DE2739880A1

DE2739880A1 - Fault locator for optic fibres - has two branching fibres connected to butt end of third for respective connection of laser, photodetector and plug

Info

Publication number: DE2739880A1
Application number: DE19772739880
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Rittich
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1977-09-05
Filing date: 1977-09-05
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2739880C2

Abstract

The fault locating device consists of a radiation divider separating an input light signal from a laser in two parts, and of a photodetector for reception of a signal part. The radiation divider consists of a branching device with three optical fibres (2-4). Two branching-off fibres (2, 4) are joined to the butt end of a first fibre (3) by a connecting device (13-15). The laser is connected to one branching-off fibre (2), and the photodetector to the other fibre (4). A plug is connected to the first fibre (2).

Description

Beschreibung:Description:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Fehlerortbestimmung in Lichtleitfasern oder Lichtleitfaserkabeln, bestehend aus einem Strahlungsteiler zur Aufteilung eines Eingangslichtsignals eines Lasers, in zwei Teilsignale und einem Fcc.detektor zum Empfang eines Teilsignals.The present invention relates to a device for determining the location of a fault in optical fibers or optical fiber cables, consisting of a beam splitter for splitting an input light signal of a laser into two partial signals and an Fcc.detector for receiving a partial signal.

Fehlfl- in Glasfasern bzw. in Glasfaserkabeln lassen sich weder bei der Produktion noch bei der Verlegung gänzlich vermeiden.Faults in glass fibers or in glass fiber cables cannot be included Avoid production entirely during installation.

Zur Lokalisierung der Inhomogenitäten und insbesondere von Brüchen ist es bereits bekannt, das Verfahren der Impulsreflektometrie aus der Mikrowellen- und Nachrichtentechnik zu übernehmen.To localize the inhomogeneities and especially of breaks it is already known to use the method of pulse reflectometry from microwave and communications engineering to take over.

Hierbei dient als Lichtquelle ein Halbleiterlaser, der von einem Impulsgenerator angesteuert wird. Die dadurch entstehenden schr kurzen Lichtimpulse werden über ein Linsensystem annähernd zu einem Parallelstrahl gebündelt und über einen Strahlteiler aufgeteilt. Der eine Teil des Lichtes geht für die Messung verloren, während der zweite Anteil durch ein weiteres Linsensystem fokussiert auf die Kernfläche der zu untersuchenden Faser trifft. Dort an der Stirnfläche werden die Impulse teilweise reflektiert und teilweise in die Faser eingekoppelt. Nach einer mehr oder weniger großen Entfernung stößt dieses eingekoppelte Lichtsignal auf eine beliebige Strstelle, wird partiell reflektiert und wieder zurückgeleitet. Der Strahlteiler sowie ein drittes Linsensystem fokussieren die Lichtimpulse dann auf die Fläche eines Fotodetektors. Die auftreffende Lichtleistung erzeugt einen Fotostrom, den man als Spannungsabfall über einen Widerstand mit nachgeschaltetem Oszillographen sichtbar machen kann. Aus dem zeitlichen Abstand der beiden Impulse, die einerseits an der Stirnfläche der Faser und andererseits an der Inhomogenität erzeugt werden, ist es dann möglich, die Entfernung der Störstelle oder die Länge der Faser zu bestimmen. Bei der bekannten Meßvorrichtung besteht das Problem der Fehlerortung darin, möglichst viel Licht in den Lichtleiter einzukoppeln, um auch ungünstige Brüche noch lokalisieren zu können. Dabei entstehen jedoch hohe Ubertragungsverluste durch das Einkopplungslinsensystem sowie das Auskopplungslinsensystem, so daß eine erhebliche Schwächung des Meßsignals auftritt, wodurch das Auffinden der Fehlerstellen stark beeinträchtigt werden kann. Darüber hinaus ist bei der bekannten Meßvorrichtunfy eine komplizierte Justierung der Linsen und kostspielige Justierungsvorrichtung erforderlich.A semiconductor laser from a pulse generator serves as the light source is controlled. The resulting short light pulses are over a lens system bundled approximately to a parallel beam and via a beam splitter divided up. Part of the light is lost for the measurement, while the second part through another lens system focused on the core area of the to be examined fiber meets. The impulses are partially there at the end face reflected and partially coupled into the fiber. After one more or less at a great distance, this coupled-in light signal encounters any interfering point, is partially reflected and returned again. The beam splitter as well as a A third lens system then focuses the light pulses on the surface of a photodetector. The incident light output generates a photocurrent, which is known as a voltage drop can be made visible via a resistor with a downstream oscilloscope. From the time interval between the two impulses on the one hand at the end face of the fiber and, on the other hand, of the inhomogeneity, it is then possible determine the distance of the defect or the length of the fiber. With the well-known Measuring device, the problem of fault location is to get as much light as possible to be coupled into the light guide in order to also localize unfavorable breaks to can. However, this results in high transmission losses due to the coupling lens system as well as the decoupling lens system, so that a considerable weakening of the measurement signal occurs, which can severely impair the location of the faults. In addition, a complicated adjustment is involved in the known measuring device of the lenses and expensive adjustment devices are required.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung zu schaffen, bei der die Übertragungsverluste wesentlich verringert werden und die als kompaktes Bauteil erstellt werden kann.The present invention is based on the object of a measuring device to create in which the transmission losses are significantly reduced and the can be created as a compact component.

