用于測量被測多模裝置的光功率衰減值的方法和系統、接收裝置和計算機可讀存儲器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于測量多模DUT的光功率衰減值的方法。該方法通常具有：使用光源來沿著具有彼此串行連接的第一多模裝置、該多模DUT和第二多模裝置的多模裝置鏈路傳播測試光；所述傳播包括誘導沿著該第一多模裝置以及沿著該第二多模裝置的該測試光的高階光纖模的優先衰減；使用光功率檢測器來檢測從該測試光沿著該多模裝置鏈路的該傳播而產生的光信號并且基于該所檢測的光信號發送輸出信號；以及使用處理器來基于該輸出信號確定該多模DUT的該光功率衰減值。
【專利說明】用于測量被測多模裝置的光功率衰減值的方法和系統、接收裝置和計算機可讀存儲器
[0001]相關申請的引用
[0002]本申請要求2015年I月28日提交的美國臨時申請序列號62/108588的優先權，該申請的內容通過引用結合在此。
技術領域
[0003]改進總體上涉及多模光纖鏈路中的光功率衰減測量，并且更具體地說，涉及使用光源功率計方法或光反射方法的光功率衰減測量。
【背景技術】
[0004]光功率衰減測量對恰當管理網絡通信系統是至關重要的。為此，電信工業協會(TIA)和國際電工技術委員會(IEC)制定了用于使用光源和功率計(簡稱光源功率計(LSPM)方法)或光時域反射儀(OTDR)方法來測量與被測裝置(DUT)相關聯的光功率衰減的標準程序。
[0005]對于LSPM方法，國際電工技術委員會(IEC)的IEC 61280-4-1標準提出了用于參考光功率衰減測量(OPLM)系統的不同的程序。這些參考和測量程序意味著使與期望在光纖布線中發生的眾多場景相關聯的光功率衰減測量標準化。
[0006]EF是由國際標準定義的函數(EF(r))，該函數描述了多模光纖中的光的模態分布的特征。它表征了離開(到空氣中)發射線的光的近場功率分布曲線。它被定義為落入光纖端面上的半徑為r的圓(即“環繞的”)內的總發射光功率的比例，其中r是到光纖芯的光中心的徑向距離。也存在表征光的模態分布的其他方法。
[0007]當進行多模DUT的插入損耗和衰減測量時，無論是LSPM方法還是OTDR方法，必須小心地控制測試光的模態分布以便測量插入損耗或衰減的可再現值。如果測試光的模態分布沒有很好地控制，則“差模衰減”可以導致不可重復且不可再現的測量結果。
[0008]為了解決這個問題，測試和測量國際標準(例如電信產業協會(TIA-526-14-B))和國際電工技術委員會(IEC 61280-4-1)定義了對多模DUT進行測量的測試光的模態分布要求。例如，IEC 61280-4-1標準提供了表征射入多模DUT的測試光的模態分布的環形通量函數EF(r)的目標，并定義了偏離該目標的非常嚴格的容差。更具體地說，基于光纖芯的4個或5個預定義半徑值上的EF值的上下邊界并針對于兩個波長(S卩850和1300nm)中的每一個，這種標準定義了一些要求。這些要求同時適用于LSPM方法和OTDR方法。
[0009]當光耦合至多模發射線中時，根據耦合條件和光源的光功率密度，耦合可能產生“欠滿”(即，激發的模式太少)或“過滿”(即，激發的模式太多)的離開多模發射線的光。需要調整射入多模DUT的測試光的模態分布以遵守EF要求或可以由這些標準定義的任何其他合適的模態分布要求。本領域中存在各種用于控制測試光的模態分布的方法，包括基于卷軸纏繞(即，將多模光纖繞給定直徑的圓形卷軸緊密纏繞)的方法。卷軸纏繞引起對應于初始過滿狀態的高階模的優先衰減。符合一組給定的模態分布要求(例如，如IEC 61280-4-1標準所定義)的發射條件被說成是“模式調節”。
[0010]這些標準因此需要對射入多模DUT的測試光的模態分布的控制，以便測量多模DUT的光功率衰減，不論是LSPM方法還是OTDR方法。然而，仍然有改進的余地。

【發明內容】

[0011 ] 按照IEC 61280-4-1標準所規定的LSPM測量的程序，多模DUT的光功率衰減值的測量通常包括在使用光功率檢測器檢測之前，調節來自光源的測試光的模態分布并沿著彼此串行連接的發射線、多模DUT和接收線傳播測試光。在多模DUT中發射測試光之前，采用模式調節器來控制傳播到多模DUT中的測試光的模態分布以滿足國際標準。按照常規參考程序來使用發射線和接收線。
[0012]在一些情況下，可能期望測量同一個多模DUT在相反方向連接時的另一個光功率衰減值。這種測量包括在使用光功率檢測器檢測從測試光的傳播而產生的光信號之前調節來自光源的測試光的模態分布并沿著發射線、但在相反方向連接的多模DUT (即，多模DUT被轉向)和接收線傳播測試光。然而，由于常規技術的不對稱性，發現，這樣測得的多模DUT的兩個光功率衰減值通常彼此不同。換句話說，兩個測量之間存在實質性差異。因此，需要提供一種提供相似的光功率衰減值而不管測量多模DUT所沿的方向如何的用于測量多模DUT的光功率衰減值的改進的方法。
[0013]因此，提供了供用于測量多模DUT的光功率衰減值的一種方法、一種系統和一種接收裝置，這些值至少部分方向無關。這種方向無關性意味著，在第一方向以及然后在第二相反方向測試多模DUT時測得的兩個光功率衰減值將通常顯示出比使用常規技術通常所獲得的差異更小的差別。
[0014]可以通過控制射入多模DUT的測試光的模態分布以及控制DUT的輸出處的測試光的模態分布(即，在檢測之前)來實現方向無關性。
[0015]如本文中所呈現，可以通過使用發射模式調節器(其可以沿著發射裝置或直接在光源裝置中提供)來實現對射入多模DUT的測試光的模態分布的控制，而可以通過使用具有接收模式濾波器的接收裝置來實現對DUT的輸出處的測試光的模態分布的控制(S卩，在光功率檢測之前)。發射模式調節器具有發射模式濾波器，并且可以具有攪模器。發射模式調節器和接收模式濾波器兩者誘導沿著相應的發射裝置和接收裝置傳播的測試光的高階光纖模的優先發減。
[0016]據設想，改進的LSPM方法可以涉及大面積檢測或光纖尾纖檢測。在涉及大面積檢測的情況下，控制接收裝置的模態分布可以僅包括模式濾波。可替代地，在涉及尾纖檢測的情況下，帶尾纖的光功率檢測器的任何模態分布靈敏度可以通過包含攪模器(例如階躍折射率多模光纖的一部分)以在使用帶光纖尾纖的光功率檢測器檢測之前分布光模式來克服。
[0017]根據IEC 61280-4-1標準，使用OTDR方法的多模DUT的光功率衰減值的測量通常通過調節來自光源的脈沖測試光的模態分布并沿著彼此串行連接的發射線、多模DUT和接收線傳播它并且檢測和分析從沿著測試鏈路的反向散射和反射而產生的返回光來進行。同樣在這種情況下，在多模DUT中發射測試光之前，模式調節器被配置為用于控制測試光的模態分布以滿足國際標準。
[0018]還發現，在另一個方面中，使用OTDR方法測量多模DUT的光功率衰減值通常產生與使用LSPM方法時略微不同的結果。因而存在著對于一種使用OTDR方法測得至少部分地對應于將使用LSPM方法測得的光功率衰減值的光功率衰減值的改進的方法的需要。
[0019]通過在將測試光射入多模DUT之前控制測試光的模態分布并且通過控制從接收線返回的光的模態分布，使用在此描述的方法、系統和接收裝置測得的光功率衰減值至少部分地類似于將使用LSPM方法測得的光功率衰減值。在這種情況下，控制返回多模DUT的光的模態分布可以包括模式濾波和模式攪亂兩者(例如，使用與階躍折射率多模光纖的一部分相連接的卷軸)。
[0020]根據一個方面，提供了一種用于測量多模DUT的光功率衰減值的方法，該方法包括:使用光源來沿著具有彼此串行連接的第一多模裝置、該多模DUT和第二多模裝置的多模裝置鏈路傳播測試光;所述傳播包括誘導沿著該第一多模裝置以及沿著該第二多模裝置的該測試光的高階光纖模的優先衰減;使用光功率檢測器來檢測從該測試光沿著該多模裝置鏈路的該傳播而產生的光信號并且基于該所檢測的光信號發送輸出信號；以及使用處理器來基于該輸出信號確定該多模DUT的該光功率衰減值。
