具有光电检测器的光连接器、用于光连接器的适配器、以及系统

摘要

在各种方面，提供了具有内置光电检测器(124)的光连接器(104、752、762)，所述内置光电检测器用于检测光连接器(104、752、762)中的光；用于可拆卸地接收光连接器(104、752、762)的适配器(206、706)，所述适配器包括被配置为与所述光连接器(104、752、762)的电极(140)电接触的电极(208)；连接装置(202)，所述连接装置包括用于可拆卸地接收多个光连接器(104、752、762)的适配器(206、706)配置，每个适配器(206、706)包括被配置为与相应光连接器(104、752、762)的电极(140)电接触的电极(208)；具有接口(750、760)和处理单元(312、712)的系统，所述接口被配置为与光连接器(104、752、762)进行光连接，所述处理单元被配置为从连接器(104、752、762)接收指示并产生指示所述指示的反馈信号；和/或响应于光产生电信号的光连接器(104、752、762)。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月27日提交的申请号为62/328,184的美国临时专利申请以及于2017年2月23日提交的申请号为15/440,759的美国专利申请的权益，两者在此通过引用合并入本文。

技术领域

本申请通常涉及光通信系统，尤其涉及用于在这种系统中使光纤互连的连接器。

背景技术

为了有效地管理多对光纤之间的光连接，了解是否已经建立了正确的连接和通过这些连接传输的光的功率水平是有用的。为此，接近通过所连接的光纤传输的光是重要的。然而，由于现代光学系统具有越来越密集的光纤连接，因此常规诊断解决方案占用的空间导致不方便。

发明内容

根据第一非限制性方面，提供了一种光连接器，例如一种光纤连接器，所述光连接器包括用于检测所述光连接器中的光的内置光电检测器。光电检测器可以与连接器中的光分接头耦合，光分接头耦合到用于传播光的光纤，或者集成到光纤中。电极，例如设置在连接器的外围，可以耦合到光电检测器，用于响应于接收光分接部分而传送由光电检测器产生的光电信号。还可以提供诸如发光设备、声源等的外部接口以传送指示光电检测器输出的信号。

根据第二非限制性方面，提供了一种用于可拆卸地接收光连接器(例如以上所描述的光连接器)的适配器，所述适配器包括被配置为与光连接器的电极电接触的电极。

根据第三非限制性方面，提供了一种连接装置，所述连接装置包括用于可拆卸地接收多个光连接器(例如以上所描述的光连接器)的适配器配置，每个适配器包括被配置为与相应光连接器的电极电接触的电极。

根据第四非限制性方面，提供了一种系统，所述系统包括：接口，所述接口被配置为与光连接器(例如以上所描述的光连接器)进行光连接；以及处理单元，所述处理单元被配置为从连接器接收指示并且生成指示所述指示的反馈信号。接口可以包括被配置为与连接器进行电连接的电极，并且系统可以包括用于光连接器的电力源，所述电力经由电极提供。

根据第五非限制性方面，提供了一种响应于光产生电信号的光连接器，所述光连接器可以可选地被转换为表示光的参数(例如光功率水平)的光信号或声响信号。

通过结合附图阅读以下具体实施例的描述，本发明的这些和其它方面及特征对于本领域普通技术人员来说现在将变得明显。

附图说明

在附图中：

图1A是根据非限制性实施例的由光电检测器启用的连接器端接的光纤电缆的示意图；

图1B是图1A的光纤电缆和光电检测器启用的连接器的透视图；

图2、图3、图4和图5中的每个示出了具有多个适配器的面板的各种实施例，所述多个适配器由用于接收诸如图1A的连接器的多个连接器的接口端接，并且其中输出设备在连接器外部；

图6示出了根据另一非限制性实施例的由具有内置光电检测器的连接器端接的光纤电缆，其中输出设备与连接器集成在一起；

图7示出了非限制性实施例中的具有由两个接口端接的适配器的面板的实施例，所述两个接口用于接收两个背靠背光纤电缆的连接器；

图8示出了具有用于接收标准光纤电缆的套管的光连接器的非限制性实施例；以及

图9示出了在非限制性实施例中的由诸如图1A的连接器的多个连接器端接的带状电缆。

应当理解的是，附图旨在有助于理解某些方面或实施例，而并不被解释为限制。

具体实施方式

本发明的实施例的非限制性应用领域可以包括检测沿着光纤行进的光的存在和监测沿着光纤行进的光的功率水平和/或光信号噪声比(optical signal-to-noise，OSNR)。

