SE503451C2

SE503451C2 - Determination of angular offset between polarisation-maintaining optical fibres

Info

Publication number: SE503451C2
Application number: SE9400780A
Authority: SE
Inventors: Wenxin Zheng; Ola Hulten
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1996-06-17
Also published as: SE9400780D0; SE9400780L

Abstract

The method determines the angular offset between axial asymmetries, in particular between optically inhomogeneous regions in optically transparent bodies, such as stress concentration zones (7) of optical PM fibres or fibre cores (3) of optical twin core fibres (1), located in arbitrary angular start positions. The method includes illuminating the end of the fibres during their rotations to different angular positions around their longitudinal axes. For different angular positions the difference (h) is then determined between light, which has passed through the fibre end and in its position corresponds to the central part of the fibre, and light, which has passed through the fibre end and in its position corresponds to the region of the fibre located immediately outside the central part. These differences (h), considered as junctions of the rotation angle, constitute curves for the fibre ends. The curves are compared and are translated in a parallel way to a new angular position, where a max. agreement is obtained in the shape of the curves. The angle between the curves in this angular position gives the angular offset between e.g. the plane (8,8") through the stress zones (7) or the fibre cores (3) in their start positions and this angle is used for rotating the fibre ends, so that these planes and thus the stress zones or the fibre cores in the fibre ends will be aligned with each other.

Description

503 451 2 Optiska fibrer med dubbel kärna, där kärnorna är utformade som på samma sätt som för singlemodfibrer men de är placerade t ex väsentligt symmetriskt längs ett diameterplan i den omgivande cirkulärcylindriska manteln, utgör material vid utforskandet av många linjära och icke-linjära fenomen, som grundar sig på väx- elverkan mellan de evanescenta fälten hos kärnornas grundmoder. 503 451 2 Dual core optical fibers, where the cores are designed as in the same way as for single mode fibers but they are placed e.g. substantially symmetrical along a diameter plane in the surrounding circular-cylindrical mantle, constitute material in the exploration of many linear and non-linear phenomena, which are based on electrical action between the evanescent fields of the nuclei of the nuclei.

Dessa innefattar enkla strålklyvare, fibersensorer och ickelin- jära switchar.These include simple beam splitters, fiber sensors and non-linear dear switches.

En större nackdel förbunden med användningen av sådana fibrer är dock svårigheten vid både excitering och detektion av signalerna i de två kärnorna på grund av deras ringa storlek och på grund av att de ligger relativt nära varandra. En typisk kärnradie i fibrer med dubbel kärna är ca 3 - 4 pm och ett typiskt avstånd mellan de två kärnorna är av storleksordningen några radier hos kärnan. Det är omöjligt att åstadkomma en stumfog mellan en op- tisk fiber med enkel kärna av standardtyp med en fiber med dub- bel kärna och mellan två fibrer med dubbel kärna med hjälp av de konventionella skarvningsförfarandena utan en vridning av den ena fiberänden, som skall hopskarvas.A major disadvantage associated with the use of such fibers is however, the difficulty in both excitation and detection of the signals in the two cores due to their small size and due because they are relatively close to each other. A typical core radius in fibers with double core are about 3 - 4 pm and a typical distance between the two cores are of the order of a few radii of the core. It is impossible to create a butt joint between an op- standard single-core fiber with a double-fiber bel core and between two fibers with double core using the conventional splicing procedures without twisting it one fiber end to be spliced together.

Ett sätt, som har använts för att övervinna detta problem, är att använda större optiska element och linser för att fokusera ingångsljuset mot kärnorna. Sådana förfaranden lider emellertid av höga förluster vid införandet (7 - 8 dB), vilket tillsammans med olämpligheten att använda större optiska komponenter, t ex på grund av deras ej tillräckliga stabilitet vid praktisk an- vändning, gör dem olämpliga för användning i praktiken.One way that has been used to overcome this problem is to use larger optical elements and lenses to focus the entrance light towards the cores. However, such procedures suffer of high losses on insertion (7 - 8 dB), which together with the unsuitability of using larger optical components, e.g. due to their insufficient stability in practical use turn, make them unsuitable for practical use.

I vår tidigare svenska patentansökan 9300522-1, “Inriktning och skarvning av optiska PM-fibrer", ingiven 17 februari 1993, an- visas hur en optisk PM-fiber kan ges en bestämd vinkelinriktning kring sin längdaxel och hur denna inriktning kan användas för att ge goda förbindningar mellan två optiska PM-fibrer. Vid be- stämningen belyses fibern med ljus och linseffekten iakttas här- vid, dvs för ljus som passerar genom fibern bestäms ljusintensi- teten. En ljusintensitetskurva vinkelrätt mot fiberns axel upp- visar då i allmänhet ett maximum, som motsvarar den optiska fi- berns kärna eller centrala område. Utanför detta maximum finns 503 451 3 ett område med lägre ljusintensitet, men där ljusintensiteten ändå kan vara tämligen konstant på den nämnda linjen. Områden utanför fiberns ytteryta får en ljusintensitet ungefär motsva- rande ljusintensiteten utan fiber. Linseffekten utgörs av kont- rasten mellan det centrala området med hög ljusintensitet och det närmast därtill liggande området. För en inriktning vrids en fiber, så att linseffekten antingen blir maximal eller blir mi- nimal.In our previous Swedish patent application 9300522-1, “Specialization and splicing of optical PM fibers ", filed 17 February 1993, shows how an optical PM fiber can be given a specific angular orientation around its longitudinal axis and how this orientation can be used for to provide good connections between two optical PM fibers. When mood, the fiber is illuminated with light and the lens effect is observed. at, ie for light passing through the fiber, the light intensity is determined. teten. A light intensity curve perpendicular to the axis of the fiber then generally shows a maximum corresponding to the optical fiber. berns core or central area. Outside this maximum is available 503 451 3 an area with lower light intensity, but where the light intensity nevertheless can be fairly constant on the said line. Areas outside the outer surface of the fiber, a light intensity approximately fiber-free light intensity. The lens effect consists of the break between the central area with high light intensity and the nearest area. For one direction, one is rotated fiber, so that the lens power is either maximal or nimal.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med uppfinningen att anvisa ett förfarande och en anordning för en vinkelinriktning mellan optiska fibrer och i det allmänna fallet två optiskt transparenta kroppar, så att optiskt inhomogena partier i kropparna inriktas eller upplinje- ras med varandra på ett enkelt sätt med ett minimum av extra anordningar för tillämpning i tillgängliga automatiska fiber- skarvningsmaskiner.DESCRIPTION OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a method and a device for an angular alignment between optical fibers and i in the general case two optically transparent bodies, so that optically inhomogeneous portions of the bodies are aligned or aligned race with each other in a simple way with a minimum of extra devices for use in available automatic fiber splicing machines.

Det är ett ytterligare syfte med uppfinningen att anvisa ett förfarande och en anordning för skarvning av två optiska fibrer, så att i skarven optiskt inhomogena partier såsom fiberkärnor i fibrerna är inriktade eller upplinjerade med varandra på ett enkelt sätt med ett minimum av extra anordningar för tillämpning i tillgängliga automatiska fiberskarvningsmaskiner.It is a further object of the invention to provide one method and a device for splicing two optical fibers, so that in the joint optically inhomogeneous portions such as fiber cores in the fibers are aligned or aligned with each other on one easy way with a minimum of additional devices for application in available automatic fiber splicing machines.

Det är ett ytterligare syfte med uppfinningen att anvisa ett förfarande och en anordning för skarvning av optiska fibrer med dubbel kärna, så att i skarven fiberkärnorna i fibrerna är in- riktade eller upplinjerade med varandra.It is a further object of the invention to provide one method and a device for splicing optical fibers with double core, so that in the joint the fiber cores in the fibers are directed or aligned with each other.

De ovan nämnda syftena uppnås med uppfinningen, vars närmare kännetecken framgår av de bifogade patentkraven.The above objects are achieved with the invention, the details of which characteristics appear from the appended claims.

