DE102008020805B4

DE102008020805B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern sowie System und Verfahren zur bidirektionalen Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern

Info

Publication number: DE102008020805B4
Application number: DE102008020805.1A
Authority: DE
Inventors: Rudi Hengl
Original assignee: Weetech GmbH
Current assignee: Weetech GmbH
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: DE102008020805A1

Abstract

Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern umfassend ein Gehäuse (15) in dem angeordnet sind: – ein erstes Interface (5) zum Anschluss eines ersten Lichtwellenleiters (1); – ein zweites Interface (6) zum Anschluss eines zweiten, zu prüfenden Lichtwelleneiters (2); – ein erstes Mittel zur Kollimierung (7), welches die Lichtstrahlen aus dem ersten Interface (5) parallelisiert, und ein zweites Mittel zur Kollimierung (8), welches die Lichtstrahlen aus dem zweiten Interface (6) parallelisiert; – eine erste integrierte Empfängerdiode (10) zur Generierung eines der auf die Diode einfallenden Lichtleistung proportionalen elektrischen Signals; – eine zweite integrierte Empfängerdiode (9) zur Generierung eines der auf die Diode einfallenden Lichtleistung proportionalen elektrischen Signals; und – einen Strahlteiler (11), angeordnet zwischen erstem Interface (5) und zweitem Interface (6), der einen einfallenden, parallelen Lichtstrahl (31) aus dem ersten Lichtwellenleiter (1) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden parallelen Lichtstrahl (32) und in einen auf die erste Empfängerdiode (10) projizierten parallelen Lichtstrahl (33) unterteilt, und der einen einfallenden parallelen Lichtstrahl (41) aus dem zweiten Lichtwellenleiter (2) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden parallelen Lichtstrahl (42) und in einen auf die zweite Empfängerdiode (9) projizierten parallelen Lichtstrahl (43) unterteilt, wobei die aktiven Flächen (13) zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den integrierten Empfängerdioden (9, 10) eine gleich große oder größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche der durch die Mittel zur Kollimierung (7, 8) parallelisierten Strahlen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Dämpfung von Lichtwellenleitern sowie ein System und Verfahren zur bidirektionalen Messung der Dämpfung von Lichtwellenleitern, insbesondere um eine passive Vorrichtung zur Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern.
Lichtwellenleiter sind aus Lichtleitern bestehende mit Steckverbindungen versehene Kabel zur Übertragung von Licht. Dabei bilden Lichtwellenleiter biegsame Verbindungen zur Übertragung optischer Signale bzw. Strahlungsleistungen aus. Sie bestehen aus einem Kern und einer Schutzbeschichtung. Der lichtführende Kern dient zur Übertragung des Signals. In sogenannten Multimode-LWL gibt es mehrere mögliche Lichtwege, sogenannte Moden, und es kommt über große Distanzen zu Laufzeitunterschieden gegenüber den verschiedenen Moden. Zudem werden die unterschiedlichen Moden vom Lichtwellenleiter auch unterschiedlich bedämpft und beeinflussen somit die Messung einer Einfüge- und Rückflussdämpfung. Multimoden-LWL finden daher in kleinen Netzen Anwendung.
Lichtwellenleiter (LWL) und Vorrichtungen zum Messen der Dämpfung von Lichtwellenleitern kommen vor allem als Übertragungsmedium in der Telekommunikation, zur Übertragung von Laserstrahlung in der Materialbearbeitung und der Medizin, sowie in der Messtechnik zum Einsatz. Als ein weiteres Einsatzgebiet ist die Produktion und Instandhaltung von z.B. Luft.- und Raumfahrzeugen zu nennen. Hier kommt eine relativ große Anzahl und Vielfalt dieser LWL-Strecken vor. Gleichzeitig handelt es sich hier um relativ kurze LWL-Strecken, die meist über mehrere Rangierkabel und Kupplungen an eine Vorrichtung zur Dämpfungsmessung der Lichtwellenleiter angeschlossen werden müssen.
Jedoch übertragen die Lichtwellenleiter das eingespeiste Licht nicht dämpfungsfrei. Für eine einwandfreie Funktion der Systeme, in denen Lichtwellenleiter eingesetzt werden, ist es daher unerlässlich, die sogenannte Einfügedämpfung, also die Dämpfung in Aus- breitungsrichtung des Lichtsignals infolge des Einfügens des Lichtwellenleiters in das System, sowie die Rückflussdämpfung eines Lichtwellenleiters infolge der Reflexion entgegen der Ausbreitungsrichtung des Lichtsignals infolge des Einfügens des Lichtwellenleiters in das System zu bestimmen. Dies geschieht üblicherweise in beiden Übertragungsrichtungen des Mehrmodenlichtwellenleiters.
Das manuelle Testen der Lichtwellenleiterstrecken ist zeit- und personalaufwendig und führt durch den nicht immer gleichmäßigen Ablauf der Messungen und Verwendung des Messgeräts, z.B. von Sende-Quellen, Power-Meter, Prüf-Rangierleitungen, zu Messtoleranzen. Des Weiteren stellt die Protokollierung solcher „manuellen“ Tests in der Praxis ein weiteres Problem dar.
Es kann sich bei den zu prüfenden LWL um Einzelleitungen, mit oder ohne Stecker an den Faserenden, handeln, oder um komplette, bereits installierte Kabelanlagen, die auch optisch passive Komponenten, wie z.B. m × n-Koppler und Prüf-Rangierkabel, enthalten können.
Zur Pegeldämpfungsmessung an Mehrmoden-LWL-Kabeln werden daher Mehrmoden-LWL-Koppler vorgeschlagen. Für die Bestimmung der Dämpfung eines Mehrmoden-LWL-Kabels muss man den Pegel der Lichtleistung am Ein- und Ausgang des zu prüfenden LWL (DUT) kennen. Dazu benötigt man eine Lichtquelle, ein optisches Power-Meter, diverse Prüf-Rangierkabel und Kuppelelemente um die Komponenten miteinander optisch zu verbinden. Die Dämpfung des LWL errechnet sich dann aus der Differenz beider Pegel in der Einheit dB.
Für nicht automatisierte Messungen wird hier oft eine Messmethode angewandt, in der zuerst Sender, Prüf-Rangierkabel und Powermeter zusammengeschaltet werden um den ersten Pegel zu bestimmen (sogenannte „Nullung“). Danach wird der DUT in diese Strecke „eingefügt“ und der zweite Pegel bestimmt. Die „Einfügedämpfung“ des LWL errechnet sich dann aus der Differenz dieser beiden Werte.
Im einfachsten, unidirektionalen, Fall benötigt man für eine manuell ausgeführte Messung eine ausreichend stabilisierte Lichtquelle, zwei Prüf-Rangierkabel, ein Wickeldorn, zwei Kuppelelemente und ein optisches Leistungsmessgerät, z.B. ein großflächiger Elektro-Optischer-Wandler, dass die optische Leistung unabhängig von der Modenverteilung messen kann. Die Prüf-Rangierkabel sollten vom gleichen Typ wie das zu prüfende LWL-Kabel sein.
Als erster Schritt wird hierbei die Referenzleistung der Lichtquelle bestimmt. Eine entsprechende Anordnung ist in 1 gezeigt.
Eine Lichtquelle 17 speist Licht in den sogenannten Vorlauflichtwellenleiter 18 ein. Speziell im Fall einer LED als Lichtquelle werden hier viele Moden und auch viele unerwünschte Leckmoden angeregt (so genannte „Vollanregung“). Der Vorlauflichtwellenleiter 18 ist mit einigen Windungen über einen Wickeldorn gewickelt. So werden die unerwünschten Moden stark bedämpft, damit sie nicht in den zu prüfenden Lichtwellenleiter oder „DUT“ 22 eingekoppelt werden. Diese Modenkopplungseigenschaften bzw. Anregungsbedingungen der Lichtquelle sind in der Regel genau definiert, bzw. streng gefordert. Die Vorlauflichtwellenleiter 18 ist mit einer Kupplung 19 mit einem ersten Prüf-Rangierkabel 20 optisch verbunden. Das freie Ende des ersten Prüf-Rangierkabels 20 ist mit einer zweiten Kupplung 21 mit einem zweiten Prüf-Rangierkabel 24 optisch verbunden. Das freie Ende des zweiten Prüf-Rangierkabels 24 ist wiederum an das Leistungsmessgerät 25 angeschlossen. Diese misst die Referenzleistung P1 der Lichtquelle 17, in dB (Nullung).
In einem zweiten Schritt wird dann die Einfügedämpfung eines zu prüfenden Lichtwellenleiters bestimmt. Dazu wird das zweite Prüf-Rangierkabel 24 von der zweiten Kupplung 21 getrennt. An das nun freie Ende des zweiten Prüf-Rangierkabels 24 wird eine dritte Kupplung 23 angeschlossen. Jetzt wird der DUT 22 zwischen der zweiten Kupplung 21 und der dritten Kupplung 23 “eingefügt“. Am Leistungsmessgerät kann nun die Leistung P2 nach Einfügen des zu prüfenden Lichtwellenleiters 22 abgelesen werden, hier in dB.
Die Einfügedämpfung L, in dB, inklusive beider Steckverbindungen, errechnet sich aus L = P1 – P2, in dB.
Will man nun den DUT 22 umgekehrt vermessen, muss er von der zweiten und dritten Kupplung 21, 23 getrennt werden, und in umgekehrter Richtung wieder angeschlossen werden. Da besonders bei kurzen LWL die eigentliche Streckendämpfung sehr klein ist, z.B. 0,002 dB/m, wird man hier hauptsächlich die Steckerdämpfung inklusive Steckspiel messen, die um Faktor 100 größer sein kann als die eigentliche Übertragungsdämpfung einer kurzen LWL-Strecke.
In der Praxis, bei großer Anzahl von LWL-Kabel, aus Gründen der Zeitersparnis und Reproduzierbarkeit und der Vermeidung des zusätzlichen Steckspiels beim Umstecken des DUT, bzw. Prüf-Rangierkabel, für die „Nullung“ und bidirektionale Messung, werden hier automatisierte Testsysteme angestrebt.
