DE3104076A1

DE3104076A1 - "vorrichtung zur kontinuierlichen untersuchung von lichtleitfasern"

Info

Publication number: DE3104076A1
Application number: DE19813104076
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.rer.nat. 5106 Roetgen Hermann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1982-10-21
Also published as: JPS58500038A; EP0070853A1; DE3104076C2; WO1982002770A1

Description

"Vorrichtung zur kontinuierlichen Unter.,uchung von
Lichtleitfasern" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Untersuchung von Lichtleitfasern, wobei aus einer Lichtquelle Licht in die Faser eingekoppelt wird und wobei anschließend austretendes Streulicht mittels eines Detektors erfaßt wird.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt, so z.B. aus der DE-AS 27 44 219. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird die bereits fertige, d.h. also auch schon mit einem Lacküberzug versehene Faser auf Fehler untersucht.
Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der DE-AS 24 51 654 bekannt. Darin wird ein Stück der zu untersuchenden Faser ortsfest angeordnet und Licht wird in die Faser eingespeist. Eine bewegliche Meßeinrichtung erlaubt nun, Streulichtstellen der Faser zu orten.
Eine kontinuierliche Messung ist damit jedoch nicht möglich.
Bei der Herstellung von Lichtleitfasern entstehen bei ungünstiger Wahl der Ziehparameter Defekte in der Oberfläche der Faser. Diese Defekte sind der bevorzugte Ausgangspunkt für Brüche der Faser unter schon geringen Zugbelastungen, wie sie bei der Verarbeitung und Benutzung auftreten können. Auch wenn die bestehende Zugbelastung nicht sofort zum Bruch führt, sind diese Stellen der Faseroberfläche durch zugspannungsunterstützte Korrosion in der Alterungsbeständigkeit stark gemindert. Diese Oberflächendefekte sind möglichst zu vermeiden bzw. in der fertigen Faser zu finden.
Durch Zerreißtests großer Längen und Mengen von Fasern werden Festigkeitsstatistiken (Weibullverteilungen) erstellt, um das Ziehverfahren zu optimieren. Dies ist ein aufwendiges und langwieriges Verfahren. In der Produktion werden die trotzdem vorhandenen Defekte in einem kontinuierlichen Zugbeanspruchungstest (Screentest, Prooftest), dem die gesamte Faserproduktion unterworfen wird, auf eine bestimmte minimale Festigkeit hin geprüft. Danach hat man zwar die Information, daß diejenigen Fasern, die den Test bestanden haben, eine bestimmte Zugbeanspruchung ausgehalten haben, jedoch hat man keinerlei Aussage darüber, wie die Festigkeit jenseits des Screentestwertes aussieht. Diesen Verfahren gegenüber bieten die eingangs genannten Vorrichtungen, die zerstörungsfreie Untersuchungen erlauben, offensichtliche Vorteile. Hierbei werden Risse oder Ungleichmäßigkeiten auf der Faseroberfläche mittels einer Streulichtmethode untersucht, nach welcher von dem Licht, das von einer Lichtquelle in die Lichtleitfaser zunächst eingestrahlt wird, das aus der Lichtleitfaser austretende Streulicht mittels einer Meßeinrichtung gemessen wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art nach der DE-AS 27 44 219 dahingehend zu verbessern, daß eine Untersuchung auf Fehl erstellen bereits am Anfang des Herstellungsprozesses möglich ist, um den Prozeß möglichst frühzeitig beeinflussen zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß Ziehofen und Lichtquelle zu einer Einheit zusammengefaßt sind und der Detektor unmittelbar anschließend angeordnet ist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Lichtleit- faser unmittelbar nach ihrer Herstellung auf Fehlerstellen untersucht werden kann.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Darin zeigen: Fig.1 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung, Fig.2 eine erste Ausführungsform des Detektors, Fig.3 eine zweite Ausführungsform des Detektors, und Fig.4 eine dritte Ausführungsform des Detektors.
Eine Vorform 1 der späteren Faser wird in einem Ziehofen 2 auf etwa 2100°C aufgeheizt und zu einer Faser 3 ausgezogen. Im Ziehofen 2 wird Licht in die Faser eingekoppelt und in der Faser weitergeleitet. Befinden sich an der Oberfläche oder im Innern der Faser Störungen, so streuen sie das Licht aus der Faser heraus. Dieses Streulicht wird in einem geeigneten Detektor 4 in ein elektrisches Signal umgewandelt und an eine Registrier- und Steuerelektronik 5 weitergeleitet. Danach wird die Faser 3 in einem Behälter 6 mit einem Lacküberzug versehen, der in einem Ofen 7 getrocknet und gehärtet wird. Im Anschluß daran hat die Steuerelektronik 5 die Möglichkeit, mit Hilfe eines Fasermarkiergerätes 8 z.B.
