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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emission von
elektromagnetischen Impulsen sowie ein System und ein Verfahren
zum Prüfen
von Lichtleitfaserelementen.
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Die
Vorrichtung des Typs mit:
- – einem Generator wenigstens
eines elektromagnetischen Impulses, insbesondere eines Lichtimpulses;
und
- – wenigstens
einer Lichtleitfaser, die einen von dem Generator erzeugten elektromagnetischen Impuls
zum Zwecke seiner Emission übertragen kann,
eignet
sich in ganz besonderem Maße,
wenn auch nicht ausschließlich,
für die
Anwendung in einem Prüfsystem,
um charakteristische Parameter zu bestimmen, namentlich die Verluste
eines Lichleitfaserelements, insbesondere einer Faserkomponente einer
Faserverbindung oder eines Lichtleitfasernetzes.
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Aus
dem Patent US-5 251 002 kennt man solch ein Prüfsystem mit:
- – solch
einer Emissionsvorrichtung oder Lichtquelle, die geeignet ist, einen
Lichtimpuls zu emittieren;
- – einem
Fotoempfänger,
der geeignet ist, optische Eigenschaften eines Lichtimpulses, der
von der Lichtquelle emittiert und von einem Glasfaserelement übertragen
wird, zu messen; und
- – Mitteln
zum Erfassen, zum Speichern und zum Verarbeiten von Daten, die die
Messungen empfangen, die von dem Fotoempfänger für das zu prüfende Glasfaserelement und
für ein
Referenz-Glasfaserelement erzeugt werden, und die anhand dieser
Messungen die Verluste des zu prüfenden
Glasfaserelements bestimmen.
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Die
Lichtquelle beziehungsweise die Emissionsvorrichtung weisen bekannterweise
Emissionsbedingungen auf, die feststehen und einheitlich sind, namentlich
was den Raumwinkel der Emission und die Bestrahlungsfläche anbelangt.
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Daher
erlaubt das bekannte Prüfsystem
lediglich die Ausführung
von Tests für
eine bestimmte Konfiguration des verwendeten Lichtbündels, so
wie es von der Lichtquelle emittiert wird. Dieses bekannte Prüfsystem
führt also
ein Verfahren aus, das lediglich die Verluste in Bezug auf einen
einzigen bestimmten und von der Lichtquelle emittierten Impuls misst.
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In
der Praxis ist die Konfiguration des von der Lichtquelle erzeugten
Lichtbündels
jedoch nicht immer jene, die tatsächlich in dem zu prüfenden optischen
Element verwendet wird. Folglich ist dieses Prüfsystem nicht zuverlässig genug.
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Um
die Zuverlässigkeit
zu verbessern, ist es notwendig, die vorstehend genannten Bedingungen für die Bestrahlung
beziehungsweise die Emission, die von 0% bis 100% Kernfläche für die Emissionsfläche und
von 0% bis 100% numerische Apertur für den Raumwinkel der Emission
variieren können, zweckmäßig abzutasten.
In den gewöhnlich
vorkommenden Fällen
können
die Bedingungen von 70% bis 100% variieren.
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Zu
diesem Zweck wird empfohlen, einen Abtastschritt von 2% oder größer vorzusehen.
Dies setzt demnach voraus, dass man wenigstens etwa fünfzehn unterschiedliche
Lichtquellen verwendet, von denen jede geeignete Bestrahlungsbedingungen bietet,
um eine zufriedenstellende Abtastung zu erhalten.
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Diese
Lösung
ist also kaum zufriedenstellend, namentlich aufgrund der hohen Kosten,
der langen Ausführungsdauer
und der umfangreichen Tastungen.
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Aus
einem Artikel von Cohen L.G. mit dem Titel „Shuttle pulse measurements
of pulse spreading in an optical fiber", der in der Veröffentlichung „Applied
Optics", Juni 1975,
Band 14, Nummer 6, Seiten 1351 bis 1356 erschienen ist, kennt man
eine Vorrichtung zum Bestimmen des Verhältnisses zwischen der Länge einer
Glasfaser und der Dispersion eines elektromagnetischen Impulses,
der diese Glasfaser durchströmt.
