DE102015120898B4

DE102015120898B4 - Method for continuous monitoring of multimode optical fibers and associated system

Info

Publication number: DE102015120898B4
Application number: DE102015120898.9A
Authority: DE
Inventors: Christian-Alexander Bunge
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: DE102015120898A1

Abstract

Verfahren zur Feststellung eines Defektes in einer Multimodenfaser (9) zur optischen Übertragung von Daten, wobei ein optisches Datensignal (2) zur Datenübertragung verwendet wird, das eine erste Ausbreitungsmode oder einen ersten Satz von Ausbreitungsmoden der Multimodenfaser (9) anregt, wobei die Überwachung vermittels eines Lichtsignals (3) erfolgt, das in die Multimodenfaser (9) eingekoppelt wird und eine zweite Ausbreitungsmode oder einen zweiten Satz von Ausbreitungsmoden der Multimodenfaser (9) anregt, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende einer in der Multimodenfaser (9) ausgebildeten Teststrecke ein modenselektiv reflektierendes Element (4) vorgesehen ist, das das sich in der zweiten Ausbreitungsmode oder im zweiten Satz von Ausbreitungsmoden ausbreitende Signal reflektiert und für das sich über die erste Ausbreitungsmode oder den ersten Satz von Ausbreitungsmoden ausbreitende Datensignal (2) durchlässig ist, und dass das reflektierte Signal am Anfang der in der Multimodenfaser (9) ausgebildeten Teststrecke ausgekoppelt wird, wobei an dem ausgekoppelten Signal der Defekt festgestellt wird.A method of detecting a defect in a multimode fiber (9) for optical transmission of data using an optical data signal (2) for data transmission that excites a first propagation mode or a first set of propagation modes of the multimode fiber (9) a light signal (3) which is coupled into the multimode fiber (9) and excites a second propagation mode or a second set of propagation modes of the multimode fiber (9), characterized in that at the end of a test path formed in the multimode fiber (9) is a mode selective reflective element (4) is provided, which reflects the signal propagating in the second propagation mode or in the second set of propagation modes and is transparent to the data signal (2) propagating across the first propagation mode or the first set of propagation modes, and that the reflected Signal at the beginning of the multimode nfaser (9) trained test track is coupled, wherein the defect is detected on the decoupled signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung eines Defektes in einer Multimodenfaser zur optischen Übertragung von Daten, wobei zur Datenübertragung ein optisches Datensignal verwendet wird, das eine erste Ausbreitungsmode oder einen ersten Satz von Ausbreitungsmoden der Multimodenfaser anregt, wobei die Überwachung vermittels eines Lichtsignals erfolgt, das in die Multimodenfaser eingekoppelt wird und eine zweite Ausbreitungsmode oder einen zweiten Satz von Ausbreitungsmoden der Multimodenfaser anregt. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Umsetzung des Verfahrens.The invention relates to a method for detecting a defect in a multimode fiber for the optical transmission of data, wherein an optical data signal is used for data transmission, which excites a first propagation mode or a first set of propagation modes of the multimode fiber, wherein the monitoring takes place by means of a light signal is coupled into the multimode fiber and excites a second propagation mode or a second set of propagation modes of the multimode fiber. The invention also relates to a system for implementing the method.

Ein solches Verfahren ist aus der US 5 712 937 A bekannt.Such a method is from the US 5 712 937 A known.

Über optische Verbindungen, insbesondere optische Kurzstreckenverbindungen, werden große Datenmengen an eine große Zahl von Nutzern übertragen. Ein Defekt oder gar ein Ausfall der Verbindung kann in Rechenzentren oder anderen Netzwerken mit hohem Verkehrsaufkommen zu einer erheblichen Beeinträchtigung führen. Insofern ist es besonders wichtig einen Defekt oder einen Ausfall möglichst schnell zu erkennen. Während der Ausfall einer aktiven logischen Verbindung meist automatisch vom Transceiver erkannt und durch einen Alarm mitgeteilt wird, ist die Unterbrechung der physikalischen Verbindung durch ein Durchtrennen, dem Ziehen eines Steckers oder ähnlichem deutlich schwieriger zu erkennen, vor allem, wenn an der betroffenen Faser keine aktiven Bauteile vorhanden sind.Over optical connections, in particular optical short-distance connections, large amounts of data are transmitted to a large number of users. A failure or even a failure of the connection can lead to a considerable impairment in data centers or other networks with high traffic volumes. In this respect, it is particularly important to recognize a defect or failure as quickly as possible. While the failure of an active logical connection is usually detected automatically by the transceiver and communicated by an alarm, the interruption of the physical connection by severing, unplugging a connector or the like is much more difficult to detect, especially if there are no active ones on the affected fiber Components are present.