[0021]根據另一個方面，提供了一種用于測量正沿著多模DUT傳播的光的光功率衰減值的系統，該系統包括:第一多模裝置和第二多模裝置，該第一多模裝置和該第二多模裝置具有各自被配置為用于誘導光的高階光纖模的優先衰減的第一模式調節器和模式濾波器中的對應的一個;光源，該光源被配置為用于產生測試光，以沿著包括彼此串行連接的該第一多模裝置、該多模DUT和該第二多模裝置的多模裝置鏈路傳播;光功率檢測器，該光功率檢測器可連接到該多模裝置鏈路并且被配置為用于檢測從該測試光的該傳播而產生的光信號并且基于該所檢測的光信號發送輸出信號；以及處理器，該處理器被配置為用于基于該輸出信號來確定該光功率衰減值。
[0022]根據另一個方面，提供了一種供用于使用反射方法來測量多模DUT的光功率衰減值的接收裝置，該接收裝置包括:梯度折射率多模光纖的第一部分;模式濾波器，該模式濾波器具有連接到梯度折射率多模光纖的該第一部分的一端，該模式濾波器誘導正沿著該模式濾波器傳播的光的高階光纖模的優先衰減;梯度折射率多模光纖的第二部分，梯度折射率多模光纖的該第二部分連接到該模式濾波器的另一端；以及攪模器，該攪模器連接到梯度折射率多模光纖的該第二部分，用于分布正沿著該攪模器傳播的光的光纖模式。
[0023]根據另一個方面，提供了一種具有記錄于其上用于由處理器執行以與包括光源和光功率檢測器的光時域反射儀一起使用的指令代碼的非瞬態計算機可讀存儲器，所述指令代碼包括:用于基于從測試光沿著多模裝置鏈路的傳播而產生的光信號來獲得輸出信號的代碼，該多模裝置鏈路包括彼此串行連接的發射裝置、多模DUT和如權利要求18所述的接收裝置;用于基于該輸出信號確定該多模DUT的至少一個光功率衰減值的代碼，該至少一個光功率衰減值中的至少一個等同于將使用光源功率計方法測得的該多模DUT的光功率衰減值；以及用于顯示該多模DUT的該至少一個光功率衰減值的代碼。
[0024]在閱讀本披露之后，關于這些改進的許多進一步的特征及其組合將對本領域的技術人員明顯。
【附圖說明】
[0025]在附圖中，
[0026]圖1是根據現有技術的與使用常規系統的單線參考程序相關聯的示例性流程圖；
[0027]圖2A是根據示例性實施例當多模DUT在第一方向時用于以LSPM方法測量該多模DUT的光功率衰減值的系統的示例的示意圖；
[0028]圖2B是根據示例性實施例的其中多模DUT在第二方向連接的圖2A中所示的系統的示意圖；
[0029]圖3是示出三組實驗光功率衰減值的圖表的示例，其中，每一組包括當多模DUT在第一方向和在第二方向連接時并使用圖1中所示的常規系統和圖2A至圖2B中所示的系統取得的實驗光功率衰減值；
[0030]圖4是根據示例性實施例的用于以雙向光損耗測試集(OLTS)方法測量多模DUT的光功率衰減值的系統的示例的示意圖；
[0031 ]圖5是根據示例性實施例的用于以OTDR方法測量多模DUT的光功率衰減值的系統的示例的示意圖；
[0032]圖6A是在參考步驟中示出的用于以OTDR方法測量多模DUT的光功率衰減值的系統的另一個不例的不意圖；
[0033I圖6B是在測量步驟中示出的圖6A的系統的其他示例的示意圖；
[0034]圖6C是在圖6A中所示的參考步驟中獲得的實驗OTDR參考曲線的示例的曲線圖；
[0035]圖6D是在圖6B中所示的測量步驟中獲得的實驗OTDR測量曲線的示例的曲線圖；并且
[0036]圖7是根據示例性實施例的用于以OTDR方法測量多模DUT的光功率衰減值的系統的另一個示例的示意圖，示出具有對稱的發射裝置和接收裝置。
【具體實施方式】
[0037]現在參照附圖，圖1示出了使用常規系統100確定DUT50的光功率衰減值的方法100’的流程圖。根據常規單線參考程序，常規系統100具有光源104、光功率檢測器106和具有發射模式調節器116的發射線108。發射模式調節器116具有發射模式濾波器并且可任選地具有攪模器。簡要地描述，方法100’具有測量與測試光沿著發射線108的傳播相關聯的參考功率值Pref的步驟110。由于發射模式調節器116，在發射線108的端傳播的測試光具有給定的模態分布。方法100’具有測量與測試光沿著發射線108、DUT 50和接收線114的傳播相關聯的第一功率值PI的步驟120。由于發射模式調節器116，在發射線108的端傳播到DUT 50中的測試光具有相同的給定模態分布。方法100’具有通過從參考功率值Pref減去第一功率值Pl來確定與DUT 50相關聯的光功率衰減值的步驟130。
[0038]圖2A至圖2B示出了根據改進的LSPM方法的用于測量多模DUT50的光功率衰減值的系統200的示例。在使用期間，系統200具有連接到多模裝置鏈路212的相對端的光源204和光功率檢測器以及至少與光功率檢測器206進行通信的處理器230。光功率檢測器206可以是大面積檢測器或帶光纖尾纖的檢測器。
[0039]如所描繪，多模裝置鏈路212具有分別彼此串行連接的第一多模裝置(稱為“發射裝置208”)、多模DUT 50和第二多模裝置(稱為“接收裝置214”)。為了便于理解，熟悉技術的讀者將理解，發射裝置208和接收裝置214的使用方式與常規單線參考中所采用的常規發射線108和接收線114(示于圖1)或如IEC 61280-4-1標準描述的常規雙線或三線參考中所采用的常規發射線和接收線類似。當然，發射裝置108和接收裝置114也可以在可設想的單線、雙線或三線參考的任何變體中使用。發射裝置208和接收裝置214可以各自包括彼此串行連接的多模光纖的一個或多個部分和一個或多個光多模組件。
[0040]為了清楚起見，圖2A示出了在第一方向52的多模DUT50，而圖2B示出了轉向為第二方向54的多模DUT 50。更具體地說，在第一方向52連接時，多模DUT 50的第一端50a朝向發射裝置208連接且第二端50b朝向接收裝置214連接。如圖2B中所示，當多模DUT50在第二方向54連接時，DUT 50的第一端50a朝向接收裝置214連接且第二端50b朝向發射裝置208連接。
[0041]廣泛地描述，在使用光功率檢測器206檢測接收的光信號之前，圖2A至圖2B中所示的發射裝置208和接收裝置214被配置為用于控制在測試光被射入多模DUT 50之前測試光的模態分布和傳播出多模DUT 50的光的模態分布兩者。接收的光信號從測試光沿著多模裝置鏈路212的傳播產生。通過這樣做，使用圖2A至圖2B中所示的系統200測得的光功率衰減值可以說是方向無關的，使用常規系統100測得的光功率衰減值情況不是這樣。實際上，使用常規系統100時發現，在多模DUT 50的一個方向進行的測量產生與將多模DUT 50轉向以在另一個方向進行測量時獲得的光功率衰減值可以有很大的差別的光功率衰減值。例如，圖3是示出同一個多模DUT上的三組實驗光功率衰減值(見測量號1、2和3)的圖表。每一組實驗數據包括使用常規系統100測量的第一對實驗光功率衰減值(見灰色箭頭)和使用系統200測量的第二對實驗光功率衰減值(見黑色箭頭)。第一對實驗光功率衰減值和第二對實驗光功率衰減值各自包括多模DUT 50在第一方向52連接時的一個測量和多模DUT 50在第二方向54連接時的另一個測量。可以注意到，第一對實驗值相差變化△ convl、Δ conv2和Δconv3 ο在本示例中，這些變化為約0.5至0.65dB的數量級。與此相反，第二對實驗值相差減小的變化Δ redl、Δ red2和Δ red3。在本示例中，減小的變化為約0.05至0.1OdB的數量級。
[0042]圖3中所示的第二對實驗值中的實驗值的分布表明，使用常規系統100在多模DUT在系統200中的兩個方向測量其光功率衰減值時獲得更緊密分布的結果。
[0043]發射裝置208和接收裝置214分別被配置為允許恰當的參考(如使用單線、雙線和/或三線參考程序)。更具體地說，發射裝置208在概念上具有發射模式調節器216和發射線218，并且接收裝置214在概念上具有接收線222和接收模式濾波器224。如圖2A至圖2B中所描繪，發射裝置208的發射模式調節器216和發射線218是波導的單個連續部分(例如多模光纖的連續部分)的一部分。也可以以多模光纖的連續部分的形式提供接收裝置214。
