用于从光学波导提取光的方法及装置制造方法及图纸

用于通过将光学波导（１２）弯曲到在该波导中传播的任何光的一部分从该波导泄露的程度来从该波导提取光的装置，该装置包括：一个弯曲单元（１０），用于根据控制信号（Ｓ）弯曲该波导的一部分以及提供与从该波导泄露的光成正比的检测信号（Ｐ↓［ａ］）。一个控制单元（１４）响应于所述检测信号（Ｐ↓［ａ］）改变控制信号（Ｓ），以使弯曲单元（１０）逐渐减小弯曲角度，该控制单元具有处理器单元（４６），该处理器单元计算检测信号（Ｐ↓［ａ］）相对于弯曲半径（Ｒ）的改变速率（ｄＰ↓［ａ］／ｄＲ），并且使弯曲单元保持上述改变速率基本等于预定值的弯曲半径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于通过弯曲光学波导来从该光学波导提取光的方法及装置。本专利技术的实施方案可以应用在在线(live)纤维检测、信号 采样、接头损耗测试、在诸如光学波导等中传播的光的功率测量等领 域。
技术介绍
经常有必要通过提取正在被传导的光的一部分来得以检测光学波 导中的信号。例如，以下各项是有用的能够区分在线(载有信号的) 光学波导和无在线(dark)(无信号的)光学波导、能够提取用于采 样的信号，执行所传导的光功率的近似测量，在发生可能的局部损耗 之前和之后一一在诸如接头等之前和之后执行所传导的光功率差的准 确测量，以及确定传输方向。希望执行这些操作而不使信号中断、过 度衰减或失真，尤其是在电信系统中，因为在不冒导致传输出错因而 导致潜在的通信中断以及甚至系统停机的危险的情况下，许多这样的 系统运行的余量通常不允许多于约一分贝的额外衰减。众所周知，可以通过弯曲诸如光纤等的光学波导使得一小部分所 传导的光从该波导泄露来从该光学波导中提取光。所提取的光等效称 为弯曲损耗。用于以这种方式弯曲光纤以提取光的设备通常被称为"光 纤抽头(optical fiber tap)",并且可以4吏用"孩支弯曲"或"宏弯 曲"。例如，美国专利No. 5， 708， 499公开了微弯曲和宏弯曲两者的使 用。然而，在多数中心局和室外应用中，光纤是被制成光缆，即被用 緩沖材料(典型地是硅或环氧树脂)和塑料套(通常是PVC或聚乙烯) 之一或两者保护。各种缆类型是常见的，但是具有3mm直径的护套电 缆和具有900微米标称直径的紧緩冲光纤是最常见的。向这样的护套 或緩冲光纤施加微弯曲是不实际的。宏弯曲具有比波导直径大得多的曲率半径。当向光纤施加这样的 弯曲时，即使光纤是用缆绳等縛住的，该弯曲也会使大量光泄露出去。 此外，在多数情况下，緩冲涂层和护套材料在电信系统中所使用的近 红外波长下都具有某种程度的透明度，使得有可能在外部检测到泄露 的光的不可忽略的一部分。对于给定的光纤，检测某个数量的泄露光所需要的宏弯曲程度很 强地依赖于波长。对于较长的波长需要较少的弯曲，而对于较短的波 长需要较多的弯曲。对于给定的波长，所需要的检测灵敏度还依赖于 光纤类型以及保护光纤的涂层和护套的类型与颜色。宏弯曲设备进行 信号检测的性能很大程度上依赖于提取的光的量，该提取的光的量与 引起的所传导的光的衰减("插入损耗")成正比。明显地，如果所 传导的信号功率低，则希望将波导弯曲到相对紧的半径，以便提取尽 可能多的信号，但是不超过系统的损耗余量，使信号失真或甚至导致 对光纤的物理损害。因此，希望精细地控制弯曲半径。已知，所谓的"夹式(clip-on)"设备使用宏弯曲装置来从光学 波导提取一部分传导的光，并且使用检测装置来确定所提取的光的量。 然而，几乎所有的现有技术都限于通过固定的弯曲结构产生宏弯曲， 即其中，要么弯曲半径不改变，要么在弯曲半径改变时不检测其部分泄漏光(例如，在电缆夹紧过程中)。在该固定弯曲结构现有技术中，已知宏弯曲设备考虑不同的光纤、 护套和涂层类型。 一种这样的i殳备是EXFO Electro-Optical Engineering Inc. (EXF0光电工程/^司)出售的，产品名称为LFD-200 Live Fiber Detector ( LFD-200在线光纤检测器)。该夹式i殳备包括 所谓的"固定"弯曲装置，该弯曲装置具有一组不同形状和尺寸的可 互换头，光纤在该头上面被弯曲到固定的弯曲半径。该方法的一个缺 点是，该固定宏弯曲导致的插入损耗很强地依赖于波长，使得当传播 光的波长是比如1310或1550nm时不能够同时优化插入损耗和灵敏度。 