HUT57435A - Method for determining optical losses of optical light-conducting fibres on the end-side and end-side functions - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás optikai veszteségek meghatározására fényvezető optikai szálak homlokoldalán és homlokoldali csatlakozóhelyein, amely eljárás segítségével a fényvezetők csatlakozási helyein a sugárzás gyengülés! tényezőjét lehet mérni az összekapcsolt fényvezetők esetében, olyan esetekben amikor például a fényvezetők légrés nélkül vannak a különféle városi és egyéb fő csatlakozó hálózatokhoz csatlakoztatva.

Ismeretes egy olyan eljárás, amely fényvezetőkben az optikai veszteséget a visszavert fény segítségével határozza meg, ezen eljárás során egy adó-impulzust vezetnek a mérendő fényvezetőbe mégpedig egy szabadon futó fényvezetőn keresztül, amelynek hossza az adott tipusu félvezetőhöz beállított módus-eloszlás hosszának a fele, és amely eljárás során Nőimpulzus energiáját mérik, amely impulzus az üresen futó tehát gyakorlatilag terheletlen fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik vissza, mérik továbbá egy N₂-impulzus energiáját is, amely az üresen futó fényvezető kimeneti homlokoldala és az attól minimális távolságra elhelyezett mérendő fényvezető bemeneti homlokoldaláról verődik viszsza, mérnek egy N3 impulzust illetőleg ennek az energiáját, amely a mérendő fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik vissza, és a mérendő fényvezető hosszegységéhez határozzák meg az optikai veszteséget. Ez az eljárás az SU4 204 727 számú leírásban van ismertetve.

Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy azokat az optikai veszteségeket, amelyek a mérendő fényvezető bemeneténé• ·

- 3 nél illetőleg kimeneténél azaz a szabad fényvezető kimeneti oldalán és a mérendő fényvezető valamint az ezzel légréssel összekapcsolt fényvezetőkbe - kimeneti oldalán fellépnek, nem lehet pontosan meghatározni, mivel a homlokoldalak a magrésszel nincsenek egy tengelybe.

Optikai veszteségek mérésére a fényvezetők csatlakozóhelyein ismeretes egy olyan eljárás, amelynek során a visszirányú szórt sugarakat mérik a fényvezetőben, mégpedig úgy, hogy az összekapcsolandó fényvezetőkbe bevezetnek egy sugarat, majd megmérik a sugárzás intenzitását, mégpedig annak a szórt sugárnak az intenzitását, amely a csatlakozóhely előttről illetőleg mögöttről szóródik és ennek alapján meghatározzák a csatlakozóhelyen fellépő optikai veszteségeket. Ez az eljárás D. Schickedanz : Fényvezetőkben a visszirányú szórt sugárzás mérésének elve című művében van ismertetve, amely 1981-ben jelent meg, és a Zarubeshnaja Radioelektronika folyóirat 1981-es 6. számának a 87-94. oldalán van beírva. Ez az eljárás lényegében az, amely a találmány szerinti eljáráshoz legközelebb állónak tekintendő és mint prototípus kiválasztható.

Ennek az eljárásnak hátránya azonban, hogy a szórt sugárzás intenzitása rendkívül kicsi, és így a fényvezetőben az a lehetséges távolság, ahol a csatlakozóhelyeket még meg lehet mérni, nagyon kicsi lesz.

Az az igény azonban, hogy ezeket a csatlakozóhelyeket mérni lehessen, illetőleg a fényvezetőben fellépő veszteséget jól meg lehessen határozni egyre nő, hiszen 30-40 km • · · ·

- 4 vagy még ennél hosszabb fényvezetők is vannak, amelyek például mérőműszerrel csak az egyik oldalról férhetők hozzá.

A találmánnyal célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását, amely szélesebb körben alkalmazható, mint az eddigi eljárások, és lehetőséget teremt arra, hogy a fényvezetők homlokoldali megmunkálási minőségét, a homlokoldalak párhuzamosgását és egytengelyűségét megállapítsuk, továbbá lehetőséget teremt azáltal, hogy a felbontóképességet növeljük, hogy a vizsgálandó csatlakozóhelyek távolabb lehessenek mint eddig, továbbá a felbontóképesség növelésével a dinamikus méréstartományt jelentősen növeljük.