[0044]在進一步的實施例(未展示)中，發射模式調節器216被提供在光源204之內，使得僅當發射線218連接到光源204、或者更具體地說連接到被提供在光源204之內的發射模式調節器216時才產生發射裝置208。總之，在系統200的使用期間，發射裝置208被說成包含發射模式調節器216和發射線218。類似地，在一個實施例中，接收模式濾波器224被提供在光功率檢測器206之內，使得僅當接收裝置214連接到被提供在光功率檢測器206之內的接收模式濾波器224時才產生接收裝置214。在另一個實施例中，發射模式調節器216經由光學連接(例如接頭或端連接器)連接到發射線218。接收線222和接收模式濾波器224也可以經由光學連接而連接。在圖2A至圖2B中提供的示例中，沒有特別標識為多模階躍折射率光纖的任何多模光纖(包括發射模式調節器216、發射線218、接收線222和接收模式濾波器224的多模光纖)可以是梯度折射率多模光纖。
[0045]發射裝置208的發射模式調節器216和接收裝置214的接收模式濾波器224各自被配置為用于誘導沿著多模裝置鏈路212傳播的光的高階光纖模的優先衰減(簡稱為“光的優先衰減”)。在一個實施例中，光的優先衰減符合如IEC 61280-4-1國際標準所定義的發射條件要求。然而，光的優先衰減可以不限于IEC 61280-4-1或IEC60793-2-10國際標準。例如，優先衰減和發射條件可以符合任何其他相關的標準或另外定義的要求或建議。發射模式調節器216和接收模式濾波器224可以各自以纏繞在具有被適配為用于誘導光的優先衰減的直徑的圓形卷軸上的光纖的一部分的形式提供。在一個實施例中，圓形卷軸可以具有可調節環路，用于調節優先衰減。這種可調節的圓形卷軸的示例在于2014年6月11日提交的美國專利申請n0.14/301,646中描述。
[0046]據設想，取決于應用，在圖2A至圖2B中所示的LSPM方法中使用的光功率檢測器206可以是大面積光功率檢測器或帶光纖尾纖的光功率檢測器。在使用大面積光功率檢測器的情況下，如圖2A至圖2B所示的接收模式濾波器允許控制沿著接收裝置214的模態分布。可替代地，在使用帶光纖尾纖的光功率檢測器的情況下，光功率檢測器206的尾光纖可以被選擇為具有比接收模式濾波器224的芯直徑和數值孔徑大的芯直徑和數值孔徑，使得在測試光傳播出接收裝置之后不存在進一步的模式濾波。另外，帶光纖尾纖的光功率檢測器的任何模態分布靈敏度可以通過將攪模器(在圖2A至圖2B中未示出)在接收器模式濾波器224和帶光纖尾纖的光功率檢測器206之間包含到接收裝置214來克服。攪模器的示例是階躍折射率多模光纖的給定部分。
[0047]在使用期間，光源204用于產生測試光以傳播到多模裝置鏈路212中，以使光功率檢測器206可以檢測從測試光沿著多模裝置鏈路212的傳播而產生的光信號并且將代表所檢測的功率的值的輸出信號發送到處理器230。在接收到輸出信號時，處理器230被配置為用于基于輸出信號來確定多模DUT 50的光功率衰減值。在示出的實施例中，處理器230經由輸出信號連接232與光功率檢測器206進行通信。可以以有線連接、無線連接或其組合的形式實現輸出信號連接232。光功率檢測器206和處理器230之間的通信可以是直接的或者間接的(例如，經由網絡如互聯網)。在另一個實施例中，處理器230還與用于控制注入多模裝置鏈路212的測試光的光源204進行通信。
[0048]系統200還可以包括連接至處理器230的計算機可讀存儲器234。計算機可讀存儲器234可以用于存儲一個或多個參考功率值Pref或可以在單線、雙線和/或三線參考程序中測量的一個或多個其他功率值Pi。
[0049]在一個實施例中，計算機可讀存儲器234具有存儲于其上可以通過單線、雙線或三線參考程序的每一個步驟指導最終用戶的程序。在本實施例中，最終用戶由在系統200的顯示器(未示出)上顯示的后續多組指令指導，以幫助參考系統200和測量多模DUT 50的光功率衰減值。例如，一組示例性指令可以指示最終用戶將發射裝置208連接到光源204、將發射裝置208連接到接收裝置214并且將接收裝置214連接到光功率檢測器206。最終用戶與GUI交互以便系統200確認連接適當地進行。然后，該程序可以使光源204沿著發射裝置208傳播測試光，從而使光功率檢測器206接收光信號并且將輸出信號(其可以基于所檢測的光信號指示參考功率值Pref)發送到處理器230。參考功率值Pref可以存儲在計算機可讀存儲器234上。該組指令然后可以指示最終用戶將發射裝置208從光功率檢測器206斷開并且將多模DUT 50的端50a連接到發射裝置208、將多模DUT 50的端50b連接到接收裝置214的輸入端并將接收裝置214的輸出端連接到光功率檢測器206。該組指令可以顯示GUI，以便系統200確認多模DUT 50被適當地連接。該程序可以使光源204沿著這樣連接的多模裝置鏈路212傳播測試光，從而使光功率檢測器206能檢測光信號并且將輸出信號(指示第一功率值Pl)發送到處理器230 ο第一功率值可以存儲在計算機可讀存儲器234上。處理器230可以被進一步配置為用于通過從參考功率值Pref減去第一功率值Pl來確定多模DUT 50的光功率衰減值。該程序可以顯示測得的光功率衰減值。如將在下面描述，該程序可以使處理器230確定可能是方便的并且可使用輸出信號確定的其他光功率衰減值。
[0050]還應當理解的是，圖2A至圖2B的測量技術可以擴展到采用各自包括光源和帶光纖尾纖的光功率檢測器的兩個光損耗測試集(OLTS)的雙向LSPM方法的情況。在這種情況下，可以雙向測量光功率衰減值，而無需斷開和重新連接光源和光功率檢測器。如本領域中已知，OLTS也可以包含其他功能，如光反射損耗(ORL)和光纖長度測量。圖4是用于根據雙向OLTS方法測量多模DUT 50的光功率衰減值的系統400的示例。在本實施例中，系統400包括第一OLTS 426a和第二OLTS 426b，該第一OLTS 426a和該第二OLTS 426b各自具有第一光源404a和第二光源404b中的對應的一個以及第一帶光纖尾纖的光功率檢測器406a和第二帶光纖尾纖的光功率檢測器406b(簡稱為“光功率檢測器406a和406b”)中的對應的一個。如所描繪，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b連接到多模裝置鏈路412的相對端。更具體地說，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b中的每一個的第一光源404a和第二光源404b和第一功率檢測器406a和第二功率檢測器406b可經由光耦合器428a和428b連接到多模裝置鏈路412的端中的對應的一個。
[0051 ]在使用期間，多模裝置鏈路412具有彼此串行連接的第一多模裝置408、多模DUT50和第二多模裝置414。第一多模裝置408具有第一模式調節器416和第一多模線418并且第二多模裝置414具有沿著第二多模線422的第二模式調節器424。在這種情況下，可以理解，從取決于使用第一光源404a和第二光源404b中的哪一個可以將第一多模裝置408用作發射裝置或者接收裝置并且可以將第二多模裝置414用作發射裝置或者接收裝置的意義上說，第一多模裝置408與第二多模裝置414相對于多模DUT 50對稱。因此，取決于使用第一0LTS426a和第二OLTS 426b中的哪一個來沿著多模裝置鏈路412傳播測試光，第一多模線408可以是發射線或者接收線，并且第二多模線414可以是發射線或者接收線。第一模式調節器416和第二模式調節器424的第一模式濾波器和第二模式濾波器各自被配置為用于誘導沿著多模裝置鏈路412傳播的光的高階光纖模的優先衰減(簡稱為“光的優先衰減”)。在一個實施例中，光的優先衰減符合如IEC 61280-4-1國際標準或任何其他相關的標準或建議所定義的發射條件要求。第一模式調節器416和第二模式調節器424可以各自以纏繞在具有被適配為用于誘導光的優先衰減的直徑的圓形卷軸上的光纖的一部分的形式提供。