Oft kommen hier optische Schalter zum Einsatz, die die Verschaltung der Lichtquelle und des Leistungsmessgeräts vornehmen, ohne den DUT, bzw. die Prüf-Rangierkabel, für die Messung der beiden Pegel, deadaptieren zu müssen. Diese Schalter müssen aber in der Regel auf die zu prüfende Faser, in ihren optischen Modenkoppeleigenschaften abgestimmt, gefertigt werden. Daher sind solche Schalterlösungen oft kostenintensiv und unwirtschaftlich. Hinzu kommt, dass diese bei großen Faserkern-Durchmessern technisch schwierig herzustellen sind und aufgrund der großen mechanischen Verfahrwege in der max. Anzahl der verschaltbaren LWL schnell an ihre Grenzen stoßen. Eine Kaskadierung solcher Schalter zur Vervielfachung der prüfbaren LWL verschlechtert jedoch die Reproduzierbarkeit und erhöht die Einfügedämpfung. Eine größere Anzahl optischer Grenzflächen in einem kaskadierten Schalter, erhöht auch die Gefahr der Beeinflussung bzw. Verfälschung der Modenverteilung zur Anregung des DUT und der aus dem DUT austretenden Lichtleistung.
Ein weiterer Nachteil besteht in der Unflexibilität solcher Schalterlösungen in Bezug auf wechselnde LWL-Typen, sich verändernde Anregungsbedingungen und Anzahl. Anpassungen oder Änderungen sind hier nachträglich kaum zu realisieren, bzw. sind mit hohem technischen und finanziellen Aufwand verbunden.
Ein anderer Ansatz zur automatisierten Messung dieser beiden Pegel besteht darin, dass ein bekannter Teil des Sendepegels mittels eines Koppler, am Anfang des zu prüfenden LWL, fest ausgekoppelt und mit einem Power-Meter der erste Pegel gemessen wird. Der zweite Pegel wird mittels eines zweiten Power-Meters am Ende des DUT gemessen. Standard 1 × 2 oder 2 × 2 Koppler können hierfür verwandt werden, z.B. Schliff-Koppler, SELFOC-Linsen-Koppler, oder auch strahlgeführte Linsenkoppler. Über einen 2 × 2 Koppler ist zusätzlich, mit einem weiteren Power-Meter, das Messen, der vom DUT reflektierten, Sendeleistung möglich.
Der Nachteil dieser Koppler besteht ebenfalls darin, dass sie meist speziell für den DUT gefertigt werden müssen und praktisch nur in der in 3 skizzierten „gepigtailten“ Version vorkommen. Dabei ist der Lichtwellenleiter fest mit dem Koppler verbunden und ist somit fester Bestandteil des Kopplers selbst. Dies bedeutet, dass für jeden Lichtwellenleitertyp ein eigener Kopplertyp gebaut werden muss.
Bei der automatisierbaren, bidirektionale Dämpfungsmessung mittels eines 2 × 2 Mehrmoden–Kopplers des Standes der Technik wie in 3 gezeigt dienen zwei Lichtquellen dem Durchlauf der Anordnung in zwei entgegengesetzten Richtungen. An einen 2 × 2-Mehrmoden-Koppler können jeweils zwei Lichtwellenleiter, also Vorlauflichtwellenleiter und DUT, sowie zwei Messgeräte angeschlossen werden. Durch die Verwendung von zwei 2 × 2-Kopplern in der Anordnung kann bidirektional sowohl die Einfüge- als auch die Rückflussdämpfung bestimmt werden. Auch bei dieser Lösung bestehen die bereits bei der Schalterausführung genannten Nachteile. Lediglich der Aspekt der Limitierung der testbaren DUT-Strecken entfällt hier. Für beide genannten Komponenten, Schalter und Koppler, gilt gleichermaßen, dass sie die Modenkoppeleigenschaften der Lichtquelle und des zu prüfenden LWL, nicht beeinflussen dürfen. Dies schließt in der Regel die Verwendung preisgünstiger Koppler (Schmelzkoppler) aus, da deren Teilerverhältnis Modenabhängig ist und diese die Modenverteilung im LWL stark beeinflussen.
Allgemein sind für das Einbringen optischer Komponenten in die Messstrecke einige Anforderungen und Aspekte zu beachten. So existieren in einer Mehrmoden-Faser viele mögliche optische Pfade durch die das Licht geführt werden kann. Diese Pfade bezeichnet man als Moden. Die Anzahl dieser Moden wird hauptsächlich durch den Faserkern-Durchmesser und der Numerischen Apertur (NA) der Faser bzw. des Lichtwellenleiters bestimmt.
Die Moden haben unterschiedliche Ausbreitungscharakteristika innerhalb des Lichtwellenleiters und verhalten sich unterschiedlich hingegen äußeren Störungen, wie z.B. Krümmungen, Faser-Verunreinigungen, Defekten im Mantel, Verzweiger usw. Moden die nahe der zentralen Achse des Lichtwellenleiters verlaufen sind Moden niedriger Ordnung. Moden höherer Ordnung verlaufen zu einem beträchtlichen Teil nahe dem Faser-Mantel. Ihr Betrag der Lichtleistung wird, aufgrund der äußeren Störungen, im Vergleich zu den niedrigeren Moden stärker bedämpft. Besonders stark tritt dieser Effekt auf, wenn Moden höherer Ordnung auch im Mantel geführt werden.
In der Regel müssen diese Moden, z.B. durch Biegen des Lichtwellenleiters über einen Wickeldorn ausgelöscht werden, da diese, z.B. an Faserkupplungen, Verzweiger oder einfach aufgrund der Faserlänge, viel stärker bedämpft werden würden. Für Mehrmoden-Messanordnungen sind deshalb meist, auf den jeweiligen zu prüfenden Lichtwellenleiter abgestimmte, Anregungsbedingungen definiert um übertragbare, reproduzierbare und dem realen Einsatz der LWL-Strecken entsprechende Faser-Dämpfungen messen zu können.
Die Anregungsbedingungen legen hier im wesentlichen die Wellenlänge des Prüflichts und die Verteilung der Lichtleistung des Prüflichts auf die verschiedenen Moden in der Vorlauflichtwellenleiter, bzw. am Faseranfang des zu prüfenden Lichtwellenleiters DUT, fest.
Die meisten zu Prüfenden Mehrmoden-LWL-Kabel in diesen Bereichen weisen Kerndurchmesser im Bereich von 50 bis 200µm und numerische Aperturen bis NA 0,37 auf. Diese kommen, je nach DUT, sehr häufig auch gemischt vor, was die Verwendung bereits bestehender Komponenten für solch automatisierte Tests erschwert und oft eine Messung nur mittels Anpassung oder sogar völliger Neuentwicklungen dieser Komponenten vorgenommen werden kann. Dies verteuert die Messung erheblich oder macht sie sogar aus Gründen der Wirtschaftlichkeit unmöglich.
Gleichzeitig tragen Neuentwicklungen in diesem Bereich ein hohes funktionales Risiko, da die Beherrschung der Parameter, die das Messergebnis beeinflussen können, sehr schwierig ist. Als Beispiel seien hier mechanische Toleranzen, die Einhaltung der verschieden geforderten Anregungsbedingungen, der Einfluss von Temperaturschwankungen auf mechanische, elektronische und optische Komponenten, Alterungseffekte, Verschleiß, intrinsische optische Reflexionen usw. genannt.
Die DE 32 26 376 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Dämpfungsmessung an einem Lichtwellenleiter. Dabei wird eine Auskopplungseinrichtung für einen zu prüfenden Wellenleiter vorgeschlagen, mit der Licht aus dem zu prüfenden Lichtwellenleiter auf eine externe Empfängerdiode zur Dämpfungsmessung fokussiert wird. Ferner ist aus der DE 694 18 583 T2 eine Überwachungseinrichtung für Zweiwegeleitungen mit internen Empfängerdioden bekannt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrmoden-Lichtwellenleiter-Kupplung sowie ein System vorzuschlagen, die eine flexiblere und kostengünstigere Messung von Einfüge- und Rückflussdämpfung von Mehrmoden-Lichtwellenleitern ermöglicht, sowie Verfahren zu deren Messung. Eine Lösung ist dieser Aufgabe ist den Ansprüche 1 und 14 die Vorrichtungen betreffend und in den Ansprüchen 17, 18 und 20 die Verfahren betreffend vorgeschlagen. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
So wird eine Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern angegeben, umfassend ein Gehäuse in dem angeordnet sind: ein erstes Interface zum Anschluss eines ersten Lichtwellenleiters; ein zweites Interface zum Anschluss eines zweiten, zu prüfenden Lichtwelleneiters; ein erstes Mittel zur Kollimierung der Lichtstrahlen aus dem ersten Interface und ein zweites Mittel zur Kollimierung der Lichtstrahlen aus dem zweiten Interface; eine erste Empfängerdiode zur Generierung eines der auf die Diode einfallenden Lichtleistung proportionalen elektrischen Signals sowie eine zweite Empfängerdiode zur Generierung eines der auf die Diode einfallenden Lichtleistung proportionalen elektrischen Signals; und einen Strahlteiler, angeordnet zwischen erstem Interface und zweitem Interface, der einen einfallenden Lichtstrahl aus dem ersten Lichtwellenleiter in einen durch den Strahlteiler hindurchgehenden Lichtstrahl und in einen auf die erste Empfängerdiode projizierten Lichtstrahl unterteilt, und der einen einfallenden Lichtstrahl aus dem zweiten Lichtwellenleiter in einen durch den Strahlteiler hindurchgehenden Lichtstrahl und in einen auf die zweite Empfängerdiode projizierten Lichtstrahl unterteilt.
Der erfindungsgemäße so genannte Mehrmoden-Koppler bzw. die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern mit integrierten Empfängerdioden stellt eine universelle optische Komponente dar, die sich, ohne erforderliche Anpassung, für den Einsatz aller gängigen Mehrmoden-LWL-Kabel eignet. Dabei ist bevorzugt sowohl die Einfüge- als auch die Rückflussdämpfung mit der Vorrichtung messbar.
In bevorzugter Ausgestaltung verhält sich die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber der Modenverteilung in dem Vorlauflichtwellenleiter bezogen auf den Ausgangslichtwellenleiter, den zu prüfenden Lichtwellenleiter, neutral, d.h. die Messung erfolgt nicht-modenselektiv. Dies ermöglicht es, die Dämpfung der unterschiedlichen Moden in einem Mehrmoden-Lichtwellenleiter zu messen. Dazu sind das erste bzw. das zweite Mittel zur Kollimierung derart ausgebildet, dass die jeweilige Modenverteilung des einen Lichtwellenleiters auf den anderen vollständig abgebildet wird. Das heißt, das erste Mittel zur Kollimierung bildet alle Moden des ersten Lichtwellenleiters auf den zweiten ab und das zweite Mittel zur Kollimierung bildet alle Moden des zweiten Lichtwellenleiters auf den ersten ab.
Durch die integrierten Empfängerdioden entfallen für die optischen Pfade die sonst notwendigen, hochpräzisen Linsen-Anordnungen, sowie weitere optische Schnittstellen zu den Messempfängern. Das jeweilige Lichtwellenleiter-Interface am LWL-Eingang und Ausgang, ermöglicht vorteilhafterweise das Adaptieren der verschiedenen LWL-Typen.
