【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本专利技术涉及用于利用空芯光纤执行光时域反射计量的方法和系统。
2、光时域反射计量(otdr)是用于空间分辨和测量光纤的连续和局部参数的成熟技术。其通常被用于对制造的光纤、光缆以及安装的光纤系统(诸如电信链路和网络)进行测量。
3、otdr通过将光脉冲发射到一段光纤的一端来执行。当脉冲沿着光纤传播时经历来自形成该光纤的材料的散射，其中的一些散射朝向发射端被反向散射，其可以在发射端被检测到。结合沿着光纤的已知光传播速度使用已知持续时间的离散脉冲，允许检测到的光相对于沿着光纤的距离的空间原点将被确定，从而在光纤长度上产生反射光水平或功率的图表。光纤之内或其外部的特定特性和环境将修改反向散射的量，并且可以利用取决于脉冲长度的空间分辨率来精确定位散射的起源位置。这允许诸如局部缺陷和结构变化的光纤特性将被标识，以及对修改诸如温度和压力的光纤性质的外部参数进行检测。因此，光纤可以被测试或表征，或者被用作分布式传感器。在包括多个光纤分段的已安装光纤系统中，可以标识和表征不同分段之间的诸如接头和连接器的接头，并且可以定位诸如光纤断裂的故障。
4、为了以这种方式使用反向散射，光纤可以产生用于检测的反向散射是至关重要的。特别地，otdr检测瑞利散射，其是从光纤材料发射的光脉冲的弹性散射。瑞利散射是由于从其中形成光纤的玻璃的无定形结构而由光纤中的微观密度波动所引起的。因此，otdr是用于评估实芯光纤(scf)的已证实并且有用的技术。scf包括由较低折射率的包层所包围的第一折射率的纵向纤芯，纤芯和包层
5、然而，针对其它类型的光纤却存在问题。具有空芯的一类光纤正在很好地发展，该空芯是被纵向空隙所定义的纤芯，该纤芯被由多个纵向毛细管形成的包层所包围，该毛细管具有以被定义的结构布置的玻璃边界。光经由与scf中的全内反射不同的机制而被引导。由于纤芯中没有导致scf中的吸收和衰减的玻璃的存在，可以被称为空芯光纤(hcf)的这些光纤可以显示有利的低光传播损耗。因此，hcf针对包括电信和遥感的许多应用是非常有意义的，并且已经显示了其能够跨数千公里传输数据。然而，不存在玻璃纤芯，这使得hcf具有其吸引人的低损耗特性，也消除了产生瑞利散射的密度波动中的大部分密度波动，这显然使得无法利用hcf进行细致的otdr。可以获得微不足道的测量，包括光纤长度的测量，因为可以检测到来自光纤的近端和远端处的玻璃边界的大型反射，但是只能从反射光中提取到关于最大致缺陷的信息[1]。
6、已经提出了用于hcf的分布式测量和表征的替代方法。示例是光学侧向散射辐射测量[2]，其已经在被称为光子带隙空芯光纤的11km长度的空芯光纤的类型中被报道，作者提到“其表征要求远远超出了标准光学反射计量仪器的能力”。
7、在us10,845,268[3]中给出了另一示例，其提出了hcf和scf的交替长度，并且经由otdr从scf部分获得反向散射。这使在scf位置处仅能够对光纤进行局部表征，并且scf的引入否定了hcf的益处，诸如低损耗、低等待时间、高功率处理和低非线性。
8、因此，实现hcf的真正otdr的方法是令人感兴趣的。
技术实现思路
1、各方面和实施例在所附权利要求中给出。
2、根据本文所描述的某些实施例的第一方面，提供了评估包括空芯光纤的光学系统的方法，包括提供光时域反射计量系统，包括：光源，其被配置为生成具有波长λ的光脉冲；光学检测器，其被配置为检测波长为λ的光；以及包括实芯光纤的输入/输出光纤，该实芯光纤在近端处光学耦合以接收来自该光源的光脉冲并且将光递送到光学检测器，并且在其远端处具有端面，该端面具有应用的处理，该应用的处理被配置为抑制在形成该实芯光纤的芯的玻璃和该端面处的空气的界面处引起的波长为λ的光的反向反射；对齐输入/输出光纤的远端与空芯光纤的近端，以用于该输入/输出光纤与该空芯光纤之间的光学传输，该空芯光纤具有存在于该空芯中的气体；操作该光源以生成用于沿着该输入/输出光纤传播并且进入该空芯光纤的光脉冲；接收由来自该空芯光纤的空芯中的气体的该光脉冲的瑞利散射产生的反向散射光，并且利用该光学检测器检测反向散射光以生成检测信号；以及处理检测到的信号以创建光时域反射计量图表，该光时域反射计量图表包括沿该空芯光纤的长度的反向散射光功率的分布。
3、根据本文所描述的某些实施例的第二方面，提供了光时域反射计量系统，其包括：光源，其被配置为生成具有波长λ的光脉冲；光学检测器，其被配置为检测波长为λ的光；包括实芯光纤的输入/输出光纤，该实芯光纤在近端处光学耦合以接收来自该光源的光脉冲并且将光递送到该光学检测器，并且在其远端处具有端面，该端面具有应用的处理，该应用的处理被配置为抑制在形成该实芯光纤的芯的玻璃和该端面处的空气的界面处引起的波长为λ的光的反向反射；对齐装置，其用于对齐该输入/输出光纤的远端与空芯光纤的近端，以用于该输入/输出光纤与该空芯光纤之间的光学传输，该空芯光纤具有存在于该空芯中的气体；以及处理器，以接收由该光学检测器从接收到的反向散射光生成的检测到的信号，该反向散射光由来自该光源的光脉冲在该空芯光纤的该空芯中的气体中的瑞利散射所产生，并且处理该检测到的信号以创建光时域反射计量图表，该光时域反射计量图表包括沿该空芯光纤的长度的反向散射光功率的分布。