图1A和图1B示出了根据非限制性实施例的由光电检测器启用的连接器104端接的光纤电缆102。光纤电缆102可以包括一段长度的光纤，所述光纤可以包括裸光纤108和围绕裸光纤108缠绕的光纤护套110(在图1A中示出为部分去除)。就其本身而言，光电检测器启用的连接器104具有主光导管，所述主光导管还可以包括一段长度的光纤，所述光纤包括裸光纤114和可选的光纤护套或套圈116(也在图1A中示出为部分去除)，所述光纤护套或套圈116围绕裸光纤114用于额外的支持。术语“裸光纤”在本文中用于表示芯和包围芯的包层。

主光纤的裸光纤108和连接器的主光导管的裸光纤114在拼接点118处对齐并连接在一起。如果裸光纤108、114被熔合，则它们的对齐可以通过这种熔合来保持。拼接保护套管120可以提供在拼接点118处的各个裸光纤的机械保护。例如，在一些类型的光纤(例如单模光纤)中，裸光纤108、114可以具有直径＜10微米的芯，所述芯被直径为125微米的熔融石英包层围绕，其中两个裸光纤108、114的熔融石英包层在拼接点118处被拼接。在这种情况下，如图1A中示出的裸光纤108可以对应于芯加上二氧化硅包层。例如，在其他实施例中，诸如在具有较大芯直径(例如125微米、250微米和更大)的多模光纤的情况下，芯可以足够厚以致可以使用聚合物包层代替熔融二氧化硅包层。

光电检测器启用的连接器104还包括光分接头122和内置(或集成)光电检测器124。光分接头122耦合到主光导管并连接到内置光电检测器124。在这个或其他实施例中也可以提供电前置放大器(未示出)。电前置放大器可以放大内置光电检测器124的电输出。光分接头122可以包括围绕裸光纤114的芯的包层的一部分，所述包层的一部分具有变化的折射率，用于分接光。光分接头122可以包括主光导管的主光纤中的布拉格光栅，所述布拉格光栅适于被配置用于分接光。光分接头122可以位于沿着主光导管的任何方便的位置，例如，图1A中所示的内置光电检测器124的左侧(更靠近尖端)或右侧。当多个单独的光纤占据主光导管时，可以提供相称数量的光分接头122和光电检测器。

光分接头122也可以是定向光耦合器，在这种情况下，光电检测器检测沿着主光导管仅在一个方向上通过的光。在其他实施例中，两个内置光电检测器124可以经由相应的光分接头122连接到相同的主光纤，允许经由相应的内置光电检测器124检测在主光导管的任一/两个方向上行进的光。可以在本发明的实施例中使用的内置光电检测器124的非限制性示例包括Si和InGaAs PIN光电检测器。

光电检测器启用的连接器104还包括外部接口。外部接口包括允许光进入和离开光电检测器启用的连接器104的携光端口128。外部接口还可以包括各种机械连接元件，诸如弹簧130、插头132，框架止动件134、套圈136和壳体138。机械连接元件可以被布置成允许光电检测器启用的连接器104牢固且紧凑地连接到诸如背板、母板、接插板或面板的连接装置中。

在此实施例中，外部接口还包括电接口140，电接口140可以包括一个、两个或更多个电极、引脚、连接器等。光电检测器启用的连接器104的电接口140被配置为传送指示内置光电检测器124的输出的电信号。包含在由电极传送的电信号中的信息可以由处理单元(图1A和图1B中未示出)处理，基于此，可以评估行进通过光电检测器启用的连接器104的光的功率水平和/或光信号的光信号噪声比(OSNR)和/或由光电检测器启用的连接器104建立的连接的质量，并且结果可以经由例如输出设备(图1A和图1B中未示出)用信号发送给用户。涉及处理单元和输出设备的各种架构将在后面描述。

在图1A和图1B的实施例中，电接口140被示出为电极，但这决不被认为是限制性的。电接口140可以设置在光电检测器启用的连接器104的外围，以便用户可以接近和可见。这允许用户使用视觉提示来快速评估正在使用的给定连接器是标准连接器还是如光电检测器启用的连接器104的情况中的本文所述的能够启用增强功能的光电检测器启用的连接器。

