DE3619870A1 - Reflektometer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Reflektometer zum Unter­ suchen von Glasfasern mit einem optischen Sender, an dem über einen einen halbdurchlässigen Spiegel und eine Koppel­ faser enthaltenden optischen Koppelteil die jeweils zu unter­ suchende Glasfaser ankoppelbar ist, und mit einem optischen Empfänger, der über den optischen Koppelteil in optische Ver­ bindung mit der jeweils zu untersuchenden Glasfaser bringbar ist.

Ein derartiges Reflektometer ist z.B. in Form des Siemens-LWL- Reflektometers L 2225 offenkundig vorbenutzt. Dieses bekannte Reflektometer weist - wie Fig. 1 zeigt - einen optischen Sender auf, der von einer Laserdiode 1 gebildet ist. Die Laserdiode steht in optischer Verbindung mit einem optischen Koppelteil 2, der eine Ankoppelfaser 3 und eine Koppelfaser 4 aufweist. Zwischen den beiden Fasern 3 und 4 ist ein halbdurchlässiger Spiegel 5 angeordnet. An einer Koppelstelle 6 ist das von dem halbdurchlässigen Spiegel 5 abgewandte Ende 7 der Koppelfaser 4 in optische Verbindung bringbar mit einer zu untersuchenden Glasfaser 8. Diese Glasfaser 8 weist an ihrem im Bereich der Koppelstelle 6 liegenden Ende 9 - ebenso wie die Koppelfaser 4 - eine Endfläche auf, die senkrecht zur Längsachse der Glasfaser 8 bzw. der Koppelfaser 4 verläuft. Über den Koppelteil 2 wird das von der Laserdiode 1 ausgehende Licht an der Koppelstelle 6 in die zu untersuchende Glasfaser 8 eingespeist und nach Rück­ streuung in der zu untersuchenden Glasfaser mittels des halbdurchlässigen Spiegels 5 von einer Fotodiode 10 erfaßt.

Mit dem bekannten Reflektometer lassen sich Fehlstellen in Glasfasern (Lichtwellenleitern) sowie deren Dämpfung erfassen, indem das von der zu untersuchenden Glasfaser 8 rückgestreute und mittels der Fotodiode 10 erfaßte Licht über der Länge der zu untersuchenden Glasfaser dargestellt wird. Aus dieser Darstellung kann dann auf Fehlstellen in der zu untersuchen­ den Glasfaser und deren Dämpfung geschlossen werden.

Es hat sich nun gezeigt, daß an der Koppelstelle 6 - und zwar sowohl an der Endfläche 7 als auch an der Endfläche 9 - ein erheblicher Anteil des von der Laserdiode 1 über den Koppel­ teil 2 ausgesandten Lichtes reflektiert wird, wodurch die Fotodiode 10 derart übersteuert werden kann, daß Fehlstellen in den ersten paar 100 Meter der zu untersuchenden Glasfaser nicht erkannt werden können. Dazu trägt auch bei, daß die in der zu untersuchenden Glasfaser rückgestreute Lichtleistung nur einen Bruchteil der an der Koppelstelle 6 reflektierten Lichtleistung ausmacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Reflekto­ meter mit einem eine Koppelfaser enthaltenden Koppelteil vor­ zuschlagen, mit dem auch Fehlstellen am Anfang einer zu unter­ suchenden Glasfaser erkannt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Reflektometer der ein­ gangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Koppelfaser an ihrem vom halbdurchlässigen Spiegel abgewandten Ende derart schräg zu ihrer Längsachse angeschliffen, daß der an diesem Ende re­ flektierte Anteil des vom Sender ausgehenden Lichtes zur Außen­ fläche der Koppelfaser läuft; die jeweils zu untersuchende Glasfaser ist mit ihrem der Koppelfaser benachbarten Ende außerhalb der Längsachse der Koppelfaser in einer Aufnahme­ einrichtung derart ausgerichtet angeordnet, daß das aus der Koppelfaser austretende Licht nach Eintritt in die jeweils zu untersuchende Glasfaser im wesentlichen parallel zu deren Längsachse verläuft.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Reflektometers besteht darin, daß eine die Messung störende Reflexion des vom optischen Sender ausgehenden Lichtes an dem Ende der Koppelfaser vermieden ist, da das an dem Ende der Koppel­ faser reflektierte Licht aufgrund des schrägen Anschliffs der Koppelfaser an diesem Ende in einem derartigen Winkel in die Koppelfaser reflektiert wird, daß die Koppelfaser das Licht nicht zum halbdurchlässigen Spiegel zurückleiten kann. Das am vom halbdurchlässigen Spiegel abgewandte Ende der Koppelfaser reflektierte Licht wird nämlich zur Oberfläche der Koppelfaser geleitet und verläßt die Koppelfaser nach außen. Es gelangt deshalb praktisch kein Anteil des am Ende der Koppelfaser reflektierten Lichtes über den halbdurchlässigen Spiegel auf den optischen Empfänger.

Bei dem erfindungsgemäßen Reflektometer ist trotz des schrägen Anschliffs der Koppelfaser an ihrem im Bereich der Koppel­ stelle liegenden Ende ein Eintritt des zur Untersuchung be­ nötigten Lichtes in die zu untersuchende Glasfaser möglich, weil diese mit ihrem der Koppelfaser benachbarten Ende außer­ halb der Längsachse der Koppelfaser derart ausgerichtet an­ geordnet ist, daß das aus der Koppelfaser austretende Licht im wesentlichen parallel zur Längsachse der zu untersuchen­ den Glasfaser verläuft. Dabei ist durch diese Ausrichtung der zu untersuchenden Glasfaser darüber hinaus gewährleistet, daß der an ihrer im Bereich der Koppelstelle liegenden End­ fläche reflektierte Teil des vom optischen Sender ausgehenden Lichtes das Meßergebnis ebenfalls nicht beeinträchtigt, weil das reflektierte Licht auf Bereiche der Koppelfaser trifft, die eine Weiterleitung zum halbdurchlässigen Spiegel nicht erlauben. Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Reflektometer auch eine Fehlstelle in der zu untersuchenden Glasfaser ermit­ telt werden, die am Anfang der zu untersuchenden Glasfaser vorhanden ist.

Die Ausrichtung der zu untersuchenden Glasfaser in bezug auf die Koppelfaser bzw. deren Ende ist vom Zustand der End­ fläche der zu untersuchenden Glasfaser abhängig. Handelt es sich bei der zu untersuchenden Glasfaser um eine Glasfaser mit einer senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufenden Endfläche an ihrem der Koppelfaser benachbarten Ende, dann liegt dieses Ende zum Ende der Koppelfaser vorteilhafterweise derart, daß sich das eingetretene Licht in der zu untersuchenden Glasfaser gerade noch innerhalb des zulässigen Grenzwinkels ausbreitet. Bei einer derartigen Ausrichtung einer zu untersuchenden Glas­ faser mit senkrecht verlaufender Endfläche ist dann einerseits gewährleistet, daß sich das zur Untersuchung benötigte Licht in der zu untersuchenden Glasfaser im wesentlichen parallel zu deren Längsachse ausbreitet und andererseits der Vorteil er­ zielt, daß das an der Endfläche im Bereich der Koppelstelle reflektierte Licht derart verläuft, daß es von der Koppel­ faser nicht mehr zum halbdurchlässigen Spiegel weitergeleitet wird, sondern - sofern es in die Koppelfaser überhaupt ein­ tritt - zu deren Außenfläche läuft, um dort oder nach mehr­ facher Reflexion nach außen auszutreten.

Wenn bei einer zu untersuchenden Glasfaser mit senkrecht zu ihrer Längsachse angeschliffener Endfläche sich die Enden von Koppelfaser und zu untersuchender Glasfaser relativ dicht gegenüber liegen, dann weist die Koppelfaser an ihrem schräg angeschliffenen Ende vorteilhafterweise einen Bereich mit einer zusätzlichen Schräge auf, der sich an dem relativ weit von dem Ende der zu untersuchenden Glasfaser liegenden Teil des Endes der Koppelfaser befindet. Diese zusätzliche Schräge ist derart, daß das an der Endfläche der zu untersuchen­ den Glasfaser reflektierte Licht in einen Winkel in die Koppelfaser eintritt, der die Ausbreitung des Lichts verstärkt unterbindet und dadurch eine Erfassung dieses Lichts über den optischen Empfänger verhindert, welches die Messung erschweren könnte.