Erfindungsgemäß wird dies, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, dadurch erreicht, daß der Strahlungsteiler aus einer Lichtleiterverzweigung aus drei Lichtleitfasern besteht, wobei an einer Endfläche einer ersten Lichtleitfaser zwei Abzweig]ichtleitfasern mit ihren Endflächen stumpf durch ein Verbindungsteil aneinandergesetzt sind und an einer Abzweiglicht leitfaser der Laser angeschlossen und an der anderen Abzweiglichtleitfaser der Detektor vorgesehen ist sowie die erste Lichtleitfaser mit einem Stecker verbunden ist. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung entfallen also jegliche Linsensysteme zur Fokussierung des Laserlichtstrahles, wodurch die gesandte Meßvorrichtung wesentlich vereinfacht wird, und darüber hinaus erfolgt die Lichtübertragung zwischen Laser und zu messendem Kabel und zum Detektor nicht durch den Luftraum, sondern über Lichtleitfasern, so daß eine beliebige räumliche Zuordnung von Laser, Detektor und zu messender Lichtleitfaser möglich ist. Weiterhin wird eine weitgehende Reduzierung der Übertragungsverluste erreicht, denn die Übertragungswege der Signale innerhalb der Meßvorrichtung können äußerst kurz gehalten werden, so daß Dämpfungen innerhalb der Meßvorrichtung vernachlässigt werden können. Es erfolgt lediglich eine einmalige 50-%ige Intensitätsverminderung des ausgestrahlten Laserstrahls durch die Aufteilung im Strahlungsteiler selbst (3dB Verluste). Eine derartige Verminderung erfolgt bei den bekannten Meßvorrichtungen durch den dort verwendeten Strahlungsteiler zweimal (6dB Verluste). Im übrigen entfallen auch die sonst üblichen schwierigen Justiermaßnahmen, insbesondere beim Anschluß der zu messenden Lichtleitfaser, da durch das Ankoppeln über einen Stecker automatisch eine mechanische Justierung erfolgt, die beliebig reproduzierbar ist. Erfindungsgemäß kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn eine Abzweiglichtleitfaser mit dem Laser vergossen ist und zwischen der Austrittsfläche des Lasers und der Fasereintrittsfläche ein geringer Spalt besteht und wenn das Ende der anderen Abzweiglichtleitfaser an den Fotodetektor angegossen ist oder wenn die schützende Glasplatte der Empfängerdiode entfernt und die Faser direkt vor die empfindliche Fläche des Detektors gebracht wird.According to the invention, based on a device, this becomes the above described type, achieved in that the beam splitter consists of a light guide branch consists of three optical fibers, with a first optical fiber on one end face two branch fibers with their end faces butt through a connecting part are attached to each other and connected to a branch light guide fiber of the laser and the detector and the first one are provided on the other branch optical fiber Optical fiber is connected to a connector. Because of this invention Design eliminates any lens systems for focusing the laser light beam, thereby greatly simplifying the measuring device sent, and beyond the light is transmitted between the laser and the cable to be measured and to the detector not through the air space, but via optical fibers, so that any spatial Allocation of laser, detector and optical fiber to be measured is possible. Farther an extensive reduction in transmission losses is achieved because the transmission paths the signals within the measuring device can be kept extremely short, so that attenuation within the measuring device can be neglected. It takes place only a one-time 50% reduction in the intensity of the emitted laser beam due to the division in the beam splitter itself (3 dB losses). Such a decrease he follows in the known measuring devices by the one used there Beam splitter twice (6dB losses). Otherwise the usual ones are also omitted difficult adjustment measures, especially when connecting the optical fiber to be measured, as a mechanical adjustment is automatically carried out through the coupling via a plug takes place, which can be reproduced as required. According to the invention it can also be of Be advantageous if a branch optical fiber is potted with the laser and between There is a small gap between the exit surface of the laser and the fiber entry surface and when the end of the other branch optical fiber is molded to the photodetector is or if the protective glass plate of the receiver diode is removed and the fiber is brought directly in front of the sensitive surface of the detector.

