DE60017579T2

DE60017579T2 - Verfahren zur messung des twists verliehen an einen optischen fiber und vorgehen bei dem verfahren zur verarbeitung eines optischen fibers

Info

Publication number: DE60017579T2
Application number: DE60017579T
Authority: DE
Inventors: Franco Cocchini; Arturo Ricco
Original assignee: Pirelli and C SpA
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: EP1226415A1; US6837074B2; US20020178758A1; JP2003513267A; ATE287528T1; ES2235956T3; AU7788800A; WO2001033184A1; EP1226415B1; DE60017579D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Verwindung, die einer optischen Faser vermittelt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bearbeitung einer optischen Faser, bei dem dieses Messverfahren genutzt wird.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Verfahren zur Bearbeitung einer optischen Faser für jedes Verfahren genutzt, bei welchem eine optische Faser in einer vorbestimmten Richtung vorgerückt wird und eine Verwindung, dessen Maß sinnvoll wäre zu wissen, während des Vorrückens ermittelt wird. Dieser Prozess kann z.B. ein Prozess für die Produktion von optischen Fasern (typischerweise ein Ziehprozess) oder ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels aus einer Vielzahl von optischen Fasern sein.
Wie aus "Fibre-Optic Communication System" von Govind Agrawal, John Wiley and Sons, Inc., zweite Auflage bekannt ist, kann eine optische Monomodenfaser benutzt werden, um zwei orthogonale Moden (typischerweise als TE und TM bezeichnet), die entartet sind und die den gleichen Wert eines Parameter aus n, der als der Modenindex bekannt ist (oder effektiver Index), haben, zu übertragen. Dabei ist n = β/k₀, wobei β die Ausbreitungskonstante und k₀ die Wellennummer im freien Raum ist. Die entartete Natur der orthogonalen, polarisierten Moden ist nur in einer idealen Einmodenfaser mit einem perfekten, zylindrischen Kern mit gleichmäßigem Durchmesser vorhanden. Entsprechend dem genannten Dokument haben reale optische Fasern beträchtliche Abweichungen in der Form des Kerns entlang ihrer Länge. Sie können auch ungleichmäßigen Belastungen ausgesetzt seien, so dass ihre zylindrische Symmetrie unterbrochen ist. Wegen dieser Faktoren ist die Entartung zwischen den orthogonal polarisierten Moden aufgehoben und die Faser wird doppelbrechend. Der Grad der Doppelbrechung ist definiert als B = |n_x – n_y|, wobei n_x und n_y die Modenindizes der orthogonal polarisierten Moden sind.
Ein Parameter von besonderer Bedeutung beim Studium der Doppelbrechung einer optischen Faser ist bekannt als die Schwebungslänge – beschrieben im US-Patent 5.418.881 im Namen von AT&T – welche zu einer Faserlänge korrespondiert, die notwendig ist, einen gegebenen Status der Polarisation zu wiederholen. Mit anderen Worten entspricht die Schwebungslänge der Länge einer Faser, die notwendig ist, damit die beiden Komponenten der Fundamentalmoden, die ursprünglich miteinander in Phase waren, wieder in Phase miteinander sind. Dabei wird angenommen, dass die Faser über diese Länge eine konstante Doppelbrechung aufweist.
Wenn ein gepulstes Signal durch eine optische Faser geleitet wird, dann ist auch entsprechend Agrawal die Doppelbrechung ein potenzieller Grund für die Ausbreitung des Pulses. Das liegt daran, dass, wenn ein Eingangsimpuls beide polarisierten Komponenten anregt, er am Ausgang der Faser breiter wird, weil sich die beiden Komponenten auf Grund ihrer verschiedenen Gruppengeschwindigkeiten gegeneinander verschieben. Dieses Phänomen, das als Polarisationsmodendispersion (PMD = polarization mode dispersion) bekannt ist, wurde in den letzten Jahren ausführlich untersucht, weil es in periodisch verstärkten Lichtleitersystemen wichtig ist.
Typischerweise führt das PMD-Phänomen zu einer Begrenzung der Breite des Signalübertragungsbandes und konsequenterweise zu einer Verringerung der Leistung der optischen Faser entsprechend den genannten übertragenen Signalen. Dieses Phänomen ist deshalb unerwünscht in Systemen für die Übertragung entlang von optischen Fasern. Das gilt insbesondere für diejenigen, die über große Distanzen arbeiten, bei denen es wichtig ist, eine Abschwächung oder Dispersion der Signale zu minimieren, um eine hohe Leistung in der Übertragung und im Empfang zu garantieren.
Der Erfinder hat beobachtet, dass die strukturellen und geometrischen Unregelmäßigkeiten der optischen Faser, die zur Doppelbrechung führen, vom Prozess des Ziehens der Faser herrühren können. Der Prozess des Ziehens einer optischen Faser wird typischerweise mittels geeigneten Vorrichtungen, die als „Ziehturm" bekannt sind, ausgehend von einer Glas-Vorform ausgeführt. Nachdem die Vorform in einer vertikalen Position aufgestellt ist und auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes erwärmt wurde, wird in der Praxis das geschmolzene Material mit einer kontrollierten Geschwindigkeit derart nach unten gezogen, so dass ein fadenähnliches Element, dass die optische Faser selbst darstellt, produziert wird.
Ein Beispiel für den Ziehprozess ist beschrieben im US-Patent 5,298,047 im Namen von AT&T Bell Laboratories. In diesem Prozess wird eine Vorform zunächst in einem Schmelzofen vorangetrieben und die optische Faser wird von einem unteren Verjüngungsabschnitt (Verjüngung unten) aus der Vorform gezogen. Die Faser läuft dann durch einen Durchmesser-Monitor und dann durch einen Beschichter, wo eine Polymer-Beschichtung auf die optische Faser, die jetzt abgekühlt ist, aufgebracht wird. Danach muss die Faser einen Beschichtungs- Konzentrik-Monitor, eine Aushärtestation und einen Beschichtungs-Durchmesser-Monitor durchlaufen. Hinter dem Durchmesser-Monitor sind Mittel zum Antrieb und zur Führung, welche die Faser ziehen und sie zu einer Aufnahmespule führen.
Der Erfinder hat beobachtet, dass bei einem Ziehprozess, wie er oben beschrieben ist, strukturelle und geometrische Defekte der Vorform genauso wie unerwünschte Variationen der Arbeitsbedingungen des Prozesses zur Anwesenheit von Doppelbrechung (und konsequenterweise von PMD) in der gezogenen Faser führen können.
Das genannte US-Patent 5,298,047 schlägt ein Verfahren vor, bei dem ein Drehmoment auf die optische Faser während des Ziehprozesses vermittelt wird, so dass eine Faser mit reduziertem PMD produziert wird. Diese Verdrillung wird in Richtung des Vorschubes der optischen Faser nach der Beschichtungsvorrichtung vermittelt. Im speziellen wird diese Verdrillung durch eine Führungsrolle, die sich auf geeignete Weise durch abwechselnde Oszillationen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, vermittelt. Die Führungsrolle hat dabei eine Achse, die senkrecht auf der Achse des Vortriebes der Faser (und damit einen Teil der genannten Antriebs- und Führungsmittel formend) steht.
Die Patentanmeldung EP 0795521 A1 im Namen von Sumitomo Electric Industries beschreibt eine Verbesserung der Technik des US-Patentes 5,298,047, wobei die Führungsrolle, die der Ozsillations-Führungsrolle folgt, eine V-Form, eine U-Form oder eine konvexe, niedrige Rille hat, um ein Rollen der Faser, das die Verdrillung der Faser beeinflussen könnte, auf deren Oberfläche zu unterdrücken und bei dem Mittel über der oszillierenden Führungsrolle vorhanden sind, die für die Unterdrückung der Bewegung verantwortlich sind, um eine exzessive Redaktionsbewegung der Faser zu verhindern.
Die Patentanmeldung WO 9846536 im Namen von Corning, die wiederum Bezug nimmt auf das Problem von PMD, schlägt auch eine sich drehende Vorrichtung vor, die nach der Beschichtungsvorrichtung anordnet ist. Diese Vorrichtung enthält einige Elemente, die auf gegenüberliegenden Seiten des Zugweges der optischen Faser angeordnet sind. Dabei hat jede Vorrichtung seine eigene Oberflächenregion zum Kontakt mit der Faser. Mindestens eine der beiden Oberflächenregionen wird derart quer zur Zugrichtung bewegt, dass die beiden Oberflächenregionen in Relativbewegung zueinander sind, und deshalb eine abwechselnde Verdrillung auf die optische Faser bewirken. Das Elementepaar kann beispielsweise aus einem Paar von Rollen bestehen, die ihre Rotationsachsen senkrecht zur Zielrichtung haben, von denen mindestens eine sich in einer entgegengesetzten Weise zur eigenen Achse bewegen kann.
Die Patentanmeldung EP 0842909 im Namen von FOS beschreibt ein alternatives Verfahren zur Vermittlung einer abwechselnden Verdrillung der optischen Faser während des Ziehprozesses. Dieses Verfahren benötigt die Rotation des Gerätes zum Aufbringen der schützenden Beschichtung derart, dass die Rotation dieses Gerätes auf die optische Faser während des Ziehprozesses übertragen wird.
Wie zum Beispiel aus der Patentanmeldung EP 646819 A1 im Namen von AT&T Corp. bekannt können zusätzlich zur Doppelberechnung, die in einer optischen Faser während des Herstellungsprozesses erzeugt werden, weitere Gründe für eine Doppelbrechung vorhanden sein. Diese können z.B. durch unsymmetrische Belastungen auf der optischen Faser, bedingt durch äußere Belastungen wie solche, die durch einen Kabelherstellungsprozess für die Produktion von optischen Kabeln vorhanden sind, ausgelöst sein.
Wie zum Beispiel aus dem US-Patent 4,744,935 im Namen von Societàcavi Rirelli S.p.A. bekannt, kann ein optisches Kabel für Unterwassertelekommunikation einen optischen Kern, in welchen eine Mehrzahl von optischen Fasern für die Übertragung von optischen Signalen in eine oder mehrere verstärkende und schützende Beschichtungen eingebettet sind, enthalten. Der optische Kern kann von dem Typ sein, der ein zentrales Stützelement und darum herum mehrere Lagen von Polymer-Material, in welchem die optischen Fasern in fixierten Positionen eingebettet sind, beinhaltet.
Wie in der Patentanmeldung EP 646819A1 im Namen von AT&T Corp. beschrieben, kann der Prozess zur Herstellung des optischen Kernes eines optischen Kabels Folgendes enthalten:
Aufheizen eines zentralen Stützelementes und extrudieren einer ersten Lage von thermoplastischem Elastomer auf das zentrale Stützelement;
Zuführen von optischen Fasern aus einer Mehrzahl von Aufwickelrollen;
Schraubenförmiges Aufbringen der optischen Fasern auf die erste Lage von thermoplastischem Elastomer;
Durchführen des zentralen Stützelementes, das mit der ersten Lage thermoplastischen Elastomers beschichtet und mit optischen Faser umwickelt ist, durch eine sich schraubenförmig drehende Abschlussdüse, um radial nach innen gerichtete Kräfte auf den Kabelkern zu bewirken, wobei keine Kräfte auf die optischen Fasern tangential zu dem thermoplastischen Material wirken; und
Extrudieren einer zweiten Lage von thermoplastischen Elastomer über die Fasern, um sich mit der ersten Lage zu vereinen.
Der Anmelder hat beobachtet, dass die Leistungsfähigkeit in Bezug auf PMD einer zu optischen Kabel verarbeiteten Faser generell eine Funktion der Veränderungen der Formen, die von der optischen Faser als Ergebnis des Kabelprozesses durchlaufen werden, ist. Wenn eine optische Faser eine lokale Deformationen erlitten hat, wird es eine lokale Verzögerung zwischen den orthogonalen Ausbreitungsmoden der Signale während der Übertragung der Signale in der deformierten Region geben. Die Summe der Verzögerung, die entlang der optischen Faser entsteht, bestimmt die PMD des übertragenen Signals.
Das Verfahren der Vermittlung einer Verdrillung an einer optischen Faser zur Reduktion der Doppelberechnung kann auch in einem Prozess der Kabelherstellung zur Herstellung eines optischen Kabels angewendet werden.
Die genannte Patentanmeldung EP 646819 A1 schlägt ein Verfahren zur Reduzierung der PMD von optischen Fasern in Kabeln in der vorstehend beschriebenen Weise vor. Das Verfahren erfordert die Vermittlung einer Verdrillung der optischen Fasern an ihren entsprechenden Achsen nachdem sie von ihren Rollen abgewickelt wurden. Diese Verdrillung wird vermittelt durch die Nutzung eines Rades, das drehbar zum zentralen Unterstützungselement montiert ist und die Spulen zur Abwicklung der optischen Fasern trägt. Das Rad dreht sich, eine Verdrillung der abgewickelten optischen Faser erzeugend, simultan mit der Abwicklung der Spule.