In optischen Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen, bei denen ein Signal über einen Sternkoppler an mehrere Leitungen verteilt wird, stellt sich das Problem noch komplizierter dar. Während eine einzelne Faser mittels einfacher optischer Rückstreuverfahren auf Unversehrtheit getestet werden kann, führen diese Verfahren im Falle von Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen zu keinem eindeutigen Ergebnis, da die zurückgestreuten Signale aller angeschlossenen Fasern sich überlagern. Somit ist nicht zu erkennen, welche der angeschlossenen Fasern unterbrochen wurde.In point-to-multipoint optical connections, where a signal is distributed to multiple lines via a star coupler, the problem is even more complicated. While a single fiber can be tested for integrity by simple optical backscattering techniques, these methods result in the event of failure from point-to-multipoint connections to no clear result, as the backscattered signals of all connected fibers overlap. Thus it can not be seen which of the connected fibers was interrupted.

Generell sind Verfahren zur Überwachung optischer Übertragungsstrecken bekannt. Diese reichen von rein physikalischen Überwachungsmethoden bis hin zu Verfahren, die über Protokolle und auf höheren Schichten ablaufen. Die Verfahren, die auf den höheren Übertragungsschichten basieren, erfordern funktionstüchtige, aktive und eingeschaltete Komponenten auf beiden Seiten der Verbindung.In general, methods for monitoring optical transmission links are known. These range from purely physical monitoring methods to procedures that run through protocols and at higher levels. The processes based on the higher transfer layers require functional, active, and on-line components on both sides of the compound.

Auf der physikalischen Schicht existieren diskontinuierliche Methoden, die auf einer Dämpfungsmessung basieren und einen Referenzsender auf der einen und ein optisches Leistungsmessgerät auf der anderen Seite voraussetzen. Diese Verfahren werden mit Messequipment durchgeführt, das auf beiden Seiten der zu überprüfenden Faser angeschlossen wird. Für den Messvorgang wird die Strecke ausgeschaltet, sodass diese ausschließlich für die Messung zur Verfügung steht.On the physical layer there are discontinuous methods based on an attenuation measurement which presuppose a reference transmitter on the one hand and an optical power meter on the other hand. These procedures are performed with measuring equipment connected on both sides of the fiber to be tested. For the measuring process, the track is switched off so that it is only available for the measurement.

Kontinuierliche Methoden werden hingegen unabhängig vom Datenverkehr während des Überwachungsvorgangs eingesetzt. Dazu wird das Messsignal über ein Multiplexverfahren parallel zum eigentlichen Nutzsignal übertragen und anschließend wieder gedemultiplext. Die Ein- und Auskopplung erfolgt vermittels Leistungskopplern und ist mit hohen Verlusten des Messsignals und/oder des Nutzsignals verbunden.On the other hand, continuous methods are used independently of data traffic during the monitoring process. For this purpose, the measurement signal is transmitted via a multiplexing parallel to the actual useful signal and then demultiplexed again. The coupling and decoupling takes place by means of power couplers and is associated with high losses of the measuring signal and / or the useful signal.