Diese bekannte Vorrichtung weist einen Lasergenerator, eine Diodendetektionsvorrichtung, einen
Impulsverstärker
und Mittel zum Abgriff und zur Verarbeitung von Werten auf. Die
mit dem Lasergenerator und der Detektionsvorrichtung gekoppelte Glasfaser
ist mit ihren Enden mit teilweise transparenten Spiegeln verbunden.
Diese Einheit (Glasfaser, Spiegel) erlaubt es, eine Folge von Impulsen
zu erzeugen, von denen jeder eine andere Strecke in der Glasfaser
zurücklegt.
Dies verhindert, dass man nacheinander Glasfasern von unterschiedlicher
Länge verwenden
muss, um das vorstehend genannte Verhältnis zwischen der Länge der
Glasfaser und der Dispersion eines elektromagnetischen Impulses
zu bestimmen. Außerdem
kennt man aus der Druckschrift FR-A-2 622 979 eine optische Vorrichtung
mit Hohlraumresonator, die eine passive Vorrichtung und keine Lichtquelle
ist. Diese bekannte optische Vorrichtung weist Mittel auf, um eine
Glasfaser mit dem Hohlraumresonator zu koppeln, Mittel, die eine
Gradientenindexlinse umfassen. Diese Linse ist mit einer Aussparung
mit einem Schirm aus absorbierendem Material versehen, der dazu
bestimmt ist, die Fresnel-Reflexion aufzuheben.
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Darüber hinaus
offenbart die Druckschrift US-A-4 497 575 eine Kalibrierungsvorrichtung
zum Kalibrieren eines Reflektors, der eine Lichtimpulsquelle, einen
Lichtdetektor, ein Mittel zur optischen Ankopplung und ein Anzeigemittel
umfasst.
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Außerdem sieht
die Druckschrift JP-A-53001042 vor, Transmissionseigenschaften einer
Glasfaser zu bestimmen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
genannten Nachteile zu beseitigen, und zwar insbesondere jene Nachteile, die
mit der Existenz von fixen und einheitlichen Emissionsbedingungen
der Lichtquelle zusammenhängen.
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Sie
betrifft eine Vorrichtung zur Emission von elektromagnetischen Impulsen,
die geeignet ist, elektromagnetische Impulse zu emittieren, deren
Eigenschaften bezüglich
des geometrischen Flusses der Emission (Raumwinkel der Emission,
Emissionsfläche)
variabel sind.
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Zu
diesem Zweck zeichnet sich gemäß der Erfindung
die Vorrichtung zur Emission von elektromagnetischen Impulsen mit:
- – einem
Generator von wenigstens einem elektromagnetischen Impuls;
- – wenigstens
einer Lichtleitfaser, die geeignet ist, einen von dem Generator
erzeugten elektromagnetischen Impuls zum Zwecke seiner Emission
zu übertragen;
und
- – wenigstens
einem optischen Resonator:
- – der
auf dem Weg eines einfallenden elektromagnetischen Impulses angeordnet
ist, der von der Lichtleitfaser übertragen
wird; und
- – der
einen Eingang mit einem ersten teilweise reflektierenden Spiegel
und einen Ausgang mit einem zweiten teilweise reflektierenden Spiegel aufweist,
wobei der erste und zweite Spiegel so angeordnet sind, dass an dem
Ausgang des optischen Resonators aus einem einzigen einfallenden
elektromagnetischen Impuls eine Folge von emittierten elektromagnetischen
Impulsen entsteht,
dadurch aus, dass die Lichtleitfaser
ein erstes Teilstück
aufweist, das zwischen dem Generator und dem ersten Spiegel angeordnet
ist, ein zweites Teilstück,
das zwischen dem ersten und zweiten Spiegel angeordnet ist, und
ein drittes Teilstück,
das hinter dem zweiten Spiegel angeordnet ist, und dass die Länge des
zweiten Lichtleitfaser-Teilstücks,
das zwischen dem ersten und zweiten Spiegel angeordnet ist, und
das Verhältnis
Transmission/Reflexion des ersten und zweiten Spiegels so beschaffen
sind, dass die elektromagnetische Impulsfolge emittierte elektromagnetische
Impulse aufweist, deren Raumwinkel der Emission und Emissionsfläche variabel und
genau definiert sind.
