CH628434A5

CH628434A5 - Test set for the optical traversal of optical fibres

Info

Publication number: CH628434A5
Application number: CH361578A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Meininghaus; Joachim Brumann
Original assignee: Felten & Guilleaume Carlswerk
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1982-02-26
Also published as: AT371602B; DE2717412C3; DE2717412A1; NL7801647A; ATA807277A; DE2717412B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchgangsprüfgerät für Lichtleitfasern (LLF) mit einem aus einem Halbleiterlaser und einem Impulsgeber bestehenden Sender für Lichtimpulse, einem eine Fotodiodenanordnung, einen Verstärker und eine Nachweiseinrichtung aufweisenden lichtempfindlichen Empfänger und einer Koppelvorrichtung zur Ankopplung von Sender und Empfänger an die zu prüfende Lichtleitfaser. The invention relates to a continuity tester for optical fibers (LLF) comprising a transmitter for light pulses consisting of a semiconductor laser and a pulse generator, a light-sensitive receiver having a photodiode arrangement, an amplifier and a detection device, and a coupling device for coupling the transmitter and receiver to the one to be tested Optical fiber.

Bei der Fertigung und bei der Verlegung von Nachrichtenkabeln, die Lichtleitfasern enthalten, empfiehlt sich wegen der Empfindlichkeit der Lichtleitfasern eine häufige Kontrolle auf ihre Lichtdurchlässigkeit. When manufacturing and laying communication cables that contain optical fibers, it is advisable to check their light transmission frequently because of the sensitivity of the optical fibers.

Bekannt ist ein Verfahren zur Fehlerortung bei Glasfaserlichtleitern nach der an sich bekannten Echoimpulsmethode, bei dem kurze Impulssignale in ein Ende eines Glasfaserlichtleiters eingespeist werden, welche sich im Glasfaserlichtleiter ausbreiten und an Fehlerstellen im Lichtleiter reflektiert werden, bei dem aus der bekannten Laufzeit der reflektierten Signale die örtliche Lage der Fehlerstelle bestimmt wird und bei dem ein Laser verwendet wird, der als Lichtsender betrieben kurze Lichtimpulse zur Ortung der Fehlerstellen erzeugt und der nach Aussendung der Lichtimpulse in Doppelausnutzung als Lichtverstärker oder als Lichtempfänger betrieben, die an Fehlstellen reflektierten Lichtsignale entweder verstärkt oder in elektrische Signale umwandelt (DE-OS 2 457 930). Known is a method for locating faults in fiber optic cables according to the known echo pulse method, in which short pulse signals are fed into one end of a fiber optic cable, which propagate in the fiber optic cable and are reflected at fault locations in the fiber optic cable, in which the known transit time of the reflected signals results in the The location of the fault location is determined and a laser is used which operates as a light transmitter and generates short light pulses to locate the fault locations.After the light pulses have been emitted, they are used in duplicate as light amplifiers or light receivers, which either amplify light signals reflected at fault locations or convert them into electrical ones Converts signals (DE-OS 2 457 930).

Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass seine Durchführung relativ aufwendig ist. Insbesondere der Aufwand, der für die Doppelausnutzung des Lasers einmal als Sender und dann als Empfänger bedingt ist, ist bei den heute bekannten relativ preiswerten optoelektronischen Bauteilen kaum noch vertretbar. Darüber hinaus ist für die laufende Überwachung einer Lichtleitfaser keine Fehlerortung mit Messung von Impulslaufzeiten nötig, der Aufwand könnte für den genannten Zweck wesentlich verringert werden. This method has the disadvantage that it is relatively complex to carry out. In particular, the effort that is required for the double use of the laser as a transmitter and then as a receiver is hardly justifiable in the relatively inexpensive optoelectronic components known today. In addition, for the continuous monitoring of an optical fiber, no fault location with measurement of pulse transit times is necessary, the effort could be significantly reduced for the purpose mentioned.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Fehlerortsbestimmung in Lichtleitfasern oder Lichtleitfaserkabeln, bei dem ein von einer Lichtquelle, z.B. einem Laser erzeugter Lichtimpuls derart geteilt wird, dass er teilweise in die zu messende Faser eingekoppelt und teilweise auf einen Lichtempfänger reflektiert wird, und der in die Faser eingekoppelte Lichtanteil an der Fehlerstelle teilweise reflektiert und ebenfalls auf den Lichtempfänger geleitet und die Laufdifferenz der beiden Teilimpulse gemessen wird (DE-OS 2 456 293). Also known is a method for determining the fault location in optical fibers or optical fiber cables, in which a signal from a light source, e.g. a laser-generated light pulse is divided in such a way that it is partially coupled into the fiber to be measured and partially reflected on a light receiver, and the light component coupled into the fiber is partially reflected at the fault location and also directed to the light receiver and the running difference of the two partial pulses is measured is (DE-OS 2 456 293).

