DE69105576T2

DE69105576T2 - Optische Faserprüfung durch Einführung von simulierten vielfachen Abschälungen durch Biegungen.

Info

Publication number: DE69105576T2
Application number: DE69105576T
Authority: DE
Inventors: Ronald B Chesler; Vincent L Jones; George W Lecompte
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: EG19137A; EP0449491A1; EP0449491B1; AU7635691A; JPH04223245A; US5039218A; AU626497B2; KR940009539B1; CA2037216A1; TR25962A; DE69105576D1; KR910017182A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft das Prüfen von optischen Fasern und insbesondere die Biegeprüfung derartiger Fasern.
Optische Fasern sind Litzen aus Glasfasern, die so bearbeitet sind, daß hierdurch übertragenes Licht einer internen Totalreflexion unterworfen wird. Ein großer Anteil der einfallenden Lichtintensität, die in die Faser eingebracht wird, wird am anderen Ende der Faser empfangen, obgleich die Faser einige hundert Meter lang sein kann. Optische Fasern haben sich in Kommunikations-Anwendungsfällen als vielversprechend gezeigt, da eine hohe Informationsdichte entlang der Faser übertragen werden kann, und da die Qualität des Signales weniger externen Störungen unterschiedlicher Art unterworfen ist, wie dies bei elektrischen Signalen auf Metalldrähten der Fall ist. Weiterhin sind die Glasfasern leicht und aus einer nahezu unerschöpflichen Substanz, nämlich Siliziumdioxid gemacht.
Glasfasern werden hergestellt, indem eine Vorform von Gläsern zweier unterschiedlicher optischer Brechungsindices - eines im anderen - bereitet wird, wonach dann die Vorform zur Faser umgearbeitet wird. Die optische Faser wird mit einer Polymerschicht überzogen, welche Puffer genannt wird, um das Glas vor Verkratzen und anderen Beschädigungen zu schützen. Als Abmessungsbeispiel beträgt in einer Konfiguration der Durchmesser der optischen Glasfaser ungefähr 125 Mikrometer und der Durchmesser der Faser mit dem Polymerpuffer beträgt ungefähr 250 Mikrometer (ungefähr 0,010 inch).
Bei derart feinen Fasern wird die Handhabung der optischen Faser derart, daß Beschädigungen vermieden sind, welche die Lichtübertragungseigenschaften abschwächen können, ein wesentlicher Betrachtungspunkt.
Aus Laser Focus, Vol. 18, Nr. 7, Juli 1982, S. 99-106: J. D. Chapman, "Measurements standards for optical fiber in field installations" ist ein Verfahren bekannt zum Testen einer optischen Faser, bei welchem die optische Faser über einen zylindrischen Biegedorn gewickelt wird, wobei die Intensität des an einem Ende der Faser empfangenen Lichtes mit derjenigen verglichen wird, welche in das andere Ende eingebracht wird, um einen Meßwert der Abschwächung zu erhalten.
Die Fasern können auf eine zylindrische oder sich verjüngende Spule aufgewickelt werden, wobei viele Wicklungen einander benachbart Seite an Seite liegen. Nachdem eine Lage abgeschlossen ist, wird eine andere Faserlage auf der Oberseite der ersten Lage auf gebracht usw. Die letztendliche Anordnung aus Spule und den aufgewickelten Faserlagen wird Kanister genannt und die Masse der aufgewickelten Fasern wird als Faserpackung bezeichnet. Wenn die optische Faser später verwendet werden soll, wird die Faser von dem Kanister in einer Richtung parallel zur Achse des Zylinders abgespult.
Es hat sich in Untersuchungen herausgestellt, daß, wenn die Faser von dem Kanister sehr rasch abgespult werden muß, beispielsweise mit über 100 m/s, dann die einzelnen Windungen der optischen Faser auf dem Kanister mittels eines Klebstoffes gehalten werden müssen. Der Klebstoff hält jede Wicklung der Faser in der Faserpackung an Ort und Stelle, wenn einander benachbarte Wicklungen und Schichten anfänglich auf den Kanister aufgewickelt werden, und ebenfalls, wenn einander benachbarte Wicklungen und Schichten abgespult werden. Ohne die Verwendung eines Klebstoffes ist das Abspulen der Fasern nicht gleichmäßig und regelmäßig, was zu Schlingen oder Schleifen in den Fasern führen kann, welche sie beschädigen oder bewirken, daß sie brechen, wenn sie abgespult werden.
