DE4226203A1 - Verfahren zum Erkennen der Verschmutzung einer blanken Lichtleitfaser und Vorrichtung zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen der Ver­ schmutzung einer blanken, einen Kernbereich und einen Man­ telbereich aufweisenden Lichtleitfaser eines Lichtwellen­ leiters, dessen Beschichtung in einem Teilbereich entfernt wurde.

Es ist bekannt, daß Lichtwellenleiter insbesondere für Spleißzwecke in Teilbereichen von ihrer äußeren Beschich­ tung (Coating) befreit werden müssen. Da diese Beschich­ tung bei der Herstellung des Lichtwellenleiters so auf­ gebracht wird, daß sie möglichst fest haftet, sind beson­ dere Maßnahmen erforderlich, um diese Schutzschicht ohne Beschädigung der darunter liegenden blanken Lichtleitfaser zu entfernen. So ist beispielsweise in der EP-B1 105 960 eine Einrichtung zum Entfernen der Primärschutzschicht von Lichtwellenleitern beschrieben, bei der zwei gegenläufig rotierende Bürsten aus Metalldrähten den abzumantelnden Lichtwellenleiter zwischen sich einschließen und so die Schutzschicht mechanisch entfernen. Weitere bekannte Ver­ fahren für die Entfernung der Schutzschicht arbeiten auf der Basis von chemischen Lösungsmitteln, unter Einsatz von Schneidmessern oder durch Erhitzung der Schutzschicht mit einem nachfolgenden Abziehvorgang.

Wegen des geringen Durchmessers der Lichtleitfasern ist eine Beurteilung der Qualität des Abmantelungsvorganges nur sehr schwer durchzuführen. Verbleibende Restverschmut­ zungen durch nicht vollständig abgetragene Teilbereiche der Schutzschicht können zum Beispiel die Qualität von Spleißverbindungen (insbesondere bei Schweißverbindungen) beeinträchtigen. Auch können größere Restpartikel zu Ein­ bußen in der Festigkeit führen. Auch wenn zum Beispiel das Faserende unter einem Lichtmikroskop mit hoher Vergrößerung untersucht wird, ist dieses Verfahren sehr zeitintensiv, da die ganze Faseroberfläche stückweise abgesucht werden muß. Aufgrund der geringen Tiefenschärfe können jeweils nur kleine Faserflächen scharf gestellt werden und es kann deshalb auch bei sorgfältiger Untersuchung kaum sicherge­ stellt werden, daß alle Teilbereiche vollständig oder aus­ reichend überprüft werden. So besteht die Gefahr, daß es zu Fehleinschätzungen hinsichtlich der tatsächlich vorhan­ denen Verschmutzung auf der blanken Lichtleitfaser kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzu­ zeigen, wie in einfacher und zuverlässiger Weise die Ver­ schmutzung auf einer blanken Lichtleitfaser bestimmt wer­ den kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß Licht in den Licht­ wellenleiter eingekoppelt wird, und daß im freigelegten Teilbereich die blanke Lichtleitfaser auf Streulicht unter­ sucht wird, das im Mantelbereich an Stellen mit einer Ver­ schmutzung entsteht.

Die einzelnen, die Verschmutzung bewirkenden Partikel auf der Oberfläche sowie in der blanken Lichtleitfaser ergeben eine Streuung des austretenden Lichtanteils, so daß an einer Verschmutzungsstelle ein heller Lichtfleck gebildet wird, der durch visuelle Beobachtung in einfacher Weise feststellbar ist. Die Größe des Lichtflecks ist dabei in etwa proportional der Größe der die Verschmutzung ergeben­ den Partikel, so daß am Ende eines derartigen Beobachtungs­ vorganges sowohl die Lage als auch das Ausmaß der Restver­ schmutzung in einfacher Weise und zuverlässig festgestellt werden kann.