Vid bestämning av vinkelförskjutningen eller det inbördes vin- kelläget mellan optiskt inhomogena områden i två ändar av optisk fiber, allmänt i två cylindriska kroppar, och i det speciella fallet planen genom de dubbla kärnorna hos två i godtyckliga vinkelutgångslägen placerade ändar hos optiska fibrer av dubbel- kärnetyp belyses ändarna resp kropparna under vridning till 503 451 4 olika vinkellägen kring sin längdaxel. För olika vinkellägen bestäms under vridningen skillnaden mellan ljusintensiteten hos ljus, som har passerat genom kroppen eller änden och till sitt läge motsvarar det i längdriktningen gående centrala partiet av kroppen, och hos ljus, som har passerat genom kroppen eller fi- beränden och till sitt läge motsvarar det närmast utanför det centrala partiet liggande området.When determining the angular displacement or the mutual the position between optically inhomogeneous regions at two ends of the optical fiber, generally in two cylindrical bodies, and in particular case the plan through the double cores of two in arbitrary angular output positions placed ends of optical fibers of double core type, the ends or bodies are illuminated during rotation 503 451 4 different angular positions around its longitudinal axis. For different angular positions the difference between the light intensities of light, which has passed through the body or the end and to its position corresponds to the longitudinal central portion of the body, and in light which has passed through the body or beränden and to its position it corresponds almost outside it central party lying area.

Ljusintensiteterna bestäms i ett område nära eller inom det om- råde, där en avbildning av ljuskällan erhålls. När en konventio- nell optisk fiber träffas av ljus, fungerar dess huvuddel, man- teln, som en cylindrisk lins och bryter samman ljuset till en fokallinje, varigenom en bild erhålls av fibern i närheten av fokallinjen. Vid bestämningen används då ljusintensiteterna i närheten av denna fokallinje, t ex tagna längs någon linje i huvudsak vinkelrät mot denna och alltså mot fiberns längdrikt- ning. Linjen skall också bilda en inte alltför liten vinkel, t ex större än 30°, mot det belysande ljuset mittlinje eller mot en linje från ljuskällan till fibern.The light intensities are determined in an area close to or within the area, where an image of the light source is obtained. When a conventional optical fiber is struck by light, its main part, teln, as a cylindrical lens and refracts the light into one focal line, whereby an image is obtained of the fiber in the vicinity of the focal line. In the determination, the light intensities in near this focal line, eg taken along any line in substantially perpendicular to it and thus to the longitudinal ning. The line should also form a not too small angle, eg greater than 30 °, towards the illuminating light center line or towards a line from the light source to the fiber.

De bestämda skillnaderna tagna som funktion av vridningsvinkeln bildar kurvor för kropparna resp ändarna. Kurvorna jämförs och parallellförflyttas till ett nytt vinkelläge, där en maximal överensstämmelse fås mellan formen hos kurvorna. vinkeln mellan kurvorna i detta vinkelläge ger vinkelförskjutningen kring krop- parnas resp fiberändarnas mittaxel mellan de optiskt inhomogena eller störande områdena, dvs i det särskilda fallet mellan pla- nen genom de två kärnorna hos ändarna av de optiska fibrerna, i kropparnas resp ändarnas utgångslägen. Vid skarvning av två så- dana fibrer med dubbel kärna används den på detta sätt bestämda vinkeln för att vrida fibrernas ändar, så att planen genom kär- norna i fiberändarna blir inriktade med varandra eller allmänt, med en translationsförflyttning av fiberändarna före skarvning- en, så att fiberkärnorna i de båda fiberändarna blir inriktade eller upplinjerade med varandra.The definite differences taken as a function of the angle of rotation forms curves for the bodies and the ends respectively. The curves are compared and moved in parallel to a new angular position, where a maximum correspondence is obtained between the shape of the curves. the angle between the curves in this angular position give the angular displacement around the body the central axis of the pairs or fiber ends between the optically inhomogeneous ones or disturbing areas, ie in the specific case between through the two cores of the ends of the optical fibers, i the starting positions of the bodies and the ends, respectively. When splicing two seeds double-core fibers used in this way are determined the angle to rotate the ends of the fibers so that the plane through the core the nodes at the fiber ends become aligned with each other or generally, with a translational movement of the fiber ends before splicing one, so that the fiber cores at the two fiber ends become aligned or aligned with each other.

Vid bestämning av vinkelförskjutningen för de optiskt störande områdena kring längdaxeln, i det särskilda fallet mellan planen genom de två kärnorna hos två i godtyckliga vinkelutgångslägen 503 451 5 placerade ändar hos optiska fibrer av typen med dubbel kärna, belyses kropparna resp ändarna med ett, t ex i huvudsak paral- lellt, strålknippe från en ljuskälla försedd med lämplig optik, särskilt i huvudsak vinkelrätt mot längdriktningen hos kropparna resp fiberändarna. I fiberfallet kan ändytorna liksom för skarv- ning genom smältsvetsning vara anbragta nära eller så gott som intill varandra med fiberändarnas längdaxlar väsentligen inrik- tade med varandra eller åtminstone väl parallella med varandra.When determining the angular displacement of the optically interfering the areas around the longitudinal axis, in the particular case between the planes through the two cores of two in arbitrary angular starting positions 503 451 5 placed ends of dual core type optical fibers, the bodies or the ends are illuminated with a, e.g. light beam from a light source equipped with suitable optics, in particular substantially perpendicular to the longitudinal direction of the bodies respectively the fiber ends. In the case of fiber, the end surfaces, as for by fusion welding be placed close to or almost adjacent to each other with the longitudinal axes of the fiber ends substantially aligned with each other or at least well parallel to each other.

Belysningen åstadkoms då med fördel med hjälp av en enda lämp- ligt placerad ljuskälla.The lighting is then advantageously provided by means of a single suitable located light source.

Kropparna resp ändarna hos var och en av de två fibrerna vrids sedan ett lämpligt vinkelintervall från sitt utgångsvinkelläge kring sin längdaxel. Det minsta användbara vinkelintervallet är beroende av kropparnas resp fibrernas rotationssymmetri. Om ro- tationssymmetrin är tvåfaldig, dvs om t ex tvärsnittet hos en kropp vid vridning av ett halvt varv sammanfaller med tvärsnit- tet i utgångsläget, är vinkelintervallet minst ett halvt varv.The bodies or ends of each of the two fibers are twisted then an appropriate angular range from its initial angular position around its longitudinal axis. The smallest useful angle range is depending on the rotational symmetry of the bodies or fibers. About ro- the symmetry is twofold, ie if, for example, the cross section of a body when rotating half a turn coincides with the cross-section in the initial position, the angular range is at least half a revolution.

Detta kan ibland gälla för t ex fibrer med dubbel kärna. I all- mänhet är emellertid symmetrin inte perfekt och det är då lämp- ligt med ett vinkelintervall av ett helt varv. Under vridningen bestäms för olika vinkellägen skillnaden mellan 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 när- mast utanför fiberns centrala parti liggande området. Bestäm- ningarna av skillnaderna, även benämnda höjder, görs med fördel över vinkellägen jämnt fördelade över det använda vinkelinter- vallet.This can sometimes apply to, for example, double-core fibers. I all- In general, however, symmetry is not perfect and it is with an angular range of an entire revolution. During the twist the difference between the light intensities is determined for different angular positions in light, which has passed through the fiber end and to its position corresponds to the central portion of the fiber, and in light, which has passed through the fiber end and in its position corresponds to the mast outside the central part of the fiber lying area. Determining the differences, also called heights, are done with advantage over angular positions evenly distributed over the angular inter- vallet.

