DE3204574A1

DE3204574A1 - DEVICE FOR MEASURING THE DAMPING OF A LENGTH OF AN OPTICAL SIGNAL PROCESSING OPTICAL SIGNAL

Info

Publication number: DE3204574A1
Application number: DE19823204574
Authority: DE
Inventors: Carlo Giacomo 40136 Bologna Someda; Maurizio 41100 Modena Zoboli
Original assignee: CEAT CAVI SpA
Current assignee: CEAT CAVI SpA
Priority date: 1981-02-10
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1982-09-02
Also published as: GB2092743A

Description

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BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Dämpfung eines sich längs einer Lichtleitfaser ausbreitenden optischen Signals, wobei die Messung nach einem Meßverfahren ausgeführt wird, das als "Rückstreumethode" oder "Zeit-Bezirk-Reflexmessung" ("Optical Time Domain Reflectometry, OTDR") bekannt ist.The invention relates to a device for measuring the attenuation of an optical fiber along an optical fiber propagating optical signal, the measurement being carried out according to a measuring method known as the "backscattering method" or "Optical Time Domain Reflectometry, OTDR" is known.

Dieses Verfahren besteht bekanntlich darin, daß in die Lichtleitfaser ein Lichtimpuls eingegeben und die rückwärts sich ausbreitende (rückgestreute) optische Leistung gemessen wird, die sich in einem optischen Rückkehrsignal manifestiert, das theoretisch ein exponentielles Abnahmeverhalten zeigt. Durch sorgfältige Betrachtung des so gewonnenen Signals ist es möglich, eine Vielzahl .von Eigenschaften der Faser auszuwerten, so etwa den Wert der Dämpfungskonstanten, eventuelle Schwankungen des Wertes der Dämpfungskonstanten als Funktion der Längskoordinate bei Herstellung eines Anschlusses durch Kaskadenverbindung mehrerer Fasern, während und nach der Installation entstehende Mängel, Dämpfungen, die sich an wohllokalisierten Stellen, beispielsweise den Anschlüssen, konzentrieren, usw.As is known, this method consists in the fact that a light pulse is entered into the optical fiber and the light pulse moves backwards propagating (backscattered) optical power is measured, which is manifested in a return optical signal that theoretically shows an exponential decrease behavior. By carefully looking at the signal obtained in this way, it is possible to determine a To evaluate a variety of properties of the fiber, such as the Value of the damping constant, possible fluctuations in the value of the damping constant as a function of the longitudinal coordinate when establishing a connection by cascading several fibers, defects arising during and after installation, Attenuation that is concentrated in well-localized points, for example the connections, etc.

Die auf der Rückstreumethode basierenden zur Zeit verfügbaren Geräte umfassen im wesentlichen einen Abschnitt zur Erzeugung und Übertragung des optischen Impulssignals, einen optischen Leistungsteiler, der es ermöglicht, gleichzeitig das erzeugte optische Impulssignal durch die Lichtleitfaser zu senden und das rückgestreute optische Signal zu empfangen, und einen Nachweisabschnitt, der im allgemeinen einen Photodetektor (der dem durch den Leistungsteiler auf ihn übertragenen rückgestreuteri optischen Signal ausgesetzt ist), einen Verstärker und zweckmäßigerweise ein Datenerstellungssystem umfaßt.The devices currently available based on the backscatter method essentially comprise a generation section and transmitting the optical pulse signal, an optical power splitter that enables it, simultaneously send the generated optical pulse signal through the optical fiber and receive the backscattered optical signal, and a detection section which is generally a photodetector (the one provided by the power splitter It is exposed to the backscattered optical signal transmitted), an amplifier and expediently a Data creation system includes.

Der Abschnitt für die Erzeugung und Übertragung des optisehen Signals ist im allgemeinen durch eine elektronische Schal-The section for the generation and transmission of the optisehen Signal is generally generated by an electronic switch

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tung gebildet, die ein Licht aussendendes Element, beispielsweise einen Halbleiter-Laser, im Impulsbetrieb mit einer bestimmten Wiederholfolge und Impulsdauer steuert. Im allgemeinen ergeben sich im Zusammenhang damit keine nennenswerten Nachteile.formed device that a light-emitting element, such as a semiconductor laser, in pulse mode with a certain Repetition sequence and pulse duration controls. In general, there are no noteworthy results in connection with this Disadvantage.

Bei dem optischen Leistungsteiler kann es sich um irgendeinen richtungsabhängigen Koppler handeln, der in diesem speziellen Fall vom optischen Signal in zwei Richtungen durchlaufen wird. Der im Ubertragungsabschnitt erzeugte Impuls verläuft nämlich von der Lichtquelle zur Faser, das rückgestreute Signal ^ on der Faser zum Photodetektor. Tatsächlich kann es vorkommen, daß dem rückgestreuten optischen Signal noch ein optisches Störsignal überlagert ist, das durch an der Eingangsfläche der Lichtleitfaser während der kurzen Zeit des Durchgangs des optischen Impulses reflektiertes Licht gebildet ist. Während das rückgestreute Signal eine mittlere Leistung hat, die um 50 dB niedriger als die Spitzenleistung des in die Faser eingeführten Signals ist, kann das direkt von einem reflektierten Signal herstammende Störsignal eine Leistung haben, die bis zu 35 bis 40 dB höher als diejenige des entsprechenden rückgestreuten Signals ist. Eine solche Erscheinung erzeugt eine sofortige Sättigung des Empfängerabschnitts und macht zuverlässige Daten zumindest solange unmöglich, als der Photodetektor und der Verstärker nicht aus dem Sättigungsbereich herauskommen. Damit bleibt ein Anfangsabschnitt der Faser unabgetastet, dessen Länge von wenigstens einigen 10m auf diese Weise also nicht präzise auswertbar ist. Gegenwärtig wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß in synchroner Weise die Spannungsversorgung zum Eingang des Empfängerabschnitts . abgetrennt wird (was bei hohen Spannungen nicht immer einfach ist), oder indem versucht wird, die bestmögliche optische Anpassung zwischen dem Leistungsteiler und der Lichtleitfaser zu erreichen, oder indem in geeigneter Weise die Polarisationen der einfallenden Strahlung und der rückgestreuten Strahlung ausgenützt werden. Gegenwärtig ist keine der beschriebenen Lö-The optical power splitter can be any directional coupler that is used in this particular Case is traversed in two directions by the optical signal. The pulse generated in the transmission section runs namely from the light source to the fiber, the backscattered signal ^ on the fiber to the photodetector. In fact it can happen that an optical interference signal is superimposed on the backscattered optical signal, which is caused by at the input surface light reflected from the optical fiber during the short time of passage of the optical pulse is formed. While the backscattered signal has an average power 50 dB lower than the peak power of the one introduced into the fiber Signal, the interference signal coming directly from a reflected signal can have a power of up to is 35 to 40 dB higher than that of the corresponding backscattered signal. Such an appearance creates one instant saturation of the receiver section and makes reliable data impossible at least as long as the photodetector and the amplifier does not get out of the saturation range. This leaves an initial section of the fiber unscanned, whose length of at least a few tens of meters cannot therefore be precisely evaluated in this way. Present is this disadvantage is avoided in that the voltage supply to the input of the receiver section is synchronized . disconnected (which is not always easy with high voltages), or by trying to achieve the best possible optical match between the power splitter and the optical fiber, or by appropriately changing the polarizations the incident radiation and the backscattered radiation can be used. Currently none of the described solutions is

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sungen,noch sind ihre Kombinationen völlig frei von Nachteilen.sings, their combinations are still completely free from drawbacks.