[0052]如所示，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b中的每一個具有第一處理器430a和第二處理器430b中的對應的一個以及第一計算機可讀存儲器434a和第二計算機可讀存儲器434b中的對應的一個。第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b中的每一個經由輸出信號連接432a和432b與第一處理器430a和第二處理器430b中的對應的一個進行通信。第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b中的每一個被配置為用于在使用第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b中的相應的一個檢測到從測試光沿著多模裝置鏈路412的傳播而產生的光信號時基于所檢測的光信號將輸出信號發送到第一處理器430a和第二處理器430b中的相應的一個。因此，第一處理器430a和第二處理器430b中的每一個被配置為用于基于輸出信號來確定多模DUT 50的光功率衰減值。
[0053]如圖4中所示，第一模式調節器416和第一多模線418是波導的單個連續部分(例如多模光纖的連續部分)的一部分。也可以以多模光纖的連續部分的形式提供第二多模裝置414。在圖4中提供的示例中，沒有特別標識為多模階躍折射率光纖的任何多模光纖(包括第一模式調節器416、第一多模線418、第二多模線422和第二模式調節器424的多模光纖)可以是梯度折射率多模光纖。
[0054]在進一步的實施例中，第一模式調節器416被提供在第一0LTS426a之內，使得僅當第一多模線418連接到第一OLTS 426a、或者更具體地說連接到被提供在第一OLTS 426a之內的第一模式調節器416時才產生第一多模裝置408。總之，在系統400的使用期間，第一多模裝置408被說成包含第一模式調節器416和第一多模線418。類似地，在一個實施例中，第二模式調節器424被提供在第二OLTS 426b之內，使得僅當第二多模裝置414連接到被提供在第二OLTS 426b之內的第二模式調節器424時才產生第二多模裝置414。第一多模裝置408和第二多模裝置414可以包括彼此串行連接的多模光纖的一個或多個部分和一個或多個光多模組件。這種連接可以通過端連接器、接頭或任何其他合適的連接來實現。例如，第一模式調節器416經由光學連接(例如接頭或端連接器)連接到第一多模線418。第二多模線422和第二模式調節器424也可以經由光學連接而連接。
[0055]在一個實施例中，第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b的尾光纖可以被選擇為具有比第一模式調節器416和第二模式調節器424中的相應的一個的芯直徑和數值孔徑大的芯直徑和數值孔徑，使得在測試光傳播出第一多模裝置和第二多模裝置中的對應的一個之后不存在進一步的模式濾波。另外，帶光纖尾纖的光功率檢測器的任何模態分布靈敏度可以通過將第一攪模器和第二攪模器(在圖4中未示出)中的一個鄰近第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b中的相應的一個包含到第一多模裝置408和第二多模裝置414中的相應的一個來克服。因此，第一模式調節器416包括第一模式濾波器并且可以包括第一模式攪模器，而第二模式調節器424包括第二模式濾波器并且可以包括第二攪模器。攪模器的示例是階躍折射率多模光纖的一部分。
[0056]可以理解，第一多模裝置408和第二多模裝置414的使用方式與常規單線、雙線和三線參考程序中的常規發射線108和接收線114(示于圖1)類似。因此，第一多模裝置408和第二多模裝置414中的每一個被配置為允許恰當的參考。
[0057]在使用期間，第一OLTS 426a和第二OLTS 426b用于產生測試光以傳播到多模裝置鏈路412中，使得第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b中的相應的一個可以檢測從測試光沿著多模裝置鏈路412的傳播而產生的光信號并且將代表所檢測的功率的值的輸出信號發送到第一處理器430a和第二處理器430b中的一個。在接收到輸出信號時，第一處理器430a和第二處理器430b被配置為用于基于輸出信號來確定多模DUT 50的光功率衰減值。在示出的實施例中，第一處理器430a和第二處理器430b經由輸出信號連接432a和輸出信號連接432b與第一光功率檢測器406a和第二光功率檢測器406b進行通信。可以以有線連接、無線連接或其組合的形式實現輸出信號連接432a和432b。光功率檢測器和處理器之間或者OLTS之間的通信可以是直接的或者間接的(例如，經由網絡如互聯網)。
[0058]第一計算機可讀存儲器434a和第二計算機可讀存儲器434b中的每一個連接到第一處理器430a和第二處理器430b中的相應的一個。計算機可讀存儲器434a和434b可以用于存儲一個或多個參考功率值Pref或可以在單線、雙線和/或三線參考程序中測量的一個或多個其他功率值Pi。在一個實施例中，計算機可讀存儲器434a和434b中的每一個具有存儲于其上可以通過單線、雙線或三線參考程序的每一個步驟指導最終用戶的程序。在本實施例中，最終用戶由在系統400的顯示器(未示出)上顯示的后續多組指令指導，以幫助參考系統400和測量多模DUT 50的光功率衰減值。這樣的一組指令的示例參照圖2A至圖2B中所示的系統200描述并且可以與系統400—起使用。
[0059]應理解，參照圖2A至圖2B介紹的方法可以類似地用于使用光時域反射儀(OTDR)方法對光功率衰減值的測量。圖5示出了根據OTDR方法的用于使用OTDR 526來測量多模DUT50的光功率衰減值的系統500的示例。在本實施例中，OTDR 526包括可經由光耦合器528連接到多模裝置鏈路512的共同的端的光源504和光功率檢測器506以及至少與光功率檢測器506進行通信的處理器530。在系統500的使用期間，多模式裝置鏈路512包括彼此串行連接的發射裝置508、多模DUT 50和接收裝置514。
[0060]廣泛地描述，發射裝置508具有發射模式調節器516和發射線518，并且接收裝置514具有沿著接收線522的接收模式濾波器524。如所描繪，多模DUT 50的端50a連接到發射裝置508的發射線518并且端50b連接到接收裝置514的接收線522，由此在系統500的使用期間，使發射裝置508和接收裝置514在多模裝置鏈路512的相對端。發射裝置508的發射模式調節器516和接收裝置514的接收模式濾波器524各自被配置為用于誘導沿著多模裝置鏈路512傳播的光的高階光纖模的優先衰減(簡稱為“光的優先衰減”)。在一個實施例中，光的優先衰減符合如IEC 61280-4-1國際標準或任何其他相關的標準或建議所定義的發射條件要求。發射模式調節器516和接收模式濾波器524可以各自以纏繞在具有被適配為用于誘導光的優先衰減的直徑的圓形卷軸上的光纖的一部分的形式提供。
[0061]發射裝置508和接收裝置514可以包括彼此串行連接的多模光纖的一個或多個部分和一個或多個光多模組件。如圖5中所描繪，發射裝置508的發射模式調節器516和發射線518是波導的單個連續部分(例如多模光纖的連續部分)的一部分。也可以以多模光纖的連續部分的形式提供接收裝置514。在圖5中提供的示例中，沒有特別標識為多模階躍折射率光纖的任何多模光纖(包括發射模式調節器516、發射線518、接收線522和接收模式濾波器524的多模光纖)可以是梯度折射率多模光纖。
[0062]在另一個實施例中，發射模式調節器516被提供在OTDR526之內，使得僅當發射線518連接到光源504、或者更具體地說連接到被提供在OTDR 526之內的發射模式調節器516時才產生發射裝置508。總之，在系統500的使用期間，發射裝置508被說成包含發射模式調節器516和發射線518。在另一個實施例中，發射模式調節器516經由光學連接(例如接頭或端連接器)連接到發射線518。接收線522和接收模式濾波器524也可以經由光學連接而連接。
