SE502246C2 - Förfarande och anordning för bestämning av utsläckningsförhållandet mellan två ändar hos optiska PM-fibrer - Google Patents

Description

502 246 'rI-:KNIKENS srÅNnPUNKT I den svenska patentansökningen 9300522-1, ingiven 17 februari 1993, anvisas hur en optisk PM-fiber kan ges en bestämd vinkel- inriktning kring sin längdaxel och hur denna inriktning kan an- vändas för att ge goda förbindningar mellan två optiska PM-fib- rer. Vid bestämningen belyses fibern med ljus och linseffekten iakttas härvid, dvs för ljus som passerar genom fibern bestäms ljusintensiteten. En ljusintensitetskurva vinkelrätt mot fiberns axel uppvisar då ett maximum i allmänhet, som motsvarar den op- tiska fiberns kärna eller centrala område. Utanför detta maximum finns ett område med lägre ljusintensitet, men där ljusintensi- teten ändå kan vara tämligen konstant på den nämnda linjen. Om- råden utanför fiberns ytteryta får en ljusintensitet ungefär motsvarande ljusintensiteten utan fiber. Den minsta effekten utgörs av kontrasten mellan det centrala området med hög ljusin- tensitet och det närmast därtill liggande området. För en inrik- tning vrids en fiber, så att linseffekten antingen blir maximal eller blir minimal.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN De ovan nämnda behoven löses av uppfinningen och de ovan nämnda behoven tillgodoses av uppfinningen, vars närmare kännetecken framgår av de bifogade patentkraven.

Vid bestämning av utsläckningsförhållandet mellan två i godtyck- liga vinkelutgångslägen placerade ändar hos optiska PM-fibrer belyses ändarna under vridning till olika vinkellägen kring sin längdaxel. För olika vinkellägen bestäms härvid skillnaden mel- lan ljusintensiteten hos ljus, som har passerat genom fiberänden och till sitt läge motsvarar det centrala partiet av fibern, och hos ljus, som har passerat genom fiberänden och till sitt läge motsvarar det närmast utanför fiberns centrala parti liggande området. Dessa skillnader eller höjder i ljusintensitetskurvan tagna som funktion av vridningsvinkeln bildar kurvor karakteris- tiska för fiberändarna. Kurvorna jämförs och parallellförflyttas till ett nytt vinkelläge, där en maximal överensstämmelse fås mellan formen hos kurvan för den ena fibern och kurvan för den andra fibern. Vinkeln mellan kurvorna i detta vinkelläge ger förskjutningen kring fiberns längdaxel mellan vinkellägena för 502 246 3 spänningskoncentrationsområdena eller vinkelförskjutningen mel- lan polarisationen för fiberändarna i deras utgångslägen och ur denna vinkel bestäms utsläckningsförhållandet.

Vid bestämning av utsläckningsförhållandet mellan två i godtyck- liga vinkelutgångslägen placerade ändar hos optiska PM-fibrer belyses sålunda ändarna med i ett huvudsak parallellt strålknip- PG. berändarna. Det kan vara lämpligt att fiberändarna placeras in- särskilt i huvudsak vinkelrätt mot längdriktningen hos fi- till varandra och belyses med samma strålknippe kommande från en lämpligt placerad ljuskälla. Ändarna hos var och en av de två fibrerna vrids sedan minst ett halvt varv och särskilt ett helt varv från sitt utgångsvinkellä- ge kring sin längdaxel och under vridningen bestäms för olika vinkellägen skillnaden mellan ljusintensiteten hos ljus, som har passerat genom fiberänden och till sitt läge motsvarar det cent- rala partiet av fibern, och hos ljus, som har passerat genom fi- beränden och till sitt läge motsvarar det närmast utanför fi- berns centrala parti liggande området. Om de PM-fibrer, vars förskjutning skall bestämmas, var och en är symmetrisk kring sin längdaxel, kommer de uppmätta skillnadsvärdena att vara perio- diskt upprepade med en period av 180°, ett halvt varv. En sådan symmetri föreligger dock oftast inte på grund av det komplicera- de framställningsförfarandet för PM-fibrer. Därför görs med för- del bestämningarna av skillnaderna för vinkellägen över ett helt varv och med fördel också vid över varvet jämnt fördelade vink- lar.

De bestämda skillnaderna för den ena fiberänden jämförs sedan med skillnaderna för den andra fiberänden. Ur denna jämförelse bestäms vinkelförskjutningen från det vinkelläge för den ena fiberänden relativt dess utgångsvinkelläge, som om det skulle ha varit just fiberändens vinkelutgångsläge, hade gett den bästa överensstämmelsen mellan de bestämda skillnaderna för denna fi- berände och skillnaderna för den andra fiberänden. Den sökta vinkelförskjutningen kan då bestämmas som vinkeln motsvarande detta vinkelläge, eventuellt med tillägg av ett konstant vinkel- värde. 502 246 4 Ur den vinkel, som motsvarar detta vinkelläge och som anger skillnaden mellan spänningskoncentrationsområdenas vinkellägen kring respektive fiberändes längdaxel eller ungefär liktydigt mellan fiberändarnas polarisationsaxlar, eventuellt med tillägg av ett konstant vinkelvärde, karakteristiskt för de använda fi- bertyperna, bestäms till sist utsläckningsförhållandet.

