DE3928973A1 - Ensemble faseroptischer verzoegerungsleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ensemble faseroptischer Verzögerungsleitungen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Faseroptische Verzögerungsleitungen werden z. B. in Laserwarnsensoren verwendet, wie sie beispielsweise aus der DE 33 23 828 bekannt sind. Die einzelnen Leitungen können darin Längen zwischen 1 und 20 m aufweisen, und sind entweder lose oder zu ungeordneten Spulen aufgewickelt in einem Raum untergebracht. Die einzelnen Verzögerungsleitungen sollen möglichst zugänglich und kontrollierbar bleiben sowie möglichst gleiche optische Eigenschaften aufweisen, d. h. möglichst keine Temperaturdifferenzen oder Mikrobending-Erscheinungen aufweisen. Andererseits sollten die einzelnen Leitungen möglichst kompakt untergebracht werden, wobei der kleinste zu­ lässige Biegeradius der Lichtleitfaser nicht unterschritten werden darf.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein möglichst raumspa­ rendes Ensemble faseroptischer Verzögerungsleitungen zu schaffen, bei dem die einzelnen Leitungen getrennt zugänglich bleiben und gegebenen­ falls ausgewechselt werden können sowie möglichst gleiche thermische Verhältnisse vorfinden.

Diese Aufgabe wird durch ein nach den Patentansprüchen 1 oder 2 ausge­ bildetes Ensemble faseroptischer Verzögerungsleitungen gelöst.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen werden die Verzöge­ rungsleitungen auf dem kleinstmöglichen Volumen zusammengefaßt, ohne daß sie wie bei üblichen Spulenwickeln Streßbelastungen durch sich ständig überkreuzende Windungen ausgesetzt sind. Außerdem wirken sich verändern­ de Umgebungstemperaturen gleichartig auf sämtliche Verzögerungsleitungen aus, was bei üblichen Spulenwicklungen nicht der Fall ist. Die einzelnen Verzögerungsleitungen bleiben stets zugänglich und können in ihrer ge­ samten Länge überprüft und gegebenenfalls ausgewechselt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen

Fig. 1 die Herstellung einer spiralförmig aufgewickelten Verzögerungs­ leitung,

Fig. 2 die Aufsicht auf ein Paar spiralförmig aufgewickelter Verzöge­ rungsleitungen und

Fig. 3 einen Querschnitt durch zwei nebeneinander angeordnete Spiral­ paare.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird eine faseroptische Verzögerungsleitung 1 auf einer sich um eine Achse 2 drehende, adhäsiven Trägerfolie 3 um ei­ nen Wickelkern 4 spiralförmig aufgebracht. Die einzelnen Windungen lie­ gen dabei eng benachbart, wobei der Durchmesser des Wickelkerns 4 und damit die innerste Windung nicht kleiner als der kleinste zulässige Bie­ geradius ist. Nach dem Aufwickeln der Verzögerungsleitung wird der Wickelkern 4 entfernt, das innere Ende der Leitung durch die Folie 3 ge­ steckt und nach außen geführt und die gesamte Spirale mit einer zweiten ebenfalls adhäsiven Folie abgedeckt. Die spiralförmig gewickelte Verzö­ gerungsleitung ist somit zwischen zwei Klebefolien fixiert und damit leicht handhabbar.

Für den Fall, daß ein Ensemble mit in ihrer Länge stark unterschiedli­ chen Verzögerungsleitungen hergestellt werden soll empfiehlt es sich, die jeweils längste und kürzeste Verzögerungsleitung hintereinander zu einer Spirale aufzuwickeln, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Wenn die verbleibenden Verzögerungsleitungen nach dem gleichen Mu­ ster zusammengefügt werden, entstehen in ihrem Außendurchmesser annä­ hernd gleiche Spiralpaare, die gemäß Fig. 3 nebeneinander angeordnet werden können. Dabei sind die jeweiligen Zu- und Abführungen jeweils in der Ebene zwischen zwei Spiralpaaren angeordnet.

Es läßt sich zeigen, daß ein gemäß Fig. 3 hergestelltes Ensemble von Verzögerungsleitungen das kleinstmögliche Volumen beansprucht, vergli­ chen mit einer in herkömmlicher Weise mehrlagig gewickelten Spule:.

Es seien beispielsweise zehn faseroptische Verzögerungsleitungen zu ei­ nem Ensemble zusammenzufassen, bei der die kürzeste eine Länge L₁ = 1,5 m und die längste eine Länge L₁₀ = 15 m aufweist, wobei der Längenunterschied ΔL jeweils 1,5 m sein sollen. Als kleinster zulässi­ ger Biegeradius für eine Lichtleitfaser mit 600 µm Durchmesser wird R_min = 60 mm angenommen.

