专利名称：一种光纤线路检测单元及其系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤线路检测单元及其系统。
背景技术：
现在，光纤网络已经广泛应用在各种通讯传输场合。目前检测光纤线路是否出现 故障，其通常手段是光纤到小区、到路边、直至进入家家户户，光通信实现了大量的波分复 用(WDM)，单根光纤损伤检测使用的0TDR光时域反射计。 —般而言，光网络主要分为四个层级，最高端是核心网，第二层级是通信基站，核 心网与基站间所用的光缆通常是干线光缆，这两个层级的光纤损伤和光纤故障定位，通常 采用光时域反射计OTDR来测量；对于第三层级的光纤网和第四层级的用户端，他们之间所 用的光纤，通常含有大量的光分路器，当用0TDR来检测光纤是否故障时，即使一支分路断 裂，只要其他分路连接良好，OTDR将检测不出故障。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低廉，易于安装并检测，且不会
干扰到光纤网路正常通讯的光纤线路检测单元及其系统。 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的 —种光纤线路检测单元，包括 光纤光栅，其具有特定的固有反射波长； 至少一个光纤连接端，用于将所述光纤光栅连接于待测的光纤线路； 外壳，用于封装所述光纤光栅和光纤连接端。 采用上述技术方案，光纤线路检测单元具有无源、速度快、隔离度高、通道带宽窄、 结构简单、尺寸小等优点，同时易与光纤耦合，耦合损耗小，抗干扰能力强。而且，光纤线路 检测单元集光线路追踪与光传输于一体，具有较强的复用能力，接入光纤线路后，不影响原 来网络的正常通信。 1989年P0REY首次报道将光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)用作传感 器件。光纤光栅是一种光纤无源器件，实际上就是一段光纤，其纤芯中具有折射率周期性变 化的结构，或称作光纤芯内的布拉格反射器。它利用光纤材料的紫外光敏性，通过双光束干 涉法和相位掩模法等方法，从侧面将裸纤暴露在紫外光束的干涉图案下，将干涉图案写入 到光纤内，在纤芯内部形成空间相位光栅。当具有一定频谱宽度的光信号经过光纤光栅后， 特定波长的光波沿原路反射回来，其余波长的光信号则直接透射出去。根据模耦合理论， 入B = 2nA的波长就被光纤光栅所反射回去(其中AB为光纤光栅的中心波长，A为光栅 周期，n为纤芯的有效折射率)。反射的中心波长信号入B，跟光栅周期A，纤芯的有效折射 率n有关，所以当外界的被测量引起光纤光栅温度、应力改变都会导致反射的中心波长的 变化。也就是说光纤光栅反射光中心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况。光纤光 栅的中心波长与温度和应变的关系为[0012] 一 = (a, +《)Ar + 〔1 - g)As 其中， =|^为光纤的热膨胀系数，^ = ^^为光纤材料的热光系数，
S = -1^为光纤材料的弹光系数。在1550nm窗口，中心波长的温度系数约为10. 3pm/oC， 应变系数为1. 209pm/ii e 。 光纤光栅属于反射型工作器件，当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时， 它与光场发生耦合作用，对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，并沿原传输光纤 返回；其余宽带光则直接透射过去。 光纤光栅具有抗电磁、抗腐蚀、耐高温、不带电量、不产生热量、防燃、防爆、重量 轻、体积小、能在有害或危险环境中安全运行等优点，随着社会信息需求的急剧增长，光通 信作为信息领域的主要支拄之一，也不断地受到新的挑战，要求其不断更新和进步，以适应 信息社会的迅猛发展。光纤光栅已经应用于光通信领域的激光光源、光放大器、光信号处 理、波分复用、光上下路和光滤波等方面用光纤光栅可以制造大功率光纤激光器、窄带激 光器和可调谐激光器；用光纤光栅可以制作增益平坦滤波器，用于EDFA的增益均衡；用光 纤光栅可以制作光纤色散补偿器；用光纤光栅可以制造优势明显的密集波分复用器和网络 上/下路器；用光纤光栅可以实现超窄带滤波等。 光纤网络中，光纤的损伤和故障定位主要依靠的是光时域反射技术(Optical TimeDomain Reflection, 0TDR)，其原理类似现在的超声倒车雷达。 