DE3340427A1 - Lasersicherheitseinrichtung - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für einen Lasersender mit einer Licht abgebenden Schnittstelle (=optische Ausgangsbuchse), an die ein Obertragungsmedium, z.B. ein Lichtwellenleiter, anschließbar ist, und mit einem den Laser speisenden, bei Auftreten eines Kriteriums für fehlende Sicherheit ab- oder umschaltbaren Treiber.
• Die Erfindung findet Anwendung bei Geräten optischer Nachrichtenübertragungssysteme, bei optischen Meßgeräten, insbesondere Dämpfungsmeßgeräten, Dispersionsmeßgeräten und Rückstreumeßgeräten, und bei sonstigen optischen Geräten, aus denen Laserlicht austreten könnte.
• Da Laserlicht meist gebündelt und in Impulsform auftritt, besitzt es mindestens in seinem Nahfeld eine gefährlich hohe Strahlungsdichte.
• Bei unsachgemäßer Handhabung von Laserlicht erzeugenden Einrichtungen, z.B. bei Justier- Reparatur- oder Wartungsarbeiten an einem geöffneten Gerät bei laufendem Laser, besteht die Gefahr, daß Laserlicht unkontrolliert austritt (vagabundiert) und Schädigungen hervorruft. So kann bereits ein einziger Impuls des Impulslasers eines Meßgerätes eine Augenverletzung hervorrufen. Dies trifft besonders auf Rückstreumeßgeräte zu, da diese mit besonders hohem Sendepegel arbeiten. Daher bestehen für verschiedene Klassen von Laserlicht erzeugenden Einrichtungen besondere Schutzvorschriften, durch die das Vagabundieren von Laserlicht verhindert werden soll. Oblicherweise sind aber Laser enthaltende Geräte in Nachrichtenübertragungssystemen nicht mit Sicherheitseinrichtungen versehen, weil die angeschlossenen LWL normalerweise nicht abgetrennt werden. Jedoch liegt gerade darin eine Gefahr begründet.
• Es ist bekannt, Kriterien für das mögliche Vagabundieren von Laserlicht und damit für das Vorliegen einer Gefahr aus körperlichen Zustandsänderungen der Einrichtung abzuleiten. Z.B. wird das Uffnen von Gehäusetüren oder das Fehlen von Gehäusewänden festgestellt und als Kriterium für das Abschalten des Lasers bzw. seines Treibers verwendet.
• Die Gewinnung eines zuverlässigen Kriteriums ist aber vor allem bei solchen Einrichtungen schwierig, die eine Laserlicht nach außen abgebende Schnittstelle (Ausgangsbuchse) besitzen, die während des normalen Betriebes der Einrichtung öfters leerläuft, wie dies z.B.
• bei Lichtwellenleitermeßgeräten der Fall ist, mit denen Reihenmessungen an einer Vielzahl von LWL durchgeführt werden. Dort ist es bekannt, als mechanischen Fühler, der vor der Ausgangsbuchse angeordnet ist, eine Klappe anzuordnen, die einen elektrischen Ein-Aus-Schalter des Lasertreibers betätigt. Die Klappe wird von einem ordnungsgemäß auf der Ausgangsbuchse sitzenden LWL-Stecker offengehalten, und sie fällt bei fehlendem Stecker ab. Diese bekannte Einrichtung hat die Nachteile, daß sie im Augenblock des Steckeraufsetzens und des Steckerabnehmens nicht wirkt und daß sie von einem Blindstecker unzulässig betätigt werden kann.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unmittelbar aus dem Verlauf des Laserlichts ein Kriterium für das Abschalten eines Lasers bei Gefahr zu gewinnen.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Mitteln. Sie geht dabei davon aus, daß bei Anschluß eines

  Obertragungsmedi u ms

  an die Schnittstelle von einer kurz hinter ihr gelegenen Stelle, z.B.
• von einer ca. 2 Meter hinter der Ausgangsbuchse eines LWL-Meßgerätes gelegenen Stelle des angeschlossenen LWL, ein Rückstreusignal ausgeht, daß ein solches Signal aber nicht feststellbar ist, wenn kein Lichtabnehmer bzw. kein LWL angeschlossen ist, das erzeugte Laserlicht also vagabundieren könnte.
• pie Erfindung ist in der Zeichnung anhand von drei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Hierbei zeigt jeweils in einem vereinfachten Blockschaltbild Fig. 1 ein bei einem Laserlichtsender angewandtes erstes Ausführungsbeispiel Fig. 2 ein bei einem LWL-Dämpfungs- und/oder Bandbreitenmeßgerät angewandtes zweites Ausführungsbeispiel Fig. 3 ein bei einem PCM Nachrichtenübertragungssystem angewandtes drittes Ausführungsbeispiel Beim ersten Ausführungsbeispiel sendet ein Impulslaser 1, den ein Treiber 2 speist, der von einem das Oberwachungssignal erzeugenden Pulsgenerator 3 mit geringem Tastverhältnis gesteuert wird, über einen LWL 4, einen Strahlteiler 5 und einen weiteren LWL 6 sein Laserlicht zu einer Schnittstelle 7 die vom einen Teil 8 einer optischen Steckerverbindung 8,9 gebildet ist. Ober den zweiten Teil 9 der optischen Steckverbindung ist ein das Laserlicht abführender LWL 10 angeschlossen, in dem verteilt über seine ganze Länge, Rückstreuung auftritt.