Vid bestämningen av skillnaderna vid olika vinkellägen för en fiberände för varje vinkelläge en ljusintensitetskurva upptas längs en rät linje i huvudsak vinkelrät mot fiberändens längd- axel, varefter denna kurva utvärderas för bestämning av skillna- den mellan kurvans centrala parti och de närmast det centrala partiet liggande områdena av kurvan. För varje vinkelläge kan vidare ljusintensitetskurvor upptas längs flera på avstånd från varandra belägna sådana räta linjer. Vid bestämningen av skill- naden för ett visst vinkelläge används då medelvärdet av skill- naderna bestämda ur de för detta vinkelläge upptagna kurvorna. Överensstämmelsen mellan skillnaderna pl, p2, ..., pN för den ena fiberänden och skillnaderna ql, qz, ..., qN för den andra fiberänden bestäms på fördelaktigt sätt med hjälp av en korrela- tionsfunktion C enligt N N N 2 (2N_2 Piqi 12 91,53 qi) C = i=l i=1 i=l ||b12 [2N 1% på -( Pflzl' [2N å q-z - ( åqflz] i=1 i 1 i=1 l i=1 där ett högt värde på C innebär en god överensstämmelse.

Oftast kan skillnaderna upptas endast för ett begränsat antal vridningsvinklar och då kan för att utvärdera överenstämmelsen mer noggrant en interpolationsfunktion beräknas för de bestämda skillnadsvärdena för en fiberände som funktion av vinkelvrid- ningen. Ur interpolationsfunktionen kan då ytterligare interpo- lerade skillnadsvärden bestämmas för jämförelsen med skillnads- värdena för den andra fiberänden.

Vid vridningen av en fiberände kan användas en anordning, där fiberänden är placerad mellan två inbördes parallella plana ytor 502 246 5 i kontakt med fibern. Dessa plana ytor förskjuts sedan i förhål- lande till varandra och parallellt med varandra för att ge fi- bern de olika vinkelinriktningarna.

FIGURBESKRIVNING I Ett utföringsexempel av uppfinningen, som ges i åskådliggörande men ej begränsande syfte, skall nu beskrivas i samband med de bi fogade ritningarna, i vilka - figurerna 1 och 2 schematiskt visar en optisk PM-fiber belyst av en ljuskälla och den resulterande ljusintensiteten efter lju- sets passage genom fibern för två olika orienteringar av fiberns spänningskoncentrationsområden i förhållande till de infallande ljusstrålarnas riktning, - figur 3 schematiskt visar strålgång och elektroder i en skarv- ningsapparat för optiska fibrer, - figur 4 schematiskt, delvis i blockform, visar en anordning för att skarva optiska PM-fibrer, - figur 5 visar i princip, hur vridningen av de optiska fibrer- nas ändar utförs, - figur 6 i sidovy visar en hållare för vridning av en optisk fiber, - figur 7 visar ett diagram över POL-profiler som funktion av vridningsvinkel, - figur 8 visar ett diagram över korrelationsvärden som funktion av vridningsvinkel, - figur 9 visar ett diagram liknande det i figur 8 men för ett mindre vinkelintervall.

BESKRIVNING Av FÖREDRAGEN uTFöRINGsFoRn I figurerna l och 2 visas schematiskt strålgången vid passage av ett plant strålknippe (kommer uppifrån sett i figurerna) genom en optisk fiber 1 av PM-typ med två olika orienteringar. Den op- tiska fibern 1 har en centralt belägen kärna 3 och en mantel el- ler cladding 5, som omger kärnan 3. På två i förhållande till fiberns längdaxel diametralt motsatta platser sett i fiberns tvärsnitt finns spänningsalstrande zoner eller spänningszoner 7.

Dessa kan ha olika utformning och t ex vara mer eller mindre cirkulära eller cylindriska såsom antyds i figurerna. Vid för- 502 246 6 bindning av två sådana fibrer skall för uppnående av maximal transmission genom en skarv och/eller för ett maximalt bevarande av polarisationstillståndet hos ljus passerande genom en skarv spänningszonerna 7 hos de båda fibrer, som skall skarvas ihop, placeras mitt för varandra.

Ljus, som överförs genom en PM-fiber 1, kan ha två mot varandra vinkelräta polarisationsmoder. Dessa båda moder har sina magne- tiska och elektriska fältvektorer liggande i symmetriplan i fi- bern 1 och närmare bestämt längs endera av två polarisationsax- lar 8, 8', av vilka den ena 8, sett i ett tvärsnitt genom fibern 1, går centralt genom spänningskoncentrationszonerna 7 och den andra polarisationsaxeln 8' ligger vinkelrätt mot den första.