Der Anmelder hat beobachtet, dass das oben beschriebene Verfahren zur Reduzierung der Doppelbrechung einer optischen Faser während des Ziehprozesses und zur Reduzierung der Doppelbrechung eines Satzes von optischen Fasern während ihrer Verkabelung den grundsätzlichen Nachteil hat, dass die tatsächliche Verdrillung, welche die optischen Fasern am Ende des Prozesses haben, unterschiedlich von der vorausgesagten, theoretischen Torsion auf der Basis des angewandten Drehmomentes ist. Praktisch bedeutet dies, dass auf Grund des Phänomens der Reibung und der ungewünschten Einwirkung von nicht vernachlässigbaren Drehmomenten die optische Faser lokal einen anderen Rotationenwinkel als den theoretisch vorhergesagten Winkel und deshalb eine sich von der theoretisch vorhergesagten, tatsächlichen Verdrillung unterscheidende hat. Darüber hinaus kann der Wert der tatsächlichen Verdrillung nicht generell mit Präzision bestimmt werden.
Wenn beispielsweise im Fall des Ziehprozesses die Verdrillung nach dem Aufbringen der schützenden Beschichtung vermittelt wird, wird die Verdrillung durch die viskose Reibung gehemmt, welche durch das Beschichtungsgerät auftritt (weil die viskose Reibung Anlass zu einem widerstrebenden Drehmoment gegen das aufgewandte Drehmoment gibt). Wenn auf der anderen Seite die Verdrillung der optischen Faser vor der Anwendung des Polymer-Schutzmaterials vermittelt wird, kann die optische Faser beschädigt werden, und es können sich ihre optischen Eigenschaften verschlechtern.
Im Patent EP 0842909 , bei dem das Drehmoment der optischen Faser durch die Rotation des Beschichtungsgerätes vermittelt wird, findet die Anwendung des Drehmomentes im viskosen Zustand statt (abhängig vom Beschichtungsmaterial); und deshalb ist die Amplitude der Rotation, die auf die optische Faser übertragen wird, schwer zu kontrollieren.
Ein weiterer Grund für die Unbestimmtheit der tatsächlichen Verdrillung, die der optischen Faser während des Ziehprozesses vermittelt wird, bezieht sich auf die Tatsache, dass die optische Faser von dem erhitzten Ende der Vorform (Verjüngung nach unten) heruntergezogen wird und zunehmend abkühlt. Der Anteil der optischen Faser, welche sich aus der Vorform zum Verdrillungsgerät hin erstreckt, hat – bedingt durch Temperaturunterschiede – eine ungleichmäßige Konsistenz. Insbesondere ist die optische Faser wesentlich fester an der Verdrillungsvorrichtung während sie am unteren Ende der Vorform (Verjüngung nach unten) teilweise noch geschmolzene ist. Die Vermittlung eines Drehmomentes auf die optische Faser an diesem Punkt, an dem sie wesentlich verfestigt ist (vorteilhafterweise aus den genannten Gründen nach der Beschichtungsvorrichtung) begründet die teilweise viskose Übertragung der Verdrillung auf den weniger soliden Anteil der Faser bis hin zur Verjüngung. Daraus resultierend hat die Faser an der Verjüngung einen Rotationswinkel, der nicht in Übereinstimmung mit und kleiner als der Rotationswinkel im verfestigten Anteil ist. Dies machte es schwerer, die gewünschte Verdrillung der optischen Faser zu vermitteln.
Der Anmelder hat beobachtet, dass sich die Verkleinerungen der Amplitude der Rotation vom verfestigten Anteil der Faser hin zum Anteil der Faser an der Verjüngung mit der Frequenz der gegenläufigen Bewegung erhöhen. Der Anmelder hat außerdem festgestellt, dass wenn das Verfahren, das im genannten Patent US 5,298,047 , US 5,418,881 und WO 9846536 genutzt wird, hohe Frequenzen der Rotationsumkehr der optischen Faser ein unerwünschtes Gleiten der optischen Faser bewirkt durch die Elemente, die die Verdrillung vermitteln, bewirken. Dieses Gleiten verhindert die Vermittlung des gewünschten Drehmomentes auf die optische Faser.
Die Verdrillung, die tatsächlich einer optischen Faser in einem Ziehprozess vermittelt wurde, wird nun genauer mit Hilfe von Bruchtests überwacht. Insbesondere wird diese Verdrillung durch künstliche Erzeugung einer vorbestimmten Verteilung von Defekten (zum Beispiel Luftblasen) in der optischen Faser überwacht, bevor das Drehmoment vermittelt wird. Nachdem das Drehmoment vermittelt wurde, wird die optische Faser an unterschiedlichen Punkten unter dem Mikroskop zur Untersuchung der Anordnung diese Effekte geprüft. Die tatsächliche "eingefrorene" Verdrillung in der Faser kann von der Anordnung der Defekte abgeleitet werden. Ein Vorgang dieses Typs kann vorteilhafterweise vor dem Beginn des Faserproduktionsprozesses genutzt werden und benötigt die Nutzung eines Teils der Faser, der vernichtet werden kann. Trotzdem gibt der Anmelder zu bedenken, dass – bedingt durch die Variationen (erwünscht oder unerwünscht) der Prozessbedingungen und Parameter – die tatsächliche während des Prozesses vermittelte Verdrillung sich als unterschiedlich zum auf diese Weise ermittelten Wert erweist, und dass seine korrekte Bestimmung im laufenden Betrieb während des Produktionsprozesses vorgenommen werden muss.
Ähnliche Überlegungen sind anwendbar auf den Prozess der Verkabelung von optischen Fasern in welcher das Verfahren der Vermittlung einer Verdrillung auf die Fasern genutzt wird, um die Doppelbrechung der optischen Fasern zu reduzieren. Die vorhandenen viskosen Effekte, die an der Grenzfläche zwischen den optischen Fasern und dem thermoplastischen Material, auf welchen die Fasern typischerweise aufgebracht sind, machen es schwer, die tatsächlich vermittelte Verdrillung zu überwachen. Laut dem Anmelder erwachsen weitere Schwierigkeiten – bei dem Verfahren, wie es in der genannten Patentanmeldung EP 646819A1 verwendet wird – aus der Tatsache, dass die tatsächliche vermittelte Verdrillung auf die optische Faser von vielen Prozessparametern inklusive des Geschwindigkeitsvortriebs der optischen Faser in Verarbeitungsrichtung und der Winkelgeschwindigkeit der Verdrillung abhängt. Die unerwünschte Veränderung von einem dieser Parameter wirkt auf den Wert der aktuell vermittelten Verdrillung auf die optische Faser und macht sie deshalb verschieden zum vorhergesagten Wert.
Derzeit kann die PMD von verschiedenen optischen Fasern in einem optischen Kabel nur exakt durch die Messung der PMD in einem Abschnitt des optischen Kabels von passender Länge ermittelt werden, nachdem das Kabel selbst fertiggestellt wurde.
Aufgrund der Anwesenheit einer Diskrepanz zwischen der Verdrillung, die einer optischen Faser in Abwesenheit von störenden Effekten (und von den theoretischen Berechnungen auf der Basis von dem vermittelten Drehmoment bestimmt werden kann) und der tatsächlichen Verdrillung, welche die Faser am Ende des fraglichen Prozesses hat, wäre ein Verfahren, das die tatsächliche laufende Verdrillungsfeststellung in einfacher und präziser Weise ermöglicht, von erheblichem Nutzen für das Ziel der Gewinnung einer exakten Kenntnis der PMD einer Faser.
Eine Technik zur Kontrolle der internen Rotation der Hauptachsen einer doppelbrechenden optischen Faser während des Herstellungsprozesses der Faser ist in dem Artikel „The Technique for Controlling the Internal Rotation of Principal Axes in the Fabrication of Birefringent Fibers", C. G Askins and M. J. Marrone, Journal of Leightwave Technology, Vol. 6, No. 9, September 1988 vorgeschlagen. Diese Technik basiert auf einem Verfahren zur Interpretation der zurückgeworfenen optischen Leistung durch eine doppelbrechende Faser, die lateral in der Weise angestrahlt wird, als wenn die interne Orientierung der Hauptachsen der Doppelbrechung bestimmt werden sollten. Diese Technik besteht aus der lateralen Beleuchtung der optischen Faser mit einem He-Ne-Laserstrahl derart, dass Interferenzmuster mittels des zurückgeworfenen Lichtes erzeugt werden. Eine Rotation der optischen Faser um die eigene Achse bewirkt eine Verschiebung der Muster bedingt durch die Elliptizität der Faser und jeder durch Belastung ausgelösten Anisotropie des Brechungsindexes. Es ist dann möglich, die Rotation der Hauptachsen der Doppelbrechung der optischen Fasern durch Messung der Verschiebung der Muster zu ermitteln.
Im Fall von doppelbrechenden Fasern (solche wie sie im zitierten Artikel betrachtet werden) bedingen Rotationen der Faser eine Abnahme der Doppelbrechung und sind deshalb im Vergleich zu oben betrachteten Situation unerwünscht. Der Anmelder hat beobachtet, dass die Technik, die im Artikel von Askins und Marrone vorgeschlagen wird, zur laufenden Bestimmung einer relativ langsamen Rotation der optischen Faser (in der Größenordnung von einer Umdrehung/m) und in Fasern mit hoher Doppelbrechung (mit einer typischen Schwebungslänge in der Größenordnung von wenigen Zentimetern) brauchbar ist. Laut dem Anmelder ist diese Technik nicht brauchbar für die Bestimmung der vermittelten Verdrillung auf die optische Faser durch eine der vorher beschriebenen Techniken zur Reduzierung der Doppelbrechung, weil diese Verdrillungen typischerweise mit relativ hohen Rotationsgeschwindigkeiten korrespondieren (zum Beispiel in der Größenordnung von 10 Umdrehungen/m) und die infrage kommenden Fasern vom Typ mit geringer Doppelbrechung sind.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung bezeichnen niedrig doppelbrechende optische Fasern solche mit einer Schwebungslänge von mindestens 1 m.
Ein unterschiedliches Verfahren zur Feststellung der vermittelten Verdrillung an eine Glasfaser wird durch JP 08245232 geliefert. Entsprechend diesem Patent wird die Breite der Glasfaser während der Herstellung der Glasfaser in einer Richtung durch ein Faser-Durchmesser-Messgerät gemessen. Weil sich die Breite der Glasfaser gemessen aus der longitudinalen Richtung in Abhängigkeit von der Messrichtung ändert, kann der Grad der Verdrillung der Faser durch die Untersuchung der Änderungen des gemessenen Wertes der Breite der Glasfaser gefunden werden. In der Praxis zeigt eine Grafik – während die Faser voranschreitet – die Veränderung der Breite als eine Funktion der Länge der Faser, die die Messlinie passiert hat, und der Winkel der Verdrillung kann von dieser Grafik abgeleitet werden. Wie in dem Patent beschrieben, erfordert diese Technik eine Breite die nicht kleiner als 1,01 mal des minimalen Wertes ist, um eine Unterscheidung der Änderungen der Messwerte der Breite der Faser auf Grund der Verdrillung von vermittelten Änderungen in dem Herstellungsprozess zu erlauben.
Mit der vorliegenden Erfindung schlägt der Anmelder eine nicht-destuktive Technik zur Bestimmung der tatsächliche vermittelten Verdrillung einer optischen Faser vor, um beispielsweise laufend die vermittelte Verdrillung an einer optischen Faser während einer Phase der Bearbeitung der Faser zu messen.
Der Anmelder hat daraus gefunden, dass die tatsächliche Verdrillung auf der Basis der Messung des Durchmessers aus der optischen Faser bestimmt werden kann. Das liegt daran, dass der Anmelder beobachtet hat, dass, wenn der Durchmesser einer optischen Faser, die in einer vorbestimmten Richtung vorrückt und veranlasst wurde, sich um die eigene Achse zu drehen, gemessen wird, die Asymmetrien und Anisotropien der optischen Faser eine Oszillatione der gemessenen Werte zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert mit einer Frequenz, die mit der Rotationsgeschwindigkeit der Faser korreliert, bedingen. Der Anmelder hat herausgefunden, dass es bei geeigneter Verarbeitung der Ergebnisse der genannten Durchmesser-Messungen möglich ist, Informationen zu erhalten, die auf die tatsächliche vermittelte Verdrillung der optischen Faser hinweist. Insbesondere hat der Anmelder herausgefunden, dass diese Informationen durch die Ausführung einer Fourier-Transformation der Zeitsignale relativ zur Durchmesser-Messung der optischen Faser und einer nachfolgenden Analyse der Spitzenwerte des zugehörigen Leistungsspektrums ermittelt werden können.
Der Anmelder hat außerdem herausgefunden, dass diese Information dazu genutzt werden kann, nachträglich eine laufende („on-line") Überwachung der vermittelten Verdrillung der optischen Faser in der Art durchzuführen, eine Faser mit einer tatsächlichen Verdrillung zu einer entsprechend einer vorhergesagten Spezifikation und deshalb mit einer vorher festgelegten Reaktion in Bezug auf PMD herzustellen.