Auch für diese Verfahren zur Fehlerortsbestimmung ist ein relativ hoher Aufwand nötig, der insbesondere durch den verwendeten Strahlteiler und dessen häufiger Justierung bedingt ist. Deshalb ist auch dieses Verfahren für eine laufende Durchgangsprüfung nicht geeignet. Hinzu kommt, dass beide Verfahren für die optische Anzeige von gemessenen Längen ausgelegt sind. Für die laufende Kontrolle von Lichtleitfasern während der Fertigung eines Kabels sind sie insofern ungeeignet, da die Aufmerksamkeit eines Beobachters von optischen Anzeigen über längere Zeiträume hinweg schnell nachlässt. These methods for determining the location of the fault also require a relatively high outlay, which is due in particular to the beam splitter used and its frequent adjustment. Therefore, this method is also not suitable for an ongoing continuity test. In addition, both methods are designed for the optical display of measured lengths. They are unsuitable for the continuous control of optical fibers during the manufacture of a cable in that an observer's attention from optical displays quickly wears off over long periods of time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für Montagearbeiten geeignetes, kleines, einfaches und leicht zu bedienendes Gerät für die Durchgangsprüfung von Lichtleitfasern zu schaffen, das die Aufmerksamkeit des Monteurs nicht unnötig von seiner manuellen Arbeit ablenkt. Weiterhin soll das Gerät mit möglichst geringen Änderungen die laufende Kontrolle einer Lichtleitfaser bei der Fertigung von Nachrichtenkabeln ohne ständige Beobachtung ermöglichen. The invention has for its object to provide a suitable for assembly work, small, simple and easy-to-use device for the continuity test of optical fibers, which does not unnecessarily distract the fitter's attention from his manual work. Furthermore, with as few changes as possible, the device should enable the continuous control of an optical fiber in the production of communication cables without constant observation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erzielt. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of patent claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass damit ein handliches auch für rauhen Montage- und Fertigungsbetrieb verwendbares Gerät geschaffen wird, das für den genannten Zweck mit geringem Aufwand erstellt und betrieben werden kann. The advantages achieved by the invention consist in particular in that it creates a handy device which can also be used for rough assembly and production operations and which can be produced and operated for the stated purpose with little effort.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Koppelvorrichtung für die Verbindimg der zu prüfenden Lichtleitfaser mit dem Lichtsender eine leicht montierbare Steckvorrichtung für Lichtleitfaser und die Koppelvorrichtung für die Verbindung der Lichtleitfaser mit dem Lichtempfänger besteht aus einer schlitzförmigen Führung für die Lichtleitfaser, in der mehrere Fotodioden, aus denen die Fotodiodenanordung besteht um den Umfang der Lichtleitfaser verteilt und in optischen Kontakt mit der Oberfläche der Lichtleitfaser angeordnet sind. In one embodiment of the invention, the coupling device for connecting the optical fiber to be tested to the light transmitter is an easily mountable plug-in device for optical fiber, and the coupling device for connecting the optical fiber to the light receiver consists of a slot-shaped guide for the optical fiber, in which several photodiodes are made which the photodiode arrangement is distributed around the circumference of the optical fiber and arranged in optical contact with the surface of the optical fiber.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ist für die laufende Kontrolle von in die Kabelfertigung einlaufenden Lichtleitfasern geeignet. Der Lichtsender kann ohne Schwierigkeiten im Inneren einer Vorratstrommel angebracht und mit dem inneren Ende der dort aufgewickelten Lichtleitfaser verbunden werden und während des Ablaufs der Lichtleitfaser in der Vorratstrommel bleiben, während der Empfänger über ein fast beliebig langes Kabel mit der Koppelvorrichtung verbunden werden kann und an geeigneter Stelle aufgestellt wird. Die Koppelvorrichtung kann ohne Störung des Fertigungsablaufes an einer geeigneten Stelle im Verlauf der einlaufenden Lichtleitfaser in die Fertigungsstrasse angebracht werden. Beim Durchlauf einer beispielsweise mit durchscheidendem Kunststoff ummantelten Lichtleitfaser tritt an einer Bruchstelle der Lichtleitfaser im inneren der Ummantelung soviel Streulicht durch den Mantel auf die Dioden der Koppelvorrichtung, dass der Empfänger ein kurzes akustisches Signal abgeben kann. This embodiment of the invention is suitable for the continuous control of optical fibers entering the cable production. The light transmitter can be easily installed inside a storage drum and connected to the inner end of the optical fiber wound there and remain in the storage drum while the optical fiber is running, while the receiver can be connected to the coupling device via a cable of almost any length and at a more suitable manner Place is set up. The coupling device can be attached to the production line at a suitable point in the course of the incoming optical fiber without disturbing the production process. When an optical fiber sheathed, for example, with a plastic, passes through, at a breaking point of the optical fiber inside the sheathing so much stray light passes through the sheath onto the diodes of the coupling device that the receiver can emit a short acoustic signal.