根据电磁场理论可知，由于光纤纤芯介质材料密度的微观变化和成分起伏等因素 的影响，入射光子与介质分子相互作用，除产生与入射光同频的瑞利散射外，由于介质的非 线性效应，入射光子与分子还发生非线性碰撞。在非弹性过程中光子与分子之间发生能量 交换，光子不仅改变了运动的方向，同时光子的部分能量传递给分子，或者分子振动和转动 的能量传递给光子，从而改变光子的频率。这一过程称为拉曼散射。 当光脉冲沿光纤传输时，在光纤的每一点都会产生瑞利散射，该散射是各向同性 的，其中一部分将沿光纤返回。如果从光脉冲进入光纤时开始计时，则不同时刻t在注入端 收到的散射回波信号便表征着该信号是由距注入端为L处的光纤所产生 上式中t为光脉冲返回点的时间，L为发生散射的光纤的位置，c为真空中的光速， n为光纤纤芯的折射率。 从式上式可以看出，光纤一旦确定，其折射率也就确定了 ，光在光纤中的传播速度 也就随之确定，传输速度是20万公里每秒，加上是来回时间，从而实现0TDR技术对光纤网 络的空间定位。这种光纤损伤和故障定位方法是目前光网络的唯一检测方法，但只能适用 于单根光纤，若网络中存在光纤分路，则就不能使用0TDR进行光纤损伤和故障定位了 。 优选的，所述光纤连接端为2个，分别连接所述光纤光栅的两端。 由于进一步采用上述技术措施，这样更加便于与待测的光纤线路连接。 所述光纤光栅与光纤连接端为松弛连接，以保持所述光纤光栅为自然弯曲状态。 由于进一步采用上述技术措施，光纤光栅不会因为温度的改变使其被拉扯，改变
4了相应的属性。光纤光栅的温度特性达到最佳的光纤本质状态，即10pm广C的波长温度特
性。 一般来说，光纤光栅与光纤连接端和外壳的温度系数是不同的，如果处于紧绷的状态，
尽管可能安装比较简便，但是在温度变化较大的时候，必然会因为膨胀或者收縮不一，产生
对光纤光栅的拉扯，改变了其属性。 优选的，所述光纤连接端采用陶瓷插芯。 优选的，所述光纤连接端与待测的光纤线路连接的端面研磨成PC球面，或APC斜 球面。 进一步，所述光纤连接端采用FC、 SC、 ST、 LC或MU的光纤连接器和适配器结构。 由于进一步采用上述技术措施，更加便于使得光纤线路检测单元与光网络连接。 优选的，所述外壳采用金属，或者塑料制成。 优选的，所述外壳的圆柱形空腔的内径为0. 125毫米。 优选的，所述光纤连接端与设置在所述外壳上的尾座连接。 本实用新型还提供一种采用所述的光纤线路检测单元的光纤线路检测系统，包 括 宽带光发射和接收单元，用于发出宽带光，并接收由所述的光纤线路检测单元发 射回的光线，以分析出相应的损坏的光纤线路； 光分路器，用于连接所述宽带光发射和接收单元与若干个待测的光纤线路； 所述的光纤线路检测单元，与特定的待测的光纤线路相连接。 采用上述技术方案，首先，宽带光发射和接收单元发出宽带光，通过光分路器到每
个待测的光纤线路，该宽带光应该包括所有光纤线路检测单元的光纤光栅的特定波长；然
后，接于待测的光纤线路的光纤线路检测单元将该宽带光反射回去，其反射光的波长与该
光纤线路检测单元中的光纤光栅的固有的波长相同，而该光纤光栅固有的反射波长与其连
接的待测的光纤线路相应；最后反射回的光被宽带光发射和接收单元接收，并以此进行分
析，如果收到了某一特定波长的反射光，就说明接了具有相应波长的光纤光栅的光纤线路
检测单元的光纤线路是好的，反之，则出现了故障。上述检测不影响光纤线路的正常通讯。 与现有技术相比本实用新型的优点在于，光纤线路检测单元可用于全光纤
(All-fibers)集成，具有无源、速度快、隔离度高、通道带宽窄、结构简单、尺寸小等优点，并
且易与光纤耦合，耦合损耗小，抗干扰能力强；光纤线路检测单元集光线路追踪与光传输于
一体，具有较强的复用能力，接入光纤网络后，不影响原来网络的正常通信。
图1是本实用新型光纤线路检效 图2是本实用新型光纤线路检效 图3是本实用新型光纤线路检效 图4是本实用新型光纤线路检效
-种实施例的结构示意图； l单元一种实施例的侧面视图； l单元另一种实施例的侧面视图； l单元另一种实施例的内部结构视图
具体实施方式