4、某些实施例的这些和另外的方面在所附的独立和从属权利要求中给出。将理解的是，从属权利要求的特征可以彼此组合，并且独立权利要求的特征可以以除了权利要求中明确阐述的那些之外的组合进行组合。此外，本文所描述的方法不限于诸如下面阐述的特定实施例，而是包括并且考虑本文所呈现的特征的任何适当组合。例如，可以根据本文所描述的方法提供方法和系统，其适当地包括下文所描述的各种特征中的任何一个或多个。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种评估包括空芯光纤的光学系统的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理包括所述端面处的以对所述输入/输出光纤的纵向轴线成角度的成角度切割，所述角度引导所述波长为λ的反向反射光远离所述输入/输出光纤的传播光模。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理包括所述端面上的抗反射涂层，所述抗反射涂层被配置为减少入射在所述端面上的所述波长为λ的光的反射。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理包括在所述端面上形成的抗反射微结构化表面，所述抗反射微结构化表面被配置为减少入射在所述端面上的所述波长为λ的光的反射。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理附加地被配置为将所述输入/输出光纤和所述空芯光纤之间的光传输损耗从在没有所述应用的处理的所述附加配置的情况下将发生的光传输损耗的量来减少。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理被配置为通过在提供所述输入/输出光纤的所述端面的所述输
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述光脉冲具有在30ns至1000ns的范围中的持续时间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述光学检测器包括光子计数检测器。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中对齐所述输入/输出光纤的所述远端与所述空芯光纤的所述近端包括将所述远端和所述近端中的每个支撑在对齐台上，所述对齐台共同具有五个对齐轴线，并且使用所述对齐台来调节所述远端和所述近端的所述相对位置，以实现所述输入/输出光纤和所述空芯光纤之间的光传输。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中所述空芯光纤包括反谐振空芯光纤，所述反谐振空芯光纤被配置为由反谐振效应引导所述波长为λ的光。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中所述空芯光纤包括光子带隙空芯光纤，所述光子带隙空芯光纤被配置为由光子带隙效应引导所述波长为λ的光。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，还包括从所述光时域反射计量图表中的不同长度值处的反向散射光功率的值来确定所述空芯光纤的衰减。
13.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，还包括找出所述光时域反射计量图表中的反向散射光功率的任何峰值，并且将峰值所位于的长度值标识为所述空芯光纤中的缺陷或损伤的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述空芯光纤正在或预先安装在用于传输光学数据的电信网络内。
15.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，还包括从所述光时域反射计量图表中的反向散射光功率的值提取关于所述空芯光纤的纤芯尺寸的信息。
16.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中所述方法在所述空芯光纤的制造期间被执行，所述制造响应于所述光时域反射计量图表而被调整和/或所述空芯光纤的质量评估响应于所述光时域反射计量图表而被做出。