Als Photodetektor wird im allgemeinen zwischen einem Sekundärelektronenvervielfacher und einer Avalanche-Photodiode (APD) gewählt. Der Sekundärelektronenvervielfacher kann auch ohne nachgeschalteten Verstärker verwendet werden, da er aus sich selbst heraus ein Signal liefert, das direkt durch das Datenliefersystem nachweisbar ist,und Eigenschaften hoher Empfindlichkeit und großen Durchlaßbereichs hat. Der Sekundärelektronenvervielfacher ist jedoch insofern nachteilig, als er für seinen Betrieb hohe Fokussierspannungen benötigt und etwas sperrig und mechanisch empfindlich ist. Diese Nachteile werden insbesondere deshalb als unangenehm empfunden, als das Gerät in vielen Fällen für Untersuchungen im Feld verwendet wird, wo Transportierbarkeit (Gewicht, Außenabmessungen und Robustheit) wesentliche Erfordernisse sind. Der Avalanche-Photodiode muß stets ein Verstärker nachgeschaltet sein, wobei sie außerdem den Nachteil hat, daß sie wegen ihrer hohen Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen der Umgebungstemperatur dauernd thermisch stabilisiert werden muß. Ein PIN-Dioden-Photodetektor ist nicht vorschlagbar, da das Signal-Rauschverhältnis, daß sieh damit ergäbe, unannehmbar wäre, da die für die Messung benötigte hohe räumliche Auflösung sehr hohe Werte für die Durchlaßbandbreite des Empfängers (100 MHz) zur Folge hat. Mit "räumlicher Auflösung" ist die Möglichkeit gemeint, zwei Signale zu unterscheiden, die von benachbarten Faserabschnitten herkommen.As a photodetector is generally between a Secondary electron multiplier and an avalanche photodiode (APD) were chosen. The secondary electron multiplier can also can be used without a downstream amplifier, as it provides a signal by itself that is passed directly through the Data delivery system is demonstrable, and properties are high Sensitivity and wide pass band. The secondary electron multiplier however, it is disadvantageous in that it requires high focusing voltages for its operation and somewhat bulky and mechanically sensitive. These disadvantages are therefore perceived as unpleasant in particular when the device is used in many cases for examinations in the field, where portability (weight, external dimensions and robustness) are essential requirements. The avalanche photodiode must always be followed by an amplifier be, and it also has the disadvantage that because of its high sensitivity to fluctuations in the Ambient temperature must be continuously thermally stabilized. A PIN diode photodetector cannot be proposed, since the signal-to-noise ratio that it would result in is unacceptable because the high spatial resolution required for the measurement would be very high values for the pass bandwidth of the receiver (100 MHz). With "spatial resolution" What is meant is the ability to differentiate between two signals coming from adjacent fiber sections.

Der Verstärker muß dem drückenden Erfordernis sehr hoher Dynamik entsprechen. Dieses Erfordernis wird noch drückender, wenn die Analyse eines optischen Anschlußabschnittes mit einer Dämpfung in optischen dB eines Wertes A in Erwägung gezogen wird, weil der Verstärker dann eine.Dynamik in elektrischen dB von mehr als 4 A haben muß. Die Dynamik des Nachweisabschnittes wird im oberen Teil durch die Linearität des Verstärkers begrenzt. Diese Begrenzung wird noch drückender durch die Tatsache, daß das rückgestreute Signal sehr hoheThe amplifier must meet the pressing requirement very high Dynamics. This requirement becomes even more pressing when analyzing an optical connector section an attenuation in optical dB of a value A is taken into account, because the amplifier then has a dynamic in electrical dB of more than 4 A. The dynamics of the verification section is limited in the upper part by the linearity of the amplifier. This limitation becomes even more pressing by the fact that the backscattered signal is very high

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Bandbreite hat, weshalb der Verstärker kein Verstärker des "abgestimmten Last"-Typs sein kann. Im unteren Teil wird die Begrenzung der Dynamik durch das Rauschen bestimmt. Mit anderen Worten, wenn man das Verhalten des vom entferntesten Bereich des Abschnitts herkommenden rückgestreuten Signals auswertet, leidet das Meßergebnis an einer Unsicherheit im Zusammenhang mit dem Verhältnis zwischen dem Nutzsignal und dem Rauschpegel, der im Nachweisabschnitt durch den Photodetektor, den Verstärker und ihre Polarisation erzeugt wird.Bandwidth therefore the amplifier cannot be a "matched load" type amplifier. In the lower part is the limitation of the dynamics is determined by the noise. In other words, considering the behavior of the furthest Evaluates the backscattered signal coming from the area of the section, the measurement result suffers from an uncertainty in connection with the ratio between the useful signal and the noise level in the detection section by the photodetector, the amplifier and its polarization is generated.

Leider ist wegen der hohen Bandbreite des Verstärkers das Rauschen stark. Aufgrund der erwähnten Beschränkungen sind die gegenwärtig verfügbaren Geräte des beschriebenen Typs nicht in der Lage, Abschnittdämpfungen von wesentlich mehr als 20 dB zu messen, wohingegen es äußerst angenehm wäre, die Möglichkeit zu haben, das Verhalten der Dämpfung in Abschnitten mit einer Gesamtdämpfung von 40 dB oder mehr zu messen.Unfortunately, due to the high bandwidth of the amplifier, the noise is high. Because of the restrictions mentioned, there are the currently available devices of the type described are not capable of section losses of significantly more than 20 dB, whereas it would be extremely convenient to have the possibility to measure the behavior of the attenuation in sections to be measured with a total attenuation of 40 dB or more.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Messung der Dämpfung eines sich längs einer Lichtleitfaser ausbreitenden optischen Signals die, obwohl die Messung nach der Rückstreumethode ausgeführt wird, die erwähnten Nachteile der bekannten Geräte vermeidet.The object of the invention is to create a device for measuring the attenuation of a along an optical fiber propagating optical signal which, although the measurement is carried out according to the backscattering method, those mentioned Avoids disadvantages of the known devices.

Hierzu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Messung der Dämpfung eines sich längs einer Lichtleitfaser ausbreitenden optischen Signals vor, welche einen Abschnitt zur Erzeugung und übertragung eines für die Einführung in die Faser geeigneten optischen Impulssignals, einen Abschnitt für den Nachweis des von der Faser herkommenden optischen Signals und für die Umwandlung dieses optischen Signals in ein elektrisches Signal mittels eines ersten Photodetektors, und einen optischen Leistungsteiler, der zur gerichteten^Verbindung des Erzeugungs- und Ubertragungsabschnitts mit der Faser und der Faser mit dem Nachweisabschnitt eingerichtet ist, umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Nachweisabschnitt eine dem ersten Photodetektor nachgeschaltete erste IntegratorschaltungFor this purpose, the invention proposes a device for measuring the attenuation of a propagating along an optical fiber optical signal, which has a section for generating and transmitting one for introduction into the fiber a suitable optical pulse signal, a section for the detection of the optical signal coming from the fiber, and for converting this optical signal into an electrical signal by means of a first photodetector, and an optical one Power divider for the directed ^ connection of the generation and transmission section with the fiber and the Fiber is set up with the detection section, and is characterized in that the detection section is a the first integrator circuit connected downstream of the first photodetector

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aufweist, die ein Ausgangssignal erzeugt, das das Zeitintegral des durch Umwandlung des von der Faser herkommenden optischen Signals gewonnenen elektrischen Signals ist.which generates an output signal which is the time integral is the electrical signal obtained by converting the optical signal coming from the fiber.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sindAn embodiment of the invention is described below in Connection described with the accompanying drawing. On this is or are

Fig. 1 ein Funktionsschaltbild, teilweise als Blockschaltbild, einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, und 101 shows a functional circuit diagram, partly as a block diagram, of a device according to the invention, and 10

Fign. 2a, Diagramme, die jeweils das Zeitverhalten von an be-2b und 2c stimmten Punkten der Schaltung der Fig. 1 abgegriffenen Signalen zeigen.Figs. 2a, diagrams each showing the time behavior of an be-2b and 2c show signals tapped at correct points in the circuit of FIG.