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Dank
des optischen Resonators weist die emittierte Impulsfolge also Impulse
auf, die eine variable Anzahl von Reflexionen auf die Spiegel erfahren und
folglich in dem Resonator variable Strecken zurücklegen. Da nun aber bekannterweise
die vorstehend genannten Eigenschaften bezüglich des geometrischen Flusses
in Abhängigkeit
von der zurückgelegten
Strecke variieren, weisen die verschiedenen Impulse der Impulsfolge
variable Eigenschaften bezüglich
des geometrischen Flusses (Raumwinkel der Emission, Emissionsfläche) auf.
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Folglich
ist man in der Lage, eine Vielzahl von Impulsen mit vorbestimmten
Emissionseigenschaften zu bilden, indem man für den optischen Resonator geeignete
Eigenschaften wählt,
und zwar insbesondere das Verhältnis
Reflexion/Transmission der teilweise reflektierenden Spiegel und
der Abstand zwischen den Spiegeln.
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Insbesondere
kann man, wenn die Emissionsvorrichtung in einem Prüfsystem
des vorstehend genannten Typs angewendet wird, eine spezielle Impulsfolge
bilden, die die verschiedenen möglichen Konfigurationen
für die
Lichtbündel
umfasst, die geeignet sind, von dem zu prüfenden Element übertragen
zu werden.
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Dies
erlaubt es, die oben genannten Nachteile des bekannten und insbesondere
in dem Patent US-5 251 002 beschriebenen Prüfsystems zu beseitigen, da
es nicht mehr nötig
ist, für
die Ausführung einer
umfassenden Prüfung
eine Vielzahl von verschiedenen Lichtquellen vorzusehen.
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Außerdem ist
vorteilhafterweise wenigstens einer der ersten und zweiten Spiegel
mit zwei Teilstücken
der Lichtleitfaser verbunden:
- – bei einer
ersten Ausführungsform
direkt mit einander gegenüberliegenden
Seiten; und
- – bei
einer zweiten Ausführungsform
mittels eines beigeordneten Mittels zur optischen Ankopplung.
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Bei
dieser zweiten Ausführungsform
weist das beziehungsweise jedes Mittel zur optischen Ankopplung
vorteilhafterweise Folgendes auf:
- – bei einer
ersten Ausführungsvariante
zwei Linsen, die die beiden Teilstücke der Lichtleitfaser optisch
miteinander verbinden, wobei der dem Mittel zur optischen Ankopplung
beigeordnete Spiegel zwischen den Linsen angeordnet ist;
- – bei
einer zweiten Ausführungsvariante
eine einzige Linse mit Halbwellengradientenindex, wobei der Spiegel
an der Vorderseite des Mittels zur optischen Ankopplung im Inneren
des optischen Resonators angeordnet ist; und
- – bei
einer dritten Ausführungsvariante
zwei Linsen mit Viertelwellengradientenindex, die die beiden Teilstücke der
Lichtleitfaser optisch miteinander verbinden, wobei der dem Mittel
zur optischen Ankopplung beigeordnete Spiegel zwischen den Linsen
angeordnet ist.
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Außerdem weist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorteilhafterweise Mittel auf, die verhindern, dass ein von dem
Generator erzeugter Impuls zum Generator zurückkehrt. Dazu umfassen die
Mittel vorzugsweise wenigstens eine Lichtfalle, die mit dem Mittel
zur optischen Ankopplung zusammenwirkt, das dem ersten Spiegel beigeordnet
ist.
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Des
Weiteren ist der Generator vorteilhafterweise geeignet, wenigstens
zwei Impulse von unterschiedlicher Wellenlänge zu erzeugen, was bei der Anwendung
in einem Prüfsystem
namentlich das gleichzeitige Messen der Verluste bei mehreren Arbeitswellenlängen bestimmter
Verbindungsarten ermöglicht,
wie beispielsweise Videoübertragungen, die
bei Wellenlängen
von 0,85 μm
und 1,3 μm
stattfinden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Prüfsystem des Typs mit:
- – einer
Lichtquelle, die geeignet ist, wenigstens einen elektromagnetischen
Impuls zu emittieren;
- – einem
Fotoempfänger,
der geeignet ist, Eigenschaften eines von der Lichtquelle emittierten
und von einem Lichtleitfaserelement übertragenen elektromagnetischen
Impulses zu messen; und
- – Mitteln
zum Erfassen, zum Speichern und zum Verarbeiten von Daten, die die
Messungen empfangen, die von dem Fotoempfänger erzeugt werden.