Vid en förbindning av två ändar av optiska PM-fibrer skall då givetvis polarisationsaxlarna i fiberändarna vara inriktade med varandra.

Längst ned i dessa figurer visas intensiteten hos ljus, som har passerat fibrerna, där intensitetskurvan.är tagen längs en rikt- ning vinkelrät mot dels det infallande parallella strålknippet, dels vinkelrät mot den optiska PM-fiberns längdaxel. Kurvan är vidare upptagen längs en linje, som går approximativt genom fo- kallinjen för den lins, vilken bildas av fiberns mantel 5. I fi- gur l visas en orientering av den optiska PM-fibern, vid vilken spänningszonerna 7 är placerade, så att de båda ligger i linje med och symmetriskt i förhållande till det inkommande strålknip- pets riktning. Ljusstrålar, som infaller mot dessa spänningsom- råden 7 bidrar inte i nämnvärd grad till den ljusintensitet, vilken kan iakttas på andra sidan fibern, dvs efter ljusstrålar- nas passage genom fibern 1. Oregelbundna spridningar och avböj- ningar äger ju rum vid ljusstrålarnas passage in i och ut från dessa områden och vid reflexion mot gränsytorna. Eftersom i det- ta fall ljusstrålarna kan passera obehindrade genom den optiska PM-fiberns yttre manteldelar och vidare en cylindrisk kropp, så- som nämnts ovan, har en fokuserande effekt på inkommande paral- lella ljusstrålar, vilken benämns den optiska fiberns linsef- fekt, fås en avsevärd ljusintensitet vid det motsvarande foku- set, vilket i ljusintensitetskurvan visar sig som en tämligen hög central topp 9. 502 246 7 I figur 2 är orienteringen av den optiska PM-fibern i stället sådan, att de båda spänningszonerna 7 ligger på var sin sida om kärnan 3 sett från den infallande parallella ljusstrålen, dvs de båda spänningszonerna 3 ligger i huvudsak längs en diameter i den optiska PM-fibern, vilken diameter är vinkelrätt mot det in- fallande parallella strålknippets riktning. Såsom framgår av fi- guren, förhindras i detta fall en stor del av de infallande ljusstrålarna att passera genom den optiska fibern utan att stö- ras av spänningsområdena 7. De kvarvarande ljusstrålarna, som placerar genom den optiska PM-fibern, såsom om denna vore en cy- lindrisk kropp, bryts annars samman på vanligt sätt enligt lins- effekten. En ljusintensitetskurva, som visas nedtill i figur 2, har då en central topp 9, vilken har betydligt lägre höjd i det- ta fall jämfört med kurvan i figur 1.

Vid en kontinuerlig vridning av den optiska fibern 1 kring sin längdaxel fås kurvor av den typ, vilka visas nedtill i figurerna 1 och 2 och i vilka den centrala intensitetstoppen 9 har värden, vilka ligger emellan intensitetsvärdena hos de i dessa figurer visade kurvorna. I dessa kurvor bestäms för vridningar av fibern l vid olika vinkellägen ett värde h, som är skillnaden mellan höjden hos den centrala toppen 9 och direkt omgivande partier 10 av ljusintensitetskurvan.

Detta värde h bestäms för olika vinkellägen hos den optiska PM- fibern 1, t ex för var tionde grad. De bestämda höjderna finns införda i diagrammet i fig. 7 för två olika fibrer, i detta fall för två olika fiberändar, vilka skall ihopskarvas, en vänster fiberände och en höger fiberände. För fibrer av samma slag bör deras höjdprofiler såsom visas i figur 7 ha principiellt samma utseende och med en lämplig förskjutning av profilkurvorna kan dessa fås att på bästa sätt överensstämma. Det härigenom erhåll- na förskjutningsvärdet i vinkelled kommer då att vara vinkelför- skjutningen mellan fiberändarna i deras utgångslägen.

För en numerisk utvärdering av överensstämmelsen kan de bestämda värdena på h kan skrivas som vektorer P respektive Q: 502 246 P = {P1rP2:P3:---:P35} (1) Q {q1Iq2rq3I-°'lq36} (2) där pl, ql är värden vid vinkelläget 0°, p2, q2 är värden vid vinkelläget 10°, etc.

