DE3340426C1 - Verfahren und Gerät zum Justieren eines Lichtwellenleiters (LW) an der Schnittstelle eines LWL-Meßgerätes - Google Patents

Description

• Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von vier Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Hierbei zeigt jeweils in einem Blockschaltbild F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem ein Pulslaser enthaltenden optischen Sender eines L WL-Dispersions-(Bandbreiten-)Meßplatzes, F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem einen Pulslaser enthaltenden LWL-Meßplatz zur Bestimmung des Rückstreusignales, dessen Strahlteiler ein optisch/elektrischer Wandler nachgeschaltet ist, an den entweder die Meß- oder die Regeleinrichtung für den Manipulator elektrisch anschließbar ist, F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem einen Dauerstrichlaser enthaltenden LWL-Meßplatz zur Messung des Rückstreusignales, mit einem viertorigen Strahlteiler, an den dauernd die Meßeinrichtung die Regeleinrichtung für den Manipulator über je einen optisch/elektrischen Wandler angeschlossen sind, und F i g. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem einen Dauerstrichlaser enthaltenden LWL-Meßplatz zur Bestimmung von Verzerrungen eines auf dem LWL hin- und zurücklaufenden (reflektierten) Signales, an dessen Strahlteiler abwechselnd die Meß-oder die Regeleinrichtung für den Manipulator optisch anschließbar ist.
• Bei allen vier dargestellten Ausführungsbeispielen ist der elektrische Eingang eines Lasers 1 bzw. 1' mit dem Ausgang eines Lasertreibers 2 verbunden, den ein Impulsgenerator 3 bzw. ein Signalgenerator 3' steuert. Der optische Ausgang des Lasers 1 liegt über einen Strahlteiler 4 bzw. 4' (optischer Richtkoppler) und einen geräteinternen kurzen LWL5 an einer Geräteschnittstelle 6, deren Schnittstellenebene durch eine strichpunktierte Linie 7 angedeutet ist Außen an der Schnittstelle ist ein Manipulator 8 bzw. 8' angeordnet, der ein im dargestellten Beispiel nicht terminiertes Ende eines zu messenden (langen) LWL 9 (Prüfling) mit einer in drei Koordinatenrichtungen x, yund zbewegbaren Zange 10 erfaßt.
• Beim ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um den einen Pulslaser 1 enthaltenden Sender eines aus dem Sender und einem nicht näher dargestellten Empfänger bestehenden Meßplatzes für die Messung der Dispersion (Bandbreite) des an die Senderschnittstelle 6 anschließbaren LWL 9. An einen zweiten Ausgang des Strahlteilers 4 ist der Eingang eines eine Fotodiode enthaltenden optisch/elektrischen Wandlers 11 angeschlossen, dessen Ausgang am Eingang eines Verstärkers 12 liegt. Der Ausgang des Verstärkers 12 liegt über einen Abtastschalter 13, der vom Signal des Impulsgenerators 3 über ein eine Verzögerungszeit dt aufweisendes Verzögerungsglied 14 getaktet wird, am Eingang einer Regeleinrichtung 15, die mit einer Signallampe 16 und mit Steuereingängen des Manipulators 8 verbunden ist. Die den LWL 9 durchlaufenden Lichtimpulse erzeugen an jeder Stelle des LWL 9 einen Anteil des Rückstreusignales, der zum Teil zum Strahlteiler 4 zurückläuft Der kurzzeitig jeweils nach der Verzögerungszeit At im Rhythmus des gesendeten Signales betätigte Abtastschalter 13 läßt nur das von einer bestimmten Stelle des LWL9 ausgehende Rückstreusignal zur Regeleinrichtung 15 passieren. Dabei legt die Verzögerungszeit Ät die bestimmte Stelle auf dem LWL 9 fest. Nur der von dieser Stelle ausgehende'Anteil des Rückstreusignales wird vom Schalter 13 durchgelassen. Der Manipulator 8 besitzt Einstellglieder 17, mit denen seine den LWL 9 erfassende Zunge 10 vor Beginn ihrer automatischen Positionierung so von Hand in eine Lage gegenüber der Schnittstelle 6 gebracht wird, daß zur Regeleinrichtung 15 ein eben noch automatisch auswertbares Rückstreusignal gelangt, was durch Aufleuchten der Signallampe 16 angezeigt wird. Die Regeleinrichtung 15 erzeugt daraufhin Steuersignale für die automatische Positionie- rung der Zange 10 des Manipulators 8, mit denen sie die Zange 10 nacheinander in ihren drei Koordinatenrichtungen x, y und z so bewegt, daß dabei das empfangene Rückstreusignal maximiert wird. Ist auch dieser Vorgang, gegebenenfalls nach einer oder mehreren Wiederholungen, abgeschlossen, so wird die Zange 10 in der erreichten Lage belassen. Daraufhin kann die eigentliche, hier nicht weiter interessierende Messung der Dämpfung erfolgen.
• In dem in F i g. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird der Strahlteiler 4 sowohl für die Positionierung der Zange 10' als auch für die eigentliche Messung mit einer Meßeinrichtung 18 benutzt.
• Hierzu wird nach Beendigung des Positionierungsvorganges der Zange 10' ein elektrischer Umschalter 19 von der Regeleinrichtung 15' betätigt, der die Rückstreumeßeinrichtung anschaltet. Die Regeleinrichtung 15' ist dabei so ausgebildet, daß die Zange 10' des Manipulators 8' zunächst entsprechend einem Zeilenraster automatisch geführt wird, bis die gemessene Intensität eine bestimmte Schwelle übersteigt. Anschließend wird die Zange automatisch abwechselnd in der einen (x-)-Richtung und in der anderen (y-)Richtung zu den dabei jeweils erreichbaren relativen Intensitätsmaxima geführt, bis das absolute Maximum erreicht ist, worauf die Umschaltung auf die Meßeinrichtung 18 erfolgt.
• Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel betrifft ein LWL-Rückstreumeßgerät mit einem Dauerstrich-Laser 1' (CW-Laser), den ein Treiber 2' speist, der von einem ein Testsignal mit guten Korrelationseigenschaften erzeugenden Signalgenerator 3' gesteuert wird. Der Laser 1' liefert über einen Strahlteiler 4' mit vier Toren Licht an eine Geräteschnittstelle 6, an die ein zu messender LWL 9 mit Hilfe des Manipulators 8' anschließbar ist. Mit weiteren Ausgängen des Strahlteilers 4' sind eine Meßeinrichtung 18' bzw. über einen optisch/ elektrischen Wandler 11' ein Korrelator 20 angeschlossen, dessen Ausgang mit der Regeleinrichtung 15' verbunden ist und dem ein Referenzsignal zugeführt ist, das über eine Laufzeitleitung 14' mit der Laufzeit Ar vom Testsignal des Signalgenerators 3' abgeleitet ist. Auch hier wird nur ein bestimmter Anteil des gesamten Rückstreusignales, der von einer bestimmten Stelle des LWL 9 ausgeht, deren Lage von der Laufzeit dz abhängt, ausgewertet und zur Steuerung der Position der Zange 10 des Manipulators 8' herangezogen. Die Zange 10' wird ähnlich wie bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung zunächst entsprechend einem Zeilenraster geführt, bis die gemessene Intensität des von der durch die Laufzeit dz bestimmten Stelle des L WL 9 ausgehende Rückstreustrahlung eine bestimmte Schwelle übersteigt, und daraufhin abwechselnd in der einen (x-) und in der anderen (y-)Bewegungsrichtung an solche Stellen automatisch geführt, an denen relative Intensitätsmaxima auftreten, bis das absolute Maximum der Intensität erreicht ist. Danach wird die Zange 10' stillgelegt und die Regeleinrichtung 15' gibt die Meßeinrichtung 18' frei.
• Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Anordnung im wesentlichen nur dadurch, daß der Strahlteiler 4" nur einen weiteren Ausgang besitzt Der weitere Ausgang ist mittels eines optischen Umschalters 21 entweder mit dem Eingang einer Meßeinrichtung 18" zum Bestimmen der Verzerrungen eines auf dem L WL hin- und zurücklaufenden (reflektierten) Signales oder mit dem Eingang eines optisch/elektrischen Wandlers 11" verbunden, an dem ausgangsseitig die aus Verstärker 12, Korrelator 20 und Regeleinrichtung 15' bestehende Auswerteeinrichtung angeschlossen ist. Auch hier betätigt die Regeleinrichtung 15' nach Abschluß der Justierbewegung der Zange 10' den Umschalter 21, wonach die eigentliche Messung des L WL 9 erfolgt. Die Verwendung eines optischen Umschalters kann sich dann empfehlen, wenn die Meßeinrichtung 18" eine besonders breitbandige, die Auswerteeinrichtung aber eine besonders empfindliche Fotodiode erfordert.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Justieren eines von einem Manipulator geführten terminierten oder nicht terminierten Endes eines Lichtwellenleiters (LWL) an einer Licht abgebenden Schnittstelle eines LWL-Meßgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Messung eines neu an die Schnittstelle (6) gelegten LWL (9) die Intensität des von einer nur wenig hinter der Schnittstelle liegenden Stelle des LWL ausgehenden Rückstreusignals gemessen wird und daß die lustierbewegungen des Manipulators (8) im Sinne einer Maximierung der gemessenen Intensität automatisch gesteuert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator zunächst von Hand verstellt wird, bis die gemessene Intensität eine bestimmte die automatische Auswertung erlaubende Schwelle übersteigt, und danach automatisch gesteuert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Faseraufnahmevorrichtung (Zange 10) des Manipulators zunächst entsprechend einem Zeilenraster automatisch geführt wird, bis die gemessene Intensität eine bestimmte Schwelle übersteigt, und anschließend abwechselnd in der einen (x-) und in der anderen (y-)Bewegungsrichtung zu den dabei jeweils erreichbaren Intensitätsmaxima automatisch gesteuert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des LWL bei seinem Einführen in den eine mittlere Ausgangsstellung einnehmenden Manipulator von einer Zentriereinrichtung desselben auf ein Zentrum der Schnittstelle grob ausgerichtet wird.
5. 5. Lichtwellenleiter-Meßgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem optische Sender, der von einem Treiber gesteuert ist und der Licht an eine Schnittstelle liefert, die zum Anschluß eines zu prüfenden terminierten oder nicht terminierten LWL bestimmt ist und an der eine das Ende des LWL aufnehmende, in mehrere Richtungen (x, y bzw. x, y, z) justierbare, elektrisch ansteuerbare Ankoppelvorrichtung (8) (Manipulator) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des optischen Senders (1) und der Schnittstelle (6) in bei LWL-Meßgeräten zur Bestimmung der Dämpfung nach dem Rückstreuverfahren an sich bekannter Weise ein Strahlteiler (4) (optischer Richtkoppler) angeordnet ist, der das rückgestreute Licht einen optisch/elektrischen Wandler (11) (Fotodiode) zuführt, und daß aus dem elektrischen Ausgangssignal des Wandlers mittels einer u. a. einen Abtastschalter (13) bzw. einen Korrelator (20 in F i g. 3) sowie eine Regeleinrichtung (15) enthaltenden Auswerteeinrichtung, der als Schaltsignal das einen Pulsbetrieb (r « 0,5) oder als Referenzsignal das einen »Dauerstrich«-betrieb (r = 0,5) des optischen Senders bewirkende Steuersignal für einen Treiber (2) des optischen Senders zugeführt ist, Signale zum Steuern der Justierbewegungen des Manipulators (8) im Sinne einer Maximierung der rückgestreuten Lichtleistung gewonnen werden.
6. 6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Strahlteiler (4; 4'; 4") sowohl für die Steuerung der Ankoppelvorrichtung (8; 8') als auch für die nachfolgende Messung dient, z. B. für die Bestimmung des Rückstreusignales.
7. 7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem weiteren Ausgang des Strahlteilers (4) ein optisch/elektrischer Wandler (11) angeordnet ist, dessen Ausgang mit einem ihn entweder an die Auswerteeinrichtung oder an eine Meßeinrichtung (18) legenden elektrischen Umschalter (19) verbunden ist (F i g. 2).
8. 8. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler (4') zwei weitere Ausgänge besitzt, von denen der eine fest mit der Meßeinrichtung (18') und der andere fest mit der Auswerteeinrichtung (11', 12, 20, 15') verbunden ist (Fig. 3).