• An einem weiteren Ausgang des Strahlteilers 5, an dem der im LWL 10 zurückfließende Teil des Rückstreusignals erscheint, ist als optisch/ elektrischer Wandler eine Fotodiode 11 angeschlossen. Das an ihrem Ausgang entstehende elektrische Signal liegt über einen Abtastschalter 12 am ersten Eingang eines Vergleichers 13, dessen zweiter Eingang mit einer Referenzpegelquelle 14 verbunden ist. Der Abtastschalter 12 wird von einem Signal getaktet, das vom Signal des Impulsgenerators 3 über ein Verzögerungsglied 15 abgeleitet ist. Die Verzögerungszeit 4 t des Verzögerungsgliedes 15 bestimmt den Ort 10' hinter der Schnittstelle 7, von dem der Anteil des Rückstreusignals ausgeht, der den Schalter 12 passiert.
• Am Ausgang des Vergleichers 13 tritt beim Ausbleiben eines ausreichend starken Rückstreusignales ein Signal auf, das einen Schalter 16 in der Stromversorgungsleitung 17 zwischen dem Treiber 2 und dem Pulslaser 1 öffnet und so diesen abschaltet. Der Laser kann, nachdem die Schnittstelle (wieder) mit einem Abschluß (LWL) versehen wurde, durch kurzzeitiges Betätigen eines parallel zum Schalter 16 liegenden Tippschalters 18 wieder eingeschaltet werden. Erscheint dann ein ausreichend großes Rückstreusignal, so schließt der Schalter 16 wieder und der Laser bleibt bis zu einem neuerlichen Leerlauf der Schnittstelle in Betrieb.
• Das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel betrifft ein Meßgerät für die Dämpfungs- und/oder Bandbreitenmessung von LWL und verwendet einen Dauerstrichlaser 20, dessen Treiber 21 von einem ein Signal mit guten Korrelationseigenschaften liefernden Impulsgenerator 22 gesteuert wird. Das empfangene Rückstreusignal wird in einem Korrelator 23 ausgewertet, dem als Referenzsignal ein dem Signal des Impulsgenerators 22 entsprechendes, mittels eines Laufzeitgliedes 24 mit der Laufzeit verzögertes Signal zugeführt ist. Der Vergleicher 25 gibt bei einem zufolge des Ausbleibens des Rückstreusignales zu geringen Ausgangssignals des Korrelators 23 ein Schaltsignal ab, das den Treiber 21 veranlaßt, den Laser 20 mit einer verminderten, ihn nur noch zu einer ungefährlichen Lichtabgabe befähigenden Leistung zu speisen. Gleichzeitig wird das Signal des Vergleichers 25 der Referenzpegelquelle 26 zugeleitet, die dadurch einen so weit verminderten Referenzpegel abgibt, daß dieser bei Wiedereintreffen eines Rückstreusignales, das bei der reduzierten Lichtabgabe des Lasers entsteht, wieder vom (reduzierten) Ausgangssignal des Korrelators 23 überschritten wird, worauf das Schaltsignal wieder verschwindet und der Laser mit voller Leistung arbeitet.
• Das in Figur 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel arbeitet ebenfalls mit einem Dauerstrichlaser 30 und einem Korrelator 31 und betrifft ein PCM-Nachrichtenübertragungssystem. Einer Anzahl von analogen Sprach-Kanälen 32 werden mittels Abtastschaltern 33, die ein Taktgeber 34 steuert, Amplitudenproben entnommen, welche von einem PAM/PCM-Wandler mit anschließendem Multiplexer 35 zu einem PCM-Rahmen zusammengesetzt werden, mit dem der Treiber 36 des Dauerstrichlasers 30 gesteuert wird.
• Ober einen der Abtastschalter 33, dem ein Zeitschlitz des PCM-Rahmens zugeordnet ist, wird ein gute Korrelationseigenschaften aufweisendes Signal eines Pulssignalgenerators 37 unter Umgehung des PAM/PCM-Wandlers und Multiplexers 35 dem Treiber 36 zugeleitet. Der Taktgeber 34 liefert auch sein Taktsignal an den Pulssignalgenerator 37, den PAM/PCM-Wandler 35 und den Korrelator 31.