Für den Einsatz in Fertigungseinrichtungen mit grösserer Fertigungsgeschwindigkeit, bei denen eventuell ein nur sehr For use in production facilities with a higher production speed, in which a possibly only very

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kurzes akustisches Signal auftreten würde, ist es vorteilhaft, eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zu benutzen, bei der der Lichtempfänger für die Anzeige eines oder weniger Lichtimpulse ein abschaltbares Zeitglied und einen vom Zeitglied gesteuerten Tongenerator enthält. short acoustic signal would occur, it is advantageous to use a further embodiment of the invention, in which the light receiver for the display of one or fewer light pulses contains a timer that can be switched off and a tone generator controlled by the timer.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat der Lichtempfänger einen zusätzlichen Ausgang für die Steuerung eines Aufwicklers oder einer Markierungsvorrichtung für die Fehlerstelle auf der Lichtleitfaser. In a further embodiment of the invention, the light receiver has an additional output for the control of a rewinder or a marking device for the fault location on the optical fiber.

Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Fertigungseinrichtung beim Einlaufen einer gebrochenen Lichtleitfaser stillzusetzen oder aber, beispielsweise mit einer Farbspritzein-richtung, die Bruchstelle der Lichtleitfaser für eine späterere Reparatur zu markieren. With this configuration, it is possible to stop the production device when a broken optical fiber runs in, or to mark the breaking point of the optical fiber for later repair, for example with a paint spraying device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:

Fig. 1 ein für den Montageeinsatz geeignetes Durchgangsprüfgerät, 1 is a continuity tester suitable for assembly use,

Fig. 2 eine Koppelvorrichtung für durchlaufende Lichtleitfaser, 2 shows a coupling device for continuous optical fiber,

Fig. 3 einen für die Fertigung geeigneten Lichtempfänger. 3 shows a light receiver suitable for production.

Das in der Fig. 1 schematisch dargestellte Durchgangsprüfgerät besteht aus einem Lichtsender 1 und dem lichtempfindlichen Empfänger 7. Der Lichtempfänger 1 enthält einen Halbleiterlaser 2, der von einem Impulsgeber 3 gesteuert wird. Der Impulsgeber 3 erzeugt Impulse mit einer Wiederholfrequenz im hörbaren Niederfrequenzbereich, beispielsweise zwischen 500 und 5000 Hz. Mit der gleichen Wiederholfrequenz werden vom Halbleiterlaser 2 Lichtimpulse erzeugt, die über eine fest mit dem Laser verbundene Lichtleitfaser der Lichtleitfaser-Kupplung 5 zugeführt werden. Diese Kupplung 5 kann fest im Gehäuse des Prüfgeräts montiert sein. Sie kann aber auch über ein in der Länge dem Bedarf angepasstes, Lichtleitfasern enthaltendes Kabel frei beweglich mit dem Lichtsender 1 verbunden sein. Bei fester Anordnung der Kupplung 5 im Gehäuse des Lichtsenders 1 empfiehlt es sich, ein an beiden Enden mit passenden Kupplungen versehenes, Lichtleitfasern enthaltendes Verlängerungskabel als Zubehör beizugeben. Die zu prüfende Lichtleitfaser 4 ist mit ihren beiden Enden in die freien Seiten der Kupplungen 5 und 6 eingeführt. Bei einwandfreier Faser 4 werden beim Betrieb des Lichtsenders 1 Lichtimpulse durch die Kupplung 6, die in ähnlicher Weise wie die Kupplung 5 am lichtempfindlichen Empfänger 7 angeordnet ist, Lichtimpulse auf die Fotodiode 8 gegeben, deren Ausgangsspannung im Verstärker 9 verstärkt wird. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 9 wird in einer Impulsformerstufe 10 so umgeformt, dass der am Ausgang der Impulsformerstufe 10 angeschaltete Lautsprecher 11 ein gut hörbares akustisches Signal abgibt. The continuity tester shown schematically in FIG. 1 consists of a light transmitter 1 and the light-sensitive receiver 7. The light receiver 1 contains a semiconductor laser 2, which is controlled by a pulse generator 3. The pulse generator 3 generates pulses with a repetition frequency in the audible low-frequency range, for example between 500 and 5000 Hz. With the same repetition frequency, 2 light pulses are generated by the semiconductor laser, which are supplied to the optical fiber coupling 5 via an optical fiber permanently connected to the laser. This coupling 5 can be fixedly mounted in the housing of the test device. However, it can also be connected to the light transmitter 1 in a freely movable manner by means of a cable which is adapted to the length and contains optical fibers. In the case of a fixed arrangement of the coupling 5 in the housing of the light transmitter 1, it is advisable to add an extension cable provided with matching couplings on both ends and containing optical fibers as an accessory. The optical fiber 4 to be tested is inserted with its two ends into the free sides of the couplings 5 and 6. If the fiber 4 is in perfect condition, light pulses are given through the coupling 6, which is arranged in a similar manner to the coupling 5 on the light-sensitive receiver 7, when the light transmitter 1 is operating, light pulses are given to the photodiode 8, the output voltage of which is amplified in the amplifier 9. The output voltage of the amplifier 9 is converted in a pulse shaper stage 10 in such a way that the loudspeaker 11 connected at the output of the pulse shaper stage 10 emits an easily audible acoustic signal.