在图1A和图1B的实施例中，内置光电检测器124是“有源”的，即工作在光电导体系中，并且因此需要偏置电压，但这决不被认为是限制性的。可以沿着由例如背板、母板、接插板或者面板提供的导体经由电接口140从光电检测器启用的连接器104的外部(即，连接器外)将偏压提供给内置光电检测器124。

现在将要描述的图2、图3、图4和图5的实施例涉及适于建立到光电检测器启用的连接器124的电连接的各种架构，从而(i)通过电接口140向内置光电检测器124提供偏压和/或(ii)处理由内置光电检测器124经由电接口140输出的电信号中包含的信息。

图2、图3、图4和图5中的每个示出了连接到光学板204(例如背板、母板、接插板)的连接装置(在这种情况下，面板202)的例子。光信号往返于光学板204上的光学设备，诸如开关、光电检测器、调制器、复用器等。面板202适于接收光电检测器启用的连接器104并且与从光学板204发出的另一携光光纤(未示出)进行光连接。具体地，面板202可以包括适配器206，适配器206具有适于接收光电检测器启用的连接器104的机械连接元件的机械接口。面板202可以包括多个类似于适配器206的适配器，用于与多个光电检测器启用的连接器104机械配合，以增加连接密度。适配器206的机械接口可以具有套管的形式，光电检测器启用的连接器104插入所述套管。

适配器206还包括电接触(例如电极)208，当光电检测器启用的连接器104与面板202上的机械接口机械地配合时，所述电接触208与光电检测器启用的连接器104的电接口140接合或以其他方式接触。这样，在适配器206和电接口140之间形成电连接，允许将偏压施加到内置光电检测器124，并且还允许来自内置光电检测器124的电信号到达光电检测器启用的连接器104的外部。具体地，电连接(例如，导线、过孔、层等)的网络将适配器206(和其他类似的适配器，如果适用的话)连接到处理单元。现在描述用于定位处理单元和输出设备的不同架构。

具体参考图2，电连接210(例如，导线、过孔、层等)的网络将适配器206(和其他类似的适配器，如果适用的话)连接到位于光学板上的处理单元212。处理单元212可以包括微处理器、存储器、I/O和其他标准部件。处理单元212可以将数据处理功能(例如算法)应用于从一个或多个光电检测器启用的连接器(例如光电检测器启用的连接器104)接收的表示一个或多个内置光电检测器(例如内置光电检测器124)的输出的电信号。数据处理功能的输出可以是用于用户消耗的诊断或其他反馈信号。反馈信号可以通过数据网络(例如互联网)传输到诸如控制台、手持终端、大型机、移动设备、掌上电脑、平板电脑、平板手机等的输出设备214。反馈信号可以无线传输或通过有线媒体传输。例如，反馈信号可以由运行在移动电话上的应用来解译。

具体参考图3，电连接310(例如，导线、过孔、层等)的网络将适配器206(和其他类似的适配器，如果适用的话)连接到复用器-解复用器302，复用器-解复用器302将来自多个适配器(以及光电检测器启用的连接器)的电信号捆绑在一起，以便发送多路复用信号以供处理单元312处理，处理单元312可相对于光学板204是远程的。例如，多路复用信号可通过数据网络(如互联网)传输。处理单元312可以包括微处理器、存储器、I/O和其他标准部件。处理单元312可以将数据处理功能(例如算法)应用于多路复用信号。数据处理功能的输出可以是用于用户消耗的诊断或其他反馈信号。反馈信号可以经由诸如控制台、手持终端、大型机、移动设备、掌上电脑、平板电脑、平板手机等的输出设备314传送给用户。

具体参考图4，电连接410(例如，导线、过孔、层等)的网络将适配器206(和其他类似的适配器，如果适用的话)连接到位于光学板上的处理单元412。处理单元412可以包括微处理器、存储器、I/O和其他标准部件。处理单元412可以将数据处理功能(例如算法)应用于从一个或多个光电检测器启用的连接器(例如光电检测器启用的连接器104)接收的表示一个或多个内置光电检测器(例如内置光电探测器124)的输出的电信号。数据处理功能的输出可以是用于用户消耗的诊断或其他反馈信号。反馈信号可以被传输到位于光学板204上，或者如图所示，面板202上的输出设备414。输出设备414可以是LED、扬声器/声音报警器或可以由处理单元412激活的其他设备。在其他实施例中，输出设备414可以是数字显示器，用于显示例如行进通过光电检测器启用的连接器104的光的功率水平(或光信号的OSNR)。