De bestämda skillnaderna för den ena kroppen resp fiberänden jämförs sedan med skillnaderna för den andra kroppen resp fiber- änden. Ur denna jämförelse bestäms vinkelförskjutningen från det vinkelläge för den ena kroppen eller fiberänden relativt dess utgångsvinkelläge, som om det skulle ha varit just kroppens resp fiberändens vinkelutgångsläge, hade gett den bästa överensstäm- melsen mellan de bestämda skillnaderna för denna kropp/fiberände och skillnaderna för den andra kroppen/fiberänden. Den sökta vinkelförskjutningen kan då bestämmas som vinkeln motsvarande 503 451 6 detta vinkelläge. För fallet att kropparna är av olika slag resp fiberändarna till optiska fibrer av olika slag måste till vin- keln motsvarande det bestämda vinkelläget ett konstant värde tilläggas, som är specifikt för det par av kroppar resp par av optiska fibrer, för vilket bestämningen har utförts.The definite differences for one body or the fiber end then compared with the differences for the other body or fiber the end. From this comparison, the angular displacement is determined from it angular position of one body or fiber end relative thereto starting angle position, as if it were the body's resp the angular initial position of the fiber end, had given the best the difference between the definite differences for this body / fiber end and the differences for the other body / fiber end. The sought the angular displacement can then be determined as the corresponding angle 503 451 6 this angular position. In the case that the bodies are of different types resp the fiber ends of optical fibers of various kinds must be keln corresponding to the determined angular position a constant value added, which is specific to the pair of bodies or pairs of optical fibers, for which the determination has been made.

Vid bestämningen av skillnaderna vid olika vinkellägen för en kropp/ände för varje vinkelläge upptas en ljusintensitetskurva längs en rät linje i huvudsak vinkelrät mot kroppens/fiberändens längdaxel, varefter denna kurva utvärderas för bestämning av skillnaden mellan kurvans centrala parti och de närmast det centrala partiet liggande områdena av kurvan. För varje vinkel- läge kan vidare ljusintensitetskurvor upptas längs flera på av- stånd från varandra belägna sådana räta linjer. Vid bestämningen av skillnaden för ett visst vinkelläge används då medelvärdet av skillnaderna bestämda ur de för detta vinkelläge upptagna kur- vorna. Överensstämmelsen mellan skillnaderna pl, p2, ..., pN för den ena fiberänden och skillnaderna ql, q2, ..., qN för den andra fiberänden bestäms på fördelaktigt sätt med hjälp av en korrela- tionsfunktion C enligt N N (N Piqi - if 91,23 qi) N 22 i=1 i N _E N [Nïpﬁw i=l 1 1 där ett högt värde på C innebär en god överensstämmelse.In determining the differences at different angular positions of a body / end for each angular position a light intensity curve is recorded along a straight line substantially perpendicular to the body / fiber end longitudinal axis, after which this curve is evaluated to determine the difference between the central part of the curve and those closest to it central party lying areas of the curve. For each angular further, light intensity curves can be recorded along several spaced apart such straight lines. At the determination of the difference for a certain angular position then uses the mean of the differences determined from the curves taken for this angular position vorna. The correspondence between the differences p1, p2, ..., pN for it one fiber end and the differences q1, q2, ..., qN for the other the fiber end is advantageously determined by means of a correlated function C according to N N (N Piqi - if 91.23 qi) N 22 i = 1 i N _E N [Nïp ﬁ w i = l 1 1 where a high value of C means a good match.

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 kropp/fiberände som funktion av vinkel- vridningen. Ur interpolationsfunktionen kan då ytterligare in- terpolerade skillnadsvärden bestämmas för jämförelsen med skill- nadsvärdena för den andra kroppen/fiberänden.In most cases, the differences can only be recorded for a limited number angles of rotation and then can to evaluate the conformity more accurately an interpolation function is calculated for the determined the difference values for a body / fiber end as a function of angular the twist. From the interpolation function, further in- interpolated difference values are determined for the comparison with values for the other body / fiber end.

När en kropp har en cylindrisk yttre yta, såsom för en optisk fiber, kan för vridningen en anordning användas, där kroppen är 503 451 7 placerad mellan två inbördes parallella plana ytor i kontakt med kroppens cylindriska yta. Dessa plana ytor förskjuts sedan i förhållande till varandra och parallellt med varandra för att ge kroppen de olika vinkelinriktningarna.When a body has a cylindrical outer surface, as for an optical one fiber, a device can be used for the rotation, where the body is 503 451 7 placed between two mutually parallel flat surfaces in contact with the cylindrical surface of the body. These flat surfaces are then displaced in relationship to each other and in parallel to each other to give the body the different angles.

I det speciella fallet med ändar av optiska fibrer, särskilt optiska fibrer med dubbel kärna, kan bestämningen av vinkelför- skjutningen kring fiberändarnas längdaxel mellan planen genom optiskt störande områden resp genom de två kärnorna hos ändarna av två optiska fibrer med dubbla kärnor, användas vid förbind- ning av fibrerna för att ge goda skarvar. Då placeras ändytorna hos de optiska fibrerna nära eller alldeles invid varandra och mitt för varandra med de längsgående axlarna hos fibrerna i hu- vudsak inriktade med varandra eller åtminstone i huvudsak paral- lella med varandra. Sedan vrids fibrernas ändar kring sina längsgående axlar för att inta ett vinkelläge i förhållande till varandra, så att en vinkelinriktning mellan störområdena, sär- skilt planen genom de dubbla kärnorna, i vardera fiberänden er- hålls. Till sist fixeras fiberändarna i detta läge i förhållande till varandra på något lämpligt sätt, särskilt genom smältsvets- ning. Vridningen av den ena fiberns ände i förhållande till den andras ände skall då utföras med ett vinkelbelopp motsvarande den före vridningen bestämda vinkelförskjutningen.In the special case of optical fiber ends, in particular dual core optical fibers, the determination of angular the sliding around the longitudinal axis of the fiber ends between the planes through optically interfering areas or through the two cores of the ends of two dual-core optical fibers, used in connection of the fibers to give good joints. Then the end surfaces are placed of the optical fibers close to or directly adjacent to each other and opposite each other with the longitudinal axes of the fibers in the substantially aligned with each other or at least substantially parallel to lella with each other. Then the ends of the fibers are twisted around theirs longitudinal axes to assume an angular position relative to each other, so that an angular orientation between the disturbance areas, separate the plane through the double cores, at each fiber end held. Finally, the fiber ends in this position are fixed in proportion to each other in any suitable way, in particular by fusion welding ning. The rotation of the end of one fiber relative to it the end of the other shall then be made with an angular amount corresponding the angular displacement determined before rotation.

FIGURBESKRIVNING Ett utföringsexempel av uppfinningen, som ges i åskådliggörande men ej begränsande syfte, skall nu beskrivas i samband med de bifogade ritningarna, i vilka - figurerna 1 och 2 schematiskt visar en optisk fiber med dubbla kärnor belyst av en ljuskälla och den resulterande ljusintensi- teten efter ljusets passage genom fibern för två olika oriente- ringar 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 fibrer, - figur S visar i princip, hur vridningen av de optiska fibrer- nas ändar utförs, 503 451 8 - figur 6 i sidovy visar en hållare för vridning av en optisk fiber, - figur 7 visar ett diagram över relativ central ljusintensitet som funktion av vridningsvinkeln, - figur 8 visar ett diagram över korrelationsvärden som funktion av förskjutningsvinkeln, - figur 9 visar ett diagram liknande det i figur 8 men för ett mindre vinkelintervall.DESCRIPTION OF FIGURES An embodiment of the invention is given by way of illustration but not limiting purpose, will now be described in connection with the attached drawings, in which Figures 1 and 2 schematically show a dual optical fiber nuclei illuminated by a light source and the resulting light intensity after the passage of light through the fiber for two different orientations. rings of the stress concentration ranges of the fiber in relation to the direction of the incident light rays, figure 3 schematically shows the beam path and electrodes in a joint optical fiber applicator, figure 4 schematically, partly in block form, shows a device for splicing optical fibers, Figure S shows in principle how the rotation of the optical fibers the ends of the nose are performed, 503 451 8 figure 6 in side view shows a holder for rotating an optical fiber, Figure 7 shows a diagram of relative central light intensity as a function of the angle of rotation, figure 8 shows a diagram of correlation values as a function of the offset angle, figure 9 shows a diagram similar to that in figure 8 but for one smaller angular range.

BESKRIVNING Av FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM Nedan skall uppfinningen beskrivas i samband med inriktning och förbindning av ändar hos optiska fibrer med dubbel kärna.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The invention will be described below in connection with the focus and connection of ends of dual core optical fibers.