A találmány tehát eljárás optikai veszteségek meghatározására fényvezető optikai szálak homlokoldalán és homlokoldali csatlakozási helyein, amely eljárás során fény-adóimpulzust vezetünk az összekapcsolandó optikai szálakhoz és ezt követően a csatlakozóhelyeken meghatározzuk a veszteséget, amely eljárás lényege abban van, hogy a homlokoldalak megmunkálási jóságát, azok párhuzamosságát és egytengelyűségét illetőleg egymáshoz képesti elhelyezését mérjük úgy, hogy mérjük Νχ impulzusok teljesítményét vagy energiáját, amely impulzusokat az első mérendő fényvezető kimeneti homlokoldaláról ver vissza, majd meghatározzuk az Nj impulzusok és a N_lmax impulzusok arányából a Κ^= 10·lg (N_lmax/Ni) veszteséget az első fényvezető kimeneti homlokoldalán, ezt követően mérjük a N£ impulzusok energiáját vagy összteljesítményét, amely N2 impulzusok a mérendő légréshez kapcsolódó első és második fényvezetők homlokoldalairől verődnek vissza, * · » · »'

I

-5 — nnegha tár ózzuk a N₂ maximum impulzusokból és a Ν_2πι₃χ impulzusoktól a K₂=10«lg (N_2max/^N2)^-K1 veszteséget a második fényvezető bemeneti homlokoldalán, majd ezt követően képezzük a JE₂/Ni hányadost a következőképpen :

N₂ (n+1)»

------max --------,

N_x n²+l és ebből meghatározzuk a K,,=10·lg[(Ν₂/Νχ)_max/(N₂/Ni)] amely az egymáshoz kapcsolódó oldalak párhuzamosságára ad tájékoztatást, majd ezt követően N3_U-impulzusok energiáját vagy összteljesítményét mérjük, amelyek a mérendő csatlakozóhelyen haladnak át, és a második fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődnek vissza, majd meghatározzuk azt a veszteséget, amely a tengelyeltérésre utal, és amiely K_n=10·lg(N3_max/N3_U) , majd mérjük a kimeneti homlckolöalról visszaverődő N_3u és N₃-impulzusokat, és a második fényvezető kimeneti homlokoldalán fellépő veszteséget a

K₃=10·lg(N_3u/N₃) alapján határozzuk meg, ezt követően a mérendő csatlakozóhelyen fellépő összveszteséget a

K_Ec=K,,+K_n alapján határozzuk meg, majd a mindhárom homlokoldalon fellépő összveszteséget a

Κ_ΣΤ = Κ_χ+Κ₂+Κ₃ alapján határozzuk meg.

Előnyös a találmány szerinti eljárás azon foganatosítási módja hogy a vizsgálandó hely és a mérendő hely közötti távolság növelése és a nagyobb felbontóképesség megvalósítá

• 4 «

sa céljából mérjük egy N'^-impulzus energiáját vagy összteljesítményét is, amelyet egy minimális légréssel egymáshoz csatlakoztatott homlokoldalak esetén mérünk, és amely a második fényvezető kimeneti homlokoldaláról az első fényvezetőbemeneti homlokoldalára verődik vissza, ezt követően megmérjük egy olyan N’₂-impulzus teljesítményét vagy energiáját, amely a csatlakozóhelyen áthalad, és amely a már egységesen kialakított fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik viszsza, majd a csatlakozóhelyen fellépő optikai veszteségeket az alábbi összefüggés alapján határozzuk meg: K[dB] = 10-lg2n - 10-lg(n2+l) + 5-lgN’₂ - 5-lgN'i, (1) ahol n az összekötendő fényvezetők magjának csoport-törésmutatója.

A találmány szerinti jellemzők ilyen formában sehol sem találhatók meg, így véleményünk szerint ez újnak tekinthető.

Azon optikai veszteségek mérése, amely a homlokoldalak megmunkálásának a jóságától függ, olyan eljárással határozható meg tehát, amely eljárás során a következő lépéseket kell egymás után elvégezni:

1. Sugárimpulzust, vagy sugárimpulzusokat vezetünk az első mérendő fényve z etőbe.

2. Megmérjük annak a Ni_max impulzusnak az energiáját vagy teljesítményét, amely ezen fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődik vagy verődnek vissza, és amelyek visszirányban terjednek.

3. Lezárjuk az első fényvezető kimeneti oldalát egy második fényvezető szintén ideálisan megmunkáltnak tekinthető bemeneti homlokoldalával, ahol a két kimeneti és bemeneti homlokoldal egymással párhuzamos és egymással minimális légrésre van elrendezve.

4. Megmérjük annak a N2_max impulzusoknak az energiáját vagy összteljesítményét, amelyek az ideálisan összekapcsolt homlokoldalakról verődnek vissza.

5. Fényimpulzust vezetünk a második mérendő fényvezetőbe, és pedig olyan elrendezében, amikor a második fényvezető az első fényvezetővel ideálisan egytengelyűén van elrendezve.

6. Megmérjük annak a N_3max impulzusnak vagy impulzusoknak az energiáját, amelyek a második fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődnek vissza.

7. Ezt követően az első mérendő fényvezető kimeneti homlokoldalát megfelelően megmunkáljuk.

8. Megmérjük annak a Nj impulzusoknak az energiáját vagy teljesítményét, amelyek az első fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődnek vissza.