En korrelationsfunktion definieras sedan på följande sätt: 3N/4-1 3N/4-1 3N/4-1 N 2 - XwkYi ' 2 Xi+k 2 Yi) 2 ' = l ' = ' = C(k'N'x,Y)= 1 N/4 1 N/4 1 N/4 N3N/4-1 2 3N/4-1 3N/4-1 2 3N/4-1 x- -< 2 x- »21-15 2 y--< E :N21 2i=N/4 ”k i=N/4 ”k 2i=N/4 l i=N/4 l (3) där vektorerna X och Y definieras som x = {Xl|x2,x3|-..|XN} ï = {Y1rY2IY31-~-IYNI (5) N är antalet betraktade ekvidistanta mätpunkter och antas vara jämnt delbart med 4, för t ex vektorerna P, Q gäller N = 36, och k är det indexvärde, där punkterna startar i vektorn X vid be- räkning av korrelationen. Indexvärdet k är ett heltal i inter- vallet -N/4 5 k < N/4 och det motsvarar då också ett vinkelvär- de. Korrelationen beräknas enligt (3) för ett antal punkter, som motsvarar hälften av totala antalet N av mätpunkter och alltså motsvarande en vridning av ett halvt varv av fibrerna. Närmare bestämt beräknas korrelationen för N = 36 mellan mätpunkterna xk+9, xk+l0, ..., xk+23 och y9, ylo, ..., y23, eller för t ex mätvärden vid vridningsvinklarna (-90°+k'l0°), (-80°+k'l0°), (-70°+k°l0°), ..., (70°+k'l0°), 80°+k°l0°) för den ena fibern och vid vridningsvinklarna -90°, -80°, -70°, ..., 70°, 80° för den andra fibern. Startindex k genomlöper här heltalen från och med -9 till och med 8 och motsvarar alltså vinkelvärden i X-vek- torn -90°, -80°, ..., 80°. På detta sätt beräknade korrelations- värden C för två fiberändar (sätt X = P, Y = Q) finns införda i diagrammet i fig. 8. Av denna figur framgår att korrelationsmax- imum fås approximativt vid 50° eller k = 4. 502 246 9 Med korrelationsfunktionen (3) är det sålunda möjligt att jämfö- ra en h-profilvektor P med en annan h-profilvektor Q för att finna det läge, dvs det summeringsintervall för vektorn P, där den maximala korrelationen kan erhållas mellan de båda h-profi- lerna, se fig. 8. Om t ex K är den punkt, där den maximala kor- relationen finns, så att alltså nax(c(k,n,1>,q), kq-NM, +N/41) = c(1<,N,P,Q) (6) kan förskjutningen i vinkelled kring fibrernas längdaxel mellan polarisationsaxlarna eller närmare bestämt mellan lägena för spänningskoncentrationsområdena i de två fibrerna grovt bestäm- mas som a = 10(K - N/4) (grader) (7) där talet 10 är en skalfaktor, som anger att mätpunkterna ligger vid var 10:e grad. Ekvationen (3) ger förskjutningen a med en noggrannhet mindre eller bättre än 199.

Inom ett sådant bestämt område av t9° kan sedan en glatt profil- kurva för storheten h för varje fiberände bestämmas med hjälp av en kurvanpassningsmetod, t ex genom interpolation med kubisk an- passning (“cubic sp1ine"). Den så bestämda funktionen för den ena fiberänden kan för numeriska beräkningar betecknas som en vektor liksom ovan Pa = {P1|P2IP3O~-~|PN} (8) med komponenter lika med de interpolerade h-värdena i t ex N = 36 punkter avvikande från vinkeln a med -l7°, -16°, -l5°, ..., l7°, 18°. På motsvarande sätt betecknas en vektor Q för den and- ra fiberänden liksom ovan Q = {q1rq2rq3r---Iq1q} (9) med komponenter lika med de interpolerade h-värdena i N punkter, t _17°| _l6°' _l5°' con' l7°, 180 OVân . 502 246 10 Korrelationsfunktionen (3) används åter för att bestämma korre- lationen mellan de interpolerade värdena enligt (8) och (9) för olika värden på startindex k, som vid exemplet enligt ovan mot- svarar vinkelavvikelserna -8°, -7°, -6°, ..., 8°, 9° från vrid- ningsvinkeln a. Sedan bestäms åter liksom ovan det startindex K och den motsvarande vinkelavvikelse 6, vilken ger maximal korre- lation, dvs så att uax{c(k,N,1>;,Q), ke[-N/4, +N/41} = c(x,N,1=a,Q) (10) En kurva uppritad för de korrelationsvärden, som har bestämts med hjälp av de interpolerade värdena för h-profilerna i fig. 7, visas i fig. 9 för vinkelintervallet (a - 8°,a + 8°). Maximum hos kurvan i fig. 9 ligger här vid 6 = -l,5°.

Den slutgiltigt bestämda vinkelförskjutningen afinal mellan spänningskoncentrationsområdena eller polarisationsaxlarna hos de två PM-fibrerna erhålls då som Gfinal = C + e I det i fig. 7 - 9 visade exemplet är sålunda vinkelförskjut- ningen mellan spänningskoncentrationsområdenas lägen i de båda PM-fibrerna afinal = -l,5°. Detta innebär, att om den högra fi- berns h-profil, som framgår av de fyllda cirklarna i fig. 7, förflyttas en vinkel a = -l,5° (vinkeln l,5° i riktning åt väns- ter sett i figuren), kommer det största värdet på korrelationen att erhållas och en bästa överensstämmelse mellan de uppmätta h- värdena. Detta motsvarar en vridning av den högra fibern samma vinkel 1,5° åt det ena hållet.