Somit erfolgt eine feste Verbindung zwischen dem Laser und dem Strahlungsteiler und dem Detektor und dem Strahlungsteiler, so daß ein einheitliches Bauteil zusammen mit dem ebenfalls vorgesehenen Stecker an der ersten Lichtleitfaser entsteht. Der Spalt zwischen der Austrittsfläche des Lasers und der Fasereintrittsfläche ist deshalb zweckmäßig, um in diesem Bereich einen Wärmestau zu verhindern, dcr zu einer Zerstörung des Lasers führen wird. Die derart als kompaktes Bauteil ausgebildete Meßvorrichtung besitzt Anschlüsse des Detektors an ein Ausgabegerät sowie elektrische Anschlüsse für den Laser. Es ist beispielsweise denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung als Einschub eines Meßoszillographen auszugestalten.This creates a fixed connection between the laser and the beam splitter and the detector and the beam splitter, so that a unitary component together with the connector also provided on the first optical fiber. Of the There is therefore a gap between the exit surface of the laser and the fiber entry surface expedient to prevent heat build-up in this area, which can lead to destruction of the laser will lead. The measuring device designed as a compact component in this way has connections of the detector to an output device as well as electrical connections for the laser. It is, for example, conceivable to use the device according to the invention as Design insert of a measuring oscilloscope.

In Ausgestaltung der Erfindung können im Verbindungsteil die Endflächen der Abzweiglichtleitfasern derart durch Schrägflächen verkleinert und aneinandergesetzt sein, daß sie gemeinsam eine geschlossene, vorzugsweise etwa kreisförmige, der Endfläche der ersten Lichtleitfaser entsprechende, geschlossene Stirnfläche bilden. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Lichtleitfasern in miteinander verbindbare Gehäuseblöcke eingesetzt sind.In an embodiment of the invention, the end faces can in the connecting part the branch optical fibers are reduced in size by inclined surfaces and attached to one another be that they have together a closed, preferably approximately circular, the end face form the first optical fiber corresponding, closed end face. Farther it can be useful if the optical fibers in interconnectable housing blocks are used.

