SE522103C2 - Anordning för att detektera skador hos en optisk fiber - Google Patents

Description

:unna 10 15 20 25 30 35 522 103 _.2 _ ovan är att detekteringen ofta är för sen. Då strålningen från den trasiga fibern detekteras kan redan följdskador i det optiska systemet ha uppstått.

Syftet med denna uppfinning är att åstadkomma en metod och en anordning för att detektera en eventuell skada hos en optisk fiber på ett tidigt stadium, innan följdskador har uppstått i det optiska systemet.

Uppfinningen bygger därvid på det faktum att det är fi- berns inträdesområde eller utträdesområde som först får skador. Det är nämligen dessa delar som är kraftigast ut- satta för strålning. Normalt har man en viss del reflek- tionsförluster i fiberändarna, men denna strålning ligger i stort sett koaxiellt med fiberns utbredningsriktning.

Men då en skada uppträder i fiberns inträdes- eller utträ- desområde leder detta till att strålning sprids även i mer eller mindre radiell riktning från fibern.

Enligt uppfinningen detekteras denna i huvudsak radiella strålning, varvid en förhöjd strålningsnivå indikerar en skada i fiberns ingångszon alternativt utgångszon.

Uppfinningen kännetecknas av att en fotodetektor är anord- nad att detektera strålning som spritts i huvudsak i radi- ell riktning från den optiska fiberns ingångs- och/eller utgångsände.

Enligt en föredragen utföringsform är det optiskt spridda ljuset anordnat att träffa en diffust spridande yta innan det träffar detektorn.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i an- slutning till bifogade ritning, varvid figur 1 schematiskt visar ett optiskt fibersystem där strålning fokuseras mot fiberns kärna och där någon skada hos fibern ännu ej har uppträtt, 10 15 20 25 30 35 522 105 ;:§" _.3 _ figur 2 visar det optiska fibersystemet då en skada har uppstått i fiberns ingångsbn, vilket resulterar i spridd strålning i mer eller mindre radiell riktning från fibern, och figur 3 det optiska fibersystemet med detekteringsorgan anordnade i enlighet med uppfinningen.

I figur 1 visas ena änden 7 hos en optisk fiber vilken på känt sätt har en kärna 2, exempelvis av kvartsglas, och en omgivande cladding 1 med lägre brytningsindex, exempelvis av glas eller någon polymer med lämpligt brytningsindex.

Claddingens funktion är att stänga inne strålningen i kär- nan så att strålningen leds genom fibern i dess utbred- ningsriktning tills den lämnar fibern i dess utträdesområ- de (ej visat).

Utanför fiberns cladding 1 är i allmänhet ytterligare la- ger anordnade för att bl.a. öka den mekaniska hållfasthe- ten hos fibern. Dessa lager visas ej här eftersom de kan vara av i och för sig känt slag och ej har någon funktion för att förklara uppfinningstanken.

Infokuseringen av strålningen, exempelvis en laserstråle 4, mot fiberns ingångsände 7 görs med optik i form av en eller flera linser 3 eller speglar. Normalt förekommer en viss del reflektionsförluster i såväl fiberändarna 7 som i optiken, vilket i figuren har indikerats med pilarna 5 och 6. Denna förluststrålning ligger då i stort sett koaxiellt med fiberns utbredningsriktning (längsriktning).

Laserstrålen 4 som fokuseras mot fiberns ändyta 7 kan vara av i och för sig känt slag. Den laserkälla som är mest an- vänd i högeffektlasrar är Nd-YAG lasern, vars våglängd är 1,06 pm. Denna våglängd lämpar sig bra för överföring i optiska fibrer. Andra i och för sig kända lasrar som kan vara aktuella är exempelvis diodlasrar, C02-lasrar, CO-las- rar och andra typer av YAG-lasrar. fßan: 10 15 20 25 30 35 522 103 ;;_j=§¿1ï='-.ï_§.= -' ._ 4 _ Gemensamt för dessa typer av laserstrålning är att de höga effekterna kan förorsaka personskador såväl som skador i det optiska systemet om inte strålningen leds på korrekt sätt genom fibårn. Även en liten skada hos fibern kan för- orsaka svåra person- såväl som materiella skador.

