MXPA01010149A - Aparato para medir las propiedades de una fibra optica. - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato para medir las propiedades de una fibra optica de guia de ondas; el aparato esta libre de aberturas, lentes y espejos habitualmente necesarios en la medicion de algunas propiedades de fibra de gula de ondas; el aparato utiliza un conmutador optico en el extremo de lanzamiento de la fibra optica que se va a probar y otro conmutador optico en el extremo de salida de la fibra optica que se va a probar; los conmutadores conservan la distribucion del modo de energia, particularmente el tamano de punto, de la luz que a pasa a traves de los mismos; el aparato se puede utilizar para medir el ancho de banda o la atenuacion de una fibra de guia de onda de modo multiple, ambos parametros los cuales se afectan por la distribucion del modo de energia de lanzamiento y detectado.

Description

APARATO PARA MEDIR LAS PROPIEDADES DE UNA FIBRA ÓPTICA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. No. 60/128,504, presentada el 9 de abril de 1999, y la solicitud provisional de E.U.A. No. 60/129,706, presentada el 16 de abril de 1999.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1 . CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente con un aparato para medir las propiedades ópticas de una fibra de ondas y particularmente con un aparato que utiliza la conmutación óptica de las fuentes de luz o detectores. 2. ANTECEDENTES TÉCNICOS Las mediciones ópticas de fibra de guía de ondas siempre han sido una parte costosa del proceso de manufactura. ; ._ ; -;, ,_ ._.., _______ Esto es particularmente cierto para mediciones de fibras de modos múltiples que incluyen ancho de banda, atenuación, abertura f numérica, diámetro del núcleo y retardo de modo diferencial. Los sistemas de medición ópticos tradicionales han utilizado gabinetes 5 ópticos y componentes ópticos voluminosos que consisten de lentes y espejos móviles para desviar las trayectorias ópticas y combinar señales para las diversas mediciones. Una conexión a la fibra de prueba se establece utilizando una etapa de translación XYZ en la parte frontal de un lente final, antes del detector. Se sabe que las 0 etapas de translación son sensibles a la temperatura y se someten a rectificación incompleta en sus partes móviles. La conexión en el extremo de lanzamiento de luz de la fibra se realiza a una fuente de luz apropiada para la medición deseada. *• Debido a que algunas de las propiedades ópticas de la 5 fibra de modo múltiple, por ejemplo el ancho de banda y la atenuación, son sensibles al lanzamiento, habitualmente, se desean medidas que utilicen más de una condición de lanzamiento. Además, las mediciones en más de una longitud de onda habitualmente se desean de manera que la conexión del extremo de 0 lanzamiento pueda realizarse numerosas veces. Así, estos gabinetes de medición son notablemente lentos, difíciles de alinear y mantener en alineación, y de tamaño grande en la medida en que tienen un área superficial en el orden - ^,- ?^ - fV_ . - -- -- - • - — - > -... --. ^MMfaJJt&a- de un metro cuadrado. Para mantener la confiabilidad, tal anaquel debe calibrarse periódicamente contra un anaquel estándar utilizando fibra estandarizada. Con frecuencia se requieren mediciones repetida que consumen tiempo y son costosas. Actualmente, las especificaciones ópticas estándar para los criterios de funcionamiento de fibras de modo múltiple incluyen mediciones realizadas usando una condición de lanzamiento que tiene un tamaño de punto y una abertura numérica la cual excita todos los modos de la fibra de guía de ondas de modo múltiple. Esta condición de lanzamiento se denomina la condición de sobre llenado y se define en los estándares de industria Procedimiento de Prueba de Fibra Óptica (FOTP) 54. Las mediciones de atenuación se realizan utilizando un lanzamiento limitado o restringido, denominado como un Lanzamiento de Fase de Espacio Limitado (LPS) y se define en FOTP 50. El lanzamiento LPS es similar a un lanzamiento de tamaño de punto de 30 µm descrito en lo siguiente. Más recientemente, la demanda por fibra de modo múltiple optimizada para fuentes láser ha incrementado el número de condiciones de lanzamiento diferentes para mediciones de ancho de banda. Esto a su vez ha incrementado la cantidad de conexiones en el gabinete de medición que constituyen los problemas con tales gabinetes.

