DE10217029A1

DE10217029A1 - Schutzeinrichtung für eine mit Licht hoher Leistung beaufschlagte Faserleitung

Info

Publication number: DE10217029A1
Application number: DE2002117029
Authority: DE
Inventors: Ernst-Juergen Bachus; Elmarn Schulze
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-11-06
Also published as: WO2003085863A1; AU2003227564A1

Abstract

Es soll eine Schutzeinrichtung für eine mit Licht hoher Leistung beaufschlagte Faserleitung angegeben werden, in die aus mindestens einer Lichtquelle Licht hoher Leistung eingespeist wird und die bei Zerstörung der Faserleitung ein schnelles automatisches Abtrennen der Lichteinspeisung mit im Vergleich zum Stand der Technik weniger aufwendigen Mitteln ermöglicht. Eine derartige erfindungsgemäße Schutzeinrichtung weist mindestens eine Lichtquelle (HPLS) und ein Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts in die Faserleitung (F), eine Kontrolleinheit (LSC), die mit dem Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts und einem Mittel zur Detektion eines Faserdefekts in der Faserleitung (F) verbunden ist, Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das dem Mittel zur Detektion des Faserdefekts zugeführt wird, eine Kontrollfaserleitung (CF), über die das Kontroll-Licht dem Mittel zur Detektion und von dort der Kontrolleinheit (LSC) zugeführt wird, und Mittel zum Auskoppeln des Kontroll-Lichts aus der Faserleitung (F) in die Kontrollfaserleitung (CF) auf, wobei das Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts die Einspeisung des Lichts hoher Leistung in die Faserleitung (F) unterbricht, wenn der Pegel des Kontroll-Lichts, das dem Mittel zur Detektion des Faserdefekts zugeführt wird, unter einem kritischen Wert liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine mit Licht hoher Leistung beaufschlagte Faserleitung, in die aus mindestens einer Lichtquelle Licht mit hoher Leistung eingespeist wird.

Die durch die hohe optische Leistung beaufschlagte Faserleitung dient z. B. in optischen Nachrichtensystemen der Übertragung und Verstärkung optischer Signallichtpulse durch z. B. eine verteilte Verstärkung der optischen Signalkanäle auf der Faserleitung (z. B. durch Raman-Verstärkung). Hierzu wird in diese Faserleitungen neben den Signallichtpulsen Pumplicht mit hoher Leistung eingespeist (beispielsweise 1 Watt). In anderen Fällen dient diese Faserleitung dem Transport hoher Lichtenergien, z. B. bei der Materialbearbeitung.

Im Falle eines Faserbruchs oder bei Trennung an Steckverbindungen dieser Faserleitungen kann das in der Faser geführte Licht hoher Leistung austreten und die Augen und Geräteteile gefährden. In diesen Fällen ist ein schnelles Abschalten der Lichteinspeisung erforderlich.

Dem Stand der Technik nach sind verschiedene Lösungen zum Schutz des Auges vor Laserstrahlung bekannt.

So wird in US 5 451 765 eine Einrichtung beschrieben, bei der das Licht im freien Raum und nicht über eine Faserleitung ausgesendet wird. Bei Unterbrechung des Strahls durch ein Objekt wird das von ihm zurückgestreute Licht als Kriterium zur Leistungsreduzierung des ausgestrahlten Lichts herangezogen. Hierbei ist die Leistungsreduzierung von den Reflexionseigenschaften des in den Lichtstrahl eingefügten Objekts abhängig. Durch ein stark lichtabsorbierendes Objekt oder ein spiegelndes Objekt, das den Lichtstrahl gebündelt in eine andere Richtung ablenkt, sodass kein oder nur sehr geringes Licht in Richtung des primären Strahls gelenkt wird, wird der Schutz-Mechanismus getäuscht (kein Objekt vorhanden), sodass keine Schutzwirkung bei Leistungsreduzierung erzielt wird.