När vinkelförskjutningen afinal mellan spänningskoncentrationsområdenas lägen eller polarisationsaxlarna hos de båda fibrerna är känd, kan vidare utsläckningsförhållandet R beräknas genom R = 10 log(tan2afinal) (dB) (12) enligt t ex IEEE J. Lightwave Technology, Vol. LT-5, 1987, p. 502 246 ll 910. I exemplet i fig. 7 - 9 med vinkelförskjutningen afinal = -1,5° erhålls motsvarande utsläckningsförhållande R som -31,6 dB.

Det ovan beskrivna förfarandet för bestämning av förskjutningen mellan vinkellägena kring fibrernas längdaxel för spänningskon- centrationsområdena hos två optiska PM-fibrer kan utföras i van- liga processorstyrda skarvningsapparater för optiska fibrer och det kan i dessa utnyttjas för att på ett enkelt sätt åstadkomma en ihopfogning av optiska PM-fibrer med skarvar, i vilka spän- ningszonerna är väsentligen inriktade med varandra eller för vilka ett maximalt absolutvärde på utsläckningsförhållande er- hålls.

Vissa väsentliga delar i en kommersiellt tillgänglig skarvnings- anordning för optiska fibrer av standardtyp visas i figur 3. Två ljuskällor 13 är så anordnade, att de utsänder ljusknippen, vil- ka träffar den optiska fibern 1 under inbördes vinkelräta rikt- ningar. Ljusknippena genom fibrerna passerar optiska linser 15 av standardkvalitet, avböjs med hjälp av prismor 17 och samlas till ett enda parallellt strålknippe med hjälp av en strålklyva- re 19. Det sålunda åstadkomna enda parallella strålknippet av- böjs ytterligare i ett prisma 21 och avbildas med hjälp av en lins 23 på de ljuskänsliga elementen i en ej visad videokamera.

Linsen 23 kan tillhöra denna videokamera. Med hjälp av detta op- tiska system kan således en optisk fiber betraktas i två vinkel- räta riktningar. De båda ljuskällorna aktiveras härvid lämpligen omväxlande med varandra. Vid en skarvning av två optiska fibrer alstras en ljusbåge mellan elektroder 25, som är så placerade, att ljusbågen uppvärmer ändytorna hos de båda fibrerna och smäl- ter samman ändarna.

En anordning för att skarva två optiska PM-fibrer visas schema- tiskt i figur 4. Denna anordning är i princip en konventionell automatisk skarvningsanordning för optiska fibrer kompletterad med anordningar för att orientera fibrerna i vinkelled och even- tuellt försedd med särskilda rutiner för att analysera de bestäm- da ljusintensitetskurvorna. Figur 4 är också schematisk med vis- sa delar av det optiska systemet utelämnade, så att t ex inga 502 246 12 linser och prismor visas och bara en enda ljuskälla 13.

De båda optiska PM-fibrer, för vilka utsläckningsförhållandet R skall bestämmas och vilka eventuellt skall skarvas ihop, place- ras med sina ändar i särskilda hållare 27, med hjälp av vilka fibrerna kan vridas kring sin längdaxel. Dessa hållare 27 är vi- dare anordnade på de vanliga inriktningsstöden 29 för fiberän- darna hos skarvningsapparaten. Fiberstöden 29 kan vidare, rela- tivt varandra, manövreras i samma vinkelräta riktningar, som an- ges av de båda strålriktningarna från lamporna 13 i figur 3, och också i fibrernas längdriktning med hjälp av drivmotorer 31, vilka styrs av logiska kretsar och programvara i en processorlo- gikmodul 33. Lampan 13 aktiveras via sina egna drivkretsar 35 av processorlogiken 33. Elektroderna 25 drivs av motsvarande driv- kretsar 37 styrda av processorlogiken 33. En videokamera 39 upp- tar bilden av fiberändarna och leder motsvarande bildsignaler via ett videogränssnitt 41 till en bildbehandlings- och bildana- lysmodul 43. Resultatet av bildbehandlingen och bildanalysen i denna modul 43 leds till processorlogikmodulen 33 och ett resul- tat kan visas på en bildskärm 45. Också den direkt erhållna bil- den av fibrernas ändområde upptagen med hjälp av videokameran 39 kan visas på skärmen 45.

Vid mätningar på och eventuell skarvning av två optiska PM-fib- rer placeras dessa med sina ändar i vridhållarna 27, så att fib- rerna inriktas parallellt med och mitt för varandra. Med hjälp av den konventionella styrningen genom processorlogikmodulen 33 inriktas de båda fibrerna med varandra och deras ändytor bringas också nära intill varandra. En bild av fibrernas ändområde kan då visas på bildskärmen 45 och med hjälp av bildbehandlings- och bildanalysmodulen 43 visas också kurvor motsvarande kurvorna längst ned i figurerna 1 och 2 för flera olika, på lika avstånd från varandra belägna kurvor tagna vinkelrätt mot fibrernas längdriktning på vardera sidor om den tilltänkta skarven.

