IT9067677A1

IT9067677A1 - Apparecchiatura per la misura e il controllo dell'eccentricita' dello strato di rivestimento colorato di fibre ottiche.

Info

Publication number: IT9067677A1
Application number: IT067677A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Parisi
Original assignee: Sip
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1992-03-10
Also published as: CA2050607A1; JPH0682213A; DE475369T1; DE69107552D1; JPH0785009B2; CA2050607C; DE69107552T2; IT9067677A0; EP0475369A1; US5237383A; EP0475369B1; IT1240980B

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"APPARECCHIATURA PER LA MISURA E IL CONTROLLO DELL’EC-CENTRICITÀ DELLO STRATO DI RIVESTIMENTO COLORATO Di FIBRE OTTICHE"

Riassunto

L'apparecchiatura per la misura e il controllo dell'eccentricità dello strato di rivestimento colorato di fibre ottiche consente di effettuare in linea e con continuità la misura dell'eccentricità dello strato colorato e di controllare con rapidità i dispositivi previsti per la sua deposizione al fine di effettuare eventuali correzioni. La misura è effettuata inviando sulla fibra fasci luminosi monocromatici con lunghezza d'onda appartenente al vicino infrarosso e analizzando le figure di interferenza ottenute mediante telecamere sensibili a tali lunghezze d'onda.

Testo della descrizione

La presente invenzione si riferisce ai procedimenti di produzione di fibre ottiche utilizzate per la trasmissione di radiazioni luminose nei sistemi di telecomunicazioni ottiche ed in particolare si riferisce ad una apparecchiatura per la misura e il controllo dell'eccentricità dello strato di rivestimento colorato di fibre ottiche

E' noto che durante il processo di filatura le fibre ottiche normalmente utilizzate nel campo delle telecomunicazioni vengono ricoperte da alcuni strati di materiali organici al fine di proteggerne la superficie. La fibra ottica.con un diametro standard di 125 μιη, viene ricoperta fino ad un diametro di circa 200 μπι con un rivestimento primario morbido a basso modulo di elasticità. Quindi, sempre in fase di filatura, viene deposto fino ad un diametro di circa 250 μπι un ulteriore rivestimento secondario di tipo rigido con modulo di elasticità più elevato. La scelta degli spessori degli strati di rivestimento è particolarmente critica, in quanto da essa dipende ('insorgere di tensioni meccaniche nella fibra che possono dare origine a curvature microscopiche (microbending). Queste deformazioni della fibra causano un'attenuazione nella trasmissione del segnale luminoso, per cui devono essere per quanto possibile evitate.

Infine, prima della costruzione di un cavo contenente più fibre ottiche, ogni fibra viene sottoposta ad un'ulteriore operazione di rivestimento mediante uno strato di resina colorata, che la porta ad un diametro esterno di circa 265 μτη. Quest'ultimo rivestimento serve a stabilire un codice per il riconoscimento di ciascuna fibra fra tutte quelle contenute nel cavo. I materiali utilizzati per il rivestimento sono generalmente miscele di monomeri ed oligomeri acrilici, opportunamente additivate, che dopo (a deposizione vengono portate a polimerizzare mediante radiazione ultravioletta.

Le caratteristiche ottiche e meccaniche della fibra sono fortemente influenzate dalle caratteristiche del rivestimento, quali lo spessore delio strato e la sua concentricità rispetto alla fibra, il tipo di polimero, il grado di polimerizzazione raggiunto, l'invecchiamento, etc. Ad esempio, un'eccentricità dello strato di rivestimento colorato superiore al 5 % può essere causa di disuniformità nelle forze che agiscono sulla fibra sufficienti ad indurre curvature microscopiche. Tale fenomeno può essere accentuato alle basse temperature (-20°C), dove la maggior parte dei polimeri, trovandosi al di sotto della propria temperatura di transizione vetrosa, esercita con difficoltà ed in maniera differenziata da strato a strato gli sforzi accumulati, incidendo in maniera determinante sulle caratteristiche ottiche delia fibra.

La misura dell’eccentricità del rivestimento primario e secondario viene già ora effettuata normalmente nella fase di filatura della fibra, in modo da consentire una pronta regolazione dei dispositivi che agiscono sulla posizione reciproca fra la fibra e l’ugello di deposizione delle sostanze dì rivestimento, nel caso in cui si rivelasse un errore di concentricità. Il metodo di misura, descritto per esempio nell'articolo dal titolo "High-Speed Measurement and Control of Fiber-Coatlng Concentricity" scritto da 0. H. Smithgali e R. R. Frazee ed apparso in The Bell System Technical Journal, November 1981 , pagine 2065-2080, consiste nell'illuminare la fibra ricoperta con una radiazione luminosa coerente e nell'esaminare la simmetria delle frange di interferenza ottenute.