I figurerna 1 och 2 visas schematiskt strålgången vid passage av ett plant strålknippe (kommer uppifrån sett i figurerna) genom en optisk fiber 1 av typen med två kärnor 3, vriden i två olika orienteringar kring sin längdaxel. Den optiska fibern 1 har ock- så en mantel eller cladding 5 med i huvudsak yttre cirkulärcy- lindrisk yta, som omger kärnorna 3. Dessa är belägna på två platser i förhållande till fiberns längdaxel, vilka ligger mer eller mindre exakt diametralt motsatt varandra, sett i fiberns tvärsnitt, dvs så att de ligger i ett plan 8 genom fiberns 3 längdaxel 7. Vid förbindning av två sådana fibrer skall för upp- nående av maximal transmission av ljus från den ena fiberkärnan i en fiberände till motsvarande fiberkärna i den andra fiberän- den vid en skarv, ändytorna hos kärnorna i de båda fiberändar, som skall skarvas ihop, placeras mitt för varandra.Figures 1 and 2 schematically show the beam path when passing a flat beam (coming from above seen in the figures) through an optical fiber 1 of the type with two cores 3, twisted into two different ones orientations around its longitudinal axis. The optical fiber 1 has also so a sheath or cladding 5 with substantially outer circular cycles light surface, which surrounds the cores 3. These are located on two places in relation to the longitudinal axis of the fiber, which are more or less exactly diametrically opposite to each other, as seen in the fibers cross-section, i.e. so that they lie in a plane 8 through the fiber 3 longitudinal axis 7. When connecting two such fibers, for reaching maximum transmission of light from one fiber core in one fiber end to the corresponding fiber core in the other fiber end it at a joint, the end faces of the cores at the two fiber ends, to be joined together, placed in the middle of each other.

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 fiberns längdaxel. Kurvan är vi- dare upptagen längs en linje, som går approximativt genom fo- kallinjen för den lins, vilken bildas av fiberns mantel 5. I figur 1 visas en orientering av en optisk fiber 1, vid vilken fiberkärnorna 3 är placerade, så att de båda ligger i linje med och symmetriskt i förhållande till det inkommande strålknippets riktning. Ljusstrålar, som infaller mot kärnorna 3 bidrar inte i nämnvärd grad till den ljusintensitet, vilken kan iakttas på 503 451 9 andra sidan fibern, dvs efter ljusstrålarnas passage genom fi- bern 1. Avböjningar av ljusstrålarna äger rum vid dessas passage in i och ut från dessa områden och vid reflexion mot fiberkär- nornas yta. Eftersom i detta fall ljusstrålarna kan passera obe- hindrade genom den optiska fiberns yttre manteldelar och vidare en cylindrisk kropp, såsom nämnts ovan, har en fokuserande ef- fekt på inkommande parallella ljusstrålar, vilken benämns den optiska fiberns linseffekt, fås en avsevärd ljusintensitet vid det motsvarande fokuset, vilket i ljusintensitetskurvan visar sig som en tämligen hög central topp 9.At the bottom of these figures is shown the intensity of light, which has passed the fibers, where the intensity curve is taken along a perpendicular to the incident parallel beam, partly perpendicular to the longitudinal axis of the optical fiber. The curve is vi- occupied along a line passing approximately through the the cold line of the lens formed by the sheath of the fiber 5. I Figure 1 shows an orientation of an optical fiber 1, in which the fiber cores 3 are positioned so that they are both aligned and symmetrically with respect to the incoming beam direction. Light rays incident on the cores 3 do not contribute to appreciable degree to the light intensity which can be observed 503 451 9 on the other side of the fiber, i.e. after the passage of the light rays through the fiber bern 1. Deflections of the light rays take place at their passage in and out of these areas and when reflecting on fiber cores nornas yta. Since in this case the light rays can pass unnoticed obstructed by the outer sheath portions of the optical fiber and beyond a cylindrical body, as mentioned above, has a focusing effect effect on incoming parallel light rays, which is called it the optical power of the optical fiber, a considerable light intensity is obtained at the corresponding focus, as shown in the light intensity curve itself as a rather high central peak 9.

I figur 2 är orienteringen av den optiska fibern i stället så- dan, att de två kärnorna 3 i huvudsak ligger längs en diameter i den optiska fibern, vilken diameter är vinkelrätt mot det infal- lande parallella strålknippets riktning. Såsom framgår av figu- ren, förhindras i detta fall en stor del av de infallande ljus- strålarna att passera genom den optiska fibern på grund av den störande effekten av kärnorna 3. De kvarvarande ljusstrålarna, som placerar genom den optiska fibern, såsom om denna vore en cylindrisk kropp, bryts annars samman på vanligt sätt enligt linseffekten. En ljusintensitetskurva, som visas nedtill i figur 2, har då en central topp 9, vilken har betydligt lägre höjd i detta fall jämfört med kurvan nedtill i figur 1.In Figure 2, the orientation of the optical fiber is instead that the two cores 3 lie substantially along a diameter i the optical fiber, the diameter of which is perpendicular to the incident parallel direction of the beam. As can be seen from FIG. clean, in this case a large part of the incident light is prevented the rays to pass through the optical fiber due to it disturbing effect of the nuclei 3. The remaining light rays, which places through the optical fiber, as if it were one cylindrical body, otherwise collapses in the usual way according to lens effect. A light intensity curve, shown at the bottom of the figure 2, then has a central top 9, which has a significantly lower height in this case compared to the curve at the bottom of Figure 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 mellan intensitetsvärdena hos de i dessa figurer visade kurvorna. I dessa kurvor bestäms för vridningar av fibern 1 vid olika vinkellägen ett värde h, som är skillnaden mellan höjden hos den centrala toppen 9 och direkt omgivande partier 10 av ljusintensitetskurvan.In a continuous rotation of the optical fiber 1 around its longitudinal axis curves of the type are obtained, which are shown at the bottom of the figures 1 and 2 and in which the central intensity peak 9 has values, which lie between the intensity values of those in these figures showed the curves. In these curves are determined for twists of the fiber 1 at different angular positions a value h, which is the difference between the height of the central top 9 and immediately surrounding portions 10 of the light intensity curve.

Detta värde h bestäms för olika vinkellägen hos den optiska fi- bern 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 503 451 10 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.This value h is determined for different angular positions of the optical fiber. bern 1, eg for every tenth degree. The fixed heights are available inserted in the diagram in Fig. 7 for two different fibers, in this case for two different fiber ends, which are to be spliced together, one left fiber end and a right fiber end. For fibers of the same kind should their height profiles as shown in Figure 7 have in principle the same 503 451 10 appearance and with an appropriate displacement of the profile curves can these are made to conform in the best way. It thereby obtains the offset value in the angular joint will then be the angular displacement the displacement between the fiber ends in their initial positions.

För en numerisk utvärdering av överensstämmelsen kan de bestämda värdena på h skrivas som vektorer P respektive Q: P Q {P1|P2rP3v---:P35} (1) {qlrqzrq3r~~°rq3ﬁ} (2) där pl, ql är värden vid vinkelläget 0°, p2, q2 är värden vid vinkelläget l0°, etc.For a numerical evaluation of conformity, they can determine the values of h are written as vectors P and Q, respectively: P Q {P1 | P2rP3v ---: P35} (1) {qlrqzrq3r ~~ ° rq3 ﬁ} (2) where p1, q1 are values at the angular position 0 °, p2, q2 are values at angular position l0 °, etc.

