DE2505035C3 - Optisches Kabel - Google Patents

Description

Nachdem es gelungen ist, für die dämpfungsarme Übertragung von Lichtwellen geeignete Materialien zu erzeugen und diese zu Lichtwellenleitern zu verarbeiten, kommt der Übertragung von Nachrichten mittels Lichtwellen immer mehr Bedeutung zu. Eine bekannte Art von Lichtwellenleitern besteht z. B. aus einer Glasfaser, die einen Kern und einen diesen Kern umhüllenden Mantel aufweist Der Brechungsindex des Kernmaterials liegt dabei geringfügig über demjenigen des Mantelmaterials. Ein anderer Lichtwellenleiteraufbau wird durch die Gradientenfaser verwirklicht, bei der sich der Brechungsindex vom Kern ausgehend radial nach außen kontinuierlich ändert

Als Quarz- oder Glasfaser hergestellte Lichtwelenleiter weisen im allgemeinen einen sehr geringen Durchmesser auf. Aufgrund ihrer Materialeigenschaften sind sie mechanisch sehr empfindlich. Ein Faserbruch aber bedeutet praktisch die Unterbrechung der Lichtwellenübertragung. Um dem Problem des Faserbruches zu begegnen, wird in der deutschen Offenlegungsschrift 23 47 408 vorgeschlagen, im Kabel genügend Reservefasern vorzusehen und zwei oder mehrere optische Fasern eines Faserbündels so zu betreiben, daß sie im wesentlichen dieselben Nachrichtensignale übertragen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die Betriebssicherheit eines optischen Kabels durch einen entsprechenden Aufbau des Kabels zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe geh· die Erfindung von einem optischen Kabel zur Übertragung von Nachrichten mittels Lichtwellen aus, in welchem eine Nachricht gleichzeitig über mehrere optische Fasern vom Multimode-Typ übertragen wird.

Gemäß der Erfindung werden im optischen Kabel in vorgegebenen Abständen lichtverteilende Zonen derart eingearbeitet daß das von den Fasern oder einem Teil der Fasern noch geführte Licht im wesentlichen gleichmäßig wieder auf alle Fasern des Faserbündels aufgeteilt wird. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß sich auch Lichtwellenleiterstrekken, die wesentlich länger sind als der mittlere Abstand A zwischen zwei Faserbrüchen, übertragungssicher aufbauen lassen, wenn die ankommende Lichtintensität in Abständen B, die kürzer sind als der mittlere Abstand A, jeweils wieder auf alle Fasern einer Ader verteilt wird. Ein Totalausfall der Verbindung wird dann unwahrscheinlich, weil angenommen werden darf, daß innerhalb der kürzeren Teilstrecke ß nicht sämtliche Fasern einen Bruch aufweisen. Der Fall einer Totalunterbrechung einer aus den Lichtleitfasern 1 zusammengesetzten Ader 2 ist in F i g. 1 gezeigt. Die Sendestelle ist mit 3, die Empfangsstelle mit 4 und die Faserbruchstelle mit 5 bezeichnet Das der Nachrichtenübertragung diende Licht kann somit nur dann zur Empfangsstelle 4 gelangen, wenn das von einzelnen Fasern noch geführte Licht innerhalb einer die gleiche Anzahl und Lage von Faserbrüchen 5 aufweisenden Übertragungsstrecke, wie aus F i g. 2 erkennbar, wieder auf vorzugsweise alle Fasern der Ader mittels einer lichtverteilenden Zone C, z. B. aus homogenem transparentem Stoff, aufgeteilt wird. Der Brechungsindex dieses Stoffes kann gleich oder größer als der des Kernmaterials der Fasern 1 sein. Die lichtverteilende Zone 6 ist bei dem gewählten Ausführungsbeispiel zwischen zwei stumpf abgeschnittenen Aderenden angeordnet Von der Sendestelle 3 gelangt die Lichtenergie jeweils bis zur Bruchstelle 5 einer Faser; dagegen erreicht die Lichtenergie in gesunden Fasern die lichtverteilende Zone 6, in welcher es dann erneut auf den gesamten Querschnitt der Ader, d. h. auf alle Fasern verteilt, weitergegeben wird. Dabei wird zwar die von einer Ader übertragene Lichtintensität im Falle gebrochener Fasern geringer, die Wahrscheinlichkeit für einen Totalausfall der Ader kann aber durch Verkürzung der Teilstrecken innerhalb einer Strecke, ζ. Β Fertigungslänge, nahezu beliebig klein gemacht werden. Der hierfür notwendige Aufwand ist sehr gering. Die lichtverteilende Zone kann an ihrer Außenfläche verspiegelt oder mit einem optisch dünneren Medium ummantelt sein.