^^^^ Por lo tanto, existe la necesidad por un aparato de medición de fibra óptica que proporcione facilidad de conexión y alineación de los componentes del aparato y de la fibra que se va a probar. La conmutación del extremo de lanzamiento de la fibra de guía de ondas entre las fuentes que tienen longitudes de ondas diferentes o condiciones de lanzamiento debe ser rápida y confiable. La presente invención satisface esta necesidad para mediciones de fibra de guía de ondas menos costosas, más rápidas y más repetibles.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención es un aparato para medir una fibra de guía de ondas ópticas que hace uso de un conmutador óptico N X 1 en el extremo de lanzamiento de la fibra bajo prueba y un conmutador óptico 1 X M en el extremo detector de la fibra bajo prueba. Las fuentes de luz que tienen las longitudes de onda deseadas y las condiciones de lanzamiento, es decir, el tamaño de punto y la abertura numérica, se conectan cada una a uno de los puertos N del conmutador N X 1 . Cada uno de los detectores se conecta a uno de los puertos M del conmutador M X 1. El resultado es que la fibra se puede conectar entre dos L . . conmutadores y permanecer conectada mientras se realiza la totalidad de las mediciones que se deseen. El conmutador de extremo de lanzamiento se selecciona para conservar las condiciones de lanzamiento, es decir, el modo de 5 distribución de energía, de las fuentes. El conmutador de extremo detector se selecciona para conservar el modo de distribución de energía de la luz que sale de la fibra bajo prueba. Para algunas de las mediciones, primero se conecta una fibra de referencia entre los conmutadores para establecer, por ejemplo, una potencia de 10 lanzamiento de línea de base o una anchura de pulso de lanzamiento. Por lo tanto, en la medición de ancho de banda, la anchura de pulso de un pulso que pasa a través de la fibra bajo prueba se compara con una anchura de pulso de referencia. Se realiza la misma comparación para las mediciones de atenuación, 15 excepto que en esta medición se compara la energía que sale de la fibra bajo prueba con la energía lanzada. En una modalidad de la invención, el tamaño de punto o la abertura numérica de la luz lanzada varía de una fuente de luz a otra. Además, algunas de las fuentes son láseres de modo simple. 20 En una modalidad preferida, las fuentes láser de modo simple tienen un tamaño de punto en el intervalo de aproximadamente 8 µm a 30 µm.

I - -t niirtrf ni — * * * En otra modalidad, ya sea el tamaño de punto o la abertura numérica de la luz lanzada se puede restringir de manera que no todos los modos de una fibra de modo múltiple que transporta energía se excitan. 5 Una modalidad adicional del aparato de medición incluye un OTDR acoplado a los conmutadores vía un acoplador 1 X 2 de manera que se puede realizar un trazo de la energía reflejada de la luz lanzada dentro de cada extremo de la fibra. Los detalles de la conexión OTDR se establecen a continuación en la descripción de la 0 figura 1. Las características y ventajas adicionales de la invención se establecerán en la descripción detallada que sigue, en - ' parte serán evidentes fácilmente para una persona experta en la técnica a partir de tal descripción, o se reconocerán al llevar a la 5 práctica la invención como se describe en la presente, que incluye la descripción detallada que sigue, las reivindicaciones así como los dibujos anexos. Debe entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son únicamente 0 ejemplares de la invención y que se pretende que proporcionen una generalidad o fundamento de la comprensión de la naturaleza y carácter de la invención como se reivindica. El dibujo anexo se incluye para proporcionar una comprensión adicional de la _______________*______ invención, y se incorpora y constituye una parte de esta especificación. El dibujo ilustra una modalidad de la invención, y junto con la descripción sirve para explicar los principios y funcionamiento de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un esquema de una modalidad del aparato de medición de fibra de guía de ondas inventado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ahora se hará referencia con detalle a las modalidades preferidas actuales de la invención, un ejemplo de las cuales se ilustra en el dibujo anexo. Una modalidad ejemplar del aparato de medición de la presente invención se muestra en la figura 1 , y se denomina generalmente a través de la misma con el número de referencia 10.