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Gemäß der Erfindung
zeichnet sich das Prüfsystem
dadurch aus, dass die Lichtquelle dieses Systems eine Vorrichtung
zur Emission von Lichtimpulsen aufweist, wie jene, die oben erwähnt wurde,
und dass die Mittel zum Erfassen, zum Speichern und zum Verarbeiten
von Daten die Messungen, die von dem Fotoempfänger erzeugt werden, sowohl
für ein zu
prüfendes
Lichtleitfaserelement als auch für
ein Referenz-Lichtleitfaserelement empfangen, und anhand dieser
Messungen die Verluste des zu prüfenden
Lichtleitfaserelements bestimmen.
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Zusätzlich zu
den vorstehend genannten Vorteilen hat dieses erfindungsgemäße Prüfsystem eine
längere
Laufzeit (oder Lebensdauer) als jenes, das in dem Patent US-5 251
002 beschrieben wird. Dieses zuletzt genannte bekannte System, das
elektro-optische Kommutatoren aufweist, erlaubt nämlich lediglich
eine relativ kleine Anzahl von Anwendungen und reagiert außerdem auf
die Umgebungsbedingungen, was bei dem erfindungsgemäßen System,
das kein sich bewegendes mechanisches Element aufweist, nicht der
Fall ist.
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Man
wird außerdem
bemerken, dass die Lichtleitfaser der Vorrichtung zur Emission von
Impulsen im Allgemeinen Eigenschaften hat (Kerndurchmesser und numerische
Apertur), die mit jenen des zu prüfenden Lichtleitfaserelements
identisch sind. Dies erlaubt es, die Emissionsfläche und den Raumwinkel der
Emission im Lauf der Zeit in der gleichen Richtung zu ändern, wobei
diese beiden zuletzt genannten Eigenschaften bezüglich des geometrischen Flusses
mit jedem nächsten
Impuls kleiner werden.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
bildet man die Vorrichtung zur Emission von elektromagnetischen
Impulsen jedoch so aus, dass eine der Eigenschaften bezüglich des
geometrischen Flusses konstant und die andere variabel ist.
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Gemäß der Erfindung:
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- – sieht
man zu diesem Zweck, um einen konstanten Raumwinkel der Emission
zu erhalten, eine Lichtleitfaser vor, die den gleichen Kerndurchmesser
hat wie der Kerndurchmesser des zu prüfenden Lichtleitfaserelements,
aber eine größere numerische
Apertur aufweist; und
- – sieht
man zu diesem Zweck, um eine konstante Emissionsfläche zu erhalten,
eine Lichtleitfaser vor, die die gleiche numerische Apertur, aber
einen größeren Kerndurchmesser
als das zu prüfende
Element aufweist.
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Darüber hinaus
weist das Prüfsystem
ferner vorteilhafterweise eine Universalsteckverbindung auf, die
es erlaubt, das zu prüfende
Lichtleitfaserelement und das Referenz-Lichtleitfaserelement mit dem
dritten Lichtleitfaser-Teilstück
sowie mit einem Lichtleitfaser-Teilstück, das mit dem Fotoempfänger einstückig ist,
zu verbinden.
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Außerdem betrifft
die vorliegende Erfindung auch ein Prüfverfahren, um den Wert von
wenigstens einem charakteristischen Parameter eines Lichtleitfaserelements
zu bestimmen, wie zum Beispiel die Schwächung der elektromagnetischen
Intensität,
ein Verfahren, das es insbesondere erlaubt, die vorstehend genannten
Nachteile des bekannten Verfahrens zu beseitigen, das von dem Prüfsystem
ausgeführt
wird, das in dem Patent US-5 251 002 beschrieben wird.
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Dieses
bekannte Verfahren führt
nämlich, wie
vorstehend angegeben, Messungen für einen einzigen Impulstyp
aus. Wenn man Informationen für eine
Vielzahl von unterschiedlichen Impulsen benötigt, muss man daher das bekannte
Verfahren für
jeden der Impulse ausführen.