9. Az előzőek alapján a Ki== 10·lg (Ni_max/Ni) veszteséget az első fényvezető kimeneti homlokoldlán.

10. A második fényvezető ideálisan megmunkált bemeneti homlokoldalát az első fényvezető kimeneti homlokoldalához csatlakoztatjuk ideális légréssel.

11. Megmérjük azoknak a N₂ impulzusoknak az energiáját vagy összteljesítményét, amelyek a mérendő légréssel összekapcsolt első és második fényvezető homlokoldaláról verődnek vissza.

12. Meghatározzuk a második fényvezető bemeneti homlokolda-

Ián fellépő optikai veszteséget a K2=10*lg (N2max/^N2)^K1 veszteséget az első fényvezető kimeneti homlokoldalán, majd meghatározzuk az egymáshoz kapcsolt homlokoldalak párhuzamossá nem megfelelő párhuzamosságából adódó veszteséget a K,,=10*lg[(N₂/N₁)_max/(N₂/N₁)] .

13. · Az első és második fényvezetőt összekapcsoljuk úgy, hogy ideálisan egytengelyuek legyenek.

14. Megmérjük annak a N3_U impulzusnak vagy impulzusoknak az energiáját, amely a mérendő csatlakozóhelyen kétszer halad át és amely a második fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődik vissza.

15. A mérendő csatlakozóhely tengelyhibájából fakadó optikai veszteséget a K_n = 10-lg(N_3max/N3_U) alapján határozzuk meg.

16. A második mérendő fényvezető kimeneti homlokoldalát is megmunkáljuk.

17. Megmérjük azoknak a N₃ impulzusoknak az energiáját vagy összteljesítményét, amelyek a második fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődnek vissza.

18. A második mérendő fényvezető kimeneti homlokoldalán meghatározzuk az optikai veszteséget a K₃ = 10·lg(N3_U/N3).

19. A csatlakozóhelyen fellépő optikai veszteséget a Kj_c=K,,+K_n alapján határozzuk meg, míg mindhárom mérendő honlokoldallal kapcsolatos összveszteséget a Kg<r=Ki+K2+K3 alapján határozzuk meg.

Az az eljárás, amellyel az optikai veszteséget a fényvezető homlokoldali csatlakozóhelyein a mérendő homlokoldaltól ·« · έ *»' • 4 · ·

- 9 maximális távolságra lehet meghatározni a következő lépésekből áll:

1. Az összekapcsolandó fényvezetőkben adó-fényimpulzust vezetünk.

2. Megmérjük annak a Ν'χ impulzusnak a teljesítményét vagy energiáját, amely minimális légréssel egymáshoz csatolt homlokoldalakon keresztül halad át, és a csatolandó második fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik vissza az előbb említett úton az első fényvezető bemeneti homlokoldalára.

3. Az összekapcsolandó első és második fényvezetőt összekötjük egymással.

4. Megmérjük annak a Ν'2 impulzusnak az energiáját vagy teljesítményét, amely a csatlakozóhelyen áthalad, és az egységes fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik vissza.

5. A csatlakozóhely optikai veszteségét a

K [dB] = 10«lg2n - 10·lg(n²+1)+5 lgN^-ólgN¹! alapján határozzuk meg.

A találmány szerinti eljárás előnye, hogy azáltal, hogy a fényvezetők homlokoldalairól visszavert fénysugár lényegesen nagyobb mennyiségű különösen akkor, ha tiszta kvarcüvegből vannak a homlokoldalak kiképezve, mint a homlokoldalakon egyébként áthaladó sugárzás, valamint annak következtében, hogy a visszevert sugárzás nagyságrendekkel nagyobb intenzitású mint a fényvezetőben fellépő szórt sugárzás, a visszavert fény mérésének érzékenysége, amelyből a homlokoldalak azok párhuzamosságára, a homlokoldalak közötti légrésben fellépő veszteségekre, a fényvezetők egytengelyűségé- 10 re vagy az egyéb veszteségekre lehet következtetni lényegesen nagyobb mintáz az érzékenység, amely az áthaladó vagy a szórt sugárzásra vonatkozik. Előny továbbá, hogy a mérések során nem az összekapcsolandó fényvezetők különféle szelvényeiben fellépő szórt sugárzást, hanem azoknak megfelelő homlokoldalairól visszavert sugárzást mérjük, amelynek intenzitása nagyságrendekkel nagyobb, így lehetett a dinamikus méréstartományt jelentősen növelni, és azt a távolságot, amely a csatlakozási hely és a vizsgálóhely között van szintén növelni.