Meist werden längere Verbindungen überwacht, die mit Einmodenfasern realisiert werden. Wie in der ITU-T, Recommendation L.41, „Maintenance wavelength on fibres carrying signals”, 2000 beschrieben, kommt hierbei insbesondere der Wellenlängenmultiplex zum Einsatz, bei dem das Messsignal bei einer Wellenlänge in einem gesonderten Wellenlängenintervall – meist das für die Überwachung vorgesehene U-Band im Bereich ab 1,625 μm – ein- und ausgekoppelt wird. In Einmodenfasern ist Wellenlängenmultiplex effizient und durch die mögliche Kohärenz des einen übertragenen Modes sind sehr schmalbandige Filter respektive Demultiplexer möglich. Dieses Verfahren ist in Multimodefasern grundsätzlich möglich, jedoch lassen sich auf Grund der verschiedenen Fasermoden und der damit verbundenen unterschiedlichen Ausbreitungskonstanten nur relativ breitbandige optische Filter respektive Demultiplexer realisieren.Usually longer links are monitored, which are realized with single-mode fibers. As described in ITU-T, Recommendation L.41, "Maintenance wavelength on fiber carrying signals", 2000, wavelength division multiplexing is used in particular in which the measuring signal is at a wavelength in a separate wavelength interval - usually the one intended for monitoring U-band in the range from 1.625 μm - is coupled and decoupled. Wavelength division multiplexing is efficient in single-mode fibers, and the possible coherence of the one transmitted mode enables very narrow-band filters or demultiplexers. This method is basically possible in multimode fibers, but only relatively broadband optical filters or demultiplexers can be realized on account of the different fiber modes and the associated different propagation constants.

Daneben steht der Modenmultiplex als weiteres Multiplexverfahren insbesondere für die optische Weitverkehrstechnik zur Verfügung. Diese Form des Multiplex wird auch in einfacherer Form als Modengruppenmultiplex für optische Kurzstreckenverbindungen genutzt. Während Modenmultiplex aufwändige Ein- und Auskoppel-Optiken benötigt, ist der Modengruppenmultiplex durch gezielte Einkopplung mit Hilfe einer Einmodenfaser und seitlichem Versatz und/oder Verkippung zu erreichen. Die Auskopplung kann in Form einer ringförmigen Fotodiode erfolgen.In addition, the mode multiplex is available as a further multiplex method, in particular for optical long-distance traffic technology. This form of multiplexing is also used in a simpler form as a mode group multiplex for optical short-range connections. While mode multiplexing requires complex input and output optics, mode group multiplexing can be achieved by selective coupling with the aid of a single-mode fiber and lateral offset and / or tilting. The decoupling can take place in the form of an annular photodiode.

Für mehrmodige Fasern sind nur wenige Monitoring-Verfahren bekannt. Die bekannten Methoden sind meist aktiv und setzen aktive, angeschlossene Transceiver an den jeweiligen Faserenden voraus. Die Funktionalität kann also nur bei vollständig beschalteten Netzen gewährleistet werden. Bei der Installation der passiven Infrastruktur besteht somit keine Möglichkeit, die einzelnen physikalischen Verbindungen zu testen. Zum anderen kann bei einer aktiven Lösung auch der jeweilige Abschlusspunkt respektive die aktive Technik zu Fehlern führen. Ein Vorteil der passiven Lösung ist die Kompatibilität mit vorhandenen Komponenten. Sie ist nicht darauf angewiesen, dass die aktiven Komponenten eine bestimmte Funktionalität aufweisen, die standardisiert werden müsste.For multi-mode fibers only a few monitoring methods are known. The known methods are mostly active and require active, connected transceivers at the respective fiber ends. The functionality can therefore only be guaranteed with fully connected networks. When installing the passive infrastructure, there is no way to test the individual physical connections. On the other hand, in the case of an active solution, the respective termination point can also be used respectively the active technique lead to errors. An advantage of the passive solution is the compatibility with existing components. It does not rely on the active components to have some functionality that would need to be standardized.

Für Einmodenfasern sind reflektive Lösungen mit FBGs (Fibre Bragg Grating) bekannt, die sich allerdings in Mehrmodenfasern nicht einsetzen lassen, weil sie darauf basieren, dass das Licht kohärent ist und sich mit einer bestimmten Ausbreitungskonstante ausbreitet.For single mode fibers, FBGs (Fiber Bragg Grating) are known to be reflective solutions, but they can not be used in multimode fibers because they are based on the fact that the light is coherent and propagates at a certain propagation constant.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren zur kontinuierlichen Überprüfung im Hinblick auf einen Defekt optischer Multimoden-Fasern vorzuschlagen, das sich mit einfachen Mitteln kostengünstig umsetzen lässt, das den eigentlichen Datenverkehr nicht beeinträchtigt und mit dem Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen auf den Zustand einzelner Leitungen im Sternverbund überprüft werden können. Aufgabe ist es auch, ein System zur Umsetzung des Verfahrens anzugeben.The object of the invention is now to propose a method for continuous testing with regard to a defect of optical multimode fibers, which can be implemented inexpensively by simple means that does not affect the actual data traffic and with the point-to-multipoint connections to the state individual lines in the star network can be checked. The task is also to specify a system for implementing the procedure.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.These objects are achieved by a method having the features of claim 1 and a system according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are mentioned in the subclaims.