En korrelationsfunktion definieras sedan på följande sätt: N3N/4-l 3N$%-1 3NšÉ-1 2 c k u x y - 5 i=N/4 xnkyl _ i=N/4 xuk i=N/4 h) ( ' ' ' V NaN/irl 2 au/š-l 2 N3N/4-1 2 su/ix-l 2 r- x- -< x- > 1-r- y--< y-> 1 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 = {x1,x2,x3,...,xN} (4) Y = {Y1rY2rY3r---:YN} (5) N är antalet betraktade ekvidistanta mätpunkter och antas vara jämnt delbart med 4, så att för t ex vektorerna P, Q gäller N = 36, och k är det indexvärde, där punkterna startar i vektorn X vid beräkning av korrelationen. Indexvärdet k är ett heltal i intervallet -N/4 5 k < N/4 och det motsvarar då också ett vin- kelvärde. Korrelationen beräknas enligt (3) för ett antal punk- ter, som motsvarar hälften av totala antalet N av mätpunkter och alltså motsvarande en vridning av ett halvt varv av fibrerna.A correlation function is then defined as follows: N3N / 4-l 3N $% - 1 3NšÉ-1 2 c k u x y - 5 i = N / 4 xnkyl _ i = N / 4 xuk i = N / 4 h) ('' 'V NaN / irl 2 au / š-l 2 N3N / 4-1 2 su / ix-l 2 r- x- - <x-> 1-r- y - <y-> 1 2i = N / 4 ”k i = N / 4” k 2i = N / 4 l i = N / 4 l (3) where the vectors X and Y are defined as X = {x1, x2, x3, ..., xN} (4) Y = {Y1rY2rY3r ---: YN} (5) N is the number of equidistant measuring points considered and is assumed to be evenly divisible by 4, so that for eg the vectors P, Q, N = 36, and k is the index value, where the points start in the vector X when calculating the correlation. The index value k is an integer in the interval -N / 4 5 k <N / 4 and it then also corresponds to a win- value. The correlation is calculated according to (3) for a number of points. corresponding to half the total number of N of measuring points and thus corresponding to a twist of half a turn of the fibers.

Närmare bestämt beräknas korrelationen för N = 36 mellan mät- punkterna xk+9, xk+10' ..., xk+23 och yg, ylo, ..., y23, eller för t ex mätvärden vid vridningsvinklarna (-90°+k'10°), 503 451 ll (-80°+k'l0°), (-70°+k'l0°), ..., (70°+k°l0°), 80°+k°lO°) för den ena fibern och vid vridningsvinklarna -90°, -80°, -70°, ..., 70°, 80° för den andra fibern. Startindex k genomlöper här hel- talen från och med -9 till och med 8 och motsvarar alltså vin- kelvärden i X-vektorn -90°, -80°, ..., 80°. På detta sätt beräk- nade korrelationsvärden C för två fiberändar (sätt X = P, Y = Q) finns införda i diagrammet i fig. 8. Av denna figur framgår att korrelationsmaximum fås approximativt vid 0° eller k = 0.More specifically, the correlation for N = 36 between the points xk + 9, xk + 10 '..., xk + 23 and yg, ylo, ..., y23, or for eg measured values at the angles of rotation (-90 ° + k'10 °), 503 451 ll (-80 ° + k'10 °), (-70 ° + k'10 °), ..., (70 ° + k ° 10 °), 80 ° + k ° 10 °) for the one fiber and at the angles of rotation -90 °, -80 °, -70 °, ..., 70 °, 80 ° for the other fiber. Start index k runs through here completely numbers from -9 to 8 and thus corresponds to the kel values in the X-vector -90 °, -80 °, ..., 80 °. In this way, correlation values C for two fiber ends (set X = P, Y = Q) are entered in the diagram in Fig. 8. This figure shows that correlation maximum is obtained approximately at 0 ° or k = 0.

Med korrelationsfunktionen (3) är det sålunda möjligt att jäm- föra 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,P,Q), ke[-N/4, +N/4]} = c(K,N,P,Q) i (6) kan förskjutningen i vinkelled kring fibrernas längdaxel mellan planen genom fibrernas två kärnor eller allmänt mellan två ändar av likadana fibrer, som uppvisar en optisk inhomogenitet vid vridningen kring sin längdaxel av det i fig. 1 och 2 illustrera- de slaget, grovt bestämmas som a = lO(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 i9°.With the correlation function (3) it is thus possible to compare bring an h-profile vector P with another h-profile vector Q to find the position, ie the summation interval for the vector P, where the maximum correlation can be obtained between the two h-profiles see Fig. 8. If, for example, K is the point where the maximum the relationship exists, so that nax {c (k, N, P, Q), ke [-N / 4, + N / 4]} = c (K, N, P, Q) i (6) the displacement in the angular direction about the longitudinal axis of the fibers between the plane through the two cores of the fibers or generally between two ends of similar fibers, which exhibit an optical inhomogeneity at the rotation about its longitudinal axis of that illustrated in Figs. they kind, roughly determined as a = 10 (K - N / 4) (degrees) (7) where the number 10 is a scale factor, which indicates that the measuring points are located at every 10th degree. Equation (3) gives the displacement a by one accuracy less than or better than i9 °.

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 anpassning ("cubic spline“). Den så bestämda funktionen för den ena fiberänden kan för numeriska beräkningar betecknas som en vektor liksom ovan Pa = {P1IP2rP3r°~~IPN} (8) 503 451 12 med komponenter lika med de interpolerade h-värdena i t ex N = 36 punkter avvikande från vinkeln a med -17°, -16°, -15°, ..., l7°, l8°. På motsvarande sätt betecknas en vektor Q för den and- ra fiberänden liksom ovan Q = {q1rq21q3r---rqN} (9) med komponenter lika med de interpolerade h-värdena i N punkter, t ex vid vinkelvärden -l7°, -16°, -15°, ..., l7°, l8° såsom ovan.Within such a defined range of t9 °, a smooth profile curve of the quantity h for each fiber end is determined using a curve fitting method, for example by interpolation with cubic adaptation ("cubic spline"). The so definite function of it one fiber end can for numerical calculations be referred to as one vector as above Pa = {P1IP2rP3r ° ~~ IPN} (8) 503 451 12 with components equal to the interpolated h-values in eg N = 36 points deviating from angle α by -17 °, -16 °, -15 °, ..., 17 °, 18 °. Correspondingly, a vector Q is denoted by the the fiber end as above Q = {q1rq21q3r --- rqN} (9) with components equal to the interpolated h-values at N points, eg at angular values -17 °, -16 °, -15 °, ..., 17 °, 18 ° as above.

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 G, vilken ger maximal korre- lation, dvs så att Max{c(k,N,1>a,Q), ke[-N/4, +N/4]) = c(1<,N,P,,,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 - 9°,a + 9°). Maximum hos kurvan i fig. 9 ligger här vid 8 = -l,0°.The correlation function (3) is used again to determine the correlation the relationship between the interpolated values according to (8) and (9) for different values of the starting index k, which in the example according to the above corresponds to the angular deviations -8 °, -7 °, -6 °, ..., 8 °, 9 ° from the ning angle a. Then, as above, the starting index K is determined again and the corresponding angular deviation G, which gives the maximum correction lation, ie so that Max {c (k, N, 1> a, Q), ke [-N / 4, + N / 4]) = c (1 <, N, P ,,, Q) (10) A curve plotted for the correlation values that have been determined by means of the interpolated values for the h-profiles in Fig. 7, shown in Fig. 9 for the angular range (a - 9 °, a + 9 °). Maximum of the curve in Fig. 9 is here at 8 = -1.0 °.

Den slutgiltigt bestämda vinkelförskjutningen afinal mellan än- darna av de två fibrerna erhålls då som Gfinal = (I + e I det i fig. 7 - 9 visade exemplet är sålunda vinkelförskjut- ningen mellan fiberkärnornas lägen eller planet genom dessa i de båda optiska fibrerna med dubbel kärna lika med afinal = O - 1,0 = -l,0°. Detta innebär, att om den högra fiberns h-profil, som framgår av de fyllda cirklarna i fig. 7, förflyttas en vinkel afinal = -1,0° (vinkeln 1,0° i riktning åt höger sett i figu- ren), kommer det största värdet på korrelationen att erhållas och en bästa överensstämmelse mellan de uppmätta h-värdena. Det- 503 451 13 ta motsvarar en vridning av den högra fibern samma vinkel l,0° åt det ena hållet.The final angular displacement afinal between the ends the results of the two fibers are then obtained as Gfinal = (I + e Thus, in the example shown in Figs. 7-9, the angular displacement is between the positions of the fiber cores or the plane through them in the both dual core optical fibers equal to afinal = 0 - 1.0 = -1.0 °. This means that if the h-profile of the right fiber, which shown by the filled circles in Fig. 7, an angle is moved afinal = -1.0 ° (angle 1.0 ° to the right in the figure pure), the largest value of the correlation will be obtained and a best match between the measured h-values. The- 503 451 13 ta corresponds to a rotation of the right fiber at the same angle 1.0 ° in one direction.