Die Technik entsprechend der Erfindung ist anwendbar auf eine Prozedur zur Verarbeitung einer niedrig doppelbrechenden optischen Faser, in welcher eine Verdrillung, die sinnvoll messbar ist, einer optischen Faser vermittelt wird. Die Verdrillung kann beispielsweise vermittelt werden, um die PMD der optischen Faser zu reduzieren.
Unter einem ersten Gesichtspunkt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Messung der vermittelten Verdrillung einer optischen Faser mit den folgenden Schritten:
Vorrücken der genannten optischen Faser in einer vorbestimmten Richtung und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit;
Vermitteln einer Verdrillung auf die genannte Faser während des Schrittes des Vorrückens; und
Messung des Durchmessers der genannten optischen Faser während des Schrittes des Vorrückens, um ein Signal zu generieren, das auf den Durchmesser hinweist;
und weiterhin den Schritt der Verarbeitung des genannten Signals, das auf den Durchmesser hinweist, beinhaltet, um einen Wert, der auf die vermittelte Verdrillung hinweist, zu ermitteln, wobei der Schritt der Verarbeitung den Schritt der Berechnung einer Transformationen in der Frequenzebene des genannten Signals enthält.
Vorzugsweise enthält der Schritt der Messung des Durchmessers die Erzeugung eines Bruchteils des genannten Signals, einen Satz von Durchmesser-Messungen enthaltend, und der genannte Schritt der Verarbeitung des genannten Signals, das auf den Durchmesser hinweist, enthält die Berechnung einer Transformation der Frequenzebene des genannten Bruchteiles des genannten Signals.
Der genannte Schritt der Berechnung der Transformation in der Frequenzebene kann die Anwendung der Fourier-Transformation auf den genannten Bruchteil des genannten Signals enthalten.
Vorzugsweise enthält der Schritt der Verarbeitung den Schritt der Bestimmung des Leistungsspektrums, das der genannten Transformation der Frequenzebene zugeordnet ist.
Das genannte Leistungsspektrum hat einen Satz von Spitzenwerten, und der genannte Schritt der Verarbeitung kann die Ableitung einer Untermenge von Spitzenwerten aus dem Satz der Spitzenwerte, die mit der genannten vermittelten Verdrillung korreliert, enthalten.
Der genannte Schritt der Ableitung der genannten Untermenge von Spitzenwerten kann den Schritt des Vergleichens der Leistung von jedem der Spitzenwerte von genanntem Satz mit einem vorbestimmten Schwellenwert und die Elimination von Beiträgen des genannten Spektrums mit einer Leistung unter dem genannten Schwellenwert beinhalten.
Der genannte Schritt der Verarbeitung kann den Schritt des Messens der maximalen Frequenz, die der genannten Untermenge der Spitzenwerte zugeordnet ist, beinhalten.
Der genannte Schritt der Verarbeitung kann den Schritt des Teilens des Wertes der genannten maximalen Frequenz durch den Wert der genannten Vorrückgeschwindigkeit beinhalten, um den genannten Wert, der auf die genannte vermittelte Verdrillung hinweist, zu erhalten.
Der genannte Schritt der Verarbeitung kann vor der Messung der maximalen Frequenz, die der genannten Untermenge von Spitzewerten zugeordneten ist, die Ausführung einer bestimmten Anzahl von Durchführungen der genannten Schritte des Messens des Durchmessers, der Berechnung der Transformationen in der Frequenzebene und der Berechnung des Leistungsspektrums, um eine vorbestimmte Anzahl von Leistungsspektrum zu erlangen, enthalten. Er kann zusätzlich die Berechnung eines durchschnittlichen Leistungsspektrums der genannten Leistungsspektren, die sich aus der genannten Untermenge der Spitzenwerte zusammensetzen, enthalten.
Der Schritt der Verarbeitung kann auch die folgenden Schritte, die nach dem Schritt der Berechnung des genannten durchschnittlichen Leistungsspektrums durchgeführt werden, enthalten:
Ermitteln der Gesamtanzahl der Spitzenwerte im genannten durchschnittlichen Leistungsspektrum und die Anzahl der Spitzenwerte in der genannten Untermenge der Spitzenwerte;
Vergleichen der Anzahl der Spitzenwerte der genannten Untermenge mit einem festgelegten Prozentsatz der genannten gesamten Anzahl der Spitzenwerte;
und, falls die genannte Anzahl der Spitzenwerte der genannten Untermenge kleiner ist als der festgelegte Prozentsatz der genannten Gesamtzahl der Spitzenwerte, Wiederholung der genannten Schritte des Messens des Durchmessers, der Berechnung einer Transformationen der Frequenzebene, der Berechnung des Leistungsspektrums und der Berechnung des durchschnittlichen Leistungsspektrums.
Der Schritt der Verarbeitung des genannten Signals, das auf den Durchmesser hinweist, kann den Schritt, der ausgeführt wird, bevor der genannte Schritt der Berechnung einer Transformation in der Frequenzebene ausgeführt wird, die Berechnung eines durchschnittlichen Wertes für die genannten Werte der Durchmesser und der Subtraktion der genannten durchschnittlichen Werte von jedem der genannten Werte des Durchmessers beinhalten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Verarbeitung einer optischen Faser mit den folgenden Schritten:
Vorrücken der genannten optischen Faser in die Richtung des Vorrückens;
Bereitstellung einer Verdrillungsvorrichtung entsprechend mindestens einem vorbestimmten Parameter, der mit einem nominalen Wert der Verdrillung der genannten optischen Faser korrespondiert;
Erzeugung während des Schrittes des Vorrückens einer tatsächlichen Verdrillung der genannten optischen Faser als Ergebnis des Betriebes der genannten Verdrillungsvorrichtung;
Messung des Durchmesser der genannten optischen Faser zur Erzeugung eines Signals, das auf den Durchmesser hinweist; und
Messung der tatsächlichen Verdrillung während des Schrittes des Vorrückens;
wobei der genannte Schritt des Messens der tatsächlichen Verdrillung die Berechnung einer Transformation der Frequenzebene des genannten Signals, dass auf den Durchmesser hinweist, beinhaltet.
Der genannte Schritt des Messens macht es möglich, einen tatsächlichen Wert der Verdrillung zu ermitteln, und das genannte Verfahren beinhaltet vorteilhafterweise:
Vergleich des genannten tatsächlichen Wertes mit dem genannten nominalen Wert; und
Überwachung des Betriebes der genannten Verdrillungsvorrichtung entsprechend dem Ergebnis des genannten Schrittes des Vergleichens.
Vorteilhafterweise enthält der Schritt der Überwachung einen der folgenden Schritte, die alle Alternativen zueinander darstellen:
Belassen des Betriebes der genannten Vorrichtung zur Vermittlung der Verdrillung unverändert, wenn die Differenz zwischen dem genannten tatsächlichen Wert und dem genannten Nominalwert in absoluten Größen kleiner ist als eine vorher bestimmte Größe;
Veränderung des Betriebes der genannten Vorrichtung zur Vermittlung der Verdrillung derart in einer ersten Richtung, dass die genannte tatsächliche Verdrillung verkleinert wird, wenn die Differenz zwischen dem genannten tatsächlichen Wert und dem genannten nominalen Wert in absoluten Größen größer oder gleich der genannten vorbestimmten Größe ist und der genannte tatsächliche Wert größer als der genannte nominale Wert ist; und
Veränderung des Betriebes der genannten Verdrillungsvorrichtung derart in eine zweite Richtung, dass die genannte aktuelle Verdrillung vergrößert wird, wenn der Unterschied zwischen dem genannten aktuellen Wert und dem genannten nominalen Wert in absoluten Größen größer als oder gleich der genannten festgelegten Größe ist und der genannte tatsächliche Wert kleiner als der genannte nominale Wert ist.
Das genannte Verfahren kann die weiteren Schritte enthalten:
Erhitzung einer Glas-Vorform über den Erweichungspunkt hinaus;
Ziehen der genannten optischen Faser von dieser Vorform in einer vorbestimmten Richtung; und
Aufbringen einer schützenden Beschichtung auf die genannte optische Faser.
Alternativ kann der Schritt des Vorrückens der optischen Faser das Zuführen der optischen Faser zu einem Extruder zur Bildung eines optischen Kerns eines optischen Kabels beinhalten, und das genannte Verfahren kann die weiteren Schritte enthalten:
Zuführen eines Stützelementes zu dem genannten Extruder, das so ausgebildet ist, dass es ein zentrales Element des genannten optischen Kerns darstellt;
Zuführen von Polymer-Materialien zu dem genannten Extruder; und
Vermitteln eine Verdrillung auf das genannte Stützelement entlang seiner Achse, welche die genannte Verdrillung auf die genannte optische Faser bewirkt.
Die genannte optische Faser ist vorzugsweise vom Typ mit niedrigem Brechungsindex.
Der genannte Schritt des Messens der tatsächlichen Verdrillung wird vorzugsweise entsprechend dem vorher definierten Messverfahren durchgeführt.
Die Erfindung wird im Detail unter Nutzung der beigefügten Figuren, bei denen nicht begrenzende Beispiele der Anwendung abgebildet werden, beschrieben. Insbesondere:
1 zeigt einen Ziehturm, in welchem ein Ziehprozess, bei dem das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ausgeführt wird;
2 zeigt ein Flussdiagramm mit Bezug auf einige Schritte des vorgenannten Ziehprozesses;
3 zeigt am Flussdiagramm mit Bezug auf weitere Schritte des Ziehprozesses;
4 zeigt ein Flussdiagramm, welches Schritte enthält, die alternativ zu denen aus dem Flussdiagramm in 3 sind; und
5 und 6 zeigen experimentelle Ergebnisse, die entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ermittelt wurden; und
7 zeigt einen Aufbau für die Produktion eines optischen Kabels, welche die Technik entsprechend der vorliegenden Erfindung nutzt.
Die Technik entsprechend der Erfindung wird zunächst mit Referenz auf einen Ziehprozess einer optischen Faser beschrieben.
1 zeigt schematisch einem Ziehturm 1 zum Ziehen in einer optischen Faser 3 von einer Vorform 2.
Der Turm 1 enthält eine Vielzahl von Bestandteilen, die im Wesentlichen entlang einer vertikalen Zugrichtung (daher der Name "Turm") ausgerichtet sind. Die Wahl einer vertikalen Richtung basiert auf der Notwendigkeit Gravitationskräfte, um von der Vorform 2 eine Schmelze von geschmolzene Material, aus dem die Faser 3 gezogen werden kann, zu nutzen. Insbesondere enthält der Turm:
einen Schmelzofen 4, der in der Lage ist, die Vorform 2 über ihren Erweichungspunkt hinaus zu erhitzen; der Schmelzofen 4 kann dabei von jedwedem Typ sein, der in der Lage ist, die kontrollierte Erweichung einer Vorform herzustellen, beispielsweise von einen Typ, wie er in den US-Patenten 4,969,941 und 5,114,338 beschrieben ist;
eine Beschichtungsvorrichtung 5 zum Aufbringen einer schützenden Beschichtung auf die optische Faser 3; die Beschichtungsvorrichtung 5 kann z.B. vom Typ sein, der im US-Patent 5,366,527 beschrieben ist;
eine Ziehvorrichtung 7 (zum Beispiel vom Typ mit einem einzelnen oder einem doppelten Ziehwagen), die in der Lage ist, die optische Faser 3 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit v_f (entsprechend der Ziehgeschwindigkeit) zu ziehen; und einer Aufnahmespule 8, auf die die optische Faser 3 am Ende des Ziehprozesses aufgewickelt wird.
Der Turm 1 kann auch einen Durchmesser-Monitor, der zwischen dem Schmelzofen 4 und der Beschichtungsvorrichtung 5 angeordnet ist, und der in der Lage ist, den Durchmesser der optischen Faser 3 während des Durchgangs vor der Aufbringung der schützenden Beschichtung zu messen. Das Signal, das durch den Sensor erzeugt wird, kann z.B. derart für die Kontrolle der Ziehvorrichtung 7 genutzt werden, um eine optische Faser 3 mit vorher bestimmtem Durchmesser zu erhalten.
Der Turm 1 beinhaltet auch eine Verdrillungsvorrichtung 6, die zwischen der Beschichtungsvorrichtung 5 und der Antriebsvorrichtung 7 angeordnet ist, um der optischen Faser 3 eine vorher bestimmte Verdrillung zu vermitteln. Die Verdrillungsvorrichtung 6 ist mit mindestens einem beweglichen Teil ausgerüstet, das mit der optischen Faser 3 interagieren kann.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung soll der Begriff "Verdrillung" das Verhältnis (einen konstanten Multiplikation aus Faktor vernachlässigend) zwischen der Winkelgeschwindigkeit dθ/dt der optischen Faser (bei dem θ der Rotationswinkel der optischen Faser gemessen relativ zu einem fixen Referenzpunkt) und der Ziehgeschwindigkeit v_f sein. Die Verdrillung, die auf diese Weise definiert ist, kann in Umdrehungen/m gemessen werden.