Bei der Erfindung genügt für die Beobachtung bzw. Unter­ suchung der blanken Lichtleitfaser somit eine Lupe oder ein einfaches Mikroskop, dessen Tiefenschärfe entsprechend größer gewählt werden kann als wenn die Oberfläche ohne die Bildung von Streulicht z. B. auf Restpartikel untersucht werden würde. Die Bildung des Streulichts auf der Oberflä­ che der blanken Lichtleitfaser wird durch Licht angeregt, welches sich bevorzugt über kurze Strecken im Mantelbereich ausbreitet. Stößt dabei ein Lichtquant auf ein Schmutzteil­ chen, so wird das Licht gestreut und das Schmutzteilchen erscheint als unscharfer Leuchtpunkt, dessen Größe in etwa den Abmessungen des Partikels entspricht.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Er­ kennen der Verschmutzung einer blanken Lichtleitfaser eines Lichtwellenleiters, dessen Beschichtung (Coating) in einem Teilbereich entfernt ist und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Lichtquelle vorgesehen ist, die Licht in den Lichtwellenleiter einkoppelt und daß im freigelegten Teil­ bereich eine auf die blanke Lichtleitfaser gerichtete Beo­ bachtungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das Streulicht erkennbar ist, das im Mantelbereich an Stellen mit einer Verschmutzung entsteht.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran­ sprüchen wiedergegebenen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In der Figur ist teilweise geschnitten ein Lichtwellenlei­ ter LW dargestellt, der außen eine ein- oder mehrlagige Be­ schichtung (Coating) CT aus Kunststoffmaterial aufweist. Im Inneren dieser Beschichtung CT ist eine Lichtleitfaser LF bevorzugt aus Glasmaterial vorgesehen, die in bekannter Weise einen Kernbereich CO und einen Mantelbereich CL (Clao­ ding) aufweist. Für die normale Nachrichtenübertragung breitet sich das Licht bevorzugt im Kernbereich CO aus und wird dort durch Totalreflexion infolge der unterschiedli­ chen Brechungsindices zwischen Kern- und Mantelmaterial geführt.

Insbesondere für Spleißvorgänge ist es vielfach notwendig, das Beschichtungsmaterial CT zu entfernen. Im vorliegenden Beispiel ist in einem Teilbereich TB die Beschichtung CT abgetragen, so daß dort die blanke Lichtleitfaser LF vor­ liegt. Dieser Teilbereich, in dem die Beschichtung ent­ fernt wird, liegt etwa in der Größenordnung von einigen Millimetern (z. B. 4-7 mm) je nach der Länge zum Beispiel der Spleißverbinder o. dgl.

Infolge des festen Haftens der Beschichtung CT besteht auch bei sorgfältig durchgeführten Absetzvorgängen die Gefahr, daß an irgendeiner Stelle Restpartikel der Be­ schichtung CT auf der Oberfläche der blanken Lichtleit­ faser LF verbleiben. Verschmutzungen auf der Faserober­ fläche können die Festigkeit der Spleißverbindung negativ beeinflussen.

Es ist also wesentlich, daß vor der Durchführung des ei­ gentlichen Spleißvorganges eine Beurteilung der Qualität des Absetzvorganges und damit der Sauberkeit der Oberfläche der blanken Lichtleitfaser durchgeführt werden kann.

Hierzu wird eine Lichtquelle LA vorgesehen, deren Licht zum Beispiel über eine oder mehrere Linsen als Lichtbündel BL vorzugsweise senkrecht auf die Beschichtung CT des Lichtwellenleiters LW gerichtet wird. Eine Fokussierung der Lichtstrahlen ist ebenso vorteilhaft möglich. Das Licht BL ist in seiner spektralen Zusammensetzung so zu wählen, daß es durch die Beschichtung CT in ausreichendem Maße hin­ durchdringen kann. Weiterhin sollte zur Vereinfachung des Aufbaus der Beobachtungseinrichtung das Licht vorteilhaft im sichtbaren Bereich liegen, da sich dann die blanke Lichtleitfaser LF im Teilbereich TB mit bloßem Auge unter­ suchen läßt. Dabei ist eine Farbtemperatur in der Größen­ ordnung von 3000 K besonders zweckmäßig.

Das eingekoppelte Licht wird, wie durch die verschiedenen Lichtstrahl-Pfeile SL1 bis SL3 angedeutet, sowohl in der Beschichtung CT als auch in der eigentlichen Lichtleitfa­ ser LF unterschiedlich gebrochen und gestreut und breitet sich diffus längs der Lichtleitfaser LF aus. Ein Teil des Lichtes läuft längs der Mantelschicht CL und zwar nicht achsparallel zur Längsachse LX des Lichtwellenleiters, sondern schräg hierzu. Trifft ein derartiger Lichtstrahl oder ein Lichtquant (wie z. B. durch den Pfeil SL1 ange­ deutet) bei einer Verschmutzungsstelle im Bereich TB der blanken Lichtleitfaser LF auf ein Schmutzpartikel RV, so wird durch dieses das Licht gestreut und tritt diffus, wie durch die Pfeile SC angedeutet, nach außen aus. An der Stelle eines derartigen Partikels erscheint also ein un­ scharfer Leuchtpunkt, dessen Größe im wesentlichen der Größe des Partikels, welcher die Verschmutzung RV bewirkt, entspricht. Mittels einer einfachen Beobachtungseinrich­ tung OK zum Beispiel in Form einer Linse oder eines Mikros­ kops kann die Zahl und die Größe der durch Partikel bewirk­ ten Verschmutzung im Bereich der blanken Lichtleitfaser LF in einfacher Weise von einer Beobachtungsperson ermittelt werden, so daß eine zuverlässige Beurteilung der Qualität des Absetzvorganges durchgeführt werden kann. Gegebenen­ falls ist es möglich, eine entsprechende Nachbearbeitung bzw. Reinigung durchzuführen.

Auf jeden Fall kann sofort die obere Hälfte der Lichtleit­ faser LF betrachtet werden, weil diese dem Sichtbereich der Beobachtungseinrichtung OK unmittelbar zugänglich ist. Es ist aber auch möglich, u. U. gestreutes Licht an der Unterseite, also der der Beobachtungseinrichtung OK abge­ kehrten Seite von oben her festzustellen und zwar durch die Lichtleitfaser LF hindurch.

Um die Verschmutzung besser abschätzen zu können, sollte die blanke Faser LF gedreht werden. Bei seitlicher Be­ trachtung ergibt sich durch den Linseneffekt eine Verzer­ rung der Partikel. (Licht wird auch in die Faser zurück gestreut). Soll die Lage des Partikels exakt bestimmt werden, wird zweckmäßig generell die Verschmutzung nach "oben" gedreht.

Die Einkopplungsstelle für das Licht BL der Lichtquelle LA wird so nahe wie möglich am Lichtwellenleiter LW gewählt, weil das Licht längs der Ausbreitung in Richtung auf das blanke Faserende LF wieder angekoppelt wird. Bei höherer Beleuchtungsstärke kann natürlich auch die Einkopplung in einem etwas größeren Abstand TA erfolgen, z. B., bis zu 10 mm.

Bevorzugt wird das Licht kurz hinter der Absetzkante AK des Coatings CT eingekoppelt. So kann es zweckmäßig sein, wenn beispielsweise die ersten Lichtstrahlen BL bereits in einem Abstand TA von 0,5 bis 1 mm von der Absetzkante AK entfernt auf die Beschichtung CT treffen. Zwischen den Lichtstrahlen BL und der Beobachtungseinrichtung OK wird zweckmäßig eine Blende angebracht, damit das Faserende im Dunkeln liegt.

Das Licht wird an der Beschichtung CT und auch an einer gegebenenfalls vorhandenen Farbschicht FS gestreut und zum Teil reflektiert, so daß Lichtanteile entstehen, die in die Faser LF und bevorzugt in deren Mantelschicht CL eindringen bzw. eingekoppelt werden und sich dort über einige Entfernung ausbreiten. Es genügt daher, das Licht senkrecht zur Faserachse LX einzukoppeln, weil durch die Streuung (wie durch die Pfeile SL1 bis SL3 angedeutet) eine ausreichende Ausbreitung auch längs der Faserachse LX gewährleistet ist. Die Einkopplung des Lichtes BL ist auch unter einem von 90° abweichenden Auftreffwinkel auf das Fasercoating CT genauso gut möglich. Es kann sogar hilfreich sein, wenn Licht direkt auf die Verschmutzung trifft. Prinzipiell entsteht hierbei auch beobachtbares Streulicht, das den Effekt des von innen kommenden Streu­ lichts SC unterstützt. Ebenso ist es möglich, ein Licht BLE parallel oder schräg zur Faserachse LX einzukoppeln und dieses sich unter Streuung ausbreiten zu lassen.

Der Strahldurchmesser des Lichtstrahls BL sollte vorzugs­ weise beim Auftreffen auf den Lichtwellenleiter LW unge­ fähr mindestens dem Außendurchmesser des Coatings CT ent­ sprechen. Entsprechend größere Strahldurchmesser sind na­ türlich ebenfalls möglich, sie erfordern aber einen höheren Energieanteil der Lichtquelle LA. Es muß soviel Licht ein­ gekoppelt werden, daß im Bereich der Restverschmutzung RV auf der blanken Lichtleitfaser LF noch ein ausreichend gut sichtbares Streulicht entsteht.

Es ist auch möglich, für das Licht BL monochromatisches Licht zu verwenden, sofern die Beschichtung CT ausrei­ chend durchlässig ist. Da im allgemeinen von den Her­ stellern unterschiedlich beschichtete Lichtwellenlei­ ter geliefert werden, ist es zweckmäßig ein eher "wei­ ßes" Licht zu verwenden, so daß innerhalb des größeren Spektralbereiches mit Sicherheit Teilbereiche vorhan­ den sind, welche die Beschichtung CT und eine eventuelle Farbschicht FS durchdringen. Wird die Wellenlänge des Lichtes BL im sichtbaren Bereich gewählt, so kann die Veschmutzung mit bloßem Auge zum Beispiel mit dem Auge oder einem Mikroskop beobachtet werden. Es sind aber auch Anwendungen mit anderen Wellenlängen denkbar, die zum Bei­ spiel kürzer sind als das sichtbare Licht. In diesem Fall sind entsprechende, auf kürzere Wellenlängen ansprechende Beobachtungseinrichtungen anderer Art (zum Beispiel Video­ kameras) einzusetzen bzw. es ist im Bereich der Beobach­ tungseinrichtung OK eine entsprechende Frequenzumsetzung des Lichtes durchzuführen. Beispielsweise kann für die Lichtquelle LA UV-Licht gewählt werden. Die Beobachtung erfolgt dann mit einem UV-Objektiv OK, dem ein UV-Trans­ missionsfilter und eine UV-Videokamera nachgeordnet wird. Die Verwendung besonders kurzwelligen Lichtes, das heißt also unterhalb des sichtbaren Bereiches, hat den Vorteil, daß auch kleinste Verschmutzungen gut beobachtet werden können, die in der Größenordnung der Wellenlänge des ver­ wendeten Lichtes liegen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Erkennen der Verschmutzung (RV) einer blanken, einen Kernbereich (CO) und einen Mantelbereich (CL) aufweisenden Lichtleitfaser (LF) eines Lichtwellen­ leiters (LW), dessen Beschichtung (CT) in einem Teilbe­ reich (TB) entfernt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß Licht (BL) in den Lichtwellenleiter (LW) eingekoppelt wird, und daß im freigelegten Teilbereich (TB) die blanke Lichtleitfaser (LF) auf Streulicht (SC) untersucht wird, das im Mantelbereich (CL) an Stellen mit einer Verschmut­ zung (RV) entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht (BL) über die Beschichtung (CT) und/oder eine etwaige Farbschicht (FS) in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht (BL) in der Nähe des freigelegten Teilberei­ ches (TB) eingekoppelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht (BL) in einer Entfernung zwischen 0,5 mm und 10 mm vom freigelegten Teilbereich (TB) entfernt eingekop­ pelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht (BL) im wesentlichen senkrecht oder schräg zur Faserlängsachse (LX) eingekoppelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Licht (BL) mit mindestens einer Wellenlänge im sicht­ baren Bereich eingekoppelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Licht (BL) mit mindestens einer Wellenlänge kürzer als die des sichtbaren Lichtes eingekoppelt und beobachtet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Licht (BL) mit einer Wellenlänge eingekoppelt wird, welches die Beschichtung (CT) und/oder eine etwaige Farb­ schicht (FS) ausreichend durchdringt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des auf den Lichtwellenleiter (LW) gerichteten Lichtstrahls (BL) mindestens gleich dem Außen­ durchmesser des Lichtwellenleiters (LW) gewählt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Licht (BL) weißes Licht verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Streulicht (SC) in der Lichtleitfaser (LF) auf einer Länge bis 20 mm geführt wird.

12. Vorrichtung zum Erkennen der Verschmutzung (RV) einer blanken Lichtleitfaser (LF) eines Lichtwellenleiters (LW), dessen Beschichtung (Coating) in einem Teilbereich (TB) entfernt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (LA) vorgesehen ist, die Licht (BL) in den Lichtwellenleiter (LW) einkoppelt, und daß im frei­ gelegten Teilbereich (TB) eine auf die blanke Lichtleitfa­ ser (LF) gerichtete Beobachtungseinrichtung (OK) vorgesehen ist, mit der das Streulicht (SC) erkennbar ist, das im Mantelbereich (CL) an Stellen mit einer Verschmutzung (RV) entsteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungseinrichtung (OK) einen Abstand zwischen 0,5 mm und 30 mm (je nach Linse (LS)) zur Faser­ achse (LX) des Lichtwellenleiters (LW) aufweist.