Die lichtverteilende Zone kann auch durch thermische Verschmelzung aller Fasern eines Faserbündels geschaffen werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann man die Mantelschichten der Fasern entfernen, z. B. durch Abtragen der Mantelschicht der Fasern mittels mantelablösender Mittel, beispielsweise durch Abätzen, oder bei der Fertigung weglassen, und die Zwischenräume zwischen den Fasern mit einer Immersionsflüssigkeit ausfüllen. Den Brechungsindex dieser Immersionsflüssigkeit wählt man gleich oder größer als denjenigen des Faserkernmaterials. Um das Abfließen bzw. das Abwandern dieser Flüssigkeit zu verhindern, können Stopfstellen zu beiden Seiten der Unstetigkeitsstelle eingebracht werden. Auch aushärtende Kunsthar-

ze, die in flüssigem Zustand in das Faserbündel eingebracht werden und nach dem Eindringen zwischen die Fasern aushärten, können zur Herstellung von lichtverteilenden Stellen benutzt werden. Die lichtverteilende Zone kann mit einer reflektierenden Ummantelung versehen werden, dessen optische Dichte geringer als diejenige des Kernmaterials ist. Die lichtverteilende Zone kann durch Flüssigkeit oder durch festen Stoff gebildet werden. An der Kopplungsstelle können auch Mittel angebracht werden, die die Aderenden mechanisch überbrücken.

Bei dem Kabel nach der Erfindung werden die optischen Fasern, die für die Übertragung ein und derselben Nachricht bestimmt sind, zu einem Faserbündel bzw. zu einer Ader zusammengefaßt. Aus der OS 23 47 408 ist es zwar bekannt, aus einer Vielzahl von Fasern eines Stranges mehrere Fasern auszuwählen und diese für die Parallelübertragung einer Nachricht zusammenzuschalten, um der Bruchgefahr der in einer Übertragungsstrecke verlaufenden Fasern zu begegnen. Nun aber fällt eine optische Faser für die Übertragung der Nachricht vollkommen aus, sobald sie einmal unterbrochen ist. Bei einer sehr langen Strecke ist aber der Zufall, daß jede Faser einer Ader wenigstens einmal unterbrochen ist, nicht auszuschließen.

Das in F i g. 3 dargestellte optische Kabel besteht aus sieben Lichtleiterbündeln, von denen vier Bündel 7,8,9 und 10 je eine Lichtleiterader bilden. Jede Ader besteht wiederum aus z. B. 20 Lichtleiterfasern, die die gleiche Nachricht übertragen sollen. Die übrigen Bündel 11,12, 13 können ebenfalls Adern im Sinne der Adern 7, 8, 9 und 10 sein. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Bündel 11, 12 und 13 aus einzelnen zu betreibenden Lichileiterfasern zusammenzusetzen oder an deren Stelle elektrisch leitende Elemente einzufügen, z. B. für Stromversorgungs- oder Überwachungszwecke.

Der in Fig.3 gezeigte Kabelaufbau ermöglicht eine sehr vorteilhafte Verbindungstechnik für aufeinanderfolgende Kabel-Fertigungslängen. Da eine Spleißstelle für die Adern 7, 8, 9 und 10 nur eine summarische Kopplung aller in einer Ader zusammengefaßten Lichtwellenleiter erfordert, kann ein hierfür geeignetes Kopplungselement sehr klein ausgebildet werden.

Zur Verteilung der Lichtintensität innerhalb einer mehrfaserigen, den Mantel 14 aufweisenden Ader 2 ist auch eine bei der Herstellung der Ader eingebrachte, in Fig.4 gezeigte Anordnung denkbar, welche die Funktion einer lichtverteilenden Zone ausübt. Eine solche Anordnung ergibt sich z. B. durch Abnehmen oder Weglassen des Fasermantels 15 auf einem Teilstück und Füllung des faserfreien Volumens der Ader mit einem Medium 16, das einen gleichen oder größeren Brechungsindex als das Material der Kernfaser 17 auf'.veist. Auch bei dieser Anordnung ist eine reflektierende Ummantelung 18 vorteilhaft. Die Darstellung in der F i g. 4 wurde wegen besserer Übersichtlichkeit vereinfacht wiedergegeben und entspricht nicht den üblichen Maßverhältnissen.

Die Unstetigkeitsstellen, lichtverteilenden Zonen od. dgl. können während des Fertigungsverfahrens sowohl unmittelbar in der Ader hergestellt oder erzeugt als auch als Einzelbauelemente in die Fertigungslängen eingesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Optisches Kabel zur Übertragung von Nachrichten mittels Lichtwellen, in welchem eine Nachricht gleichzeitig über mehrere optische Fasern vom Multimode-Typ übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Kabel in vorgebbaren Abständen lichtverteilende Zonen (6, F i g. 2; 16, 17, F i g. 4) derart eingearbeitet sind, daß das von den Fasern (1, 17) oder einem Teil der Fasern noch geführte Licht im wesentlichen gleichmäßig wieder auf alle Fasern des Faserbündels (2) aufgeteilt wird.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtverteilende Zone (6) aus homogenem transparentem Stoff besteht, dessen Brechungsindex gleich oder größer als der des Kernmaterials der Fasern (1) ist (F i g. 2).

3. Optisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (6) an der Außenfläehe verspiegelt ist

4. Optisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (6) mit einem optisch dünneren Medium ummantelt ist

5. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (15) der Lichtwellenleiterfasern (17) zur Bildung der lichtverteilenden Zonen abgenommen oder weggelassen ist und der so frei gewordene Raum in der Ader (2) mit einem Medium (16) gefüllt ist, das einen gleichen oder größeren Brechungsindex als das Kernmaterial der Faser (17) aufweist (F i g. 4).

6. Optisches Kabel; nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtverteilende Zone (16, 17) mit einer reflektierenden Ummantelung (18) versehen ist (F i g. 4).

7. Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Kabels zur Bildung der lichtverteiienden Zonen zusammengeschmolzen sind.