Wenn die optische Faser von dem Kanister in einer Richtung parallel zur Zylinderachse des Zylinders abgespult wird, wird die optische Faser um einen Winkelbetrag gebogen, der der Abschälwinkel genannt wird, wobei ein relativ kleiner Biegeradius vorliegt, wenn sie von der Faserpackung abgezogen wird, an der sie mittels des Klebstoffes befestigt ist. Der Abschälwinkel kann sich abhängig von der Abschälspannung und der Geometrie des Abschälens ändern, liegt jedoch typischerweise im Bereich von ungefähr 30º bis 60º. Es ist bekannt, daß das Biegen der Faser, beispielsweise wie das während des Abspulens, die Lichtübertragung durch die Faser verringert und bewirken kann, daß mechanische Ausfälle entstehen. Die Herstellung von optischen Fasern ist bis zu dem Punkt fortgeschritten, daß der Verlust der Lichtenergie aufgrund der Abschälbiegung 0,1 dezibel (db) oder weniger sein kann. Es ist wichtig, derart kleine Energieverluste zu messen, um die Faser vollständig charakterisieren zu können, aber derartige Messungen können aufgrund einer Vielzahl von Effekten schwierig sein. Es besteht eine Notwendigkeit, eine Möglichkeit zu schaffen, optische Fasern zu prüfen, mit der kleine Biegeverluste der optischen Faser zuverlässig gemessen werden können. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Notwendigkeit und schafft weitere zugehörige Vorteile.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Prüfverfahren, welches es gestattet, optische Verluste aufgrund von Biegungen mit kleinem Radius zuverlässiger und genauer als es bisher möglich war zu messen. Das Verfahren wird realisiert unter Verwendung bestehender Lichtmeßvorrichtungen und einer speziellen Prüfbefestigung. Das Verfahren ist zuverlässig und einfach in der Anwendung.
Gemäß der erfindung umfaßt ein Verfahren zum Prüfen einer optischen Faser die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Biegedorns mit wenigstens zwei Kanten, die Biegungen an simulierten Abschälpunkten bereitstellen, und der so angeordnet ist, daß eine optische Faser, die um den Dorn gewickelt ist, über die Kante verläuft, wobei jede Kante die optische Faser derart biegt, daß das Biegen simuliert wird, das auf eine optische Faser beim Abspulen von einem Faserkanister aufgebracht wird;
Wickeln einer optischen Faser um den Biegedorn derart, daß die Faser die Kanten im wesentlichen senkrecht hierzu überquert, wobei gleichzeitig mehrfache Biegungen an simulierten Abschälpunkten auf die Länge der optischen Faser aufgebracht werden, die in Kontakt mit dem Dorn ist; und
Messen der Lichttransmission durch die optische Faser, während diese um den Biegedorn gewickelt ist.
Der Prozeß wird in Zusammenwirkung mit einer Lichtübertragungs-Meßvorrichtung verwendet, um den Lichtverlust aufgrund einer einzigen Biegung in der optischen Faser zu bestimmen.
Die Formgebung des Biegedorns wird so ausgewählt, daß die optische Faser um einen Winkel gebogen wird, der den Abschälwinkel simuliert, mit dem die optische Faser an jeder von mehreren Stellen von dem Kanister abgespult wird. Der Winkel beträgt typischerweise ungefähr 30º bis 60º. In einer Formgebung des Biegedorns wird der Dorn hergestellt durch Ausbilden flacher Oberflächen an jeder Seite eines zylindrischen Stabes, wobei jede flache Oberfläche senkrecht zu dem gleichen zylindrischen Durchmesser ist. Durch Auswählen einer bestimmten Tiefe des Materials, das entfernt wird, um die flachen Oberflächen zu bilden, wird der Winkel zwischen der gekrümmten Fläche und der flachen Fläche bestimmt, um den Abschälwinkel zu simulieren. Man hat empirisch bestimmt, daß ein Abstand zwischen den flachen Flächen von ungefähr dem halben Zylinderdurchmesser vier simulierte Abschälwinkel von ungefähr 30º und vier simulierte Abschälwinkel von jeweils ungefähr 60º pro Wicklung der optischen Faser um den Dorn erzeugt.
Bei dieser Formgebung des Biegedorns erzeugt jede Wicklung der optischen Faser um den Bereich mit den flachen Oberflächenabschnitten acht simulierte Biegestellen an Abschälpunkten innerhalb einer Länge der optischen Faser von weniger als 10,16 cm (4 inch). Eine zweite Wicklung erzeugt acht weitere simulierte Biegestellen an Abschälpunkten usw. Beim Aufbringen einer geeigneten Zugspannung auf die freien Enden der optischen Faser wird das Abschälverhalten mit 30º und 60º gut simuliert, so daß der optische Verlust pro Abschälbiegung noch leichter zu messen ist.
Eine andere Formgebung des Biegedorns hat den Querschnitt eines gleichseitigen Dreieckprismas, um welches die optische Faser gewickelt wird. Jede Wicklung der optischen Faser um den Dorn erzeugt sechs simulierte Abschälpunkt-Biegungen von 60º aufgrund der gleichseitigen Dreiecksform des Dorns. Der Dorn in Form des gleichseitigen Dreieckprismas erzeugt zwei präzise gleiche Abschälformgebungen an jeder Kante und der hohe Grad von Symmetrie, der mit dem Dreipunkt-Kontakt zusammenhängt, vereinfacht die Berechnung der exakten Krümmung der optischen Faser.