Durch den, trotz der verschiedenen Messanforderungen, immer gleichen Koppleraufbau, stellt dieser Koppler einen entscheidenden Vorteil in der technischen Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit dar.
Der Strahlteiler kann aus einem Prisma oder aus einem halb durchlässigen, dünnen Spiegelplättchen bestehen. Er kann den jeweils einfallenden Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen unterteilt, die einen Winkel von 90° Grad zueinander bilden.
Wenn der Strahlteiler als Prisma ausgebildet ist, können das erste Interface, das erste Mittel zur Kollimierung, der Strahlteiler, das zweite Mittel zur Kollimierung und das zweite Interface hintereinander auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sein. Bei Verwendung eines Spiegelplättchens als Strahlteiler kann der durchgehende Strahl leicht abgelenkt werden, wodurch das zweite Interface in seiner Lage entsprechend der Ablenkung versetzt angeordnet würde.
Die erste Empfängerdiode kann unterhalb der optischen Achse aus erstem Interface, Strahlteiler und zweitem Interface angeordnet sein und die zweite Empfängerdiode oberhalb der optischen Achse aus erstem Interface, Strahlteiler und zweitem Interface. Andersherum kann auch die erste Empfängerdiode oberhalb der optischen Achse aus erstem Interface, Strahlteiler und zweitem Interface angeordnet sein und die zweite Empfängerdiode unterhalb der optischen Achse aus erstem Interface, Strahlteiler und zweitem Interface. Die zweite Empfängerdiode kann derart angeordnet sein, dass sie anteilig dass vom zu prüfenden Lichtwellenleiter in die Vorrichtung einfallende Lichtsignal misst, und die erste Empfängerdiode so, dass sie anteilig dass vom ersten Lichtwellenleiter in die Vorrichtung einfallende Lichtsignal misst. Für einen Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1100 nm können Si-Empfängerdioden und für einen Bereich größer 1100 nm InGaAs-Empfängerdioden verwendet werden.
Die Mittel zur Kollimierung können derart angeordnet sein, dass sie die Modenkopplungseigenschaften der einfallenden Lichtstrahlen aus dem jeweiligen ersten oder zweiten Lichtwellenleiter auf den anderen Lichtwellenleiter abbilden. Bevorzugt sind die Mittel zur Kollimierung als Kugellinsen ausgebildet.
Die aktiven Flächen zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den Empfängerdioden können eine gleich große oder größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche und die numerische Apertur des ersten und des zweiten Lichtwellenleiters aufweisen. D.h., die Querschnittsflächen der Empfängerdioden sind derart ausgebildet, dass sie eine gleich große oder größere Querschnittsfläche als die durch die Mittel zur Kollimierung parallelisierten Strahlen aufweisen. Noch bevorzugter können die aktiven Flächen zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den Empfängerdioden eine mindestens 1,5-fach größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche und numerische Apertur des ersten und des zweiten Lichtwellenleiters bzw. als die Querschnittsflächen der parallelisierten Strahlen aufweisen. Es gilt hier, dass zur Dämpfungsmessung die Empfängerflächen nicht überstrahlt werden dürfen und somit das Licht vollständig auf die Empfängerflächen auftreffen muss, damit die aus den Lichtwellenleitern austretende Lichtleistung verteilt auf die unterschiedlichen Moden vollständig bewertet wird. Es wird also die Lichtleistungsverteilung auf die einzelnen Moden vom Detektor gemessen und bewertet.
Erstes Interface und zweites Interface können bevorzugt baugleich ausgebildet sein. Ferner wird zur bidirektionalen Messung ein System zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern vorgeschlagen, umfassend, auf einer optischen Achse sequentiell angeordnet: eine erste Lichtquelle; einen ersten Vorlauflichtwellenleiter zur Einkopplung des Lichts der ersten Lichtquelle; eine erste wie oben beschriebene Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern, wobei der erste, am ersten Interface angeordnete Lichtwellenleiter dem Vorlauflichtwellenleiter entspricht; einen zu prüfenden Lichtwellenleiter, der mit der ersten Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern am zweiten Interface verbunden ist; eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern, wobei der zu prüfenden Lichtwellenleiter mit dem zweiten Interface der zweiten Vorrichtung verbunden ist; einen zweiten Vorlauflichtwellenleiter, der über das erste Interface mit der zweiten Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern verbunden ist; und eine zweite Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in den zweiten Vorlauflichtwellenleiter.
Zwischen dem zweiten Interface der ersten Vorrichtung zur Messung der Dämpfung von Lichtwellenleitern und dem zu prüfenden Lichtwellenleiter können ein erstes Prüf-Rangierkabel und eine erste Lichtwellenleiter-Kupplung angeordnet sein. Ferner können zwischen dem zweiten Interface der zweiten Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern und dem zu prüfenden Lichtwellenleiter ein zweites Prüf-Rangierkabel und eine zweite Lichtwellenleiter-Kupplung oder auch mehrere Prüf-Rangierkabel und mehrere Kupplungen angeordnet sein.
Ferner wird ein Verfahren zur Messung der Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern umfassend eine oben beschriebene Vorrichtung angegeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Verbinden eines ersten Lichtwellenleiters mit einem ersten Interface am Gehäuse der Vorrichtung; Verbinden eines zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiters mit einem zweiten Interface am Gehäuse der Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Einkoppeln einer Lichtquelle in den ersten Lichtwellenleiter; Einkoppeln des Lichtstrahls aus dem ersten Lichtwellenleiter über das erste Interface in die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem ersten Lichtwellenleiter durch ein erstes Mittel zur Kollimierung; Aufteilen des einfallenden Lichtstrahls mittels eines Strahlteilers in einen durch den Strahlteiler hindurchgehenden Lichtstrahl und in einen auf eine erste Empfängerdiode projizierten Lichtstrahl; Erzeugung eines der einfallenden Lichtleistung proportionalen Signals in der ersten Empfängerdiode; Einkoppeln und Parallelisieren des durch den Strahlteiler hindurchgehenden Lichtstrahls über ein zweites Mittel zur Kollimierung und das zweites Interface in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter; Dämpfung und Teilreflexion des eingekoppelten Lichts im zweiten Lichtwellenleiter; Einkoppeln des reflektierten Lichts aus dem zweiten Lichtwellenleiter über das zweite Interface in die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtwellenleiter durch ein zweites Mittel zur Kollimierung; Aufteilen des rückgeflossenen Lichtstrahls mittels des Strahlteilers in einen durch den Strahlteiler hindurchgehenden Lichtstrahl und in einen auf die zweite Empfängerdiode projizierten Lichtstrahl; Erzeugung eines der rückgeflossenen Lichtleistung proportionalen Signals in der zweiten Empfängerdiode; Bestimmung der Rückflussdämpfung aus der einfallen Lichtleistung aus dem ersten Lichtwellenleiter und der rückgeflossenen Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Messung der Einfügedämpfung von Lichtwellenleitern umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung angegeben, umfassend die Schritte: Verbinden eines ersten Lichtwellenleiters mit einem ersten Interface am Gehäuse der Vorrichtung; Verbinden eines zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiters mit einem zweiten Interface am Gehäuse der Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Einkoppeln einer Lichtquelle in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter; Einkoppeln des Lichtstrahls aus dem zweiten Lichtwellenleiter über das zweite Interface in die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtwellenleiter durch das zweite Mittel zur Kollimierung; Aufteilen des einfallenden Lichtstrahls mittels eines Strahlteilers in einen durch den Strahlteiler hindurchgehenden, zum einfallenden Lichtstrahl achsenparallelen Lichtstrahl und in einen auf eine zweite Empfängerdiode projizierten Lichtstrahl; Erzeugung eines der einfallenden Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter proportionalen Signals in der zweiten Empfängerdiode; Bestimmung der Einfügedampfung des zweiten Lichtwellenleiters aus der gemessenen einfallenden Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter und der gemessenen einfallenden Lichtleitung aus dem ersten Lichtwellenleiter.
Bevorzugt sind die Verfahren zur Messung der Einfüge- und/oder der Rückflussdämpfung derart ausgebildet, dass der Schritt der Parallelisierung der Strahlen aus dem jeweiligen Lichtwellenleiter mittels des jeweiligen Mittels zur Kollimierung ferner den Schritt des Abbildens aller Modenkopplungseigenschaften des einen Lichtwellenleiters auf den jeweils anderen Lichtwellenleiter umfasst, derart, dass die Messung nicht-modenselektiv erfolgt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur bidirektionalen Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern umfassend ein oben beschriebenes System zur Dämpfungsmessung angegeben, umfassend die Schritte: Einkoppeln einer Lichtquelle über den ersten Lichtwellenleiter, das erste Interface und das erste Mittel zur Kollimierung in die erste Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Bestimmung der Rückflussdämpfung des zu prüfenden Lichtwellenleiters wie oben beschrieben; Weiterführung des Lichts aus dem zu prüfenden Lichtwellenleiter in die zweite Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern über dessen zweites Interface; Bestimmung der Einfügedämpfung wie oben beschrieben in der zweiten Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Einkoppeln einer Lichtquelle in die zweite Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern über dessen erstes Interface, derart dass die Lichtwege innerhalb des Systems so umgekehrt werden, dass die zweite Vorrichtung die Rückflussdämpfung des zu prüfenden Lichtwellenleiters bei Lichtdurchlauf in umgekehrter Richtung bestimmbar macht und die erste Vorrichtung die Einfügedämpfung des zu prüfenden Lichtwellenleiters bei Lichtdurchlauf in umgekehrter Richtung bestimmbar macht.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Einbeziehung von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1: eine Anordnung für eine manuelle Dämpfungsmessung des Standes der Technik ohne den zu prüfenden Lichtwellenleiter;
2: eine Anordnung für eine manuelle Dämpfungsmessung des Standes der Technik mit eingefügtem zu prüfenden Lichtwellenleiter;
3: eine Anordnung zur bidirektionalen Dämpfungsmessung des Standes der Technik mit 2 × 2 Mehrmoden-Kopplern;
4: einen erfindungsgemäßer Mehrmoden-Koppler mit integrierten Empfängerdioden mit Signalpfad als sendendende Komponente;
5: ein erfindungsgemäßer Mehrmoden-Koppler mit integrierten Empfängerdioden mit Signalpfad als empfangende Komponente;
6: einen Lichtwellenleiterstecker des Standes der Technik;
7: einen erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler mit einem am ersten Interface angesteckten Lichtwellenleiter mit gelösten Überwurfmutter zur Befestigung;
8: einen erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler mit einem am ersten Interface angesteckten Lichtwellenleiter bei festgezogener Überwurfmutter zur Befestigung;
9: einen erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler mit einem an beiden Interfaces angesteckten Lichtwellenleiter,
10: eine Anordnung zweier erfindungsgemäßer Mehrmoden-Koppler mit integrierten Empfängerdioden zur bidirektionalen Dämpfungsmessung;
1 bis 3 stellen Anordnung zur unidirektionalen und bidirektionalen Dämpfungsmessung des Standes der Technik dar, die bereits in der Einleitung erläutert wurden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern, im folgenden auch abkürzend erfindungsgemäßer Mehrmoden-Koppler genannt, ist in 4 und 5 dargestellt. Gegenstand der Erfindung ist ein Mehrmoden-Koppler mit integrierten Empfängerdioden 9, 10, welcher es möglich macht, die Einfüge- und Rückflussdämpfung bei Mehrmoden-Lichtwellenleitern zu messen, und zwar für alle gängigen Kerngrößen, Modenkopplungseigenschaften und numerischen Aperturen, bidirektional, ohne dabei den Messkreis bei vorgegebenem Wellenlängenbereich aufzutrennen und ohne dazu die interne Optik der Vorrichtung selber anpassen zu müssen. Was den Koppler von bestehenden Lösungen unterscheidet, sind zunächst das erste Interface oder Eingangsinterface 5 und das zweite Interface oder Ausgangsinterface 6, die es ermöglichen die verschiedenen LWL an den Koppler anzuschließen.
