DE3335129A1 - Verfahren zur sichtbarmachung einer dotierten struktur in undotierter umgebung - Google Patents
Verfahren zur sichtbarmachung einer dotierten struktur in undotierter umgebungInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA 83 P 8 0 3 1 QF
Verfahren zur Sichtbarmachung einer dotierten Struktur in
undotierter Umgebung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sichtbarmachung einer dotierten Struktur in undotierter
Umgebung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Beispiel für eine dotierte Struktur in undotierter Umgebung ist der Kern aus dotiertem Quarzglas einer Monomodefaser
mit einem Mantel aus undotiertem Quarzglas, der den Kern umgibt.
Optische Übertragungsstrecken mit Monomodefasern stellen besondere Anforderungen an Qualität und Reproduzierbarkeit
der Faserspleiße. Um gleichbleibend hohe Qualität der Spleißverbindung zu sichern, ist eine sorgfältige
Ausrichtung der Faserkerne vor und während des eigentlichen Spleißvorganges notwendig. Eine Methode zur Ausrichtung
der Faserkerne ist die Minimierung der Übergangsdämpfung bei Längsdurchstrahlung der Spleißstelle.
Dieses Verfahren erfordert großen Aufwand zur Ein- und Auskoppelung des Monitorstrahls. Es werden deshalb
Methoden benötigt, bei denen die Kerne von Monomodefasern mit Durchleuchtung quer zur Faserachse sichtbar
gemacht werden können, so daß eine visuelle Ausrichtung ermöglicht wird.
Die Mikroskopie an Monomodefaserkernen ist jedoch problematisch,
denn für sichtbares Licht ist der Kern von Monomodefasern wie auch das umgebende Material hochtransparent.
Die Phasenfronten einer den Kern quer durchlaufenden Lichtwelle werden durch die kleine Brechzahldiffe-Ed
1 Kow / 29.8.1983
■ Ψ-
• -2- VPA 83 P 8 0 3 1 DE
renz, die etwa 1 o/oo beträgt, und den kleinen Kerndurchmesser nur geringfügig deformiert. Derart geringe
Phasenunterschiede können nur mit großem Aufwand in brauchbaren Hell-Dunkel-Kontrast im Mikroskopbild
verwandelt werden.
Dies gilt für transparente dotierte Strukturen in transparenter undotierter Umgebung generell.
Aufgabe der Erfindung ist es, aufzueigen, wie bei einem
Verfahren der eingangs genannten Art auf einfache Weise der Kontrast in einem Mikroskopbild der Struktur erhöht
werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine deutliche Kontrasterhöhung im unsichtbaren Mikroskopbild erreicht,
die eine einfache Auswertung gestattet.
Eine einfache und zweckmäßige Art der Auswertung ist im Anspruch 2 angegeben. Bei kontrasterhaltender Umwandlung
erscheint im sichtbaren Bild die dotierte Struktur deutlich gegen die Umgebung abgehoben, beispielsweise als
dunkle Struktur gegen eine helle Umgebung.
Wie bereits angedeutet, ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Sichtbarmachung des Kerns einer Monomodefaser geeignet
Wenn die Monomodefaser insgesamt aus Quarzglas besteht, wobei der Kern aus Quarzglas mit GeOp oder TiOp dotiert
ist, wird zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 3 das unsichtbare Mikroskopbild des Kerns mit UV-Licht erzeugt, dessen
spektrale Charakteristik dem Absorptionsverhalten der verwendeten Dotierstoffe angepaßt ist. In diesem Wellenlängenbereich
weist sowohl der mit GeO2 dotierte als auch der mit Ti0_ dotierte Quarz eine Absorp-
tionsbande auf, die bei undotiertem Quarz fehlt "(siehe
dazu PC. Schultz: UV-Absorption of Ge and Ti in fused silica. Xlth Int. Congress of Glass, Prague 1977).
Zur Sichtbarmachung des mit GeO- dotierten Kerns wird
zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 4 UV-Licht aus dem Wellenlängenbereich von 230 nm bis 380 nm verwendet. Bei
Beobachtung in diesem Wellenlängenbereich erscheint der Kern dunkel gegen die Umgebung.