Genom påverkan av manöverrattar 47 hos vridhållarna 27 varieras fibrernas vridningsvinkel från ett utgångsläge, så att kurvor upptas för över ett varv jämnt fördelade vinkelvärden, t ex så- som föreslagits ovan var 10:e grad. Höjderna h hos ljusintensi- 502 246 13 tetsprofiler för ett visst vinkelläge bestäms, genom att kurvor- na analyseras automatiskt, höjden hos deras centrala toppar be- stäms och medelvärdet av flera sådana höjder sedan beräknas.

Motsvarande numeriska värden för vardera fiberänden kan då kon- tinuerligt visas på bildskärmen 45. När fibrerna vrids eller rullas med hjälp av manöverratten 47 kan vidare fibrernas läge behöva justeras för att fortfarande kunna iakttas och detta ut- förs såsom tidigare av den automatiska inriktningsstyrningen i processorlogikmodulen 33 genom aktivering av styrmotorerna 31 för hållarna 29.

Med hjälp av den ovan beskrivna förfarandet kan nu de bestämda h-värdena för de båda fibrerna utvärderas för bestämning av vin- kelförskjutningen mellan spänningskoncentrationsområdenas lägen, sett kring fibrernas längdaxel, eller mellan polarisationsaxlar- na hos de optiska fibrerna i deras utgångsläge och härur kan ut- släckningsförhållandet R beräknas för detta läge.

När en skarvning av fibrerna skall utföras, vrids nu fibrerna i förhållande till varandra, i praktiken vrids den ena fibern från sitt utgångsläge medan den andra är kvar i sitt utgångsläge, en vinkel lika med den bestämda vinkelförskjutningen, så att vin- kelläget kring respektive fibers längdaxel för spänningskoncen- trationsområdena blir densamma och allmänt polarisationsaxlarna ligger i samma vinkel. Sedan inriktas fibrerna med varandra i sin längdriktning åter med hjälp av den automatiska inriktnings- styrningen i processorlogikmodulen 33, genom att styrmotorerna 31 för hållarna 29 aktiveras på lämpligt sätt. Därefter bringas fibrernas ändytor i anliggning mot eller mycket nära varandra, varefter elektroderna 25 tillförs spänning och en lämplig upp- värmnings- och svetsström får passera mellan dessa under en lämpligt vald tid, varigenom de båda fibrernas ändar ihopsmälts.

Efter det att fibrernas ändar har kallnat, är fiberskarven klar.

Funktionsprincipen hos anordningen 27 för att vrida fibrerna framgår av figur 5. Den optiska fibern 1 är här anordnad mellan två parallella ytor eller plan 48, varav den ena kan förflyttas parallellt med den andra. Vid denna förflyttning kommer fibern 1 att rulla och alltså samtidigt både förskjutas i sidled och vri- 502 246 14 das, förutsatt att fibern anligger mot de båda parallella ytor- na. För en bestämning av fiberns 1 vinkelläge fastsätts på fi- bern en indikatoranordning såsom en tejpbit 63 med ett utskju- tande öra 65. Vidare finns en transparent gradskiva 67 med en vinkelgradering 69 anordnad med fibern 1 approximativt i cent- rum. Dimensionerna hos fibern 1 och gradskivan är sådana, att även om fibern 1 rullas ett helt varv, vilket typiskt en för- flyttning av fibern i sidled av 0,5 - 1 mm, är fibern fortfaran- de tillräckligt nära centrum av gradskivan 67 för att en till- räckligt noggrann vinkelavläsning skall kunna utföras.

Motsvarande anordning visas mer detaljerat i figur 6. På en un- derdel 49 löper ett rektangulärt block 51, som särskilt har pa- rallella övre och undre större ytor. Blocket 51 förflyttas, ge- nom att det påverkas av spetsen av en skruv 53, som passerar ge- nom en lämplig gängning i underdelen 49. En returfjäder 61 är vidare anordnad och stödjer med sin ena ände mot en anslagsyta hos underdelen 49 och med sin andra ände mot den sida av blocket 51, som är motsatt den yta, på vilken skruven 53 verkar med sin spets. På skruven 53 är den tidigare nämnda manöverratten 47 an- bragt. Den optiska fibern 1 ligger på den övre ytan av blocket 51, vilket alltså motsvarar den undre rörliga delen i figur 5.

