DE185361T1 - Verfahren und vorrichtung zur messung des brechungsindexprofils in monomode-licht-leitfasern. - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur messung des brechungsindexprofils in monomode-licht-leitfasern.Info
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Claims (12)
1. Verfahren zum Bestimmen des Brechungsindexprofils in Monomodus-Fasern,
bei dem man ein Abbild der Faser-Austrittsfläche bildet und dieses Abbild radial abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß man für
jeden Wert des Abstands (r) von der Bildachse zwei Bildstärkemessungen
durchführt, von denen man die erste erhält, indem man das von der Faser ausgehende Bündel in einer Fernfeldebene räumlich filtert
und so das Bündel entsprechend einem Faktor moduliert, der der vierten Potenz der Quer-Bündelkoordinate in dieser Fernfeldebene
proportional ist, während man die zweite Messung durchführt, indem man das von der Faser ausgehende Bündel unmittelbar aufnimmt, und
daß man den Brechungsindexwert am Meßpunkt aus dem Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Messung ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den
Brechungsindexwert an einem Punkt aus der Quadratwurzel dieses Verhältnisses ermittelt.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
die räumliche Filterung dadurch durchführt, daß man eine zirkularsymmetrische Maske verwendet, die eine Grau-Verteilung mit einer Durchlässigkeit
gleich Null im Zentrum und einer maximalen Durchlässigkeit am Rand verwendet.
4· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
die räumliche Filterung dadurch durchführt, daß man eine zirkularasymmetrische
Maske mit transparenten und opaken Zonen verwendet, die so angeordnet sind, daß die Maske in Übereinstimmung mit der
Bündelachse opak ist, während das Verhältnis zwischen den Flächen der beiden Arten von Zonen in einem Abstand r von der Achse
proportional zu r ist, und daß man die Maske um ihre Achse mit einer solchen Drehzahl rotieren läßt, daß sie während der der ersten
Messung entsprechenden Zeitspanne einer ganzzahlige Anzahl &eegr; von Umdrehungen (n^l) durchführt, um so eine korrekte Integration des
gemessenen Signals zu ermöglichen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
die räumliche Filterung dadurch durchführt, daß man eine zirkularasymmetrische
Maske mit transparenten und opaken Zonen verwendet, die so angeordnet sind, daß die Maske in Übereinstimmung mit der
Bündelachse opak ist, während das Verhältnis zwischen den Flächen der beiden Arten von Zonen in einem Abstand r von der Bündelachse
proportional zu r ist, und daß man für die radiale Abtastung des Bilds im Bild eine Anzahl von Ringen unterschiedlicher Radien auswählt
und die beiden Messungen für jeden der Ringe durchführt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 5, mit einer Lichtquelle (1) für ein optisches Bündel, einem
ersten optischen System (2) zum Übertragen des Bündels zu einer optischen Faser (3), einem zweiten optischen System (4) zum Übertragen
des aus der Faser kommenden Bündels auf eine Bildebene, einem Fotodetektor (5), der das Abbild radial abtastet und elektrische
Signale abgibt, die der Bildstärke entsprechen, und einem Meß- und
Rechensystem (8), das aus den elektrischen Signalen die Brechungsindexwerte ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein
räumliches Filter (6) aufweist, daa in einer Fernfeldebene die Stärke des aus der Faser austretenden Bündels entsprechend einem
Faktor moduliert, der proportional der vierten Potenz der Querdimension des Bündels in der Fernfeldebene ist, und das auf einem Träger
montiert ist, der zwischen einer ersten Stellung, in der das Filter (6) das von der Faser ausgehende Bündel schneidet, und einer zweiten
Stellung, in der das Filter (6) aus der Bahn des Bündels hinausge-
schoben ist, bewegbar montiert ist; und daß der Detektor (5) für
jede Stellung der radialen Abstastung einen ersten Stärkewert in Anwesenheit des Filters (6) und einen zweiten Stärkewert in Abwesenheit
des Filters (6) liefert und das Meß- und Rechensystem (8) den Wert des Brechungsindex für diese Stellung aus dem Verhältnis zwischen
dem ersten und dem zweiten Stärkewert ermitteln kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein das
Rechensystem (8) enthaltender Prozessor die Abtastung und die Operation der Filterhalterung so steuert, daß die Filterhalterung synchron
zur Abtastung verschoben wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filter (6) aus einer zirkularsymmetrischen Maske besteht, die im Zentrum die Durchlässigkeit Null hat und am Rand maximale Durchlässigkeit
hat.
9· Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filter (6) aus einer zirkularasymmetrischen Maske besteht, die opake und transparente Abschnitte so auffweist, daß die Durchlässigkeit
entlang einem Ring des Radius r proportional zu r ist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Filter (6) auf der Halterung so montiert ist, daß es um seine Achse rotierbar ist, und ihm ein Motor zugeordnet ist, der, solange
sich die Halterung in ihrer ersten Stellung befindet, die Drehung des Filters (6) so bewirkt, daß es eine ganzzahlige Anzahl &eegr; (n = l)
Umdrehungen durchführt.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6, 7 und 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Motor durch den die Verschiebung der Filterhalterung steuernden Prozessor gesteuert ist und automatisch durch diesen Prozessor
gestartet wird, wenn sich die Filterhalterung in der ersten Stellung befindet.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Filter (6) auf der Filterhalterung fest montiert ist und daß für die radiale Abtastung in der Bildebene ein opakes Element (11)
angeordnet ist, das um eine parallel zur Bündelachse liegende Achse
verdrehbar ist und eine Reihe transparenter Ringe (12a, 12b,...12n)
aufweist, deren Mittelpunkte auf einem gleichen Kreis um die Rotationsachse liegen, und das mit einem Motor (13) verbunden ist, der
seine Verdrehung um diese Achse so steuert, daß es aufeinanderfolgend die transparenten Ringe (12a, 12b,...12n) koaxial zum Bündel
anordnet, wobei ein optisches System (14) das jeweils durch einen
der Ringe (12a, 12b,...12n) tretende Licht auf einen Fotodetektor (15) fokussiert.
13· Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der das opake Element (11) betätigende Motor (13) durch den selben Prozessor gesteuert ist, der die die Filterhalterung betätigende Einrichtung steuert, und zwar so, daß diese betätigende Einrichtung die Verschiebung der Halterung aus der zweiten Stellung in
die erste Stellung und umgekehrt für jeden Verdrehungsschritt des
opaken Elements (11) bewirkt.
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