DE2647109C3

DE2647109C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern

Info

Publication number: DE2647109C3
Application number: DE19762647109
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Phys. 5000 Koeln Weidhaas
Original assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1976-10-28
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1984-04-05
Also published as: DE2647109A1; DE2647109B2

Abstract

Mit dem zunehmenden Einsatz von Lichtleitfasern (LLF) in der Nachrichtentechnik waechst das Beduerfnis nach einem einfachen und zuverlaessigen Verfahren zur Messung der Daempfung, die das Licht beim Durchgang durch die einzelnen LLF erfaehrt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mit Lichtimpulsen vorgenommen wird, und dass gleichzeitig mit der Daempfungsmessung die Laenge der zu messenden Faser durch Messung der Laufzeit zwischen dem an der Einkoppelflaeche eintretenden Impuls und dem aus der Einkoppelflaeche austretenden, an der Endflaeche reflektierten Impuls gemessen und zur Ermittlung und Anzeige der Daempfung in dB/km in den Rechner eingegeben wird. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es nunmehr moeglich ist, in jeder beliebigen Phase der Verarbeitung und Anwendung von LLF Kontrollmessungen durchzufuehren. Unter Benutzung von im Kabel eingelegten elektrischen Leitern sind diese Messungehere Fuehrung des Steckerteils innerhalb der Steckoeffnung vor

Description

to Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern, bei dem von einer Lichtquelle ausgehendes Licht durch eine Optik auf die Einkoppelfläche der zu messenden Faser der Länge L fokussiert und das an der Auskoppel-Endfläche der Faser austretende Lichtsignal /von einem Lichtdetektor registriert wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Mit dem zunehmenden Einsatz von Lichtleitfasern (LLF) in der Nachrichtentechnik wächst das Bedürfnis nach einem einfachen und zuverlässigen Verfahren zur Messung der Dämpfung, die das Licht beim Durchgang durch die einzelnen LLF erfährt.

Bekannt ist ein Verfahren zur Messung der Dämpfung an LLF, bei dem die LLF mit einem Lichtsignal beaufschlagt wird, die Intensität am Ausgang der LLF registriert, bei unveränderter Einkopplung die LLF um das zu messende Stück (also nahezu die gesamte Faserlänge) gekürzt und die aus dem kurzen Stück austretende Intensität gemessen wird. Diese zweite Messung ist nötig, da man keine reproduzierbare Einkopplung erreicht, eine Messung der von der Lichtquelle abgestrahlten Intensität also nicht ausreicht, um die Intensität der eingekoppelten Strahlung zu bestimmen (Bell Laboratories Record, Nov. 1972, Seiten 303 ff.). Dieses Verfahren ist lediglich für die Verwendung im Forschungsbereich und allenfalls bei einer Wareneingangskontrolle geeignet, wo die Verkürzung einer vorhandenen Faserlänge nicht besonders ins Gewicht fällt. Bei der Verwendung dieses

-to Verfahrens für die Fertigungskontrolle, beispielsweise bei der Herstellung von LLF enthaltenden Nachrichtenkabeln, wäre die bei jeder Messung nötige Verkürzung der Faserlänge äußerst störend.
Es ist ferner bekannt, die erwähnten Probleme bei der Dämpfungsmessung verlegter Lichtleitfaserkabeln dadurch zu umgehen, daß der Fotodetektor in der Nähe der Lichtquelle angeordnet wird. Das läßt sich dadurch erreichen, daß das am fernen Faserende austretende Licht wieder in die Faser zurückreflektiert wird. Nach einem nochmaligen Durchgang durch die Faser kann das reflektierte Licht am Faseranfang ausgekoppelt und mit einem Fotodetektor nachgewiesen werden (ATM, 43. Jahrgang, September 1976, Heft 9, Seiten 269 und 270). Die Auswertung erfolgt bei diesem bekannten Meßverfahren mit Hilfe eines Oszillographen, wodurch die Meßgenauigkeit begrenzt ist. Zudem ist die Ablesung von Meßwerten auf einem Oszillographenschirm bei vielen aufeinander folgenden Messungen sehr ermüdend, so daß dieses Verfahren im Fertigungsbetrieb und auf Baustellen wenig geeignet erscheint. Will man beim bekannten Verfahren die Meßwerte mit Zeigerinstrumenten ablesen, ist die Verwendung von relativ aufwendigen Verzögerungsgliedern und samplehold-Schaltungen nötig.