In Fig. 1 ist mit 10 allgemein eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung bezeichnet, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, die Dämpfung zu messen, der ein längs einer Lichtleitfaser 11 fortschreitendes optisches Signal unterworfen ist. Die Vorrichtung 10 nützt im wesentliehen als Meßtechnik die Methode aus, die als "Rückstreumethode" oder OTDR bekannt ist, und umfaßt im einzelnen: einen Abschnitt 12 zur Erzeugung und übertragung von optischen Impulssignalen mit einer gegebenen Wiederholzeitdauer; ein System 13 zur Fokussierung des optischen Signals; einen optischen Leistungs- bzw. Strahlenteiler 14 bekannten Typs, wie er üblicherweise zur Durchführung von Messungen gemäß der oben angegebenen Methode verwendet wird; und einen Nachweisabschnitt 15 für den Nachweis des durch die Lichtleitfaser 11 rückgestreuten optischen Signals.In Fig. 1, 10 generally denotes an embodiment of the device according to the invention, the device is able to measure the attenuation of an optical fiber advancing along an optical fiber 11 Signal is subject. The device 10 is essentially useful as a measurement technique, the method known as the "backscatter method" or OTDR, and in detail includes: a section 12 for the generation and transmission of optical Pulse signals with a given repetition period; a system 13 for focusing the optical signal; a optical power or beam splitter 14 of known type, as is usually used for carrying out measurements according to the method given above is used; and a detection section 15 for detecting the passage through the optical fiber 11 backscattered optical signal.

im einzelnen baut sich der Abschnitt 12 zweckmäßigerweise aus einer durch das Ausgangssignal einer geeigneten Schaltung gesteuerten optischen Quelle 17, beispielsweise einem Halbleiter-Laser, auf. Die Abgabe des optischen Signals durch die Quelle 17 an das Fokussiersystem 13 wird durch ein periodisches elektrisches Impulssignal gesteuert, das durch einenin detail, the section 12 is expediently built from an optical source 17 controlled by the output signal of a suitable circuit, for example a semiconductor laser, on. The output of the optical signal by the source 17 to the focusing system 13 is carried out by a periodic electrical pulse signal controlled by a

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Impulsgenerator 18 über einen Block 19 geliefert wird, der das am Ausgang des Generators 18 vorhandene Impulssignal um eine vorgegebene Verzögerungszeit (t.,) verzögert. Geeigneterweise kann der Block 19 mit einer Verzögerungsleitung, oder mittels einem oder mehreren monostabilen Kippschaltungen aufgebaut sein. Das Verhalten des am Ausgang des Blocks 19 vorhandenen verzögerten Impulssignals bestimmt das Verhalten des von der Quelle 17 abgegebenen entsprechenden optischen Signals und ist schematisch in Fig. 2a gezeigt. Diese Figur zeigt im einzelnen als Funktion der Zeit t das Verhalten des Stroms i, des Ausgangssignals des Blocks 19, wobei T die Wiederholzeitdauer der das Signal bildenden Impulse angibt.Pulse generator 18 is supplied via a block 19 which the The pulse signal present at the output of the generator 18 is delayed by a predetermined delay time (t.). Appropriately the block 19 can be constructed with a delay line or by means of one or more monostable multivibrators be. The behavior of the existing at the output of block 19 delayed pulse signal determines the behavior of the corresponding optical signal emitted by the source 17 and is shown schematically in Fig. 2a. This figure shows in detail the behavior of the current i, the output signal, as a function of time t of block 19, where T indicates the repetition time of the pulses forming the signal.

Der Nachweisabschnitt 15 weist zwei im wesentlichen einander gleiche Zweige 16a, 16b auf, deren Ausgänge mit dem invertierenden Eingang (-) bzw. dem nicht-invertierenden Eingang (+) eines DifferenzVerstärkers 20 verbunden sind. Der Zweig 16a umfaßt eine Photodiode 21a, beispielsweise" des PIN-Typs, die über einen mit einem Anschluß 23a verbundenen Widerstand 22a in Sperrichtung gepolt ist, wobei der Anschluß 23a in nicht gezeigter Weise mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist.The detection section 15 has two essentially identical branches 16a, 16b, the outputs of which with the inverting one Input (-) or the non-inverting input (+) of a differential amplifier 20 are connected. The branch 16a comprises a photodiode 21a, for example "of the PIN type, which is polarized in the reverse direction via a resistor 22a connected to a terminal 23a, the terminal 23a in FIG Not shown is connected to the positive pole of a DC voltage source.

Auf die Diode 21a wird mittels einer nicht gezeigten Fokussiereinrichtung ein vom optischen Leistungsteiler 14 kommendes Lichtbündel 24 fokussiert. Das Bündel 24 wird im wesentliehen durch die Summe aus dem durch die Faser 11 rückgestreuten und durch den Leistungsteiler teilweise auf die Diode 21a übertragenen optischen Signa] und dem optischen Störsignal gebildet, das durch eine unerwünschte teilweise Reflexion des durch die Quelle 17 iiuf die Eingangsfläche der mit dem eigentlichen Leistungsteiler 14 verbundenen Faser 11 übertragenen Impulssignals entsteht. Dieses optische Signal bestimmt innerhalb der Diode 21a einen Strom i_ß, dessen Zeitverhalten in Fig. 2b gezeigt ist. Im einzelnen bezeichnet I den vomA light beam 24 coming from the optical power splitter 14 is focused on the diode 21a by means of a focusing device (not shown). The bundle 24 is essentially formed by the sum of the optical signal backscattered by the fiber 11 and partially transmitted to the diode 21a by the power splitter and the optical interference signal caused by an undesired partial reflection of the source 17 on the input surface of the with the actual power splitter 14 connected fiber 11 is transmitted pulse signal. This optical signal determines a current i _ß within the diode 21a, the time behavior of which is shown in FIG. 2b. In detail, I denotes the dated

maxMax

Strom i~ angenommenen Maximalwert, der ausschließlich auf den Beitrag des Störsignals zurückgeht. Demgegenüber bezeichnetCurrent i ~ assumed maximum value, which is exclusively due to the Contribution of the interfering signal decreases. In contrast, denoted

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I den Anfangswert, von dem aus der durch das von der FaserI the initial value from which the through that of the fiber

I1 rückgestreute optische Signal bestimmte exponentielle Abfall beginnt. Wie in Fig. 2b deutlich zu sehen, weist der exponentiell verlaufende Teil des Signals i_D Zacken auf, die auf einen Mangel an Homogenität und/oder auf Defekte der Faser 11 oder auf geringfügige Fehlpassungen zwischen angrenzenden Abschnitten der Faser 11 zurückgehen. K^ bezeichnet die Anfangszeitkonstante des eng an einer abnehmenden Exponentialfunktion liegenden Signals.I1 backscattered optical signal certain exponential decay begins. As can be clearly seen in FIG. 2b, the exponentially extending part of the signal i _{D has} spikes which are due to a lack of homogeneity and / or to defects in the fiber 11 or to slight mismatches between adjacent sections of the fiber 11. K ^ denotes the initial time constant of the signal which is close to a decreasing exponential function.