Entsprechend der Erfindung werden die Leitungen L₁ und L₁₀ sowie L₂ und L₉ usw. zu jeweils einem Spiralpaar gemäß Fig. 2 zusammenge­ faßt, wobei sich in jeder Spirale eine Gesamtlänge des Lichtwellenlei­ ters von 16,5 m befindet. Beginnend mit der nullten Wicklung mit dem Um­ fang U₀ = 2 · π · R_min kann eine Länge

auf der nullten bis n-ten Wicklung untergebracht werden. Für die Gesamt­ länge von 16,5 m sind somit 36 Spiralwindungen erforderlich, wobei der äußere Spiraldurchmesser Φ_sp,36 = 163,2 mm beträgt. Für die zehn Verzögerungsleitungen sind insgesamt fünf derartiger Spirallagen neben­ einander anzuordnen, wobei sich die Zu- und Ableitungen jeweils zwischen den Lagen befinden, so daß zwei derart nebeneinander angeordneter Spi­ ralpaare eine Dicke von drei Lichtwellenleiterdurchmesser benötigen (die Dicke der Folie wird dabei vernachlässigt). Da das fünfte Spiralpaar nur zwei Lichtwellenleiterdurchmesser benötigt, hat das gesamte Ensemble ei­ ne Dicke von acht Lichtwellenleiterdurchmesser entsprechend 4,8 mm. Das Gesamtvolumen des Ensembles beträgt somit V = 100,4 cm₃.

Würden die gleichen zehn Verzögerungsleitungen zylindrisch auf einer Spule mehrlagig aufgebracht, wobei die nullte Wicklungslage wiederum entsprechend dem kleinsten Biegeradius einen Durchmesser von Φ_zyl,0 = 2 · R_min und einen Umfang U₀ = 2 · π · R_min auf­ weist, so würde man für die jeweils zusammengefaßten Leitungen L₁ und L₁₀ bzw. L₂ und L₉ usw. insgesamt 44 Windungen pro Lage benötigen. Für das fünfte Verzögerungsleitungspaar L₅ und L₆ benötigt man wegen des wachsenden Spulendurchmessers auf der fünften Wicklungslage noch 42 Windungen. Das gesamte Ensemble einer derartigen fünflagigen zylindri­ schen Spule hätte dann einen Durchmesser Φ_zyl,4 = 120 mm + 5 · 1,2 mm = 126 mm. Die Spulenlänge aus 44 Windungen beträgt H_zyl,44 = 44 · 0,6 mm = 26,4 mm.

Das gesamte Spulenvolumen ist damit V = 329,2 cm³.

Unter der gleichen Voraussetzung, nämlich, daß die einzelnen Verzöge­ rungsleitungen zugänglich und gegebenenfalls auswechselbar sind - im Falle der zylindrisch aufgewickelten Leitungen wird unterstellt, daß die einzelnen Wicklungslagen herausgezogen werden können -, ist also das Ensemblevolumen bei herkömmlicher, zylindrischer Wickelart um mehr als dreimal so groß wie bei dem erfindungsgemäßen Ensemble. Auch das durch den nicht zu unterscheidenden kleinsten Biegeradius verursachte nicht nutzbare Hohlvolumen im Inneren der Spulen ist bei herkömmlichem Aufbau noch mehr als fünfmal so groß wie bei dem erfindungsgemäßen Ensemble.

Claims (4)

1. Ensemble faseroptischer Verzögerungsleitungen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Verzögerungsleitung (L₁, L₂....L₁₀) in einer Ebene spiralförmig aufgewickelt ist und die einzelnen Spiralen entlang der gemeinsamen Wickelachse (2) nebeneinander angeordnet sind.

2. Ensemble faseroptischer Verzögerungsleitungen unterschiedlicher Länge, dadurch gekennzeichnet, daß die längste (L₁₀) und die kürze­ ste (L₁), bzw. zweitlängste (L₉) und zweitkürzeste (L₂), usw. Ver­ zögerungsleitung hintereinander in einer gemeinsamen Ebene spiralförmig aufgewickelt sind und die derart entstehenden Spiralpaare entlang der gemeinsamen Wickelachse (2) nebeneinander angeordnet sind.

3. Ensemble faseroptischer Verzögerungsleitungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- bzw. Ableitungen je zweier nebeneinanderliegender Spiralen oder Spiralpaare in einer gemeinsamen Ebene zwischen den Spiralen oder Spiralpaaren liegen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Ensembles faseroptischer Verzöge­ rungsleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß eine erste ebene, adhäsive Trägerfolie mit einem Wickelkern, dessen Achse senkrecht zur Folienebene ausgerichtet ist, versehen wird, daß mindestens eine Verzögerungsleitung spiralförmig um den Wickelkern auf die Trägerfolie aufgebracht wird, daß der Wickelkern entfernt und die Spirale mit einer zweiten adhäsiven Trägerfolie abgedeckt wird.