KR20020021085A - 광섬유의 특성 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 도파관 섬유의 특성을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 임의의 도파관 섬유 특성의 측정에 있어서 일반적으로 요구되는 개구, 렌즈, 및 미러에 대하여 자유롭다. 상기 장치는 테스트 될 광 섬유의 론치 끝에 광 스위치 및 테스트 될 광 섬유의 출력 끝에 또 다른 광 스위치를 포함한다. 상기 스위치는 그 사이를 통과하여 지나가는 광의 모드 전력 분포, 특히 스폿 크기를 보호해 준다. 상기 장치는 다중 모드 도파관 섬유의 대역폭 또는 감쇠를 측정하기 위해 사용되고, 이러한 두가지 모두는 론치 및 검파된 모드 전력 분포에 의해 영향을 받는다.

Description

광섬유의 특성 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING THE PROPERTIES OF AN OPTICAL FIBER}

도파관 섬유 광 측정은 언제나 제조 공정에 있어서 고비용이 드는 부분이다. 특히, 대역폭, 감쇠, 개구수(開口數), 코어 직경, 및 다 모드 지연차를 포함하는 다중 모드 섬유 측정에서 더욱 그러하다. 전형적인 광 측정 시스템은 다양한 측정을 위하여 신호를 조합하고 광로를 겹치기 위한 이동성 거울 및 렌즈로 구성된 벌크 광 부품 및 광 벤치를 사용해 왔다. 테스트 섬유에 대한 하나의 연결은 검파기 이전의 최종 렌즈 앞에 XYZ 변환 단계를 사용하도록 설정된다. 변화 단계는 온도에 민감하고 그 이동성 부분에서 역회전하기 쉽다고 알려져 있다. 상기 섬유의 광 론치 끝단부에서의 연결은 소정된 측정에 적당한 광원이 되게 한다.

임의의 다중 모드 섬유 광 특성, 즉 대역폭 및 감쇠가 론치에 민감하기 때문에, 전형적으로 하나의 론치 조건 이상을 사용하는 측정이 요구된다. 또한, 하나 이상의 파장 측정은 론치 끝단부 연결이 수많은 횟수로 만들어지도록 요구된다.

따라서, 이러한 측정 벤치는 유명할 정도로 낮고, 정렬에 있어 유지의 어려움이 있으며, 평방 미터 차수의 표면적을 갖는 큰 크기이다. 신뢰성을 유지하기 위해, 상기 벤치는 표준화된 섬유를 사용하는 표준 벤치에 대비하여 주기적으로 계산되어야만 한다. 시간 소모 및 고가의 반복적인 측정이 종종 요구된다.

현재, 다중 모드 섬유 수행 기준에 대한 표준 광 설명서는 다중 모드 도파관 섬유의 모든 모드를 일으키는 개구수 및 스폿 크기를 구비한 론치 조건을 이용하는 측정법을 포함한다. 이러한 론치 조건은 오버필드(overfilled) 조건이라 불리우고 산업 표준, 섬유 광 테스트 공정(Fiber Optic Test Procedure:FOTP)(54)으로 정의된다. 감쇠 측정은 제한된 론치를 사용하도록 되어 있고, 제한된 위상 공간 론치(Limited Phase Space Launch:LPS)로써 언급되며, FOTP(50)에서 정의된다. 상기 LPS 론치는 하기 기술된 30㎛ 스폿 크기와 유사하다.

더 최근에는, 레이저원을 위해 최적화된 다중 모드 섬유에 대한 요구가 대역폭 측정에 대한 다른 론치 조건 수을 증가시켜왔다. 이것은 차례로 그런 벤치를 지닌 문제를 혼합한 측정 벤치에서 연결 수를 증가시킨다.

따라서, 섬유 광 측정 장치에 대한 요구는 테스트 될 섬유 및 장치의 부품의 쉬운 연결 및 정렬을 제공하는 것이다. 상이한 파장 또는 론치 조건을 갖는 소스 사이에서 도파관 섬유의 론치 끝을 스위칭하는 것은 빠르고 신뢰할 수 있다.

본 발명은 저비용, 고속, 및 더 반복할 수 있는 도파관 섬유 측정을 위한 이러한 요구를 만족시킨다.

본 출원은 1999. 4. 9일에 출원된 미국 예비특허출원 제 60/128,504호 및 1999. 4. 16일에 출원된 미국 예비특허출원 제 60/129,706호에 의거하여 우선권 주장한다.

본 발명은 도파관 섬유의 광 특성을 측정하기 위한 장치에 관한 것이되, 특히 광원 또는 검파기를 광학적으로 스위치 할 수 있는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 도파관 섬유 측정 장치의 실시예의 구성도이다.