Demnach liegt der wesentliche Gesichtspunkt der Erfindung darin, dass verschiedene Moden der Multimodefaser für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Während sich das optische Datensignal über einen Teil der Fasermoden der Multimodenfaser, insbesondere in einem ersten Satz von Ausbreitungsmoden, ausbreitet, erfolgt die Überwachung vermittels eines Lichtsignals, insbesondere eines Lichtpulses, das in die Multimodenfaser eingekoppelt wird und dort eine zweite Ausbreitungsmode, insbesondere einen zweiten Satz von Ausbreitungsmoden, anregt. Nur das sich auf der zweiten Mode ausbreitende Testsignal wird durch ein vorgesehenes reflektierendes Element reflektiert und die Reflexion untersucht.Thus, the essential aspect of the invention is that different modes of the multi-mode fiber are used for different purposes. While the optical data signal propagates over a part of the fiber modes of the multimode fiber, in particular in a first set of propagation modes, the monitoring takes place by means of a light signal, in particular a light pulse, which is coupled into the multimode fiber and there a second propagation mode, in particular a second set of propagation modes, stimulates. Only the test signal propagating on the second mode is reflected by an intended reflective element and the reflection is examined.

Dazu wird das modenselektiv reflektierende Element am Ende einer in der Multimodenfaser ausgebildeten Teststrecke vorgesehen. Dort reflektiert es das die zweite Ausbreitungsmode anregende Signal, während es das sich über die erste Ausbreitungsmode ausbreitende Datensignal durchlässt. Das reflektierte Signal wird – soweit vorhanden – am Anfang der in der Multimodenfaser ausgebildeten Teststrecke ausgekoppelt, wobei dann an dem ausgekoppelten Signal der Defekt festgestellt wird. Im einfachsten Falle verläuft die Teststrecke vom Beginn bis zum Ende einer Faser.For this purpose, the mode-selectively reflecting element is provided at the end of a test path formed in the multimode fiber. There it reflects the signal propagating the second propagation mode as it passes the data signal propagating through the first propagation mode. The reflected signal is - if present - decoupled at the beginning of the formed in the multimode fiber test section, in which case the defect is detected on the decoupled signal. In the simplest case, the test track runs from the beginning to the end of a fiber.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem modenabhängig reflektiven Element, das z. B. nur höhere Moden der Faser reflektiert und die niedrigen und mittleren Moden, die das Nutzsignal tragen, durchlässt. So kann das Datensignal über die niedrigen und mittleren Moden übertragen werden, während das Überwachungssignal in den höheren Moden enthalten ist und reflektiert wird. Der besondere Vorteil dieser Vorgehensweise liegt somit darin, dass die kontinuierliche Überwachung der Multimodefaser möglich ist, während die herkömmliche Datenübertragung stattfindet.The inventive method is based on the mode-dependent reflective element z. B. reflects only higher modes of the fiber and the low and medium modes that carry the useful signal passes. Thus, the data signal can be transmitted via the low and medium modes, while the monitor signal is included in the higher modes and reflected. The particular advantage of this approach is thus that the continuous monitoring of the multimode fiber is possible while the conventional data transmission takes place.