Eine Lösung für den Schutz vor austretender Laserstrahlung aus einer Faser eines optischen Übertragungssystems mit zwei Fasern und bidirektionaler Übertragung wird in EP 1 006 682 mit der Einrichtung für ein automatisches Aus/Abschalten der Leistungsübertragung (automatic power shut-down - APS) beschrieben. Hierbei sind zwei Netzwerkelemente zur Übertragung optischer Signale in entgegengesetzten Richtungen über zwei Fasern miteinander verbunden, wobei aus dem ersten Netzwerkelement Signale über eine erste Faserleitung in das zweite Netzwerkelement gesendet werden und aus dem zweiten Netzwerkelement in das erste über eine zweite Faserleitung. Ein optischer Verstärker im Netzwerkelement verstärkt die einkommenden Signale (Übertragungssignale) und überträgt diese zusammen mit einem Überwachungssignal auf das zweite Netzwerkelement. Im zweiten Netzwerkelement detektiert ein Element den Verlust des Signals (Übertragungssignals) und des Überwachungssignals in Folge eines Fehlers (z. B. Faserbruch, offene Stecker o. ä.) in der ersten optischen Faserleitung. Ein Regler in dem zweiten Netzwerkelement wird dann das Leistungsniveau verringern, mit dem die optischen Signale über die zweite Faserleitung zum ersten Netzwerkelement übertragen werden, und das Überwachungssignal, das über die zweite Faserleitung zum ersten Netzwerkelement übertragen wird, in einer definierten Zeit ausschalten. Im ersten Netzwerkelement ist mindestens ein Detektor vorgesehen, der das Verschwinden des Signals und den Verlust des Überwachungssignals in der zweiten Faserleitung detektiert, sowie ein zweiter Regler, der im beschriebenen Falle die Verringerung des Leistungspegels zur Übertragung der optischen Signale in der ersten Faserleitung von einem ersten Leistungspegel auf einen zweiten, nunmehr reduzierten Leistungspegel einstellt. In dieser Lösung werden das Übertragungs- und das Überwachungssignal getrennt kontrolliert. Das Überwachungssignal dient hierbei primär der Überwachung der Netzfunktion (d. h. der Kommunikation zwischen den Knoten und nicht zur Faserbruch- Überwachung).

Bei dem beschriebenen bidirektionalen Übertragungssystem wird ein aufwendiges Verfahren angewendet, bei dem das den Fehler detektierende und empfangende zweite Netzwerkelement seine Signal-Sendeleistung reduziert, damit das erste Netzwerkelement die verringerte Sendeleistung des zweiten Netzwerkelements als Fehler detektieren und dann die eigene Sendeleistung reduzieren kann.

In US 5 012 087 ist in einem gemeinsamen Mantel eine Fehler-Detektions- Faser parallel zur Faser mit Licht hoher Leistung geführt. Bei einem Bruch der das Licht mit hoher Leistung führenden Faser wird die Fehler-Detektions- Faser ebenfalls unterbrochen. Damit kann ein Fehler in dieser Faser dadurch detektiert werden, dass Anteile des Lichts des Hochleistungslasers in die Fehler-Detektions-Faser eingekoppelt und von einer Photodiode als Fehlersignal detektiert werden. Bei einer zweiten Ausführung dieser Lösung wird in die Fehler-Detektions-Faser Licht eines HeNe-Lasers eingekoppelt. Bei dieser Lösung ist die Zerstörung beider Fasern für eine Fehler-Detektion und folgende Abschaltung der Einrichtung notwendig, sodass das HeNe- Laserlicht in der Fehler-Detektions-Faser unterbrochen wird und die Photodiode das Fehlen des Lichts detektieren kann. Diese Lösung hat den Nachteil, dass der Schutzmechanismus nur dann wirksam wird, wenn die Fehler-Detektions-Faser im Fehlerfall ebenfalls in ihren optischen Eigenschaften gestört wird. Darüber hinaus ist der Grad der Zerstörung der Fehler-Detektions-Faser von vielen Faktoren abhängig und unterliegt großen Schwankungen, sodass die Zerstörung und die Lichteinkopplung in die Fehler-Detektions-Faser nur unzureichend definiert ist. Weiterhin tritt die Zerstörung nur bei sehr hohen Lichtleistungen auf, die weit über den Grenzwerten für das Einsetzen von Augen- und Personenschäden liegen. Kleinere Leistungen, die für Personen ebenfalls sehr gefährlich sind, werden von diesem Schutzmechanismus nicht erfasst.

