DE2451654A1 - Vorrichtung zum messen von stoerstellen und/oder laengen von glasfasern - Google Patents

Vorrichtung zum messen von stoerstellen und/oder laengen von glasfasern

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Description

Vorrichtung zum Messen von Störstellen und/oder Längen von Glasfasern
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Störstellen und/oder Längen von Glasfasern, bestehend aus einem Impulslaser und einem lichtempfindlichen Empfänger.
Seit langem ist es erwünscht, bei optischen Aufbauten mit Glasfasern die Reflexion an Steckern, Immersionsflüssigkeiten, Klebern, Fotodioden und/oder anderen Störstellen zu messen und insbesondere dann, wenn nur ein Glasfaserende zugänglich ist.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der auf einfache und reproduzierbare Art und Weise die gewünschten Messungen vorgenommen werden können.
Ausgehend von einem Impulslaser und einem lichtempfindlichen Empfänger wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß sie eine erste Fokussierungsoptik vor dem Laser aufweist, einen Strahlteiler, eine zweite Fokussierungsoptik vor der zu untersuchenden Glasfaser, eine dritte Fokussierungsoptik vor dem Empfänger, sowie Bin Dämpfungsfilter und eine Ansteuerelektronik für den Laser.
Die Glasfaser ist vorzugsweise auswechselbar in einer Führung angeordnet, während das die Laserimpulse aufnehmende Ende der Glasfaser vorteilhafterweise mit einer Immersionsflüssigkeit versehen ist.
VPA 9/710/4151 UH/Kow
609 8.19/0592
'W/
-Z-
INSPECTEd
Die Ansteuerelektronik weist vorzugsweise einen Thyristorpulsator und mindestens einen Pulsgenerator auf.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; es zeigen:
Figur 1 einen schematischen optischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 2 den schematischen elektrischen Aufbau.
Der in Figur 1 schematisch gezeigte Aufbau besteht aus einem Impulslaser 6, dessen ausgesandter Lichtimpuls eine erste Fokussierungsoptik 1 durchsetzt und danach auf einen Strahlteiler 2 trifft, der bei?) ielsweise als 50%iger Spiegel ausgebildet ist. Der ungenutzte Teil des Laserimpulses kann entweder einer nicht dargestellten Fotodiode zugeführt werden und als Referenzsignal für die Startzeit dienen oder von einer Absorptionsfläche 16 absorbiert werden, damit keine störenden Reflexe auftreten.
Mittels einer zweiten Fokussierungsoptik 3 wird das Licht auf die zu untersuchende Glasfaser 11 fokussiert. Um Reflexe am Glasfaseranfang zu vermeiden ist es vorteilhaft, eine vergütete Quarzplatte 8 und eine Immersionsflüssigkeit 9 zu verwenden. Zum leichten Auswechseln der Faser ist außerdem eine rohrförmige oder prismaförmige Führung 10 vorgesehen.
Der Impuls durchläuft die Glasfaser 11, wird am Ende oder an einer Störstelle reflektiert und gelangt dann wieder auf den Strahlteiler 2, um jetzt über eine weitere Fokussierungsoptik auf den lichtempfindlichen Empfänger 7 zu fallen.
Mit 5 ist ein auswechselbares Dämpfungsfilter bezeichnet, um die Leistung des Lasers 6 bei kurzen Fasern 11 zu verringern, da es ungünstig ist, diese Verringerung durch Herabsetzen des Stromes am Laser zu bewerkstelligen aufgrund von Instabilitäten in der Nähe der Laserschwelle, Veränderung der Impulsform sowie
VPA 9/710/4151 609819/0692 ORIGINAL INSPECTED -3-
zeitliche Verschiebung.
Besonders günstig ist es, wenn alle optischen Flächen für die verwendete Vfellenlänge des Lasers 6 vergütet sind.und wenn der Laser 6, die Führung 10, sowie der Empfänger 7 dreidimensional justierbar sind.