Nachdem sie um den Dorn mit einer präzise aufgebrachten Faserspannung herumgewickelt worden ist, kann die optische Faser auf optische, mechanische oder andere Eigenschaften hin getestet werden. Bei dem momentan am meisten interessierenden Test wird ein optisches Signal in die optische Faser an einer Seite des Abschnittes eingebracht, der um den Dorn herumgewickelt ist, durchläuft den auf den Dorn aufgewickelten Bereich der optischen Faser und wird auf der anderen Seite des auf den Dorn aufgewickelten Bereiches empfangen. Die Abschwächung des Signales aufgrund der vielfachen Biegungen an simulierten Abschälpunkten wird bestimmt und die Abschwächung wird durch die Anzahl von Biegungen an den simulierten Abschälpunkten dividiert, um die Abschwächung pro Biegung zu erhalten. Diese Bestimmung ergibt eine größere Genauigkeit, als durch Messung nur einer einzigen Biegestelle eines Abschälpunktes möglich ist.
Der Gegenstand der Erfindung erstreckt sich auch auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung des optischen Prüfens der optischen Faser verwendbar ist. Gemäß dieses Aspektes der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Prüfen der optischen Übertragung einer optischen Faser auf:
einen Biegedorn mit einer Wicklungsachse und wenigstens zwei Kanten hieran, die im wesentlichen parallel zu der Achse sind und Biegungen an simulierten Abschälpunkten bilden; und
Einrichtungen zum Schicken eines Lichtstrahls durch eine Länge einer optischen Faser, welche um den Biegedorn um die Wicklungsachse herum gewickelt ist, zum Empfangen des Anteils des durch die Länge der optischen Faser geschickten Lichtstrahles, die um den Biegedorn gewickelt ist und zum Vergleichen der Intensitäten des empfangenen und des gesendeten Lichtes.
Die Vorrichtung beinhaltet auch bevorzugt Einrichtungen zum Aufbringen einer Spannung auf die optische Faser und weiterhin Einrichtungen zum Sicherstellen, daß die auf die optische Faser aufgebrachte Spannung im wesentlichen gleich an jeder Biegestelle ist.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Fortschritt im Stand der Technik des Prüfens von optischen Fasern, welche von Kanistern oder dergleichen abzuspulen sind. Sie erlaubt das sorgfältige Prüfen der Eigenschaften von optischen Fasern in der Abspulformgebung, ohne die Notwendigkeit, Meßtechniken zu entwickeln, welche während des raschen Abspulens zu verwenden sind. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, welche exemplarisch die Prinzipien der Erfindung darstellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Biegedorns der Erfindung mit zwei Wicklungen einer optischen Faser hierauf;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Ende des Biegedornes aus Fig. 1;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Messung von Biegeverlusten an Abschälpunkten einer optischen Faser;
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Biegedorns in Form eines gleichseitigen Dreieckprismas;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf das Ende des Biegedorns von Fig. 4;
Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht auf die Biegungsform am Abschälpunkt einer optischen Faser, die von einem Kanister abgespult wird; und
Fig. 7 ist eine Ansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen einer präzise gesteuerten und verteilten Zugspannung auf eine optische Faser, welche um einen Biegedorn gewickelt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Prozeß zum Prüfen einer optischen Faser die Schritte des Bereitstellens eines Biegedorns auf, der aus einem Zylinder mit zwei flachen Oberflächen hierin senkrecht zum Zylinderdurchmesser gebildet ist und das Wickeln einer optischen Faser um den Biegedorn.
Gemäß Fig. 1 ist ein Biegedorn 10 aus einem zylindrischen Stück 12 geformt. Ein Ende des Stückes 12 wird zylindrisch gelassen. Am anderen Ende werden zwei flache Oberflächen 14 an dem Zylinder ausgebildet. Gemäß Fig. 2 liegen die flachen Oberflächen 14 senkrecht zu und an den gegenüberliegenden Enden von dem, was vor der Bearbeitung ein zylindrischer Durchmesser 16 war. Die flachen Oberflächen 14 sind symmetrisch in dem Sinn, daß sie im gleichen Abstand zu einer Zylinderachse 18 des Dorns 10 liegen.