Bei der zentralen Wellenlänge 242 nm des genannten Wellenlängenbereichs und bei 5%iger GeOp-Dotierung ergibt
sich eine Verdunkelung des Kerns von 5% bei Durchstrahlung eines 10 μΐη dicken Faserkerns. Ein wesentlicher
zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß wegen der kürzeren Lichtwellenlänge eine doppelt so hohe örtliche Auflösung
erzielt wird.
Vorteilhafterweise wird gemäß Anspruch 5 das UV-Licht
mit einer Hg-Hochdrucklampe und einem Schmalbandfilter erzeugt, das für den betreffenden UV-Wellenlängenbereich
durchlässig ist. Eine Hg-Lampe ist für mit GeO- dotierte
Kerne besonders gut geeignet, da Hg bei 238 nm eine starke Emissionslinie (6^ PQ - Q D1) hat.
25
Zweckmäßigerweise wird bei Verwendung von UV-Licht das
unsichtbare Mikroskopbild gemäß Anspruch 6 mit einem UV-Mikroskopobjektiv
aus Quarzglas erzeugt.
Vorteilhafterweise wird gemäß Anspruch 7 das unsichtbare
Mikroskopbild mit einem Fernsehsystem ausgewertet. Der Einsatz eines Fernsehsystems ermöglicht nicht nur die Um-
-* Wandlung in ein sichtbares Bild, sondern ermöglicht auch
ein ermüdungsfreies Arbeiten über einen längern Zeitraum.
P 8 O 3 1 DE
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 8 kann auch vorteilhaft bei der Prüfung transparenter Fasern
und Vorformen solcher Fasern und bei der Überwachung der
Fasergeometrie beim Faserziehen, insbesondere zur Qualitätssicherung,
angewendet werden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Figur erläutert.
Die Figur zeigt in schematischer und nicht maßstabsgetreüer
Darstellung eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung des Kerns einer Monomodefaser nach dem vorstehend
beschriebenen Verfahren.
Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Quecksilberhochdruckdampflampe
1, einem schematisch als Einzellinse dargestellten Kondensor 2, einem schematisch
als Einzellinse dargestellten Mikroskopobjektiv 3 und
einer Bildaufnahmeröhre 4 eines Fernsehsystems. Die optische Achse des optischen Systems ist mit A bezeichnet.
Das Licht der Quecksilberhochdruckdampflampe 1 wird durch
den Kondensor 2 in einer Ebene 0 fokussiert, die senkrecht zur optischen Achse steht und die zugleich eine
Objektebene im Objektraum des Mikroskopobjektivs 3 bildet. Dieser Objektebene 0 ist eine Bildebene B im Objektraum,
des Mikroskopobjekts 3 zugeordnet, in der ein Mikroskopzwischenbild eines in der Objektebene 0 liegenden Objekts
erzeugt wird. Die lichtempfindliche Bildaufnahmefläche
der Bildaufnahmeröhre 4 ist in der Bildebene B im Bereich des Mikroskopzwischenbildes angeordnet.
Die Quecksilberhochdruckdampflampe 1 erzeugt UV-Licht aus dem Wellenlängenbereich von 230 nm bis 380 nm, insbesondere
bei 238 nm und die Linsen des Kondensors 2 und des Mikroskopobjektivs
3 bestehen aus Quarzglas, das für Licht einer solchen Wellenlänge durchlässig ist. Entsprechend
muß die Bildaufnahmeröhre 4 für dieses Licht empfindlich sein.
In der Objektebene 0 ist der Kern 51 einer Monomodefaser
5 derart angeordnet, daß er im Brennfleck des vom Kondensor 2 erzeugten Fokus liegt. Die Monomodefaser 5 ist
beispielsweise so angeordnet, daß ihre Achse senkrecht zur Zeichenebene verläuft und die optische Achse A
schneidet. Ihr Mantel besteht aus undotiertem Quarzglas, während ihr Kern 51 aus Quarzglas besteht, das beispielsweise
mit 5% GeOp dotiert ist. Der Durchmesser des Kerns
51 beträgt beispielsweise 10 μπι.