Der Verbindungspunkt zwischen der Diode 21 a· und dem Widerstand 22a ist über einen rauscharmen Breitbandverstärker 25a mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Anschluß eines Kondensators 26a und demjenigen eines Widerstands 27a, mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 28a hoher Eingangsimpedanz (geeigneterweise mit einem J-FET-Eingang) sowie mit dem ersten Anschluß eines Widerstands 29a verbunden. Der zweite Anschluß des Kondensators 26a ist direkt mit Masse verbunden, während der zweite Anschluß des Widerstandes 29a mit Masse über einen Schalter 30a verbunden ist, dessen Betätigung durch das Signal gesteuert wird, das am Ausgang des Generators 18 vorhanden ist. Im einzelnen wird der Schalter 3 0a für die gesamte Dauer der Nachweisperiode des rückgestreuten optischen Signals offengehalten und kann zweckmäßigerweise durch eine geeignete Festkörperschaltung oder aber auch durch eine elektromechanisch^ Komponente oder irgendeine andere geeignete Technik gebildet sein.The connection point between the diode 21a and the resistor 22a is connected to the connection point between the first port via a broadband, low-noise amplifier 25a a capacitor 26a and that of a resistor 27a, with the inverting input of an amplifier 28a higher Input impedance (suitably to a J-FET input) as well as connected to the first terminal of a resistor 29a. The second connection of the capacitor 26a is directly connected to ground, while the second connection of the resistor 29a is connected to ground via a switch 30a, the actuation of which is controlled by the signal present at the output of the generator 18. In detail, the switch 3 0a kept open for the entire duration of the detection period of the backscattered optical signal and can expediently by a suitable solid-state circuit or by an electromechanical ^ component or any other suitable technique may be formed.

Der zweite Anschluß des Widerstandes 27a ist mit dem Ausgang des Verstärkers 28a und mit dem Eingang einer geeigneten Trennstufe 31a verbunden. Die Trennstufe 31a kann beliebig ausgebildet sein, vorausgesetzt ihre Ausgangsimpedanz ist bei sich ändernder äquivalenter Ge.neratoreingangsimpedanz von herausragender Konstanz. Beispielsweise könnte die Stufe 31a des Typs mit Folger sein, wobei zweckmäßigerweise ein Feldeffekttransistor (FET) in dem Aufbau mit FoI-ger verwendet wird. Fig. 2c zeigt das Zeitverhalten des amThe second connection of the resistor 27a is connected to the output of the amplifier 28a and to the input of a suitable one Isolation stage 31a connected. The isolating stage 31a can be designed as desired, provided its output impedance is of outstanding constancy when the equivalent generator input impedance changes. For example, could the stage 31a of the type with follower, expediently a field effect transistor (FET) in the structure with FoI-ger is used. Fig. 2c shows the time behavior of the am

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Ausgang der Trennstufe 31a abgenommenen Spannungssignals (v ).Output of the separation stage 31a picked up voltage signal (v).

Der Ausgang der Trennstufe 31a ist, wie bereits erwähnt, mit dem invertierenden Eingang (-) des Differenzverstärkers 20 verbunden, dessen Ausgang mittels eines Signalverstärkers 32, der die Funktion eines aktiven Bandbegrenzungsfilters hat, ' mit dem Eingang 33, zweckmäßigerweise dem invertierenden Eingang (-■) , eines geeigneten logarithmischen Verstärkers 34 verbunden sein kann, dessen einer Eingang 35, zweckmäßigerweise der nicht-invertierende Eingang (+), mit einem Anschluß 36 verbunden ist. Diesem Anschluß 36 wird in einer nicht gezeigten Weise ein geeignetes kontinuierliches Signal zugeführt. Der Ausgang des logarithmischen Verstärkers 34 ist mit einem Anschluß 37 verbunden, der mit einem (nicht gezeigten) geeigneten Datenlieferungs- bzw. Sichtbarmachungssystem verbunden sein kann.As already mentioned, the output of the isolating stage 31a is connected to the inverting input (-) of the differential amplifier 20 connected, the output of which by means of a signal amplifier 32, which has the function of an active band limiting filter, 'with the input 33, expediently the inverting input (- ■), a suitable logarithmic amplifier 34 can be connected, one input 35 of which, expediently the non-inverting input (+) is connected to a terminal 36. This terminal 36 is in a not shown Manner, a suitable continuous signal is supplied. The output of the logarithmic amplifier 34 is with one Port 37 which may be connected to a suitable data delivery or visualization system (not shown) can.

Der Kondensator 26a, der Widerstand 27a und der Verstärker 28a sind so dimensioniert, daß sie insgesamt eine Integratorschaltung 40a für das elektrische Signal i_D bestimmen.The capacitor 26a, the resistor 27a and the amplifier 28a are dimensioned in such a way that, as a whole, they determine an integrator circuit 40a for the electrical signal i _D.

Der Zweig 16b des Nachweisabschnittes 15 hat im wesentlichen 0 den gleichen Aufbau wie der Zweig 16a. Daher sind die Komponenten und die Schaltungen des Zweigs 16b mit den gleichen Bezugsziffern, jedoch nun mit Index b anstelle des Indexes a, bezeichnet. Im einzelnen unterscheidet sich im Beispiel der Fig. 1 der Zweig 16b vom Zweig 16a nur hinsichtlich der Eingangs- und Ausgangsbereiche. Hinsichtlich des Eingangsbereichs des Zweiges 16b ist zu sehen, daß die Diode 21b in einem Behälter 41 aufgenommen ist, der verhindert, daß optische Strahlung die lichtempfindliche Fläche der Diode 21b erreicht. Im Ausgangsbereich des Zweigs 16b ist zu sehen, daß der Ausgang der Trennstufe 31b mit dem ersten Anschluß eines Stellwiderstands 42 verbunden ist, dessen zweiter Anschluß mit Masse und dessen Mittelabgriff mit dem nicht-invertierenden Eingang (+) des Differenzverstärkers 20 verbunden ist.The branch 16b of the detection section 15 has essentially 0 has the same structure as branch 16a. Hence the components and the circuits of branch 16b are denoted by the same reference numerals, but now with index b instead of index a. In detail, in the example of FIG. 1, branch 16b differs from branch 16a only with regard to the input and exit areas. With regard to the input area of branch 16b, it can be seen that diode 21b in FIG a container 41 is received, which prevents optical radiation from reaching the photosensitive surface of the diode 21b. In the output area of the branch 16b it can be seen that the output of the isolating stage 31b with the first connection of a Variable resistor 42 is connected, its second connection to ground and its center tap to the non-inverting Input (+) of the differential amplifier 20 is connected.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der Vorrichtung 10 beschrieben, wobei aus Gründen der Einfachheit zunächstThe mode of operation of the device 10 will now be described below, initially for the sake of simplicity