A találmányt a továbbiakban példaként! kiviteli alakjai segítségévela mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán látható az az elrendezés, amelynek segítségével a fényvezető homlokoldalainak megmunkálási minőségét, illetőleg az itt fellépő veszteséget lehet mérni, a

2. ábrán az az elrendezés látható, amely a már összekapcsolt fényvezető csatlakozási helyein a homlokoldali veszteségek mérésére alkalmas.

A találmány szerinti elrendezés tartalamaz tehát 1 sugárforrást, egy 2 elágazást, amelyen mind a belső mind a «« ·». »« τ · · <

• · · « · · * « • ·β ·· 9 9 9 99 • 99 99 99 9 9

- 11 visszavert sugárzás áthalad, valamint egy a visszavert sugárimpulzusokhoz tartozó 3 vevőt, továbbá az összekapcsolandó első 4 fényvezetőt és második 5 fényvezetőt.

A találmány szerinti eljárást a következőképpen végezzük el. Az 1 sugárforrásról a 2 elágazáson keresztül sugárimpulzust vezetünk az első 4 fényvezetőbe, és annak kimeneti homlokoldaláról visszavert sugárzás áthaladva a 2 elágazáson a 3 vevőbe jut. A megfelelően kiválasztott időtartam alatt keletkező Nj impulzusok amelyek tehát a kimeneti homlokoldalról verődnek vissza a következő összefüggés alapján határozhatók meg:

Ni’constt^^íl-? )exp (-μ₄1₄ j⁵ ) exp (-μ₄1₄) (1-^ ) ,3 = const T_lf2 t₂,3 (1-f )²βχρ(-2μ₄1₄) 7 , (2) ahol a konstans az a tényező, amely a 3 vevő spektrális érzékenységére illetőleg az 1 sugárforrás sugáráramára jellemző,

1,2, T* 2,3 ^a2 elágazás áteresztési tényezője, akkor amikor a 3 vevő felé megy a fény, (1- y ) az első 4 fényvezető bemeneti homlokoldalának áteresztési tényezője,

Ϋ a kimeneti homlokoldal visszaverődési tényezője, μ₄, 1₄ a 4 fényvezetőben a sugárzás gyengülés! tényezője illetőleg a 4 fényvezető hossza.

A 2) kifejezésben lévő tényezők a fényvezető homlokoldalának állapotáról ad tájékoztatást, mégpedig az 1-5* ^a bemeneti felület állapotáról, a β pedig kimeneti állapotáról.

A 2) összefüggésből levezethető Νχ/N'i arány a követ♦ »♦· ···! . .

• ·· ·· · • ·· ·· · · · ·

- 12 kező:

Νχ 2 Δ? £ J⁵

Νχ 1- Ρ ?

Kvarcüvegre, amelyekből általában a fényvezetőket készítik ? = kb. 0,035, ennek megfelelően 1- / - 0,965, így a bemeneti homlokoldali és a kimeneti homlokoldali változások ±10%-kal történő változása esetén 2Δ?(1-ί )= ±2x0,0035/(1-0,035-0,0035)=± 0,007/0,9615=±0,0073= = ± 0,7% és amely azután Δ ?/ f =± 0,0035/0,035 = ± 0,1 = ±10% más szóval ez azt jelenti, hogy az Összekapcsolandó fényvezetők kimeneti homlokoldaláról visszaverődött jel Nx/Nx_max változásai a be- és kimeneti felületek optikai állapotának ugyanailyen változásával szemben tizenháromszor érzékenyebbek, azaz a több mint egy nagyságrenddel érzékenyebb a kimeneti homlokoldal állapota szempontjából, mint a bemeneti hcmlokoldal állapota. Hasonló módon kimutatható, hogy a szőrt fény vizsgálatánál is amely az egymáshoz csatolandó visszsugárzásban fellép, a felület állapotának a változásai 2 3^/(1-/ )-ként és nem mint 4? / /írható le.

A korábbiak alapján lehet a Νχ impulzusok energiája a 4 fényvezető kimeneti homlokoldalának különböző résfelületeinél, illetőleg a Nx/Nx_max arányát, amely ideális résfelületnél alakul ki a legbiztonságosabban és a legnagyobb érzékenységgel úgy meghatározni, hogy a csatlakozási helyen az első fényvezető kimeneti homlokoldaláról a legkisebb hibára vonatkozóan is adatot lehet kapni. Ezen a homlokoldalon a K veszteség értéke dB-ben Κχ=10·lg(Nx_max/Nx). Ezt követően ···· ·· ·· · · »·· vé-gezzük el a második 5 fényvezető bemeneti homlokoldalának a megmunkálását, és a megfelelő és előírt légréssel összekapcsoljuk az első 4 fényvezetőt a második 5 fényvezetővel, a légrgst úgy állítjuk be,ahogy az a szemlélő számára a legoptimálisabbnak tűnik. A 3 vevővel megmérjük azoknak a N₂ impulzusoknak az energiáját, vagy összteljesítményét, amely a 4 és 5 fényvezetők egymással ideálisan összekapcsolt homlokoldalairól verődik vissza.