Vid varje beräkning av korrelationsvärdet C med hjälp av formel (3) för att preliminärt bestämma ett mindre vinkelintervall, där en noggrannare beräkning görs, såsom har beskrivits ovan i sam- band med formlerna (8) - (10), utnyttjas bara bestämda värden för ett vinkelintervall av 180°. Detta ger i många fall till- räcklig noggrannhet. De valda gränserna för indexet i vid summe- ringen motsvarar emellertid bara en inbördes vinkelförskjutning av högst 190°, vilket kan vara tillräckligt, om fibrerna har en motsvarande rotationssymmetri, dvs om sett i ett tvärsnitt detta samman faller med sig självt vid en vridning av l80°, dvs en 2- faldig rotationssymmetri. Vid fibrer, som inte uppfyller detta kriterium, måste summeringsintervallen utvidgas, så att korrela- tionsvärden motsvarande vridningar av il80° kan beräknas.: För detta utvidgas vektorerna P och Q cykliskt: P' = fPlfPzfPs'~--fP3efP37'P3efP39f---fPvzl (V) 9' = íqvqzfqsf---fqasfqavfqssfqssw--Hqvzí (f) där pl = p37, ql = q37 är värden vid vinkelläget 0°, p2 = p38, qz = q38 är värden vid vinkelläget 10° vid en vridning från ut- gångsläget, etc.In each calculation of the correlation value C using formula (3) to preliminarily determine a smaller angular range, where a more accurate calculation is made, as described above in the bands of formulas (8) - (10), only certain values are used for an angular range of 180 °. In many cases, this sufficient accuracy. The selected limits for the index in the sum however, the ring corresponds only to a mutual angular displacement of not more than 190 °, which may be sufficient if the fibers have one corresponding rotational symmetry, ie if seen in a cross section this coincides with itself at a rotation of 180 °, i.e. a 2- folded rotational symmetry. In the case of fibers that do not meet this criterion, the summation intervals must be extended so that the tion values corresponding to rotations of il80 ° can be calculated: For this, the vectors P and Q expand cyclically: P '= fPlfPzfPs' ~ --fP3efP37'P3efP39f --- fPvzl (V) 9 '= íqvqzfqsf --- fqasfqavfqssfqssw - Hqvzí (f) where p1 = p37, q1 = q37 are values at the angular position 0 °, p2 = p38, qz = q38, values at the angular position are 10 ° at a rotation from the walking mode, etc.

En något modifierad korrelationsfunktionen C' får då utseendet 36 36 36 2 (36_§ Pi+kqi - __ Pimffïlqi) C/(k'36,P/'Q/)= 1-1 1-1 i- (3) se 2 se 2 36 2 se 2 [M_E phk-L Pina N36, qi-p qi) 1 i=l i=l i=1 i=l Här motsvarar k = 1 en inbördes vinkelförskjutning av 10°, k = 2 en förskjutning av 20°, etc upp till k = 36, som motsvarar en inbördes vinkelförskjutning av 360°. Liksom ovan bestäms det k- värde, för vilket korrelationsfunktionen C' får ett maximalt värde, och detta ger ett första, grovt värde på vinkelförskjut- 503 451 14 ningen. Sedan utförs den finare bestämningen med hjälp av inter- polationsförfarandet enligt ovan.A slightly modified correlation function C 'then gets the appearance 36 36 36 2 (36_§ Pi + kqi - __ Pimffïlqi) C / (k'36, P / 'Q /) = 1-1 1-1 i- (3) 2 2 2 2 2 2 [M_E phk-L Pina N36, qi-p qi) 1 i = l i = l i = 1 i = l Here k = 1 corresponds to a mutual angular displacement of 10 °, k = 2 an offset of 20 °, etc. up to k = 36, which corresponds to one mutual angular displacement of 360 °. As above, the k- value, for which the correlation function C 'gets a maximum value, and this gives a first, coarse value of the angular displacement 503 451 14 ningen. Then the finer determination is performed by means of inter- the polishing procedure as above.

Det ovan beskrivna förfarandet för bestämning av vinkelförskjut- ningen kring längdaxeln mellan två ändar hos likadana optiska fibrer kan utföras i vanliga processorstyrda skarvningsapparater för optiska fibrer och det kan i dessa utnyttjas för att på ett enkelt sätt åstadkomma en ihopfogning av sådana fibrer med skar- var, i vilka optiskt störande områden i en fiberände är väsent- ligen inriktade med motsvarande optiskt störande områden i en annan fiberände och i vilka i det speciella fallet alltså två kärnorna i fibrer med dubbel kärna är väsentligen inriktade och placerade mot varandra.The above-described method for determining angular displacement the longitudinal axis between two ends of the same optical fibers can be made in ordinary processor-controlled splicing devices for optical fibers and it can be used in these to easily achieve a joining of such fibers with in which optically interfering areas at a fiber end are essential aligned with the corresponding optically interfering areas in a other fiber end and in which in the special case thus two the cores of dual core fibers are substantially aligned and placed against each other.

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 strålkly- vare 19. Det sålunda åstadkomna enda parallella strålknippet avböjs ytterligare i ett prisma 21 och avbildas med hjälp av en lins 23 på de ljuskänsliga elementen i en ej visad videokamera.Certain essential parts of a commercially available splice joint device for standard optical fibers is shown in Figure 3. Two light sources 13 are arranged so that they emit light beams, which hits the optical fiber 1 in mutually perpendicular directions nings. The light beams through the fibers pass through optical lenses 15 of standard quality, deflected by means of prisms 17 and assembled to a single parallel beam by means of a beam splitter was 19. The only parallel beam thus obtained is further deflected in a prism 21 and imaged by means of a lens 23 on the light-sensitive elements of a camcorder (not shown).

Linsen 23 kan tillhöra denna videokamera. Med hjälp av detta optiska system kan således en optisk fiber betraktas i två vin- kelräta riktningar. De båda ljuskällorna aktiveras härvid lämp- ligen omväxlande med varandra. Vid en skarvning av två optiska fibrer alstras en ljusbåge mellan elektroder 25, som är så pla- cerade, att ljusbågen uppvärmer ändytorna hos de båda fibrerna och smälter samman ändarna.The lens 23 may belong to this camcorder. With the help of this optical systems, an optical fiber can thus be considered in two straight directions. The two light sources are activated in this case. alternately with each other. At a splice of two optical fibers, an arc is generated between electrodes 25, which is so that the arc heats the end faces of the two fibers and fuses the ends together.

En anordning för att skarva två optiska fibrer visas schematiskt i figur 4. Denna anordning är i princip en konventionell auto- matisk skarvningsanordning för optiska fibrer kompletterad med anordningar för att orientera fibrerna i vinkelled och eventu- ellt försedd med särskilda rutiner för att analysera de bestämda ljusintensitetskurvorna. Figur 4 är också schematisk med vissa delar av det optiska systemet utelämnade, så att t ex inga lin- 503 451 15 ser och prismor visas och bara en enda ljuskälla 13.A device for splicing two optical fibers is shown schematically in Figure 4. This device is in principle a conventional optical splicing device for optical fibers supplemented with devices for orienting the fibers in angular joints and possibly provided with special routines for analyzing the specific ones the light intensity curves. Figure 4 is also schematic with some parts of the optical system omitted, so that, for example, no 503 451 15 looks and prisms are displayed and only a single light source 13.