Das Verfahren macht sich zu nutze, dass bei mehrmodigen Fasern jede Mode, zumindest jede Modenhauptgruppe, eine andere Ausbreitungskonstante hat und beispielsweise ein FBG nur einzelne Moden reflektiert. Da nur einzelne Moden reflektiert werden, kann auf einen weiteren Laser bei einer Monitoring-Wellenlänge verzichtet werden. Wenn die Reflexion erfindungsgemäß nur bei höheren Moden geschieht, die auf Grund der von Standards vorgegebenen Leistungsverteilung nicht angeregt und somit auch nicht für die Signalübertragung verwendet werden, können zusätzliche Verluste im Signalpfad vermieden werden.The method makes use of the fact that with multi-mode fibers each mode, at least each mode main group, has a different propagation constant and, for example, an FBG only reflects individual modes. Since only single modes are reflected, it is possible to dispense with a further laser with a monitoring wavelength. According to the invention, if the reflection occurs only at higher modes which are not excited due to the power distribution given by standards and thus are not used for the signal transmission, additional losses in the signal path can be avoided.

So müssen optische Sender zur Datenübertragung im Normalbetrieb so gestaltet sein, dass sie bestimmten vorgegebenen Anforderungen an die Leistungsverteilung über die Moden genügen. Eine dieser Anforderung garantiert, dass der Großteil der eingekoppelten Leistung in den mittleren Moden geführt wird und dass nur wenig Leistung in die niedrigen, und in die höchsten Moden eingekoppelt wird. In den höchsten Moden hat die Feldverteilung ihre Maxima in der Nähe der Kern-Mantel-Grenzfläche, wobei diese Moden am stärksten von Profilstörungen im Bereich der Kern-Mantel-Grenzfläche betroffen sind. So ist im im Rahmen der Standardisierung vorgeschrieben, dass der Hauptteil der Leistung im Radiusbereich zwischen 4,5 μm und 19 μm und damit außerhalb des Bereiches der Kern-Mantel-Grenzfläche konzentriert sein muss. Damit können die höheren Moden für die Überwachung genutzt werden, ohne dass die Datenübertragung beeinträchtigt wird.Thus, optical transmitters for data transmission in normal operation must be designed so that they meet certain predetermined requirements on the power distribution over the modes. One of these requirements guarantees that the majority of the injected power will be conducted in the middle modes and that little power will be coupled into the low and highest modes. In the highest modes, the field distribution has its maxima near the core-cladding interface, these modes being most affected by profile distortions at the core-cladding interface. Thus, in the context of standardization, it is mandatory that the majority of the power must be concentrated in the radius range between 4.5 μm and 19 μm and thus outside the area of the core-cladding interface. This allows the higher modes to be used for monitoring without affecting the data transmission.

Während diese Moden die Übertragungseigenschaften der Multimodefaser besonders stark beeinträchtigen und daher bei der Einkopplung vornehmlich vermieden werden, werden sie gemäß der Erfindung gezielt für die Überwachung von Multimodefaser-Netzen genutzt. Dazu wird das überwachende Signal gezielt in diese Moden eingekoppelt. Am Ende der Multimodefaser respektive an den Enden des Sternnetzes werden reflektierende Elemente eingebracht, die gezielt diese hohen Moden reflektieren, während die anderen Moden unbehelligt zum Empfänger gelangen und ohne eine zusätzliche Dämpfung empfangen und ausgewertet werden können.While these modes particularly affect the transmission characteristics of the multimode fiber and are therefore avoided in the coupling primarily, they are used according to the invention specifically for the monitoring of multimode fiber networks. For this purpose, the monitoring signal is specifically coupled into these modes. At the end of the multimode fiber, respectively at the ends of the star network, reflective elements are introduced, which deliberately reflect these high modes, while the other modes pass unmolested to the receiver and without an additional one Damping can be received and evaluated.

In einer besonderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das der Überwachung dienende Lichtsignal unter einem Winkel in den Lichtleiter eingekoppelt wird, wobei der Einkoppelwinkel insbesondere so gewählt wird, dass speziell für die anzuregende höhere Mode ein Maximum an eingekoppelter Leistung erzielt wird, während gleichzeitig Verluste durch Reflexion minimiert werden. Vorzugsweise wird der Einkoppelwinkel dabei dergestalt gewählt, dass er nahe dem maximalen Akzeptanzwinkel des Lichtleiters liegt.In a particular embodiment, it is provided that the light signal used for monitoring is coupled into the light guide at an angle, wherein the coupling angle is chosen in particular so that a maximum of injected power is achieved especially for the higher mode to be excited, while at the same time losses due to reflection be minimized. Preferably, the coupling angle is chosen such that it is close to the maximum acceptance angle of the light guide.