Bei der in US 5 966 206 beschriebenen Lösung wird der Ort des Faserbruchs berechnet. Die Faser-Überwachung erfolgt hier mit einem OTDR-Gerät (Optical Time Domain Reflectometer), das Lichtpulse über einen Koppler in die Faser sendet und das von diesen Pulsen in das Gerät zurückreflektierte Licht, z. B. die Laufzeit bis zur Rückreflexion oder die Veränderung der Lichtimpulsform, optisch analysiert. Nachteil dieser Lösung ist, dass zur Fehler-Überwachung ein sehr teueres OTDR-Gerät verwendet wird, das vor den hohen Leistungen in der Faser besonders geschützt werden muss und daher nur mit großem Aufwand einsetzbar ist.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schutzreinrichtung für eine mit Licht hoher Leistung beaufschlagte Faserleitung, in die aus mindestens einer Lichtquelle Licht hoher Leistung eingespeist wird, anzugeben, die bei Zerstörung der Faserleitung ein schnelles automatisches Abtrennen der Lichteinspeisung mit im Vergleich zum Stand der Technik weniger aufwendigen Mitteln ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird eine Schutzeinrichtung für eine mit hoher optischer Leistung beaufschlagte Faserleitung angegeben, in die aus mindestens einer Lichtquelle Licht mit hoher Leistung eingespeist wird, die mindestens aufweist eine Lichtquelle und ein Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts in die Faserleitung, eine Kontrolleinheit, die mit dem Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts und einem Mittel zur Detektion eines Faserdefekts in der Faserleitung verbunden ist, Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das dem Mittel zur Detektion des Faserdefekts zugeführt wird, und eine Kontrollfaserleitung, über die das Kontroll-Licht dem Mittel zur Detektion und von dort der Kontrolleinheit zugeführt wird, Mittel zum Auskoppeln des Kontroll-Lichts aus der Faserleitung in die Kontrollfaserleitung, wobei das Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts die Einspeisung des Lichts hoher Leistung in die Faserleitung unterbricht, wenn der Pegel des Kontroll-Lichts, das dem Mittel zur Detektion des Faserdefekts zugeführt wird, unter einem kritischen Wert liegt.

In Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts ein optischer oder ein elektrischer Schalter ist. Der elektrische Schalter kann als Bestandteil der Kontroll-Einheit ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Photodiode das Mittel zur Detektion des über die Kontrollfaserleitung geführten Kontroll-Lichts.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das mindestens teilweise über die mit hoher Leistung beaufschlagte Faserleitung in Richtung der Lichtquelle hoher Leistung geführt ist, die Lichtquelle hoher Leistung selbst ist. Soll nur das Licht einer Quelle, nämlich der Lichtquelle hoher Leistung in die Schutzeinrichtung auch als Kontroll-Licht eingespeist werden, so ist am Ende der Faserleitung ein Element zur teilweisen Reflexion des Lichts hoher Leistung angeordnet, das Licht der Wellenlänge der Lichtquelle hoher Leistung nur geringfügig, z. B. 0,01 bis 1%, in die Faserleitung zurückreflektiert. Das Reflexionselement kann ein am Ende der Faserleitung angeordnetes Dünnschicht-Reflexionsfilter oder ein Bragg-Reflexions- Fasergitter sein.

Tritt aus der mit hoher Leistung beaufschlagten Faserleitung Laserlicht an unerwünschten Stellen, z. B. durch Faserbruch, aus, ist dieser Fehler durch die Messung des sich verringernden rückreflektierten Lichtpegels erkennbar. In Abhängigkeit von der Lichtabsorption (Dämpfung) der Faserleitung, der Reflexionseigenschaften des Reflektors am Ende der Faser und der eingespeisten Laserlichtleistung wird ein kritischer Wert des rückreflektierten Lichtpegels bestimmt, bei dessen Unterschreitung aufgrund eines Defekts/einer Störung der Faserleitung das Licht hoher Leistung abgeschaltet wird. Der als Abschaltkriterium dienende minimale Lichtpegel wird so festgelegt, dass z. B. bei 50%-iger Unterschreitung eines bestimmten Pegels der Faserbruch sicher detektiert, die eingespeiste Leistung in die Faser unterbrochen oder auf einen Wert unterhalb der Gefährdung des menschlichen Auges oder von Geräteteilen reduziert wird.