Außerdem
ist es ratsam, um die so erhaltenen Ergebnisse anpassen oder vergleichen
zu können,
für jede
dieser verschiedenen Prüfungen
die gleichen Ausführungsbedingungen
zu schaffen, was lange dauert, lästig
ist und leicht zu Fehlern führt.
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Um
diese Nachteile zu beseitigen, ist das Verfahren zum Bestimmen des
Wertes von wenigstens einem charakteristischen Parameter eines Lichtleitfaserelements
so beschaffen, dass:
- a) man mittels einer Vorrichtung
zur Emission von Lichtimpulsen, wie jene, die vorstehend genannt wurde,
eine Folge von elektromagnetischen Impulsen erzeugt, von denen wenigstens
einige für wenigstens
eine optische Eigenschaft unterschiedliche Werte haben, und man
die elektromagnetische Impulsfolge in ein Lichtleitfaserelement einkoppelt;
- b) man Messungen bezüglich
der elektromagnetischen Impulsfolge ausführt, die von dem Lichtleitfaserelement überfragen
wird; und
- c) man den Wert des charakteristischen Parameters für jeden
der verschiedenen elektromagnetischen Impulse der Impulsfolge bestimmt.
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Dank
der Erfindung führt
man also in einem einzigen Durchgang des Verfahrens Prüfungen für eine Vielzahl
von unterschiedlichen Impulsen aus, was zahlreiche Vorteile mit
sich bringt, und zwar insbesondere eine kürzere Dauer und geringere Kosten der
Prüfungen,
wenn diese für
eine Vielzahl von unterschiedlichen Impulsen ausgeführt werden
müssen,
sowie eine größere Genauigkeit,
da es nicht mehr nötig
ist, zu versuchen, für
eine Vielzahl von unterschiedlichen Prüfungen erneut identische Ausführungsbedingungen
zu schaffen.
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Wie
vorstehend angegeben,
- – bildet man, um die Impulsfolge
zu erzeugen, aus einem einfallenden elektromagnetischen Impuls eine
Vielzahl von Impulsen; und
- – lässt man
die Impulse in wenigstens einer Lichtleitfaser unterschiedliche
Strecken zurücklegen, wobei
die Impulse am Ausgang der Lichtleitfaser die Impulsfolge bilden.
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Dies
geschieht unter Verwendung der vorstehend genannten und erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Außerdem stellt
der charakteristische Parameter vorteilhafterweise die Verluste
des Lichtleitfaserelements dar, und in Schritt b) führt man
für das Lichtleitfaserelement
und für
ein Referenz-Lichtleitfaserelement Messungen aus.
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Aus
den Figuren der beifolgenden Zeichnungen ist ersichtlich, wie die
Erfindung ausgeführt
sein kann. Ähnliche
Elemente sind in diesen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 stellt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
dar.
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Die 2 bis 4 stellen
jeweils schematisch und nicht allumfassend drei unterschiedliche Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dar.
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5 stellt
schematisch ein erfindungsgemäßes Prüfsystem
eines Lichtleitfaserelements dar.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1A, 1B, 1C und 1D,
die jeweils in den 1 bis 4 dargestellt
ist, ist dazu bestimmt, elektromagnetische Impulse zu emittieren,
in diesem Fall Lichtimpulse.
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Die
Vorrichtung 1A bis 1D ist des Typs mit:
- – einem
Generator 2, beispielsweise eine Leuchtdiode, eine Laserdiode
oder eine Superlumineszenzdiode, der geeignet ist, einen Lichtimpuls
zu erzeugen; und
- – einer
Lichtleitfaser F, die mit dem Generator 2 verbunden ist
und geeignet ist, einen Lichtimpuls zu übertragen, der von dem Generator 2 zum Zwecke
seiner Emission erzeugt wird.
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Die
Eigenschaften bezüglich
des geometrischen Flusses er Emission dieses Generators 2 sind bekannterweise
festgelegt und einheitlich, was den Raumwinkel der Emission und
die Emissionsfläche anbelangt.
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Um
variable geometrische Kenngrößen zu erhalten,
weist die Vorrichtung 1A bis 1D gemäß der Erfindung
ferner einen optischen Resonator 3A bis 3D auf.