Dabei sind die Abzweiglichtleitfasern zweckmäßigerweise mit den Vorderkanten ihrer Schrägflächen,einen spitzen Winkel von 2< einschließend, mit den Blöcken aufeinander angeordnet, und der Winkelbereich ist mit einem Medium ausgefüllt, das einen kleineren Brechungsindex als die Lichtleitfasern hat, und die Schrägflächen schließen mit den Endflächen einen Winkel von 900 - zu ein.The branch optical fibers are expediently with the leading edges their inclined surfaces, enclosing an acute angle of 2 <, with the blocks arranged one on top of the other, and the angular area is filled with a medium which has a smaller refractive index than the optical fibers, and the inclined surfaces form an angle of 900 - to with the end faces.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Prinzipansicht der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch den Strahlungsteiler der Vorrichtung gemäß Fig. 1.Based on the embodiment shown in the accompanying drawings the invention is explained in more detail. 1 shows a principle view of the inventive Measuring device, FIG. 2 shows a section through the beam splitter of the device according to FIG. 1.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer Lichtleiterverzweigung 1, aus drei Lichtleitfasern 2 bis 4. Dabei ist die Lichtleitfaser 3 mit den beiden Lichtleitfasern 2 und 4 derart aneinandergesetzt, die als Abzweiglichtleitfasern ausgebildeten Lichtleitfasern 2 und 4 derart durch Abschrägungen reduzierte Endflächen haben, daß sie im aneinandergesetzten Zustand eine der Endfläche der Lichtleitfaser 3 in Größe und Form angepaßte Stirnfläche besitzen. Dies ist in Fig. 2 näher dargestellt. Die Abzweiglichtleitfaser 2 ist mit einem Laser 1 verbunden, indem sie vorzugsweise mit diesem unmittelbar vergossen ist. Dabei ist jedoch zwischen dem Laser bzw.As can be seen from FIG. 1, there is a device according to the invention from an optical fiber junction 1, from three optical fibers 2 to 4. Here is the optical fiber 3 with the two optical fibers 2 and 4 attached to one another in such a way that the optical fibers 2 and 4 designed as branch optical fibers through in this way Bevels have reduced end faces that they are in the juxtaposed state one of the end face of the optical fiber 3 adapted in size and shape end face own. This is shown in more detail in FIG. The branch optical fiber 2 is connected to a laser 1, preferably by casting directly with it is. However, there is a difference between the laser resp.

dessen Austrittsfläche und der Stirnfläche der Lichtleitfaser ein geringer Spalt vorgesehen. Die erste Lichtleitfaser 3 ist an einen Stecker 7 angeschlossen. Über diesen Stecker 7 kann eine zu ntessende Glasfaser 8 angeschlossen werden. Die Abzweiglichtleitfaser 4 ist mit einem Fotodetektor 9 verbunden. Dabei kann es sich ebenfalls um eine Gießverbindung handeln. Das Vergießen des Lasers 5 und des Fotodetektors 9 mit den Lichtleitfasern 2 bzw. 4 erfolgt, nachdem diese vorher aufeinander justiert worden sind.its exit surface and the end face of the optical fiber small gap provided. The first optical fiber 3 is connected to a plug 7. A fiber optic 8 to be tested can be connected via this plug 7. the Branch optical fiber 4 is connected to a photodetector 9. It can be also be a cast connection. The potting of the laser 5 and the photodetector 9 with the optical fibers 2 or 4 takes place after they have previously been adjusted to one another have been.

Der Strahlungsteiler 1 aus den drei Lichtleitfasern 2, 3, 4, der Laser 5, der Fotodetektor 9 und der Stecker 7 sind zweckmäßigerweise zu einem einheitlichen Bauteil zusammengeschlossen. Dabei ergibt sich eine äußerst kompakte Ausführung dieses Bauteils, da die Lichtleitfasern 2, 3, 4 beliebig innerhalb des Bauteils verlaufen können. Der Laser wird über einen Impulsgenerator 10 angesteuert, und der Fotodetektor ist mit einem Oszillographen 11 verbunden, der über den Impulsgenerator getriggert wird. Der Strahlungsverlauf innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt: Der mit einer Abzweiglichtleitfaser verbundene Laser sendet ein Lichtsignal aus, das über den Strahlungsteiler 1 und den Stecker 7 in die Glasfaser, die zu untersuchen ist, eingeleitet wird.The beam splitter 1 made up of the three optical fibers 2, 3, 4, the laser 5, the photodetector 9 and the plug 7 are expediently one unit Component joined together. This results in an extremely compact design of this component, since the optical fibers 2, 3, 4 anywhere within the component can run. The laser is controlled via a pulse generator 10, and the photodetector is connected to an oscilloscope 11, which via the pulse generator is triggered. The radiation path within the device according to the invention is as follows: The laser connected to a branch fiber emits a light signal that is transmitted via the beam splitter 1 and the connector 7 in the fiber under investigation is launched.