为了准确地报告在光电检测器启用的连接器104处的功率水平，了解光分接头122的分接比(tap ratio)和内置光电检测器124的响应率(responsivity)可能是有用的。分接比(或分接比例，或分离比)可以被测量为单个分离端口的功率输出除以所有分离端口的总功率输出。至于响应率，此参数对应于每个光输入的电输出。这两个参数都可以通过设计来测量或获得，这可以允许更准确地测量光功率。例如，可以设计光分接头的分接比和/或光电检测器的响应率，使得光电检测器的输出是行进通过光电检测器启用的连接器104的光的功率的校准指示。然而，即使不知道这些参数，更多的光会导致更高的功率水平读数，并且执行校准阶段以获得两个值之间的更精确的关系是可能的。

具体参照图5，电连接510(例如，导线、过孔、层等)的网络被嵌入在面板202中并且将适配器206(以及其他类似的适配器，如果适用的话)连接到位于面板202上的处理单元512。处理单元512可以包括微处理器、存储器、I/O和其他标准部件。处理单元512可以将数据处理功能(例如算法)应用于从一个或多个光电检测器启用的连接器(例如光电检测器启用的连接器104)接收的表示一个或多个内置光电检测器(例如内置光电检测器124)的输出的电信号。数据处理功能的输出可以是用于用户消耗的诊断或其他反馈信号。反馈信号可以被传输到也位于面板202上的输出设备514。输出设备514可以是LED、扬声器/声音警报器或可以由处理单元512激活的其他设备。在其他实施例中，输出设备514可以是数字显示器，以显示例如行进通过光电检测器启用的连接器104的光的功率水平(或光信号的OSNR)。

在一个实施例中，输出设备514可以具有发射输出信号的能力，所述输出信号表示正在通过适配器206的光信号的光的功率水平/OSNR。因此，用户能够探明是否正在建立连接，并且通过控制经过被认为已经建立的连接的光，用户可以确认确实已经建立了该连接。或者，由于处理单元512测量通过内置光电检测器124的光强度水平，所以处理单元512不仅可以评估携光光纤对之间连接的存在，而且还可以评估功率水平和/或光信号噪声比(OSNR)，所述功率水平和/或OSNR可用于得出正在建立的连接(例如，连接已建立与连接丢失)的“质量”的测量。具体地，在处理单元512处提供以mW或dBm为单位的光功率的定量测量。此信息反过来可以被处理单元用于将上述反馈信号发射到输出设备514。在一些情况下，例如在未检测到预期连接的情况下或者如果连接的功率水平/OSNR/质量不够高(例如，光功率的定量测量或光信号噪声比不高于阈值)，这可能导致例如警报。

上述实施例集中在有源光电检测器上，然而可以使用无源光电检测器。例如，在一些实施例中，光电检测器启用的连接器104包括内置光电检测器124，内置光电检测器124是无源的，即不需要外部电源，并因此不需要用于将外部电力传输到内置光电检测器124的电极。例如，参照图6，提供了具有无源光电检测器624的光电检测器启用的连接器604。无源光电检测器624可以在光伏体系中操作，或者可以经由光分接头122从由主光导管分接的光获取电力。分接的光功率可以通过无源光电检测器624或次级光伏电池(未示出)被光转换成电力。在任一情况下，无源光电检测器624的输出可用于控制集成输出设备614，例如发光装置(例如，LED)或发声装置。例如，集成输出设备614可以出现在光电检测器启用的连接器604的外围。光电检测器启用的连接器604因此可以经由光电检测器启用的连接器604的外部接口以可感知指示的形式提供输出信号，在这种情况下，部分由集成输出设备来实施。这允许用户通过简单检查连接器本身来确定它是否正确连接。