Eine weitere Ausführungsform, bei der ebenfalls das Licht hoher Leistung selbst zur Überprüfung eines notwendigen Wertes des Lichtpegels auf der Faserleitung dient, sieht vor, dass ein kleiner Teil des Lichts hoher Leistung am Ende dieser Faserleitung in die Kontrollfaserleitung eingekoppelt und rückgeführt ist. Hierbei können die oben erwähnten Reflexionselemente entfallen, wodurch die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung mit einfachen technischen Mitteln realisierbar ist. Das rückgeführte Kontroll-Licht wird detektiert und in einen Haltestrom gewandelt, der beispielsweise einen optischen Schalter in der aktiven Stellung "ON" hält, wenn zurückgeführtes Licht hinreichender Leistung vorhanden ist. Im Falle einer Unterbrechung der mit hoher Leistung beaufschlagten Faserleitung wird kein zurückgeführtes Licht detektiert, der Haltestrom erlischt, der Schalter schaltet in den passiven Zustand "OFF"; die Einspeisung des Lichts hoher Leistung in die Faserleitung ist damit unterbrochen.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Mittel zum Erzeugen von Kontroll- Licht, das mindestens teilweise auf der Faserleitung in Richtung der Lichtquelle hoher Leistung geführt ist, ein Laser mit geringerer Leistung als die der Lichtquelle. Dabei ist zum einen das Kontroll-Licht des Lasers über einen am Ende der Faserleitung angeordneten Koppler in die Kontrollfaserleitung eingekoppelt oder mittels eines in der Kontrollfaserleitung angeordneten Kopplers zunächst in die Faserleitung in die gleiche Ausbreitungsrichtung wie das Licht hoher Leistung eingekoppelt. Im zweiten Fall wird das in die Faserleitung eingekoppelte Kontroll-Licht des Lasers an Reflexionselementen reflektiert, auf der Faserleitung zurückgeführt, wieder in die Kontrollfaserleitung ausgekoppelt und zum Mittel zur Detektion des Faserdefekts geführt. Ein Unterschreiten eines kritischen Wertes führt auch hierbei zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts hoher Leistung in die Faserleitung.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann eingesetzt werden zur Überwachung einer Faser in einem Glasfaser-Kommunikationsnetz. In dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu dem von der Lichtquelle hoher Leistung in die Übertragungs-Faserleitung eingekoppelten Lichts hoher Leistung ein in Amplitude, Frequenz, Phase oder Polarisation moduliertes Signallicht zur Informationsübertragung aus einem Sendelaser über Koppler in die Übertragungs-Faserleitung eingekoppelt.

Besteht eine Faserleitungsanordnung aus mehreren mit hoher Leistung beaufschlagten Faserleitungen, die parallel geschaltet sind und in die die Lichtquelle hoher Leistung ihr Licht einspeist, ist in einer letzten Ausführungsform in jeder Faserleitung jeweils ein Koppler zur Einkopplung einer der jeweiligen Faserleitung zugeordneten Kontroll-Wellenlänge eines Lasers und sind an den Faserenden der mit hoher Leistung beaufschlagten Faserleitungen wellenlängen-selektive Koppler angeordnet, mittels derer alle diese Wellenlängen in die Kontrollfaserleitung gleichzeitig eingespeist sind. Die Wellenlängen der Kontrollfaserleitung sind über einen zusätzlichen wellenlängen-selektiven Koppler mit der Kontrolleinheit verbunden, die abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen einer bestimmten Wellenlänge die Einkopplung des Lichts hoher Leistung auf die entsprechende Faserleitung durchführt oder unterbricht.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet technisch aufwendige Einrichtungen, wie z. B. in der erwähnten US 5 966 206, zum schnellen automatischen Abtrennen bei Zerstörung der Faserleitung. Die Schutzabschaltung des Lasers erfolgt in der vorliegenden Lösung eben nicht nur bei sehr hoher Leistung und bei nicht genau definierten Faser- Zerstörungskriterien, wie beispielsweise in US 5 451 765 beschrieben. In der erfindungsgemäßen Lösung ist zur Fehlerdetektion keine Parallelführung einer zweiten Faser zur lichtführenden Faser mit hoher Leistung erforderlich. Ebenso ist die Fehlerdetektion nicht von einem nicht genau vorherbestimmbaren Zerstörungsprozess in der lichtführenden oder in der parallel geführten Faser abhängig.