Ein derartig aufgebautes Prüfgerät kann so empfindlich gemacht werden, dass es mit einer entsprechenden, in Fig. 2 A test device constructed in this way can be made so sensitive that it can be combined with a corresponding device shown in FIG

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dargestellten Diodenanordnung auch für die Prüfung von durch eine Fertigungseinrichtung durchlaufenden Lichtleitfasern benutzt werden kann. Hier sind in einer geschlitzten Führung Diode arrangement shown can also be used for testing optical fibers passing through a manufacturing facility. Here are in a slotted guide

12 für die durchlaufende Lichtleitfaser 4 auf dem Grunde des Schlitzes und an den benachbarten beiden Seitenwänden drei oder mehr lichtempfindliche Dioden 8 angeordnet. Liegt zwischen diesen Dioden 8 die Bruchstelle einer Lichtleitfaser 4, so wird aus der Bruchstelle soviel Licht herausgestreut, dass der lichtempfindliche Empfänger 7 bzw. der in Fig. 3 dargestellte Lichtempfänger 7a hierauf anspricht. Die Empfindlichkeit des Lichtempfängers 7a kann soweit gesteigert werden, dass er auch dann anspricht, wenn die Bruchstelle der Lichtleitfaser 4 mit einer mechanisch schützenden, aber durchscheinenden Kunststoffschicht umgeben ist. 12 for the continuous optical fiber 4 on the bottom of the slot and on the adjacent two side walls three or more light-sensitive diodes 8 are arranged. If the break point of an optical fiber 4 lies between these diodes 8, so much light is scattered out of the break point that the light-sensitive receiver 7 or the light receiver 7a shown in FIG. 3 responds to it. The sensitivity of the light receiver 7a can be increased to such an extent that it responds even when the breaking point of the optical fiber 4 is surrounded by a mechanically protective but translucent plastic layer.

Eine für den letztgenannten Einsatzzweck geeignete Ausgestaltung eines lichtempfindlichen Empfängers 7a ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die elektrisch parallel geschalteten lichtempfindlichen Dioden 8, deren mechanische Anordnung der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind über ein nahezu beliebig langes Kabel mit dem Eingang des lichtempfindlichen Empfängers 7a verbunden. Die von den Dioden 8 abgegebenen, den empfangenen Lichtimpulsen entsprechenden Spannungsimpulse werden im Verstärker 9 verstärkt, in der Impulsformerstufe 10 geformt und dem Lautsprecher 11 über den Umschalter 15 zugeführt. Beim Einsatz des Empfängers 7a bei höheren Fertigungsgeschwindigkeiten und dementsprechend schnellem Vorbeilauf der Lichtleitfaser 4 an den Dioden 8 wird der Umschalter 15 in die gezeichnete Stellung umgelegt und damit der Lautsprecher 11 an den Ausgang eines Tongenerators 14 gelegt, der von einem Zeitglied 13 gesteuert wird. Das Zeitglied A configuration of a light-sensitive receiver 7a suitable for the latter purpose is shown schematically in FIG. 3. The photosensitive diodes 8, which are electrically connected in parallel, the mechanical arrangement of which can be seen in FIG. 2, are connected to the input of the photosensitive receiver 7a via a cable of almost any length. The voltage pulses emitted by the diodes 8 and corresponding to the received light pulses are amplified in the amplifier 9, shaped in the pulse shaping stage 10 and fed to the loudspeaker 11 via the changeover switch 15. When the receiver 7a is used at higher production speeds and, accordingly, the optical fiber 4 passes the diodes 8 quickly, the changeover switch 15 is flipped into the position shown and thus the loudspeaker 11 is placed at the output of a tone generator 14 which is controlled by a timing element 13. The timer