[0063]光功率檢測器506的尾光纖可以被選擇為具有比發射模式調節器516的芯直徑和數值孔徑大的芯直徑和數值孔徑，使得在測試光傳播出發射裝置508之后不存在進一步的模式濾波。另外，帶光纖尾纖的光功率檢測器的任何模態分布靈敏度可以通過將攪模器(在圖5中未示出)包含到發射裝置508的近端來克服。這樣的攪模器的示例是階躍折射率多模光纖的給定部分。
[0064]應當注意的是，發射裝置508和接收裝置514的使用方式與如IEC61280_4_1標準描述的常規OTDR測量中所采用的常規發射測試線和尾測試線類似。因此，發射裝置508和接收裝置514中的每一個分別被配置為允許恰當的參考并且發射線518和接收線522中的每一個的長度被選擇為比由用于OTDR測量的特定脈寬產生的對應的死區長。
[0065]在使用期間，光源504用于產生測試光以傳播到多模裝置鏈路512中，使得光功率檢測器506可以檢測包括從測試光沿著多模裝置鏈路512的傳播而產生的反向散射和反射光的光信號并且將代表所檢測的功率的值的輸出信號發送到處理器530。在接收到輸出信號時，處理器530被配置為用于基于輸出信號來確定多模DUT 50的光功率衰減值。在示出的實施例中，處理器530經由輸出信號連接532與光功率檢測器506進行通信。可以以有線連接、無線連接或其組合的形式實現輸出信號連接532。光功率檢測器506和處理器530之間的通信可以是直接的或者間接的(例如，經由網絡如互聯網)。在另一個實施例中，處理器530還與用于控制注入多模裝置鏈路512的測試光的光源504進行通信。
[0066]系統500還可以包括連接到處理器530的計算機可讀存儲器534。計算機可讀存儲器534可以用于存儲一個或多個參考功率值或可以在參考程序中測量的一個或多個其他功率值。在一個實施例中，計算機可讀存儲器534具有存儲于其上可以通過該參考程序的每一個步驟指導最終用戶的程序。在本實施例中，最終用戶由在系統500的顯示器(未示出)上顯示的后續多組指令指導，以幫助參考系統500和測量多模DUT 50的光功率衰減值。考慮到系統500涉及OTDR方法而不是LSPM方法，這樣的一組指令的示例參照圖2A至圖2B中所示的系統200描述并且也可以與系統500—起使用。
[0067 ]如可以注意到，在同一個多模DUT上使用常規LSPM方法和常規OTDR方法(使用多模光纖的一部分作為接收裝置)測得的光功率衰減值通常相差小的偏差。事實上，可以表明，通過常規OTDR方法測得的光功率衰減值通常比通過常規LSPM方法測得的光功率衰減值低。
[0068]更具體地說，使用常規OTDR方法測得的光功率衰減值是來自向前傳播的光(稱為“正向波”)和向后傳播的光(稱為“反向波”)的貢獻的平均值，而波的每個方向的傳播都有對應的發射條件。換句話說，向前射入多模DUT的光的模態分布不同于從接收線返回、向后進入多模DUT的光的模態分布。因此，偏差的起因是由于三個來源:正向波模式濾波、過滿反向衰減以及濾波反向衰減。
[0069]實際上，常規接收裝置(包括多模光纖的一部分)上的瑞利反向散射以各模式所特定的轉換因子沿其將正向波逐漸轉換為反向波。該轉換因子對于低階模來說比高階模高，并且因而以有利于低階模的方式將光濾波。例如，如果對至多模DUT的發射條件進行模式調節(例如符合IEC 61280-4-1國際標準):在從多模DUT出來的光欠滿的情況下(典型情況)，通過OTDR方法獲得的正向衰減通常比通過LSPM方法測得的正向衰減小；在從多模DUT出來的光過滿的情況下，通過OTDR方法獲得的正向衰減通常比通過LSPM方法測得的正向衰減大;并且當也對從多模DUT出來的光進行模式調節時，OTDR正向衰減和通過LSPM方法測得的正向衰減之間沒有偏差。至于過滿反向衰減，應當注意的是反向散射光總是過滿并且幾乎與正向模式調節無關。反向波的衰減因此通常高估多模DUT的光功率衰減。在最典型的情況下，正向衰減比從反向衰減而產生的高估更強地低估光功率衰減，這在使用常規OTDR方法時導致通常被低估的光功率衰減值。關于濾波反向衰減，應當注意的是反向散射光將必須通過發射裝置回去，這可以呈現衰減，該衰減取決于從多模DUT出來的光的模態分布，從而濾波反向衰減也助長了偏差。
[0070]因此，圖6A至圖6B示出了基于OTDR方法的系統600，該系統具有用于測量多模裝置50的光功率衰減值的接收裝置614。系統600及其接收裝置614允許等同于常規OTDR測量的測量以及等同于LSPM方法的測量。換句話說，接收裝置614和系統600—起使用允許處理器630確定OTDR狀光功率衰減值測量和LSPM狀光功率衰減值測量兩者。下面的段落更詳細描述了接收裝置614和計算。圖6A示出了現有參考步驟中的系統600并且圖6B示出了隨后的測量步驟中的系統600。為了便于理解，圖6C示出了在圖6A中所示的參考步驟中獲得的實驗OTDR參考曲線650的示例，而圖6D示出了在圖6B中所示的測量步驟中獲得的實驗OTDR測量曲線660的示例。
[0071]如圖6A至圖6B中所描繪，OTDR 626包括可經由光耦合器628連接到參考鏈路636的近端的光源604以及光功率檢測器606。光源604產生測試光以沿著多模DUT傳播，而光功率檢測器606檢測包括從測試光沿著多模DUT的傳播而產生的反向散射和反射光的光信號，以產生OTDR曲線的形式的輸出信號，其表示隨沿著被測鏈路的距離而變的反向散射和反射光級值。熟悉技術的讀者應注意，圖6C至圖6D中所示的每一個帶撇的參考數字展示了與圖6A至圖6B中所示的不帶撇的參考數字中的對應的一個相關聯的反向散射功率級。例如，與DUT50相關聯的反向散射功率級在圖6D中示為帶撇的參考數字50’。這同樣適用于其他的反向散射功率級608’、614’、616’、618’、622a’、624，、622b’、631’、642’、638’、631a’、631b’和641，。
[0072]發射裝置608包括發射模式調節器616和發射線618，并且接收裝置614具有彼此串行連接的第一接收線部分622a、接收模式濾波器624、第二接收線部分622b和光返回裝置638。光返回裝置638是被配置為用于提供基本上與光的模態分布無關的反向散射轉換因子的裝置。在一個實施例中，正向波的模式和反向波的模式之間的轉換因子與正向波的模態分布無關。在一個實施例中，光返回裝置638被實現為階躍折射率光纖的一部分。在另一個實施例中，光返回裝置638是具有比第二接收線部分622b的芯直徑和數值孔徑大的芯直徑和/或數值孔徑的梯度折射率光纖(例如具有ΙΟΟμπι的芯直徑的多模光纖)的一部分。發射裝置608的發射模式調節器616和接收裝置614的接收模式濾波器624各自被配置為用于誘導沿著它們傳播的光的高階光纖模的優先衰減(簡稱為“光的優先衰減”)。在一個實施例中，光的優先衰減符合如IEC 61280-4-1國際標準或任何其他相關的標準或建議所定義的發射條件要求。發射模式調節器616和接收模式濾波器624可以各自以纏繞在具有被適配為用于誘導光的優先衰減的直徑的圓形卷軸上的光纖的一部分的形式提供。光返回裝置638可以進一步用于分布正沿著接收裝置614傳播的光的光纖模式。
[0073]發射裝置608和接收裝置614可以包括彼此串行連接的多模光纖的一個或多個部分和一個或多個光多模組件。如圖6Α至圖6Β中所描繪，發射裝置608的發射模式調節器616和發射線618是波導的單個連續部分(例如多模光纖的連續部分)的一部分。在另一個實施例中，發射模式調節器616被提供在OTDR 626之內，使得僅當發射線618連接到光源604、或者更具體地說連接到被提供在OTDR 626之內的發射模式調節器616時才產生發射裝置608。總之，在系統600的使用期間，發射裝置608被說成包含發射模式調節器616和發射線618。在另一個實施例中，發射模式調節器616經由光學連接(例如接頭或端連接器)連接到發射線618。
[0074]在圖6Α至圖6Β中所示的示例中，接收裝置614的第一接收線部分622a、接收模式濾波器624、第二接收線部分622b以多模光纖的連續部分的形式提供。然而，可以理解的是，第一接收線部分622a、接收模式濾波器624、第二接收線部分622b可以各自經由光學連接(例如接頭或端連接器)彼此連接。接收裝置614的第二接收線部分622b可以經由接頭642連接到光返回裝置638，例如圖6A至圖6B中所示。也可以使用任何其他光學連接。
