增强塑料(GRP)制成，但不排除其他材料。管21中的每一个都与加强件15接触，并且与围绕该环的两个相邻的管21接触，但是备选地在相邻管之间和/或管21与加强件15之间存在一些分隔。例如，可以包括间隔元件以帮助定位。各个波导的纵向轴线基本上彼此平行，使得每个波导可以沿着基本上笔直的方向，或者可以彼此缠绕，或者沿着某种其他曲线，其中芯到芯的间距或间隔基本上或大致恒定。包括中央加强件15和六个管21的组通过用护套材料涂覆来封装或捆绑在一起，以提供护套7。护套7包围所有波导并为组件20提供外层。用于护套7的适合材料的示例是低烟、无卤素聚合物，但是也可以使用其他聚合物和实际上其他材料。

请注意，组件中可以包括不止一个加强件。根据任何示例的组件可以包括一个或多个加强件。加强件可以或可以不设置在包含光纤束的管或涂覆或未涂覆光纤束的组或阵列内的中心。此外，根据图11示例的组件可以缺少任何加强件，和/或可以仅包括各自在其管中的一个空芯波导和一个实芯波导。

尽管所示示例在每种情况下都示出了特定类型的空芯波导，但是任何空芯波导类型都可以用于组件的任何配置中。任何组件可以包括一个或多个空芯波导和/或一个或多个实芯波导。在具有多个波导的配置中，所有空芯波导可以是或可以不是相同类型，或者在一种类型内的相同设计，并且所有实芯波导可以是或可以不是相同的。

除了所描述的那些层或元件之外，根据本公开的光纤组件还可以包括其他层或元件。另外，可以包括缓冲材料或粘合剂材料的附加层，可以添加各种所描述的层之间的中间层，或者可以添加其他外层。对于本领域技术人员来说显而易见的是，根据示例或其变型的组件可以直接适合于作为光纤传输光缆部署，或者可以与适合的外层、涂层或护套内部的其他组件分组或捆绑在一起，以提供适合作为可部署光缆的结构。例如，符合图4至图10的示例的组件可以并入光缆中，其中存在本领域技术人员已知的许多设计。如本领域技术人员所知，光缆可以包括附加元件，诸如强度构件、粘合剂带、芳纶纱、水膨胀纱、玻璃粗纱、阻燃带和裂解绳。

参照图4和图5的示例，细长的光纤束6可以另外包括标识符或标识装置，以使得能够对每个实芯诊断波导进行单独标识。标识符也可以在其他示例中使用。

一些示例中包括的波导的涂层可以具有任何适合的材料，诸如丙烯酸酯或硅胶。此外，涂层9a、9b可以是单层的涂层材料，或者可以包括初级涂层和次级涂层，初级涂层和次级涂层可以是或可以不是不同材料的。可以使用这种双层涂层结构来降低每根单独的光纤或波导的固有微弯曲灵敏度，以及提供定制的机械保护。适合于初级涂层的示例材料是DeSolite(RTM)DP1032，适合于次级涂层的示例材料是DeSolite(RTM)DS2042，这两种材料均可从DSM Functional Materials(Hoek van Holland，荷兰)获得。

用于制造用于包括在光纤光缆中的两个或更多个光纤的光纤光缆和组件的现有技术可用于制造根据本公开的光纤组件和光缆，通过用空芯波导替换至少一根传统光纤，同时仍然包括实芯波导。用于制造空芯波导的各种技术是已知的[9，10]，并且可以用来获得一个或多个空芯波导，以用于与一个或多个实芯波导一起包括在光纤组件中。任何已知的技术都可以用于制造实芯波导。具体参考图6的示例，其中空心芯波导同轴位于实芯波导内，可以使用基于等离子体的气相沉积技术在将从中拉出光纤束6的预制件的内包层3/芯层5上沉积额外的包层8。对于图4和图5的示例，其中实芯波导的包层也是空芯波导的外包层，当组装用于光纤束的预制件时，实芯5可以嵌入到外包层3的材料中，从而允许所有波导从预制件以单束形式拉在一起。参照图7的示例，其中用于空芯波导和实芯波导中的每一种的未涂覆的光纤束被一起捆绑在护套涂层内部，这两个光纤束可以同时从两个预制件中拉出，每个波导一个。如果预制件被相邻地固定在卡盘中，则在光纤拉出过程中卡盘的旋转可能会使两根光纤束扭曲在一起[11]。此时可以应用护套。