Wie unten beschrieben, ist diese vorher bestimmte Verdrillung derart ausgewählt, um einen Leistungsaustausch zwischen den Grundausbreitungsmoden in der optischen Faser zu erzeugen, um so die Auswirkungen von Fehlern und Ungleichmäßigkeiten in der Faser gleichmäßig über die Länge bis mindestens zur Schwebungslänge auszugleichen. So ist es möglich, die negativen Auswirkungen, die durch asymmetrische Belastungsbedingungen und durch Fehler der Gestalt intrinsisch in der Faser vorhanden sind, signifikant zu reduzieren.
Die Verdrillungsvorrichtung 6 kann z.B. von dem Typ sein, wie er in der vorher zitierten Patentanmeldung WO 9846536 im Namen von Corning beschrieben ist. Insbesondere kann die Vorrichtung 6 ein Paar von Rollen (nicht dargestellt) enthalten, die Oberflächen haben, die mit der optischen Faser interagieren und die ihre Achsen senkrecht zur Ziehachse 9 haben, bei welcher mindestens eine Rolle sich entgegengesetzt zu seiner eigenen Achse derart bewegt, dass eine wechselnde Verdrillung der optischen Faser 3 vermittelt wird. Insbesondere ist die Verdrillungsvorrichtung 6 in der Lage, der optischen Faser 3 eine abwechselnde Verdrillung mit einer vorher bestimmten Umkehrfrequenz ν zu vermitteln.
Der Turm 1 beinhaltet auch Ausrüstung 13, um entsprechend der vorliegenden Erfindung die laufende Messung und Überwachung der Verdrillung, die auf die optische Faser 3 durch die Verdrillungsvorrichtung 6 vermittelt wird, auszuführen. Die Ausrüstung 13 wird genutzt, um die aktuelle Verdrillung, die der optischen Faser vermittelt wird, zu messen, auf die im nachfolgenden Text durch T_eff hingewiesen wird; diese tatsächliche Verdrillung wird bedingt durch die Anwesenheit von Reibungskräften und anderen unerwünschten Effekten teilweise von der vorher bestimmte Verdrillung, auf die im folgenden Text durch T hingewiesen wird, unterschiedlich sein.
Zum Vorteil der Beschreibung und ohne die generelle Anwendung einzuschränken wird im folgenden Text angenommen, dass die der optischen Faser 3 durch die Verdrillungsvorrichtung 6 vermittelte Verdrillung entsprechend einem sinusförmigen Gesetz variiert. Praktisch wird angenommen, dass die optische Faser 3 als Ergebnis der Aktion der Vorrichtung 6 einen tatsächlichen Rotationswinkel θ_eff (gemessen mit Bezug auf einem fixen Referenzpunkt) hat, der durch die Gleichung θ_eff = θ_max,eff·sin(2πνt) ausgedrückt wird, wobei θ_max,eff die maximale tatsächliche Winkeldrehung und ν die Frequenz der Umkehr der Drehung ist, und dass die optische Faser deshalb einer aktuellen Verdrillung T_eff, welche durch die Gleichung T_eff = T_max,eff·COS(2πνt), wobei T_max,eff = 2πν·θ_max,eff ist, unterliegt.
Die Ausrüstung 13 beinhaltet einen Durchmesser-Monitor 10 und eine Verarbeitungseinheit 12, die in der Lage ist, das Signal, das durch die Vorrichtung 10 erzeugt wird, zu verarbeiten.
Der Durchmesser-Monitor 10 enthält einen optischen Sensor, der zum Beispiel vom interferometrischen Typ ist, und der auf der Achse 9 zwischen dem Schmelzofen 4 und der Beschichtungsvorrichtung 5 angeordnet ist, und dessen Ausgang mit der Verarbeitungseinheit 12 und der Ziehvorrichtung 7 verbunden ist. Der Durchmesser-Monitor 10 ist in der Lage, ein erstes elektrisches Signal S₁, das auf den Durchmesser der optischen Faser 3, die an die Verarbeitungseinheit 12 geschickt wird, hinzuweist und ein zweites elektrisches Signal S₂ zur Regulierung der Ziehgeschwindigkeit, die an die Ziehvorrichtung 7 gesendet wird, zu erzeugen.
Ein Beispiel für einen Durchmesser-Monitor zur fraglichen Anwendung wird im US-Patent 4,280,827 vorgestellt, bei welchem ein elektrisches Signal durch ein Feld von Fotodioden, die die Interferenzmuster aufnehmen, das durch die Ausrichtung eines Laserstrahles auf die optische Faser erzeugt wird, erzeugt wird. Das Signal wird an ein Vergleichermittel gesendet, welches eine Anzahl von elektrischen Impulsen erzeugt, die mit den Brechungsmustern korrelieren. Anschließend liefern Mittel zum Zählen der Impulse entsprechend der Anzahl der festgestellten Impulse ein Signal, das auf den Durchmesser der optischen Faser hinweist.
Eine alternative Technik zur optischen Messung des Durchmessers einer optischen Faser während des Prozesses seine Herstellung wird im US-Patent 5,661,553 vorgestellt und enthält die Schritte des schrägen Beleuchtens eines Teils der optischen Faser mit einem Lichtstrahl, Messung der Amplitude des Schattens, der durch den Teil der optischen Faser in einem vorher bestimmten Winkelsektor der Faser und Feststellung – auf Grund der Messung – der Abweichungen des Durchmessers während des Prozesses.
Der Ausgang der Verarbeitungseinheit 12 ist an die Verdrillungsvorrichtung 6 und an die Anzeigeeinheit 16 angeschlossen. Die Anzeigeeinheit 16 ist ausgebildet, um Informationen für einen Benutzer darzustellen (z.B. Messdaten).
Die Verarbeitungseinheit 12 ist in der Lage, ein erstes Signal S₁ von dem Durchmesser-Monitor zu empfangen, dieses Signal zu speichern und es – wie unten beschrieben – zu verarbeiten, ein drittes Signal S₃ an die Anzeigeeinheit 16 zusenden und ein viertes Signal S₄ an die Verdrillungsvorrichtung 6 zusenden. Der Inhalt der Signale S₃ und S₄ wird anschließend beschrieben.
Der Ziehprozesses wird nachfolgend und unter Zuhilfenahme der Flussdiagramme in den 2 und 3 beschrieben.
In einem einleitenden Schritt des Ziehprozesses (Block 50) werden bestimmte Prozessparameter in der Verarbeitungseinheit 12 gesetzt. Sie beinhalten:
die Ziehgeschwindigkeit v_f, die der Ziehvorrichtung 7 vorgegeben ist;
einen Anfangswert ν₀ der Frequenz ν der Richtungsumkehr der Rotation der optischen Faser während der Verdrillung;
einen Anfangswert der maximalen Auslenkung des beweglichen Teils der Verdrillungsvorrichtung 6, der die Verdrillung der optischen Faser produziert; wenn zum Beispiel dieses bewegliche Teile ein Rollenpaar enthält, von denen mindestens eines entlang seiner eigenen Achse bewegt werden kann, entspricht dieser Wert ausgehend von einer Mittelposition der maximalen, longutidinalen, relativen Auslenkung zwischen den beiden Rollen; die maximale Auslenkung der beweglichen Teile der Verdrillungsvorrichtung 6 bestimmt den Wert θ_max,eff des tatsächlichen maximalen Rotationswinkels der optischen Faser 3;
einen Nennwert, hier genannt der Referenzwert und im folgenden Text als T_max,ref bezeichnet, für die maximale Verdrillung T_max, die der optischen Faser 3 durch die Verdrillungsvorrichtung 6 vermittelt wird (zum Beispiel, um einen gewünschten Wert von PMD zu haben); und
andere Parameter, ΔT_max, Δt, N, N_s*, N_s** deren Wichtigkeit im Folgenden erklärt wird.
Die Ziehgeschwindigkeit v_f ist normalerweise entsprechend der Charakteristik der verschiedenen Teile des Ziehturms 1 ausgewählt und legt zusammen mit der Temperatur in dem Schmelzofen 4 den Durchmesser der optischen Faser 3 fest. Typische Werte von v_f im Fall von Monomodenfasern liegen im Bereich von 5 m/s bis 20 m/s.
Der Werte T_max,ref repräsentiert die maximale tatsächliche Verdrillung, welche der optischen Faser derart vermittelt wird, dass die der Spezifikation entsprechenden Doppelbrechungseigenschaft erhalten wird. Der Wert T_max,ref entsprechend der Ziehgeschwindigkeit v_f derart für einen Teil der optischen Faser 3, der eine Länge entsprechend der Schwebungslänge hat, ausgewählt, dass die in der optischen Faser 3 vorhandenen Ungleichmäßigkeiten im Wesentlichen gleichmäßig um die Achse der Faser verteilt sind. Auf diese Weise wird während der Übertragung des Signals die Energie zwischen den Komponenten der Fundamentalmoden neu abgemischt. Der Anmelder hat beobachtet, dass es, um dieses Ziel zu erreichen, vorteilhaft ist, der optischen Faser ein Drehmoment derart zu vermitteln, dass bei einer üblichen Ziehgeschwindigkeiten einer optischen Faser eine maximale Verwindung T_max im Bereich von 1 bis 15 Umdrehungen pro Meter vermittelt wird. Das liegt bei dem üblichen Ziehgeschwindigkeiten an einer optischen Faser daran, dass dieses Drehmoment der räumlichen Periode eine Änderung der Rotationsrichtung der Faser im Bereich zwischen 1 und 100 m ermöglicht, welche mit der üblichen Schwebungslänge von optischen Fasern vergleichbar ist.
Der Ursprungs Wert ν₀ der Umkehrfrequenz ν wird entsprechend dem Referenzwert T_max,ref und der Ziehgeschwindigkeit ν₀ ausgewählt und liegt vorzugsweise im Bereich von 1 Hz bis 15 Hz für eine Ziehgeschwindigkeit v_f im Bereich von 5 m/s bis 20 m/s.
Auch noch in dem vorbereitenden Schritt (Block 50) wird der Turm 1 zum Ziehen dadurch vorbereitet, dass die Vorform 2 in dem Schmelzofen 4 platziert wird, der vorher auf eine Temperatur aufgeheizt wurde, die höher liegt als der Erweichungspunkt. Im Schmelzofen 4 wird ein Endanteil (nach unten gewandt) der Vorform 2 geschmolzen, so dass ein Tropfen geschmolzenen Materials erzeugt wird. Dieser Tropfen wird unter Einwirkung der Gravitationskraft nach unten verlängert, wobei zusätzliches geschmolzenes Material derart gezogen wird, dass ein fadenartiges Element von geschmolzenem Material, welches abkühlt (und sich damit verhärtet) gezogen wird. Dieses fadenartige Element wird gezwungen, einem Durchmesser-Monitor 10, eine Beschichtungsvorrichtung 5, eine Verdrillungsvorrichtung 6 und die Ziehvorrichtung 7 zu passieren, und um einige wenige Umdrehungen auf die Aufnahmespule 8 aufzuwickeln.
Nachdem der vorbereitende Schritt abgeschlossen ist, beginnt der Ziehprozess (Block 100) vorzugsweise ohne eine Unterbrechung zwischen ihm und dem vorbereitenden Schritt mit der Aktivierung der Ziehvorrichtung 7 und der Beschichtungsvorrichtung 5. Die Ziehvorrichtung 7 zieht die optische Faser mit der Geschwindigkeit v_f, eine kontinuierliche Bildung von der Düse aus bewirkend, während die Beschichtungsvorrichtung, während sie diese passiert, eine schützende Beschichtung auf die optische Faser 3 aufbringt. Zur gleichen Zeit wird die Verwindungsvorrichtung 6 mit der Umkehrfrequenz ν₀ und einer maximalen Auslenkung ihrer beweglichen Teile gleich einem vorbestimmten Wert derart bewegt, dass entsprechend einer theoretischen Vorhersage eine abwechselnde Verwindung der optischen Faser 3 mit einem maximalen Wert von T_max,ref erzeugt wird. Der Anfangswert für die Umkehrfrequenz ν₀ und der Anfangswert der maximalen Auslenkung des beweglichen Teils der Verwindungsvorrichtung 6 werden an die Verwindungsvorrichtung 6 durch die Verarbeitungseinheit 12 mit Hilfe des vierten Signals S₄ übertragen.