De båda optiska fibrer, vilka skall skarvas ihop, placeras med sina ändar i särskilda hållare 27, med hjälp av vilka fibrerna kan vridas kring sin längdaxel. Dessa hållare 27 är vidare an- ordnade på de vanliga inriktningsstöden 29 för fiberändarna hos skarvningsapparaten. Fiberstöden 29 kan vidare, relativt varand- ra, manövreras i samma vinkelräta riktningar, som anges 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 processorlogikmodul 33.The two optical fibers, which are to be spliced together, are placed with its ends in special holders 27, by means of which the fibers can be rotated about its longitudinal axis. These holders 27 are further used arranged on the usual alignment supports 29 for the fiber ends of the splicing device. Furthermore, the fiber supports 29 can, relatively ra, are operated in the same perpendicular directions as indicated by the both beam directions from the lamps 13 in Figure 3, and also in the longitudinal direction of the fibers by means of drive motors 31, which are controlled of logic circuits and software in a processor logic module 33.

Lampan 13 aktiveras via sina egna drivkretsar 35 av processorlo- giken 33. Elektroderna 25 drivs av motsvarande drivkretsar 37 styrda av processorlogiken 33. En videokamera 39 upptar bilden av fiberändarna och leder motsvarande bildsignaler via ett vi- deogränssnitt 41 till en bildbehandlings- och bildanalysmodul 43. Resultatet av bildbehandlingen och bildanalysen i denna mo- dul 43 leds till processorlogikmodulen 33 och ett resultat kan visas på en bildskärm 45. Också den direkt erhållna bilden av fibrernas ändområde upptagen med hjälp av videokameran 39 kan visas på skärmen 45.The lamp 13 is activated via its own drive circuits 35 by the processor 33. The electrodes 25 are driven by corresponding drive circuits 37 controlled by the processor logic 33. A camcorder 39 captures the image of the fiber ends and conducts corresponding image signals via a deo interface 41 to an image processing and image analysis module 43. The result of the image processing and image analysis in this dul 43 is routed to the processor logic module 33 and a result can is displayed on a monitor 45. Also the directly obtained image of the end area of the fibers recorded by the camcorder 39 can appears on screen 45.

Vid mätningar på och en eventuell skarvning av två optiska 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 i tvärriktningen i för- hållande till fibrernas längdaxlar 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 l och 2 för flera olika, på lika avstånd från varandra belägna kurvor tagna vinkelrätt mot fibrernas längdriktning på vardera sidor om den tilltänkta skarven.In measurements on and a possible splicing of two optical fibers these are placed with their ends in the pivot holders 27, so that the fibers are aligned parallel to and opposite each other. With help of the conventional control through the processor logic module 33 the two fibers are aligned with each other in the transverse direction in holding to the longitudinal axes of the fibers and their end faces are brought also close together. An image of the end area of the fibers can then displayed on the screen 45 and by means of the image processing and the image analysis module 43 also shows curves corresponding to the curves at the bottom of Figures 1 and 2 for several different, at equal distances spaced curves taken perpendicular to the fibers longitudinal direction on each side of the intended joint.

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- 503 451 16 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.By actuation of control knobs 47 of the rotary holders 27 is varied the angle of rotation of the fibers from a starting position, so that curves are recorded for angular values evenly distributed over a revolution, e.g. as suggested above was 10th degree. The heights h of light intensity 503 451 16 profiles for a given angular position are determined by are analyzed automatically, the height of their central peaks and the mean value of several such heights is then calculated.

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.The corresponding numerical values for each fiber end can then be continuously displayed on the screen 45. When the fibers are twisted or rolled by means of the control knob 47 can further the position of the fibers need to be adjusted in order to still be observed and this is carried as before by the automatic alignment control in the processor logic module 33 by activating the control motors 31 for the holders 29.

Med hjälp av den ovan beskrivna förfarandet kan nu de bestämda h-värdena för de båda fibrerna utvärderas för bestämning av för- skjutningen mellan vinkelläget kring fibrernas längdaxel för de optiskt störande områdena hos de optiska fibrerna i deras ut- gångsläge och alltså hur mycket fibrerna skall vridas i förhål- lande till varandra för att dessa områden i fibrerna skall bli inriktade med varandra.Using the procedure described above, they can now determine The h-values of the two fibers are evaluated to determine the the displacement between the angular position about the longitudinal axis of the fibers for those optically interfering areas of the optical fibers in their output operating position and thus how much the fibers are to be twisted in to each other in order for these areas of the fibers to become aligned with each other.

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 de optiskt stör- ande områdena blir detsamma och i det speciella fallet planet genom fiberkärnorna ligger i samma vinkel. Sedan inriktas fib- rerna med varandra i sin längdriktning åter med hjälp av den automatiska inriktningsstyrningen i processorlogikmodulen 33, genom att styrmotorerna 31 för hållarna 29 aktiveras på lämpligt sätt. Därefter bringas fibrernas ändytor till anliggning mot eller mycket nära varandra, varefter elektroderna 25 tillförs spänning och en lämplig uppvärmnings- och svetsström får passera mellan dessa under en lämpligt vald tid, varigenom de båda fib- rernas ändar ihopsmälts. Efter det att fibrernas ändar har kall- nat, är fiberskarven klar.When a splicing of the fibers is to be performed, the fibers are now twisted in relative to each other, in practice one of the fibers is twisted off its initial position while the other remains in its initial position, one angle equal to the determined angular displacement, so that the position around the longitudinal axis of each fiber for the optically the areas become the same and in the special case the plane through the fiber cores are at the same angle. Then the fiber with each other in their longitudinal direction again with the help of it automatic alignment control in the processor logic module 33, by activating the control motors 31 for the holders 29 appropriately way. Then the end surfaces of the fibers are brought into abutment against or very close to each other, after which the electrodes 25 are applied voltage and a suitable heating and welding current must pass between them for a suitably selected time, whereby the two fibers the ends of the joints are fused together. After the ends of the fibers have cooled nat, the fiber joint is ready.

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 503 451 17 parallellt med den andra. Vid denna förflyttning kommer fibern 1 att rulla och alltså samtidigt både förskjutas i sidled och vri- 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.The operating principle of the device 27 for twisting the fibers is shown in figure 5. The optical fiber 1 is arranged here in between two parallel surfaces or planes 48, one of which can be moved 503 451 17 parallel to the other. During this movement, the fiber 1 to roll and thus at the same time both displaced laterally and provided that the fiber abuts the two parallel surfaces. na. For a determination of the angular position of the fiber 1, the an indicator device such as a piece of tape 63 with an extension tande ear 65. Furthermore, there is a transparent protractor 67 with a angle gradation 69 arranged with the fiber 1 approximately in the center room. The dimensions of the fiber 1 and the protractor are such that even if the fiber 1 is rolled an entire turn, which is typically a displacement of the fiber laterally by 0.5 - 1 mm, the fiber is still close enough to the center of the protractor 67 for a sufficiently accurate angle reading must be possible.

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 anbragt. Den optiska fibern 1 ligger på den övre ytan av blocket 51, vilket alltså motsvarar den undre rörliga delen i figur 5.The corresponding device is shown in more detail in Figure 6. On a part 49 runs a rectangular block 51, which has in particular rallella upper and lower larger surfaces. Block 51 is moved, given by being affected by the tip of a screw 53, which passes through the by a suitable thread in the lower part 49. A return spring 61 is further arranged and supporting with one end against a stop surface of the lower part 49 and with its other end towards the side of the block 51, which is opposite the surface on which the screw 53 acts with its tip. On the screw 53 is the previously mentioned control knob 47 placed. The optical fiber 1 lies on the upper surface of the block 51, which thus corresponds to the lower moving part in Figure 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 1 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.The upper fixed part in figure 5 here corresponds to a fold-up plate 55, which is stored at a joint 57 in the lower part 49. When it The folding top plate 55 is lowered against a stop surface of the bottom part 49, the lower surface of the upper plate 55 is parallel to the upper the surface of the slidable block 51. the top plate 55 is held in position against this stop by means of a magnet 59, which cooperates with the material in the lower part 49, which is generally steel. Here- through, the optical fiber 1 is kept in suitable contact with both the upper plate 55 and the lower block 51 and will be rolled 1a and thereby rotated, when the control knob 47 and thereby the screw 53 is turned so that the lower block 51 is displaced, either directly affected by a force from the tip of the screw or by the turf spring 61.