Die Erfindung wird in folgenden Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit Reflexionselement;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem am Ende der Faserleitung eine Kontrollfaserleitung angeordnet ist;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Laser zum Erzeugen des Kontroll-Lichts;
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 mit optischem Schalter;
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, jedoch mit einem Laser zum Erzeugen des Kontroll-Lichts;
Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel, ausgebildet als Sicherheitsschaltung für Faserbruch in einem Glasfaser-Kommunikationsnetz;
Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel für die Kontrolle eines Faserbündels auf Faserbruch einzelner Fasern.
Eine Hochleistungs-Laserquelle HPLS pumpt Licht mit der Wellenlänge λ_LS in eine Faser F, wie in Fig. 1 dargestellt. Am Ende dieser Faser F ist ein Reflexionselement R angeordnet. Das Reflexionselement R kann als Dünnschicht-Reflexionsfilter, das das Licht der Laserquelle HPLS mit der Wellenlänge λ_LS mit beispielsweise 0,01 bis 1% (je nach Laserstärke/leistung) wieder in die Faser F zurückreflektiert, oder als in die Faser F integriertes Bragg-Reflexions-Fasergitter für die Wellenlänge λ_LS ausgebildet sein. Über einen Koppler CP, der mit der Faser F verbunden ist, wird das vom Reflexionselement R reflektierte Licht, nunmehr das Kontroll-Licht, der Wellenlänge λ_LS in eine zusätzliche Kontrollfaserleitung CF ausgekoppelt und einer Photodiode PhD zugeführt, die eine Spannung bzw. einen Strom an eine Laserkontrolleinheit LSC gibt, die mit der Hochleistungs-Laserquelle HPLS verbunden ist. Erhält die Laserkontrolleinheit LSC einen genügend großen Spannungs- oder Stromwert, erkennt sie, dass kein Faserdefekt vorliegt, der Hochleistungs-Laser HPLS bleibt eingeschaltet (Steuerung erfolgt über ein elektrisches Signal). Bei Faserdefekt wird kein Licht in die Kontrollfaserleitung CF reflektiert und somit erhält die Photodiode PhD kein Licht, sodass die Laserkontrolleinheit LSC diesen Faserdefekt erkennt (kein Photodioden-Strom oder keine -Spannung). Die Kontrolleinheit LSC schaltet in diesem Fall die Hochleistungs-Laserquelle HPLS elektrisch ab.
Im folgenden Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 dargestellt ist, sind Faserleitung F und Kontrollfaserleitung CF parallel geführt. Hierbei wird ein kleiner Teil des Lichts hoher Leistung der Hochleistungslaser-Quelle HPLS mittels des am Ende der Faserleitung F angeordneten Kopplers CF in die Kontrollfaserleitung CF eingekoppelt und rückgeführt. Durch den Wegfall von Reflexionselementen ist dies eine Ausführung, die mit einfachen technischen Mitteln realisierbar ist. Das rückgeführte Kontroll-Licht wird von einer Photodiode PhD detektiert und in einen Haltestrom gewandelt, der die Kontrolleinheit LSC in der aktiven Stellung "ON" hält, wenn zurückgeführtes Licht hinreichender Leistung vorhanden ist. Im Falle einer Unterbrechung der mit hoher Leistung beaufschlagten Faserleitung F wird kein zurückgeführtes Licht detektiert, der Haltestrom erlischt, die Kontrolleinheit LSC schaltet in den passiven Zustand "OFF"; die Einspeisung des Lichts hoher Leistung in die Faserleitung F ist damit unterbrochen.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei sind nunmehr zwei Koppler CP₁ und CP₂, je einer am Anfang und Ende der Faserleistung F angeordnet, wobei der eine Koppler CP₂ mit einer Kontrollfaserleitung CF₂ und diese mit einer Photodiode PhD verbunden und weitergeführt ist zu einer Laserkontrolleinheit LSC und dann zur Hochleistungs-Laserquelle HPLS. Am Ende der Faserleitung F wird von einer Kontroll-Laserquelle CLS Licht der Wellenlänge λ_CL, die in der Regel unterschiedlich zu λ_LS ist, über eine weitere Kontrollfaser CF₁ und den Koppler CP₁ in die Faserleitung F eingekoppelt und in Richtung der Hochleistungs- Laserquelle HPLS gesendet und - wie bereits erwähnt - über den zweiten Koppler CP₂ auf eine Photodiode PhD ausgekoppelt und das Vorhandensein des Lichts detektiert. Falls das Kontroll-Licht λ_CL empfangen wird, besteht kein Faserbruch, sodass der Hochleistungs-Laser HPLS über die Kontroll- Einheit LSC nicht abgeschaltet wird. Bei Faserbruch erreicht das Kontroll- Licht λ_CL die Photodiode PhD nicht, sodass der Fehler erkannt und der Laser HPLS über die Kontroll-Einheit LSC elektrisch abgeschaltet wird.
Anstelle der Laserkontrolleinheit LSC, die der elektrischen Abschaltung des Lasers HPLS dient, kann auch - wie in Fig. 4 dargestellt - eine Kontrolleinheit SWC eingesetzt werden, die nun über einen optischen Schalter OSW, z. B. einen Faserschalter, der am faserseitigen Ausgang der Hochleistungs- Laserquelle HPLS angeordnet ist, eine optische Abschaltung des Lichts der Laserquelle HPLS bewirkt. Eine optische Abschaltung des Lichts der Hochleistungs-Laserquelle ist immer dann notwendig, wenn sie mehrere Fasern versorgt, aber nur eine Faser aufgrund eines Faserbruchs abgeschaltet werden muss oder ihr Anfahren längere Zeit benötigt oder ihre Betriebsparameter nicht verändert werden dürfen.