Den del av fibern som är kraftigast utsatt för strålning är fiberns inträdesområde 7 och det är ofta där som fibern först får skador. Dessa skador leder ofta till att strål- ning sprids även i mer eller mindre radiell riktning från fibern som visas i figur 2. Genom att anbringa en fotode- tektor 8 som betraktar (känner av) denna strålning kan skador i fiberns ingångszon 7 detekteras.

Detektorn 8 kan vara anordnad att känna av denna strålning antingen direkt eller indirekt genom en transparent dif- fust spridande yta 9, se figur 3. Användandet av en diffus yta leder till att signalen blir mindre känslig för ska- dans direktivitet, dvs i vilken riktning det spridda lju- set i huvudsak går.

Lämpliga detektorer för att mäta den radiella strålningen kan eempelvis vara fotodioder, som kan användas i både fo- tovoltaisk och fotokonduktiv mode.

Detektorn 8 är lämpligen anordnad i direkt anslutning till fiberns ingångzon så som visas i figurerna 2 och 3, men kan även placeras på visst avstånd från denna zon varvid strålningen leds via optik fram till detektorn.

I de exempel som visas är detektorn 8 anordnad i anslut- ning till fiberns ingångszon 7. Det inses att detektorn analogt kan vara anordnad i anslutning till fiberns ut- gångszon, eftersom även denna zon är kraftigt utsatt för strålningsskador. Alternativt kan såväl inträdeszonen som utträdeszonen vara försedd med detektorer för avkänning av radiell strålning.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 522 103 5' PATENTKRAV

1. Metod för att detektera skador hos en optisk fiber (1, 2) avsedd för överföring av höga optiska effekter, före- trädesvis effekter som överstiger 1 kw, och där den optis- ka fibern (1, 2) har en ingångsände (7) för infallande op- tisk strålning (4) och en utgångsände där strålningen läm- nar den optiska fibern k ä n n e t e c k n a d a v att från den infallande högeffektstrålningen, exempelvis en laserstrâle (4), i huvudsak radiellt reflekterad strålning detekteras i anslutning till fiberns ingångs- och/eller utgångsände, varvid en förhöjd strålningsnivå indikerar en skada i fiberns ingångszon respektive utgångszon.

2. Metod enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att det optiskt radiellt reflekterade ljuset är anordnat att träffa en diffust spridande yta (9) innan det detekte- ras.

3. Anordning för att detektera skador hos en optisk fiber (1, 2) avsedd för överföring av höga optiska effekter, fö- reträdesvis effekter som överstiger l kW, och där den op- tiska fibern (1, 2) har en ingångsände (7) för infallande optisk strålning (4) och en utgångsände där strålningen lämnar den optiska fibern k ä n n e t e c k n a d a v att en detektor (8) är anordnad att avkänna från den in- fallande högeffektstrålningen, exempelvis en laserstråle (4), i huvudsak radiellt reflekterad strålning i anslut- ning till fiberns ingångs- (7) och/eller utgångsände, var- vid en förhöjd strålningsnivâ indikerar en skada i fiberns ingångszon respektive utgångszon.

4. Anordning enligt patentkrav 3 k ä.n n e t e c k n a d a v att en diffust spridande yta (9) är anordnad framför detektorn (8). 10 15 20 25 30 35 522 103 ø

5. Anordning enligt patentkrav 4 k n n e t e c k n a d ä a v att den diffust pridande ytan (9) är transparent.

6. Anordning enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d a v att den diffust spridande ytan (9) är reflekterande.

7. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att detektorn (8) är anordnad i anslutning till fi- berne ingångeände (7) och/eller fiberns utgångsände.

8. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att detektorn (8) är anordnad på avstånd från fíberns ingångs- eller utgångsände, varvid den radiellt reflekte- rade strålnigen är anordnad att ledas till detektorn (8) via optik.