- * •'•*-* . * -L_. ._..„ -.____t__ DESCRIPCIÓN De acuerdo con la invención, la presente invención para un aparato para medir la fibra de guía de ondas incluye un 5 conmutador 2 N X 1 para la energía de lanzamiento dentro de la fibra bajo prueba. Como se constituye en la presente, y como se muestra en la figura 1 , cada una de las fuentes 4 de luz están acopladas ópticamente a través de un conector 12 1 X 2 a uno de los puertos de entrada N del conmutador N X 1 . En el caso del 10 OTDR, 6, se realiza una segunda conexión óptica a través del conmutador 12 al extremo de salida del conmutador 8 1 X M. Esta distribución permite obtener una traza de OTDR de cada extremo de la fibra bajo prueba. También se muestran los N puertos de entrada del con mutador 2 que son fuentes 14 para la medición de la 15 dispersión en modo diferencial (DMD) de la fibra bajo prueba en una o más longitudes de onda. La fibra se puede conectar ópticamente al aparato 10 de medicióh por medio de empalmes 18. Estos pueden ser empalmes por fusión o cualquiera de los muchos empalmes mecánicos 20 conocidos en la técnica. El atenuador 20 variable se puede colocar en el circuito para uso en casos en donde la energía de luz lanzada es muy alta para los detectores 22. Es más probable que suceda una sobreexcitación de los detectores cuando se adquiere la señal de luz de referencia mencionada antes. Se coloca el conmutador 24 para enviar energía luminosa desde el detector en uso a un medio 26 de almacenamiento y análisis de datos. Habitualmente, el medio * de análisis y almacenamiento incluye un osciloscopio y una 5 computadora que tiene una interfaz análoga a digital. Este medio de análisis, incluye los programas de computadora utilizados para calcular el ancho de banda y la atenuación se conocen en la técnica (véase FOTP al que se hace referencia antes) y por lo tanto no se discutirán adicionalmente aquí. 10 Los ejemplos de las condiciones de lanzamiento o de las distribuciones de modo de energía utilizados en el aparato de la figura 1 son como sigue. Se puede obtener una condición de lanzamiento muy restringida de tamaño de punto de 9.3 µm y una abertura numérica (NA) de aproximadamente 0.14 utilizando una 15 fibra de modo único de índice de etapa estándar como un cable de llegada 28 de fibra óptica en un orificio de entrada del conmutador 2. Después se pueden obtener una pluralidad de lanzamientos restringidos mediante la utilización de una fibra de modo único estándar en conjunción con una fibra de modo múltiple bajo prueba 20 y desviación del núcleo de fibra de modo único en relación al núcleo de fibra de modo múltiple. Se pueden obtener condiciones de lanzamiento restringidas moderadamente utilizando como cable de llegada 28, una fibra de modo múltiple de núcleo de 50 µm enrollada alrededor de un mandril. Cinco vueltas de tal fibra enrollada alrededor de un mandril de 5 mm de diámetro proporcionan un tamaño de punto (diámetro) de 30 µm y una abertura numérica de 0.13. Se obtiene un lanzamiento de sobrellenado utilizando un cable de llegada 28 con una fibra de modo múltiple de índice paulatino que tiene un diámetro de núcleo mayor de aproximadamente 100 µm y una abertura numérica mayor de aproximadamente 0.30.