Zwar sind in den beiden letztgenannten Ausführungsbeispielen zwei Kontrollfaserleitungen CF₁ und CF₂ notwendig und es kann nicht unterschieden werden, ob Faserbruch in der zu kontrollierenden Faserleitung F oder in den Kontrollfaserleitungen CF₁ und CF₂ vorliegt, jedoch sind diese Faserleitungen in der Regel viel kürzer und räumlich konzentriert und somit vor Kabelbruch besser geschützt, sodass ein Bruch dieser Fasern CF₁ und CF₂ unwahrscheinlicher ist. Tritt trotzdem Kabelbruch dieser Kontrollfaserleitungen CF₁ und CF₂ auf, so wird der Hochleistungs-Laser HPLS zwar fälschlicherweise abgeschaltet, jedoch auch eine Schutzfunktion erzielt, falls ein Faserdefekt auf der zu kontrollierenden Faser F auftritt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 3 und Fig. 4 erfordern zwar je zwei Kontrollfaserleitungen und Koppler, sie haben jedoch gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 den Vorteil, dass am Ende der Faserleitung F kein Reflektor benötigt wird, was für manche Anwendungen günstig sein kann.
Eine andere erfindungsgemäße Ausführung mit einem Laser CLS, der Kontroll-Licht der Wellenlänge λ_CL erzeugt, und bei der dieses Licht der Wellenlänge λ_CL über einen Koppler CP₂ in die Kontrollfaserleitung CF einspeist, ist in Fig. 5 dargestellt.
Wie in Fig. 1 ist auch in dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel am Ende der Faserleitung F ein Reflexionselement R angeordnet, das hier nun für die Reflexion von Licht der Wellenlänge λ_CL ausgelegt ist und Licht der Hochleistungs-Laserquelle HPLS mit der Wellenlänge λ_LS fast verlustlos transmittiert. Zwei Koppler, nämlich der bereits erwähnte Koppler CP₂ und ein weiterer Koppler CP₁ dienen gleichzeitig der Auskopplung des reflektierten Lichts der Wellenlänge λ_CL aus der Faserleitung F in die Kontrollfaserleitung CF in Richtung Photodiode PhD. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwar ein zusätzlicher Laser CLS - allerdings mit geringer Leistung - und ein zusätzlicher Koppler CP₂ notwendig, jedoch wird der Faserbruch nicht mittels der Reflexion des Lichts der Hochleistungs-Laserquelle HPLS festgestellt, sodass dieses Licht unbeeinflusst bleibt, was hinsichtlich des Hochleistungs- Laserbetriebs und unter Sicherheitsaspekten günstiger sein kann. Auch in dieser Ausführung kann die Abschaltung der Hochleistungs-Laserquelle HPLS nicht nur elektrisch, sondern auch mit einem optischen Schalter erfolgen.
Die in Fig. 6 dargestellte Anordnung dient der Überwachung einer Faser in einem Glasfaser-Kommunikationsnetz, bei dem zur optischen Verstärkung des Informationssignals mit der Wellenlänge λ_S auf der Übertragungs- Glasfaserleitung TF Pumplicht hoher Leistung (z. B. 3 W) einer Laserquelle HPLS mit der Wellenlänge λ_LS über die Kontrollfaserleitung F in die Übertragungs-Glasfaserleitung TF eingespeist wird. In diesem Ausführungsbeispiel werden auf die Übertragungs-Faserleitung TF drei Lichtwellenlängen λ_S, λ_LS und λ_CL eingekoppelt: Das Laserlicht des Sendelasers TSL mit der Wellenlänge λ_S dient als Signalwellenlänge zur Informationsübertragung in dem Glasfasernetz. Das Licht der High-Power- Lichtquelle HPLS mit der Wellenlänge λ_LS dient als Pumplicht für eine optische Verstärkung des Signals in der Übertragungs-Faserleitung TF durch den Raman-Effekt. Die Wellenlänge λ_CL eines Kontroll-Laser CLS dient der Überwachung der Faserleitung TF auf Faserbruch, wie bereits zu den vorhergehenden Figuren beschrieben. Der High-Power-Laser HPLS wird bei Defekt der Faserleitung TF in diesem Beispiel optisch abgeschaltet (optischer Schalter OSW). Eine elektrische Abschaltung ist ebenfalls möglich.
Das letzte Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 dargestellt ist, zeigt eine Anordnung, die die Kontrolle eines Faserbündels auf Faserbruch einzelner Faserleitungen erlaubt. Bei dieser Anordnung werden mehrere Fasern F₁, . . ., F_N von einer Laserquelle HPLS versorgt. Die Detektion, in welcher Faserleitung ein Faserbruch aufgetreten ist, erfolgt dadurch, dass in jede einzelne Faserleitung F₁, . . ., F_N jeweils über einen Koppler CP₁, . . ., CP_N Kontroll-Licht bestimmter Wellenlängen λ_CL1, . . ., λ_CLN von einem Laser CLS eingekoppelt wird. An den Faserenden werden über wellenlängen-selektive Koppler CP₁', . . ., CP_N' die einzelnen Kontroll-Wellenlängen λ_CL1, . . ., λ_CLN wieder ausgekoppelt. Über einen wellenlängen-selektiven Koppler WDM₁ werden alle diese Wellenlängen λ_CL1, . . ., λ_CLN in eine Kontrollfaser CF eingekoppelt, die über einen weiteren wellenlängen-selektiven Koppler WDM₂ auf einen Satz von Photodioden PhD₁, . . . PhD_N geführt werden. Die Signale der Photodioden PhD₁, . . . PhD_N werden dann zur Laser-Kontroll-Einheit SWC geführt. In der Kontroll-Einheit SWC werden mittels der Photodioden PhD₁, . . . PhD_N die Kontroll-Wellenlängen λ_CL1, . . ., λ_CLN auf ihr Vorhandensein geprüft. Falls eine Wellenlänge fehlt, ist der zugehörige Faserzweig unterbrochen und die Lichteinkopplung in diesen Zweig wird durch einen diesem Zweig zugeordneten optischen Schalter OSW₁, . . ., OSW_N unterbrochen. Falls alle Wellenlängen fehlen, kann nicht unterschieden werden, ob die Kontrollfaserleitung CF gebrochen ist oder ob alle Hauptfaserleitungen F₁, . . ., F_N unterbrochen sind. In diesem Fall werden alle Zweige abgeschaltet.