La radiazione luminosa, emessa da una sorgente laser operante nella porzione visibile dello spettro, viene suddivisa in due fasci e attraverso degli specchi ciascun fascio viene inviato lungo direzioni perpendicolari verso la fibra, perpendicolarmente all'asse, in modo da rilevare con certezza eventuali errori di concentricità, qualunque sia la posizione della fibra. Le frange di interferenza relative alle due direzioni ortogonali sono visualizzate su due schermi posti dietro la fibra e sono riprese da due telecamere per una successiva elaborazione dei corrispondenti segnali elettrici.

Un metodo simile, descritto nell'articolo dal titolo "Geometrica! Uniformity of Plastic Coatings on Optical Fibers" scritto da H. M. Presby ed apparso in The Bell System Technical Journal, Dicembre 1976, pag. 1525-1537 analizza le frange di interferenza ottenute su schermi posti dallo stesso lato della sorgente luminosa, utilizzando quindi la luce riflessa dalia superficie della fibra, invece che la luce trasmessa.

Questi metodi, impiegati per la misura dell'eccentricità del rivestimento primario e secondario, non possono però essere utilizzati direttamente per la misura dell'eccentricità dello strato di resina colorata, in quanto i pigmenti utilizzati per la coloritura assorbono la luce proprio nell'intervallo spettrale in cui avviene la misurazione, quindi non si ottengono figure di interferenza né in trasmissione, né in riflessione.

Attualmente la verifica dell'eccentricità dello strato colorato può essere effettuata solo fuori linea, inglobando uno spezzone di fibra in un blocco di resina trasparente, effettuando una sezione del blocco perpendicolarmente all'asse della fibra in modo da poter lappare la faccia terminale della fibra stessa ed osservandola successivamente al microscopio. Questo metodo non consente ovviamente una misura continua delle caratteristiche dello strato colorato, né una regolazione dei dispositivi previsti per la deposizione della resina durante il processo.

Ovvia a questi inconvenienti l'apparecchiatura per la misura e il controllo dell'eccentricità dello strato di rivestimento colorato di fibre ottiche, oggetto della presente invenzione, la quale consente di effettuare in linea e con continuità la misura dell'eccentricità dello strato colorato e di controllare con rapidità i dispositivi previsti per la sua deposizione ai fine di effettuare eventuali correzioni.

Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione della stessa, data a titolo di esempio non limitativo, e dal disegno annesso in cui è rappresentata in modo schematico l'apparecchiatura oggetto dell'invenzione.

Il funzionamento dell'apparecchiatura si basa sul fatto che I polimeri pigmentati, utilizzati per ia realizzazione delio strato colorato, hanno la proprietà di essere praticamente trasparenti nella porzione di spettro ottico compresa fra 850 e 2500 nm, appartenente al vicino infrarosso. Pertanto l'apparecchiatura utilizza come sorgente luminosa un laser in grado di emettere in questa porzione di spettro, per esempio un laser Nd-YAG, che emette alla lunghezza d'onda di 1064 o 1319 nm, un laser HeNe, che emette alla lunghezza d’onda di 1150 o 1520 nm, oppure un laser a semiconduttore che può essere scelto con lunghezze d'onda di emissione comprese fra 850 e 900, 1280 e 1320 O 1480 e 1600 nm.

Un laser del tipo suddetto, indicato con LA1 in figura, emette un fascio monocromatico che, dopo aver attraversato uno specchio semitrasparente BS1, in parte è trasmesso e va ad incidere sulla fibra ottica OF perpendicolarmente all'asse, in parte ò riflesso verso un primo specchio M1 , quindi verso un secondo specchio M2 e infine verso la fibra ottica OF, perpendicolarmente all'asse della fibra e all'asse dell'altra porzione del fascio ottico.

Nel punto in cui i due fasci incontrano la fibra ottica è già stato deposto lo strato di rivestimento colorato, in quanto la fibra è passata entro un ugello VE, contenente le resine non polimerizzate. Di conseguenza, sugli schermi di due telecamere CA1 e CA2, poste lungo la direzione dei fasci ottici, si originano due figure di interferenza più o meno simmetriche rispetto ad una riga centrale più luminosa, a seconda dell'eccentricità dello strato di rivestimento colorato. Le telecamere CA1 e CA2, sensibili alia lunghezza d'onda del fascio emesso dal laser LA1 , forniscono sui rispettivi fili di uscita 1 e 2 dei segnali elettrici per le successive elaborazioni.