In der bevorzugten Ausführungsform ist das Stück 12 ein zylindrischer Stab aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von ungefähr 2,54 cm (1 inch) und einer Länge von ungefähr 5,08 cm (2 inch). Die flachen Oberflächen 14 sind ungefähr 25,4 mm (1 inch) lang in Richtung parallel zur Zylinderachse 18. Die Distanz 20 zwischen den flachen Oberflächen 14 beträgt ungefähr die Hälfte des Zylinderdurchmessers 16 oder im bevorzugten Fall ungefähr 1,27 cm (0,5 inch). Diese Abmessungen des Dornes 10 erzeugen einen Winkel zwischen der Ebene der flachen Oberfläche 14 und einer Tangente 24 an einer zylindrischen Oberfläche 26 von ungefähr 60º, wie in Fig. 2 gezeigt. Jede Kante 22 zwischen einer der flachen Oberflächen 14 und der gekrümmten Oberfläche des zylindrischen Stückes 12 ist scharf ausgebildet (d. h. nicht abgeschrägt oder gebrochen), jedoch auch frei von Graten, welche die optische Faser beschädigen könnten.
Zur Durchführung der Erfindung wird eine optische Faser 28 um den Abschnitt des Dorns 10 herumgewickelt, der die flachen Oberflächen 14 aufweist. Eine simulierte Abspul- Zugspannung wird auf jedes der freien Enden der optischen Faser 28 aufgebracht, wobei diese Zugspannung typischerweise ungefähr 50 g beträgt. An jeder Kante 22 wird die optische Faser 28 um die Kante herumgebogen. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der gesamte Biegewinkel an jeder Kante 22 ungefähr 90º. Dieser Gesamtbiegewinkel ist jedoch äquivalent zu zwei symmetrischen simulierten Biegungen an Abschälpunkten mit 30º und 60º. (Die Analyse von Biegungen an simulierten Abschälpunkten wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 noch im Detail erläutert.) Da vier Kanten 22 vorliegen, führt eine Wicklung der optischen Faser 28 um den Bereich des Dorns 10 mit den flachen Oberflächen 14 herum zu vier gut zu beherrschenden und stabilen Biegungen an simulierten Abschälpunkten mit jeweils 30º, sowie zu vier gut zu beherrschenden und stabilen Biegungen an simulierten Abschälpunkten mit jeweils 60º. Es liegen daher acht Biegungen an simulierten Abschälpunkten pro Wicklung vor. In der Darstellung von Fig. 1 wird die optische Faser 28 zweimal um den Dorn 10 gewickelt, wobei die beiden Wicklungen insgesamt acht Biegungen an simulierten Abschälpunkten mit jeweils 30º Biegewinkel und acht Biegungen an simulierten Abschälpunkten mit jeweils 60º Biegewinkel erzeugen, was insgesamt sechzehn simulierte Biegestellen ergibt. Zusätzliche Wicklungen erzeugen acht weitere simulierte Biegestellen pro Wicklung.
Der soeben beschriebene Biegedorn 10 wird zur Prüfung der optischen Eigenschaften der optischen Faser 28 unter Verwendung einer Vorrichtung 29 benutzt, wie in Fig. 3 dargestellt. An einem freien Ende der optischen Faser 28 richtet eine Lichtquelle 30 mit bekannter Intensität, beispielsweise ein Laser, Licht in die optische Faser 28 über einen optischen Koppler 32. Das Licht wird über die optische Faser 28 übertragen einschließlich den Biegestellen an simulierten Abschälpunkten, welche in der Darstellung von Fig. 3 sechzehn sind. Licht verläßt das andere Ende der optischen Faser 28 über einen anderen optischen Koppler 34 und wird von einem Detektor 36 erfaßt. Die Bauteile 30, 32, 34 und 36 sind allgemein bekannt. Eine andere Möglichkeit des Einbringens von Licht in die optische Faser 28 und die Entnahme von Licht von der optischen Faser 28 während des Abschäl-Biegetestes ist quer durch die Seiten der optischen Faser, wenn diese gebogen ist. Diese Einbring/Entnahmetechnik ist in anderen Zusammenhängen allgemein bekannt.
Die Eingangslichtintensität und die Ausgangslichtintensität werden von einem Komparator 38 verglichen, der den Lichtverlust aufgrund der sechzehn Biegungen an simulierten Abschälpunkten berechnet. (Normalerweise wird der Lichtverlust aufgrund von Verlusten in der Vorrichtung und der nicht gebogenen optischen Faser vorab durch Durchführung der gerade beschriebenen Messung an der optischen Faser bestimmt, welche noch nicht um den Dorn gewickelt ist. Der verbleibende Lichtverlust, wenn die optische Faser um den Dorn gewickelt wird, wird dann durch die Biegungen an den simulierten Abschälpunkten erzeugt.) Da sechzehn simulierte Biegungen in der dargestellten Ausführungsform vorliegen, wird der im Komparator 38 bestimmte Verlust in einem arithmetischen Teiler 40 durch sechzehn dividiert, um den Dämpfungsverlust pro Biegung mit dem Bezugszeichen 42 zu erhalten. In einem typischen Anwendungsfall beträgt der Energieverlust pro Abschälpunkt-Biegung ungefähr 0,1 db, was sonst schwierig zu messen ist. Bei sechzehn simulierten Biegungen beträgt der Gesamtverlust ungefähr 1,6 db, was leichter und genauer zu messen ist.