An der Stirnfläche der Glasfaser im Stecker 7 entsteht ein erstes Reflexionssignal in Form eines Impulses, das über die Lichtleiterverzweigung 1 durch Teilung einerseits zurück zum Laser 5 und andererseits auf den Fotodetektor 9 unter Intensitätsteilung geleitet wird. Der Fotodetektor 9 mißt den aufgenommenen Impuls und gibt das in ihm erzeugte elektrische Signal auf einen Oszillographen 11. Der an der Stirnfläche nicht reflektrierte Strahlungsanteil verläuft weiter durch die Glasfaser 8, bis er an die Inhomogenitätsstelle, z. B. einen Faserbruch, anlangt. Dort entsteht ein zweiter Reflexionsimpuls, der wie der erste einerseits zum Laser zurück und andererseits auf den Fotodetektor 9 geleitet wird. Dort wird ebenfalls wieder ein Meßsignal erzeugt, das zum Oszillographen geleitet wird. Auf dem Oszillographen kann dann der zeitliche Abstand der beiden Impulse erfaßt werden und aus diesem Abstand der Ort der Fehlerstelle in der Glasfaser selbst ermittelt werden.At the end face of the glass fiber in the plug 7, a first is created Reflection signal in the form of a pulse that passes through the fiber optic junction 1 Division on the one hand back to the laser 5 and on the other hand to the photodetector 9 below Intensity division is directed. The photodetector 9 measures the recorded pulse and sends the electrical signal generated in it to an oscilloscope 11. Der Part of the radiation not reflected at the end face continues through the Glass fiber 8 until it reaches the point of inhomogeneity, e.g. B. a fiber break arrives. A second reflection pulse is generated there, which, like the first, goes to the laser on the one hand back and on the other hand is passed to the photodetector 9. There is also again generates a measurement signal that is sent to the oscilloscope. On the oscilloscope the time interval between the two pulses can then be detected and from this Distance the location of the fault in the fiber itself can be determined.

Fig. 2 zeigt den näheren Aufbau des Strahlungsteilers selbst.Fig. 2 shows the more detailed structure of the beam splitter itself.

Die drei Lichtleitfasern 2, 3, 4 sind jeweils in Blöcke 13, 14, 15 eingegossen. Dabei sind die Blöcke 13, 14, die zur Aufnahme der Abzweiglichtleitfasern 2, 4 dienen, derart zueinander angeordnet, daß ihre Vorderkanten 16 aufeinander liegen und die Blöcke einen spitzen Winkel 2< einschließen. Der Winkelbereich ist mit einem Kleber 17 ausgefüllt, dessen Brechungsindex kleiner ist als der der Lichtleitfasern 2, 4, so daß in diesem Bereich Totalreflexion entsteht und ein Austritt des Lichtstrahls verhindert wird. Die Lichtleitfasern 2, 4 weisen Schrägflächen 18 auf, die mit der Oberfläche der Blöcke zusammenfallen. Die Schrägflächen sind derart ausgeführt, daß die Endflächen der Lichtleitfasern etwa halbkreisförmig ausgebildet sind. Dadurch entsteht beim Aufeinandersetzen der Blöcke eine etwa kreisförmige Stirnfläche der zusammengesetzten Lichtleitfasern. Die Schrägflächen der Lichtleitfasern bzw. die entsprechende Fläche der Blöcke schließt mit der Endfläche einen Winkel von 900 .The three optical fibers 2, 3, 4 are in blocks 13, 14, 15, respectively poured. The blocks 13, 14, which are used to hold the branch optical fibers 2, 4 are used, so arranged to each other that their front edges 16 on top of each other and the blocks enclose an acute angle 2 <. The angular range is filled with an adhesive 17, the refractive index of which is smaller than that of the Optical fibers 2, 4, so that total reflection occurs in this area and an exit of the light beam is prevented. The optical fibers 2, 4 have inclined surfaces 18 which coincide with the surface of the blocks. The bevels are designed in such a way that the end faces of the optical fibers are approximately semicircular are. This creates an approximately circular shape when the blocks are stacked on top of one another End face of the composite optical fibers. The inclined surfaces of the optical fibers or the corresponding area the block closes with the end face an angle of 900.