A monte dell'ugello VE (a fibra non ancora colorata può essere sottoposta a una misura analoga a quella già esaminata al fine di verificare la concentricità del rivestimento primario e secondario. A questo scopo può essere utilizzato un laser del tipo precedente, oppure un laser con emissione nella porzione visibile dello spettro ottico, per esempio un laser HeNe con emissione a 632 nm. Tale laser, indicato con LA2 in figura, emette un fascio monocromatico che, dopo aver attraversato uno specchio semitrasparente BS2, in parte è trasmesso e va a incidere sulla fibra ottica OF perpendicolarmente all'asse, in parte ò riflesso verso un primo specchio M3, quindi verso un secondo specchio M4 e infine verso la fibra ottica OF, perpendicolarmente all'asse della fibra e all'asse dell'altra porzione del fascio ottico.

La fibra illuminata genera sugli schermi di due telecamere CA3 e CA4, poste lungo la direzione dei fasci ottici, due figure di interferenza più o meno simmetriche rispetto a una riga centrale più luminosa, a seconda dell'eccentricità del rivestimento primario e secondario. Le telecamere CA3 e CA4, sensibili alla lunghezza d'onda del fascio emesso dal laser LA2, forniscono sui rispettivi fili di uscita 3 e 4 dei segnali elettrici che, con quelli presenti sui fili 1 e 2, sono condotti a un'unità di elaborazione CO.

Questa pilota un'unità di visualizzazione DI, che permette all'operatore di controllare visivamente l'andamento del processo di coloritura della fibra, e fornisce sulla connessione 5 dei segnali elettrici atti a regolare i dispositivi che agiscono sulla posizione reciproca fra la fibra OF e l'ugello di deposizione delle sostanze di rivestimento VE, in modo da apportare automaticamente le correzioni necessarie nel caso in cui si rivelasse un errore di concentricità.

Avendo a disposizione le informazioni sull'eccentricità prima e dopo la deposizione del rivestimento colorato, è possibile regolare l'apparecchiatura in modo tale da compensare l'eventuale eccentricità del rivestimento primario e secondario con un’opposta eccentricità dello strato colorato oppure depositare uno strato colorato perfettamente concentrico con il rivestimento primario e secondario.

E' evidente che quanto descritto è stato dato a titolo di esempio non limitativo. Varianti e modifiche sono possibili senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle rivendicazioni. Ad esempio, l'apparecchiatura può essere utilizzata in modo analogo a quanto descritto anche utilizzando le frange di interferenza ottenute dalia luce riflessa dallo strato di ricopertura, invece che da quella trasmessa.

Claims

Rivendicazioni 1. pparecchiatura per la misura e il controllo dell'eccentricità dello strato di rivestimento colorato di fibre ottiche, depositato con opportuni mezzi (VE) sul rivestimento primario e secondario, in cui la misura è effettuata analizzando le figure di interferenza ottenute inviando sulla fibra (OF) due fasci luminosi monocromatici perpendicolari fra loro e rispetto all'asse della fibra ottica, caratterizzata dal fatto che la sorgente luminosa (LA1) che emette detti fasci luminosi monocromatici è un laser operante nella regione spettrale del vicino infrarosso e le figure di interferenza ottenute sono raccolte da una prima coppia di telecamere (CA1 , CA2), sensibili ai segnali luminosi appartenenti a detta regione spettrale ed atte a fornire sui fili d'uscita (1 , 2) corrispondenti segnali elettrici. 2.Apparecchiatura come nella rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che comprende un'ulteriore sorgente luminosa monocromatica (LA2), in grado di generare figure di interferenza relative alla misura dell'eccentricità del rivestimento primario e secondario, la quale invia sulla fibra (OF), a monte dei mezzi (VE) per il deposito dello strato colorato, due fasci luminosi perpendicolari fra loro e rispetto all'asse della fibra ottica, generando figure di interferenza raccolte da una seconda coppia di telecamere (CA3, CA4), sensibili ai segnali luminosi emessi da delta ulteriore sorgente ed atte a fornire sui fili d’uscita {3, 4) corrispondenti segnali elettrici. 3.Apparecchiatura come nelle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che i segnali elettrici presenti sui fili (1 , 2) in uscita dalla prima coppia di telecamere (CA1 , CA2) e i segnali elettrici presenti sui fili (3, 4) in uscita dalla seconda coppia di telecamere (CA3, CA4) sono condotti ad un'unità di elaborazione (CO), atta a pilotare un'unità di visualizzazione (DI) e a fornire su una connessione (5) dei segnali elettrici atti a regolare i dispositivi che agiscono sulla posizione reciproca fra la fibra (OF) e i mezzi (VE) per il deposito dello strato colorato.