Die Vorrichtung 29 kann entweder für stationäre Messungen an der optischen Faser 28 in der eben beschriebenen Weise benutzt werden, oder für sich bewegende Messungen. Im letzteren Fall wird der Dorn 10 in einer Vorrichtung angeordnet, welche unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben wird. Hierbei kann die optische Faser von einer Spule abgezogen und von einer Spule aufgenommen werden und sich drehende optische Koppler werden verwendet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Verfahren zum Prüfen einer optischen Faser die Schritte des Bereitstellens eines Biegedorns, an dem ein Teilbereich hiervon ein gleichseitiges Dreiecksprisma ist; und das Wickeln einer optischen Faser um den Prismenbereich in Form des gleichseitigen Dreiecks des Biegedorns auf.
Die Fig. 4 und 5 zeigen einen derartigen Dreiecksprisma-Biegedorn 50. Der Dorn 50 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 52 und einen Prismenabschnitt 54, der in der endseitigen Ansicht gemäß Fig. 5 die Form eines gleichseitigen Dreiecks hat. Die optische Faser 28 wird um den Prismenabschnitt 54 mit zwei Wicklungen herumgeführt, wie in Fig. 4 gezeigt. Jede Wicklung hat sechs Biegungen an simulierten Abschälpunkten mit jeweils 60º, jeweils zwei an jeder Kante 56 des Prismenabschnittes 54. Zwei vollständige Wicklungen führen zu zwölf simulierten Biegungen an simulierten Abschälpunkten im Vergleich zu sechzehn Biegungen an simulierten Abschälpunkten bei dem Dorn 10. Zusätzliche Wicklungen der optischen Faser 28 um den Prismenabschnitt 54 führen zu mehr Biegungen an simulierten Abschälpunkten, wenn dies zum Erhalt genauer Ergebnisse in nachfolgenden Messungen notwendig ist.
Der Gesamtbiegewinkel, um welchen die optische Faser 28 an jeder Kante 56 gebogen wird, ist größer als im Falle des Dorns 10 und beträgt 120º, wie in Fig. 5 gezeigt. Die durch den Dorn 50 erzeugte Biegung hat den Vorteil, daß sie an jeder Kante exakt gleich ist in dem Sinne, daß die optische Faser um die Kante 56 von flacher Fläche zu flacher Fläche verläuft. (Bei dem Dorn 10 erstreckt sich die optische Faser um die Kante von der flachen Fläche zur gekrümmten Fläche an zwei Kanten pro Wicklung der Faser und von gekrümmter Fläche zu flacher Fläche an den anderen beiden Kanten pro Wicklung.)
Der Dorn 50 wird in einer Meßvorrichtung 29 verwendet, welche identisch zu derjenigen gemäß Fig. 3 ist, mit der Ausnahme, daß ein geeigneter Teiler 40 verwendet wird (Division durch zwölf im Falle von zwei Wicklungen der optischen Faser um den dreieckförmigen Dorn).
Die Biegemechanik der optischen Faser 28 um den Dorn 50 herum ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht, welche das Abspulen der optischen Faser 28 von einer Faserpackung 60 eines Kanisters 62 zeigt. Die einzelnen optischen Fasern 28 werden von der Faserpackung 60 an einem Abschälpunkt 64 abgetrennt, der typischerweise kurze Länge hat, jedoch als Abtrennpunkt idealisiert werden kann. Der Biegewinkel A am Abschälpunkt hängt von der Geometrie der Abschältrennung und der auf der optischen Faser 28 aufgebrachten Zugspannung ab. Wie dargestellt ist der Winkel A typischerweise zwischen 30º und 60º und normalerweise ungefähr 60º. Der Biegeradius am Abschälpunkt ist mit R dargestellt und beträgt typischerweise ungefähr 0,1524 cm (0,060 inch).
Fig. 5 zeigt, wie der dreieckförmige Biegedorn 60 die Biegezustände von Fig. 6 zweimal an jeder Kante 56 und sechsmal für jede Wicklung der optischen Faser 28 um den Prismenabschnitt 54 herum simuliert. Wie in Fig. 5 an der nach oben weisenden Kante 56 gezeigt, wird die optische Faser 28 einmal an einer ersten Biegung an einem simulierten Abschälpunkt 66 um 60º gebogen von einer flachen Fläche zur Kante 56 hin und dann durch eine zweite Biegung an einem simulierten Abschälpunkt 68 mit 60º von der Kante 56 zur nächsten flachen Fläche, was zu einer Gesamtbiegung um die Kante 54 von 120º führt. Die Zugspannung in der optischen Faser 28 wird so gewählt, daß sich ein Biegeradius R vergleichbar mit demjenigen während des Abschälvorganges gemäß Fig. 7 oder