Im genannten Wellenlangenbereich liegt eine Absorptionsbande des mit GeO- dotierten Quarzglases, die bei undotiertem
Quarzglas fehlt. Aus diesem Grunde wird der dotierte Kern 51 mit deutlichem Kontrast gegen seine Umgebung
im Mikroskopzwischenbild in der Bildebene B abgebildet. Da dieses Bild für das Auge unsichtbar ist, wird
es über die Bildaufnahmeröhre 4 ausgewertet. Die Auswertung kann beispielsweise elektronisch erfolgen und in
Kurven sichtbar gemacht werden, es kann aber auch auf einem Fernsehmonitor direkt sichtbar gemacht werde, wobei
zweckmäßigerweise noch eine Zwischenvergrößerung vorgenommen wird, die beispielsweise der Vergrößerung durch
ein Mikroskopokular entspricht. Im umgewandelten sichtbaren Bild hebt sich der abgebildete Kern wegen des
deutlichen Kontrastes im unsichtbaren Mikroskopzwischenbild deutlich gegen seine Umgebung ab.
Die Position 6 bezeichnet eine plankonvexe Zylinderlinse, deren Achse die optische Achse A senkrecht schneidet und
-S-
^Jb-. VPA 83 P 8 O 3 1 DE
die senkrecht zur Längsachse der Wonomodefaser 5 verläuft.
Diese Linse 6 besteht ebenfalls aus Quarzglas und dient zur Kompensation des bildverschlechternden Einflusses
der brechenden äußeren Umfangsfläche der Mono-5
modefaser
1 Figur 10
Claims (8)
- Patentansprüche(1. Verfahren zur Sichtbarmachung einer transparenten dotierten Struktur in einer transparenten undotierten Umgebung mittels eines Mikroskopobjektivs, wobei sichtbares Licht einen nicht oder nur schwer auswertbaren Kontrast in einem Mikroskopbild der Struktur erzeugt, dadurch g ekennzeichnet , daß mit unsichtbarem Licht aus einem Wellenlängenbereich, in dem sich die spektrale Absorption der dotierten Struktur deutlich von der spektralen Absorption der undotierten Umgebung unterscheidet, ein unsichtbares Mikroskopbild erzeugt wird, und daß dieses unsichtbare Bild ausgewertet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das unsichtbare Mikroskopbild zur Auswertung in ein sichtbares Bild umgewandelt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Sichtbarmachung des Kerns in einer Monomodefaser aus Quarzglas, deren Kern mit GeOp oder TiOp dotiert ist, dadurch g ekennzeichnet , daß das unsichtbare Mikroskopbild des Kerns mit UV-Licht erzeugt wird, dessen spektrale Charakteristik dem Absorptionsverhalten der verwendeten Dotierstoffe angepaßt ist.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zur Sichtbarmachung des mit GeO-dotierten Kerns UV-Licht aus dem Wellenlangenbereich von 230 μπι bis 380 μπι verwendet wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß das UV-Licht mit einer Hg-Hochdrucklampe und einem Schmalbandfilter erzeugt wird, das für den betreffenden UV-Wellenlängenbereich durchlässig ist.vpA 83 P 80 3 1OE
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das unsichtbare Mikroskopbild mit einem UV-Mikroskopobjektiv aus Quarzglas erzeugt wird.
- 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet , daß das unsichtbare Mikroskopbild mit einem Fernsehsystem ausgewertet wird.
- 8. Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehen den Ansprüche bei der Prüfung von transparenten Fasern und Vorformen von solchen Fasern und zur Überwachung der Fasergeometrie beim Faserziehen.
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| DE19833335129 DE3335129A1 (de) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | Verfahren zur sichtbarmachung einer dotierten struktur in undotierter umgebung |
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Cited By (2)
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- 1983-09-28 DE DE19833335129 patent/DE3335129A1/de not_active Withdrawn
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1984
- 1984-09-10 US US06/648,781 patent/US4613757A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| US4613757A (en) | 1986-09-23 |
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