본 발명의 한가지 특징은 광 도파관 섬유를 측정하기 위한 장치이며, 상기 광 도파관 섬유는 테스트 하에서 섬유의 론치 끝에 N X 1 광 스위치 및 테스트 하에서 섬유의 검파기 끝에 1 X M 광 스위치를 사용한다. 소정된 파장 및 론치 조건, 즉 스폿 크기 및 개구수를 구비한 광원은 N X 1 스위치의 N 포트의 하나에 각각 연결된다. 상기 검파기는 M X 1 스위치의 M 포트의 하나에 각각 연결된다. 그 결과, 섬유는 2개의 스위치 사이에서 연결될 수 있고, 소정된 측정 모두가 행해지는 동안 연결을 유지한다.

론치 끝단 스위치는 소스의 론치 조건, 즉 모드 전력 분포를 보호하도록 선택된다. 상기 검파기 끝단 스위치는 테스트 하에서 섬유를 빠져나가는 광의 모드 전력 분포를 보호하도록 선택된다. 임의의 측정에 대하여, 기준 섬유는 미리 설정된 스위치 사이에 연결되며, 예를 들어 기준선 론치 전력 또는 론치 펄스 폭과 같은 것이다. 따라서 대역폭 측정에 있어서, 테스트 하에서 섬유를 통해 지나가는 펄스의 펄스 폭은 기준 펄스 폭과 비교된다. 동일한 비교가 감쇠 측정에서 행해지되, 예외로 이러한 측정에 있어서 테스트 하에서 섬유를 빠져나가는 전력은 론치 전력과 비교된다.

본 발명의 실시예에서, 론치된 광의 개구수 또는 스폿 크기는 하나의 광에서부터 또 다른 소스까지 다양하다. 또한 임의의 소스는 단일 모드 레이저이다. 바람직한 실시예에서, 단일 모드 레이저원은 약 8㎛ 내지 30㎛ 범위에서 스폿 크기를갖는다.

또 다른 실시예에서, 론치된 광의 개구수 또는 스폿 크기의 어느 한쪽은 다중 모드 섬유의 모든 모드가 전력을 운반하지 않도록, 즉 야기되지 않도록 제한된다.

측정 장치의 다른 실시예는 1 X 2 커플러를 거쳐 스위치로 연결된 OTDR을 포함하며, 반사된 전력의 자취가 섬유의 각 끝단으로 론치된 광을 만들수 있도록 하기 위함이다. 상세한 OTDR 연결은 하기 도 1에서 나타난다.

본 발명의 추가적 특징 및 장점은 하기된 상세한 설명과 첨부도면을 참조함으로써 명백해질 것이다. 이러한 설명은 발명자에게는 명백할 것이고, 본 명세서에서 설명된 발명의 실시예로써 알 수 있을 것이다.

전술한 광범위한 설명과 하기된 상세한 실시예는 단지 발명의 실시예일 뿐이고, 청구범위의 발명의 특성과 특징을 이해하기 위한 관점이나 개요를 제공하려 한다. 본 발명을 설명하기 위하여, 첨부된 도면이 도시되어 있고, 본 명세서의 일부로 구성된다. 본 도면들은 발명의 작동과 원리를 설명하기 위한 설명 방법과 함께, 발명의 한가지 이상의 실시예를 설명해 준다.

이하, 첨부 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 측정 장치의 바람직한 실시예는 도 1에 도시되어 있고, 참조번호 10에 의해 나타난다.

본 발명에 따라, 도파관 섬유를 측정하기 위한 장치에 대한 본 발명은 테스트 하에서 섬유로 전력을 론치하기 위한 N X 1 스위치(2)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 각 광원(4)은 1 X 2 커넥터(12)를 통해 N X 1 스위치의 N 입력 포트의 하나에 광학적으로 연결된다. OTDR(6)의 경우에 있어서, 제2광 연결은 스위치(12)를 통해 1 X M 스위치(8)의 출력 끝단으로 통한다. 이러한 정렬은 테스트 하에서 섬유의 각 끝단으로부터 OTDR 자취를 얻도록 한다. 또한, 스위치(2)의 N 입력 포트에 도시된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 파장에 대하여 테스트 하에서 섬유의 다 모드 분산차(DMD)의 측정을 위한 소스(14)가 있다.