Ein erster Lichtwellenleiter 1, ein Prüf-Rangierkabel, ist über das erste Interface 5 mit dem Mehrmoden-Koppler verbunden. Der zu prüfende Lichtwellenleiter 2 ist über das zweite Interface 6 mit dem Mehrmoden-Koppler verbunden. Die Verbindung erfolgt über jeweils ein Führungsröhrchen oder Ferrule 3, 4 am Lichtwellenleiter 1, 2, welches jeweils mit dem ersten und zweiten Interface 5, 6 verbunden wird. Der Lichtwellenleiter 1, 2 mit seiner entsprechenden Ferrule 3, 4 ist also in das jeweilige Interface 5, 6 einsteckbar. Die Lichtwellenleiteraufnahmen 61 im Interface 5, 6 sind bevorzugt aus Metall oder Keramik hergestellt. Dabei ist mit Keramik eine größere Präzision bei allerdings hohen Kosten zu erreichen. Zwei Mittel zur Kollimierung 7, 8 der ein- und ausfallenden Strahlen sind am ersten bzw. am zweiten Interface 5, 6 angeordnet. Bevorzugt sind die Mittel zur Kollimierung 7, 8 als Kugellinsen ausgebildet. Die beiden Linsen 7, 8 parallelisieren das einfallende Licht und bilden bevorzugt jeweils das austretende Licht des sendenden Lichtwellenleiters 1 oder 2 vollständig auf die Stirnfläche des empfangenen Lichtwellenleiters 1 oder 2 ab. Sie dienen der Kollimierung des Lichtstrahls, damit die Modenkopplungseigenschaften des jeweilig sendenden Lichtwellenleiters exakt auf den empfangenden Lichtwellenleiter übertragen oder abgebildet werden. Dadurch wird die Vorrichtung nicht-modenselektiv ausgebildet. Beide Mittel zur Kollimierung 7, 8 parallelisieren den jeweils einfallenden Lichtstrahl. Dadurch wird nicht nur die Übertragung der Modenkopplungseigenschaften aus dem einen Lichtwellenleiter 1, 2 zum anderen Lichtwellenleiter 1, 2 abbildend möglich, sondern der parallele Lichtstrahl ist demzufolge jetzt vom Strahlteiler nicht-modenselektiv teilbar. In Strahlrichtung wie in 4 gezeigt sind erstes Interface 5, erstes Mittel zur Kollimierung 7, zweites Mittel zur Kollimierung 8 und zweites Interface 6 hintereinander auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet, wenn als Strahlteiler ein Prisma eingesetzt wird.
Während im Stand der Technik ein Lichtwellenleiter fest mit dem Koppler verbunden ist, ermöglicht hier das Interface 5, 6 die Aufnahme verschiedenster Lichtwellenleiter 1, 2. Unter Interface 5, 6 wird hier eine Lichtwellenleiteraufnahme bzw. Steckeraufnahme 61 (s. 7) für eine Ferrule 3, 4 eines Lichtwellenleiters 1, 2 verstanden. Es kann sich dabei beispielsweise um eine FC-Aufnahme für einen FC-Stecker, der im Lichtwellenleiterbereich üblich ist, handeln. Es könnte aber auch praktisch jeder andere Steckertyp bzw. jede andere Aufnahme verwendet werden. Die Lichtwellenleitersteckeraufnahme 61 ist im Interface 5, 6 integriert und bildet somit einen festen Bestandteil der Vorrichtung. Da praktisch alle Lichtwellenleitergrößen bis 200 μm in standardisierten Ferrulen 3, 4 konfektionierbar sind, können diese dann auch an den erfindungsgemäßen Koppler aufgesteckt werden.
Dies hat zur Konsequenz, dass die Lichtwellenleiterfaserendfläche kopplerintern immer an der gleichen Stelle vor entsprechenden Mitteln zur Kollimierung 7, 8 bzw. Parallelisierung der Strahlen positioniert ist. Das entsprechende Mittel zur Kollimierung 7, 8 ist dann so zu dimensionieren, dass es für die größte anzunehmende Faser ausgelegt ist. Mit anderen Worten, ist das Mittel zur Kollimierung 7, 8 bevorzugt so ausgebildet, dass es alle Strahlen der größten anzunehmenden Faser parallelisiert und somit dann auch die Strahlen jeder kleineren Faser parallelisiert werden. Wenn das Mittel zur Kollimierung eine Kugellinse ist, ist ihr Durchmesser also derart ausgebildet, dass er gleich oder größer einem maximalen Kerndurchmesser eines Lichtwellenleiters ist.
Zentraler Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Strahlteiler 11, der sowohl aus einem Prisma oder aus einem halb durchlässigen, dünnen Spiegelplättchen besteht. Beide Komponenten bilden im Knotenpunkt der optischen Achsen in der Regel eine 45° schräge Fläche, welche den Senderseitigen 14, 31, als auch den „DUT“-seitigen 16, 41, Lichtstrahl jeweils zu ca. 50 % in eine, zum einfallenden Lichtstrahl achsenparallele 32, 42 und zu 50 % in eine 90°-Komponente 33, 43 teilt. Das Teilungsverhältnis wird hier hauptsächlich durch den 45° Winkel der Prismenflächen bestimmt, die als halb durchlässige Spiegelfläche beschichtet ist. Andere Aufteilungen als 50 %–50 % sind durch ein Verändern dieses Winkels ebenfalls möglich, jedoch weniger bevorzugt. So kann der achsenparallel durchgelassene Lichtstrahl 32, 42 und der abgelenkte Lichtstrahl 33, 43 auch einen Winkel von 60° bis 90° oder 45° bis 90° bilden. Demzufolge müssten dann auch die Empfänger entsprechend angeordnet werden. Der abgelenkte Lichtstrahl 33, 43 wird jeweils auf eine Empfängerdiode 10, 9 projiziert und direkt in ein elektrisches, der empfangenen Lichtleistung proportionales Signal gewandelt. Die beiden fest eingebauten, Empfängerdioden 9, 10 stellen einen wesentlichen Unterschied zu bekannten Lichtwellenleiter-Koppleraufbauten dar. Die Empfänger-Diode 9 misst anteilig 43 das vom zu prüfenden Lichtwellenleiter 2 in den Koppler einfallende Lichtsignal 16, 41. Die zweite Empfänger- oder Monitor-Diode 10 misst hingegen anteilig 33 das Licht aus dem ersten Lichtwellenleiter 1, der so genannten Vorlauffaser oder Sendefaser bzw. Lichtwellenleiter. Die aktiven Flächen 13 der Empfängerdioden sind großflächig, damit sie von dem jeweiligen kollimierten Lichtstrahl, des größten anzunehmenden Kerndurchmessers und numerischen Apertur der angeschlossenen Lichtwellenleiter 1, 2, nicht überstrahlt werden.
Dadurch, dass das Licht „vor Ort“ im Gehäuse 15 gemessen wird, erspart man sich weitere Linsen und Interfaces für die Einkopplung in weitere Lichtwellenleiter. Man erspart sich dadurch auch die relativ zeitaufwändigen Justagen dieser zusätzlich benötigten Bauteile. Ein weiterer großer Vorteil dieser Vorrichtung und des Verfahrens ist, dass das kollimierte Licht, welches hier direkt auf die Empfängerflächen 13 fällt, nicht mehr durch weitere optische Bauteile bedämpft, bzw. in seinen optischen Eigenschaften verändert wird und somit alle leistungstragenden Moden gleich von den Empfängern bewertet werden. Ebenfalls brauchen dadurch Polarisationseffekte, hervorgerufen durch den Strahlteiler, an dieser Stelle, nicht weiter beachtet werden. Die Messung erfolgt somit nicht-modenselektiv unter Minimierung von Fehlerquellen.
Bevorzugt werden für den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1100 nm üblicherweise SI-Empfängerdioden als erste und zweite Empfängerdiode 9, 10 eingesetzt. Die Bereiche größer 1100 nm werden mit InGaAs-Dioden realisiert. Andere Empfängerdioden sind ebenfalls leicht integrierbar, sofern ihre aktive Fläche 13 wie oben beschrieben ausreichend groß genug ist. Auch dies unterstreicht die maximal angestrebte Flexibilität dieses Kopplertyps.
Bevorzugt ist die Querschnittsfläche der Empfängerdioden 9, 10 größer als die größte Kernquerschnittsfläche und numerischen Apertur des ersten und zweiten Lichtwellenleiters 1, 2 ausgebildet. Mit anderen Worten, die Querschnittsfläche der Empfängerdioden 9, 10 ist genauso groß oder größer als die Querschnittsfläche der parallelisierten Strahlen ausgebildet. Dies stellt sicher, dass alles Licht aus den Lichtwellenleitern 1, 2 auf die Empfängerdioden fällt und entsprechend bei der Messung bewertet wird. Noch bevorzugter ist die Querschnittsfläche der Empfängerdioden mindestens 1,5fach so groß wie die größte Querschnittsfläche eines der beiden parallelisierten Strahlen ausgebildet. Die Empfängerdioden 9, 10 sind über elektrische Anschlüsse 12 mit einem Messverstärker verbunden. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich also mit passiven Vorrichtungen zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern.