eine Farbmarkierung auf der Faser 3 anzubringen. Danach gelangt die Faser auf eine Zieh- und Aufwickeltrommel 9, die von einem Wickelmotor mit Positionsgeber 10 angetrieben wird.
Mit der Registrier- und Steuerelektronik lassen sich eine Reihe von Aufgaben realisieren.
a. Während der Produktion einer Faser lassen sich die Streuamplitude und der Ort von Störungen registrieren.
b. Nach dem Ziehen der Faser liegt ein Protokoll vor, das Auskunft darüber gibt, wo sich Störungen befinden und wie groß sie sind.
c. Die Faser kann an den Stellen, an denen Störungen gefunden wurden, farblich markiert werden, so daß diese Stellen schnell für eine nachträgliche Untersuchung zugänglich sind (Störungsursache).
d. Schon während des Ziehvorganges können die Ziehparameter, z.B. die Schutzgasströme im Ofen, soootimiert werden, daß man eine Faser mit minimalen Störungen erhält.
e. Auch ohne farbliche Markierung sind die Störstellen zurückfindbar, da die Positionen auch im Protokoll enthalten sind.
Einige Ausführungsformen des Detektors sind in den Figuren 2 bis 4 dargestellt.
Nach Fig.2 wird eine Linsenoptik benutzt. Hierbei wird die Faser 3 durch eine Eingangsöffnung 13 in ein Gehäuse 14 eingeführt. Eine erste Linse 15 bildet ein Stück der Faser auf eine Lochblende 16 ab. Diese wird durch eine zweite Linse 17 auf eine Fotozelle 18 abgebildet. Das an einem Defekt 19 austretende Licht wird dabei in ein elektrisches Signal am Ausgang 20 gewandelt. Die Faser 3 verläßt das Gehäuse 14 durch eine Öffnung 21.
In Fig.3 ist eine andere Ausführung eines Detektors dargestellt, wobei eine Ulbrichtsche Kugel zur Anwendung gelangt, so daß alle Richtungen des Streulichtes detektiert werden können. Die Faser 3 tritt in eine Ulbrichtsche Kugel 23 ein, wobei eine Fotozelle 18 Streulicht in ein elektrisches Signal umwandelt. Abschirmungen 24 reduzieren störendes Licht aus der Umgebung.
In Fig.4 ist eine weitere Detektionsmöglichkeit dar- gestellt, in der ein innenverspiegeltes Rotationsellipsoid 26 benutzt wird, um Streulicht einer Streustelle 27 der Faser 3 auf die Fotozelle 18 abzubilden und in ein elektrisches Signal zu wandeln.
Auch hier dienen die Schutzröhrchen 28 zur Störlichtunterdrückung.
Ein wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht darin, daß sie erlaubt, die direkt beim Ziehen der Faser gewonnenen Informationen zur Prozeßoptimierung zu nutzen. Man muß nicht erst warten, bis eine Faser mit Fehlern hergestellt ist, sondern man kann während der Herstellung für eine gute, fehlerfreie Oualität durch entsprechende Prozeßführung sorgen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß kein zusätzlicher kostenaufwendiger Untersuchungsschritt notwendig ist, um diese Qualitätsinformation zu erhalten, so daß die gesamte Produktion kontrolliert und optimiert werden kann. Die Faser wird ohne Überzug gemessen und mechanisch nicht belastet.
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Claims

Patentansprüche Vorrichtung zur kontinuierlichen Untersuchung von Lichtleitfasern, wobei aus einer Lichtquelle Licht in die in einem Ziehofen ausgezogene Faser eingekoppelt wird und wobei anschließend austretendes Streulicht mittels eines Detektors erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Ziehofen und Lichtquelle zu einer Einheit (2) zusammengefaßt sind und der Detektor (3) unmittelbar anschließend angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einem in einem Gehäuse (14) angeordnetem Linsensystem (15,16,17) und einer Fotozelle (18) besteht (Fig.2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einer Ulbrichtschen Kugel (23) besteht, die mit einer Fotozelle (18) versehen ist (Fig.3).
4, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einem innenverspiegelten Rotationsellipsoid (26) besteht, in dem eine Fotozelle (18) angeordnet ist (Fig.4).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (24,28) zur Störlichtunterdrückung vorgesehen sind.