Claims

5 0 3 4 51 18 PATENT REQUIREMENTS

Method for determining the displacement between angular positions about the longitudinal axes of optically inhomogeneous areas lying parallel to the longitudinal axes of two cylindrical bodies placed in arbitrary angular starting positions, in particular two ends of optical fibers, characterized in that - the bodies are illuminated with a beam , in particular substantially perpendicular to the longitudinal direction of the bodies, the beam comprising light, for which the bodies are transparent, - that the bodies are rotated a predetermined angular range, in particular at least half a revolution for a body with a corresponding symmetry and preferably a full revolution, from its initial angular position around its longitudinal axis, - that during rotation the difference between the light intensity of light which has passed through the body and to its position corresponds to the longitudinal central part of the body, and of light which has passed through the body and to its position corresponds to it almost outside the body central part of the body, - that the determined differences for one body are compared with the differences for the other body and that from this comparison the angular displacement between the bodies is determined by taking as the angular displacement the angular position of one body relative to its initial angular position , as if it had been precisely the angular starting position for this body, had given the best correspondence between the definite differences for this body and the definite differences for the other body, chosen from all possible angular starting positions for one body, possibly with addition of a constant angular value, characteristic of the pair of the two bodies, when these are of different kinds.

Method according to claim 1, characterized in that the determination of the differences is made along a line which is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the corresponding body or forms a large angle therewith and passes next to or substantially through a focal line for the body is considered as the optical lens.

Method according to one of Claims 1 to 2, characterized in that in determining the differences at different angular positions of a body, a light intensity curve is taken for each angular position along a straight line, which runs substantially perpendicular to the longitudinal axis of the body or forms a large angle with it, after which this curve is evaluated to determine the difference between the central portion of the curve and the areas of the curve closest to the central portion.

Method according to claim 3, characterized in that - for each angular position light intensity curves are taken up along several spaced apart such straight lines and - that in determining the difference for a certain angular position the mean value of the differences determined from the angular position occupied curves.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the correspondence between the differences p1, pz, ..., pN is determined for one body and the differences q1, q2, ..., qN for the other body. is determined using a correlation function C according to NN (NÉ Piqi _ .f Pi i = 1 i = where a high value of C means a good match.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that for the determined differences for one body as a function of the angular rotation an interpolation function is determined, from which further interpolated difference values are determined for the comparison with the difference values for the other body.

Method according to one of Claims 1 to 6, for bodies with a circular-cylindrical outer surface, characterized in that - during rotation, the body is placed between two mutually parallel flat surfaces in contact with the body and - that these flat surfaces are displaced in relation to each other and in parallel with each other to give the body the different angular directions. 503 451 20

Device for determining the displacement between the angular positions about the longitudinal axes of optically inhomogeneous areas lying parallel to the longitudinal axes of two cylindrical bodies placed in arbitrary angular starting positions, in particular two ends of optical fibers, characterized by - means for illuminating the bodies with a beam, which means may in particular be arranged to emit a parallel beam and / or to give the beam a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the bodies, - means for rotating each of the bodies a predetermined angular range, in particular at least one half a turn and preferably a full turn, from its initial angular position about its longitudinal axis, - means for determining during rotation for different angular positions the difference between the light intensity of light which has passed through the body and to its position corresponds to the central longitudinal portion of the body , and in light, which has passed through the body and to its position corresponds the area closest to the longitudinal central portion of the body, - means for comparing the definite differences for the first body with the definite differences for the second body and for determining from this comparison the angular position of the first body relative to its initial angular position, which if it had been precisely the angular starting position for this first body and the differences had been determined for angular values based on this angular starting position, it would have given the best correspondence between the determined differences for this first body and the differences for the second body, chosen between the determined differences for all possible angular starting positions of this first body, - means for determining the angular displacement as the sum of the angle which corresponds to this angular position and which indicates the difference between the angular positions about the longitudinal axes of the bodies for the optically inhomogeneous areas of the bodies, and of a constant angular value, which is characteristic tical for the pair of the bodies considered and is equal to zero for similar bodies.

Device according to claim 8, characterized in that the means for determining the differences at different angular positions of a body comprises - means for determining for each such angular position the light intensity along a straight line, which is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the body and passes within or near a focal area formed by light rays in the beam, which has been broken down by a main part of the body.

Device according to one of Claims 8 to 9, characterized in that the means for determining the differences at different angular positions of a body comprise - means for occupying a light intensity curve along a straight line substantially perpendicular to a straight line for each such angular position. against the longitudinal axis and means of the body for evaluating such curves for determining the difference between the central portion of the curve and the areas of the curve closest to the central portion.

ll. Device according to claim 10, characterized in - that the means for occupying a light intensity curve for each angular position are arranged to occupy light intensity curves along a plurality of spaced apart such straight lines and - that the means for evaluating the curves are arranged to when determining the difference for a certain angular position, determine the difference as the mean value of the differences determined from the curves recorded for this angular position.

Device according to one of Claims 8 to 11, characterized in that the means for comparing the determined differences and for determining the angular position are arranged so that for determining the degree of correspondence between differences p1, pz, ..., pN for one body and differences ql, qz, ..., qN for the other body calculate a correlation function C according to NNN 2 (Ni piqi - .E P12 qi) C = i = i = li = NNNN [NE of ~ <2 pi> 21- m2 qi ~ <2 qnz] i = li = 1 i = li = l where a high value of C means a good match.

Device according to one of Claims 8 to 12, characterized by 503 451 22 - means for determining an interpolation function for the determined differences for a body as a function of the angular rotation and for determining further interpolated difference values therefrom and - for the means for comparing the determined differences and for determining the angular position are arranged to also use these interpolated difference values for the comparison with the difference values for the other body.

Device according to one of Claims 8 to 13, in which a body comprises a substantially circular-cylindrical outer surface, characterized in that the means for rotating the body comprise two mutually parallel flat surfaces which are arranged to come into contact. with the outer surface of the body and which are displaceable in relation to each other and parallel to each other.

Use of the method according to any one of claims 1 to 7 in the connection of two optical fibers, each comprising in the longitudinal direction of the fiber, relative to a longitudinal axis of the fiber, eccentrically located, optically inhomogeneous areas, comprising the steps - that the end faces of the optical fibers are placed close to each other and opposite each other with the longitudinal axes of the fibers substantially aligned with each other or at least substantially parallel to each other, - that the ends of the fibers are rotated about their longitudinal axes to assume an angular position in relation to each other, so that alignment between optically inhomogeneous areas in each fiber end is obtained, - that the fiber ends are fixed in this position in relation to each other and especially connected, by heating and fusing areas at the end surfaces of the fibers, characterized in that the rotation of the end of one fiber relative to the end of the other is performed with an angular amount corresponding to the tamed the angular displacement.

Use according to Claim 15, characterized in that in determining the angular displacement, the adjacent fiber ends are illuminated from the side simultaneously with the same light beam.

Use according to one of claims 15 to 16, characterized in that - for the twist, each end of the fiber is the end is placed between two mutually parallel flat surfaces in contact with the end and - that these flat surfaces are displaced in relation to each other and parallel to each other to give the fiber end a suitable angular direction.

Use of the device according to one of claims 8 to 14 in a splicing device for splicing the ends of two optical fibers, each comprising in the longitudinal direction of the fiber, relative to a longitudinal axis of the fiber eccentrically located, optically inhomogeneous areas, which splicing device comprises - means for placing the end faces of the optical fibers close to each other and opposite each other with the longitudinal axes of the fibers substantially aligned with each other or at least substantially parallel to each other, - means for connecting the fibers ends with each other, characterized by means for rotating the end of one fiber about its longitudinal longitudinal axis relative to the end of the other fiber an angular amount corresponding to the determined angular displacement, so that alignment between the optically inhomogeneous areas in each fiber end obtained.

Use according to claim 18, characterized in that the means for lighting comprise a light source arranged to illuminate at the same time from the side the adjacent fiber ends.

Use according to one of Claims 18 to 19, characterized in that the means for rotating the end of a fiber comprise two mutually parallel flat surfaces which are arranged at such a distance that they come into contact with the end of the fiber, and which are displaceable in relation to each other and in parallel with each other.