Den övre fasta delen i figur 5 motsvaras här av en uppfällbar platta 55, som är lagrad vid en led 57 i underdelen 49. När den fällbara Överplattan 55 är nedfälld mot en anslagsyta hos under- delen 49, är överplattans 55 undre yta parallell med den övre ytan hos det förskjutbara blocket 51. Överplattan 55 hålls i läge mot detta anslag med hjälp av en magnet 59, som samverkar med materialet i underdelen 49, vilket i allmänhet är stål. Här- igenom hålls den optiska fibern l i lämplig beröring mot både den övre plattan 55 och det undre blocket 51 och kommer att rul- la och därigenom vridas, när manöverratten 47 och härigenom skruven 53 vrids, så att det undre blocket 51 förskjuts, anting- en påverkat direkt av en kraft från skruvens spets eller av re- turfjädern 61.

Claims (14)

5 Û 2 2 4 6 15 PATENTKRAV

1. Förfarande för bestämning av utsläckningsförhållandet mellan tvâ i godtyckliga vinkelutgångslägen placerade ändar hos optiska PM-fibrer (1), k ä n n e t e c k n a t av - att ändarna (1) belyses med i ett huvudsak parallellt strål- knippe, särskilt i huvudsak vinkelrätt mot längdriktningen hos fiberändarna, - att ändarna hos var och en av de tvâ fibrerna vrids minst ett halvt varv och särskilt ett helt varv från sitt utgångsvinkelläge kring sin längdaxel, - att under vridningen bestäms för olika vinkellägen skillnaden mellan ljusintensiteten hos ljus, som har passerat genom fiber- änden och till sitt läge motsvarar det centrala partiet av fi- bern, och hos ljus, som har passerat genom fiberänden och till sitt läge motsvarar det närmast utanför fiberns centrala parti liggande området, - att de bestämda skillnaderna för den ena fiberänden jämförs med de bestämda skillnaderna för den andra fiberänden och att ur den- na jämförelse bestäms det vinkelläge för den ena fiberänden rela- tivt dess utgångsvinkelläge, som om det skulle ha varit just vin- kelutgångsläget för den ena fiberänden, hade gett den bästa över- ensstämmelsen mellan de bestämda skillnaderna för denna fiberände och skillnaderna för den andra fiberänden, valt mellan alla olika vinkelutgångslägen för denna ena fiberände, - att ur den vinkel, som motsvarar detta vinkelläge relativt den- na ena fibers vinkelutgångsläge och som anger skillnaden mellan vinkellägena kring fiberändarnas längdaxel för spänningskoncent- rationsområden (7) eller mellan vinkellägen för polarisationsax- lar (8, 8') hos fiberändarna, eventuellt med tillägg av ett kon- stant vinkelvärde, karakteristiskt för de använda fibertyperna, bestäms utsläckningsförhållandet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid bestämningen av skillnaderna vid olika vinkellägen för en fiber- ände upptas för varje vinkelläge en ljusintensitetskurva längs en rät linje i huvudsak vinkelrät mot fiberändens längdaxel, varef- ter denna kurva utvärderas för bestämning av skillnaden mellan kurvans centrala parti (10) och de närmast det centrala partiet liggande områdena (10) av kurvan. 502 246 16

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av - att för varje vinkelläge upptas ljusintensitetskurvor längs flera på avstånd från varandra belägna sådana räta linjer och - att vid bestämningen av skillnaden för ett visst vinkelläge an- vänds medelvärdet av skillnaderna bestämda ur de för detta vin- kelläge upptagna kurvorna.

4. Förfarande enligt ett av krav 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att utsläckningsförhållandet R beräknas ur R = 10 log(tan2afina1) (dB) där afinal är värdet på den vinkel, som har bestämts ge de bästa överensstämmelsen mellan skillnadsvärdena.

5. Förfarande enligt ett av krav 1 - 4, k ä n n e t e c k n a t av att överensstämmelsen mellan skillnaderna pl, pz, ..., pN för den ena fiberänden och skillnaderna ql, qz, ..., qN för den andra fiberänden bestäms med hjälp av en korrelationsfunktion C enligt N N N 2 (N23 piqi _ _53 91.2 qi) C = i=1 i=l i=l N 2 N 2 N 2 N 2 m2 pi - LE pi) 1- m2 qi - (_23 qi) J i=l i=l i=l i=1 där ett högt värde på C innebär en god överensstämmelse.

6. Förfarande enligt ett av krav 1 - 5, k ä n n e t e c k n a t av att för de bestämda skillnaderna för en fiberände som funktion av vinkelvridningen bestäms en interpolationsfunktion, ur vilken ytterligare interpolerade skillnadsvärden bestäms för jämförelsen med skillnadsvärdena för den andra fiberänden.