In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass das der Überwachung dienende Lichtsignal in einen Bereich eingekoppelt wird, der speziell für die anzuregende höhere Mode das Maximum ihrer Feldverteilung aufweist. Vorzugsweise erfolgt die Einkopplung in einen Bereich, der nahe der Kern-Mantel-Grenzfläche des Lichtleiters liegt.In a further advantageous variant of the method, it is further provided that the light signal serving for the monitoring is coupled into an area which has the maximum of its field distribution specifically for the higher mode to be excited. Preferably, the coupling takes place in a region which is close to the core-cladding interface of the light guide.

Eine anderen vorteilhaften Ausführungsform wird die der Überwachung dienende höhere Mode aus dem datentragenden Signal selber angeregt. Dabei kann die Anregung des Monitoring-Signals aus dem Daten-Signal vermittels einer Optik, vorzugsweise einer diffraktiven Optik, erfolgen. Auf diese Weise ist kein spezieller, das Monitoring-Signal erzeugender optischer Sender erforderlich. Alternativ kann das der Überwachung dienende Lichtsignal gezielt über die diffraktive Optik in die höheren Moden eingekoppelt werden.In another advantageous embodiment, the higher mode serving for monitoring is excited from the data-carrying signal itself. In this case, the excitation of the monitoring signal from the data signal by means of optics, preferably a diffractive optics occur. In this way, no special, the monitoring signal generating optical transmitter is required. Alternatively, the light signal used for the monitoring can be coupled in targeted via the diffractive optics in the higher modes.

Schließlich erfolgt in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsvariante die modenabhängige Reflexion des Monitoring-Signals vermittels Moden-Multiplexer und/oder vermittels optischer Gitter, wobei das optische Gitter vorzugsweise ein Fiber Bragg Gitter ist. Das optische Gitter ist dabei insbesondere in denjenigen Bereich eingebracht, in dem die anzuregende Mode das Maximum ihrer Feldverteilung aufweist, vorzugsweise in den Mantel und/oder den Außenbereich des Kerns des Lichtleiters.Finally, in a further particularly advantageous embodiment variant, the mode-dependent reflection of the monitoring signal is effected by means of mode multiplexers and / or by means of optical gratings, wherein the optical grating is preferably a fiber Bragg grating. In this case, the optical grating is introduced in particular into that region in which the mode to be excited has the maximum of its field distribution, preferably into the cladding and / or the outer region of the core of the optical waveguide.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1–7 näher erläutert. Hierin zeigen:The invention will be described below with reference to 1 - 7 explained in more detail. Herein show:

1 Grundprinzip des vorgeschlagenen Verfahrens. 1 Basic principle of the proposed method.

2 Die Anregung höherer Moden durch Einkopplung unter einem Einkoppelwinkel nahe dem Akzeptanzwinkel der Faser. 2 The excitation of higher modes by coupling at a launch angle near the acceptance angle of the fiber.

3 Die Anregung höherer Moden durch Einkopplung mit einem seitlichen Versatz. 3 The excitation of higher modes by coupling with a lateral offset.

4 Die Anregung höherer Moden durch Einkopplung mit einem seitlichen Versatz in Kombination mit einer Verkippung um den Einkoppelwinkel. 4 The excitation of higher modes by coupling with a lateral offset in combination with a tilt around the coupling angle.

5 Die Anregung höherer Moden vermittels diffraktiver Optik bzw. Spatial-Light-Modulator. 5 The excitation of higher modes by means of diffractive optics or spatial light modulator.

6 Einen modenabhängigen Reflektor basierend auf einer Kombination von Modenmultiplexer und Reflektor. 6 A mode-dependent reflector based on a combination of mode multiplexer and reflector.

7 Einen Modenabhängigen Reflektor basierend auf einem Fiber Bragg Gitters, das vornehmlich höhere Moden reflektiert. 7 A mode-dependent reflector based on a Fiber Bragg grating that primarily reflects higher modes.

