[发明专利]用于诸如多模式光纤几何测量的光纤测量的装置、系统和方法

说明书

本发明提出了一种用于测试光纤的方法，包括利用光学测试仪器测量光纤在围绕其光轴的多个旋转角度处的诸如包覆层非圆度的特性。通过测量，产生表示相应的旋转角度处的特性的测得值的数据点。形成具有作为可变参数的特性的光纤的模型，并从模型产生特性的预期测量值、旋转角度和可变参数之间的函数关系。通过改变参数，根据一个或多个预定的标准，诸如最小二乘法拟合，作出函数关系对数据点的拟合。特性的值可基于拟合查找。仪器参数，诸如光纤偏差和切割角度也可通过该方法确定。

对相关专利的交叉引用

本申请要求2014年11月7日提交的序列号为62/077036的美国专利申请的权利，该申请的公开通过参考其全部包含在本文中。

背景技术

电信链路包含越来越多的可拆卸多模式光纤互连。每个连接的最大可允许衰减不得不减小，这是进行准确的光纤几何测量的动机。利用可商购的仪器上的采用传输近场(TNF)方法的一系列测量，已意识到当再切割光纤样本时，记录的多模式光纤几何尺寸发生变化。

本公开的各个方面涉及在通用共焦显微镜上确定光纤切割角度的装置、系统和方法。其他方面涉及以一致方式估计真实包覆层非圆度和表观光纤偏离的装置、系统和方法以及模型。

存在多种测量光纤几何尺寸的方法，包括光纤芯部直径和非圆度，光纤包覆层直径和非圆度以及芯部-包覆层同心度。已知的方法采用传输近场方法(TNF)。在至少2米的光纤样品在两端被切割后，一端用LED照亮，另一端用CCD相机检测器测量。此方法的一个问题是再切割后测量的再现性差。

发明内容

在本公开中，使用允许光纤在可商购的TNF装置的相机检测器前围绕其光轴旋转的新工具，以研究光纤几何参数的特性。随着光纤围绕其光轴旋转360度，仪器报告的光纤包覆层非圆度显示伴随较高的旋转谐波的周期模式。考虑光纤的非圆度(和取向)、切割角度(和取向)和光纤相对于检测器的角度偏离(和取向)，形成光纤的几何模型和其周边到检测器平面上的投影。模型的输出是投影到检测器平面上的周边非圆度。在固定的(已知的)取向上对光纤非圆度的至少六个测量的最小二乘拟合模型(将前述六个参数作为输入)允许用户输出真实光纤非圆度。该方法允许改善其他光纤几何参数的测量的准确度和可靠性。用光纤旋转方法基于模型对光纤校准和光纤切割缺陷的估计，允许对光纤包覆层直径和非圆度的更准确的测量。这还可以扩展到芯部直径和非圆度。这一改进对此类设备的制造商有利。此外，它可用于测量光纤相对于仪器的偏离，并相应地调整仪器。这一改进也对光纤制造商以及光纤组件制造商和用户有利。

根据本发明的一个方面，提供一种用于测试光纤的方法，包括：利用光纤测试仪器测量光纤在围绕其光轴的旋转的多个旋转角度处的特性，以通过所述测量产生表示在所述多个旋转角度处测得的所述特性的值的多个数据点；形成使所述特性作为第一可变参数并且包括作为第二可变参数的关于所述光纤测试仪器的量的光纤模型，通过所述光纤模型产生在特性的预期测得值、所述旋转角度、所述第一可变参数与所述第二可变参数之间的函数关系；根据一个或多个预定的标准使所述第一可变参数和所述第二可变参数变化以将所述函数关系与所述数据点拟合；基于拟合确定所述特性的值，其中，所述方法进一步包括切割所述光纤以产生切割端部表面，其中关于所述光纤测试仪器的量包括取决于所述切割端部表面和所述光纤的光轴之间的角度的量。

作为优选，使所述第一可变参数和第二可变参数变化以将所述函数关系与所述数据点拟合包括最小化所述函数关系与所述数据点之间的差的数学范数。

作为优选，最小化数学范数包括进行所述函数关系与所述数据点的最小二乘拟合。

作为优选，测量光纤的特性包括测量光纤芯部直径或非圆度、光纤包覆层直径或非圆度、或者芯部-包覆层同心度。

作为优选，关于所述光纤测试仪器的量进一步包括取决于所述光纤和所述光纤测试仪器之间的角度对准的量。

作为优选，测量光纤的特性包括从所述光纤内照射所述切割端部表面并形成所述切割端部表面的图像。