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Claims (10)

1. Lasersicherheitseinrichtung Patentansprüche Verfahren zum sicheren Betrieb eines Gerätes, das einen Laser und eine mit einem Obertragungsmedium, z.B. einem Lichtwellenleiter, verbindbare lichtabgebende Schnittstelle enthält, bei dem das Auftreten eines Kriteriums für das Nichtangeschlossensein des Obertragungsmediums beobachtet und bei Auftreten des Kriteriums der Laser abgeschaltet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Ausgang des Lasers und der Schnittstelle die Intensität des von einer kurz hinter der Schnittstelle gelegenen Stelle ausgehenden Rückstreusignales gemessen und mit einem Bezugswert verglichen wird und daß bei Nichterreichen des Bezugswertes der Laser abgeschaltet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daR bei Nichterreichen des Bezugswertes die mittlere Leistung des Lasers und der Bezugswert herabgesetzt werden.
3. 3. Sicherheitseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Laser und mit einer Licht abgebenden Schnittstelle (=optische Ausgangsbuchse), an die ein Obertragungsmedium, z.B. ein Lichtwellenleiter (LWL), anschließbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Ausgang des Lasers (1) und die Schnittstelle (7) in bei LWL-Meßgeräten an sich bekannter Weise eine Meßeinrichtung (5,11,12,3,1 für die Intensität des Rückstreusignales eingeschaltet ist, daß die Meßeinrichtung das von einer kurz hinter der Schnittstelle gelegenen Stelle (10') ausgehende Rückstreusignal beobachtet, daß ein Ausgang der Meßeinrichtung am ersten Eingang eines Vergleichers (13) liegt, daß am zweiten Eingang des Vergleichers ein Bezugswertgeber (14) liegt, der einen der Intensität des bei Anschluß des Obertragungsmediums an die Schnittstelle meßbaren Rückstreusignales entsprechenden Bezugswert liefert, und daß ein Ausgang des Vergleichers (13) ein die Intensität des Lasersignales reduzierendes Schaltsignal abgibt, wenn die gemessene Intensität den Bezugswert nicht erreicht.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßeinrichtung einen Strahlteiler (5) (=optischer Richtkoppler), dessen erstes Tor am Ausgang des Lasers (1) und dessen zweites Tor an der Schnittstelle (7) (=optische Ausgangsbuchse) liegt, eine als lichtelektrischer Wandler dienende Fotodiode (11), deren optischer Eingang am dritten Tor des Strahlteilers (5) liegt, und eine Auswerteeinrichtung (12,13,14) besitzt, der einerseits das elektrische Ausgangssignal der Fotodiode und andererseits ein Oberwachungssignal zugeführt ist, das aus dem Signal eines den Treiber (2) steuernden Generators (3) über ein Laufzeit- oder Verzögerungsglied (15) abgeleitet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Laser ein Pulslaser (3) ist, daß der Treiber (2) von einem Pulsgenerator (3) gesteuert ist und daß die Auswerteeinrichtung einen Abtastschalter (12) aufweist, der von dem verzögerten Signal des Pulsgenerators (3) gesteuert ist. (Figur 1).
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Laser ein Dauerstrichlaser (CW-Laser) (20) eines Nachrichtenübertragungsgerätes ist, daß der den Treiber (21) steuernde Impulsgenerator (22) ein Signal mit guten Korrelationseigenschaften erzeugt ist-und daß die Auswerteeinrichtung einen Korrelator (23) aufweist, dessen Referenzsignaleingang über ein Laufzeitglied (24) mit der Laufzeit am Ausgang des Impulsgenerators (22) liegt. (Figur 2).
7. 7.. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Laser ein Dauerstrichlaser eines analogen NachrichtenUbertragungssystems ist, daß während kurzer Pausen des Nachrichtenflusses ein Oberwachungssignal in Form eines Pulssignales mit geringem Tastverhältnis oder eines Binärsignales mit guten Korrelationseigenschaften übertragen wird und daß der Auswerteeinrichtung als Takt- bzw. Referenzsignal das Oberwachungssignal zugeführt ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Treiber (36) vom PAM/PCM-Wandler mit anschließendem Multiplexer (35) eines mehrkanal igen Nachrichtenübertragungsgerätes gesteuert wird und daß in einem PCM-Zeitkanal als Oberwachungssignal das Signal eines Korrelationssignalgenerators (37) eingespeist ist. (Figur 3).
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, d a h i n a b g e w a n d e 1 t, daß das Signal des Korrelationssignalgenerators als ein in einem PCM-Rahmen höherer Ordnung nur einmal vorkommendes Wort oder als Stopfwort übertragen wird.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h gek e n n z ei c h ne t, daß der Laser ein Dauerstrichlaser eines optischen Nachrichtenübertragungssystemes ist, das neben der Nachricht ein Oberwachungssignal in Form eines Pulssignales mit geringem Tastverhältnis oder eines Binärsignales mit guten Korrelationseigenschaften überträgt.