N₂ = const· T _1/2 T 2,3’ (I-f )²βχρ(-2μ414) [ + (I- f )² + + (l-p) f ³.·.] = const · T lz 2T₂,3 (l-?)² exp (-2μ₄1₄)

const

(3)

A (3) képletből látható, hogy az egymáshoz csatolt homlokfelületek optikai állapotának a változásai a ± 20?/^ kifejezés miatt az N₂: Δ N₂/N₂ jelarányt további kettes tényezővel növelik. A résfelületnek a nem megfelelő minősége, a homlokoldalak párhuzamosságának nem megfelelő volta valamint az itt fellépő optikai veszteségek a 3 vevő által vett ^N2/^N2max értékre hatnak ki.

Ily módon a N₂/N_2max érték arány, amely minimális légrésnél a homlokoldal ideális állapotának és párhuzamos kapcsolásának felel meg, és pedig olyan légréssel, amely a fényvezető sugárzásának a módus eloszlását nem befolyásolja, tájékoztatást ad a csatlakozásihelynél kialakuló sugárzásban fellépő veszteségről. Éppen ezért ha az első homlokoldalra vonatkozó és a 2) összefüggésből meghatározható veszteséget ismerjük, úgy a második homlokoldal felől a csatlakozó• ·♦· • · · * ·· · · • · · · · · • ·♦ ·· « · ··· ···»··*» »

- 14 hely irányába fellépő K₂ veszteséget a

K₂=10 · lg (N_2max/N₂) -10 · lg (Ni_max/Ni) -10 · lg (N_2max/N₂) -Κχ alapján lehet számolni.

Annak érdekében, hogy a légrésben fellépő összveszteségből csak azokat a veszteségeket, amelyek az egymással összekapcsolandó fényvezetők felületeinek párhuzamossági hibájából adódnak, meghatározzuk a következő kifejezést vesszük figyelembe:

(4), amelynek maximuma azt jelenti, hogy a homlokoldal ideális állapotú, és ideálisan párhuzamosak a homlokoldalak, tehát itt járulékos veszteségek nem lépnek fel. Ennek a függvénynek a maximuma a következő:

N₂ 2 (η + 1)² (----) =----------= (5)

Νχ max n-1 ²n l₊₍) n+1 ahol a n az a csoport törésmutató, amely a fényvezető magra vonatkozik. Éppen ezért a 4) és 5) kifejezés nem-egyezése arra utal, hogy a homlokoldalak (különösen pedig a második fényvezető bemeneti homlokoldala, mivel az első fényvezető kimeneti homlokoldalának az állapotát már megmértük) nem megfelelően van megmunkálva, továbbá a légrésben a felületek párhuzamossága sem megfelelő. Az az optikai veszteség, amely az egymáshoz kapcsolódó homlokoldalak párhuzamosságának a hiányából következik be, dB-ben a következőképpen fejezhető ki:

···· ·♦ ·· »4···» • · · · · ♦»4 • 44 44 44 444 ····**· »

-15K,,=10-lg[(N₂/N₁)max/(N₂/N₁)].

A fent bemutatott, és a fényvezetők csatlakozásánál a hasznos jelben bekövetkező veszteségek olyan veszteségek, amelyek az egymással összekapcsolandó félvezetők magjainak tengelyirányú eltéréséhez is kapcsolódnak, gyakorlatilag ugyanis lehetetlen a második fényvezető bemeneti homlokoldaláról bekövetkező visszaverődés alapján azt meghatározni, hogy a magok milyen pontosan vannak egymáshoz csatlakoztatva, mivel a nagyértékű kis módusú fényvezető borításának a visszaverődési tényezője a mag visszaverődési tényezőjétől különbözik. Ezért szükséges, hogy a magok tengelyirányú eltérésére vonatkozó veszteségek megállapításánál a sugárzást a fényvezetőbe először akkor vezessük be, miután a tengely eltérésből származó veszteségeket már megállapítottuk.

Annak érdekében, hogy a tengely eltérésből származó valóságos veszteségeket meg lehessen határozni, a 4 fényvezetőt központosítjuk, és az 1 sugárforrásból az 5 fényvezetőbe egy sugarat vezetünk, megváltoztatva a 3 vevő mintavételi időtartamát pedig oly módon változtatjuk meg, hogy csak azokat az impulzusokat érzékelje, amelyek a fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődnek vissza. Az ideálisan megmunkált homlokoldalnál, amelynek ideálisa állapotát például mikroszkóppal ellenőrizni a visszavert N3_U impulzusok energiája illetőleg összteljesítménye az alábbiak alapján határozható meg:

(1+j⁵ )²

N_3u= const-T ι,2·Τ2,3(^1_y )’βχρ(-2μ₄1₄ í ------1-P² ]exp (-2μ₅1₅ • ·· ·· · · ··· • · · ♦ · · ·

ahol a [(1-/ )/(1+/)]^{2 az} egymáshoz csatolt fényvezetők közötti légrés áteresztési tényezőjének a négyzete, y _u pedig a már ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldal visszaverődési tényezője.