Das Sender.- bzw. DUT-seitige Interface 5, 6 ermöglicht das einfache Adaptieren an die verschiedenen LWL-Typen in den genannten Grenzen und ermöglicht, auch bei kleineren Serien dieser speziellen Koppler, eine wirtschaftliche Fertigung. Die Flexibilität entsteht dadurch, dass der Koppler an sich nicht angepasst werden muss. Die Ferrule an den jeweiligen Lichtwellenleitern können so ausgebildet sein, dass sie die gleichen äußeren Abmessungen besitzen und somit in das jeweilige Interface passen. Bevorzugt umfassen die Interfaces eine Lichtwellenleiteraufnahme zur Aufnahme eines Lichtwellenleitersteckers. Dies kann eine FC-Aufnahme für einen FC-Stecker sein, es können aber auch andere Stecker und entsprechende Aufnahmen zum Einsatz kommen.
In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäße Mehrmoden-Koppler ein Gehäuse 15, in dem zwei Empfängerdioden 9, 10, zwei Interfaces 5, 6, zwei Mittel zur Kollimierung der Strahlen 7, 8 und ein Strahlteiler 11 angeordnet sind. Das erste Interface 5, das erste Mittel zur Kollimierung 7, der Strahlteiler 11, das zweite Mittel zur Kollimierung 8, und das zweite Interface 6 in dieser Reihenfolge auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet. Die erste Empfängerdiode 9, der Strahlteiler 11 und die zweite Empfängerdiode 10 sind auf einer zweiten optischen Achse, die von der ersten optischen Achse verschieden ist, angeordnet. Dabei lässt der Strahlteiler 11 bevorzugt die einfallenden Strahlen anteilig unabgelenkt passieren, während ein zweiter Lichtanteil auf eine der beiden Empfängerdioden 9, 10 projiziert wird. Es kann aber auch sein, dass der Strahlteiler 11 die durchgehenden Strahlen in Bezug auf die Einfallsachse leicht ablenkt, z.B. bei Verwendung eines Spiegelplättchens als Strahlteiler 11 aufgrund der zweiten optischen Oberfläche. Dann ist das zweite Interface 6 entsprechend des Winkels der Ablenkung am Strahlteiler 11 in der Vorrichtung anzuordnen.
Ein in den ersten Lichtwellenleiter 1 eingekoppelter Lichtstrahl 31 wird somit wie in 4 gezeigt über das erste Interface 5 und das erste Mittel zur Kollimierung 7 in die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht-modenselektiv eingekoppelt, und trifft dann auf den Strahlteiler 11. Ein erster Lichtanteil im durchgehenden Lichtstrahl 32 wird über das zweite Mittel zur Kollimierung 8 und das zweite Interface 6 in den zu prüfenden zweiten Lichtwellenleiter 2 nicht-modenselektiv eingekoppelt. Ein zweiter Lichtanteil im abgelenkten Lichtstrahl 33 wird auf die Empfänger- oder Monitordiode 10 projiziert. Bevorzugt bilden einfallender bzw. durchgehender Lichtstrahl 31, 32 einen rechten Winkel zum zweiten, abgelenkten Lichtstrahl 33. Das Gehäuse 15 der Vorrichtung ist bevorzugt als Rechteck ausgebildet. D.h., während z.B. das erste Interface 5 an einer linken Seite des Gehäuses 15 angeordnet ist, ist das zweite Interface 6 an der gegenüberliegenden rechten Seite des Gehäuses angeordnet. Die erste Empfängerdiode 9 und die zweite Empfängerdiode 10 sind dann an der oberen Seite des Gehäuses 15 bzw. an der unteren Seite des Gehäuses 15 angeordnet. Die aktiven Empfängerflächen 13 der ersten und zweiten Empfängerdiode 10 erstrecken sich bei 90° Strahlaufteilung parallel zum einfallenden 31 bzw. durchgehenden Lichtstrahl 32 und senkrecht zum abgelenkten Lichtstrahl 33. Es kann aber auch notwendig sein, je nach Empfängergeometrie bzw. Entspiegelung der Empfängeroberfläche die Empfängerflächen gegensinnig zueinander zu verdrehen um intrinsische Reflexionen zu vermeiden oder zu vermindern.
Ein in den zweiten Lichtwellenleiter 2 eingekoppelter Lichtstrahl 41 wird somit wie in 5 gezeigt über das zweite Interface 6 und das zweite Mittel zur Kollimierung 8 in die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht-modenselektiv eingekoppelt, und trifft dann auf den Strahlteiler 11. Ein erster durchgehender Lichtanteil 42 wird über das erste Mittel zur Kollimierung 7 und das erste Interface 5 in den ersten Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt. Ein zweiter abgelenkter Lichtanteil 43 wird auf die Empfänger 9 projiziert.
Im Folgenden wird nun die Pegeldämpfungsmessung mit dem erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler beschrieben.
Mit der Vorrichtung können gleichzeitig die Einfügedämpfung L_λ und die Rückflussdämpfung LR_λ des zu prüfenden Lichtwellenleiters oder DUT 2 bestimmt werden, ohne den DUT 2 für die unterschiedlichen Messungen umstecken zu müssen. Mit zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen 26, 27 wie in 10 gezeigt sind zusätzlich die Messungen bidirektional durchführbar.
Es wird Licht, dass von einer Lichtquelle 17, bevorzugt einer LED oder LD, emittiert wird, in einen Vorlauflichtwellenleiter oder ersten Lichtwellenleiter 1 eingespeist. Die Mittenwellenlängen, für den genannten Lichtwellenleiter- oder Faser-Kernbereich, liegen hierbei typisch zwischen 800 nm bis 1310 nm. Über die Kombination Lichtquelle 17 und Vorlauflichtwellenleiter 1 und z.B. einen Wickeldorn, können die, im allgemeinen geforderten, Modenkopplungseigenschaften der Lichtquelle, am Ausgang des ersten Lichtwellenleiters 1 erzeugt werden. Andere Methoden der Modenaufbereitung in der Vorlauflichtwellenleiter 1 sind ebenfalls möglich, da dies unabhängig von dem erfindungsgemäßen Koppler stattfindet. Dadurch werden keine instabilen Moden, bzw. Leckmoden in die zu prüfende Lichtwellenleiterstrecke eingekoppelt.
Der Ausgang der Vorlauflichtwellenleiter 1 wird an das erste Interface oder Eingangsinterface 5 des Mehrmoden-Koppler angeschlossen. Dies kann mit Hilfe einer geeigneten Kopplungseinrichtung, in der Regel ein Faserstecker, erfolgen. Der erfindungsgemäße Mehrmoden-Koppler 26 teilt dann das eingespeiste Licht in zwei Pfade, den abgelenkten Lichtstrahl oder Monitorpfad 33 und durchgehenden Lichtstrahl oder Senderpfad 32. Das Licht im abgelenkten Lichtstrahl 33 wird zur Leistungsmessung der Lichtquelle 17 verwendet und fällt auf eine, im Gehäuse 15 der Vorrichtung integrierte, ausreichend großflächige Empfänger- oder Monitordiode 10. Über die Monitordiode 10 kann jetzt jederzeit die momentane anteilige Leistung des im ersten Lichtwellenleiter bzw. Prüf-Rangierkabel 1 geführten Sendelichts gemessen werden (P1_λ).
Das Licht im durchgehenden Lichtstrahl 32 wird über das zweite Interface 6 und in die zu prüfende LWL-Strecke 2 („DUT“) eingespeist. Dies kann auch über eine erste Lichtwellenleiter-Kopplungseinrichtung 21 geschehen. Beim Passieren des zu prüfenden Lichtwellenleiters 2 wird das Licht bedämpft und teilweise reflektiert. Das reflektierte Licht 41 fällt nun zurück in das zweite oder Ausgangs-Interface 6 des erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 26 und wird dort durch den Strahlteiler 11 ebenfalls in zwei Pfade geteilt, den Empfängerpfad 43 und den Nebenpfad 42. Im Empfängerpfad kann der Anteil des reflektierten Lichts als Leistung P1’_λ gemessen werden. Das Licht im Nebenpfad 42 wird nicht gemessen. Es gelangt über die erste Vorlauflichtwellenleiter 1 zurück zur Lichtquelle 17 und trägt nicht zum Messergebnis bei.
Der Ausgang des DUT 22 lässt sich für eine bidirektionale Messung an den Ausgang eines zweiten erfindungsgemäßen Kopplers 27 anschließen. Dies kann wiederum direkt oder mittels eines zweiten Prüf-Rangierkabels 24 und einer zweiten Lichtwellenleiter-Kopplungseinrichtung 23 geschehen. Die Lichtwellenleiter-Kopplungseinrichtungen 21, 23 können aber auch weggelassen werden und der zu prüfende Lichtwellenleiter 22 kann direkt auf einer Seite auf das zweite Interface 6 bzw. das zweite Ferrule 4 des ersten erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 26 aufgesteckt werden und auf der anderen Seite auf das zweite Interface 6 bzw. das zweite Ferrule 4 des zweiten erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 27.
Je nach Messmethode, bzw. den räumlichen Begebenheiten, kann es erforderlich sein, dass zwischen dem DUT 2 und den beiden Lichtwellenleiter-Kopplern 21, 23 auch mehrere Prüf-Rangierkabel 20, 24 verschaltet sind.
Ein Verfahren zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern wird im Folgenden noch einmal in allen Schritten beschrieben.
Zunächst wird ein erster Lichtwellenleiter oder Vorlauflichtwellenleiter 1 mit einem ersten Interface 5 am Gehäuse 15 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern bzw. des erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers verbunden. Ferner wird ein zweiter, zu prüfender Lichtwellenleiter 2 mit einem zweiten Interface 6 am Gehäuse 15 der Vorrichtung zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern verbunden. Eine Lichtquelle 17 wird in den ersten Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt. Der Lichtstrahl 31 aus dem ersten Lichtwellenleiter 1 wird über das erste Interface 5 in die Vorrichtung zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern eingekoppelt. Die Modenkopplungseigenschaften des ersten Lichtwellenleiters 1 werden durch ein erstes Mittel zur Kollimierung 7 auf den Strahlteiler 11 und den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter 2 abgebildet. Der einfallende Lichtstrahl 31 wird mittels eines Strahlteilers 11 in einen durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden, zum einfallenden Lichtstrahl achsenparallelen Lichtstrahl 32 und in einen auf eine erste Empfängerdiode 10 projizierten Lichtstrahl 33 aufgeteilt. In der ersten Empfängerdiode 10 wird dann ein der einfallenden Lichtleistung P1_λ proportionales elektrisches Signal erzeugt.