在包含用于光信号传输应用的一个或多个空心波导的光纤组件中并入至少一个实芯波导使得能够使用传统测试设备对光纤组件执行现有的光纤测试和诊断技术，即使传统测试不太适合与空心波导一起使用。

图12示出了使用根据本公开的光纤组件执行的示例测试方法中的步骤的流程图。在第一步骤S1中，部署包括或包含根据本公开的至少一个光纤组件的光纤光缆，以提供由组件中的一个或多个空心波导限定的光信号传输路径。在步骤S2中，在部署期间或之后，一个或多个测试光信号(包括波长在大约300nm和大约3000nm之间的一个或多个波长或波长带的电磁辐射)被发射到组件中靠近路径的第一端的一个或多个实芯波导中。在步骤S3中，在路径的第一端和与第一端相对的路径的第二端中的之一或两者附近检测从一个或多个实芯波导发出的一个或多个测试光信号的一个或多个部分。光可以从实芯光纤的一端发出，或者从光纤的侧面散射出去。在步骤S4中，分析测试光信号的所检测部分以确定一个或多个实芯波导的状态或状况，该状态或状况是波导能够传播光的好坏程度(根据标准光纤测试)。在步骤S5中，一个或多个空芯波导的状态被推断为近似于一个或多个实芯波导的所确定状态。最后，在步骤S6中，根据推断的空芯波导的状态，将光纤光缆或其元件指定为针对光信号传输可操作或不可操作。可以使用针对与传统实芯光纤光缆一起使用而开发的任何光纤测试过程，包括视觉光纤跟踪器、视觉故障定位器、光时域反射仪和光频域反射仪。注意，在视觉测试方法的情况下，测试光信号的“检测”和“分析”可以简单地包括测试者的视觉观察和基于测试者的知识和经验对该观察的评估。

图12的方法还可以被应用于测试包括没有部署或还没有部署用于光信号传输的空芯波导的光纤组件，在这种情况下，光信号传输路径仅仅是沿着光纤组件长度、通过空芯波导的光传播路径。

通常，光纤光缆将包括许多光纤或波导(例如，数百根光纤)，这些光纤或波导意图在单个护套内用于信号传输。根据本文的各种示例，光缆可以由多个组件形成，这些组件一起包装成光缆形式。在这些情况下，不一定如上面的步骤S6那样将整个光缆指定为对于光信号传输不可操作。光缆中的许多空芯光纤仍然可以使用。因此，在测试方法中，可以在步骤S6中将光纤光缆指定为部分不可操作，作为可操作和不可操作指定的备选。与实芯波导紧密接近或以其他方式相关联的一个或多个空芯波导可以被指定为不可操作，并且光缆总体上被指定为部分不可操作(或部分可操作)。例如，光缆可以包括如本文描述的多个组件，诸如图9的组件。显示较差状况的实芯波导可以允许同一组件内的一个或多个空芯波导被指定为不可操作。然后，当光纤光缆投入服务于光信号传输时，不可操作的组件中的空芯波导不被使用。

如上所述，在根据本公开的光纤组件或光缆内，(多个)空芯波导和(多个)实芯波导被布置成它们的芯沿组件或光缆的纵向范围基本平行。同样如上所述，这并不意味着对于波导在组件内是直的有任何限制，而仅仅表示芯到芯的间距大致随长度恒定。光纤光缆通常具有“绞合(stranding)”结构，其中波导或光纤(或包括多于一个波导的元件/组件)被缠绕或盘绕在一起。在螺旋绞合中，每个波导或元件都沿着围绕光缆纵轴的螺旋路径，在方向上可以是左旋(S)或右旋(Z)。在SZ绞合中，绞合的花纹方向每隔几圈在S和Z方向之间交替[12]。制造螺旋绞合光缆的装置通常较简单，但是在可以生产的光缆长度上受到限制，而SZ绞合光缆可以生产的长度更长并且速度更快。这些和其他绞合结构被认为在本文的“平行”范围内，并且根据本公开的光纤组件可以以这些方式来配置。