Hasonló módon ahogy a korábbiakban a 4 N^/Ni képletnél a 6) kifejezésből következik az is, hogy a N3 értéke a második 5 fényvezető kimeneti homlokoldala állapotának 4 ? / változásától erősen függ, míg a másik homlokoldal és a légrés állapotától kevésbé függ. Mivel a 6) kifejezés levezetésénél abból , indultunk ki, hogy az első fényvezetőből kiinduló összes sugár a magok geometriai megfelelő illesztése következtében a második fényvezetőbe jut és fordítva, ha a magok tengelye nincs egymással összhangban, illetőleg nincsenek a magok egy tengelybe, úgy a 6) kifejezés a következő kifejezésbe megy át:

N_3u = const-T_lf2T'_2z3(l-/)* (---—) ² (1-Kn) ²βχρ(-2μ41₄-

1+ P ahol n a fényvezetők magjainak geometriai helyzetére vonatkozóan azt az optikai veszteséget adja meg, ami abból keletkezik, hogy a tengelyek nem esnek egybe.

Nyilvánvaló az is, hogy a 7) kifejezéssel ellentétben a fényvezetők magjainak a nem egybeesése a 3) képletben semmiféle lényeges változást nem eredményez, mivel a külső borítás visszaverődési tényezője, amely a mag helyzetét annak ···· ·· ·· ♦ · ··*· • ·· ·· · · ··· ··«····« ·

- 17 eltolódásánál magába foglalja a mag reflexiós tényezőjének változása következtében csak kissé változik meg.

A 6) és 7) képletek alapján a impulzusok a második fényvezető kimeneti homlokoldalának állapotára és a fényvezető magok egymáshoz képesti helyzetének az állapotára érzékenyek elsősorban. A tengely eltérésre vonatkozó veszteségek számítása és megállapítása után a második fényvezető külső homlokoldalát megfelelően megmunkáljuk, és megmérjük azoknak a n₂ impulzusoknak az energiáját, amelyek a tényezőjű második fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról, anélkül, hogy a kapcsolatot valamilyen formában csökkentenék visszaverődnek. A N3 a következőképpen számolható: N3=const-T_1/2^2,3 (1“ f ) ² (-------) ² (1-K_n) exp (-2μ₄1₄-2μ₅1 (8)

1+5»

A 7) és a 8) összefüggésekből a N3/N₄-y/j⁵ u éppen a K3 veszteségre vonatkozóan adnak információt a második fényvezető kimeneti homlokoldalán, amely K3 veszteség decibelben a következő összefüggés alapján állapítható meg:

K₃ = 10·lg(N_3u/N₃) (9)

A fent leírt műveletek elvégzése során megkapjuk azokat a veszteségeket, amelyek a homlokoldalon, a csatlakozóhelyeken külön-külön fellépnek, ezekből azután a fényvezető homlokoldalain kialakuló összveszteségek (Κ_Σ<ρ) valamint a csatlakozóhelyeken fellépő összveszteségek (K^c) megállapíthatók. Az összes homlokoldalon fellépő veszteségek tehát a következők:

Κ_Στ ~ ^K1^+K2^+K3 (10) ·· · • « • ··· • ·

- 18 míg a csatlakozóhelyen az összveszteség

K_Ec=K,,+K_n. (11)

Annak érdekében, hogy a fényvezető homlokoldali csatlakozási helyein az optikai veszteség nagyságát megállapítsuk az 1 sugárforrásból a 2 elágazáson keresztül mind az első 4 fényvezetővel mind pedig a második 5 fényvezetőbe fényt vezetünk. Ezt követően a 4 és 5 fényvezetőket tetszőleges állító berendezéssel úgy helyezzük el, hogy a 2 elágazással egy tengelybe legyenek, a légrés minimális legyen, és az adó-sugár módus-eloszlása ne változzon, megmérjük a 3 vevővel azt a teljesítményt, amely a második 5 fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik vissza. Ez a 2. ábrán a a)val jelölt ábrarész. A 3 vevőben a Ν'χ jel egy érték a következő:

^Ν1^=κΦηΤ^,ιζ2^<^2,4^{2 ex}P (^-2Mn¹n) ^4² »5^exP(^-2M5¹5)5^? ^2,3= = ^1,2^2,3^4^5 βχρ(-2μη1_η) θ^χΡ (-2μ₅1₅) (12), ahol,

K arányossági tényező,

0_naz 1 fényforrás sugárárama vagy sugárenergiája,

Ti,2 ; T 3,3 az 1 fényforrás fényáraménak a 2 elágazás irányában illetőleg a 2 elágazástól a 3 vevő felé az áteresztési tényező,

Ί/2,4 illetőleg ^4,5 a légrés áteresztési tényezője egyrészt a 2 elágazás és az első fényvezető között, a másik pedig a két 4, és 5 fényvezető között, a 4 és 5 fényvezető sugárzás gyengülés! tényezője, ···· *· ·· ·· ···· * ·· ·· * « ····<·*· ·

1₄. 3-5 ^a 4 fényvezető illetőleg az 5 fényvezető hossza.