该设备的另一缺点是，使用该设备的技术人员不得不针对每种光纤类 型手工改变设备头。因而，该设备的使用限于该组可互换头的设计所 针对的电缆类型和波长组。在另一已知的、美国专利No. 4, 671, 653中公开的宏弯曲设备中， 将所检测的光的水平与固定弯曲结构确定的预定阈值进行比较，并且如果达到该阈值，则指示灯打开。该设备的一个缺点是，所检测的光 的水平将依赖于诸如纤维中的光功率、纤维类型以及波长等因素，以 及光穿过涂层和护套时发生的吸收和散射的量。因此，阈值的选择非 常近似并且依赖于具体的应用。此外， 一般而言，没有关于宏弯曲引 起的插入损耗的信息。美国专利No. 5, 781， 285公开了一种光纤抽头，为了避免对光纤的 机械损害，该光纤抽头借助横向按压被测光纤的探测器逐渐地减小该 光纤的弯曲半径。该设备的主要目的是检测在光纤中存在或不存在光。 该设备可以用于各种光纤类型，因为可以在该器具的底板上提供若干 个具有不同曲率半径的不同凹形区域，以导致相应的宏弯曲。 一个探 测器用于按压光纤，并且一个检测器位于该探测器中。注意，不同凹 形区域的使用与上述EXFO器具中的可互换头的使用功能上等效。在不 知道光纤类型、波长以及光纤中的光功率的情况下，该设备的宏弯曲 引起的插入损耗可能导致过度损耗，并因此导致可能的系统故障。欧洲专利No. 0639762也公开了 一种应用宏弯曲的光纤抽头，但是 该光纤抽头使用阻尼机构来限制施加该宏弯曲的陡度，从而降低光纤 损害的可能性，并且在在线传输系统的情况下，降低应用期间出现出 错群的风险。然而，没有关于宏弯曲引起的插入损耗的信息，并且该 设备可能导致过度损耗，并因此导致可能的系统故障。其它已知的宏弯曲设备包括围绕心轴缠绕光纤。欧洲专利 No. 0361962公开了这样的光纤抽头，该光纤抽头围绕圆锥形心轴缠绕 光纤。弯曲半径随着心轴绕其轴线旋转逐渐减小，直到检测器检测到 一些泄露光，或直到达到预定最大弯曲水平。该设备的一个缺点是 在已将光纤弯曲到足以提取一些光之后，光沿着长于为检测目的而必 需的部分的光纤部分泄露。结果，该光的大部分不被检测到，因而被 浪费。如前所述，必须针对光纤类型和波长以及护套和緩冲涂层类型 校准利用该设备进行的任何测量，在缺少任何该资料的情况下，不可 能得到宏弯曲引起的插入损耗。新近，美国专利申请No. 2005/0041902 (Frigo等人)公开了一种 用于通过向通过光纤传播的光信号施加时变调制来识别光纤的方法和 装置。 一个发射器，例如侧向接触光纤的振动活塞，在第一位置施加时变调制， 一个下游接收器通过弯曲围绕心轴的光纤提取光以提取信 号的一部分，并且在所提取的部分检测时变调制。如在上述EXF0设备的情况下那样，Frigo等人的主要实施方案使 用可互换的心轴或"砧"，每个心轴或"砧"的特征在于其不同的曲 率半径。如上面所解释的，使用这样的心轴在该领域中是不方便的， 尤其是当技术人员不确定波长或被测光纤中的功率水平时。Frigo等人的主要目的是检测在光纤中传播的光上调制信号的存 在，同时最小化测量侵入。因此，他们尽力从光纤提取最小量的光， 即只足以使得能够检测时变信号，以便确保不超过插入损耗限度。然 而，在不知道光纤中的光功率、光纤类型和波长信息的情况下，不可 能得到宏弯曲引起的插入损耗的实际值，因此不可能确保不超过插入 损耗限度。
技术实现思路
本专利技术设法克服，或至少改进，这些已知设备的一个或多个缺点， 或至少提供替代方案。为此，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于通过将光学波导（１２）弯曲到在该波导中传播的任何光的一部分从该波导泄露的程度来从该波导提取光的装置，其特征在于：（ｉ）一个弯曲单元（１０），用于根据控制信号（Ｓ）弯曲该波导的一部分以及提供与从该波导泄露的光成正比的检测信号（Ｐ↓ ［ｄ］）；（ｉｉ）以及一个控制单元（１４），用于响应于所述检测信号（Ｐ↓［ｄ］）改变控制信号（Ｓ），以使弯曲单元（１０）逐渐减小弯曲半径（Ｒ），该控制单元计算所述检测信号（Ｐ↓［ｄ］）相对于弯曲半径（Ｒ）的改变速率，并且使该 弯曲单元保持上述改变速率基本等于预定值的弯曲半径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：何刚，
申请(专利权)人：爱斯福光电工程公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]