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nur das Verhalten des Zweiges 16a des Nachweisabschnitts 15 beschrieben wird und erst dann die Abwandlungen des Verhaltens beschrieben werden, die auf das Vorhandensein des Zweiges 16b zurückgehen, wobei berücksichtigt wird, daß der Differenzverstärker 20 die Differenz zwischen den an den Ausgängen der Zweige 16a und 16b vorhandenen Signalen verstärkt. Die Beschreibung des theoretischen Teils betreffend die Rückstreuung des in die Faser 11 eingeführten optischen Impulssignals in derselben ist hier weggelassen, da dieser theoretische Teil als vollständig bekannt betrachtet werden kann. Hier soll, wie bereits erwähnt, lediglich herausgestellt werden, daß das rückgestreute und der Diode 21a zugeführte optische Signal theoretisch ein exponentielles Abfallverhalten hat und in der Praxis geringe Abweichungen von der exponentiellen Kurve als Folge eines Mangels an Homogenität, von Defekten und von mehr oder weniger stark ausgeprägten Fehlpassungen in dem durch die Faser 11 gebildeten Abschnitt zeigt. Sollte der Abschnitt durch die Kaskadenverbindung einer Vielzahl kleiner Differenzen zwischen den betreffenden Dämpfungskonstanten gebildet sein, dann ist in diesem Fall das rückgestreute Signal aus mehreren aufeinanderfolgenden Abschnitten mit abnehmendem Exponentialverhalten gebildet, von denen jeder einen eigenen Wert für die Abfallkonstante hat.only the behavior of the branch 16a of the detection section 15 is described and only then the modifications of the behavior will be described, which go back to the presence of the branch 16b, taking into account that the Differential amplifier 20 amplifies the difference between the signals present at the outputs of branches 16a and 16b. The description of the theoretical part concerning the backscattering of the optical introduced into the fiber 11 Pulse signal in the same is omitted here since this theoretical part is considered to be fully known can. Here, as already mentioned, it should only be emphasized that the backscattered and the diode 21a supplied optical signal theoretically has an exponential decay behavior and in practice small deviations from the exponential curve as a result of a lack of homogeneity, of defects and of more or less pronounced Mismatches in the section formed by the fiber 11 shows. Should the section through the cascade connection a large number of small differences between the concerned Attenuation constants are formed, then in this case the backscattered signal is made up of several successive ones Sections with decreasing exponential behavior are formed, each of which has its own value for the decay constant Has.

Wenn man aus Gründen der Einfachheit annimmt, daß eine Faser mit ungefähr konstanter Dämpfung pro Einheitslänge vorliegt, dann zeigt das durch die Diode 21a (Zweig 16a) erzeugte Signal i_D das in Fig. 2b gezeigte Verhalten. Die zeitliche Integration des Signals i_D durch die Integratorschaltung 40a erlaubt, daß man das in Fig. 2c gezeigte Signal v_ß gewinnt, welches einen ersten nahezu vertikalen Abschnitt, der Amplitude v_B0/als Folge der Integration des reflektierten Impulses (I_m ) und einen zweiten Abschnitt mit zunehmendem Exponentialverhalten aufweist. Insbesondere weil das Integral einer Exponentialfunktion wiederum eine Exponentialfunktion mitAssuming for the sake of simplicity that there is a fiber with approximately constant attenuation per unit length, then the signal i _D generated by the diode 21a (branch 16a) exhibits the behavior shown in FIG. 2b. The temporal integration of the signal i _D by the integrator circuit 40a permits one v _ß wins the signal shown in Fig. 2c, which v has a first nearly vertical portion of the amplitude _{B0 /} as a result of integration of the reflected pulse (I _m) and has a second section with increasing exponential behavior. Especially because the integral of an exponential function in turn has an exponential function

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der gleichen Zeitkonstanten (K₁ in diesem speziellen Fall) ist, bewahrt der zweite Abschnitt,in Form einer Zeitkonstanten K₁, die zur Dämpfungskonstanten der Faser 11 gehörige Information. Durch geeignete Dimensionierung der Kapazität des Kondensators 26a ist es über die Integration des Signals möglich, eine nützliche Kompression der Dynamik zu erzielen . Die Grenze für diese Kompression wird durch den Umstand gegeben, daß die Kapazität des Kondensators 26a auch den Durchlaßbereich der Integratorschaltung 40a beeinflußt und dieser Durchlaßbereich als Funktion der gewünschten räumlichen Auflösung dimensioniert werden muß. of the same time constant (K ₁ in this special case), the second section preserves, in the form of a time constant K ₁ , the information pertaining to the attenuation constant of the fiber 11. By suitably dimensioning the capacitance of the capacitor 26a, it is possible, by integrating the signal, to achieve a useful compression of the dynamics. The limit for this compression is given by the fact that the capacitance of the capacitor 26a also influences the passband of the integrator circuit 40a and this passband must be dimensioned as a function of the desired spatial resolution.

Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 18 bewirkt die rasche Entladung des Kondensators 26a mit einer Zeitvoreilung des Werts t-, (siehe Fig. 2c) bezüglich des übertragenen optisehen Impulses, was den Schalter 30a schließt und damit den Widerstand 29a (eines geeigneten niedrigen Werts) in Parallelschaltung zum Kondensator 26a bringt. Wie im einzelnen weiter oben erläutert, bleibt der Schalter 30a während der gesamten Nachweiszeitdauer des rückgestreuten optischen Signals offen.The output signal of the pulse generator 18 causes the capacitor 26a to discharge rapidly with a time lead of the value t- (see Fig. 2c) with respect to the transmitted opti Pulse, which closes switch 30a and thus resistor 29a (of a suitable low value) in parallel brings to capacitor 26a. As explained in detail above, the switch 30a remains during the entire Detection time of the backscattered optical signal open.

Daraus, daß der Zweig 16b im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Zweig 16a hat, läßt sich folgern, daß die Verarbeitung des Signals beginnend bei der Diode 21b bis zum Ausgang der Trennstufe 31b entsprechend zu derjenigen, wie sie unter Bezugnahme auf den Zweig 16a beschrieben wurde, vor sich geht. Im Zweig 16b wird die Diode 21 in Dunkelheit gehalten, so daß in diesem Zweig nur der Dunkelstrom der Diode 21b verstärkt wird. Durch geeignete Einstellung des Mittelabgriffs des Stellwiderstands 42 ist es dann möglich, dem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 20 ein elektrisches Signal zuzuführen, das vom Standpunkt des mittleren zeitlichen Werts, berechnet über eine Periode mit einer der Zeitkonstanten RC der Integratorschaltung 40 gleichen Zeitdauer, das entsprechende elektrische Störsignal, wie es durch den Dunkelstrom der Diode 21a bestimmt und dem invertierendenFrom the fact that branch 16b is essentially the same Structure as the branch 16a has, it can be deduced that the processing of the signal starting at the diode 21b up to the output of the isolating stage 31b corresponding to that as it is with reference to branch 16a, is going on. In branch 16b, the diode 21 is kept in the dark, so that only the dark current of the diode 21b is amplified in this branch. By appropriately setting the center tap of the variable resistor 42 it is then possible to the non-inverting input of the differential amplifier 20 an electrical To supply the signal from the standpoint of the mean temporal value calculated over a period with one of the Time constants RC of the integrator circuit 40 equal time duration, the corresponding electrical interference signal as it is through determines the dark current of the diode 21a and the inverting

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Eingang des Differenzverstärkers 20 über den Zweig 16a zugeführt wird, kompensiert.The input of the differential amplifier 20 is supplied via the branch 16a is compensated.

Das am Ausgang des Differenzverstärkers 20 vorhandene Signal wird über den Verstärker 32 dem invertierenden Eingang (-) des logarithmischen Verstärkers 34 zugeführt, an dessen nicht-invertierendem Eingang (+) das Signal ankommt, das am Anschluß 36 vorliegt. Der logarithmische Verstärker wandelt die Differenz zwischen den Eingangssignalen in ein entsprechendes Signal um, das wegen des Exponentialverhaltens der seinem invertierenden Eingang zugeführten Spannung hinsichtlich der Steigung linear und proportional zum Wert der Dämpfungskonstanten der Faser 11 ist. Zu diesem Zweck muß der Wert der am Anschluß 35 vorliegenden Referenzspannung geeignet eingestellt werden.The one present at the output of the differential amplifier 20 The signal is fed to the inverting input (-) of the logarithmic amplifier 34 via the amplifier 32 whose non-inverting input (+) receives the signal that is present at terminal 36. The logarithmic amplifier converts the difference between the input signals into corresponding signal around, because of the exponential behavior the voltage applied to its inverting input the slope is linear and proportional to the value of the attenuation constant of the fiber 11. For this purpose must the value of the reference voltage present at terminal 35 can be suitably set.