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Justieren eines von einem Manipulator geführten terminierten oder nicht terminierten Endes eines Lichtwellenleiters (L WL) an einer Licht abgebenden Schnittstelle eines LWL-Meßgerätes.

   LWL-Meßgeräte erfordern einen optimalen und reproduzierbaren Anschluß der zu messenden LWL.

   Nicht terminierte L WL-Enden werden derzeit von Hand mittels einer speziellen Justiervorrichtung (Manipulator) an die Schnittstelle des Meßgerätes angekoppelt. Hierbei wird die Justage entweder visuell mit einem Mikroskop oder einem Videosystem oder meßtechnisch durch Maximierung der am anderen, fernen Ende gemessenen auskoppelbaren Lichtleistung kontrolliert In ähnlicher Weise werden auch bereits mit Steckern versehene Enden von L WL behandelt.

   Die bekannten Verfahren haben mehrere Nachteile.

   Sie sind sehr zeitaufwendig, was besonders dann sehr stört, wenn an das L WL-Meßgerät laufend andere L WL angeschlossen werden müssen, wie dies z. B. in der Fertigung und der Entwicklung der Fall ist. Sie erfordern große Übung, wenn sie einigermaßen genaue (reproduzierbare) Ergebnisse liefern sollen. Außerdem muß der als Information für die Verstellbewegungen des Manipulators am anderen, fernen LWL-Ende gemessene Wert der ausgekoppelten Lichtleistung zur Schnittstelle am nahen Ende rückübertragen werden. Dies ist umständlich, aufwendig und in vielen Fällen gar nicht möglich.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Manipulators anzugeben, der ein allein zugängliches Ende eines LWL an einer Licht abgebenden Schnittstelle eines LWL-Meßgerätes so führt, daß eine maximale Lichtleistung übertragen wird.

   Die Erfindung löst diese Aufgabe mit in den Ansprüchen 1 und 5 gekennzeichneten Maßnahmen. Auf diese Weise wird die ausgekoppelte Lichtleistung schnell und genau auf den optimalen Wert gebracht, so daß die nachfolgenden Messungen reproduzierbar sind.

   Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich mit den in den Ansprüchen 2 bis 4 bzw. 6 bis 8 gekennzeichneten Mitteln.