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Jeder
dieser optischen Resonatoren 3A bis 3D umfasst:
- – einen
ersten Spiegel M1A, M1B, M1C beziehungsweise M1D des teilweise reflektierenden Typs,
der zwischen zwei Teilstücken
F1 und F2 der Lichtleitfaser F angeordnet ist, wobei das Teilstück F1 auf
bekannte Weise mit dem Generator 2 verbunden ist;
- – einen
zweiten Spiegel M2A, M2B, M2C beziehungsweise M2D, der vom gleichen
Typ wie der erste Spiegel sein kann, der zwischen dem Teilstück F2 und
einem Teilstück
F3 der Lichtleitfaser F angeordnet ist; und
- – das
Teilstück
F2, das es erlaubt, den ersten und zweiten Spiegel miteinander zu
verbinden.
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Somit
wird also ein Lichtimpuls, der von dem Generator 2 erzeugt
wird und in den optischen Resonator 3A bis 3D eindringt,
teilweise von dem Spiegel M2A bis M2D überfragen und teilweise von
diesem reflektiert, wobei der reflektierte Teil dann auch teilweise
von dem Spiegel M1A bis M1D reflektiert wird, so dass er zu dem
Spiegel M2A bis M2D zurückkehrt,
wo er erneut teilweise reflektiert und teilweise übertragen
wird, und so weiter, was es erlaubt, am Ausgang des optischen Resonators 3A bis 3D eine
zeitlich versetzte Impulsfolge zu erzeugen.
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Jeder
dieser Impulse hat also in dem Teilstück F2 einen Weg von unterschiedlicher
Länge zurückgelegt.
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Nun
zeigt aber die durch Experimente bestätigte Theorie [S. D Personick,
Bell Syst Tech J. 50, 843, (1971)], dass die Ausbreitungsbedingungen
einer Lichtwelle in einer Lichtleitfaser in Abhängigkeit von der Länge der
Faser, in diesem Fall des Teilstücks
F2, variieren. Diese Änderung
(zeitliche Verlängerung
des eingekoppelten Impulses oder Änderung des geometrischen Flusses:
Kerndurchmesser und numerische Apertur bezogen auf den Raumwinkel)
ist eine Änderung
in Abhängigkeit
von der Länge bis
zu einer Faserlänge,
die als modale Gleichgewichtslänge
definiert ist, und bei größeren Längen ist die Änderung
der Impulsverlängerung
abhängig
von der Quadratwurzel der Länge,
und der geometrische Fluss ist konstant. Dieser modale Gleichgewichtszustand
ist erreicht, wenn das Licht, das in einer Mode gemischt wird, statistisch
von dem Licht kompensiert wird, das entkommt.
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Folglich
haben die verschiedenen Impulse der Impulsfolge, die von der Vorrichtung 1A bis 1D emittiert
wird, variable geometrische Kenngrößen der Emission.
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Man
ist also in der Lage, durch eine geeignete Wahl des optischen Resonators 3A bis 3D,
namentlich in Bezug auf die Länge
des Teilstücks
F2 und das Verhältnis
Transmission/Reflexion des ersten und zweiten Spiegels, die geometrischen
Kenngrößen der
verschiedenen emittierten Impulse genau zu definieren und somit
dank der Erfindung aus einem einzigen, von dem Generator 2 erzeugten
Impuls eine Folge von variablen und genau definierten Impulsen zu
erhalten.
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Man
wird bemerken, dass die Erzeugung einer Impulsfolge aus einem eingekoppelten
Impuls durch einen optischen Resonator der Länge Y erlaubt, für den Ausgangsimpuls
des Rangs N das Äquivalent
der Ausbreitung (modale Dispersion, chromatische Dispersion, Entwicklung
des geometrischen Flusses) in einer Faser der Länge l (2N – 1) zu erhalten.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1A bis 1D erlaubt
zum Beispiel, eine Impulsfolge zu emittieren, die etwa fünfzehn unterschiedliche
Emissionseigenschaften erzeugt, die in dem wie folgt begrenzten Bereich
liegen:
- – 70%
bis 100% numerische Apertur einer Licht gebenden Glasfaser; und
- – 70%
bis 100% Kerndurchmesser der Licht gebenden Glasfaser.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform weisen die Spiegel
M1A und M2A jeweils eine Beschichtung aus einem teilweise reflektierenden Material
auf, die direkt auf ein Teilstück
der Lichtleitfaser F aufgebracht wird, und die angrenzenden Teilstücke sind
aneinander geklebt, während
bei den Ausführungsformen
der 2 bis 4 die Spiegel M1B, M2B, M1C,
M2C, M1D und M2D den jeweiligen nachstehend beschriebenen Mitteln
zur optischen Ankopplung C1B, C2B, C1C, C2C, C1D und C2D beigeordnet
sind.