Figur 2 zeigt den schematischen elektrischen Aufbau, wobei mit 6 wieder der Laser, bezeichnet ist, mit 12 ein Thyristorpulsator und mit 13 ein Steuergerät, das eins oder zwei Pulsgeneratoren aufweisen kann. Mit 15 ist ein Netzgerät bezeichnet und mit ein die Austastung bewirkendes Gerät und mit 7 der lichtempfindliche Empfänger. Das Austastgerät 14 ist deshalb erforderlich, um eine Übersteuerung des Empfängers 7 zur Startzeit durch störende Reflexe zu vermeiden. Dies läßt sich am einfachsten über die Versorungsspannung einer Lawinendiode erreichen, wobei durch Abschalten dieser Versorgungsspannung die Verstärkung der Diode fällt und der Verstärker unempfindlich wird. Nach Einschalten der Spannung steigt sie exponentiell und erreicht erst nach einigen MikroSekunden, ihren Endwert. Dadurch wird eine automatische Verstärkungsregelung je nach Faserlänge erreicht.
Aufgrund der Vielzahl an auftretenden Verlusten kommen nur leistungsstarke Impulslaser und empfindliche Empfänger in Frage. Da die reflektierte Leistung an einem Faserende gegen Luft die sogenannte Fresnel'sehe Reflexion bei Quarz 3»5 Yo beträgt, läuft ein um 15 dB schwächeres Signal zurück. Unter dieser Annahme kann man folgende Abschätzung machen:
Faserende gegen: Reflexionsfaktor Luft (Eichwert) 0,035 Aluminiumspiegel 0,77 Quecksilbertropfen 0,35 Glycerintropfen 0,0015
VPA 9/710/4151 : -4-
609819/0692 ORJGiiMÄl iMSPEGTED
nicht vergütete Fotodiode (BPX 65) 0,23
» " " , immertiert 0,11 vergütete Fotodiode (BPX spezial)
außerhalb Vergütung 0,23
innerhalb Vergütung 0,038
immertiert u. innerhalb Vergütung nicht gemessen
Stecker nicht immertiert 0,052
Stecker immertiert 0,0035
Wasser (n |q- = 1,333) 0,0039
Glyzerin + Wasser (n|^ = 1,46) -0,00035
Bromnaphtalin (njjj^j = 1,66) 0,0049
Methylenjodid (n— = 1,74) 0,011
Bei Verwendung von GaAs-Einfachheterostrukturlasern mit einer Impulsbreite von 100 ns und 1 W eingekoppelter Leistung können noch 95 dB Dämpfung zugelassen werden.
Der Nachteil dieser breiten Impulse besteht darin, daß die Auflösung von zwei benachbarten Reflexionen bei etwa 10 m liegt, so daß die Genauigkeit, mit welcher der Ort der Reflexion bestimmt werden kann + 3,5 ι beträgt. Arbeitet man dagegen mit einigen kHz Repetitionsfrequenz, so kann geregelte Verstärker verwenden, wobei sich die Genauigkeit auf < 1 m verbessert. Diese relativ hohe Genauigkeit kommt daher, daß der Impuls die Glasfaser zweimal durchlaufen muß und die Lichtgeschwindigkeit im Glas wesentlich niedriger als die der Luft ist. So hat man für dotiertes Quarzglas bei 0,9 /um Wellenlänge eine Brechzahl von 1,46 und erhält somit eine Geschwindigkeit von 0,1027 m/ns.
4 Patentansprüche
2Figuren
VPA9/710A151 609819/0592

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    1j) Vorrichtung zum Messen von Störstellen und/oder Längen von Glasfasern, bestehend aus einem Impulslaser und einem lichtempfindlichen Empfänger, gekennzeichnet durch eine erste Fokussierungsoptik (1) vor dem Laser, einem Strahlteiler (2), eine zweite Fokussierungsoptik (3) vor der zu untersuchenden Glasfaser (11), eine dritte Fokussierungsoptik (4) vor dem Empfänger (7) sowie ein Dämpfungsfilter (5) und eine Ansteuerelektronik für den Laser.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die Glasfaser auswechselbar in einer Führung angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß das die Laserimpulse aufnehmende Ende der Glasfaser mit einer Immersionsflüssigkeit versehen ist..
    4» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die Ansteuerelektronik einen Thyristorpulsator und mindestens einen Pulsgenerator aufweist.
    VPA 9/710/4151
    609819/0 592
    Leerseite
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