상기 섬유는 스플라이스(18)에 의해 측정 장치(10)에 광학적으로 연결된다. 이것은 본 기술분야에서 알려진 많은 기계적 스플라이스 중 임의의 하나 또는 융합 스플라이스이다. 가변 감쇠기(20)는 론치된 광 전력이 검파기(22)에 대해 매우 높은 경우에 사용하기 위해 회로에 안착된다. 전술된 기준 광 신호를 획득할 때 검파기의 과도한 동작은 훨씬 더 발생하기 쉽다. 스위치(24)는 일반적으로 사용되는 검파기로부터 광 전력을 데이터 저장 및 해석 수단(26)으로 보내도록 안착된다. 일반적으로 해석 및 저장 수단은 아날로그 대 디지털 인터페이스를 구비한 컴퓨터 및 오실로스코프를 포함한다. 이러한 해석 수단은 대역폭 및 감쇠를 계산하기 위해 사용되는 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 본 기술분야(전술된 FOTP 참조)에 잘 알려져 있으며, 따라서 여기에 더 이상 언급하진 않을 것이다.

다음은 도 1의 장치에서 사용되는 모드 전력 분포 또는 론치 조건의 실시예이다. 약 9.3㎛ 스폿 크기의 엄격하게 제한된 론치 조건 및 약 0.14 의 개구수(NA)는 스위치(2)의 하나의 입력 포트에서 표준 스텝 인덱스 단일-모드 섬유를 광섬유 피그테일(28)로 사용함으로써 달성된다. 다수개의 제한된 론치는 테스트 하에서 다중 모드 섬유와 함께 표준 단일 모드 섬유를 사용하고, 다중 모드 섬유 코어에 관련된 단일 모드 섬유 코어를 옵셋함으로써 달성될 것이다.

적절하게 제한된 론치 조건은 맨드럴 주위에 감겨진 50㎛ 코어 다중 모드 섬유를 피그테일(28)로써 사용함으로 달성될 수 있다. 5회전의 5㎜ 직경 맨드럴 주위로 감겨진 상기 섬유는 30㎛의 스폿 크기(직경) 및 0.13 개구수를 제공했다.

오버필드된 론치는 약 100㎛ 보다 더 큰 코어 직경 및 약 0.30 보다 더 큰 개구수를 구비한 스텝 인덱스 다중 모드 섬유를 피그테일(28)로써 사용함으로 달성된다.

예

도 1에 예시된 장치를 사용하는 측정이 수행된다. 스위치(2)는 JDS, DP8T 스위치 PN: SC1618-D2SP SN: B6B0366이다. 테스트는 스위치(2)로써 각각의 JDS 스위치, 1X2 스위치 PN: SW12-Z000311 SN: JC034991, 및 1X8 스위치 PN: SB0108-Z000329 SN: GB029604를 사용하여 반복된다. 가변 감쇠기(20)는 JDS, PN: HA9-Z046 SN: KC000660이다. 4개의 상이한 론치 조건은 62.5 미크론 코어, 125㎛ 외부 직경 섬유의 대역폭을 측정하기 위해 사용된다. 이것은 전술된 바와 같다:

ㆍTIA/EIA FOTP에 의해 정의된 표준 오버필드;

ㆍ30㎛ 스폿을 제공하는 적절히 제한된 론치 조건으로, 이는 5㎜ 직경 맨드럴 주위로 50㎛ 코어 섬유를 5회 회전하여 달성됨;

ㆍ62.5㎛ 코어 섬유와 관련된 4㎛에 의해 표준 스텝 인덱스 단일-모드 섬유의 코어를 옵셋함으로써 생성된 제한된 론치 조건; 및

ㆍ표준 스텝 인덱스 단일-모드 섬유를 사용함으로써 생성된 엄격하게 제한된 론치.

상기 테스트의 결과는 표1에 나타난다. 기준 벤치상에서 제조된 것에서 대역폭 측정의 퍼센트 차는 각 론치 조건 및 각 스위치 형태를 위해 주어진다. 가변 감쇠기에 의해 야기된 대역폭 측정에서의 퍼센트 차는 표1의 마지막 줄에 나타난다. 상기 퍼센트 차는 BW850 ㎚/BW1300 ㎚로써 표현된다. 1300㎚ 파장에서의 측정은 단일 모드 섬유 (SMF) 론치를 사용하여 생성되진 않는다.

론치	오버필드	30㎛	4㎛ 옵셋	SMF
DP8T	1%/5%	-19%/-8%	-11%/-6%	-20%/-
1X2	1%/1%	-23%/-6%	-6%/-3%	-21%/-
1X8	4%/2%	-48%/-15%	-31%/-15%	-33%/-
가변 감쇠기	1%/5%	0%/1%	-1%/0%	1%/-

상기 시스템의 끝에서 감쇠기의 영향은 상당히 미세하게, 즉 모든 경우에서 5%보다 작게 나타난다. 대부분의 스위치는 낮은 퍼센트 차를 보여주고, 특히 오버필된 론치의 경우가 그렇다.