Nachdem die optische Faser 3 die Ziehvorrichtung 7 passiert hat, wird die Faser auf die Aufwickelspule 8 gewickelt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die tatsächliche Verwindungen T_eff, die der optischen Faser 3 vermittelt wird, aktuell (Block 200) während des Ziehens der optischen Faser 3 gemessen. Diese Messung, die nachfolgend im Detail und mit Referenz zum Flussdiagramm in 3 beschrieben ist, wird basierend auf den Werten des Durchmessers, die durch den Durchmesser-Monitor 10 gemessen werden, durchgeführt und wird komplettiert durch die Feststellung der maximalen tatsächlichen Verwindung T_max,ref die der optischen Faser vermittelt wird. Aufbauend auf dem Gesetz der Veränderung der Verdrillung (ein sinusartiges Gesetz in diesem speziellen Fall) kann die tatsächliche Verwindung T_eff von dem Wert T_max,eff abgeleiteten werden. Die verarbeitende Vorrichtung 12 sendet mittels des dritten Signals S₃ die Informationen über die festgestellte maximale tatsächliche Verwindung T_max,eff an die optische Anzeigeeinheit 16, so dass diese Information an den Bediener kommuniziert wird.
Auch entsprechend der Erfindung kann das Ergebnis dieser Messung rückwirkend benutzt werden, um die tatsächliche Verwindung auf die optische Faser 3 speziell durch die Anpassung des Wertes der Umkehrfrequenz ν zu kontrollieren. Im Detail vergleicht die Verarbeitungseinheit 12 den ermittelten tatsächlichen Wert der Verwindung T_max,eff mit der voreingestellten maximalen Referenzverwindung T_max,ref. Insbesondere vergleicht die Einheit 12, ob die Differenz zwischen T_max,eff und T_max,ref absolut kleiner als ein voreingestellter Wert ΔT_max ist (Block 300).
Wenn diese Differenz als absoluter Wert kleiner ist als ein voreingestellter Wert ΔT_max (Ja-Antwort bei Block 300), ist es nicht notwendig, die tatsächliche Verdrillung zu verändern. Folglich wird das Ziehen der Faser ohne Veränderungen fortgesetzt (Block 100) und die Schritte des Messens der tatsächlichen Verdrillung T_max,eff (Block 200) und des Vergleichens mit T_max,ref (Block 300) wird wiederholt.
Ist andererseits die Differenz in absoluten Werten größer oder gleich dem Wert ΔT_max (Nein-Antwort beiden Block 300), führt die Verarbeitungseinheit 12 eine weitere Überprüfung (Block 400) zur Bestimmung des Vorzeichens der Differenz T_max,eff – T_max,ref derart durch, Um das Vorzeichen der Veränderung der Umkehrfrequenz ν, festzulegen, die der Verwindungsvorrichtung 6 vermittelt werden muss. Im speziellen wird die Überprüfung durchgeführt, ob T_max,eff > T_max,ref.
Wenn T_max,eff größer als T_max,ref ist (Ja-Antwort an Block 400), generierte und sendet die Verarbeitungseinheit 12 mittels eines vierten Signals S₄ ein Kommando an die Verwindungsvorrichtung 6, die Umkehrfrequenz ν derart zu verringern, dass die maximale aktuelle Verdrillung T_max,eff reduziert wird (Block 500). Der Vorgang des Ziehens der optischen Faser (Block 100) wird mit den neuen Bedingungen und mit der Wiederholung der Schritte der Messung der tatsächlichen Verwindung T_max,eff (Block 200), der Feststellung des absoluten Wertes der Differenz T_max,eff – T_max,ref (Block 300) und der Feststellung des Vorzeichens der Differenz T_max,eff – T_max,ref (Block 400) fortgesetzt.
Wenn T_max,eff größer ist als T_max,ref (Nein-Antwort von Block 400), macht die verarbeitende Vorrichtung 12 eine weitere Überprüfung (Block 600) zur Feststellung, ob die Verwindungsvorrichtung 6 in der Lage ist, die Umkehrfrequenz ν über den derzeitigen Wert zu erhöhen. Insbesondere stellt die verarbeitende Vorrichtung 12 fest, ob der Elektromotor der Verwindungsvorrichtung 6 sein Betriebsmaximum erreicht hat. Wenn dieses Betriebsmaximum nicht erreicht wurde und deshalb ν weiter erhöht werden kann (Ja-Antwort an Block 600), sendet die Verarbeitungseinheit 12 mittels eines vierten Signals S₄ das Kommando, die Umkehrfrequenz ν derart zu erhöhen, dass die maximale tatsächliche Verdrillung T_max,eff (Block 700) erhöht wird. Der Vorgang des Ziehens der optischen Faser (Block 50) geht unter diesen neuen Bedingungen mit der Wiederholung der Schritte des Messens der maximalen aktuellen Verdrillung T_max,eff (Block 200), der Feststellung des absoluten Wertes T_max,eff – T_max,ref (Block 300), der Feststellung des Vorzeichens der Differenz T_max,eff – T_max,ref (Block 400) und der Feststellung, ob die Betriebsgrenze der Verdrillungsvorrichtung 6 erreicht wurde (Block 600), weiter.
Wenn die Betriebsgrenze der Verdrillungsvorrichtung 6 erreicht ist, mit anderen Worten, wenn ν nicht weiter erhöht werden kann (Nein-Antwort bei Block 600), sendet die Verarbeitungseinheit 12 ein Alarmsignal mittels des dritten Signals S₃ an die Anzeigeeinheit 16 (Block 800). Nachdem dieses Signal ausgelöst wurde, kann der Bediener den Vorgang abbrechen.
Wenn es keine Unterbrechungen des Prozesses aus dem oben beschriebenen Grund gibt, kann der Vorgang nach einer vorher bestimmten Zeit oder wenn vorher bestimmte Bedingungen erreicht sind, zum Beispiel nachdem eine vorher bestimmte Länge eines Teils der Vorform verarbeitet wurde, abgebrochen werden.
Entsprechend der Art der verwendeten Verdrillungsvorrichtung können Variationen der maximalen Auslenkung der Verdrillungsvorrichtung 6 als Alternative oder als Ergänzung der Veränderung der Umkehrfrequenz ν eingeführt werden, um die gewünschte Veränderung der maximalen tatsächlichen Verdrillung T_max,eff zu erhalten.
Entsprechend der alternativen Lösung, die in Relation zu den Schritten 300 bis 700 stehen, kann die vermittelte Verdrillung einfach durch den Vergleich von T_max,eff mit T_max,ref und durch eine Erhöhung der vermittelten Verdrillung kontrolliert werden, wenn die Differenz zwischen T_max,eff und T_max,ref kleiner als ein vorgegebener (welcher gleich Null sein kann) Wert ist; und wenn die Differenz zwischen T_max,eff und T_max,ref größer als ein vorbestimmter Wert (welcher gleich Null sein kann) ist, kann sie durch eine Verringerung der vermittelten Verdrillung erreicht werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm der verschiedenen Schritte des Verfahrens der Messung der maximalen tatsächlichen Verdrillung T_max,eff während der Produktion entsprechend der Erfindung. Dieses Verfahren beinhaltet, wie bereits oben erwähnt, die Analyse der gemessenen Werte des Durchmessers zum Zwecke des Auffindens des Wertes der maximalen tatsächlichen Verwindung T_max,eff. Im Detail macht der Durchmesser-Monitor 10 periodische Messungen des Durchmessers der Faser (Block 210) während des Durchgangs der optischen Faser 3. Der Durchmesser-Monitor 10 arbeitet mit einer festgelegten Messhäufigkeit, die vorteilhafterweise größer als 500 Hz ist; dieser Wert entspricht dem Zeitintervall Δt von weniger als 2 ms zwischen einer Messung und der nächsten. Dieser Wert Δt ist einer der Parameter, der in dem vorbereitenden Schritt des Prozesses gesetzt wird.
Der Durchmesser-Monitor 10 sendet die Folge der gemessenen Werte des Durchmessers im Abstand von Δt mittels des ersten Signals S₁ an die Verarbeitungseinheit. Entsprechend führt der Durchmesser-Monitor mittels eines zweiten Signals S₂ eine kontinuierliche Anpassung der Ziehgeschwindigkeit v_f, die durch die Ziehvorrichtung 7 bestimmt ist, derart durch, dass die Differenz zwischen dem gemessenen Durchmesser und einem Durchmesserwert, der durch die Spezifikationen vorgegeben ist, minimiert wird.
Nachdem das erste Signal S₁ empfangen wurde, speichert die Verarbeitungseinheit 12 die Werte des Durchmessers aus (Block 220) solange, bis ein Satz von N Werten (d₁, ..., d_n) aufgelaufen ist. Diese Werte werden zu den Zeiten t₁, ..., t_n des Beginns der Messung des infrage kommenden Satzes gemessen. Der Anteil des Signals S₁, der den Satz von N Werten enthält, hat die Dauer (N – 1)·Δt.
Der Wert N ist einer der Parametern, der in dem vorbereitenden Schritt des Prozesses gesetzt wird. Er wird entsprechend den Charakteristiken des Durchmesser-Monitors 10 und entsprechend des Anfangswertes ν₀ der Umkehrfrequenz ν gesetzt. Insbesondere wird der Wert N entsprechend den Anforderungen der Signalanalyse, welche im Rest der Beschreibung erklärt wird, ausgewählt.
Die Verarbeitungseinheit 12, die den Satz von N Werten (d₁, ..., d_n) gespeichert hat, berechnet den durchschnittlichen Wert d_ave dieser Werte und führt eine Normalisierung auf den Satz (d₁, ..., d_n) durch die Subtraktion des Durchschnittswertes von jedem Einzelwert (Block 230) durch. So kann die zeitbasierende Funktion h(t_k) erhalten werden, die definiert ist als: h(tk) = dk – dave (1)wobei k eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis N ist.
Die Verarbeitungseinheit 12 führt dann eine Fourier-Transformation mit bestimmten Frequenzen DTF (diskrete Fourier-Transformation) der Funktion h(t_k)(Block 240) durch. Die DTF-Transformation wird für den Satz der Frequenzen f_n = n·f₁ = n/(N – Δt) durchgeführt, wobei n eine ganze Zahl ist, die von –N/2 bis +N/2 variiert, und folgende Funktionen H(f_n) ergibt:
Weil es nicht möglich ist, sich wiederholende Ereignisse mit einer größeren Periode als die Dauer der Messung t_n durchzuführen, repräsentiert die Frequenz f₁ = 1/t_N = 1/(N·Δt) die minimale Frequenz (der Wiederholung eines Ereignisses), die gemessen werden kann.
Der Anmelder hat festgestellt, dass die Fast-Fourier-Transformation (FFT) vorteilhafterweise alternativ zur diskreten Fourier-Transformation (DFT) zur Anwendung des Verfahrens entsprechend der Erfindung genutzt werden kann. Im Falle der Fast Fourier-Transformation ist die Berechnung des Transformations-Algorithmus besonders schnell, weil N den Potenzen von 2 entspricht.
Bei der Berechnung der DFT wird der Wert von N vorteilhafterweise so gewählt, dass sich eine hohe Auflösung ergibt, insbesondere derart, dass es eine minimale messbare Frequenz f₁ gibt, die viel kleiner als der Wert ν₀ der Umkehrfrequenz ist. Der Wert von N wird so ausgewählt, dass er der folgenden Relation genügt: N >> 1/(Δt·ν0) (3)
Danach berechnet die Verarbeitungseinheit 12 durch Nutzung der Funktion H(f_n), die vorher berechnet wurde, das Leistungsspektrum P(f) des Signals h(t_k) an der positiven Frequenz f|n| = |n|/(N·Δt) nur dort (Block 250), wo |n| = 0, 1, ..., N/2 ist:
Das diskrete Leistungsspektrum P(f) wird deshalb für N/2 Punkte an den Frequenzachsen mit dem Abstand gleich dem Wert von f₁ berechnet. Der Wert des f₁ präsentiert deshalb die Auflösung des Spektrums P(f).
Der Anmelder hat beobachtet, dass das Leistungsspektrum P(f) einen Satz von Spitzenwerten hat, die gleichmäßig entsprechend einem Wert gleich 2ν beanstandet sind. Der Faktor 2 ist eine Konsequenz aus der Tatsache, dass während der Periode einer Umdrehung (in anderen Worten einer Rotation um 360°) der gemessene Durchmesser zwei Maximalwerte und zwei Minimalwerte hat, und deshalb die Maximalwerte (Peaks) bei einer Frequenz gemessen werden, die zweimal der Umkehrfrequenz ν ist. Der Anmelder hat weiterhin beobachtet, dass das Spektrum P(f) zusätzliche Spitzenwerte enthält, die gleichmäßig – bedingt durch die Vibrationen der optischen Faser mit einer Frequenz, die durch die Verdrillungsvorrichtung 6 bedingt ist – durch ν beanstandet sind.
Um den unerwünschten Übergang von Energie („Aliasing"), der normalerweise zwischen benachbarten Frequenzen des Leistungsspektrums P(f) vorhanden ist, zur reduzieren, kann – falls erforderlich – ein spezieller mathematischer Algorithmus, bekannt als „Hanning-Fenster", auf die Werte von h(t_k) angewendet werden, bevor die Berechnung der Fourier-Transformation durchgeführt wird. Dieser Algorithmus liefert die Multiplikation der Werte h(t_k) durch den Ausdruck
Der Anmelder hat weiterhin beobachtet, dass die Höhe der Spitzenwerte des Spektrums P(f) von der Höhe der Asymmetrien und Anisotropien der optischen Faser 3 abhängen. Um diese Abhängigkeit zu reduzieren, führt die Verarbeitungseinheit 12 eine Normalisierung des Spektrums (Block 260) mit Bezug auf den höchsten Spitzenwert nach der Berechnung des Leistungsspektrums p(f) durch.