ungefähr 0,1524 cm (0,060 inch) im typischen Fall ergibt. Die Kombination aus Prismengeometrie und aufgebrachter Zugspannung bestimmt den Biegeradius an dem Dorn 50. Eine Flächenabmessung von 25,4 mm (1 inch) und 50 g Zugspannung führen zu einem Biegeradius von ungefähr 0,1524 cm (0,060 inch) an den zwei Abschälpunkt-Biegungen mit 60º pro Kante in der Ausführungsform von Fig. 5. Diese Abmessungen und Zugspannungen können wie benötigt geändert werden, um unterschiedliche Abschälzustände zu simulieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch andere Formgebungen des Biegedorns und ist nicht auf den Dorn 10 und den Dorn 50 beschränkt zu betrachten. Der Dorn kann beispielsweise die Form eines quadratischen Prismas haben oder eine andere Formgebung, um andere Biegewinkel zu erzeugen.
Das Aufbringen einer geeigneten Zugspannung auf die optische Faser während des Biegens am simulierten Abschälpunkt ist wichtig, um die richtige Biegegeometrie zu erhalten und um reproduzierbar zu sein. Eine Spannvorrichtung 80, die eine derartige Zugspannung erzeugt, ist in Fig. 7 gezeigt. Der Dorn, der hier als Dreiecksprisma-Dorn 50 dargestellt ist, ist in einer Dornhalterung 82 mittels eines Drehlagers 84 gehalten, welches es dem Dorn 50 erlaubt, sich frei um seine Prismenachse zu drehen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Prismenachse in der Horizontalebene. Die Dornhalterung 82 ist auf einer Basis 86 mittels einer Gleitführung 88 gehalten, welche es der Dornhalterung 82 und damit dem Dorn 50 gestattet, in einer Richtung parallel zu den Längen der optischen Faser 28 zu gleiten, welche von dem Dorn 50 aus verläuft.
Die optische Faser 28 wird nahe eines Endes in einem geschlitzten Gummiblock 90 gegenüber Longitudinal- oder Querbewegungen festgelegt. Licht wird in die optische Faser 28 mittels der Lichtquelle 30 eingebracht, welche unter Bezug auf Fig. 3 bereits erläutert wurde.
Auf der anderen Seite der Dornhalterung 82 läuft die optische Faser 28 über ein Rad 92 mit einem Radius, der viel größer ist, als der Krümmungsradius R am Abschälpunkt. Die optische Faser 28 verläuft von dem Rad 92 nach unten zu einem Gummiblock 94, in welchem sie festgelegt ist und von da zu dem Detektor 36. Ein Gewicht 96 hängt an dem Gummiblock 94, so daß das Gesamtgewicht des Gummiblocks 94 und das Gewicht 96 eine Zugspannung auf die optische Faser 28 aufbringt.
Wenn die optische Faser 28 einfach um den Dorn herumgewickelt wird und die Zugspannung aufgebracht wird, würde die optische Faser an unterschiedlichen Stellen um den Dorn 50 herum höchst unterschiedliche Zugspannungen zeigen. Die Zugspannung kann vergleichmäßigt werden, indem die Dornhalterung 82 entlang der Führung 88 zurück- und vorbewegt wird, während die Zugspannung aufgebracht wird. Da sich der Dorn 50 frei in dem Lager 84 dreht, werden keine ungünstigen Belastungen auf die optische Faser 28 aufgebracht. Die Bewegung hilft dabei, sicherzustellen, daß die auf die optische Faser 28 aufgebrachte Zugspannung an den verschiedenen Kanten 56 um den Dorn herum im wesentlichen gleich der Zugspannung wird, welche durch die Gesamtkraft von Gewicht 96 und Gurnmiblock 94 erzeugt wird. Diese Spannvorrichtung 80 gestattet auch die Messung von Lichtverlusten in einem Bereich von Stellen entlang der Gesamtlänge der optischen Faser 28.
Die Spannvorrichtung 80 wird bevorzugt in Verbindung mit der Lichtmeßvorrichtung 29 und dem Schaltkreis gemäß Fig. 3 verwendet.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Möglichkeit des genauen Messens von Verlusten einer optischen Faser an Biegungen in Abschälpunkten. Obgleich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung im Detail zu Darstellungszwecken beschrieben wurden, können verschiedene Abwandlungen gemacht werden, ohne von Umfang der Erfindung abzuweichen. Demzufolge ist die Erfindung lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Ein Verfahren zum Prüfen einer optischen Faser mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Biegedorns (10;50) mit wenigstens zwei Kanten (22;56), die Biegungen an simulierten Abschälpunkten bereitstellen, und der so angeordnet ist, daß eine optische Faser (28), die um den Dorn gewickelt ist, über die Kante verläuft, wobei jede Kante die optische Faser derart biegt, daß das Biegen simuliert wird, das auf eine optische Faser beim Abspulen von einem Faserkanister aufgebracht wird;