Kann die Glasfaser an ihrem der Koppelfaser benachbarten Ende schräg zu ihrer Längsachse angeschliffen werden, dann kann auch das an diesem Ende reflektierte Licht voll unter­ drückt werden, wenn eine so geschliffene Glasfaser mit ihrer Endfläche zum Ende der Koppelfaser in der Aufnahmeeinrichtung derart liegt, daß sich das eingetretene Licht in der zu unter­ suchenden Glasfaser in deren Längsachse ausbreitet. In diesem Falle durchläuft das Licht die zu untersuchende Glasfaser exakt in deren Längsachse, und auch das in ihr rückgestreute Licht nimmt diesen Weg in entgegengesetzter Richtung bis zum halbdurchlässigen Spiegel wie das ausgesandte Licht, um dann zum optischen Empfänger gelenkt zu werden. Der an der Endfläche der Koppelfaser reflektierte Anteil des ausgesandten Lichtes wird auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reflektometers zur Oberfläche der Koppelfaser reflektiert, tritt dort aus und kann wie oben beschrieben nicht auf die Photodiode gelangen. In vorteilhafter Weise tritt darüber hinaus der an der Endfläche der zu untersuchenden Glasfaser reflektierte Teil des ausgesandten Lichtes stärker aus dem Bereich der Koppelstelle nach außen aus und gelangt nur zu einem geringen Anteil überhaupt zur Endfläche der Koppelfaser. Dabei besteht die Möglichkeit, den an der Endfläche der zu untersuchenden Glasfaser reflektierten Lichtanteil überhaupt vollständig auszublenden, wenn die Enden von Koppelfaser und zu untersuchen­ der Glasfaser in vorteilhafter Weise höchstens so dicht beiein­ ander liegen, daß das an der schräg angeschliffenen Endfläche der zu untersuchenden Glasfaser reflektierte Licht seitlich vollkommen aus dem Bereich zwischen den bei den Enden austreten kann.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reflekto­ meters hinsichtlich der Ausgestaltung der für die Erfindung wesentlichen Koppelstelle bei einer zu untersuchenden Glasfaser mit senkrecht zu ihrer Längsachse ausgerichteten Endfläche und in Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reflektometers hinsichtlich einer Koppelstelle für eine zu untersuchende Glasfaser mit schräger Endfläche darge­ stellt.

Die in Fig. 2 dargestellte Koppelstelle eines Reflektometers gemäß der Erfindung, das im übrigen so ausgestaltet ist, wie es Fig. 1 zeigt, enthält - stark vergrößert dargestellt - eine Koppelfaser 11, die an ihrem Ende 12 schräg in bezug auf die Längsachse 13 der Koppelfaser 11 angeschliffen ist. Dem Ende 12 der Koppelfaser 11 liegt mit ihrem Ende 14 die zu untersuchende Glasfaser (Lichtwellenleiter) 15 gegenüber. Wie die Fig. 2 zeigt, ist die zu untersuchende Glasfaser 15 an ihrem Ende 14 mit einer Endfläche versehen, die senkrecht zur Längsachse 16 ausgerichtet ist.

Wie Fig. 2 ferner erkennen läßt, ist die zu untersuchende Glasfaser 15 mit ihrem Ende mittels einer nicht gezeigten Aufnahmeeinrichtung so zur Koppelfaser 11 ausgerichtet, daß das von dem nicht dargestellten optischen Sender ausgehende und in die zu untersuchende Glasfaser 15 eingetretene Licht sich unter einem Winkel α ausbreitet, der höchstens dem Grenzwinkel entspricht. Dadurch ist sichergestellt, daß das eingetretene Licht nicht zur Oberfläche der zu untersuchenden Glasfaser 15 läuft, sondern die zu untersuchende Glasfaser als hinlaufender Lichtstrahl 17′ durchläuft und nach der Rückstreuung in der zu untersuchenden Glasfaser als rückge­ streuter Lichtstrahl 18 zurückkehrt.

Die Forderung, daß der Lichtstrahl 17 innerhalb der zu unter­ suchenden Glasfaser 15 höchstens einen Grenzwinkel α zur Längs­ achse 16 dieser Faser einnehmen darf, bedingt, daß das vom nicht dargestellten optischen Sender ausgehende und an dem Ende 12 der Koppelfaser 11 gebrochene Licht unter einem Einfallwinkel n · α auf die Endfläche 14 der zur untersuchenden Glasfaser 15 trifft, wenn mit "n" der Brechungsindex bezeichnet wird.