无论组件是否并入到光纤光缆中，都可以使用如本文描述的光纤组件来使用所描述的方法。术语“光纤光缆”意图涵盖用于传输光信号的一根或多根光纤，这些光纤被封装以便提供健壮或坚固的形式，以便能够被部署用于预期的传输。光纤具有多种用途，因此备选地以针对其他应用的形式提供组件，其中，适于用于信号传输的部署的封装不被包括，或者被改装，或者以适于其他目的封装将其替换。该方法仍可用于通过使用(多个)实芯光纤来测试组件中的(多个)空芯光纤。类似地，该方法可用于测试尚未被封装成光缆形式的组件中的(多个)空芯光纤。

图13示出了使用诸如图12的示例的方法测试的光纤组件(被包括或不被包括在光纤光缆中或作为光纤光缆)的简化示意表示。细长的光纤组件20具有第一端20a和第二端20b，以及至少一个空芯波导25和至少一个实芯波导26，它们沿着其长度从第一端20a延伸到第二端20b。为了进行测试，将来自光源30的测试光32(电磁辐射)发射到靠近组件20的第一端20a的实芯波导26中。根据正在进行的测试，测试光32可以具有特定的一个或多个波长，也可以是广谱的(白光)。通常，一个或多个波长或波长带落在300nm至3000nm的范围内，并且可以是脉冲形式或连续发射。测试光32沿着实芯波导26传播，使得其一部分34T到达组件20的远处的第二端20b。这是已经沿着实芯波导26传输的测试光的一部分。一些测试光将从实芯波导26内的特征反射或后向散射，并将沿着实芯波导26返回到第一端20a，以提供部分34R。这些部分34T、34R中之一或两者可以由靠近组件的端部20a、20b的检测器36检测(其中，对于视觉测试方法，“检测器”可以简单地是测试者的一只或多只眼睛)。检测到的测试光指示实芯波导26的状态，可以从该状态推断出空芯波导25的状态，如参考图12所描述的。

在同一共享护套内具有诊断性实芯光波导和空芯光波导的光纤组件的配置创建了由两个光波导所共享和经历的共同机械环境。对组件的任何机械破坏，诸如断裂、弯曲(微弯曲和宏弯曲)或其他变形，都会抑制空芯光波导以其全部性能或接近其全部性能传播光，或者实际上根本无法传播光。由护套创建的共享机械环境使得实芯波导能够经历与空芯波导共同的任何这种破坏。因此，可以假定由应用于实芯波导的光纤测试技术所标识的任何传播问题、难题或缺陷也存在于空芯波导中，因为由于共同的环境，两个波导被认为以相同或相似的方式受到任何机械破坏的影响。以这种方式，通过测试实芯波导中的光传播而获得的测量结果被认为反映或暗示空芯波导的当前传播能力。因此，实芯波导可以用来标识或诊断空芯波导的破坏。

注意，护套是光纤组件的部件，其通过包围两个波导来提供共享的机械环境，并且是位于实芯波导的包层和空芯波导的外包层外部或之外的结构层。取决于组件的配置，护套可以包括不同的材料，并且除了机械环境之外还提供不同的功能。例如，在图4、5和6的示例中，护套包括一个或多个涂层，并因此提供涂层以将组件配置为光纤束(如参考图1所讨论的)，从而提供光学功能性、机械功能性和物理保护。在图7的示例中，护套可以是类似的一层或多层涂层，但是波导的区分分离性质意味着该组件严格地说不是光纤束，尽管涂层产生相同的功能。在图8、9、10和11的示例中，在波导包层和护套之间存在中间元件(包括涂层)，护套主要提供机械功能和物理保护，没有光学功能。

共享的机械环境在实芯波导和空芯波导之间提供了机械关系或耦合，它的存在使得在实芯波导中检测到的破坏在空芯波导中也存在的假设是有效的，因此诊断是有意义的。实芯波导被定位成物理上接近空芯波导，诸如在前述示例中，该关系由包围的护套维持。物理接近可以或可以不涉及波导的部件(芯或包层或任何涂层)之间的物理接触。因此，在相邻的波导之间可以存在一些材料；取决于配置，这可以是护套的材料，或者可以是波导和护套之间的一些其他材料，诸如填充物或粘合剂材料。总体而言，包括空芯波导、实芯波导和护套的结构被配置为使得两个波导以相同或相似的方式经历对组件的外部物理效应或影响。有益的是，空芯波导和实芯波导可以被布置成使得它们的芯在组件和可包含组件的任何较大的光纤光缆或光纤集束的整体结构的任何约束内尽可能紧密地间隔。这种近距离允许两个波导的经历相同或具有很高或有用的相似度，以最大化诊断的精确度。