Ezt követően a 4 és 5 fényvezetőket légrés nélkül csatoljuk egymáshoz, és ismételten megmérjük azt áz energiát vagy azt a maximális teljesítményt, amely a most már egyesített 4 és 5 fényvezetők lásd 2b.ábra kimeneti homlokoldaláról verődik vissza. Ekkor a 3 vevő a következő N’2 jelet érzékeli, ^N’2^=K<An^ 1,2^2,3^2²4 θχρ(-2μ414)Κ² exp(-2μ51₅)= = ?^n^l, 2 ^2,3T2²4^K2 εχρ(-2μ₄1₄) βχρ(-2μ515),(13) továbbá

N’2 K₂

----— (14). ^N' 1^4,5

A Frenel képlet szerint a 4 és 5 fényvezető közötti légrésben a már összekapcsolt fényvezetők esetében a ^4,5 áteresztési tényező a következő:

1-f2n

L = (1- p )²----- =-------= (15)

1-5* ² l+fn ahol a homlokoldal sugárzási tényezője, n a törésmutató, és ezek egymással egyenlőek, így a 14) kifejezés a következő formában írható fel:

2nN'

K=------ y------.(1.6) n²+lN'j

A fényvezetők csatlakozóhelyénél fellépő és keresett K veszteség Decibelben a következőképpen írható fel:

K=10-lg2n - 10-lg (n²+l)+5-lgN'2-5N^,1(17)

Mivel a fényvezetők törésmutatója ismert, vagy adott esetben egyá n =±1·10³-l·10^-4 pontossággal meghatározható, ···· ·« ♦ · ·· ··♦· ·*»»♦♦· « ·

- 20 így a fényvezető sugárzási tényezőjének a bizonytalansága tiszta kvarcüveg esetén

Δ$*<±θ, 0025 *0,00347718 amely <± 1-10”⁴ , míg a ΛΤ/T<±2 · 10^-4 , azaz az egyik homlokoldalnak az áteresztési tényezője a számított értékhez képest ±0,001 dB-lel tér el, a légrés-AT/t -ja pedig kisebb mint’±0,001. A 7) összefüggésnél a mérési pontosság a törésmutatók ismert módon történő helyettesítésével tehát lényegesen nagyobb mint az a pontosság, amelyet a prototípusnál megjelölt módon lehet végezni, ahol a szórt sugárzást mérik, és ahol a pontosság maximum ±0,01 dB lehet.

Ily módon tehát a találmány szerinti eljárással a fényvezetőkben fellépő veszteségek mérésénél a fényvezetők megmunkálási jósága, a homlokoldalak párhuzamossága, a fényvezetők egytengelyűsége, és a fényvezetőknek légréssel történő összekapcsolása esetén a csatolási tartományban fellépő optikai veszteségek maximális pontossággal határozhatók meg.

Megjegyezzük még azt is, hogy a találmány szerinti eljárással elvégzett mérésekből nemcsak a fényvezetőknek az összekapcsolásánál, adott esetben légrésen keresztül történő összekapcsolásánál fellépő veszteségek állapíthatók meg, de meghatározhatók azok a minimális lehetséges veszteségek is, amelyek egymás után elhelyezett fényvezetők esetében fellépnek, mivel a homlokoldalon lévő veszteségek az egyéb más mérésekkel nem megállapítható veszteségeket is magukba foglalják és jellemzőek lesznek rá. így van ez például az áteresztő irányú és a visszirányú fénnyel kapcsolatos érzé*··· ·· ·· ·· ·*·· • · » 9 · · ·« • ·· ·· · · ··* ·*«**···· 9 kenységre vonatkozó analízisnél. Az a lehetőség, hogy a kimeneti homlokoldalon fellépő veszteséget meghatározzuk, lehetővé teszi azt is, hogy azokat a veszteségeket, amelyek a második fényvezető és egy harmadik fényvezető csatlakozási helyén fellépnek, ugyanúgy meghatározzuk.