Aus der Analyse der Eigenschaften der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung 10 ergibt sich, daß alle eingangs erwähnten Nachteile beseitigt sind.From the analysis of the properties of the according to the invention trained device 10 it follows that all the disadvantages mentioned above are eliminated.

Der kritischste Teil der Messung ist wie bei bekannten Geräten der Teil, der dem entferntesten Abschnitt der Faser 11 entspricht, weil das von dort kommende rückgestreute Signal schwächer und daher weniger gegen das Rauschen geschützt ist. Der Einfluß.des Rauschens ist jedoch verglichen mit bekannten Geräten sehr gering, weil sich die Integratorschaltung als Tiefpaßfilter verhält und daher die Beiträge zum Rauschen außerhalb ihres eigenen Durchlaßbereiches beseitigt. Dementsprechend erhält man durch Begrenzung dieses Durchlaßbereiches eine Zunahme der maximalen untersuchbaren Länge der Faser bei gleichbleibender Genauigkeit. Wie bereits erwähnt, bedeutet eine solche Beschränkung des Durchlaßbereiches eine Verschlechterung der räumlichen Auflösung. In manchen Fällen kann es notwendig sein, den Durchlaßbereich selbst über die Grenze hinaus zu beschränken, die durch die gewünschte Auflösung vorgegeben wird, um eine Information, selbst indirekt auf ziemlich große Entfernungen, über die Dämpfung des Endteils eines sehr langen Abschnitts zu erhalten. Zu diesem Zweck kannAs with known devices, the most critical part of the measurement is the part which is the most distant section of the fiber 11, because the backscattered signal coming from there weaker and therefore less protected against noise. The influence of the noise, however, is compared with known ones Devices very little, because the integrator circuit behaves as a low-pass filter and therefore the contributions to the noise eliminated outside of their own passband. Accordingly, limiting this pass band is obtained an increase in the maximum investigable length of the fiber while maintaining the same accuracy. As already mentioned, such a restriction of the pass band means a deterioration in the spatial resolution. In some cases it may be necessary to restrict the passband itself beyond the limit imposed by the desired resolution is given in order to obtain information, even indirectly over fairly large distances, about the attenuation of the end part of a very long section. To this end can

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die Integratorschaltung 40a so ausgeführt sein, daß eine Veränderung des Durchlaßbereiches möglich ist. Dann läßt sich die Integratorschaltung mit größerem Durchlaßbereich zur genauen Untersuchung eines kurzen Abschnitts und mit eingeschränkterem Durchlaßbereich für den oben genannten Zweck verwenden. Diese Veränderungen können durch Verwendung verschiedener Werte für den Widerstand 27a oder den Kondensator 26a erzielt werden. Der Durchlaßbereich der Integratorschaltung 40b wird zweckmäßig in der gleichen Weise verändert.the integrator circuit 40a be designed so that a change of the pass band is possible. Then the integrator circuit with a larger pass band can be used for precise Use investigation of a short section and with a more restricted passband for the above purpose. These Variations can be achieved by using different values for resistor 27a or capacitor 26a. The pass band of the integrator circuit 40b is suitably changed in the same manner.

Der Hauptnachteil bekannter Geräte, der darin besteht, daß die gesamte meßbare Dämpfung durch die Dynamik des Empfängerverstärkers begrenzt ist, ist beseitigt, da bei der Vorrichtung 10 der Bereich des Nutzsignals v„ nicht mehr eindeutig durch denjenigen des momentanen rückgestreuten optischen Signals bestimmt wird. Insbesondere kann der Bereich von v„ nennenswert komprimiert werden, auch wenn die Integratorschaltung 40 eine Verstärkung von mehr als 1 hat. Dies wird durch Einwirkung auf die Werte der Komponenten der Schaltung selbst erreicht. Diese Möglichkeit hat bei gleichbleibender Dynamik des Verstärkers eine erhebliche Zunahme der Länge des inspizierbaren Lichtleitfaserabschnitts zur Folge. Andererseits kann die Vorrichtung 10 gut dazu verwendet werden, mit einer einzigen Messung das Gesamtverhalten der Dämpfung auf einem gesamten Anschlußabschnitt zu überprüfen, der aus mehreren miteinander verbundenen Faserstücken gebildet ist. Umgekehrt könnte die genaue Prüfung der einzelnen Verbindungen während der Belichtung Stück für Stück unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Geräts durchgeführt werden.The main disadvantage of known devices is that all of the measurable attenuation is due to the dynamics of the receiver amplifier is limited, is eliminated, since in the device 10 the range of the useful signal v "is no longer unambiguous is determined by that of the instantaneous backscattered optical signal. In particular, the range of v " can be significantly compressed even if the integrator circuit 40 has a gain of more than one. This is going through Affecting the values of the components of the circuit itself is achieved. This possibility has with constant dynamics of the amplifier results in a significant increase in the length of the inspectable optical fiber section. on the other hand the device 10 can be used well with a single measurement to check the overall behavior of the attenuation on an entire connection section consisting of several interconnected Fiber pieces is formed. Conversely, the exact examination of the individual connections could be during the exposure Can be performed piece by piece using any conventional apparatus.

Der Nachteil infolge des an der Eingangsfläche der Faser 11 reflektierten Impulses ist praktisch beseitigt, da das Nutzsignal v_ß nicht mehr durch die momentane Spitzenleistung des reflektierten Signals, sondern durch seine Gesamtenergie beeinflußt wird, die wegen der kurzen Dauer des Impulses selbst gering ist. Umgekehrt kann in manchen Fällen die Tatsache, daß das zu verarbeitende Signal v„ schnell von demThe disadvantage due to the pulse reflected at the input surface of the fiber 11 is practically eliminated, since the useful signal v _{ß is} no longer influenced by the instantaneous peak power of the reflected signal, but by its total energy, which is low because of the short duration of the pulse itself. Conversely, in some cases, the fact that the signal to be processed can quickly change from the

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Wert O auf einen Wert v_ß0, wie in Fig. 2 gezeigt, zunimmt, von Vorteil sein. Jedenfalls ist klar, daß es, wenn der Beitrag von v„_o in Prozent bezogen auf die Dynamik des Verstärkers 32 übermäßig ist, stets möglich ist, diesen Beitrag innerhalb der Grenzen für den gewünschten Wert dadurch zu halten, daß einfach der Wert einer von der Spannung v„ abzuziehenden Referenzspannung geeignet eingestellt wird.Value O increases to a value v _β0 , as shown in FIG. 2, may be advantageous. In any case, it is clear that if the contribution of v " _o in percent based on the dynamics of the amplifier 32 is excessive, it is always possible to keep this contribution within the limits for the desired value by simply adding the value of one of the Voltage v "reference voltage to be subtracted is set appropriately.

Es läßt sich sagen, daß dank der Beschränkung des Durchlaßbereiches und der konsequenten Verbesserung des Signal Rausch-Verhältnisses es nicht mehr absolut notwendig ist, einen Sekundärelektronenvervielfacher oder eine Avalanche-Diode (APD) zu verwenden, sondern daß vielmehr mit allen daraus resultierenden Vorteilen eine PIN-Diode verwendet werden kann. Die rauscharmen Breitband-Vorverstärker 25a und 25b gestatten eine geeignete Verstärkung des auf die jeweiligen Eingänge gehenden elektrischen Signals ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Dynamik, da dieses elektrische Signal immer noch einen niedrigen Wert hat. Zweckmäßigerweise könnten die Verstärker 25a, 25b unter Verwendung von Feldeffekttransistoren (FET) aufgebaut sein, wobei in der Tat bekannt ist, daß so aufgebaute Verstärker sehr gut geeignet sind, den Photodioden 2Ia₇ 21b nachgeschaltet zu werden, wenn diese letzteren ihrerseits PIN-Dioden sind.It can be said that thanks to the restriction of the pass band and the consequent improvement of the signal-to-noise ratio, it is no longer absolutely necessary to use a secondary electron multiplier or an avalanche diode (APD), but rather a PIN with all the advantages that result from it -Diode can be used. The low-noise broadband preamplifiers 25a and 25b allow a suitable amplification of the electrical signal going to the respective inputs without significant impairment of the dynamics, since this electrical signal still has a low value. Conveniently, could be the amplifier 25a may be constructed 25b using field effect transistors (FET), it is known in fact that thus constructed amplifiers are very well suited to be connected downstream of the photodiodes 2Ia ₇ 21b, if this latter in turn are PIN diodes .