13 sorgt dafür, dass der Lautsprecher 11 auch dann ein deutlich hörbares akustisches Signal abgibt, wenn nur ein oder wenige Spannungsimpulse an seinem Eingang erscheinen, die ohne diese Aufbereitung kein eindeutiges akustisches Signal ergeben würden. Der Lichtsender 1 wird bei dieser Einsatzart in oder auf der oder den Vorratstrommeln für Lichtleitfaser angebracht und mit dem Anfang der aufgewickelten Lichtleitfaser verbunden. 13 ensures that the loudspeaker 11 also emits a clearly audible acoustic signal if only one or a few voltage pulses appear at its input, which would not result in a clear acoustic signal without this processing. In this type of use, the light transmitter 1 is attached in or on the storage drum for optical fiber and is connected to the start of the wound optical fiber.

In Fig. 3 ist ferner eine weitere Ausgestaltung des Lichtempfängers 7 a mit einem zusätzlichen Ausgang 16 für ein zusätzliches Steuersignal schematisch dargestellt. Mit diesem Steuersignal aus dem Ausgang 16 kann beispielsweise beim Auftreten eines Bruches in der Lichtleitfaser 4 die Fertigungsanlage stillgesetzt werden oder aber, in einem anderen Stadium der Fertigung, die Fehlerstelle auf der Lichtleitfaser 4 markiert werden, beispielsweise mit einer Farbspritzvorrich-tung. Der Einbau des Umschalters 15 empfiehlt sich immer dann, wenn der Empfänger 7 a für verschiedene Arten von Prüfungen benutzt werden soll. Bei der eingangs beschriebenen einfachen Durchgangsprüfung von Lichtleitfaser könnte das durch das Zeitglied 13 künstlich verlängerte akustische Signal des Lautsprechers 11 sonst eventuell störend wirken. In Fig. 3, a further embodiment of the light receiver 7 a with an additional output 16 for an additional control signal is also shown schematically. With this control signal from the output 16, for example, if a break occurs in the optical fiber 4, the production system can be shut down or, in another stage of production, the fault location on the optical fiber 4 can be marked, for example with a paint spraying device. The installation of the switch 15 is always recommended when the receiver 7 a is to be used for different types of tests. In the simple continuity test of optical fiber described at the outset, the acoustic signal of the loudspeaker 11 artificially lengthened by the timing element 13 could otherwise possibly have a disruptive effect.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1.Tester for the optical passage of optical fibers with a transmitter for light pulses consisting of a semiconductor laser and a pulse generator, a light-sensitive receiver having a photodiode arrangement, an amplifier and a detection device and a coupling device for coupling the transmitter and receiver to the optical fiber to be tested, thereby characterized in that the pulse generator (3) is designed such that it generates pulses with a repetition frequency in the audible low-frequency range that the amplifier (9) is followed by a pulse shaper stage (10) which converts the output voltage of the amplifier (9) so that a downstream loudspeaker (11) emits an audible acoustic signal as a detection device and that the coupling device consists of two parts (5, 6) for separate coupling of transmitter (1) and receiver (7).

2. Testing device according to claim 1, characterized in that

that the coupling device (5) for connecting the optical fiber to be tested (4) to the light transmitter (1) is a plug-in device for optical fibers, and that the coupling device (6) for connecting the optical fiber (4) to the light receiver (7) a slot-shaped guide (12) for the optical fiber (4), in which several photodiodes (8), of which the photodiode arrangement is made, are distributed around the circumference of the optical fiber (4) and in optical contact with the surface of the optical fiber (4), are arranged.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Testing device according to claims 1 and 2, characterized in that the light receiver (7a) for the display of one or fewer light pulses, a timer that can be switched off

(13) and a tone generator controlled by the timing element (13)

(14) contains.

4. Testing device according to claims 1 to 3, characterized in that the light receiver (7 a) has an additional output (16) for the control of a rewinder or a marking device for the fault location on the optical fiber (4).