1 zeigt in schematischer Darstellung das Grundprinzip des vorgeschlagenen Verfahrens, nämlich einen optischen Sender 1 von dem aus ein Datensignal 2 respektive das der Überwachung dienende Signal, vorzugsweise ein Lichtpuls 3 ausgeht. Das Datensignal 2 passiert dabei weitgehend unbeeinträchtigt den Reflektor 4 und wird schließlich vom Empfänger 5 registriert. Gleichzeitig wird das Überwachungssignal 3 durch den Reflektor 4 reflektiert und gelangt anschließend zurück zum Sender 1. 1 shows a schematic representation of the basic principle of the proposed method, namely an optical transmitter 1 from which a data signal 2 respectively the signal used for the monitoring, preferably a light pulse 3 emanates. The data signal 2 this happens largely undisturbed the reflector 4 and eventually becomes the recipient 5 registered. At the same time the monitoring signal 3 through the reflector 4 reflects and then returns to the transmitter 1 ,

Die Anregung einer für das Überwachungssignal eingesetzten höheren Mode unter einem Winkel 8 zeigt schematisch 2. Dabei wird der Lichtpuls 3 mit einer Einmodenfaser 7 unter einem Einkoppelwinkel 8 dergestalt in die Multimodenfaser 9 eingekoppelt, dass der Koppelwinkel 8 nahe dem maximalen Akzeptanzwinkel der Faser 9 liegt.The excitation of a higher mode used for the monitoring signal at an angle 8th shows schematically 2 , At the same time the light pulse becomes 3 with a single-mode fiber 7 under a coupling angle 8th in the same way in the multimode fiber 9 coupled, that the coupling angle 8th near the maximum acceptance angle of the fiber 9 lies.

Eine weitere Einkopplungsvariante, ist in schematischer Darstellung in 3 wider gegeben. Bei dieser Variante der Signaleinkopplung erfolgt die gezielte Anregung höherer Moden der Multimodenfaser 9 durch eine seitliche versetzt positionierte Einmodenfaser 7. Der seitliche Versatz 10 sorgt in diesem Fall für eine Einkopplung des Lichtpulses 3 nahe der Kern-Mantel-Grenzfläche, d. h. desjenigen Bereiches in dem die angeregte höhere Mode das Maximum ihrer Feldverteilung aufweist.Another coupling variant is shown schematically in FIG 3 resisted. In this variant of the signal coupling, the targeted excitation of higher modes of the multimode fiber takes place 9 by a laterally offset single-mode fiber 7 , The lateral offset 10 provides in this case for a coupling of the light pulse 3 near the core-cladding interface, ie the region in which the excited higher mode has the maximum of its field distribution.

Die in den 2 und 3 dargestellten Varianten der Modenanregung lassen sich auch kombinieren. Eine solche Kombination zeigt schematisch 4. Eine Kombination von seitlichem Versatz 10 und Einkoppelwinkel 8 erzeugt eine Modenverteilung innerhalb der Faser 9, die vornehmlich die höheren Moden mit ihrer besonders starken Konzentration der Feldverteilung im Bereich der Kern-Mantel-Grenzfläche anregt.The in the 2 and 3 illustrated variants of the mode excitation can also be combined. Such a combination shows schematically 4 , A combination of lateral offset 10 and coupling angle 8th creates a mode distribution within the fiber 9 , which primarily excites the higher modes with their particularly strong concentration of field distribution in the area of the core-cladding interface.

5 zeigt in schematischer Darstellung eine Variante der Anregung höherer Moden, die auf dem Einsatz von diffraktiven Optiken bzw. Spatial-Light-Modulatoren basiert. Das Überwachungssignal 3 stammt in dieser Variante, nicht aus einem zusätzlichen optischen Sender, dessen Signal ergänzend in die Faser 9 eingekoppelt wird, sondern aus demselben Sender 1 wie das Datensignal 2. Dabei wird vermittels der diffraktiven Optik 11 die höhere Mode aus dem datentragenden Signal 2 angeregt. 5 shows a schematic representation of a variant of the excitation of higher modes, which is based on the use of diffractive optics or spatial light modulators. The monitoring signal 3 comes in this variant, not from an additional optical transmitter whose signal is complementary to the fiber 9 but from the same transmitter 1 like the data signal 2 , This is done by means of diffractive optics 11 the higher mode from the data carrying signal 2 stimulated.

Eine Möglichkeit zur Realisierung eines modenabhängigen Reflektors ist in 6 skizziert. Das Konzept sieht vor, dass mittels eines Moden-Multiplexers 12 die höheren Moden von den übrigen Moden getrennt werden. Nach der Filterung, werden diese dann vermittels eines herkömmlichen Reflektors 4 zum Sender 1 zurückgeworfen.One possibility for realizing a mode-dependent reflector is in 6 outlined. The concept provides that by means of a mode multiplexer 12 the higher modes are separated from the other modes. After filtering, these are then converted by means of a conventional reflector 4 to the transmitter 1 thrown back.

Ein anderer Ansatz sieht den Einsatz eines optischen Gitters 13 vor. 7 zeigt schematisch die Anordnung eines solchen Gitters 13 auf der Multimodenfaser 9 und dessen Wirken. Dabei ist das Gitter 13 in den Mantel und/oder die Außenbereiche des Kerns der Multimodefaser 9 eingeschrieben. Indem es in dem Bereich positioniert ist, in welchem die gewählte höhere Mode das Maximum ihrer Feldverteilung aufweist erfolgt seine Wechselwirkung vornehmlich mit der betreffenden Mode.Another approach involves the use of an optical grating 13 in front. 7 schematically shows the arrangement of such a grid 13 on the multimode fiber 9 and its work. Here is the grid 13 in the mantle and / or the outer areas of the core of the multimode fiber 9 enrolled. By being positioned in the region in which the selected higher mode has the maximum of its field distribution, its interaction occurs primarily with the relevant mode.

Claims

Method for detecting a defect in a multimode fiber ( 9 ) for optical transmission of data, wherein an optical data signal ( 2 ) is used for data transmission comprising a first propagation mode or a first set of propagation modes of the multimode fiber ( 9 ), wherein the monitoring by means of a light signal ( 3 ) carried into the multimode fiber ( 9 ) and a second propagation mode or a second set of propagation modes of the multimode fiber ( 9 ), characterized in that at the end of one in the multimode fiber ( 9 ) trained test section a mode-selective reflective element ( 4 ) which reflects the signal propagating in the second propagation mode or in the second set of propagation modes, and for the data signal propagating through the first propagation mode or the first set of propagation modes ( 2 ) and that the reflected signal at the beginning of the multimode fiber ( 9 ) is coupled out test track, wherein the defect is detected on the decoupled signal.

A method according to claim 1, characterized in that the second set of propagation modes to be examined is of a higher order than the first propagation modes used for data transmission.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the field distribution of the second propagation mode is at its maximum near the core-cladding interface of the multimode fiber ( 9 ) Has.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light signal used for the examination ( 3 ) at an angle ( 8th ) into the multimode fiber ( 9 ) close to the maximum acceptance angle of the multimode fiber ( 9 ) lies.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light signal used for the examination ( 3 ) near the core-cladding interface of the multimode fiber ( 9 ) into the multimode fiber ( 9 ) is coupled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light signal used for the examination ( 3 ) by means of a diffractive optical system in the multimode fiber ( 9 ) is coupled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light signal used for the examination ( 3 ) from the data signal ( 2 ) is excited, wherein the excitation by means of a diffractive optics ( 11 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reflective element ( 4 ) the mode-dependent reflection by means of a mode multiplexer ( 12 ) and / or an optical grating ( 13 ) accomplished.

Method according to claim 8, characterized in that as an optical grating ( 13 ) a fiber Bragg grating is used, which is preferably in the sheath and / or the outer region of the core of the multimode fiber ( 9 ) is introduced.

System for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising the multimode fiber ( 9 ) for transmitting the optical data signal ( 2 ) on a first set of propagation modes of the multimode fiber ( 9 ), characterized in that a transmission means ( 1 ) for generating and injecting a light signal ( 3 ) into the multimode fiber ( 9 ) is provided via a second set of propagation modes of the multimode fiber ( 9 ) propagates at the end of one in the multimode fiber ( 9 ) test track the reflective element ( 4 ) which selectively reflects the signal propagating in the second set of propagation modes and for the data signal propagating through the first set of propagation modes ( 2 ) is permeable at the beginning of the in the multimode fiber ( 9 ) trained test track a detector means is provided that at a decoupled portion of the reflected signal, the presence of a defect of the multimode fiber ( 9 ).