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Wie
man in 2 sehen kann, weisen die Mittel zur optischen
Ankopplung C1B und C2B jeweils zwei Linsen 4, 5 und 6, 7 auf,
zum Beispiel sphärische
oder asphärische
Linsen, zwischen denen der zugehörige
Spiegel M1B, M2B angeordnet ist.
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Des
Weiteren sind die Linse 4 mit dem Teilstück F1, die
Linsen 5 und 7 mit dem Teilstück F2 und die Linse 6 mit
dem Teilstück
F3 auf bekannte Weise verbunden.
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Darüber hinaus
weisen die Mittel zur optischen Ankopplung C1C und C2C jeweils zwei
Linsen 8, 9 und 10, 11 des Typs
mit Viertelwellen-Gradientenindex auf, die mit den Teilstücken F1
bis F3 der Lichtleitfaser F verbunden sind und zwischen denen der
zugehörige
Spiegel M1C, M2C angeordnet ist, wie in 3 dargestellt.
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Was
die in 4 gezeigten Mittel zur optischen Ankopplung C1D
und C2D anbelangt, so weisen diese jeweils eine Linse 12, 13 des
Typs mit Halbwellen-Gradientenindex
auf, und die zugehörigen
Spiegel M1D et M2D sind an den Vorderseiten 14 und 15 der
Mittel zur optischen Ankopplung C1D und C2D angeordnet, die sich
im Inneren des optischen Resonators 3D befinden.
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Des
Weiteren weist das Mittel C1D eine Lichtfalle 16 auf, die
dazu bestimmt ist, das Licht zu eliminieren, das von dem Spiegel
M1D reflektiert wird, und somit zu verhindern, dass ein von dem
Generator 2 emittierter Impuls oder ein Teil dieses Impulses
zu dem Generator 2 zurückkehrt.
Selbstverständlich
kann solch eine Lichtfalle bei den verschiedenen möglichen
Ausführungsformen
vorgesehen werden.
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Darüber hinaus
wird man bemerken, dass gemäß der Erfindung:
- – die
Techniken für
die Ausrichtung und die Montage zwischen den Lichtleitfaser-Teilstücken und den
Mitteln zur Ankopplung von jeglichem bekannten Typ sein können;
- – die
reflektierenden Beschichtungen der Spiegel entweder an den beiden
Enden der Faser F2 des optischen Resonators oder an den Mitteln
zur Ankopplung aufgebracht werden können;
- – die
Länge der
Lichtleitfaser F2 des optischen Resonators aus einem breiten Wertebereich
gewählt
werden kann. Diese Länge
kann beispielsweise 50 Meter betragen;
- – die
Vorrichtung 1A bis 1D für jeglichen Typ von Multimode-Lichtleitfaser
F anwendbar ist, unabhängig
von ihrem Kerndurchmesser und ihrem Manteldurchmesser sowie unabhängig von
dem Material, das für
ihre Ausführung
verwendet wird (Kieselerde, Silikon, Polymer); und
- – die
Vorrichtung 1A bis 1D kein sich bewegendes, defektanfälliges mechanisches
Bauteil umfasst.
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Des
Weiteren wird man bemerken, dass überaus zahlreiche Anwendungen
der vorstehend genannten Vorrichtung 1A bis 1D möglich sind,
namentlich um Messungen auszuführen,
und insbesondere um verschiedene charakteristische Parameter zu
messen, wie zum Beispiel:
- – die Dämpfung von Bauteilen oder von
Lichtleitfaserkabelbäumen
oder von Netzen mit Multimodefaseranschluss;
- – die
Funktion der modalen Übertragung
von Bauteilen oder von Lichtleitfaserkabelbäumen;
- – die
Fehlerhäufigkeit
einer Lichtleitfaserverbindung; oder
- – die
Bandbreite einer Multimode-Lichtleitfaser.
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Zu
diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren
zum Messen von solch einem charakteristischen Parameter eines Lichtleitfaserelements,
und insbesondere dessen Verluste.
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Genauer
gesagt betrifft sie ein Verfahren, demgemäß:
- a)
man wenigstens einen elektromagnetischen Impuls erzeugt, namentlich
einen Lichtimpuls, den man in das Lichtleitfaserelement emittiert;
- b) man Messungen bezüglich
des elektromagnetischen Impulses ausführt, der von dem Lichtleitfaserelement übertragen
wird; und
- c) man den charakteristischen Parameter wenigstens anhand der
Messungen bestimmt.
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Gemäß der Erfindung
erzeugt man in Schritt a) eine Folge von elektromagnetischen Impulsen, von
denen wenigstens einige für
wenigstens eine optisches Eigenschaft unterschiedliche Werte haben, namentlich
eine Eigenschaft bezüglich
des geometrischen Flusses der Emission, und in Schritt c) bestimmt
man den Wert des charakteristischen Parameters für jeden dieser verschiedenen
elektromagnetischen Impulse der Impulsfolge.
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In 5 ist
ein erfindungsgemäßes Prüfsystem 18 dargestellt,
das es erlaubt, das vorstehend genannte Verfahren auszuführen, und
das dazu bestimmt ist, die Verluste eines Lichtleitfaserelements 19,
beispielsweise eines Bauteils mit Faseranschluss, einer Verbindung
mit Faseranschluss oder eines Lichtleitfasernetzes zu ermitteln.
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Gemäß der Erfindung
weist das System 18 hierzu auf:
- – eine Vorrichtung
zur Emission von Lichtimpulsen des vorstehend beschriebenen Typs,
die der Erfindung und in diesem Fall zum Beispiel jener der Ausführungsform 1D von 4 entspricht;
- – einen
Fotoempfänger 20 bekannten
Typs, zum Beispiel eine Photodiode PIN oder eine Photodiode APD,
die geeignet ist, Eigenschaften wie zum Beispiel die Intensität eines
Lichtimpulses zu messen, der von der Vorrichtung 1D emittiert
und von einem Lichtleitfaserelement 19 oder 21 übertragen
wird;
- – Mittel 22,
beispielsweise einen Speicher, die mittels einer elektrischen Verbindung 23 mit
dem Fotoempfänger 20 verbunden
sind und dazu bestimmt sind, die von dem Fotoempfänger 20 ausgeführten Messungen
zu speichern; und
- – Mittel 24,
die mittels der elektrischen Verbindungen 25 und 26 mit
dem Generator 2 beziehungsweise den Mitteln 22 verbunden
sind und anhand der von dem Fotoempfänger 20 empfangenen und
ausgeführten
Messungen einerseits für
das zu prüfende
Element 19 und andererseits für ein Referenzelement 21,
beispielsweise eine einfache Lichtleitfaser von kleiner Länge, die
Verluste des Elements 19 bestimmen.
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Die
Ergebnisse der so ausgeführten
Prüfungen
können
von den Mitteln 27 angezeigt werden, die mittels einer
elektrischen Verbindung 28 mit den Mitteln 24 verbunden
sind.
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Zur
Ausführung
der Messungen können
die Elemente 19 und 21 mit dem Teilstück F3 und
mit einem Teilstück
F4 (einstückig
mit dem Fotoempfänger 20)
der Lichtleitfaser mittels bekannter Mittel E1, E2, die zusammenwirken
und beispielsweise eine Universal-Steckverbindung bilden, verbunden
sein.
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Das
Teilstück
F3 und das Element 19 haben den gleichen Kerndurchmesser
und die gleiche numerische Apertur. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
kann jedoch eine dieser Eigenschaften auch von Element zu Element
verschieden sein, um gleichzeitig eine konstante Eigenschaft bezüglich des
geometrischen Flusses (beispielsweise die Emissionsfläche) und
eine variable Eigenschaft bezüglich
des geometrischen Flusses (beispielsweise der Raumwinkel der Emission)
zu erhalten.