^fe5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zerstörungsfreies Meßverfahren für die Dämpfungsmessung an LLF anzugeben, das auch im relativ rauhen ' Fertigungsbetrieb leicht zu handhaben ist und dennoch

eine gute Meßgenauigkeit ermöglicht, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Kennzeichen der Unteransprüche 2 bis 5 angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Kennzeichen der Ansprüche 6 und 7 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es nunmehr möglich ist, in jeder beliebigen Phase der Verarbeitung und Anwendung von LLF Kontrollmessungen durchzuführen, unter Benutzung von im Kabel eingelegten elektrischen Leitern sind diese Messungen selbst am bereits verlegten, LLF enthaltenden Kabel möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Figur ist eine Vorrichtung zur Messung von Dämpfungen an Lichtleitfasern schematisch dargestellt, anhand derer auch das Meßverfahren anschaulich gemacht werden kann. Auf einem Grundrahmen 1 ist eine Lichtquelle 2, beispielsweise ein Laser, verstellbar angeordnet. In seinem Strahlengang ist, ebenfalls verstellbar, eine Optik 3, beispielsweise eine Sammellinse, ein teilreflektierender Spiegel 4, ein daran flüssigkeitsdicht anschließender Behälter 5 für eine Immersionsflüssigkeit und eine an den Behälter 5 fiüssigkeitsdicht anschließende Fassung 6 für die ?.u messende LLF 7 angeordnet. Die Optik 3 fokussiert den aus der Lichtquelle 2 austretenden Lichtstrahl durch den teilreflektierenden Spiegel 4 und die Immersionsflüssigkeit im Behälter 5 auf die Einkoppelfläche 8 der LLF 7. Das aus der Auskoppel- oder Endfläche 9 der LLF 7 mit der Länge L wieder austretende Lichtsignal I (L) wird über eine Halterung 6a einem Lichtdetektor 10 zugeführt, gemessen und registriert. Das kann durch Ablesung und Notieren des Meßwertes geschehen, kann aber in einer Ausgestaltung auch im elektronischen Speicher It erfolgen. Danach wird die Endfläche 9 der LLF 7 in ein Gefäß 12 getaucht, welches ein reflexionserhöhendes Medium 13, beispielsweise Quecksilber enthält. Hierin wird das Lirhtsignal I (L) in die LLF 7 zurückreflektiert und tritt an der Einkoppelfläche 8 der LLF 7 wieder aus. Durch den teilreflektierenden Spiegel 4, die Immersionsflüssigkeit im Behälter 5 und eine zweite Optik 14 wird das austretende Lichtsignal I'{2L) auf den zweiten Lichtdetektor 15 fokussiert und dort gemessen. Die Dämpfung der LLF 7 kann dann nach der Formel

D(L) = 10 log

7(L)<c,fc,
/'(2L).