Claims

1. Schutzeinrichtung für eine mit hoher optischer Leistung beaufschlagte Faserleitung (F), in die aus mindestens einer Lichtquelle (HPLS) Licht mit hoher Leistung eingespeist wird, mindestens aufweisend
eine Lichtquelle (HPLS) und ein Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts in die Faserleitung (F),
eine Kontrolleinheit (LSC), die mit dem Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts und einem Mittel zur Detektion eines Faserdefekts in der Faserleitung (F) verbunden ist,
Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das dem Mittel zur Detektion des Faserdefekts zugeführt wird,
eine Kontrollfaserleitung (CF), über die das Kontroll-Licht dem Mittel zur Detektion und von dort der Kontrolleinheit (LSC) zugeführt wird,
Mittel zum Auskoppeln des Kontroll-Lichts aus der Faserleitung (F) in die Kontrollfaserleitung (CF),
wobei das Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts die Einspeisung des Lichts hoher Leistung in die Faserleitung (F) unterbricht, wenn der Pegel des Kontroll-Lichts, das dem Mittel zur Detektion des Faserdefekts zugeführt wird, unter einem kritischen Wert liegt.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts in die Faserleitung ein optischer Schalter (OSW) ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Unterbrechung der Einspeisung des Lichts in die Faserleitung ein elektrischer Schalter ist.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Detektion des über die Kontrollfaserleitung (CF) geführten Kontroll-Lichts eine Photodiode (PhD) ist.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das mindestens teilweise auf der mit hoher Leistung beaufschlagten Faserleitung (F) in Richtung der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung geführt ist, ein am Ende dieser Faserleitung (F) angeordnetes Element (R) zur Reflexion des Lichts hoher Leistung ist, das Licht der Wellenlänge dieser Lichtquelle (HPLS) nur geringfügig in die Faserleitung (F) zurückreflektiert.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, bei der das Element (R) zur Reflexion des Lichts hoher Leistung ein am Ende der gepumpten Faserleitung (F) angeordnetes Dünnschicht-Reflexionsfilter ist.