Das Vorsehen der Trennstufen 31a, 31b unmittelbar hinter den entsprechenden Integratorschaltungen verhindert die Einführung parametrischer Schwingungen infolge des periodischen öffnens und Schließens der Schalter 30a, 30b.The provision of the separation stages 31a, 31b immediately behind the corresponding integrator circuits prevents the introduction parametric oscillations due to the periodic opening and closing the switches 30a, 30b.

Schließlich liegt auf der Hand, daß Abwandlungen der Vorrichtung 10 im Rahmen der Erfindung natürlich möglich sind.Finally, it is obvious that modifications of the device 10 are of course possible within the scope of the invention.

Beispielsweise kann, obwohl es sich gegenwärtig anbietet, als Photodetektor eine PIN-Diode zu verwenden, jeder andere Photodetektor, beispielsweise ein Sekundärelektronenvervielfacher, eine Avalanche-Diode (APD) oder auch andere Vor-' richtungen, verwendet werden. Auch kann der Photodetektor 21b von anderem Typ als der Photodetektor 21a sein, voraus-For example, although it is currently appropriate, to use a PIN diode as a photodetector, any other photodetector, for example a secondary electron multiplier, an avalanche diode (APD) or other devices can be used. The photodetector can also 21b of a different type than the photodetector 21a, provided that

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gesetzt er hat solche Eigenschaften, daß bei Fehlen des optischen Bündels 24 das Signal am Ausgangsanschluß 37 des Nachweisabschnittes 15 im wesentlichen null ist. Insbesondere kann die Diode 21b eine PIN-Diode sein, auch wenn die Diode 21a eine Avalanche-Diode ist.set it has such properties that in the absence of optical Beam 24, the signal at the output terminal 37 of the detection section 15 is essentially zero. In particular, can the diode 21b can be a PIN diode, even if the diode 21a is an avalanche diode.

Der Kondensator 26, der nach der vorliegenden Beschreibung als eigene Komponente betrachtet wurde, kann unter bestimmten Arbeitsbedingungen physisch auch allein durch die Streukapazität am Eingang des Verstärkers 28 gebildet sein.The capacitor 26, according to the present description was viewed as a separate component can, under certain working conditions, also be physically performed solely by the Stray capacitance be formed at the input of the amplifier 28.

Die Pegeleinstellung des durch den Zweig 16b erzeugten Signals kann erfolgen, indem dem Photodetektor 21b eine zeitlich konstante geeignete optische Strahlung geeignet einstellbaren Pegels zugeführt wird.The level setting of the generated by branch 16b Signal can take place in that the photodetector 21b can suitably set a suitable optical radiation that is constant over time Level is supplied.

Die Verstärker 25a, 25b können weggelassen sein. In diesem Fall sind die Photodioden 21a, 21b direkt mit den Eingängen der entsprechenden Integratorschaltungen 40a, 40b verbunden. The amplifiers 25a, 25b can be omitted. In this In this case, the photodiodes 21a, 21b are connected directly to the inputs of the corresponding integrator circuits 40a, 40b.

Eine oder beide der durch die Photodetektoren 21a, 21b und die Breitbandverstärker 25a, 25b gebildeten Schaltungen können einschließlich der Feldeffekttransistoren durch Phototransistoren ersetzt sein.Either or both of the photodetectors 21a, 21b and circuits formed by the broadband amplifiers 25a, 25b including the field effect transistors by phototransistors be replaced.

Das Steuersignal für die Schalter 30a, 30b kann durch ein optisches Signal mit kleiner Voreilung bezüglich des auf die Lichtleitfaser 11 gegebenen Impulssignals ersetzt sein. Da Fig. 2 deutlich zeigt, daß im Betrieb der Vorrichtung periodische Bedingungen hergestellt sind, liegt auf der Hand, daß. anstelle eine Verzögerung des Steuersignals für die optische Quelle 17 bezüglich des Steuersignals für die Schalter 30a, 30b auch eine Verzögerung des letzteren bezüglich des ersteren möglich ist. Außerdem ist klar, daß eine solche relative Verzögerung anstatt durch eine Einwirkung auf den elektrischen Teil der Vorrichtung auch durch eine Einwirkung auf den optischen Teil, beispielsweise das Fokussiersystem 13, derselben erreicht werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Widerstände 29a, 29b und SchalterThe control signal for the switches 30a, 30b can by an optical signal with a small advance with respect to the Optical fiber 11 given pulse signal be replaced. There Fig. 2 clearly shows that periodic conditions are established in the operation of the device, it is obvious that. instead of delaying the control signal for the optical source 17 with respect to the control signal for the switches 30a, 30b a delay of the latter with respect to the former is also possible. It is also clear that such a relative Delay instead of acting on the electrical part of the device also by acting on the optical part, for example the focusing system 13, of the same can be achieved without departing from the scope of the invention to leave. The resistors 29a, 29b and switches

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30a, 30b zur Verursachung der raschen Entladung der Kondensatoren 26a, 26b sind für das Arbeiten der Vorrichtung 10 nicht absolut notwendig und können durch andere geeignete Schaltungen oder Vorrichtungen ersetzt sein. 30a, 30b for causing the rapid discharge of the capacitors 26a, 26b are not for the operation of the device 10 absolutely necessary and can be replaced by other suitable circuits or devices.

Zweckmäßigerweise kann jeder Widerstand 27a, 27b durch eine Reihe von Widerständen mit fortschreitend abnehmendem Widerstandswert und auswählbar durch einen geeigneten Umschalter ersetzt sein. Das Einsetzen abnehmender Widerstandswerte würde zu einer entsprechenden Zunahme des Durchlaßbereiches der Integratorschaltungen 40a, 40b führen, so daß die Vorrichtung 10 auf geeignet kurzen Abschnitten die Identifikation selbst kleiner lokalisierter Defekte gestatten würde. Genau das gleiche gilt auch hinsichtlich der Kondensatoren 26a, 26b.Each resistor 27a, 27b can expediently be replaced by a series of resistors with progressively decreasing Resistance value and can be replaced by a suitable changeover switch. The onset of decreasing resistance values would lead to a corresponding increase in the pass band of the integrator circuits 40a, 40b, so that allow the device 10 to identify even small localized defects over suitably short sections would. Exactly the same also applies with regard to the capacitors 26a, 26b.