Währenddessen wird der durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden Lichtanteil 32 über das zweite Mittel zur Kollimierung 8 und das zweite Interface 6 in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter 2 nicht-modenselektiv eingekoppelt. Im zweiten Lichtwellenleiter 2 kommt es nun bei der Übertragung des Lichts zu einer Dämpfung und Teilreflexion des eingekoppelten Lichtstrahls. Das reflektierte Licht aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 fällt über das zweite Interface 6 zurück in den erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler. Wiederum werden die Modenkopplungseigenschaften des zweiten Lichtwellenleiters 2 durch das zweite Mittel zur Kollimierung 8 auf den Strahlteiler 11 und den ersten Lichtwellenleiter 1 abgebildet. Der Strahlteiler 11 teilt nun das zurückgeflossene Licht 41 in einen durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden Lichtanteil 42 und in einen auf die zweite Empfängerdiode 9 projizierten Lichtanteil 43 auf. Daraufhin wird in der zweiten Empfängerdiode 9 ein der rückgeflossenen Lichtleistung P1’_λ proportionales elektrisches Signal erzeugt.
Die Rückflussdämpfung LR1_λ kann nun aus der einfallen Lichtleistung P1_λ aus dem ersten Lichtwellenleiter 1 und der rückgeflossenen Lichtleistung P1’_λ aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 bestimmt werden.
Ferner kann mit der angegebenen Vorrichtung auch die Einfügedämpfung gemessen werden. Dies geschieht, indem die Lichtquelle 17 nun in den zweiten, den zu prüfenden Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt wird. Das Licht durchläuft nun also den erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler in umgekehrter Reihenfolge im Vergleich zur Messung der Rückflussdämpfung. Will man die Einfügedämpfung in der Richtung des Lichtwellenleiters 2 messen, für die auch die Rückflussdämpfung gemessen wurde, dann ist der zu prüfende Lichtwellenleiter 2 zuvor so umzustecken, dass das zuvor mit dem zweiten Interface 6 verbundene Ende nun das freie Ende des Lichtwellenleiters 2 ist und das zuvor freie Ende mit dem zweiten Interface 6 verbunden ist. Der Lichtwellenleiter 2 wird also in umgekehrter Richtung aufgesteckt. Andernfalls wird die Einfügedämpfung in entgegengesetzter Lichtleitrichtung gemessen. Der Lichtstrahl aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 wird über das zweite Interface 6 in die Vorrichtung zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern eingekoppelt. Die Modenkopplungseigenschaften des zweiten Lichtwellenleiters 2 werden durch das zweite Mittel zur Kollimierung 8 auf den Strahlteiler 11 und den ersten Lichtwellenleiter 1 abgebildet. Der einfallende Lichtstrahl 41 wird mittels des Strahlteilers 11 in einen durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden, zum einfallenden Lichtstrahl achsenparallelen Lichtstrahl 42 und in einen auf eine zweite Empfängerdiode 9 projizierten Lichtstrahl 43 aufgeteilt. In der zweiten Empfängerdiode 9 wird ein der einfallende Lichtleistung P2_λ aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 proportionales elektrisches Signal erzeugt.
Abschließend wird die Einfügedampfung L1_λ des zweiten Lichtwellenleiters 2 aus der gemessenen einfallenden Lichtleistung P2_λ aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 und der gemessenen einfallenden Lichtleitung P1_λ aus dem ersten Lichtwellenleiter 1 bestimmt. Bei Verwendung von dazwischengeschalteten Prüf-Rangierkabeln wird dabei deren bekannter Dämpfungsbelag herausgerechnet und durch Messung ohne DUT bestimmt.
6 zeigt einen Lichtwellenleiterstecker 101 des Standes der Technik. Am Lichtwellenleiter 1 ist an seinem Ende ein Lichtwellenleiterstecker 101 befestigt, umfassend ein Mittel 103 zur Befestigung des Lichtwellenleiters 1 am Interface 5, 6 und eine Ferrule 3 als Steckerendstück. Ferner kann der Stecker 101 eine Knickschutzhülle 102 umfassen.
Die 7–9 zeigen den erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler mit an ihm befestigtem Lichtwellenleiter 1 und Stecker 101. Gleiches gilt für den Lichtwellenleiter 2. Dabei ist in 7 an den Mehrmoden-Koppler an dem ersten Interface 5 ein Lichtwellenleiter 1 mit einem Stecker 101 angesteckt, wobei der Stecker 101 noch nicht am Interface 5 gesichert ist. Die Sicherung kann dadurch erfolgen, dass ein erstes Mittel zur Befestigung 50, 60 am jeweiligen Interface 5, 6 sowie am Lichtwellenleiterstecker 101 ein in das erste Mittel zur Befestigung 50, 60 entsprechend eingreifendes Mittel zur Befestigung 103 angeordnet ist. Das Interface 5, 6 weist dabei eine Form auf, die derart ausgebildet ist, dass der Lichtwellenleiter 1 mit dem Stecker 101 auf das Interface 5, 6 aufgesteckt werden kann. Das Interface 5, 6 ist dazu bevorzugt zylindrisch ausgebildet und weist auf seiner Außenseite das entsprechende Mittel zur Befestigung 50, 60 auf. Im Inneren des Interfaces 5, 6 ist eine dem Stecker 101 entsprechende Lichtwellenleiter- oder Steckeraufnahme 61 ausgebildet. Die Steckeraufnahme 61, hier nur am zweiten Interface 6 gezeigt, entsprechend aber auch am ersten Interface 5 vorhanden, ist derart ausgebildet, dass sie einen Hohlraum im Inneren des jeweiligen Interfaces 5, 6 ausbildet, dessen Form der äußeren Form des eigentlichen Steckteils des Lichtwellenleitersteckers 101 entspricht, so dass der Stecker 101 passgenau in das Interface 5, 6 aufgenommen werden kann.
Um den Stecker 101 am Interface 5, 6 zu befestigen, sind die entsprechenden ersten 50, 60 und zweiten 103 Mittel zur Befestigung am Lichtwellenleiterstecker 101 und am Interface 5, 6 vorgesehen. Bevorzugterweise ist das zweite Mittel zur Befestigung 103 am Stecker 101 eine Überwurfmutter und das Mittel zur Befestigung 50, 60 am Interface 5, 6 ein entsprechendes Gewinde. Der Stecker 101 wird dementsprechend mittels der Überwurfmutter am Stecker 101 und des Gewindes am Interface 5, 6 auf das Interface 5, 6 aufgeschraubt und mit dem erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler fest verbunden. 8 zeigt den Stecker 101 am Mehrmoden-Koppler, nachdem die Überwurfmutter aufgeschraubt wurde. 9 zeigt einen erfindungsgemäßen Mehrmoden-Koppler, bei dem auf die beiden Interfaces 5, 6 jeweils ein Lichtwellenleiter 1, 2 mittels Stecker 101 aufgesteckt ist.
Zusammenfassend umfasst das erfindungsgemäße Interface 5, 6 in einen bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Lichtwellenleiteraufnahme 61, wodurch ein Aufstecken eines Lichtwellenleiters 1 auf das jeweilige Interface 5, 6 ermöglicht wird. Ferner kann das Interface 5, 6 ein Mittel zur Befestigung 50, 60 eines Lichtwellenleiters 1 am Interface 5, 6 umfassen, wodurch der aufgesteckte Lichtwellenleiter 1, 2 an dem jeweiligen Interface 5, 6 befestigt wird. Die Lichtwellenleiteraufnahme 61 ist bevorzugt an einem offenen Ende des jeweiligen Interfaces 5, 6 als Hohlraum ausgebildet. Der Hohlraum weist eine dem Steckerendstück entsprechende inverse Form auf. Das Mittel zur Befestigung 50, 60 eines Lichtwellenleiters 1 am Interface 5, 6 ist an einer Außenseite des Interfaces 5, 6 derart angeordnet, dass es in ein entsprechendes Mittel zur Befestigung 103 am Lichtwellenleiterstecker 101 eingreift.
In 10 ist ein System zur bidirektionalen Pegeldämpfungsmessung eines zu prüfenden Lichtwellenleiter 22 gezeigt, in dem zwei erfindungsgemäße Mehrmoden-Koppler 26, 27 zum Einsatz kommen. In dem gezeigten System können Einfügedämpfung und Rückflussdämpfung ohne Umstecken des zur prüfenden Lichtwellenleiters 22 bidirektional vermessen werden.
Das System umfasst eine Lichtquelle 17, einen ersten Lichtwellenleiter oder erste Vorlauflichtwellenleiter 18, die über einen Wickeldorn gewickelt ist und mit dem ersten Interface 5 des ersten erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 26 verbunden ist. Das zweite Interface 6 des ersten erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 26 ist mit einer Seite des zu prüfenden Lichtwellenleiters 22 verbunden. Dies kann direkt oder über ein erstes Prüf-Rangierkabel 20 und eine erste Lichtwellenleiter-Stecker-Kupplung 20 erfolgen. Die Bauteile erste Lichtquelle 17, erste Vorlauflichtwellenleiter 18, erster erfindungsgemäßer Mehrmoden-Koppler 26 und zu prüfender Lichtwellenleiter 22 sind dabei bevorzugt entlang einer Achse angeordnet und bilden eine erste Einheit zur unidirektionalen Pegeldämpfungsmessung.
Ferner ist das zweite Ende des zu prüfenden Lichtwellenleiters 22 mit dem zweiten oder Ausgangs-Interface 6 eines zweiten erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 27 verbunden. Die Verbindung kann direkt oder über eine zweite LWL-Stecker-Kupplung 23 und ein zweites Prüf-Rangierkabel 24 erfolgen. Das erste Interface 5 des zweiten erfindungsgemäßen Mehrmoden-Kopplers 27 ist wiederum mit einem zweiten, auf einem Wickeldorn aufgewickelten Vorlauflichtwellenleiter 28 und einer zweiten Lichtquelle 29 verbunden. Die Bauteile zu prüfender Lichtwellenleiter 22, zweiter erfindungsgemäßer Mehrmoden-Koppler 27, zweiter Vorlauflichtwellenleiter 28, und zweite Lichtquelle 29 sind dabei bevorzugt entlang einer Achse angeordnet und bilden eine zweite Einheit zur unidirektionalen Pegeldämpfungsmessung, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist und somit der zu prüfende Lichtwellenleiter 22 bidirektional vermessen wird.