在一些示例中，诸如图4、5和6的组件，通常由二氧化硅形成的共享包层实质上有助于实芯波导和空芯波导之间的机械耦合。在根据图7和图9的组件的示例中，它们嵌入在其中的材料(护套7或填充物11的材料)中的各种光纤束之间的紧密接近或接触有助于机械耦合。例如，多个空心波导束可以围绕中央的实芯波导束布置成环，或是与相邻的空心波导束和实芯波导束接触，或是与其非常紧密地间隔。

还可以通过在组件中包括刚性材料和/或在组件中最少使用软性材料来增强机械耦合。这两个标准可能需要相互权衡，以提供实用或可行的组件。诸如尼龙和Hytrel(RTM)等材料可分别取代诸如PBT和紫外光固化丙烯酸酯(如上所述)等硬度较低的材料。然而，为了有效地保护波导免受微弯曲，可能需要一些材料柔软性。在使用该元件的组件中，可以通过最小化填充材料的体积来减少包含软性材料。例如，可以通过包括低烟、无卤素聚合物、Hytrel(RTM)、尼龙或与充当护套的管内的光纤束直径相似的类似材料的细长束(诸如在图9、10和11的示例中)来减小体积。同样，应该在这种方法和保留一些防止微弯曲的保护之间进行权衡。

如果在空芯波导和实芯波导之间匹配一个或多个光学属性或特性(即，确定波导的光传播规范的属性)，则可以增强通过测试实芯波导的状态来诊断空芯波导的状态。匹配可以使外部机械破坏对波导的光学性能的影响更加相似，因此通过测试确定的实芯波导的测试性能更贴切地反映空芯波导的性能，并且诊断更加精确。术语“匹配”意指实芯波导的光学属性或属性与空芯波导中的该属性或特性具有相同的值或基本上相同的值；该属性在两个波导上匹配或近似。另外，在实芯波导的属性值是空芯波导中的属性值的指定比例或百分比，或者位于该比例或百分比的上限与该比例或百分比的下限之间的范围内的情况下，可以认为实现了匹配。该比例或百分比可以小于1或小于100％，或者可以大于1或大于100％。

这种匹配属性的示例是微弯曲灵敏度，上面已经讨论过，包括提到一些示例值和范围。微弯曲匹配可以通过将两个波导支持的基本光学模式的场径匹配成相似、同时还提供相似的外径和涂层来实现。

作为匹配微弯曲灵敏度的附加或替代，可以在波导上匹配其他属性。如上所述，可以匹配基本模式的模式场直径(MFD)。例如，实芯波导可以具有高达空芯波导的MFD的200％的MFD，诸如高达150％、或高达120％或高达100％，或者大约等于空芯波导的MFD。在其他示例中，实芯波导的MFD可以在空芯波导的MFD的10％至200％、或10％至150％、或50％至200％、或50％至150％、或80％至120％的范围内。此外，波导的外径可以在任何相同的示例范围内匹配；这可以结合匹配MFD或与匹配MFD分开。空芯波导的外径为外包层的直径，实芯波导的外径为包层的直径。

此外，空芯波导和实芯波导之间的宏弯曲损耗也可以匹配。例如，实芯波导的宏弯曲损耗可以至少在一个波长上高达空芯波导的宏弯曲损耗的200％，诸如高达150％、或高达120％或高达100％，或者大约等于空芯波导的宏弯曲损耗。在其他示例中，实芯波导的宏弯曲损耗可以在空芯波导的宏弯曲损耗的10％至200％、或10％至150％、或50％至200％、或50％至150％、或80％至120％的范围内。

可以匹配的另一个属性是两个波导的固有背景衰减，即在没有诸如微弯曲和宏弯曲的其他特定损耗原因的情况下沿波导传播期间损失的光功率的量。例如，实芯波导的衰减在至少一个波长处可以高达空芯波导的衰减的100％，诸如高达90％或高达80％或高达70％或高达50％。在其他示例中，实芯波导的衰减可以在空芯波导的衰减的20％到100％、或20％到80％、或50％到100％或50％到80％的范围内。