ein. Die beiden Blöcke 13, 14 sind mit dem die Lichtleitfaser 3 aufnehmenden Block derart stumpf verbunden, daß die Endllacht der Lichtleitfaser 3 mit der aus den beiden Lichtleitfasern ?, 4 gebildeten Stirnflache zusammenfällt. Der Block 15 ist mit dn beiden Blöcken 13, 14, nachdem sie auf maximalen Durchang positioniert worden sind, beispielsweise verklebt. Demnach entsteht ein starrer Strahlungsteilerkörper.a. The two blocks 13, 14 are with the optical fiber 3 receiving Block butt connected in such a way that the Endllacht of the optical fiber 3 with the out the two optical fibers?, 4 formed end face coincides. The block 15 is dn with both blocks 13, 14 after being positioned at maximum slack have been glued, for example. Accordingly, a rigid beam splitter body is created.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt es wesentlich auf die räumliche Zuordnung der Lichtleitfasern 2, 3, 4 zum Laser, zum Stecker und zum Fotodetektor an, denn wesentlich dabei ist, daß die Abzweiglichtleitfasern mit dem Laser und dem Fotodetektor verbunden sind, während die Lichtleitfasern mit dem unverminderten Querschnitt an den Stecker angeschlossen sein muß.In the device according to the invention, it comes down to the spatial assignment of the optical fibers 2, 3, 4 to the laser, to the connector and to the photodetector on, because it is essential that the branch optical fibers with the laser and connected to the photodetector, while the optical fibers are connected to the undiminished Cross-section must be connected to the connector.

Claims

Device for determining the location of faults in optical fiber Claims: 1. Device for determining the location of the fault in optical fibers or optical fiber cables, consisting of a beam splitter for splitting an input light signal of a Laser into two partial signals and a photodetector for receiving a partial signal, d u r c h e k e n n n z e i c h n e that the beam splitter is made of a linear fiber optic branch (1), consists of three optical fibers (2, 3, 4), with one end face of a first Optical fiber (3) two branch optical fibers (2, 4) with their end faces blunt are attached to one another by a connecting part (13, 14, 15) and on a branch optical fiber (2) the laser (5) and on the other branch optical fiber the photodetector (9) and a plug (7) is connected to the first optical fiber.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that one branch optical fiber (2) is potted with the laser (5) and between the exit surface of the laser and the fiber entry surface a smaller one There is a gap.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the end of the other branch fiber (4) with the photodetector (9) is connected.

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h e t that in the connecting part the end faces of the Branch optical fibers (2, 4) are reduced in size by inclined surfaces (18) and joined together are that they jointly form a closed, preferably approximately circular, the end face form the first optical fiber (3) corresponding closed end face.

5. Apparatus according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the branch optical fibers (2, 4) in interconnected housing blocks (13, 14) are supported.

6. Apparatus according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the branch optical fibers (2, 4) with their leading edges (16) of their Inclined surfaces (18), enclosing an acute angle 2x, with the blocks (13, 14) are arranged on top of one another and the angular area is filled with a medium (17) is, which has a smaller refractive index than the optical fibers (2, 4) and the inclined surfaces (18) enclose an angle of 900 -s with the end surfaces.