A találmány szerinti eljárás előnye nemcsak az, hogy a dinamikus méréstartomány nagyobb lesz, a mérés pontossága lényegesen nő, mivel a mérés során nem a szórt sugárzást, hanem egy lényegesen intenzívebb sugárzást veszünk alapul, de a találmány szerinti eljárással a mérést egyszerűbben és gyorsabban valósítható meg, mint azon mérések, ahol a reflektometriában alkalmazott többpontos mérést alkalmazzák, amikor is először az első fényvezetőben meghatározzák a szórási tényezőt, majd a második fényvezetőben meghatározzák a szórási tényezőt, azután a csatolási helyig tartó távolságot mérik meg és csak ezután először lehet a veszteségeket a csatlakozási helyen vagy a kapcsolási helyen meghatározni. A találmány szerinti eljárással nemcsak az a lehetőség van biztosítva, hogy különféle csatolási helyeken a jelváltozásokat figyeljük, de a találmány szerinti eljárással a visszavert jelekből a veszteségek egyértelműen meghatározhatók, és pontosan követhetők.

A találmány szerinti eljárás különféle szereléseknél, felújításoknál és különféle vezetékrendszerek felügyeleténél használható, valamint az optikai szálak különböző csatolási módjainak a vizsgálatánál is használható.

Claims (2)

1. Eljárás optikai veszteségek meghatározására fényvezető optikai szálak homlokoldalán és homlokoldali csatlakozási helyein, amely eljárás során fény-adóimpulzust vezetünk az összekapcsolandó optikai szálakhoz és ezt követően a csatlakozóhelyeken meghatározzuk a veszteséget, azzal jellemezve, hogy a homlokoldalak megmunkálási jóságát, azok párhuzamosságát és egytengelyűségét illetőleg egymáshoz képesti elhelyezését mérjük úgy, hogy mérjük N_x impulzusok teljesítményét vagy energiáját, amely impulzusokat az első mérendő fényvezető kimeneti homlokoldaláról ver vissza, majd meghatározzuk a N impulzusok és a N_Xmax impulzusok arányából a K_x= 10· lg (N_Xmax/N_x) veszteséget az első fényvezető kimeneti homlokoldalán, ezt követően mérjük a N2 impulzusok energiáját vagy összteljesítményét, amely N2 impulzusok a mérendő légréshez kapcsolódó első és második fényvezetők homlokoldala iről verődnek vissza, meghatározzuk a N2 impulzu- sokból és a N2max impulzusokból a K2=10*lg (^N2max/^N2) ^_K1 veszteséget a második fényvezető bemeneti homlokoldalán, majd ezt követően képezzük a N2/N_x hányadost a következőképpen :

N₂ (n+1)²

------max =-------, N_x n²+l és ebből meghatározzuk a K, ,=10·lg[(N2/N_x)_max/(N2/N1)J amely az egymáshoz kapcsolódó oldalak párhuzamosságára ad tájékoztatást, majd ezt követően N3_U-impulzusok energiáját vagy ···· ·· ·· ·· ·«·· • · · · ·· ··

9 ·· ·· Φ · ··· ··*····· · összteljesítményét mérjük, amelyek a mérendő csatlakozóhelyen haladnak át, és a második fényvezető ideálisan megmunkált kimeneti homlokoldaláról verődnek vissza, majd meghatározzuk azt a veszteséget, amely a tengelyeltérésre utal, és amely K_n=10·lg(N3_max/N3_U)_t majd mérjük a kimeneti homlokoldalról visszaverődő Ng-impulzusokat, és a második fényvezető kimeneti homlokoldalán fellépő veszteséget a K3=10·lg(N3_U/N3) alapján határozzuk meg, ezt követően a mérendő csatlakozóhelyen fellépő összveszteséget a

K_Zc=K,,+K_n alapján határozzuk meg, majd a mindhárom homlokoldalon fellépő összveszteséget a

Kjfp = K1+K2+K3 alapján határozzuk meg.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a vizsgálandó hely és a mérendő hely közötti távolság növelése és a nagyobb felbontóképesség megvalósítása céljáéból mérjük egy Ni-impulzus energiáját vagy összteljesítményét is, amelyet minimális légréssel egymáshoz csatlakoztatott homlokoldalak esetén mérünk, és amely a második fényvezető kimeneti homlokoldaláról az első fényvezető bemeneti homlokoldalára verődik vissza, ezt követően megmérjük egy olyan N'₂-ifflpulzus teljesítményét vagy energiáját, amely a csatlakozóhelyen áthalad, és amely a már egységesen kialakított fényvezető kimeneti homlokoldaláról verődik vissza, majd a csatlakozóhelyen fellépő optikai veszteségeket az alábbi összefüggés alapján határozzuk meg:

♦ ♦ · ·

K[dB] = 10-lg2n - 10-lg(n²+l) + 5-lgN'₂ - 5-lgN’i, ahol n az összekötendő fényvezetők magjának csoport-törésmutatója.