17.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中所述空芯光纤被配置为气室光学传感器，并且所述方法还包括从所述光时域反射计量图表确定或监测感兴趣的参数。
18.一种光时域反射计量系统，包括：
19.根据权利要求18所述的光时域反射计量系统，其中在所述端面处的所述应用的处理包括所述端面处的以所述输入/输出光纤的纵向轴线的角度的成角度切割，所述角度引导所述波长为λ的反向反射光远离所述输入/输出光纤的传播光模。
20.根据权利要求18或19所述的光时域反射计量系统，其中在所述端面处的所述应用的处理包括所述端面上的抗反射涂层，所述抗反射涂层被配置为减少入射在所述端面上的所述波长为λ的光的反射。
21.根据权利要求18或19所述的光时域反射计量系统，其中在所述端面处的所述应用的处理包括在所述端面上形成的抗反射微结构化表面，所述抗反射微结构化表面被配置为减少入射在所述端面上的所述波长为λ的光的反射。
22.根据权利要求18至21中的任一项所述的光时域反射计量系统，其中在所述端面处的所述应用的处理附加地被配置为将所述输入/输出光纤和所述空芯光纤之间的光传输损耗从在没有所述应用的处理的所述附加配置的情况下将发生的光传输损耗的量来减少。
23.根据权利要求22所述的光时域反射计量系统，其中在所述端面...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种评估包括空芯光纤的光学系统的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理包括所述端面处的以对所述输入/输出光纤的纵向轴线成角度的成角度切割，所述角度引导所述波长为λ的反向反射光远离所述输入/输出光纤的传播光模。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理包括所述端面上的抗反射涂层，所述抗反射涂层被配置为减少入射在所述端面上的所述波长为λ的光的反射。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理包括在所述端面上形成的抗反射微结构化表面，所述抗反射微结构化表面被配置为减少入射在所述端面上的所述波长为λ的光的反射。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理附加地被配置为将所述输入/输出光纤和所述空芯光纤之间的光传输损耗从在没有所述应用的处理的所述附加配置的情况下将发生的光传输损耗的量来减少。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述端面处的所述应用的处理被配置为通过在提供所述输入/输出光纤的所述端面的所述输入/输出光纤的所述远端处提供模场适配器来减少光传输损耗，所述模场适配器被配置为适配在所述输入/输出光纤的模场直径和所述空芯光纤的模场直径之间传播光的模场直径。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述光脉冲具有在30ns至1000ns的范围中的持续时间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述光学检测器包括光子计数检测器。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中对齐所述输入/输出光纤的所述远端与所述空芯光纤的所述近端包括将所述远端和所述近端中的每个支撑在对齐台上，所述对齐台共同具有五个对齐轴线，并且使用所述对齐台来调节所述远端和所述近端的所述相对位置，以实现所述输入/输出光纤和所述空芯光纤之间的光传输。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中所述空芯光纤包括反谐振空芯光纤，所述反谐振空芯光纤被配置为由反谐振效应引导所述波长为λ的光。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中所述空芯光纤包括光子带隙空芯光纤，所述光子带隙空芯光纤被配置为由光子带隙效应引导所述波长为λ的光。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，还包括从所述光时域反射计量图表中的不同长度值处的反向散射光功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·斯拉维克，D·J·理查德森，F·波莱蒂，T·D·布拉德利，A·塔兰特，E·努姆坎福库，
申请(专利权)人：南安普敦大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。