[0075]在圖6A至圖6B中，沒有特別標識為多模階躍折射率光纖的任何多模光纖(包括發射模式調節器616、發射線618、第一接收線部分622a和第二接收線部分622b以及接收模式濾波器624的多模光纖)可以是梯度折射率多模光纖。在本實施例中，光返回裝置638是階躍折射率多模光纖的一部分。在一個實施例中，階躍折射率多模光纖終止于角拋光或非角拋光的表面。在另一個實施例中，光返回裝置638包括終止于可選反射表面640(如虛線所示)的遠端。
[0076]在另一個實施例中，光功率檢測器606的尾光纖可以被選擇為具有比發射模式調節器616的芯直徑和數值孔徑大的芯直徑和數值孔徑，使得在測試光傳播出發射裝置608之后不存在進一步的模式濾波。另外，帶光纖尾纖的光功率檢測器的任何模態分布靈敏度可以通過將攪模器(在圖6中未示出)包含到發射裝置608的近端來克服。這樣的攪模器的示例是階躍折射率多模光纖的給定部分。
[0077]已經發現，通過提供這樣的接收裝置614，可以至少部分同時解決過滿反向衰減和正向衰減模式濾波。更具體地說，第一接收線部分622a可以用于保持常規OTDR測量之間以及與LSPM方法的兼容性。發射模式調節器616和接收模式濾波器624可以用于控制正向波的模態分布以及用于控制反向波的模態分布，使得與反向波相關聯的衰減不再被高估(與常規OTDR方法相比)ο第二接收線622b可以用于估計傳播出多模DUT 50的光的模態分布。另夕卜，接收裝置614的光返回裝置638實現了方向無關并且也等同于通過LSPM方法測得的光功率衰減值的光功率衰減值的測量。
[0078]為了便于理解，熟悉技術的讀者將理解，發射裝置608和接收裝置614的使用方式與如IEC 61280-4-1標準描述的常規OTDR測量中所采用的常規發射線和尾線類似。因此，發射裝置608和接收裝置614中的每一個分別被配置為允許恰當的參考，并且發射線618和第一接收線部分622a中的每一個的長度被選擇為比由用于OTDR測量的特定脈寬產生的對應的死區長。
[0079]在使用期間，光源604用于產生測試光以傳播到多模裝置鏈路612中，使得光功率檢測器606可以檢測包括從測試光沿著多模裝置鏈路612的傳播而產生的反向散射和反射光的光信號并且將代表所檢測的功率的值的輸出信號發送到處理器630。在接收到輸出信號時，處理器630被配置為用于基于輸出信號來確定多模DUT 50的光功率衰減值。在示出的實施例中，處理器630經由輸出信號連接632與光功率檢測器606進行通信。可以以有線連接、無線連接或其組合的形式實現輸出信號連接632。光功率檢測器606和處理器630之間的通信可以是直接的或者間接的(例如，經由網絡如互聯網)。在另一個實施例中，處理器630還與用于控制注入多模裝置鏈路612的測試光的光源604進行通信。
[0080]系統600還可以包括連接到處理器630的計算機可讀存儲器634。計算機可讀存儲器634可以用于存儲一個或多個參考功率值或可以在參考程序中測量的一個或多個其他功率值。在一個實施例中，計算機可讀存儲器634具有存儲于其上可以通過該參考程序的每一個步驟指導最終用戶的程序。在本實施例中，最終用戶由在系統600的顯示器(未示出)上顯示的后續多組指令指導，以幫助參考系統600和測量多模DUT 50的光功率衰減值。示例性指令的示例在上文描述。
[0081 ]在參考步驟期間，參考鏈路636具有經由端連接器631串行連接到接收裝置614的發射裝置608。當參考鏈路636這樣連接到0TDR626時，可以操作OTDR 626以測量與沿著參考鏈路636的特定空間位置相關聯的參考功率值。
[0082]在本實施例中，OTDR626被配置為用于測量例如沿著圖6A中的發射裝置608和接收裝置614所示以及沿著圖6C中所示的OTDR參考曲線650所示的參考反向散射功率級值Pr, L、Pr, R、Pr, F和Pr, S。更具體地說，參考發射反向散射功率級值Pr, L表不在發射裝置618的遠端測得的反向散射功率級，參考接收反向散射功率級值Pr, R表示在接收裝置614的近端測得的反向散射功率級，參考濾波反向散射功率級值Pr, F表不在接收裝置614的第二接收線部分622b的遠端測得的反向散射功率級，且參考攪亂器光纖反向散射功率級值Pr,s表示在接收裝置614的光返回裝置638的遠端測得的反向散射功率級。
[0083]一旦測得這些參考反向散射功率級值Pr,L、PR,R、PR,F和Pr,s，處理器630可以使用等式(I)至(4)來確定以下參考衰減值，這些參考衰減值可以在進一步的步驟中用于計算表征多模DUT 50的衰減值和/或用于進行一些驗證。
[0084]OPAVr, con = Pr, l~Pr, R ； (I)
[0085]OPAVr,mf = Pr,r-Pr,f; (2)
[0086]OPAVr,i = PR,f-Pr,s; (3)
[0087]OPAViu 線=PR,l-Pr,s-OPAVr, cqn-OPAVr,MF; (4)
[0088]參考連接光功率衰減值OPAVr,ο?是與發射裝置608和接收裝置614之間的連接相關聯的光功率衰減值(OPAV)。可以通過將參考連接光功率衰減值OPAVr,?IN與預先確定的閾值進行比較來驗證參考鏈路636。如果OPAVr, CQN低于閾值，則可以保持參考鏈路636可接受。當然，如果OPAVr,con大于閾值，則可以顯示或以其他方式向最終用戶輸出警告。
[0089]參考模式濾波器光功率衰減值OPAVr,MF是主要與接收裝置614的模式濾波器624相關聯的衰減。同樣，可以通過將OPAVr,MF與預先確定的閾值進行比較來驗證參考鏈路636。如果OPAVr, MF低于閾值，則可以保持參考鏈路636可接受。OPAVr, MF的高值(大于閾值)可以指示發射線618的輸出處的過滿狀態(由于不良的連接器和/或不良的調節)。這種模態分布不應該是可接受的，并且可以顯示或以其他方式向最終用戶輸出對該效應的警告。
[0090]參考界面光功率衰減值OPAVr,:表示主要與梯度折射率多模光纖的第二部分和接收裝置的光返回裝置638的界面相關聯的功率下降。同樣，可以通過將OPAVrj與預先確定的閾值進行比較來驗證參考鏈路636。如果其低于閾值，則可以保持參考鏈路636可接受。OPAVr, L的高值(大于閾值)可以指示發射線618的輸出處的欠滿狀態(由于不良的連接器和/或不良的調節)。這種模態分布不應該是可接受的，并且可以顯示或以其他方式向最終用戶輸出對該效應的警告。可以理解，例如圖6A中所不的與參考反向散射功率級值Pr, L、Pr,r、Pr, F和Pr, s相關聯的空間位置可以變化。例如，參考攪亂器光纖反向散射功率級值Pr, s可以與光返回裝置638的近端而不是光返回裝置638的遠端相關聯。然而，參考鏈路636的驗證應該考慮與參考反向散射功率級值?1^、?[?,[?、?[^和?[?,5中的每一個相關聯的空間位置。[0091 ] I線參考光功率衰減值OPAVr, i線是類似于I線參考獲得的端到端衰減參考值。
[0092]貫穿本文件，功率值、功率比和等式通常分別以dBm和dB來表達。然而，本領域的技術人員將理解功率值、功率比和等式可以在線性標度上被等效地表達。
[0093]在圖6B中所示的測量步驟期間，參考鏈路636的線連接631打開以沿其橫向連接多模DUT 50，以形成多模裝置鏈路612。多模裝置鏈路612具有彼此串行連接的發射裝置608、多模DUT 50和接收裝置614。當多模裝置鏈路612這樣連接到OTDR 626時，可以操作0TDR626以測量與沿著多模裝置鏈路612的特定空間位置相關聯的功率值。在此實施例中，OTDR 626被配置為用于測量例如沿著圖6B中的多模裝置鏈路612以及在圖6D中所示的OTDR測量曲線660 中所不的反向散射功率級值 Pm, l、Pm, r、Pm, f、Pm, s、Pm, dstart 和 Pm, dend。