此外，可以匹配温度灵敏度，其中温度灵敏度包括波导的一个或多个属性通过温度变化而修改的量。例如，实芯波导的温度灵敏度至少在一个波长处可以高达空芯波导的温度灵敏度的200％，诸如高达150％、或高达120％或高达100％，或者大约等于空芯波导的灵敏度。在其他示例中，实芯波导的温度灵敏度可以在空芯波导的温度灵敏度的10％至200％、或10％至150％、或50％至200％、或50％至150％、或80％至120％的范围内。

在任何组件中，可以在空芯波导和实芯波导之间匹配这些属性中的任何一个或所有，或者如果认为由护套提供的共享机械环境在实芯波导和空芯波导之间提供了足够的性能相似性，则可以不匹配任何属性。组件可以具有根据这些示例的一个或多个匹配属性，作为上述最小波导芯间距的补充或替代。备选地，组件可以不具有这些特定规格中的任何一种，同时仍然包括适当的公共机械环境，该环境使得诊断在给定情况下足够精确。较小的间隔加上一个或多个匹配属性可能会提高精确度。

还要注意的是，虽然空芯波导和实芯波导具有机械关系或耦合，使得它们经历共享的机械环境，但是在波导之间可能或可能不存在任何光学关系或接触(这意味着传播波至少可以部分地从一个波导耦合到另一个)。根据不同的需求和情况，在组件中实现光学接触可能有好处，也可能没有好处。参照上述特定示例，光学接触是可能的，如图4、5、6和7的示例，而在图8、9、10和11的示例中是不可能的，这是因为在分开的波导周围包括单独的涂层(在图11的情况下加上附加层)。光学接触对于图6的示例是必不可少的。因此，可以根据是否需要光学接触来选择组件的特定配置。

呈现本文描述的各种实施例仅为了帮助理解和教导所要求保护的特征。这些实施例仅作为实施例的代表性样本提供，并且不是穷举和/或排他性的。应当理解，本文描述的优点、实施例、示例、功能、特征、结构和/或其他方面不应被视为如权利要求所限定的对本发明范围的限制或对权利要求等同的限制，并且可以使用其他实施例并且可以在不脱离所要求保护的发明的范围的情况下进行修改。本发明的各种实施例可以适当地包括、包含或基本上包括所公开的元件、组件、特征、部件、步骤、装置等的适当组合，而不是本文具体描述的那些。此外，本公开可以包括目前未要求保护但将来可能要求保护的其他发明。

参考文献

[1]US 9,904,008

[2]WO 2015/185761

[3]S E Barkou et al,“Photonic bandgap fibers”,LEOS’99,IEEE Lasers andElectro-Optics Society 1999 12th Annual Meeting,vol.2IEEE 1999

[4]J Broeng et al,“Analysis of air-guiding photonic bandgap fibers”,Optics Letters vol.25(2).,pp 96-98,2000

[5]Francesco Poletti,"Nested antiresonant nodeless hollow corefiber,"Opt.Express,vol.22,pp.23807-23828,2014

[6]JR Hayes et al,“Antiresonant hollow core fiber with an octavespanning bandwidth for short haul data communications”,Journal of LightwaveTechnology vol.35(3),437-442(2017)

[7]S Jain et al,“Multi-element fiber technology for space-divisionmultiplexing applications”,Optics Express,vol.22(4),pp.3787-3796(2014)

[8]US 2017/0031121

[9]US 8,215,129

[10]US 6,154,594

[11]US 6,826,335

[12]US 3,324,233

Claims (20)

1.一种光纤组件，包括：

空芯光波导，包括由纵向延伸的毛细管的结构化布置包围的空芯，所述纵向延伸的毛细管的结构化布置提供由外包层包围的内包层；

诊断性实芯光波导，包括由包层包围的实芯，并且基本上平行于所述空芯光波导延伸；以及

护套，包围所述空芯光波导和所述实芯光波导这二者并且形成针对所述空芯光波导和所述实芯光波导的公共机械环境。

2.根据权利要求1所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导和所述实芯波导的一个或多个属性相匹配，所述属性包括：微弯曲灵敏度、基本模式场直径、包层外径、宏弯曲损耗、背景光衰减和温度灵敏度。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的光纤组件，其中，所述空心光波导是被配置为通过光子带隙效应沿所述空芯引导光的光子带隙波导，所述内包层包括纵向延伸的毛细管的微结构化规则阵列。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导是被配置为通过反谐振效应沿所述空芯引导光的反谐振波导，所述内包层包括纵向延伸的毛细管的环。