Wickeln einer optischen Faser (28) um den Biegedorn (10;50) derart, daß die Faser die Kanten im wesentlichen senkrecht hierzu überquert, wobei gleichzeitig mehrfache Biegungen an simulierten Abschälpunkten auf die Länge der optischen Faser aufgebracht werden, die in Kontakt mit dem Dorn ist; und

Messen der Lichttransmission durch die optische Faser (28), während diese um den Biegedorn gewickelt ist.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Biegedorn ein zylindrischer Stab (10) mit einander gegenüberliegenden flachen Oberflächen (14) ist, die hierin an gegenüberliegenden Enden eines Zylinderdurchmessers symmetrisch ausgebildet sind.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Biegedorn ein gleichseitiges Dreiecksprisma (50) ist.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Krümmung der optischen Faser (28) im wesentlichen da ein Maximum ist, wo sie eine Kante des Biegedorns überquert und wobei der Gesamtbiegewinkel der Faser zwischen Punkten von minimaler Krümmung auf jeder Seite dieser Kante zwischen ungefähr 60º und ungefähr 120º liegt.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem zusätzlichen Schritt des Aufbringens einer Zugspannung auf die optische Faser (28), während diese um den Biegedorn gewickelt ist.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin mit dem zusätzlichen Schritt des Sicherstellens, daß die Zugspannung im wesentlichen gleichmäßig an jeder der Biegestellen (22;56) aufgebracht wird.

7. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei die optische Faser (28) wenigstens zweimal um den Biegedorn (10;50) gewikkelt wird.

8. Das Verfahren nach Anspruch 2 oder 7, wobei der Abstand zwischen den flachen Oberflächen (14) ungefähr die Hälfte des Durchmessers des Zylinders (10) ist.

9. Das Verfahren nach Anspruch 2, 7 oder 8, wobei der Zylinderdurchmesser des Dorns (10) ungefähr 25,4 mm (1 inch) beträgt.

10. Vorrichtung zum Prüfen der optischen Übertragung einer optischen Faser mit:

einem Biegedorn (10;50) mit einer Wicklungsachse und wenigstens zwei Kanten (27;56) hieran, die im wesentlichen parallel zu der Achse sind und Biegungen an simulierten Abschälpunkten (22;56) bilden; und

Einrichtungen zum Schicken eines Lichtstrahls durch eine Länge einer optischen Faser (28), welche um den Biegedorn (10;50) um die Wicklungsachse herum gewickelt ist,

zum Empfangen des Anteils des durch die Länge der optischen Faser (28) geschickten Lichtstrahles, die um den Biegedorn gewickelt ist und zum Vergleichen der Intensitäten des empfangenen und des gesendeten Lichtes.

11. Die Vorrichtung nach Anspruch 10, weiterhin mit Einrichtungen zum Aufbringen einer Zugspannung auf die optische Faser (28), die um den Biegedorn gewickelt ist.

12. Die Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, weiterhin mit Einrichtungen zum Manipulieren der optischen Faser (28), die um den Dorn gewickelt ist, um sicherzustellen, daß die Zugspannung in der optischen Faser an allen Biegungen an simulierten Abschälpunkten (22;56) im wesentlichen gleich ist.

13. Die Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei der Biegedorn (10;50) in einer Halterung (82) angeordnet ist, welche es dem Dorn erlaubt, um seine Achse zu drehen.