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, bei der das Element (R) zur Reflexion des Lichts hoher Leistung ein am Ende der Faserleitung (F) angeordnetes Bragg-Reflexions-Fasergitter ist.

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Auskoppeln des über die Faserleitung (F) in Richtung der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung geführten Kontroll-Lichts in die Kontrollfaserleitung (CF) am Ende der Faserleitung (F) angeordnet und das Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das mindestens teilweise über die Faserleitung (F) in Richtung der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung geführt ist, das rückgeführte Licht der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung selbst ist.

9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Erzeugen von Kontroll-Licht, das mindestens teilweise auf der Faserleitung (F) in Richtung der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung geführt ist, ein Laser (CLS) mit geringerer Leistung als die der Lichtquelle (HPLS) ist.

10. Schutzeinrichtung nach Anspruch 9, bei der das Kontroll-Licht des Lasers (CLS) über einen Koppler (CP') und eine Kontroll-Faserleitung (CF) mittels eines am Anfang der Faserleitung (F) angeordneten Kopplers (CP) in Richtung des von der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung emittierten Lichts in die Faserleitung (F) eingekoppelt ist.

11. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5 und 9, bei der das in der Faserleitung (F) geführte Kontroll-Licht des Lasers (CLS) mittels des am Ende dieser Faserleitung (F) angeordneten Elements (R) zur Reflexion in dieser rückgeführt ist und über die Mittel zum Auskoppeln (CP₁, CP₂) des mindestens teilweise über die Faserleitung (F) in Richtung der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung geführten Kontroll-Lichts in die Kontrollfaserleitung (CF) ausgekoppelt ist.

12. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei der zusätzlich zu dem von der Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung in die Übertragungs-Faserleitung (TF) eingekoppelten Licht hoher Leistung ein in Amplitude, Frequenz, Phase oder Polarisation moduliertes Signallicht zur Informationsübertragung aus einem Sendelaser (TSL) über Koppler (CP) in die Übertragungs-Faserleitung (TF) eingekoppelt ist.

13. Schutzeinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mehrere mit hoher Leistung beaufschlagte Faserleitungen (F₁, . . ., F_N) parallel geschaltet sind, in die die Lichtquelle (HPLS) hoher Leistung ihr Licht einspeist, in jeder Faserleitung (F₁, . . ., F_N) jeweils ein Koppler (CP₁, . . ., CP_N) zur Einkopplung einer der jeweiligen Faserleitung (F₁, . . ., F_N) zugeordneten Kontroll-Wellenlänge (λ_CL1, . . ., λ_CLN) eines Lasers (CLS) angeordnet ist, an den Faserenden der Faserleitungen (F₁, . . ., F_N) ein wellenlängen-selektiver Koppler (WDM₁) angeordnet ist, mittels dem alle diese Wellenlängen (λ_CL1, . . ., λ_CLN) in die Kontrollfaserleitung (CF) gleichzeitig eingespeist sind, am Ende der Kontrollfaserleitung (CF) ein wellenlängen-selektiver Koppler (WDM₂) zur Trennung der Kontroll-Wellenlängen (λ_CL1, . . ., λ_CLN) und zur Weiterleitung dieser Wellenlängen zu den Mitteln zur Detektion (PhD₁, . . ., PhD_N) eines Faserdefekts auf einer der Faserleitungen (F₁, . . ., F_N) angeordnet ist und bei der die Mittel zur Unterbrechung der Lichteinkopplung in die Faserleitungen (F₁, . . ., F_N) derart ausgebildet sind, dass bei Faserdefekt einer oder mehrerer Faserleitungen (F₁, . . ., F_N) die Einkopplung des Lichts hoher Leistung in die defekte Faserleitung (F₁ oder . . . F_N) selektiv unterbrochen wird.