Wie Fig. 2 ferner zeigt, wird der vom optischen Sender aus­ gehende Lichtstrahl 17 an dem schräg angeschliffenen Ende 12 der Koppelfaser 11 als Lichtstrahl 19 zum Teil reflektiert, läuft zur Oberfläche der Koppelfaser 11 und wird dort zum großen Teil nach außen hin abgegeben und zum kleineren Teil reflektiert. Der geringe reflektierte Anteil 20 des reflektierten Lichtstrahles 19 läuft anschließend wiederholt bis zur Außenfläche der Koppelfaser 11 und wird durch Reflexion und teilweisen Austritt weiterhin geschwächt, so daß zu dem in der Fig. 2 nicht dargestellten, halbdurchlässigen Spiegel von dem reflektierten Lichtstrahl 19 so gut wie nichts mehr ankommt, so daß der optische Empfänger durch das an dem Ende 12 der Koppelfaser 11 reflektierte Licht nicht nachteilig beeinflußt wird.

Dies gilt auch für den Anteil des vom optischen Sender ausgesandten Lichtstrahles 17, der an der Endfläche 14 der zu untersuchenden Glasfaser 15 reflektiert wird. Wie nämlich Fig. 2 ferner erkennen läßt, fällt der dort reflektierte Lichtstrahl 21 unter einem Winkel ϕ+2n · α auf das Ende 12 der Koppelfaser 11 zurück, wenn mit ϕ der Austrittswinkel des ausgesendeten Lichtstrahles 17 aus dem Ende 12 der Koppel­ faser 11 bezeichnet wird. Aufgrund des Einfallswinkels ϕ+2n · α auf das Ende 12 der Koppelfaser 11 wird der Lichtstrahl 21 ebenfalls zur Außenfläche der Koppelfaser 11 geführt und dort - wie bereits im Zusammenhang mit dem Lichtstrahl 19 erläutert - durch teilweise Reflexion und teilweise Brechung beim Durchlaufen der Koppelfaser 11 soweit abgeschwächt, daß er vom optischen Empfänger nicht mehr erfaßt werden kann (Winkel der Ausbreitungsrichtung zur Längsachse der Koppelfaser ist größer als der Grenzwinkel für diese Faser).

Der Lichtstrahl 18 dagegen gelangt nach seinem Austritt aus der Endfläche 14 der zu untersuchenden Glasfaser 15 unter einem Eintrittswinkel ϕ+n · α auf das Ende 12 der zu unter­ suchenden Glasfaser 11 und durchläuft daher die Koppelfaser 11 im wesentlichen parallel zu ihrer Längsachse 13 und wird demzufolge vom halbdurchlässigen Spiegel erfaßt und von diesem zu dem optischen Empfänger gelenkt. Somit ist im wesentlichen nur der tatsächlich zur Messung benötigte Lichtstrahl 18 auf den optischen Empfänger gelenkt, so daß mittels dieses Empfängers aus dem erfaßten Lichtstrahl 18 auf Fehlstellen in der zu untersuchenden Glasfaser von ihrem Anfang bis zu ihrem Ende genau geschlossen werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Koppelfaser 11 genauso ausgestaltet, wie dies im Zusammenhang mit der Fig. 2 bereits ausführlich erläutert worden ist. Hinsicht­ lich des an dem Ende 12 der Koppelfaser 11 reflektierten Anteils des von dem nicht dargestellten optischen Sender ausgehenden Lichtes ergeben sich demzufolge dieselben vorteil­ haften Eigenschaften, wie sie im Zusammenhang mit der Beschrei­ bung der Fig. 2 bereits ausführlich erläutert worden sind.

Die zu untersuchende Glasfaser 30 hat bei diesem Ausführungs­ beispiel eine Endfläche 31, die schräg zur Längsachse 32 der zu untersuchenden Glasfaser 30 ausgerichtet ist. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß der aus dem Ende 12 der Koppelfaser 11 austretende Lichtstrahl 33 bei entsprechen­ der Ausrichtung der zu untersuchenden Glasfaser 30 in einer nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtung in der Glasfaser genau in deren Längsachse 32 verläuft. Dabei ergibt sich, daß infolge der schrägen Endfläche 31 der reflektierte An­ teil des Lichtstrahls 33 als reflektierter Lichtstrahl 34 aus dem Bereich der Koppelstelle seitlich austritt, also überhaupt nicht zum Ende 12 der Koppelfaser 11 gelangt und daher auch nicht über den hier nicht dargestellten halb­ durchlässigen Spiegel auf den optischen Empfänger gelangen kann.