7. Förfarande enligt ett av krav 1 - 6, k ä n n e t e c k n a t av - att vid vridningen är fibern (1) placerad mellan två inbördes parallella plana ytor (48) i kontakt med fibern och - att dessa plana ytor förskjuts i förhållande till varandra och parallellt med varandra för att ge fibern de olika vinkelinrikt- ningarna. 502 246 17

8. Anordning för bestämning av utsläckningsförhållandet mellan två i godtyckliga vinkelutgängslägen placerade ändar hos optiska PH-fibrer (1), k ä n n e t e c k n a d av - organ (13) för belysning av ändarna med i ett huvudsak paral- lellt strälknippe, vilket organ särskilt kan vara anordnat att ge strâlknippet en riktning i huvudsak vinkelrät mot fiberändarnas längdriktning, - organ (27) för att vrida ändarna hos var och en av de tvâ fib- rerna minst ett halvt varv och med fördel ett helt varv från sitt utgångsvinkelläge kring sin längdaxel, - organ (39, 41, 43) för att under vridningen för olika vinkellä- gen bestäma skillnaden mellan ljusintensiteten hos ljus, som har' passerat genom_fiberänden och till sitt läge motsvarar det cent- rala partiet av fibern, och hos ljus, som har passerat genom fi- beränden och till sitt läge motsvarar det närmast utanför fiber- ändens centrala parti liggande omrâdet, - organ (33) för att jämföra de bestämda skillnaderna för den ena fiberänden med de bestämda skillnaderna för den andra fiberänden och för att ur denna jämförelse bestämma det vinkelläge för denna ena fiberänden relativt dess utgångsvinkelläge, som om det skulle ha varit just utgångsvinkelläget för denna ena fiberände, hade gett den bästa överensstämmelsen mellan de bestämda skillnaderna för denna ena fiberände och skillnaderna för den andra fiberände, valt mellan alla olika utgångsvinkellägen för denna ena fiberän- de, - organ (33) för att ur den vinkel, som motsvarar detta vinkellä- ge och som anger skillnaden mellan vinkellägena kring respektive fiberändes längdaxel för spänningskoncentrationsområden (7) eller mellan vinkellägena för polarisationsaxlar (8, 8') hos fiberän- darna, och eventuellt med en addition av ett konstant vinkelvärde till denna vinkel, vilket konstanta vinkelvärde är karakteris- tiskt för de använda fibertyperna, bestämma utsläckningsförhål- landet.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att or- ganen (39, 41, 43) för att bestämma skillnaderna vid olika vin- kellägen för en fiberände innefattar - organ för att för varje sådant vinkelläge uppta en ljusintensi- tetskurva längs en rät linje i huvudsak vinkelrät mot fiberändens 502 246 18 längdaxel och - organ (43) för att utvärdera sådana kurvor för bestämning av skillnaden mellan kurvans centrala parti (9) och de närmast det centrala partiet liggande områdena (10) av kurvan.

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av - att organen (39, 41, 43) för att för varje vinkelläge uppta en ljusintensitetskurva är anordnade att uppta ljusintensitetskurvor längs flera på avstånd från varandra belägna sådana räta linjer och - att organen (43) för att utvärdera kurvorna är anordnade att vid bestämningen av skillnaden för ett visst vinkelläge bestäma skillnaden som medelvärdet av skillnaderna bestämda ur de för detta vinkelläge upptagna kurvorna.

11. Anordning enligt ett av krav 8 - 10, k ä n n e t e c k n a d av att organen (33) för att bestämma utsläckningsförhållandet R är anordnade att beräkna detta ur formeln R = 10 1og(tan2afina1) (dB) där afinal är värdet på den vinkel, som av organen för att jäm- föra de bestämda skillnaderna och för att bestämma vinkelläget har bestämts ge den bästa överensstämmelsen mellan skillnadsvär- dena.

12. Anordning enligt ett av krav 8 - 11, k ä n n e t e c k n a d av att organen (33) för att jämföra de bestämda skillnaderna och för att bestämma vinkelläget är anordnade att för bestämning av graden av överensstämmelsen mellan skillnader pl, p2, ..., pN för den ena fiberänden och skillnader ql, q2, ..., qN för den andra fiberänden beräkna en korrelationsfunktion C enligt N Éïqnz (N u n _ p» å å ' lg* i=1 li 1 l: H P12 H 2 N 2 N m2 pi - (_ lpnzl- [Nišlqi - (iišlqnzl P II I-l II där ett högt värde på C innebär en god överensstämmelse. 502 246 19

13. Anordning enligt ett av krav 8 - 12, k ä n n e t e c k n a d av organ för att för de bestämda skillnaderna för en fiberände som funktion av vinkelvridningen bestämma en interpolationsfunk- tion och för att ur denna bestäma ytterligare interpolerade skillnadsvärden och att organen för att jämföra de bestämda skillnaderna och för att bestämma vinkelläget är anordnade att också använde dessa interpolerade skillnadsvärden för jämförelsen med skillnadsvärdena för den andra fiberänden.

14. Anordning enligt ett av krav 8 - 13, k ä n n e t e c k n a d av att organen för att vrida en fiberände innefattar två inbördes parallella plana ytor (48), som är anordnade att komma i kontakt med fiberänden och som är förskjutbara i förhållande till varand- ra och parallellt med varandra.