berechnet werden, wobei £1 den Reflexionsfaktor am Ende 9 der LLF 7 und ki den Reflexionsfaktor am Spiegel 4 bedeuten. Diese Werte sind Konstante, folglich auch ihr Produkt k\ ki. In einer Ausgestaltung wird der Betrag des auf den zweiten Lichtdetektor 15, der zur Vermeidung von Eichfehlern auch durch den Lichtdetektor 10 ersetzt werden kann, fallenden Lichtsignals /'(2L) in den Rechner 16 eingegeben, der nach Eingabe der anderweitig ermittelten Konstanten k\ und &2 aus dem Verhältnis des aus dem Speicher U entnommenen Betrages des Lichtsignals / (L) zu dem Betrag des Lichtsignals. 1'(2L) die Dämpfung D(L) ermittelt und anzeigt.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die Dämpfungsmessung mit Lichtimpulsen vorgenommen, die beispielsweise einem Impulslaser als Lichtquelle 2 entnommen werden können. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den zeitlichen Abstand zwischen dem von der Lichtquelle 2 kommenden und in die Einkoppelfläche 8 der LLF 7 eintretenden Lichtimpuls und dem nach zweimaligen Durchlaufen der LLF 7 zurückkommenden und am Spiegel 4 reflektierten Impuls zu messen. Das kann ebenfalls mit dem Rechner 16 erfolgen, der in diesem Falle um eine Einrichtung zur digitalen Kurzzeitmessung erweitert wird. Nach Eingabe der anderweitig ermittelten Lichtgeschwindigkeit in der zu messenden LLF 7 in den Rechner 16 kann dieser aus dem Verhältnis der Beträge der Lichtimpulse und ihrer Laufzeit die Dämpfung der betreffenden Faser in dB/km ermitteln und anzeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern, bei dem von einer Lichtquelle ausgehendes Licht durch eine Optik auf die Einkoppelfläche der zu messenden Faser der Länge L fokussiert und das an der Auskoppel-Endfläche der Faser austretende Lichtsignal / von einem Lichtdetektor registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß daran anschließend das Ende (9) der Faser (7) mit einem reflexionserhöhenden Medium (13) umgeben wird und das am Ende (9) der Faser (7) reflektierte und aus der Einkoppelfläche (8) austretende Lichtsignal 1'(2L) durch einen unter einem Winkel von 45° gegen die Austrittsrichtung geneigten, teilreflektierenden Spiegel (4) und durch eine zweite Optik (14) auf einen, dem Lichtdetektor (10) gleichenden Detektor (15) fokussiert und von letzterem registriert wird und daß die beiden Lichtsignale /, /'unter Berücksichtigung der Reflexionsfaktoren k\, fa am Ende (9) der Lichtleitfaser (7) und am teilreflektierenden Spiegel (4) miteinander verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reflexionserhöhendes Medium (13) Quecksilber verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Eichfehlern der gleiche Detektor (10) für die Registrierung des an der Endfläche (9) austretenden Lichtsignals I(L)und die Registrierung des aus der Einkoppelfläche (8) austretenden Lichtsignals /'(2/^benutzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung störender Reflexionen der Raum zwischen dem Spiegel (4) und der Einkoppelfläche (8) mit einer geeigneten Immersionsflüssigkeit gefüllt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung mit Lichtimpulsen vorgenommen wird, und daß gleichzeitig mit der Dämpfungsmessung die Länge (L) der zu messenden Faser (7) durch Messung der Laufzeit zwischen dem an der Einkoppelfläche (8) eintretenden Impuls und dem aus der Einkoppelfläche (8) austretenden, an der Endfliiche (9) reflektierten Impuls gemessen und zur Ermittlung und Anzeige der Dämpfung D in dB/km ein Rechner (16) benutzt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit einer Lichtquelle, einer vor ihrem Lichtaustritt angeordneten ersten Optik, einer Halterung für die Einkoppelfläche der zu messenden Faser, einer weiteren Halterung für die Auskoppel-Endfläche der Faser und einem vor der Endfläche der Faser angeordneten ersten Lichtdetektor, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Optik (3) und der Halterung (6) für die Einkoppelfläche (8) der zu messenden Faser (7) ein unter einem Winkel von 45° gegen die Strahlrichtung geneigter, teilreflektierender Spiegel (4), zwischen Spiegel (4) und Halterung (6) ein flüssigkeitsdicht anliegendes Gehäuse (5) für eine Immersionsflüssigkeit, in der Reflexionsrichtung des Spiegels (4) eine zweite Optik (14) und ein zweiter, dem ersten Lichtdetektor (10) gleichender Lichtdetektor (15), und in der Nähe des Lichtdetektors (10) ein Gefäß (12) für ein reflexionserhöhendes Medium (13) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Rechner (16) enthält, der mit dem zweiten Lichtdetektor (15) direkt verbunden und mit dem ersten Lichtdetektor (10) über einen elektronischen Speicher (11) verbunden isL