Der ausgesandte Lichtstrahl 33 wird in der zu untersuchenden Glasfaser 30 rückgestreut und dann als zurücklaufender Lichtstrahl 35 über die Koppelstelle in der durch jeweils 2 Pfeile gekenn­ zeichneten Weise wieder in die Koppelfaser 11 eingespeist und über den nicht dargestellten halbdurchlässigen Spiegel von dem optischen Empfänger erfaßt. Reflexionen des aus­ gesandten Lichtes an den Endflächen 12 und 31 von Koppel­ faser 11 und zu untersuchender Glasfaser 30 haben dabei keinerlei Einfluß auf das Meßergebnis, so daß auch Fehl­ stellen am Anfang einer zu untersuchenden Glasfaser 30 mit großer Genauigkeit erfaßt werden können.

Im Zusammenhang mit der Fig. 3 ist anzumerken, daß die Aus­ richtung einer zu untersuchenden Glasfaser mit schräg ange­ schliffener Endfläche bezüglich der Koppelfaser nicht nur in der dargestellten Weise erfolgen kann. Mit dem gleichen vorteilhaften Meßergebnis kann die zu untersuchende Glas­ faser auch so angeordnet werden, daß sich die Endflächen von Koppelfaser und zu untersuchender Glasfaser nicht schneiden, sondern parallel verlaufen. In diesem Falle ergibt sich eine Ausrichtung der zu untersuchenden Glasfaser zur Koppelfaser bei der die Längsachse der zu untersuchenden Glasfaser parallel zu der Längsachse der Koppelfaser verschoben ist. Die Wirkungsweise eines derartigen Reflektometers entspricht aber genau der nach Fig. 3.

Claims (5)

1. Reflektometer zum Untersuchen von Glasfasern mit einem optischen Sender, an den über einen einen halbdurchlässigen Spiegel und eine Koppelfaser (11) enthaltenden optischen Koppelteil die jeweils zu untersuchende Glasfaser (15) ankoppelbar ist, und mit einem optischen Empfänger, der über den optischen Koppelteil in optische Verbindung mit der jeweils zu untersuchenden Glasfaser (15) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelfaser (11) an ihrem vom halbdurchlässigen Spiegel abgewandten Ende (12) derart schräg zu ihrer Längsachse (13) angeschliffen ist, daß der an diesem Ende (12) reflektierte Anteil (19) des vom Sender ausgehenden Lichtes (17) zur Außenfläche der Koppelfaser (11) läuft, und daß die jeweils zu untersuchende Glasfaser (15) mit ihrem der Koppelfaser (11) benachbarten Ende (14) außerhalb der Längsachse (13) der Koppelfaser (11) in einer Aufnahmeeinrich­ tung derart ausgerichtet angeordnet ist, daß das aus der Koppelfaser (11) austretende Licht nach Eintritt in die jeweils zu untersuchende Glasfaser (15) im wesentlichen parallel zu deren Längsachse (16) verläuft.

2. Reflektometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zu untersuchenden Glasfaser (15) mit einer senkrecht zu ihrer Längsachse (16) verlaufenden Endfläche (14) an ihrem der Koppelfaser (11) benachbarten Ende dieses Ende zum Ende der Koppelfaser (11) derart liegt, daß sich das eingetretene Licht in der zu untersuchenden Glasfaser (15) gerade noch innerhalb des zulässigen Grenz­ winkels (α) ausbreitet.

3. Reflektometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei relativ dicht sich einander gegenüberliegenden Enden von Koppelfaser und zu untersuchender Glasfaser die Koppelfaser an ihrem schräg angeschliffenen Ende einen Bereich mit einer zusätzlichen Schräge aufweist und daß sich dieser Bereich an dem relativ weit von dem Ende der zu untersuchenden Glasfaser liegenden Teil des Endes der Koppelfaser befindet.

4. Reflektometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zu untersuchenden Glasfaser (30) mit einer schräg zu ihrer Längsachse (32) angeschliffenen Endfläche (31) an ihrem der Koppelfaser (11) benachbarten Ende dieses Ende zum Ende (12) der Koppelfaser (11) derart liegt, daß sich das eingetretene Licht in der zu untersuchenden Glasfaser (30) in deren Längsachse (32) ausbreitet.

5. Reflektometer nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Enden von Koppelfaser (11) und zu untersuchender Glasfaser (30) höchstens so dicht beieinander liegen, daß das an der schräg angeschliffenen Endfläche (31) der zu untersuchenden Glasfaser (30) reflektierte Licht (34) seitlich aus dem Bereich zwischen den beiden Enden austreten kann.