EJEMPLO Las mediciones utilizando el aparato constituido en la figura 1 se llevan a cabo. El conmutador 2 tiene un conmutador JDS, DP8T, PN: SC1618-D2SP SN: B6B0366. La prueba se repite utilizando como el conmutador 2 los conmutadores JDS respectivos, el conmutador PN 1 X2: SW12-Z00031 1 SN: JC034991 , y el conmutador PN 1 x8: SB0108-Z000329 SN: GB029604. El atenuador 20 variable es un JDS, PN: HA9-Z046 SN: KC000660. Se utilizan cuatro condiciones de lanzamiento diferentes para medir el ancho de banda de un núcleo de 62.5 micrómetros, de una fibra de diámetro exterior de 125 µm. Esto se realiza como se describe antes: ____U_______l______i_____ un sobrellenado estándar definido por TIA/EIA FOTP: una condición de lanzamiento moderadamente restringido que proporciona un punto de 30 µm, que se obtiene utilizando 5 vueltas de fibras de núcleo de 50 µm alrededor de un mandril de 5 mm de diámetro; una condición de lanzamiento restringido generada al desviar el núcleo de una fibra de modo único de índice paulatino estándar por 4 µm en relación a una fibra de núcleo de 62.5 µm; y un lanzamiento muy restringido creado mediante la utilización de una fibra de modo único de índice paulatino estándar. Los resultados de la prueba se establecen en la cuadro 1 . El por ciento de diferencia de las mediciones de ancho de banda con el realizado en un gabinete de referencia se proporcionan para cada condición de lanzamiento y cada tipo de conmutador. El por ciento de diferencia en la medición de ancho de banda causado por el atenuador variable se proporciona en la última hilera de la Tabla 1 . El por ciento de diferencias se presentan como BW850 nm/BW1300 nm. No se realizaron las mediciones a 1300 nm de longitud de onda utilizando el lanzamiento de fibra de modo único (SMF). ?tl_-i" . — -__.. . ... .___-.. ... . . .. - .. . .. . . ****t» Cuadro 1 Lanzamiento Sobrellenado 30 µm 4 µm de SMF desviación DP8T 1 %/5% -19%/-8% -1 1 %/-6% -20%/- 1 X2 1 %/1 % -23%/-6% -6%/-3% -21 %/- 1 X8 4%/2% -48%/-15% -31 %/-15% -33%/- Variable 1 %/5% 0%/1 % -1 %/0% 1 %/- Atenuador El impacto del atenuador en el extremo del sistema se muestra que es muy pequeño, en todos los casos menor de 5%. La mayor parte de los conmutadores muestran un bajo por ciento de diferencia, especialmente en el caso de un lanzamiento sobrellenado. En resumen, la invención proporciona una manera de combinar fuentes en longitudes de onda múltiples y con condiciones múltiples de lanzamiento a través de un conmutador de fibra óptica, por lo que se elimina la necesidad para componentes ópticos voluminosos de aire abierto. Esto proporciona el medio para elaborar una medición de ancho de banda de fibra de modo múltiple por lo que una fibra de prueba debe experimentar una conexión con _ __ i- i «. ». . el aparato de prueba para una medición completa bajo todas las permutaciones de estas condiciones. *^ La invención también proporciona un medio para combinar mediciones ópticas múltiples utilizando tecnología de 5 conmutación de fibra óptica. De esta manera, a través de una conexión al aparato de prueba, se pueden realizar mediciones múltiples. Por ejemplo, se pueden combinar un reflectómetro de dominio de tiempo óptico (OTDR) o una medición de retardo de modo diferencial (DMD) con ancho de banda y atenuación mediante 0 conexión de las mismas a puertos adicionales de los conmutadores. Este diseño elimina el gabinete óptico y utiliza un solo anaquel de equipo electrónico para los componentes. De esta * manera, una conexión proporciona un medio para conmutar en las diversas condiciones de lanzamiento, diversas longitudes de onda y 5 diversas mediciones sin necesidad de sistemas ópticos de aire abierto. También existe un refuerzo significativo en la escala dinámica de la medición por eliminación de la energía que se pierde en un circuito óptico a abierto. La escala dinámica es conocida en la técnica como la cantidad de atenuación la cual se puede colocar en 0 una trayectoria de medición mientras se retiene la relación de señal a ruido que permite que se realice una medición.