[0094]更具體地說，測得的發射反向散射功率級值Pm,L可以表示在發射裝置608的遠端測得的反向散射水平，測得的接收反向散射功率級值Pm,R可以表示在接收裝置614的近端測得的反向散射水平，測得的濾波反向散射功率級值Pm, f可以表示在接收裝置614的第二接收線部分622b的遠端測得的反向散射水平，測得的攪亂器光纖反向散射功率級值Pm,s可以表示在接收裝置614的光返回裝置638的遠端測得的反向散射水平，測得的DUT的近端反向散射功率級值PM,DSTART可以表示在多模DUT 50的近端50a測得的反向散射水平，且測得的DUT的端散射功率級值Pm,dend可以表示在多模DUT 50的遠端50b測得的反向散射水平。
[0095]一旦測得這些反向散射功率級值Pm, L、Pm, R、Pm, F、Pm, S、Pm, dstart和Pm, dend，處理器630可以使用等式(6)至(9)來確定以下光功率衰減值:
[0096]OPAVm, ConSTART=Pm, l-Pm, dstart; (5)
[0097]OPAVm,Cmiend = Pm,dend-Pm,r; (6)
[0098]OPAVm,mf = Pm,r-Pm,f; (7)
[0099]OPAVm, I = Pm, F-Pm, s; (8)
[0100]0PAVm,_=Pm,l-Pm,s; (9)
[0101 ] 測得的第一連接器光功率衰減值OPAVm,dstart是與定位在多模DUT 50的近端50a的第一線連接器631a相關聯的衰減。
[0102]測得的第二連接器光功率衰減值OPAVm,CcmEND是與定位在多模DUT50的遠端50b的第二線連接器631b相關聯的衰減。
[0103]測得的模式濾波器光功率衰減值OPAVm,MF是主要與接收裝置614的接收模式濾波器624相關聯的衰減。至于上述的參考鏈路，可以通過將OPAVm,MF與預先確定的閾值進行比較來進一步驗證測試光的模態分布。OPAVm, MF的高值可以指示DUT的輸出處的過滿狀態。
[0104]測得的界面光功率衰減值OPAVm,I表示主要與接收裝置614的第二接收線部分622b和光返回裝置638之間的界面相關聯的功率下降。可以使用OPAVm,〗進一步表征模態分布。OPAVm,L的高值可以指示DUT的輸出處的欠滿狀態。OPAVm,I可以用于量化欠滿光狀態。
[0105]I線測量光功率衰減值OPAVm, i線是類似于I線參考獲得的多模裝置鏈路612的原始衰減:
[0106]使用上述功率和光功率衰減值，處理器630可以確定最終用戶對于等式(1a)和(1b)可能需要的一個或多個光功率衰減值:
[0107]0PAVNciDir,_=0PAVM,i線-OPAVm線(1a)
[0108]OPAVNoDir,裁=OPAVNoDir, I線-OPAVr, CQN (1b)
[0109]I線方向無關衰減OPAVNc1Dir,!線表示類似于I線測量獲得的多模的衰減DUT 50，包括DUT 50的輸入連接器和輸出連接器兩者的衰減。2線方向無關衰減0PAVNciDir,2線表示類似于2線測量獲得的多模DUT 50的衰減，包括DUT 50的一個連接器的衰減。這些值有利地與在DUT50中推進OTDR測量所在的方向無關。
[0110]雖然OPAVn。.,!線和OPAVNciDir,2線可能是表征DUT 50的最有用的參數，但是可以計算并向最終用戶顯示或以其他方式輸出以下參數，以提供從使用常規方法獲得的參數的更好的轉換:
[0111]OPA Votdr , ι?!=Pm , L - Pm , R ； (11)
[0112]0PAVLSPM,_=0PAVNoDir,_+Corr(0PAVM,MF); (12a)
[0113]OPA Vlspm , 2?=OPA VnoD ir, M+Co rr(0PAVM,MF)； (12b)
[0114]其中Corr(OPAVm,MF)? OPAVm,MF
[0115]OTDR衰減OPAVqtdr,機表示使用OTDR常規地測量的多模DUT50的衰減，而I線LSPM衰減OPAVlsbu線和2線LSPM衰減OPAVlspm,裁表示分別使用I線和2線參考通過LSPM方法常規地測量的多模DUT 50的衰減。因此，習慣于LSPM狀光功率衰減值的最終用戶即使在使用OTDR626時也可以獲得這樣的LSPM狀值。
[0116]在實踐中，校正值CorHOPAVM,MF)的適當近似是測得的模式濾波器光功率衰減值OPA Vm,mf。然而，校正值Corr(0PA Vm,MF)實際上是測得的模式濾波器光功率衰減值OPA Vm,MF的確定性函數，如果有必要持有則可以通過理論或校準來進一步確定。
[0117]應當注意的是，通過在參考步驟進行雙向OTDR測量，可以進一步校正由于發射線618和第一接收線部分622a的變化的反向散射特性而在OTDR測量上誘導的偏差，如授予萊布倫(Leblanc)等人的專利申請公開US 2015/0198503 Al中描述。
[0118]在這種實施例中，計算機可讀存儲器634具有記錄于其上用于由處理器630執行以與OTDR 626—起使用的指令代碼。指令代碼可以具有:用于基于從測試光沿著多模裝置鏈路612的傳播而產生的光信號來獲得輸出信號的代碼，該多模裝置鏈路包括彼此串行連接的發射裝置608、多模DUT 50和接收裝置614;用于處理輸出信號以基于輸出信號確定多模DUT 50的至少一個光功率衰減值的代碼，其中，該至少一個光功率衰減值中的至少一個對應于使用LSPM方法測得的多模DUT的光功率衰減值；以及用于顯示多模DUT 50的該至少一個光功率衰減值的代碼。應當理解，存儲器可以具有用于計算和顯示上文所描述的參考反向散射功率級值、測得的反向散射功率級值和光功率衰減值中的任一個的指令代碼。
[0119]圖7示出了用于使用OTDR726來測量多模DUT 50的光功率衰減值的系統700的另一個示例。類似于圖5至圖6B中所示的實施例，圖7中所示的OTDR 726具有光源704、光功率檢測器704、處理器730和可選計算機可讀存儲器734。光源704和光功率檢測器704可經由光耦合器728連接到多模裝置鏈路712的一端。在系統700的使用期間，多模裝置鏈路712具有發射裝置708、多模DUT 50和接收裝置。在本示例中，發射裝置708和接收裝置714經由端連接器731a和731b連接到DUT 50。
[0120]從圖7中可見，可以說發射裝置708和接收裝置714彼此對稱。因此，將容易理解，圖7的系統700對于雙向OTDR測量可以特別有用。
[0121]更具體地說，發射裝置708具有彼此串行連接的第一發射線部分718a、第二發射線部分718b、發射模式調節器716、第三發射線部分718c和光返回裝置742。在本實施例中，發射光返回裝置742也可以用于分布反向散射和反射光的光模式，以克服OTDR 726的光功率檢測器704可具有的任何模態分布靈敏度。如所描繪，第三發射線部分718c、發射模式調節器716和第二發射線部分718b是波導的單個連續部分(例如多模光纖的連續部分)的一部分。發射光返回裝置742經由第一發射端連接器731c連接到第三發射線部分718c。第二發射線部分718b經由第二發射端連接器731d連接到第一發射線部分718c。可以理解，OTDR 726的尾光纖可以被選擇為具有比發射模式調節器716的芯直徑和數值孔徑大的芯直徑和數值孔徑，使得在反向散射和反射光傳播出發射裝置708之后不存在進一步的模式濾波。
[0122]在此所示示例中，接收裝置714具有彼此串行連接的第一接收線部分722a、第二接收線部分722b、接收模式濾波器724、第三接收線部722c和接收光返回裝置738。第二接收線部分722b、接收模式濾波器724和第三接收線部分722c是波導的單個連續部分(例如多模光纖的連續部分)的一部分。第一接收線部分722a經由第一接收端連接器731e連接到第二接收線部分722b。第三接收線部分722c經由第二接收端連接器731f連接到接收光返回裝置738。在另一個實施例中，接收光返回裝置738具有終止于可選反射表面740的遠端。