5.根据权利要求4所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导是嵌套的反谐振无节点空芯波导，所述内包层包括嵌套在每个纵向延伸的毛细管内的一个或多个附加的毛细管。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述实芯光波导的实芯嵌入在所述空芯光波导的外包层中，使得所述外包层充当所述实芯光波导的包层，并且可选地包括嵌入在所述外包层中的一个或多个附加的实芯以提供一个或多个附加的实芯光波导。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导位于所述实芯光波导内，所述空芯光波导的外包层和所述实芯光波导的芯是位于所述空芯光波导的内包层和所述实芯光波导的包层之间的同一层。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导的空芯、内包层和外包层形成第一光纤束，并且所述实芯光波导的实芯和包层形成与所述第一光纤束不同的第二光纤束，并且所述护套是包围所述第一光纤束和所述第二光纤束的涂层。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导的空芯、内包层和外包层形成具有涂层的第一光纤束，并且所述实芯波导的实芯和包层形成具有涂层且与所述第一光纤束不同的第二光纤束，并且所述护套是包围第一涂覆光纤束和第二涂覆光纤束的材料层。

10.根据权利要求9所述的光纤组件，还包括附加的第一涂覆光纤束和/或第二涂覆光纤束，所述第一和第二涂覆光纤束布置成一行或多行，使得当所述涂覆光纤束被所述护套包围时，所述光纤组件形成光纤带。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导的空芯、内包层和外包层形成具有涂层的第一光纤束，并且所述实芯光波导的实芯和包层形成具有涂层且与所述第一光纤束不同的第二光纤束，所述光纤组件还包括包围所述涂覆光纤束的内缓冲层，并且所述护套是包围所述内缓冲层的外缓冲层。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导的空芯、内包层和外包层形成具有涂层的第一光纤束，并且所述实芯光波导的实芯和包层形成具有涂层且与所述第一光纤束不同的第二光纤束，所述护套包括包围第一涂覆光纤束和第二涂覆光纤束的空心管，并且所述光纤组件还包括占据所述涂覆光纤束和所述空心管之间的空间的填充材料。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤组件，其中，所述空芯光波导的空芯、内包层和外包层形成具有涂层的第一光纤束，并且所述实芯光波导的实芯和包层形成具有涂层的第二光纤束，所述光纤组件还包括空心管，所述空心管在涂覆光纤束周围的每个空心管中包含每个涂覆光纤束和填充材料，并且所述护套包括包围每个空心管的材料。

14.根据任何前述权利要求的光纤组件，还包括细长的加强件，该加强件基本上平行于所述空芯光波导和所述实芯光波导延伸，并且被所述护套包围。

15.根据任何前述权利要求的光纤组件，还包括至少一个附加的空芯光波导。

16.根据任何前述权利要求的光纤组件，还包括至少一个附加的实芯光波导。

17.一种光纤光缆，包括或包含至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的光纤组件。

18.一种测试空芯光波导的方法，所述方法包括：

在根据权利要求1至16中任一项所述的光纤组件中提供所述空芯光波导；

将一个或多个测试光信号发射到所述光纤组件的所述实芯光波导中；

检测在所述光纤组件的一端或两端附近从所述实芯光波导发出的所述测试光信号的部分；

分析检测到的所述测试光信号的部分以确定所述实芯光波导的状态；

从所确定的实芯光波导的状态推断所述光纤组件的所述空芯光波导的状态；

根据推断的所述空芯光波导的状态将所述光纤组件指定为可操作或不可操作。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述光纤组件是或包括光纤光缆或者被包含在光纤光缆中，所述方法还包括在发射所述一个或多个测试光信号之前或期间部署所述光纤光缆作为光信号传输路径。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述发射、检测和分析根据用于测试光纤的视觉光纤跟踪器技术、视觉故障定位器技术、光学时域反射仪技术或光学频域反射仪技术。

Images