以下结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，光纤线路检测系统，包括宽带光发射和接收单元，用于发出宽带光，并接收由所述的光纤线路检测单元发射回的光线，以分析出相应的损坏的光纤线路；光分 路器，用于连接所述宽带光发射和接收单元与若干个待测的光纤线路；以及，光纤线路检测 单元，与特定的待测的光纤线路的末端相连接。 具体参见图2、图3和图4，一种光纤线路检测单元包括光纤光栅200，其具有特 定的固有反射波长；至少一个光纤连接端IOO，用于将所述光纤光栅200连接于待测的光纤 线路；以及，外壳400，用于封装所述光纤光栅200和光纤连接端100。 其中，光纤连接端IOO采用陶瓷插芯(Ferrule)，外壳400采用金属件或塑料件。 该陶瓷插芯是光通信中用于光连接的陶瓷柱，外径2.5mm，内径0. 125mm。两个陶瓷插芯分 别通过外壳400内的采用金属的尾座300连接起来。所述光纤光栅200置于两个光纤连接 端100和尾座300组成的内径0. 125mm空腔中。 两个光纤连接端100后端有5mm左右长度中空，当尾座300与光纤连接端100组 成连接体时，该光纤光栅200能够保持自由或弯曲状态，以便所述的光纤光栅的温度特性 达到最佳的光纤本质状态，即10pm广C的波长温度特性。 所述光纤连接端100的陶瓷插芯端面研磨成PC球面或APC斜球面，并组装成FC、 SC、 ST、 LC或MU等一端是光纤连接头结构、另一端是光纤适配器结构的光纤光栅线路追踪 器，方便光纤连接。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种光纤线路检测单元，其特征在于，包括光纤光栅(200)，其具有特定的固有反射波长；至少一个光纤连接端(100)，用于将所述光纤光栅(200)连接于待测的光纤线路；以及，外壳(400)，用于封装所述光纤光栅(200)和光纤连接端(100)。
2. 如权利要求l所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述光纤连接端(100)为2 个，分别连接所述光纤光栅(200)的两端。
3. 如权利要求2所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述光纤光栅(200)与光纤连 接端(100)为松弛连接，以保持所述光纤光栅(200)为自然弯曲状态。
4. 如权利要求1、2或3所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述光纤连接端(100) 采用陶瓷插芯。
5. 如权利要求2所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述光纤连接端(100)与待测 的光纤线路连接的端面研磨成PC球面，或APC斜球面。
6. 如权利要求5所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述光纤连接端(100)采用 FC、 SC、 ST、 LC或MU的光纤连接器和适配器结构。
7. 如权利要求1、2或3所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述外壳(400)采用金 属，或者塑料制成。
8. 如权利要求7所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述外壳(400)的圆柱形空腔 的内径为0. 125毫米。
9. 如权利要求7所述的光纤线路检测单元，其特征在于，所述光纤连接端(100)与设置 在所述外壳(400)上的尾座(300)连接。
10. —种采用如权利要求1所述的光纤线路检测单元的光纤线路检测系统，其特征在 于，包括宽带光发射和接收单元，用于发出宽带光，并接收由所述的光纤线路检测单元发射回 的光线，以分析出相应的损坏的光纤线路；光分路器，用于连接所述宽带光发射和接收单元与若干个待测的光纤线路；以及， 所述的光纤线路检测单元，与特定的待测的光纤线路相连接。
专利摘要本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低廉，易于安装并检测，且不会干扰到光纤网路正常通讯的光纤线路检测单元及其系统。本实用新型提供一种光纤线路检测单元，包括光纤光栅(200)，其具有特定的固有反射波长；至少一个光纤连接端(100)，用于将所述光纤光栅(200)连接于待测的光纤线路；以及，外壳(400)，用于封装所述光纤光栅(200)和光纤连接端(100)。
文档编号G01M11/00GK201508279SQ20092013408
公开日2010年6月16日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者卫广远 申请人:深圳太辰光通信有限公司