[0123]當使用系統700測量多模DUT50的光功率衰減值時，發射光返回裝置742連接到OTDR 726，第一發射線部分718a連接到多模DUT50，第一接收線部分722a連接到多模DUT50，且接收光返回裝置738位于多模裝置鏈路712的自由端。端連接器731c、731d、731e和731f便于在需要的時候更換發射裝置708和接收裝置714的組件中的任一個。例如，在使用期間，第一發射線部分718a和第一接收線部分722a將被從多個多模DUT 50重復地連接并斷開，這可以導致端連接器731a和731b磨損。當端連接器731a和731b被評估為磨損時，端連接器731d和731e允許更換第一發射線部分718a和第一接收線部分722a，而無需更換整個發射裝置708和接收裝置714。此外，當給定多模DUT具有不適合于第一發射線部分718a和第一接收線部分722a的端連接器731a和731b的端連接器時，端連接器731d和731e允許用第一發射線部分718a和第一接收線部分722a代替具有不適合給定多模DUT的端連接器的端連接器的其他第一發射線部分和其他第一接收線部分。
[0124]在本示例中，發射模式調節器716和接收模式濾波器724可以各自以纏繞在具有被適配為用于誘導光的優先衰減的直徑的圓形卷軸上的梯度折射率光纖的一部分的形式提供。例如，以具有超過20m的長度的梯度折射率多模光纖的形式提供第一發射線部分718a和第一接收線部分722a，以具有約6m的長度的梯度折射率多模光纖的形式提供第二發射線部分718b和第二接收線部分722b，以具有至少20m的長度的梯度折射率多模光纖的形式提供第三發射線部分718c和第三接收線部分722c。在本示例中，各自以具有至少20m的長度的給定長度的階躍折射率多模光纖的形式提供發射光返回裝置742和接收光返回裝置738。
[0125]在另一個實施例中，發射光返回裝置742和發射模式調節器716被提供在OTDR726之內，使得僅當第一發射線部分718a連接到OTDR 726、或者更具體地說連接到被提供在OTDR 726之內的第二發射線部分718b時才產生發射裝置708。總之，在系統700的使用期間，發射裝置708被說成包含發射光返回裝置742和發射模式調節器716。
[0126]應當注意的是，發射裝置708和接收裝置714的使用方式與如IEC61280_4_1標準描述的常規OTDR測量中所采用的常規發射線和尾線類似。因此，發射裝置708和接收裝置714中的每一個分別被配置為允許恰當的參考。
[0127]在使用期間，光源704用于產生測試光以傳播到多模裝置鏈路712中，使得光功率檢測器706可以檢測包括從測試光沿著多模裝置鏈路712的傳播而產生的反向散射和反射光的光信號并且將代表所檢測的功率的值的輸出信號發送到處理器730。輸出信號可以用于顯示OTDR曲線(例如類似于圖6C至圖6D中所示的OTDR曲線650和660的OTDR曲線)。在接收到輸出信號時，處理器730被配置為用于基于輸出信號來確定多模DUT 50的光功率衰減值。在示出的實施例中，處理器730經由輸出信號連接732與光功率檢測器706進行通信。可以以有線連接、無線連接或其組合的形式實現輸出信號連接732。光功率檢測器706和處理器730之間的通信可以是直接的或者間接的(例如，經由網絡如互聯網)。在另一個實施例中，處理器730還與用于控制注入多模裝置鏈路712的測試光的光源704進行通信。
[0128]在一個實施例中，計算機可讀存儲器734具有存儲于其上可以通過雙線或三線參考程序的每一個步驟指導最終用戶的程序。在本實施例中，最終用戶由在OTDR 726的顯示器(未示出)上顯示的后續多組指令指導，以幫助參考系統700和測量多模DUT 50的光功率衰減值。考慮到系統700涉及OTDR方法而不是LSPM方法，這樣的一組指令的示例參照圖6A至圖6B中所示的系統600描述并且也可以與系統700—起使用。如將理解，多模DUT 50的光功率衰減值的確定可以涉及反向散射功率級值的測量和計算，例如上文參照圖6A至圖6B和等式(I)至(12b)所描述。
[0129]如可被理解的，以上描述的和展示的這些示例僅旨在為示例性的。范圍由所附權利要求書來指定。
【主權項】
1.一種用于測量多模DUT的光功率衰減值的方法，該方法包括: 使用光源來沿著具有彼此串行連接的第一多模裝置、該多模DUT和第二多模裝置的多模裝置鏈路傳播測試光； 所述傳播包括誘導沿著該第一多模裝置以及沿著該第二多模裝置的該測試光的高階光纖模的優先衰減； 使用光功率檢測器來檢測從該測試光沿著該多模裝置鏈路的該傳播而產生的光信號并且基于該所檢測的光信號發送輸出信號;并且 使用處理器來基于該輸出信號確定該多模DUT的該光功率衰減值。2.如權利要求1所述的方法，其中，所述傳播在該多模裝置鏈路的一端進行，并且其中，所述檢測在該多模裝置鏈路的另一端進行。3.如權利要求1所述的方法，其中，所述傳播和所述檢測在該多模裝置鏈路的同一端進行。4.如權利要求3所述的方法，其中，所述傳播進一步包括在所述誘導沿著該第二多模裝置的該優先衰減之后對沿著該第二多模裝置的該測試光的光纖模式進行攪亂。5.如權利要求3或4所述的方法，其中，該多模DUT的所述確定的光功率衰減值等同于將使用光源功率計方法測得的該多模DUT的光衰減功率值。6.一種用于測量正沿著多模DUT傳播的光的光功率衰減值的系統，該系統包括: 第一多模裝置和第二多模裝置，該第一多模裝置和該第二多模裝置具有各自被配置為用于誘導光的高階光纖模的優先衰減的第一模式調節器和模式濾波器中的對應的一個； 光源，該光源被配置為用于產生測試光，以沿著包括彼此串行連接的該第一多模裝置、該多模DUT和該第二多模裝置的多模裝置鏈路傳播； 光功率檢測器，該光功率檢測器可連接到該多模裝置鏈路并且被配置為用于檢測從該測試光的該傳播而產生的光信號并且基于該所檢測的光信號發送輸出信號；以及 處理器，該處理器被配置為用于基于該輸出信號來確定該光功率衰減值。7.如權利要求6所述的系統，其中，該光源和該光功率檢測器兩者可連接到該多模裝置鏈路的同一端供用作光時域反射儀，該所檢測的光信號包括從該測試光沿著該多模裝置鏈路的該傳播而產生的反向散射和反射光。8.如權利要求7所述的系統，其中，該第二多模式裝置進一步包括在該第二多模裝置的該模式濾波器下游的光返回裝置，該光返回裝置被配置為用于提供基本上與光的模態分布無關的反向散射轉換因子。9.如權利要求8所述的系統，其中，該第二多模裝置的該光返回裝置包括階躍折射率多模光纖的一部分。10.如權利要求8所述的系統，其中，該第二多模裝置的該光返回裝置包括梯度折射率多模光纖的一部分，該梯度折射率多模光纖具有比該第二多模裝置的芯直徑或數值孔徑大的芯直徑或數值孔徑中的至少一個。11.如權利要求7、8、9或10所述的系統，其中，該第二多模裝置進一步包括在該模式濾波器上游的梯度折射率多模光纖的第一部分和在該模式濾波器下游且在該光返回裝置上游的梯度折射率多模光纖的第二部分。12.如權利要求6所述的系統，其中，該光源和該光功率檢測器可連接在該多模裝置鏈路的相對端。13.如權利要求6所述的系統，其中，該第二多模裝置的該模式濾波器包括纏繞在具有被適配為用于誘導該優先衰減的直徑的圓形卷軸上的多模光纖的一部分。14.一種供用于使用反射方法來測量多模DUT的光功率衰減值的接收裝置，該接收裝置包括: 梯度折射率多模光纖的第一部分； 模式濾波器，該模式濾波器具有連接到梯度折射率多模光纖的該第一部分的一端，該模式濾波器誘導正沿著該模式濾波器傳播的光的高階光纖模的優先衰減； 梯度折射率多模光纖的第二部分，梯度折射率多模光纖的該第二部分連接到該模式濾波器的另一端；以及 光返回裝置，該光返回裝置連接到梯度折射率多模光纖的該第二部分并且被配置為用于提供基本上與光的模態分布無關的反向散射轉換因子。15.如權利要求14所述的接收裝置，其中，該模式濾波器包括纏繞在具有被適配為用于誘導該優先衰減的直徑的圓形卷軸上的多模光纖的一部分。
【文檔編號】H04B10/07GK105827306SQ201610020509
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月13日
【發明人】B·呂謝, 何剛
【申請人】愛斯福公司