Das über den ersten Mehrmoden-Koppler 26 in den DUT 22 eingekoppelte Licht tritt nun aus dem DUT 22 auf der anderen Seite des DUT 22 aus, fällt in das erste Interface 5 des zweiten Kopplers 27 und wird dort wiederum in zwei Pfade geteilt, den Empfängerpfad und den Nebenpfad. Das Licht aus dem Empfängerpfad fällt auf die Empfängerdiode 10 des zweiten Kopplers 27. Diese misst die Empfangene Lichtleistung P2_λ. Das Licht im Nebenpfad wird auch hier nicht bewertet.
Da beide Koppler 26, 27 gleich aufgebaut sind, kann durch eine zweite Lichtquelle 29, die in den Eingang des zweiten Koppler 27 einspeist, die gleiche Messung, ohne Umstecken zu müssen auch umgekehrt durchgeführt, und somit der DUT 22 bidirektional vermessen werden. Dabei kann wird durch die Vermeidung des Umsteckens ein die Messung verfälschendes Steckspiel ausgeschaltet werden.
Die Einfügedämpfung L1_λ für eine Mess-Richtung berechnet sich aus: L1_λ = –10·log10(P2_λ/P1_λ)[dB].
Die Rückflussdämpfung LR1_λ für eine Mess-Richtung berechnet sich aus: LR1_λ = –10·log10(P1’_λ/P1_λ)[dB].
Das Verfahren zur bidirektionalen, nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern umfassend demnach die nun beschriebenen Schritte.
Zunächst wird eine Lichtquelle 17 über den ersten Lichtwellenleiter 1, das erste Interface 5 und das erste Mittel zur Kollimierung 7 in die erste Vorrichtung 26 zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern eingekoppelt.
In dieser Vorrichtung wird wie oben beschrieben die Rückflussdämpfung LR1_λ des zu prüfenden Lichtwellenleiters 22 bestimmt. Es wird also ein erster Lichtwellenleiter 1 mit einem ersten Interface 5 mit dem Gehäuse 15 der Vorrichtung verbunden; dann wird ein zweiter, zu prüfenden Lichtwellenleiter 2 mit einem zweiten Interface 6 am Gehäuse 15 der Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern befestigt. Ferner folgen die Schritte: Einkoppeln einer Lichtquelle 17 in den ersten Lichtwellenleiter 1; Einkoppeln des Lichtstrahls aus dem ersten Lichtwellenleiter 1 über das erste Interface 5 in die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem ersten Lichtwellenleiter 1 durch ein erstes Mittel zur Kollimierung 7; Aufteilen des einfallenden Lichtstrahls 31 mittels eines Strahlteilers 11 in einen durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden Lichtstrahl 32 und in einen auf eine erste Empfängerdiode 10 projizierten Lichtstrahl 33; Erzeugung eines der einfallenden Lichtleistung P1_λ proportionalen Signals in der ersten Empfängerdiode 10; Einkoppeln und Parallelisieren des durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden Lichtstrahls 32 über ein zweites Mittel zur Kollimierung 8 und das zweites Interface 6 in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter 2; Dämpfung und Teilreflexion des eingekoppelten Lichts im zweiten Lichtwellenleiter 2; Einkoppeln des reflektierten Lichts aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 über das zweite Interface 6 in die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 durch ein zweites Mittel zur Kollimierung 8; Aufteilen des rückgeflossenen Lichtstrahls 41 mittels des Strahlteilers 11 in einen durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden Lichtstrahl 42 und in einen auf die zweite Empfängerdiode 9 projizierten Lichtstrahl 43; Erzeugung eines der rückgeflossenen Lichtleistung P1’_λ proportionalen Signals in der zweiten Empfängerdiode 9; Bestimmung der Rückflussdämpfung LR1_λ aus der einfallen Lichtleistung aus dem ersten Lichtwellenleiter P1_λ und der rückgeflossenen Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter P1’_λ.
Das Licht in der ersten Vorrichtung 26 wird aus dem zu prüfenden Lichtwellenleiter 22 in die zweite Vorrichtung 27 zur nicht modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern über dessen zweites Interface 6 eingekoppelt.
In dieser zweiten Vorrichtung 27 zur nicht-modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern wird dann die Einfügedämpfung L1λ wie oben beschrieben bestimmt. Das Verfahren zur Messung der Einfügedämpfung von Lichtwellenleitern umfasst die folgenden Schritte: Verbinden eines ersten Lichtwellenleiters 1 mit einem ersten Interface 5 am Gehäuse 15 der Vorrichtung; Verbinden eines zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiters 2 mit einem zweiten Interface 6 am Gehäuse 15 der Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Einkoppeln einer Lichtquelle 17 in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter 2; Einkoppeln des Lichtstrahls aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 über das zweite Interface 6 in die Vorrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtwellenleiter 2 durch das zweite Mittel zur Kollimierung 8; Aufteilen des einfallenden Lichtstrahls 41 mittels eines Strahlteilers 11 in einen durch den Strahlteiler 11 hindurchgehenden, zum einfallenden Lichtstrahl achsenparallelen Lichtstrahl 42 und in einen auf eine zweite Empfängerdiode 9 projizierten Lichtstrahl 43; Erzeugung eines der einfallenden Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter P2_λ proportionalen Signals in der zweiten Empfängerdiode 9; Bestimmung der Einfügedampfung L1_λ des zweiten Lichtwellenleiters 2 aus der gemessenen einfallenden Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter P2_λ und der gemessenen einfallenden Lichtleitung P1_λ aus dem ersten Lichtwellenleiter.
Eine Lichtquelle 29 wird darauf in die zweite Vorrichtung 27 zur nicht modenselektiven Messung der Einfüge- und Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern über dessen erstes Interface 5 eingekoppelt. Dies geschieht derart, dass die Lichtwege innerhalb des Systems nun so umgekehrt werden, dass die zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 27 nun die Rückflussdämpfung LR2_λ des zu prüfenden Lichtwellenleiters 22 wie oben beschrieben bei Lichtdurchlauf in umgekehrter Richtung misst und die erste Vorrichtung 26 die Einfügedämpfung L2_λ des zu prüfenden Lichtwellenleiters 22 wie oben beschrieben.
Zwischen dem zu prüfenden Lichtwellenleiter 22 und den jeweiligen Vorrichtungen 26, 27 können Prüf-Rangierkabel und herkömmliche 1 × 1 Lichtwellenleiter-Koppler angeordnet sein.
Somit kann der Lichtwellenleiter ohne umstecken bidirektional vermessen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde unter Referenz auf Zeichnungen und Ausführungsbeispiele beschrieben, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
Bezugszeichenliste

1: erster Lichtwellenleiter
2: zu prüfender, zweiter Lichtwellenleiter („Device under Test“ – DUT)
3: erstes Führungsröhrchen
4: zweites Führungsröhrchen
5: erstes Interface – Eingangsinterface
6: zweites Interface – Ausgangsinterface
7: erstes Mittel zur Kollimierung – erste Kugellinse
8: zweites Mittel zur Kollimierung – zweite Kugellinse
9: erste Empfängerdiode
10: zweite Empfängerdiode
11: Strahlteiler
12: elektrische Anschlüsse
13: Aktive Empfängerfläche
14: Sendelichtstrahlen
15: Gehäuse
16: aus dem zweiten Lichtwellenleiter austretende Lichtstrahlen
17: erste Lichtquelle
18: erster Vorlauflichtwellenleiter
19: erste Lichtwellenleiter-Stecker-Kupplung
20: erstes Prüf-Rangierkabel
21: zweite Lichtwellenleiter-Stecker-Kupplung
22: zu prüfender Lichtwellenleiter („Device under Test“ – DUT)
23: dritte Lichtwellenleiter-Stecker-Kupplung
24: zweites Prüf-Rangierkabel
25: Lichtleistungsmessgerät
26: erste erfindungsgemäße Vorrichtung (Mehrmoden-Koppler)
27: zweite erfindungsgemäße Vorrichtung (Mehrmoden-Koppler)
28: zweiter Vorlauflichtwellenleiter
29: zweite Lichtquelle
31: einfallender Lichtstrahl aus erstem Interface
32: durchgehender Lichtstrahl aus erstem Interface
33: abgelenkter Lichtstrahl aus erstem Interface
41: einfallender Lichtstrahl aus zweitem Interface
42: durchgehender Lichtstrahl aus zweitem Interface
43: abgelenkter Lichtstrahl aus zweitem Interface
50: erstes Mittel zur Befestigung – Gewinde
60: erstes Mittel zur Befestigung – Gewinde
61: Lichtwellenleiteraufnahme
101: Lichtwellenleiterstecker
102: Knickschutz
103: Überwurfmutter

Claims

Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern umfassend ein Gehäuse (15) in dem angeordnet sind: – ein erstes Interface (5) zum Anschluss eines ersten Lichtwellenleiters (1); – ein zweites Interface (6) zum Anschluss eines zweiten, zu prüfenden Lichtwelleneiters (2); – ein erstes Mittel zur Kollimierung (7), welches die Lichtstrahlen aus dem ersten Interface (5) parallelisiert, und ein zweites Mittel zur Kollimierung (8), welches die Lichtstrahlen aus dem zweiten Interface (6) parallelisiert; – eine erste integrierte Empfängerdiode (10) zur Generierung eines der auf die Diode einfallenden Lichtleistung proportionalen elektrischen Signals; – eine zweite integrierte Empfängerdiode (9) zur Generierung eines der auf die Diode einfallenden Lichtleistung proportionalen elektrischen Signals; und – einen Strahlteiler (11), angeordnet zwischen erstem Interface (5) und zweitem Interface (6), der einen einfallenden, parallelen Lichtstrahl (31) aus dem ersten Lichtwellenleiter (1) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden parallelen Lichtstrahl (32) und in einen auf die erste Empfängerdiode (10) projizierten parallelen Lichtstrahl (33) unterteilt, und der einen einfallenden parallelen Lichtstrahl (41) aus dem zweiten Lichtwellenleiter (2) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden parallelen Lichtstrahl (42) und in einen auf die zweite Empfängerdiode (9) projizierten parallelen Lichtstrahl (43) unterteilt, wobei die aktiven Flächen (13) zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den integrierten Empfängerdioden (9, 10) eine gleich große oder größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche der durch die Mittel zur Kollimierung (7, 8) parallelisierten Strahlen aufweist.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach Anspruch 1, wobei der Strahlteiler (11) aus einem Prisma oder aus einem halb durchlässigen Spiegelplättchen besteht.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Strahlteiler (11) den jeweils einfallenden Lichtstrahl (31; 41) in zwei Lichtstrahlen (32, 33; 42, 43) unterteilt, die einen Winkel von 90° Grad zueinander bilden.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei erstes Interface (5), erstes Mittel zur Kollimierung (7), Strahlteiler (11), zweites Mittel zur Kollimierung (8) und zweites Interface (6) hintereinander auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei erstes Mittel zur Kollimierung der Lichtstrahlen (7) aus dem ersten Interface (5) und zweites Mittel zur Kollimierung der Lichtstrahlen (8) aus dem zweiten Interface (6) alle Modenkopplungseigenschaften der einfallenden Lichtstrahlen aus dem jeweiligen ersten oder zweiten Lichtwellenleiter (1, 2) auf den jeweiligen anderen Lichtwellenleiter (1, 2) abbilden, so dass die Messung der Dämpfung nicht-modenselektiv ausgelegt ist.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei erstes und zweites Interface (5, 6) ein Aufstecken des jeweiligen Lichtwellenleiters (1, 2) auf das Interface ermöglichen.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste und zweite Interface (5, 6) jeweils eine Lichtwellenleitersteckeraufnahme (61) umfassen.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Empfängerdiode (10) auf einer ersten Seite der optischen Achse gebildet aus erstem Interface (5), Strahlteiler (11) und zweitem Interface (6) angeordnet ist und die zweite Empfängerdiode (9) auf der gegenüberliegenden Seite der optischen Achse gebildet aus erstem Interface (5), Strahlteiler (11) und zweitem Interface (6) angeordnet ist.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Empfängerdiode (9) derart angeordnet ist, dass sie anteilig dass vom zu prüfenden Lichtwellenleiter (2) in die Vorrichtung einfallende Lichtsignal (41) misst und die erste Empfängerdiode (10) derart angeordnet ist, dass sie anteilig dass vom ersten Lichtwellenleiter (1) in die Vorrichtung einfallende Lichtsignal (31) misst.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für einen Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1100 nm Si-Empfängerdioden (9, 10) und für einen Bereich größer 1100 nm InGaAs-Empfängerdioden (9, 10) verwendet werden.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Kollimierung (7, 8) Kugellinsen sind, die derart angeordnet sind, dass sie die Modenkopplungseigenschaften der einfallenden Lichtstrahlen aus dem jeweiligen ersten oder zweiten Lichtwellenleiter (1, 2) vollständig auf den anderen Lichtwellenleiter (1, 2) abbilden.
Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktiven Flächen (13) zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den Empfängerdioden (9, 10) eine mindestens 1,5-fach größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche der durch die Mittel zur Kollimierung (7, 8) parallelisierten Strahlen aufweist.
System zur bidirektionalen, Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern, in sequentieller Anordnung umfassend: – eine erste Lichtquelle (17); – einen ersten Vorlauflichtwellenleiter (18) zur Einkopplung des Lichts der ersten Lichtquelle (17); – einen ersten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (26) nach einem der Ansprüche 1–12, wobei der erste, am ersten Interface (5) angeordnete Lichtwellenleiter (1) dem Vorlauflichtwellenleiter (18) entspricht; – einen zu prüfenden Lichtwellenleiter (22), der mit dem ersten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (26) am zweiten Interface (6) verbunden ist; – einen zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) nach einem der Ansprüche 1–12, wobei der zu prüfenden Lichtwellenleiter (22) mit dem zweiten Interface (6) des zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkopplers zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) verbunden ist; – einen zweiten Vorlauflichtwellenleiter (28), der über das erste Interface (5) mit dem zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) verbunden ist; und – eine zweite Lichtquelle (29) zur Einkopplung von Licht in den zweiten Vorlauflichtwellenleiter (28).
System nach Anspruch 13, wobei zwischen dem zweiten Interface (6) des ersten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkopplers zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (26) und dem zu prüfenden Lichtwellenleiter (22) ein erstes Prüf-Rangierkabel (20) und eine erste Lichtwellenleiter-Kupplung (21) angeordnet sind.
System nach Anspruch 13 oder 14, wobei zwischen dem zweiten Interface (6) des zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkopplers zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) und dem zu prüfenden Lichtwellenleiter (22) ein zweites Prüf-Rangierkabel (24) und eine zweite Lichtwellenleiter-Kupplung (23) angeordnet sind.
Verfahren zur Messung der Rückflussdämpfung von Lichtwellenleitern umfassend einen Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern nach einem der Ansprüche 1–12: – Verbinden eines ersten Lichtwellenleiters (1) mit einem ersten Interface (5) am Gehäuse (15) des Mehrmoden-Lichtwellenleiterkopplers zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; – Verbinden eines zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiters (2) mit einem zweiten Interface (6) am Gehäuse (15) des Mehrmoden-Lichtwellenleiterkopplers zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; – Einkoppeln einer Lichtquelle (17) in den ersten Lichtwellenleiter (1); – Einkoppeln des Lichtstrahls aus dem ersten Lichtwellenleiter (1) über das erste Interface (5) in den Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; – Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem ersten Lichtwellenleiter (1) durch ein erstes Mittel zur Kollimierung (7); – Aufteilen des einfallenden Lichtstrahls (31) mittels eines Strahlteilers (11) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden Lichtstrahl (32) und in einen auf eine erste Empfängerdiode (10) projizierten Lichtstrahl (33); – Erzeugen eines der einfallenden Lichtleistung (P1_λ) proportionalen Signals in der ersten integrierten Empfängerdiode (10), wobei die Erzeugung nicht-modenselektiv erfolgt aufgrund des parallelisierten Strahlenganges und der Ausbildung der aktiven Flächen (13) zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den integrierten Empfängerdioden (9, 10) mit einer gleich großen oder größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche der durch die Mittel zur Kollimierung (7, 8) parallelisierten Strahlen; – Einkoppeln und Parallelisieren des durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden Lichtstrahls (32) über ein zweites Mittel zur Kollimierung (8) und das zweites Interface (6) in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter (2); – Dämpfung und Teilreflexion des eingekoppelten Lichts im zweiten Lichtwellenleiter (2); – Einkoppeln des reflektierten Lichts aus dem zweiten Lichtwellenleiter (2) über das zweite Interface (6) in den Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; – Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtwellenleiter (2) durch ein zweites Mittel zur Kollimierung (8); – Aufteilen des rückgeflossenen Lichtstrahls (41) mittels des Strahlteilers (11) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden Lichtstrahl (42) und in einen auf die zweite integrierte Empfängerdiode (9) projizierten Lichtstrahl (43); – Erzeugen eines der rückgeflossenen Lichtleistung (P1’_λ) proportionalen Signals in der zweiten Empfängerdiode (9), wobei die Erzeugung nicht-modenselektiv erfolgt aufgrund des parallelisierten Strahlenganges und der Ausbildung der aktiven Flächen (13) zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den integrierten Empfängerdioden (9, 10) mit einer gleich großen oder größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche der durch die Mittel zur Kollimierung (7, 8) parallelisierten Strahlen; – Bestimmung der Rückflussdämpfung (LR1_λ) aus der einfallenden Lichtleistung aus dem ersten Lichtwellenleiter (P1_λ) und der rückgeflossenen Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter (P1’_λ).
Verfahren zur Messung der Einfügedämpfung von Lichtwellenleitern umfassend einen Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern nach einem der Ansprüche 1–12: – Verbinden eines ersten Lichtwellenleiters (1) mit einem ersten Interface (5) am Gehäuse (15) der Vorrichtung; – Verbinden eines zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiters (2) mit einem zweiten Interface (6) am Gehäuse (15) des Mehrmoden-Lichtwellenleiterkopplers zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; – Einkoppeln einer Lichtquelle (17) in den zweiten, zu prüfenden Lichtwellenleiter (2); – Einkoppeln des Lichtstrahls aus dem zweiten Lichtwellenleiter (2) über das zweite Interface (6) in den Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern; – Parallelisieren der Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtwellenleiter (2) durch das zweite Mittel zur Kollimierung (8); – Aufteilen des einfallenden Lichtstrahls (41) mittels eines Strahlteilers (11) in einen durch den Strahlteiler (11) hindurchgehenden, zum einfallenden Lichtstrahl achsenparallelen Lichtstrahl (42) und in einen auf eine zweite integrierte Empfängerdiode (9) projizierten Lichtstrahl (43); – Erzeugen eines der einfallenden Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter (P2_λ) proportionalen Signals in der zweiten integrierten Empfängerdiode (9), wobei die Erzeugung nicht-modenselektiv erfolgt aufgrund des parallelisierten Strahlenganges und der Ausbildung der aktiven Flächen (13) zur Bestimmung der einfallenden Lichtleistung in den integrierten Empfängerdioden (9, 10) mit einer gleich großen oder größere Querschnittsfläche als die größte Kernquerschnittsfläche der durch die Mittel zur Kollimierung (7, 8) parallelisierten Strahlen; – Bestimmung der Einfügedampfung (L1_λ) des zweiten Lichtwellenleiters (2) aus der gemessenen einfallenden Lichtleistung aus dem zweiten Lichtwellenleiter (P2_λ) und der gemessenen einfallenden Lichtleitung (P1_λ) aus dem ersten Lichtwellenleiter.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Schritt der Parallelisierung der Strahlen aus dem jeweiligen Lichtwellenleiter mittels des jeweiligen Mittels zur Kollimierung (7, 8) ferner den Schritt des Abbildens aller Modenkopplungseigenschaften des einen Lichtwellenleiters (1, 2) auf den jeweils anderen Lichtwellenleiter (1, 2) umfasst, derart, dass die Messung nicht-modenselektiv erfolgt.
Verfahren zur bidirektionalen Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern umfassend ein System nach Anspruch 13: – Einkoppeln einer Lichtquelle (17) über den ersten Lichtwellenleiter (1), das erste Interface (5) und das erste Mittel zur Kollimierung (7) in den ersten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (26); – Bestimmung der Rückflussdämpfung (LR1_λ) des zu prüfenden Lichtwellenleiters (22) nach Anspruch 16; – Weiterführung des Lichts aus dem zu prüfenden Lichtwellenleiter (22) in den zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) über dessen zweites Interface (6); – Bestimmung der Einfügedämpfung (L1_λ) nach Anspruch 17 in dem zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27); – Einkoppeln einer Lichtquelle (29) in den zweiten Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) über dessen erstes Interface (5), derart dass die Lichtwege innerhalb des Systems so umgekehrt werden, dass der zweite Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (27) die Rückflussdämpfung (LR2_λ) des zu prüfenden Lichtwellenleiters (22) bei Lichtdurchlauf in umgekehrter Richtung bestimmt und der erste Mehrmoden-Lichtwellenleiterkoppler zur Einfüge- und Rückflussdämpfungsmessung von Lichtwellenleitern (26) die Einfügedämpfung (L2_λ) des zu prüfenden Lichtwellenleiters (22) bei Lichtdurchlauf in umgekehrter Richtung bestimmt.