요약하면, 본 발명은 섬유 광 스위치를 통해 다수의 론치 조건 및 다수의 파장에서 소스를 혼합하는 방법을 제공하며, 따라서 개방된 공기, 벌크 광 부품에 대한 필요성을 제거해 준다. 이것은 다중 모드 섬유 대역폭 측정을 하기 위한 수단을제공하되, 여기서 테스트 섬유는 이러한 조건의 모든 교환 하에서 완벽한 측정을 위하여 테스트 장치에 하나의 연결을 해야만 한다.

또한, 본 발명은 섬유 광 스위치 기술을 사용하는 다수의 광 측정 조합 방법을 제공한다. 따라서, 테스트 장치에 하나의 연결을 통하여 다수개의 측정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 광 타임 도메인 반사계 (OTDR) 또는 다 모드 지연차 (DMD) 측정은 상기 스위치의 추가적인 포트에 그들을 연결함으로써 대역폭 및 감쇠와 겸할 수 있다.

이러한 설계는 광 벤치를 제거하고 부품의 단일 전자 장비 레크를 활용한다. 그리고 나서, 하나의 연결은 개방된 공기 광학에 대한 요구 없이 다양한 론치 조건, 다양한 파장 및 다양한 측정에 있어서 스위치하기 위한 방법을 제공한다. 또한, 개방된 공기 광 회로에서 손실된 전력 제거에 의하여 활동 범위의 측정에서 현저한 부스트(boost)가 있다. 상기 활동 범위는 측정이 행해지면서 생성된 신호 대 노이즈 비를 유지하는 동안 측정 경로에 놓여질 수 있는 감쇠 양으로 본 분야에 알려져 있다.

따라서, 측정 시스템의 활동 범위는 측정될 수 있는 섬유 길이라 할 수 있다.

본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 속하는 본 발명의 변형, 변경 및 그 등가물을 포함한다.

Claims (11)

1. N 입력 포트 및 적어도 하나의 출력 포트를 구비한 제1광 스위치;

   다수개의 각 부재가 상기 N 입력 포트의 하나에 광학적으로 연결되어 있는 다수개의 레이저 또는 발광 다이오드 광원;

   적어도 하나의 입력 포트 및 M 출력 포트를 구비한 제2광 스위치;

   각각의 검파기가 상기 제2광 스위치의 M 출력 포트의 하나에 광학적으로 연결되어 있는 다수개의 광 검파기; 및

   상기 제1광 스위치의 적어도 하나의 출력 포트 및 상기 제2스위치의 적어도 하나의 입력 포트 사이에 광학적으로 연결되어 테스트되기 위한 기준 광섬유 길이 또는 광섬유 길이를 갖으며, 상기 광 검파기의 임의의 하나로부터 광을 수용하도록 광학적으로 연결된 광 측정 수단을 포함하되; 여기서,

   상기 제1스위치 및 제2스위치는 그것을 통하여 지나가는 광의 모드 전력 분포를 유지시켜주는 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 다중 모드 섬유는 측정되며, 다중 모드 섬유로 론치된 모드 전력 분포의 개구수 및 스폿 크기는 모든 다중 모드 섬유의 허용된 모드로 전력을 론치하기에 충분한 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
3. 제1항에 있어서, 다중 모드 섬유는 측정되며, 모드 전력 분포의 개구수 또는스폿 크기는 다중 모드의 몇몇 허용된 모드가 전력을 운송하지 않도록 제한되는 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
4. 제3항에 있어서, 미리 선택된 상기 레이저는 약 8㎛ 내지 30㎛ 범위에서 스폿 크기를 구비한 광을 제공하는 단일 모드 레이저인 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광원의 하나에서 시작하여 상기 광 검파기의 하나에서 끝나는 광로로 광학적으로 연결된 가변 감쇠기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 광 측정 수단은 테스트될 다중 모드 섬유의 대역폭을 측정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 광 측정 수단은 테스트될 다중 모드 섬유의 감쇠를 측정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 입력 포트 및 적어도 2개의 출력 포트를 구비한 제3스위치; 및

   상기 제3스위치의 적어도 하나의 입력 포트에 광학적으로 연결된 OTDR을 더포함하되; 여기서,

   상기 제3스위치의 적어도 2개의 출력 포트 중 하나는 상기 제1스위치의 입력 포트에 광학적으로 연결되고, 상기 제3스위치의 적어도 2개의 출력 포트 중 하나는 상기 제2스위치의 출력 포트에 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1스위치 또는 제2스위치의 어느 한쪽은 모듈 유닛인 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1커플러의 임의의 2개의 N 입력 포트 사이에서 자동적으로 스위치하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.
11. 제1항 또는 제10항의 어느 한쪽은 상기 제2스위치의 임의의 2개의 M 출력 포트 사이에서 자동적으로 스위치하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 섬유의 광 특성 측정 장치.