参考图7，面板702的一个版本包括双面适配器706。具体地说，双面适配器706具有两个接口750、760，用于可拆卸地接收相应光纤电缆754、764的连接器752、762。在双侧适配器706的任一侧上接收的连接器752、762可以具有相同或不同的形状系数，并且因此两个接口750、760可以具有相同或不同的构造。在一实施例中，双面适配器706不仅提供到连接器752、762的可拆卸机械连接，而且提供连接器752、762之间的光连接。另外，在此实施例中，双面适配器706具有单独的接口750、760，单独的接口750、760与可存在于两个连接器752、762上的电极电接触。也就是说，不要求连接器752、762是配备有电极的光电检测器启用的连接器，但是如果它们中的一者或两者如此配备，那么双面适配器706将允许与相应的如上所述的光电检测器启用的连接器建立电连接。更具体地，接口750、760允许由可存在于连接器752、762中的任一个或两个内的无源光电检测器产生的信号被携带到处理单元712。处理单元712可以位于面板702上(如图7所示)、与其连接的光学板上或通过数据网络连接的设备内。

这样，当在两个连接器752、762之间存在由双侧适配器706建立的光连接，并且当两个连接器被相应的内置光电检测器启用时，这向处理单元712提供了关于相同的光连接的额外的知识(以及更大的确定性)。或者，双面适配器706的使用允许在每个连接器752、762中使用单向光电检测器(每个方向一个)，因此提供了在两个通信方向上的光连接质量的完整画面。

应注意，在某些实施例中，本文中描述的适配器可以实现建立与光连接器的光纤的光连接的功能，而不管光连接器是包括还是缺少内置光电检测器。这可以通过设计具有与标准光连接器相同形状系数(对应于适配器706可能预期接收的无光电检测器连接器的形状系数)的光电检测器启用的连接器来实现。这样，当使用无光电检测器连接器时，用户不需要关心自己建立光连接的能力。相反，用户可以无缝地将适配器706用于各种用途，并且当光电检测器启用的连接器确实被使用时受益于增强的监测功能。

光电检测器启用的连接器可以适应的形状系数(外部维度)的非限制性示例包括：

-FC

-SC

-ST

-LC

-MU

-DIN

-MTRJ

-D4

-MPO

本领域技术人员应了解，各个连接器也有变体，例如如果是SC的情况：SC-MM、SC-DX、SC-APC和SC-0.9。在设计光电检测器启用的连接器的机械连接元件时，可以使用的形状系数的标准或其变体没有特别的限制。实际上，在其他实施例中，光电检测器启用的连接器的形状系数可以是尚未标准化的形状系数或全新的形状系数。

在另一个实施例中，无光电检测器连接器与本文中所述的适配器一起使用，以验证由这种无光电检测器连接器所制成的光连接的质量。这通过提供扩展连接器来实现。参考图8，扩展连接器804具有连接器端部806和套管端部808。套管端部808可拆卸地接收标准(无光电检测器)连接器(未示出)，例如可以端接标准光缆。套管端部808因此接收携光光纤的末端并且被配置成将所述光引导到扩展连接器804的内部携光光纤810中。光纤810耦合到光分接头122，光分接头122将光携带至如以上所述的内置光电检测器124。

连接器端部806可以具有标准形状系数。然而，扩展连接器804的连接器端部806的形状系数可以但不必须与接收在套管端部808中的标准光缆的形状系数相同。连接器端部806还可以附加地包括上述电接口140以便与处理单元(未示出)进行电连接，从而允许信号流动和/或提供偏压。因此，扩展连接器804可以通过提供内置光电检测器的能力及其伴随的监测、反馈等的可能性来增强市场上现有的无光电检测器连接器。

应当理解的是，在一些实施例中，例如如图9所示，并行携带多个光线电缆902的带状电缆900可以包含本发明的某些实施例的某些方面。例如，带状电缆900可以由多个连接器904端接，多个连接器904中的每一个可以是如本文中所描述的光电检测器启用的连接器，并且仍保持标准化的形状系数。

虽然以上描述和附图已经提供了若干示例性实施例的描述和说明，但是应当理解的是，在本发明的范围内进行变化是可能的。例如，对本领域普通技术人员而言预期为已知或共通的某些元件未被描述，而已经描述的某些特征可能在一些实施例中被省略并且被包括在其他实施例中。本领域技术人员当然会理解，本发明仅受所附权利要求限制。