Die Vorrichtung 10 kann mit einem weiteren Umschalter ausgestattet sein, durch den es möglich sein sollte, die Integratoren 40a, 40b zu eliminieren. In diesem Fall würde sich dann die Vorrichtung im wesentlichen wie irgendein gegenwärtig auf dem Markt befindliches Gerät verhalten. Dies läßt sich als Sonderfall dessen begreifen, was im vorstehenden Absatz ausgeführt wurde.The device 10 can be equipped with a further changeover switch by which it should be possible to eliminate the integrators 40a, 40b. In this case, the Device behaves essentially like any device currently on the market. This can be seen as a special case understand what has been said in the preceding paragraph.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung könnte zweckmäßigerweise dadurch abgewandelt sein, daß nachgeschaltet jeder Integratorschaltung 40a, 40b oder nachgeschaltet dem Differenzverstärker 20 eine Driftschaltung eingesetzt ist. Bei einem solchen Aufbau würde die erste Verstärkung des Signals i_D, auf niedrigem Pegel, so ausgeführt, daß das eingeführte Rauschen minimal wird. Das am Ausgang der Driftschaltung gewonnene Signal hätte daher das gleiche Verhalten wie das Signal i_D, aber ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis als dasjenige, das man mit einem .The circuit shown in FIG. 1 could expediently be modified in that, downstream of each integrator circuit 40a, 40b, or downstream of the differential amplifier 20, a drift circuit is used. With such a construction, the first amplification of the signal i _D , at a low level, would be carried out in such a way that the noise introduced is minimal. The signal obtained at the output of the drift circuit would therefore have the same behavior as the signal i _D , but a better signal-to-noise ratio than that obtained with a.

Breitbandverstärker erhielte. Die Schaltung der Fig. 1 könnte ferner dadurch modifiziert werden, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mit der die Driftschaltung nach Belieben eingesetzt oder nicht eingesetzt v/erden kann.Broadband amplifier. The circuit of FIG. 1 could also be modified in that a switching device is provided with which the drift circuit after Can be used or not used at will.

Schließlich kann das Zeitverhalten der Einhüllenden desFinally, the time behavior of the envelope of the

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Ubertragungsimpulses geeignet so abgewandelt Werden, daß irgendein gewünschtes Erfordernis erfüllt wird.Transmission pulse are suitably modified so that any desired requirement is met.

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Claims

PATENT LAWYERS

σ /, ΤΕΜΤ ATTORNEYS EUROPEAN PAT [NTVER1RE £ TI = R MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEANS -

CEAT CAVI SpÄ.
DOOR IN ITALY

DR. ROLF E. WILHELMS DR. HELMUT KILIAN

GEIBELSTRASSE 6

8OOO MUNICH 8O

TELEPHONE (0 89) 47 40 73 'TELEX & a34 67 (wilp-d) TELEGRAMS PATRANS MUNCHKN IEI F'C <"! HERE gr '.> (OM)"·;■■.> Ι ΙΟβ

P 1381-DE

Device for measuring the attenuation of a along a
Optical fiber advancing optical signal

Priority:

February 10th November 9th

1981 - ITALY - No. 67 185-A / 81 1981 - ITALY - No. 68 446-A / 81

PATENT CLAIMS

Device for measuring the attenuation of an optical signal traveling along an optical fiber, with a section for generating and transmitting an optical pulse signal for input into the optical fiber, a Section for the detection of the coming from the optical fiber

CEAT CAVI S.p.A.

the optical signal and for the conversion of the optical signal into an electrical signal by means of a first Photodetector, and an optical power splitter, which is used for the directional ■ connection of the generation and transmission section is set up with the optical fiber and the optical fiber with the detection section, thereby g e k e n? n It is shown that the detection section (15) is a first integrator circuit connected downstream of the first photodetector (21a) (40a) which generates an output signal which is the time integral of the conversion of the from the optical fiber (11) coming optical signal obtained electrical Signal is.

2. Device according to claim 1, characterized in that g e k e η η, that the detection section (15) has a second photodetector which is not exposed to optical radiation (21b) and a differential stage (20), both of which are connected in such a way that the dark current of the second photodetector in the same way as the electrical signal generated by the first photodetector (21a) is processed, and that the difference stage the difference formation which carries out two electrical signals resulting from the processing.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the differential amplifier (20) has inputs (+, -) which are connected to the output of a first branch (16a) and a second branch (16b), which are also part of the detection section (15) and each start with the first (21a) and the second photodetector (21b).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the first integrator circuit in the first branch (16a) (40a) and a second integrator circuit (40b) is located in the second branch (16b).

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5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the first and / or second integrator circuit (40a, 40b) comprises an amplifier (28a, 28b) and the capacitance of at least one as integrating capacitance The capacitor (26a, 26b) connected to the input of the amplifier is used.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the first and / or second integrator circuit (40a, 40b) comprises an amplifier (28a, .28b) and uses the parasitic input capacitance as an integrating capacitance.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized g e indicates that the amplifier (21a, 21b) has a high input impedance.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that in parallel with each integrating capacitance a branch with a switch (30a, 30b) is located, the actuation of which with the repetition time of the optical Pulse signal takes place.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that g e k e η η, that the actuation of the switch (30a, 30b) is electrically controlled by means of an electrical pulse signal supplied by a pulse generator (18) connected to the section (12) for generation and transmission of the optical pulse signal.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the pulse generator (18) has a delay circuit (19) is connected to an optical source (17), and that the control signal for the switch (30a, 3 0b) is removed in front of the delay circuit (19).

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11. The device according to claim 10, characterized in that the delay circuit (19) through a delay line or one or more monostable multivibrators is formed.

12. The device according to claim 8, characterized in that the actuation of the switch (30a, 30b) is controlled by means of an electrical signal obtained by converting an optical signal transmitted by an optical source (17) belonging to the section (12) for the generation and transmission of the optical pulse signal or comes from the optical power divider (14).

13. Device according to one of claims 5 to 12, characterized characterized in that the first and / or second amplifier (28a, 28b) have a feedback resistor which can be selected from a number of resistors via a first switching device.

14. Device according to one of claims 4 to 13, characterized in that both the first (40a) as the second integrator circuit (40b) is also followed by an associated isolating stage (31a, 31b) in which the The value of the output impedance is essentially insensitive to the fluctuations in the circuit in front of it, which correspond to the opening and closing operations of the switch (30a, 30b) * speak.

15. The device according to claim 14, characterized in that g e k e η η, that each of the separation stages (31a, 31b) comprises a field effect transistor (FET) connected in a follower structure.

16. Device according to one of claims 3 to 15, characterized in that a broadband connection

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stronger (25a, 25b) are connected immediately downstream of each of the photodetectors (21a, 21b) is.

17. The device according to claim 16, characterized in that g e k e η η, that each photodetector (21a, 21b) is formed by a PIN photodiode and that each broadband amplifier (25a, 25b) comprises a field effect transistor (FET).

18. The device according to claim 16, characterized in that g e k e η η, that at least one of the photodetectors (21a, 21b) is formed by a phototransistor.

19. Device according to one of claims 3 to 18, characterized marked that in at least one of the branches (16a, 16b) a gain adjustment device (42) is provided.

20. Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the incident radiation the second photodetector (21b) is provided with a temporally constant optical radiation of adjustable intensity.

21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection section (15) is one of the differential stages as an output amplifier (20) downstream logarithmic amplifier (34).

22. The device according to claim 21, characterized in that g e k e η η, that the logarithmic amplifier (34) one

Has input (35) to which a voltage signal can be given which is suitable for subtracting from the signal which the logarithmic amplifier receives from the differential stage (20).
35

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23. Apparatus according to claim 21 or 22, characterized in that between the differential stage (20) and the logarithmic amplifier (34) is a linear amplifier (32).

24. The device according to claim 23, characterized in that the linear amplifier (32) is a differential amplifier with an input to which a Voltage signal of the differential amplifier (20) is given.

25. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a drift circuit in any section after the integrator circuit (40a).

26. The apparatus of claim 25 related to a of claims 22 to 24, characterized in that the drift circuit between the differential stage (20) and

the logarithmic amplifier (34). 20th

27. The apparatus according to claim 26, characterized in that it has a second switching device for Has removal of the drift circuit from the circuit.