La escala dinámica de un sistema de medición por lo tanto se traduce directamente en la longitud de la fibra la cual se * puede medir. I Será evidente para aquéllos expertos en la técnica que 5 se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones a la presente invención sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, se pretende que la presente invención abarque las modificaciones y variaciones de esta invención con la condición de que se encuentren dentro del alcance de las 10 reivindicaciones anexas y sus equivalentes. . _ .^.^^É á^

Claims (10)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN *. REIVINDICACIONES 5 1 .- Un aparato para medir propiedades ópticas de una fibra de guía de ondas, caracterizado porque comprende: un primer conmutador óptico que tiene N puertos de entrada y por lo menos un puerto de salida; una pluralidad de láseres o fuentes de luz de diodos 10 emisores de luz, cada miembro de la pluralidad está acoplado ópticamente a uno de los puertos de entrada N; un segundo conmutador óptico que tiene por lo menos ts i un puerto de entrada y M puertos de salida; una pluralidad de detectores de luz, cada detector está 15 acoplado a uno de los M puertos de salida del segundo conmutador óptico; y un medio de medición de luz acoplado ópticamente para recibir luz de cualquiera de los detectores de luz, una longitud de fibra óptica de referencia o una longitud de fibra óptica para ser 20 probada y que está ópticamente acoplada entre por lo menos un puerto de salida del primer conmutador y por lo menos un puerto de entrada del segundo conmutador; en donde ^a_^__»_^a^s_^. el primero y segundo conmutadores sirven para mantener la distribución de modo de energía de la luz que pasa a * través de los mismos. i 2.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , 5 caracterizado además porque se mide una fibra de modo múltiple y el tamaño del punto y la abertura numérica de la distribución del modo de energía lanzados dentro de la fibra de modo múltiple es suficiente para lanzar energía en la totalidad de los modos permitidos de la fibra de modo múltiple. 10 3.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque se mide la fibra de modo múltiple y el tamaño de punto de la abertura numérica de la distribución de modo \ de energía se restringe de manera que algunos modos permitidos del modo múltiple no transportan energía. 15 4.- El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque un número seleccionado previamente de tales láseres son láseres de modo único los cuales proporcionan luz que tiene un tamaño de punto en el intervalo de aproximadamente 8 µm a 30 µm. 20 5.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye además un atenuador variable acoplado ópticamente en una trayectoria de luz que comienza en . t A -,«.-«b-,a_a.-_¡_ una de las fuentes de luz y que termina en uno de los detectores de luz. *> 6.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , b ~ caracterizado además porque el medio de medición de luz se 5 configura para medir el ancho de banda de una fibra de modo múltiple que se va a probar. 7.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el medio de medición de luz se configura para medir la atenuación de una fibra de modo múltiple 10 que se va a probar. 8.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye además un tercer conmutador \ que tiene por lo menos un puerto de entrada y por lo menos dos puertos de salida; y 15 un OTDR acoplado ópticamente a por lo menos un puerto de entrada en el tercer conmutador; en el que uno de por lo menos dos puertos de salida del tercer conmutador se acoplan ópticamente a un puerto de entrada del primer conmutador y uno de por lo menos dos puertos de salida del 20 tercer conmutador se acopla ópticamente a un puerto de salida del segundo conmutador. _____ 9.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque cualquiera del primero y segundo * conmutador es una unidad modular. » 10.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , 5 caracterizado además porque incluye un medio para conmutar automáticamente entre cualquiera dos de N puertos de entrada del primer acoplador. 1 1.- El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 10, caracterizado además porque incluye 10 además un medio para conmutar automáticamente entre cualquiera de dos de los M puertos de salida del segundo conmutador. ^A__¿__^&_ _______________ ¿