Die Verarbeitungseinheit 12 identifiziert dann zwischen den Spitzenwerten oberhalb eines Schwellenwertes P_TH (ausgewählt in Abhängigkeit vom Typ des benutzten Durchmesser-Monitors, so, dass die Rauschleistung geringer ist als dieser Schwellwert) einen Spitzenwert mit einer maximalen Frequenz f_max (Block 280). Der Anmelder hat herausgefunden, dass diese maximalen Frequenz f_max in Verbindung mit der Umkehrfrequenz ν dem maximalen tatsächlichen Rotationswinkel θ_max,eff, der der optischen Faser 3 vermittelt wird, in folgender Weise in Verbindung steht: fmax = 2·ν·θmax,eff (5)
In einem weiteren Schritt findet die Verarbeitungseinheit 12 ausgehend von dem Wert der maximalen Frequenz f_max die maximalen tatsächlichen Verdrillung T_max,eff der optischen Faser durch die Nutzung der folgenden Formel (welche wie unten beschrieben abgeleitet werden kann): Tmax,eff = fmax(2·νf)[Umdrehungen/m] (6)
Zum Vorteil der Analyse des Prozesses kann es außerdem hilfreich sein, die durchschnittliche aktuelle Verdrillung T_ave,eff die der optischen Faser 3 vermittelt wird, zu berechnen. Es kann gezeigt werden, dass die durchschnittliche aktuelle Verdrillung T_ave,eff durch eine der Formel (6) ähnliche Formel ermittelt werden kann: Tave,eff = fave/(2·vf)[Umdrehungen/m] (7)wobei f_ave die durchschnittliche Frequenz aus dem Satz der Spitzenwerte oberhalb des Schwellenwertes P_TH ist, die sich aus der folgenden Gleichung ergibt:
Die Gleichung (6) kann wie folgt hergeleitet werden. Einen Rotationswinkel θ angenommen (wie es bisher getan wurde), der entlang der Zeitachse entsprechend einem Sinusgesetz variabel ist (so wie man es zum Beispiel durch die Nutzung einer Verdrillungsvorrichtung wie sie in der Patentanmeldung WO 9846536 im Namen von Corning beschrieben ist erhält), – oder einen anderen Worten – eine die durch die Funktion des Typs θ = θ_max·sin(2πνt) beschreibbar ist, dann ist die (theoretische) Verwindung, die der optischen Faser 3 vermittelt ist – wie oben bereits beschrieben – gleich zu (einen konstanten Multiplikation aus Faktor von 1/2π annehmend):
Die maximale Verdrillung T_max, die der optischen Faser 3 vermittelt wird, ergibt sich deshalb als: Tmax = ν·θmax/vf (10)
In einem tatsächlichen Einsatzfall ist die tatsächliche Verdrillung T_max,eff, aus den genannten Gründen des Widerstandes (insbesondere des Viskose und Widerstandes) gegenüber Verdrillungen, kleiner als die maximale theoretische Verdrillung T_max, die der optischen Faser 3 vermittelt wird.
Im Speziellen: Da der maximale Rotationswinkel θ_max der einzige Parameter ist, von dem T_max,eff abhängt (ν, θ_max, v_f), welcher signifikant durch die angesprochenen Defekte des Widerstandes gegen die Verdrillung beeinflusst wird, ist die vorgenannte Differenz zwischen dem tatsächlichen und theoretischen Wert der maximalen Verdrillung hauptsächlich ein Attribut der Veränderungen dieses Parameters. Deshalb kann angenommen werden, dass es einen maximalen tatsächlichen Rotationswinkel θ_max,eff gibt, welcher kleiner als der maximale theoretische Rotationswinkel θ_max ist, und das T_max,eff ausgedrückt werden kann: Tmax,eff = ν·θmax,eff/vf (10)
Da sowohl die Umkehrfrequenz ν als auch die Ziehgeschwindigkeit v_f bekannt sind (durch den Bedienender gesetzt worden sind), kann die maximale tatsächliche Verdrillung T_max,eff gefunden werden, nachdem der maximale, tatsächliche Rotationswinkel θ_max,eff festgestellt wurde. Weil gemäß der Gleichung (5) ν·θ_max,eff gleich f_max/2 ist, ist der gewünschte Ausdruck (6) gefunden.
Nachdem die maximale aktuelle Verdrillung T_max,eff gefunden wurde, speichert die Verarbeitungseinheit 12 diesen Wert und sendet ihn mittels Signal S₃ an die Anzeigeeinheit zur Darstellung der Ergebnisse (Block 295).
Wie bereits oben erwähnt und auch mit Hinblick auf Flussdiagramm in 4 können die gemessenen Werte der Verdrillung zur Durchführung einer laufenden Kontrolle ("Feedback") der aktuellen durch die Verdrillungsvorrichtung 6 der optischen Faser 3 vermittelten Verdrillung genutzt werden (Block 300–700).
Die vorgenannten Schritte des Verfahrens zur Messung der auf die optische Faser aktuellen vermittelten Verdrillung kann für aufeinander folgende Sätze von N Messwerten des Durchmessers durchgeführt werden. Insbesondere können diese Schritte periodisch und – falls notwendig – auch ohne Unterbrechung zwischen einer Wiederholung und der nächsten wiederholt werden.
Unter Nutzung des Flussdiagramms in 4 wird jetzt eine alternative Messung der auf die optische Faser 3 vermittelten Verdrillung beschrieben. Auf den Satz von Schritten dieses alternativen Verfahren wird durch 200' hingewiesen. Dieses Verfahren differenziert sich von dem vorher beschriebenen Verfahren nur in den Schritten der Kalkulation des Leistungsspektrums P(f) und seiner Nominierung (Blöcke 200 und 260 in 3). Die Schritte vor der Berechnung des Leistungsspektrums P(f), mit anderen Worten die Schritte des N-mal Messens des Durchmessers (Block 210), des Speichern der N gefundenen Werte (Block 220) Berechnung der Funktion h(t_k) (Block 230), der Berechnung der Fourier-Transformation FFT (Block 240), der Berechnung des Leistungsspektrums P(f) und die Normalisierung des Leistungsspektrums P(f) mit Hinblick auf den höchsten Spitzenwert (Block 260), sind dem vorher Beschriebenen entsprechend und sind im Flussdiagramm der 4 mit dem gleichen Bezugszeichen wie in 3 bezeichnet.
Entsprechend des alternativen Verfahrens wird nach der Normalisierung des Leistungsspektrums P(f) das Letztgenannte gespeichert (Block 261) und die Verarbeitungseinheit 12 erhöht den Wert N_s um eine Einheit eines Zählers der Anzahl der gespeicherten Spektren (Block 261); praktisch bedeutet dies: N_s = N_s + 1. Nachdem der Zähler für die Anzahl der gespeicherten Spektren aktualisiert wurde, führt die Verarbeitungseinheit 12 (Block 263) eine Überprüfung aus, um festzustellen, ob die Anzahl der gespeicherten Spektren N_s kleiner ist als ein vorher gesetzter Wert N_s*. Wenn diese Bedingung wahr ist (Ja-Antwort bei Block 263), wiederholt die Verarbeitungseinheit 12 die notwendigen Operationen, die erforderlich sind, um ein weiteres Spektrum P(f)(Blöcke 210 –261) zu speichern, erneut den Zähler der Zahl der gespeicherten Spektren (Block 262) zu aktualisieren und die der Anzahl der Spektren (Block 263) festzustellen.
Wenn die Anzahl N_s der gespeicherten Spektren einen Wert erreicht, bei dem die genannten Bedingung (N_s < N_s*) nicht länger wahr ist (Nein-Antwort bei Block 263), mit anderen Worten, falls die Anzahl der gespeicherten Spektren gleich N_s* ist, berechnet die Verarbeitungseinheit 12 die durchschnittliche Leistung der gespeicherten Spektren, um so ein durchschnittliches Leistungsspektrum P_ave(f) zu erhalten. Diese Operation wird aus den unten genannten Gründen ausgeführt.
Jedes Leistungsspektrum P(f) hat eine große Anzahl von Spitzenwerten. Wie bereits vorher beschriebenen liegt das daran, dass neben den Spitzenwerten, die durch das Doppelte der Umkehrfrequenz voneinander getrennt sind (in Folgendem als Signalspitzenwerte bezeichnet) weitere unerwünschte Spitzenwerte (die eine Art Rauschen repräsentieren) bedingt durch z.B. Vibrationen und Oszillationen der optischen Faser vorhanden sind. Die Signalspitzenwerte repräsentieren deshalb eine Untermenge des gesamten Satzes von Spitzenwerten. Wenn die Anzahl der unerwünschten Spitzenwerte hoch ist, macht das Rauschen, das ihnen zugeordnet ist, die sinnvollen Spitzenwerte unerkennbar. Der Anmelder hat beobachtet, dass der Durchschnitt einer Vielzahl von Spektren, die in einem Zeitintervall aufgenommen wurden, bei dem die Umkehrfrequenz der Rotation im Wesentlichen konstant ist, eine Anzahl von unerwünschten Spitzenwerten hat (und deshalb einen Rauschanteil), welche viel kleiner ist als bei den Einzelspektren.
Die Verarbeitungseinheit 12 führt deshalb eine Überprüfung der Qualität des resultierenden durchschnittlichen Spektrums aus (Block 265). Diese Überprüfung besteht aus einem Vergleich der Gesamtanzahl der Spitzenwerte N_p,t mit der Anzahl der im resultierenden durchschnittlichen Spektrum vorhandenen Signalspitzenwerte N_p (korreliert mit der Umkehrfrequenz und deshalb mit der Verdrillung).
Um die Gesamtzahl der Spitzenwerte N_p,t herauszufinden, ist es möglich, Leistungsspektrum-Verarbeitungs-Algorithmen zu nutzen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind. Zum Beispiel ist es möglich, die Gesamtzahl der Spitzenwerte N_p,t durch die Durchführung der folgenden Operation für jeden Punkt der Frequenzachsen, für den das durchschnittliche Leistungsspektrum P_ave(f) berechnet worden ist, herauszufinden:
Berechnung des Durchschnittswertes der Leistung bezogen auf den Punkt selbst, die drei vorangegangenen Punkte und die drei folgenden Punkte;
Berechnung des Verhältnisses zwischen dem Leistungswert an dem infrage kommenden Punkt und dem berechneten Durchschnittswert;
Vergleich dieses Verhältnisses mit einem vorher bestimmten Wert (z.B. 2); und
Erhöhung des Zählers der Gesamtzahl der Spitzenwerte um eine Einheit, wenn dieses Verhältnis größer ist als ein vorher bestimmter Wert.
Zwischen allen Spitzenwerten des durchschnittlichen Leistungsspektrums P_ave(f), die gefunden wurden, können die Signalspitzenwerte erkannt werden, weil sie durch einen Wert gleich der zweifachen Umkehrfrequenz voneinander beanstandet sind.
Wenn die Anzahl der Signalspitzenwerte N_p, die auf diesem Wege gefunden wurden, größer als ein vorher bestimmter Prozentsatz X% (zum Beispiel 40%) von N_p,t (Nein-Antwort bei Block 265) ist, geht man, ähnlich wie in dem vorher beschriebenen Verfahren, zur Berechnung der maximalen Frequenz f_max (Block 280) und zur Berechnung, Speicherung und Anzeige der maximalen tatsächlichen Verdrillung T_max,eff (Blöcke 290, 295) entsprechend den vorher beschriebenen Prozeduren und Referenz nehmend auf das Flussdiagramm in 3.
Wenn hingegen N_p kleiner ist als X%·N_p (Ja-Antwort bei Block 265), wird das Spektrum als zu hoch „rauschend" angesehen, und deshalb führt die Verarbeitungseinheit 12 weitere Überprüfungen (Block 266) zur Bestimmung, ob die Anzahl N_s der benutzten, gespeicherten Spektren, um den Durchschnitt festzustellen, kleiner ist als ein vorher bestimmte Wert N_s**. Wenn N_s kleiner ist als N_s** (Ja-Antwort an Block 266), fährt die Verarbeitungseinheit 12 mit der Aufnahme eines neuen Spektrums (Block 210–265) derart fort, dass die Anzahl der Spektren, aus denen ein Durchschnittswert berechnet werden soll, erhöht wird. Wenn nach der Erhöhung um eine weitere Einheit (Block 262) immer noch festgestellt wird, dass N_p < X%·N_p,t (Ja-Antwort an Block 265) und N_s den Wert N_s** erreicht hat (Nein-Antwort an Block 266), bedeutet dies, dass trotz der durchgeführten Durchschnittsberechnung das Spektrum das Spektrum als zu rauschend beurteilt wird, und die Verarbeitungseinheit 12 mittels des dritten Signals S₃ eine Nachricht (zum Beispiel die "Rausch-Spektrum-Hinweis"-Nachricht) zur Darstellung auf der Anzeigeeinheit 16 (Block 267) sendet. Der Bediener, der diese Meldung gelesen hat, ist darüber informiert, dass die Messung der Verwindung, die man durch diese Mittelung der Spektren feststellt, durch einen nicht vernachlässigbaren Fehler beeinflusst ist.
Die Nummer 20 der 7 deutet auf eine ganze Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Kerns 41 hin. Die Vorrichtung 20 enthält als wesentliche Bestandteile eine Abwickel- und Zuführsektion 21, eine Extrudierungssektion 22 und eine Aufnahme-Sektion 23, die im Wesentlichen in einer geradlinigen Richtung 30 der Verarbeitung aufeinander folgen.
Die Zuführsektion 21 beinhaltet eine Vorrichtung 24 zur Zuführung eines zentralen Elementes 42 (das die Aufgabe der internen Unterstützung des Kabels hat) zur Extrudierungssektion 22 und eine Vielzahl von Vorrichtungen 25 zur Zuführung von optischen Fasern 43 an die Extrudierungssektion 22.
Die Vorrichtung 24 beinhaltet eine Rolle 26 zur Abwicklung des zentralen Elementes 42, ein Speichergerät 27 zur Regulierung der Spannung des abgewickelten zentralen Elementes 42 und eine Verdrillungsvorrichtung 28, die entlang der Verarbeitungsrichtung 30 platziert ist und die in der Lage ist, eine kontrollierte Verwindung eines anderen Typs auf das zentrale Element 42 während seines Durchganges zu vermitteln.
Die Verwindungsvorrichtung 28 kann z.B. ein motorisiertes, drehbares Teil enthalten, welches mit dem zentralen Element 22 während seines Vorrückens interagiert, um ihm die alternative Rotation entlang seiner Achse zu vermitteln.
Jede Zuführvorrichtung 25 beinhaltet eine Rolle 60 für die Abwicklung einer entsprechenden optischen Faser 43, ein Speichergerät 61 bekannten Typs zur Regulierung der Abwickelspannung und eine Zuführung 62 zur Zuführung der optischen Faser 43 an die Extrudierungssektion 22 in einer vorher bestimmten Richtung.
Die Extrudierungssektion 22 beinhaltet entlang der Verarbeitungsrichtung 30 einen ersten Extruder 65, der in der Lage ist, eine Polymer-Lage um das zentrale Element 42 und die optischen Faser 43 zu extrudieren und einen ersten Kühlkessel 66 zur Kühlung der Polymerlage nach der Extrudierung. Die Extrudierungssektion 22 kann auch einen zweiten Extruder 84, der nach den ersten Kühlkessel zum Aufbringen einer schützenden Hülle auf die Polymerlage positioniert ist, und einen zweiten Kühlkessel 85 zur Verfestigung des Materials dieser Hülle, enthalten. Zwischen dem ersten Kühlkessel 66 und dem zweiten Extruder 84 kann ein Heißluft-Trocknungs-Gerät 82 zum Entfernen von Feuchtigkeitsspuren auf der Oberfläche der Polymer-Material-Lage vorhanden seien.
Der Extruder 65 kann z.B. einen Extrudierungungskopf mit einem zur Achse 30 rotationssymmetrischen Mundstück haben, dass in der Lage ist, das zentrale Element 42 und die optischen Fasern 43 in einem Explosionsbereich zu führen, in dem das Polymer-Material zum Formen des optischen Kernes eingespritzt wird. Im Speziellen kann dieses Mundstück einen zentralen Kanal für den Durchgang des zentralen Elementes 42 und eine Vielzahl von weiteren Kanälen, die in einem Ring zur Durchführung der optischen Fasern um den zentralen Kanal herumliegen, haben.
Die Aufnahmesektion 23 enthält eine bekannte Ziehvorrichtung 86, zum Beispiel eine Ziehvorrichtung vom Typ des kontinuierlichen Kissens, die in der Lage ist, den optischen Kern 41 mit einer kontrollierten Geschwindigkeit v zu ziehen. Die Aufnahmesektion 23 enthält eine motorisierte Aufnahmespule 87, die in der Lage ist, den optischen Kern 41 aufzunehmen und zu speichern, und eine Speichervorrichtung 88, die vor der Aufnahmespule 87 angeordnet ist und in der Lage ist, die Wickelspannung des optischen Kerns zu regulieren.
Als Ergebnis der wechselnden Verdrillung, die dem zentralen Element 42 durch die Verdrillungsvorrichtung 28 vermittelt wird, wird während des Zusammenbauprozesses das Polymer-Material 20 und die optischen Fasern 43 aus dem Extrudierungsbereich mit einer wechselnden, rotierenden Bewegung entlang der Richtung 30 mit einem Verwindungswinkel, der gleich der Rotation des zentralen Elementes ist, gezogen. Als Ergebnis dieser Drehbewegung, dem Vorrücken mit konstanter Geschwindigkeit in Verarbeitungsrichtung 30 und der speziellen Anordnung (in einem Ring) der Kanäle in dem Extrudierungsmundstück sind die Fasern 43 mit gleichmäßigem Abstand zueinander in offenen schraubenförmigen Pfaden, die man als Pfade des „SZ-Typs" bezeichnet, anordnet. Die Lage aus Polymermaterialien der optischen Faser ist frei von Ungleichmäßigkeiten, da sie in einem einzigen Extrudierungsprozess geformt wurden und die Gesamtheit aus den optischen Fasern 43 und dem zentralen Element 42 enthält.
Während der Verwindung des zentralen Elementes 42 im Zeitintervall zwischen zwei aufeinander folgenden Momenten der Umkehr ist jede optische Faser 43 zusätzlich zu der genannten Verwindung um das zentrale Element 42 Gegenstand einer Verdrillung um die eigene Achse.
Der Anmelder hat beobachtet, dass der Winkel der Verdrillung der optischen Faser 43 in absoluten Werten kleiner ist als der Winkel der Verwindung der Fasern um das zentrale Element 42. Dieses liegt an der Begrenzung der Verwindung, die durch die Ziehführungen 62 vermittelt werden kann. Das liegt daran, dass die einer jeden optischen Faser 43 im Extrudierungsbereich 77 vermittelte Verbindung auf den Anteil der optischen Faser 43 übertragen wird, der noch nicht den Extrudierungsbereich 77 erreicht hat, und weiterhin weil die Verdrillung an der entsprechenden Ziehführung 62 Null ist, gibt es eine Akkumulation von entgegengesetzten Verdrillungen in beide Richtungen zwischen der Ziehführung und dem Extrudierungsbereich. Wenn die optische Faser 3 in den Extrudierungsbereich 77 vorgerückt, wird die akkumulierte Verdrillung von der vermittelten Verdrillung (durch das zentrale Element 42) subtrahiert, und die resultierende Verwindung in der optischen Faser 43 ist deshalb kleiner als die Verwindung des zentralen Elementes 42.
Die PMD, die einer optischen Faser 43 in einem optischen Kabel 42 entspricht, ist eine Funktion der tatsächlichen Verwindung, mit welchem die optischen Fasern in dem Polymer-Material eingeschlossen sind.
Der Anmelder hat beobachtet, dass ein Kabel, das einen optischen Kern dieses Typs hat, besonders niedrige Werte von PMD und Dämpfung hat. Das liegt daran, dass diese Konfiguration einen hohen Grad an Zufälligkeit in der Verteilung der Spannungen entlang der Oberfläche der optischen Fasern des Kabels ermöglicht und deshalb die Gruppengeschwindigkeitsdifferenzen der orthogonalen Moden des Signals reduziert. Die Anwesenheit von abwechselnden Verdrillungen macht es möglich, die intrinsische PMD der optischen Faser, die abhängig von ihrer geometrischen Imperfektion ist, zu reduzieren.
Trotzdem kann es in diesem Fall der viskose Effekt an der Oberfläche zwischen den optischen Fasern und dem thermoplastischen Material, auf dem die Fasern typischerweise angebracht sind, schwierig machen, die tatsächlich vermittelte Verdrillung zu kontrollieren. Weitere Schwierigkeiten erwachsen aus der Tatsache, dass die tatsächliche der optischen Faser vermittelten Verdrillung von einer Reihe weiterer Prozessparametern inklusive dem Abstand der Ziehführung 62 von dem Extrudierungsbereich, der Vorrückgeschwindigkeit in Richtung der Verarbeitung 30, der Winkelgeschwindigkeit der Verdrillung und dem maximalen Rotationswinkel der Verdrillungsvorrichtung 28 abhängt. Die Änderung irgendeines dieser Parameter beeinflusst den Wert der der optischen Faser vermittelten tatsächlichen Verdrillung T_eff und verändert sie gegenüber einem vorhergesagten Wert. Normalerweise wird die PMD in unterschiedlichen optischen Fasern eines optischen Kabels durch Messung der PMD in einem Teil des optischen Kabels von passender Länge festgelegt, nachdem das Kabel fertig gestellt wurde.
Bezugnehmend auf die vergrößerte Ansicht in 7 kann die Gerätschaft 13 in die Anordnung 20 derart integriert werden, um eine Messung der tatsächlichen Verdrillung, die einer optischen Fasern 43 in dem Bereich, der zwischen der entsprechenden Ziehführung 62 und dem Extruder 65 liegt, zu erlauben.
Da sich die einer optischen Faser 43 zugehörige tatsächliche Verwindung im Wesentlichen linear mit der Entfernung zwischen der zugehörigen Ziehführung 62 und dem Extrudierungsbereich (wo sie ihren maximalen Wert erreicht und dann im Wesentlichen innerhalb des optischen Kerns unverändert bleibt) verändert, macht es die Messung der tatsächlichen Verdrillung an einem Punkt mit einer vorher bestimmten Distanz von dem Extrudierungsbereich in einfacher und schneller Weise möglich, den tatsächlichen Wert der Verdrillung der optischen Faser im Extrudierungsbereich abzuleiten.
Darüber hinaus – eine Symmetrie der Struktur annehmend – ist die Verdrillung, die der optischen Faser während des Prozesses des Formen des optischen Kerns 41 vermittelt wird, im Wesentlichen äquivalent zu der der überwachten Faser.
Im Detail ist die Gerätschaft 13 mit einem Durchmesser-Sensor 10, der auf dem Weg von einer optischen Fasern 43 zwischen der zugehörigen Ziehführung 62 und dem Extruder 65 positioniert ist, ausgerüstet. Wie im Falle der Anwendung auf den Ziehturm ist der Eingang der Verarbeitungseinheit 12 mit dem Sensor 10 verbunden, um die Durchmesser-Messungen (in ähnlicher Weise wie vorher beschriebenen) zu empfangen und zu verarbeiten. Der Ausgang der Verarbeitungseinheit 12 ist an die Anzeigeeinheit 16 zur Darstellung von Informationen an den Bediener und außerdem an die Verdrillungsvorrichtung 28 zur Einrichtung eines Feedback-Kontroll-Systems (ähnlich wie vorhergehend beschriebenen) angeschlossen. Dieses macht es möglich, die vermittelte Verdrillung (in diesem Fall auf das zentrale Element 42 und indirekt auf die optischen Fasern 43) entsprechend dem Ergebnis der Verarbeitung der Durchmesser-Messung zu regulieren.
Wie bereits erwähnt kann die Technik entsprechend der Erfindung auf alle Prozesse erweitert werden, in denen es erwünscht ist, die tatsächliche einer optischen Faser vermittelte Verdrillung während die Faser dazu veranlasst ist, in eine vorher bestimmte Richtung vorzurücken, zu messen. Die Verdrillung kann der optischen Faser absichtlich vermittelt werden, um seine optischen Eigenschaften (im Falle des Prozesses des Ziehens oder derart Verkabelung wie beschrieben) zu modifizieren oder kann das Ergebnis von unerwünschten Spannungen, die die Faser veranlassen während des Vorrückens um seine eigene Achse zu rotieren (z.B. als Ergebnis einer Imperfekten Orientierung der Ziehführung oder der Aufnahmespule), sein. Die letztgenannten Umstände können zum Beispiel in einem Prozess zu Überprüfung der Charakteristiken einer neu produzierten optischen Faser (allgemein als "Screening"-Prozess bekannt) vorherrschen, in dem die Faser von seiner Aufnahmespule abgewickelt wird, damit sie durch die Ziehführungen entlang eines Pfades, auf welchem sie Gegenstand einer vorher bestimmten Spannung ist, geführt werden, und dann auf einer weiteren Spule wieder aufgewickelt werden. Dieser Vorgang wird durchgeführt, um festzustellen, dass die optische Faser keine messbaren Fehler aufweist. Das liegt typischerweise darin begründet, dass die Anwesenheit eines derartigen Defektes ein Brechen der Faser im Screnning-Prozess zur Folge hat.
EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE
Die experimentellen Ergebnisse von Messungen der einer optischen Faser tatsächlichen vermittelten Verdrillung in einem Ziehprozesses, der in einem Ziehturm 1 ausgeführt wurde, sind im Folgenden angegebenen.
Zur Durchführung des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung wurde eine Verdrillungsvorrichtung 6 genutzt, die die beiden gegenüberliegenden Rollen von dem Typ beinhalten, wie sie in der vorher genannten Anmeldung WO 9846536 beschrieben sind, und einen Durchmesser-Monitor 10 vom Typ wie er im vorher genannten US-Patent 4,280,827 beschrieben ist.
Die Parameter, die vor dem Start des Prozesses gesetzt wurden, wurden so ausgewählt, um eine „Single-Mode" optische Faser mit einem Durchmesser von ungefähr 125 μm und einer niedrigen Doppelbrechung zu erhalten. Im Besonderen:
die Ziehgeschwindigkeit v_f wurde auf 10 m/s gesetzt;
die maximale Referenzverdrillung T_max,eff wurde auf 18 Umdrehungen/Meter gesetzt; in früheren Experimenten hat der Anmelder beobachtet, dass es dieser Wert der maximalen Referenzverdrillung möglich macht, eine optische Faser mit einer PMD in von weniger als 0,1 ps/(km)^1/2 zu erhalten;
die anfängliche Oszillationensfrequenz ν₀ der beiden Rollen der Verdrillungvorrichtung 6 wurde auf 3,3 Hz gesetzt (entsprechend einer Umkehr der Richtung der Rotation etwa alle 0,3 s);
die Messhäufigkeit des Durchmesser-Monitors 10 wurde auf 500 Hz, entsprechend einem Aufnahmezeitintervall Δt von 2 ms gesetzt;
die Anzahl N von Werten für jeden zu verarbeitenden Zeitanteil wurde auf 2048 (der Anmelder wählte eine Wert von N aus, der – wie erforderlich – ein Mehrfaches von 2 ist und der die Gleichung (3) derart erfüllt, um eine hohe Genauigkeit in der Messung zu erhalten) entsprechend einem Zeitintervall N·Δt von ungefähr 4 s, was ca. 12 Umdrehungen der Rotation beinhaltet, gesetzt.
Der Durchschnittswert T_eff,ave der tatsächlichen Verdrillung wurde anfänglich auf der Grundlage der Technik wie im Flussdiagramm in 3 berechnet. 5 zeigt das Leistungsspektrum P(f), welches man nach der Durchführung der Schritte entsprechend den Blöcken 210–240 der 3 erhält. In diesem Spektrum wurde der Schwellenwert P_TH für die Identifikation der infrage kommenden Spitzenwerte (dargestellt durch eine horizontale Linie) auf 0,3 gesetzt.
Wie in 5 gezeigt, ist die maximale Frequenz f_max der Spitzenwerte oberhalb des Schwellenwertes P_TH etwa 96 Hz. Gleichung (6) wurde benutzt, um von dem Wert f_max eine maximale tatsächliche Verdrillung von ungefähr 4,8 Umdrehungen/Meter zu erhalten, was ungefähr 27% der maximalen Referenzverdrillung T_max,eff entspricht, die gesetzt war.
Das Spektrum wurde weiterhin genutzt, um mit Hilfe der Gleichung (7) einen Durchschnittswert der tatsächlichen Verdrillung T_eff,ave gleich 1,8 Umdrehungen/Meter herauszufinden, nachdem der Wert für die durchschnittliche Frequenz f_max der Spitzenwerte oberhalb des Schwellenwertes, ca. gleich 36 Hz, mit Hilfe der Gleichung (8) berechnet wurde.
Der Anmelder machte auch Messungen, die das alternative Verfahren, welches im Flussdiagramm in 4 beschrieben ist, benutzt. Für die Ausführung dieser Messungen wurden die Werte von N_s* und N_s** gleich 10 und 40 gewählt. 6 zeigt ein endgültiges Spektrum, das nach einer Durchschnittswertberechnung von 25 aufeinander folgenden Spektren erhalten wurde. Die Spitzenwerte des Spektrums, die durch die vorangegangene beschriebene Technik identifiziert wurden, sind durch einen Kreis an der Spitze eines jeden Spitzenwertes identifiziert. Die Signalspitzenwerte wurden zwischen diesen Spitzenwerten durch Messung einer Untermenge der Spitzenwerte, die mit dem doppelten der Umkehrfrequenz beanstandet sind, identifiziert. Die maximale Frequenz der Signalspitzenwerte ist etwa 104 Hz. Gleichung (6) wurde genutzt, um von diesem Wert eine maximale tatsächliche Verwindung T_eff,max von ungefähr 5,2 Umdrehungen/Meter herauszufinden, was etwa 29% der maximalen Referenzverdrillung T_eff,ave, die vermittelt wurde, entspricht.
Wie man sieht, liefern die beiden alternativen Messtechniken gleichartige Ergebnisse.

Claims

Verfahren zum Messen der Verwindung, die einer optischen Faser vermittelt ist, mit den Schritten: Vorrücken der optischen Faser (3; 43) in eine vorbestimmte Richtung und bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit, Vermitteln der optischen Faser einer Verwindung um ihre Achse (100), und zwar während des Schrittes des Vorrückens; und Messen des Durchmessers (210) der optischen Faser während des Schrittes des Vorrückens, um ein Signal zu erzeugen, welches den Durchmesser anzeigt; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt eines Verarbeitens (220–290) des Signals (S1), welches den Durchmesser anzeigt, enthält, um einen Wert (T_max,eff) zu erlangen, welcher die vermittelte Verwindung anzeigt, wobei der Schritt des Verarbeitens (220–290) den Schritt eines Berechnens (240) einer Transformation in der Frequenzebene (FFT) des Signals enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Berechnens (240) einer Transformation in der Frequenzebene die Anwendung der Fourier-Transformation auf den Anteil des Signals enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verarbeitens den Schritt eines Bestimmens des Leistungsspektrums (250) enthält, welches mit der Transformation in der Frequenzebene in Zusammenhang steht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsspektrum eine Menge an Spitzenwerten hat, und dass der Schritt des Verarbeitens die Ableitung von einer Untermenge an Spitzenwerten (270) enthält, welche mit der vermittelten Verwindung korreliert sind, und zwar vom Satz an Spitzenwerten.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ableitens der Untermenge an Spitzenwerten (270) die Schritte eines Vergleichens der Leistung von jedem Spitzenwert der Spitzenwerte aus der Menge mit einem vorbestimmten Schwellwert und eines Entfernens von Beiträgen des Spektrum, welche eine Leistung unterhalb des Schwellwerts haben, enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verarbeitens den Schritt eines Messens (280) der maximalen Frequenz (f_max) enthält, welche mit der Untermenge an Spitzenwerten in Zusammenhang steht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verarbeiten den Schritt eines Dividierens (290) des Wertes der maximalen Frequenz durch den Wert der Vorrückgeschwindigkeit enthält, um den Wert zu finden, welcher die vermittelte Verwindung (T_max,eff) anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verarbeitens vor dem Messen der maximalen Frequenz, welche mit der Untermenge an Spitzenwerten in Zusammenhang steht, ein Ausführen der Schritte des Messens des Durchmessers (210), Berechnens (240) einer Transformation in der Frequenzebene und Berechnens (250) des Leistungsspektrums mit einer vorbestimmten Häufigkeit enthält, und zwar auf eine solche Weise, um eine vorbestimmte Anzahl (N_s*) an Leistungsspektren zu erlangen, und welcher ebenfalls ein Berechnen (264) eines mittleren Leistungsspektrums (P_ave(f)), welches die Untermenge an Spitzenwerten enthält, aus den Leistungsspektren enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verarbeitens die folgenden Schritte enthält, welche nach dem Schritt des Berechnens (264) des mittleren Leistungsspektrums (P_ave(f)) durchgeführt werden: Bestimmen der Gesamtanzahl an Spitzenwerten (N_p,t) im mittleren Leistungsspektrum und der Anzahl an Spitzenwerten (N_p) der Untermenge an Spitzenwerten; Vergleichen (265) der Anzahl an Spitzenwerten (N_p) der Untermenge mit einem vorbestimmten Prozentsatz (X) der Gesamtanzahl an Spitzenwerten (N_p,t); und wenn die Anzahl an Spitzenwerten der Untermenge kleiner als der vorbestimmte Prozentsatz der Gesamtanzahl an Spitzenwerten ist, werden die Schritte des Messens des Durchmessers (210), Berechnens (240) einer Transformation in der Frequenzebene, Berechnens (250) des Leistungsspektrums und Berechnens (264) des mittleren Leistungsspektrums wiederholt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwindung eine abwechselnde Verwindung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verarbeitens des Signals, welches den Durchmesser anzeigt, vor dem Schritt des Berechnens (240) einer Transformation in der Frequenzebene, die Schritte eines Berechnens (230) des mittleren Wertes der Durchmesserwerte und des Subtrahierens des mittleren Wertes von jedem der Durchmesserwerte enthält.
Ablauf zum Verarbeiten einer optischen Faser, dadurch gekennzeichnet, dass er die Schritte enthält: Vorrücken der optischen Faser (3; 43) in einer Vorrückrichtung; Bereitstellen einer Verwindungsvorrichtung (6; 28) entlang der Vorrückrichtung, damit sie mit der optischen Faser zusammenwirkt; Betreiben der Verwindungsvorrichtung (6; 28) gemäß mindestens einem vorbestimmten Parameter entsprechend eines Nennwertes (T_max,ref) einer Verwindung der optischen Faser; Erzeugen (100) einer tatsächlichen Verwindung der optischen Faser, und zwar während des Schrittes des Vorrückens, als Ergebnis des Betriebes der Verwindungsvorrichtung (6; 28); Messen des Durchmessers (210) der optischen Faser um ein Signal zu erzeugen, welches den Durchmesser anzeigt; und Messen (200) der tatsächlichen Verwindung während des Schrittes des Vorrückens; dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Messens (200) der tatsächlichen Verwindung ein Berechnen (240) einer Transformation in der Frequenzebene (FFT) des den Durchmesser anzeigenden Signals enthält.
Ablauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Messens (200) es ermöglicht einen tatsächlichen Verwindungswert (T_max,eff) zu erlangen, und dass der Ablauf enthält: Vergleichen (300, 400) des tatsächlichen Wertes (T_max,eff) mit dem Nennwert (T_max,ref); und Steuern (500, 700) des Betriebes der Verwindungsvorrichtung (6; 28) gemäß des Ergebnisses des Vergleichsschrittes (300, 400).
Ablauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Steuerns (500, 700) einen der folgenden Schritte enthält, welche zueinander Alternativen sind: Unverändertes Aufrechterhalten des Betriebes der vermittelten Verwindungsvorrichtung, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert (T_max,eff) und dem Nennwert (T_max,ref), als Absolut-Ausdruck, geringer als eine vorbestimmte Größe (ΔT_max) ist; Ändern (500) des Betriebes der Verwindungsvorrichtung (6; 28) in eine erste Richtung, und zwar derart, dass die tatsächliche Verwindung abnimmt, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert (T_max,eff) und dem Nennwert (T_max,ref), als Absolut-Ausdruck, größer oder gleich der vorbestimmten Größe (ΔT_max) ist, und der tatsächliche Wert (T_max,eff) größer als der Nennwert (T_max,ref) ist; Und Ändern des Betriebes der Verwindungsvorrichtung (6; 28) in eine zweite Richtung (700), und zwar derart, dass die tatsächliche Verwindung zunimmt, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert (T_max,eff) und dem Nennwert (T_max,ref), als Absolut-Begriff, größer oder gleich der vorbestimmten Größe (ΔT_max) ist, und der tatsächliche Wert (T_max,eff) geringer als der Nennwert (T_max,ref) ist.
Ablauf nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass er die weiteren Schritte enthält: Erwärmen (4) einer Glas-Vorform über ihren Erweichungspunkt hinweg; Ziehen (7) der optischen Faser aus ihrer Vorform in die vorbestimmte Richtung; und Anlegen (5) einer Schutzschicht auf die optische Faser.
Ablauf nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorrückens der optischen Faser ein Zuführen der optischen Faser (43) an einen Extruder (65) für die Ausbildung eines optischen Kerns (41) eines optischen Kabels enthält, und der Ablauf die weiteren Schritte enthält: Zuführen eines Trägerelements (42), welches dazu angepaßt ist ein Zentralelement des optischen Kerns zu bestimmen, an den Extruder (65); Zuführen von Polymermaterial an den Extruder (65); und Vermitteln einer Verwindung (28) an das Trägerelement um seine Achse, welches die Verwindung der optischen Faser bewirkt.
Ablauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser vom niedrigen Doppelbrechungstyp ist.
Ablauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Messens der tatsächlichen Verwindung gemäß des Verfahrens von einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird.