WO1993016363A1 - Messeinrichtung für lichtwellenleiter und verfahren zur durchführung der messung - Google Patents

Messeinrichtung für lichtwellenleiter und verfahren zur durchführung der messung Download PDF

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WO1993016363A1
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lei
optical
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Winfried Lieber
Thomas Wartmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01M11/35—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides in which light is transversely coupled into or out of the fibre or waveguide, e.g. using integrating spheres
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    • G02B6/4287—Optical modules with tapping or launching means through the surface of the waveguide

Definitions

  • Measuring device for optical fibers and method for carrying out the measurement.
  • the invention relates to a measuring device for optical waveguides using an optical receiver, which has a coupling device and a light-sensitive element arranged in the radiation field of a transmission signal to be decoupled, and to which an evaluation device is assigned.
  • a measuring device of this type is known from DE-C2-34 29 947. It allows the assessment of a splice point on a single optical fiber.
  • a transmission signal is fed into the optical waveguide with the aid of a coupling device in front of the splice point and is coupled out after the splice point on the receiving side by means of a second coupling device.
  • the exit field of the decoupled transmission signal is received by a photodiode and then displayed.
  • a device for aligning two fiber ends of optical fibers in a splice is known.
  • a manipulated variable for a positioning device for the aligned alignment of the fiber ends is derived from the separate electrical measurement signals generated by the photosensitive surfaces.
  • the invention is based on the object of demonstrating a measuring device by means of which the parameters of a plurality of optical waveguides which represent the transmission behavior can be measured selectively in a simple and reliable manner.
  • the coupling device is designed in such a way that at least two optical waveguides can be inserted next to one another in an ordered structure in such a way that they have independent, adjacent radiation fields that at least two light-sensitive ⁇ sensitive elements are provided, which are arranged and aligned in this way with regard to their reception characteristics are that they detect different parts of the radiation fields, and that the measurement signals of the individual radiation fields recorded by the individual light-sensitive elements can be evaluated separately in the evaluation device.
  • the invention improves the possibilities for the selective evaluation of the received radiation fields of several light waveguides with regard to their selective optical transmission parameters.
  • An advantage of a measuring device according to the invention is, above all, that more measuring information can be obtained for each individual optical waveguide or for a group of optical waveguides of interest with a single measuring process.
  • a bending coupler can preferably be used as the receiving coupling device. In some cases, however, it is also expedient to provide other coupling devices.
  • the end (ie on the front End) the fiber optic light can be coupled out. This is particularly useful in line loss measurements where the ends of the optical fibers are accessible.
  • the characteristic optical transmission parameters of each individual optical fiber can be selectively improved over the prior art with a larger spatial resolution can be determined.
  • optical transmission parameters can be for everyone
  • Optical waveguides are selectively measured particularly precisely if, in a further expedient development, the number of light-sensitive elements is selected to be equal to the number of optical waveguides to be examined.
  • the optical transmission parameters can be determined selectively exactly with further improved spatial resolution compared to the other two cases mentioned, whereby a clear assignment between the optical waveguides and the light-sensitive elements is not necessary.
  • the selective optical transmission parameters of the optical waveguides, even of an optical waveguide ribbon can be selectively measured with the aid of a device according to the invention, without having to detach and measure the optical waveguides from the ribbon structure. Such a detachment is generally also hardly possible.
  • the invention also relates to a method for measuring the optical parameters with the aid of a measuring device of the type mentioned at the outset, which is characterized in that at least two optical waveguides are inserted into the coupling device of the optical receiver in an ordered structure so that they are independent , adjacent radiation fields are formed, that at least two light-sensitive elements are aligned with respect to the radiation fields with respect to their reception characteristics in such a way that different parts of the radiation fields are detected, and that selective light signals corresponding to the respective radiation fields are received by the light-sensitive elements and then evaluated separately.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the basic overall structure of a measuring device according to the invention with two optical fibers and two light-sensitive elements
  • FIG. 2 shows schematically the reception conditions of the optical receiver according to FIG. 1 with two radiation fields and two light-sensitive elements
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an optical receiver according to the invention with four optical fibers and two light-sensitive elements
  • FIG. 4 shows schematically the reception conditions of the optical receiver according to FIG. 3 with two light-sensitive elements
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a modification of the reception conditions according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a second exemplary embodiment of the measuring device according to the invention with four optical waveguides and four light-sensitive elements
  • FIG. 7 shows, in an enlarged, spatial representation, four light-sensitive elements according to FIG. 6 with three screens in between, 8 shows a schematic representation of the reception conditions of four radiation fields together with four light-sensitive elements according to FIG. 6 and three intervening diaphragms according to FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a third exemplary embodiment of the measuring device according to the invention with four optical fibers and eight light-sensitive elements.
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of the measuring device according to FIG. 6 with 4 optical waveguides and 4 light-sensitive elements with interposing means
  • FIG. 11 shows a schematic representation of reception conditions for a measuring line with 4 light-sensitive elements according to FIG. 10,
  • FIG. 12 shows a schematic representation of reception conditions for a measuring line modified from FIG. 11,
  • FIG. 13 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment for improved decoupling of neighboring ones
  • Figure 14 is a schematic representation of the optical
  • Imaging means in a view perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 13.
  • FIG. 1 shows a measuring device according to the invention ME1 shown, consisting of the components of an optical transmitter OT1, a splicing device MSE1, an optical receiver 0R1 and an evaluation device AE1.
  • a measuring device ME1 for example in the form of a measuring case, or are, for example, part of an optical fiber splicing device or an attenuation measuring device.
  • the following exemplary embodiments all relate to the splice attenuation of optical fibers.
  • Two optical fibers LW1 and LW2 to be spliced are placed next to one another in the measuring device ME1.
  • light is coupled into the two optical fibers LW1 and LW2 by means of a light source LA1 via a coupling device KT1.
  • Transmitter OT1 either has only a single light source to which all the optical fibers LW1, LW2 to be measured are coupled, or has a separate light source for each optical fiber LW1, LW2 to be coupled.
  • the two transmission signals TSI for the optical fiber LW1 and TS2 for the optical fiber LW2 are symbolically indicated by an arrow. For the following explanations relating to FIG. 1, it is assumed that the optical transmission signal TS2 is the same size as the transmission signal TSI, i.e. that both coupled signal levels are the same.
  • the coupling takes place according to the bending coupler principle, ie the optical fibers are laid around a cylinder ZT1 and the light signal TSI enters tangentially the fiber optic cable and the light signal TS2 tangentially into the fiber optic cable LW2.
  • the transmission signals TSI and TS2 can also be fed in directly via the open end faces of the optical fibers LW1 and LW2.
  • they can advantageously come from a specially provided measuring transmitter, such as, for example, the light wave LA1, but they can also be message signals from the light wave guides LW1 and LW2.
  • the two optical transmission signals TSI and TS2 run through the two optical fibers LW1 and LW2 via the multiple splice MSE1 to the receiving end.
  • an optical receiver 0R1 by means of a second coupling device KR1, preferably, for example, according to the bending coupler principle in an approximately tangential direction.
  • the optical waveguides LW1, LW2 are laid around a cylinder ZR1 analogously to the transmission side.
  • the optical fibers LW1 and LW2 are placed on the reception side around the cylinder ZRI of the coupling device KR1 in such a way that two independent radiation fields SF1 for the transmission signal, which are independently adjacent to one another TSI and SF2 for the transmission signal TS2, as illustrated in FIG. 2, result.
  • the main radiation directions of the radiation fields SF1 and SF2 are identified in FIGS. 1 and 2 by the amount and direction of the respectively associated radiation vectors VF1 and VF2.
  • the two radiation fields SF1 and SF2 can at least partially be detected selectively by two light-sensitive elements, LEI for the radiation field SF1 and LE2 for the radiation field SF2.
  • the radiation fields SF1 and SF2 are converted in the light-sensitive elements LEI and LE2 into electrical measurement signals RS1 and RS2 and each fed separately via two lines to a common evaluation device AE1.
  • the two light-sensitive elements LEI and LE2 are arranged symmetrically to the plane of symmetry SA2 of the radiation fields SF1 and SF2, as shown in FIG. 2.
  • the light-sensitive element LEI also absorbs part of the radiation from the optical waveguide LW2, and conversely the light-sensitive element LE2 absorbs part of the radiation from the optical waveguide LW1.
  • the coupled-over light components can, if necessary, be completely or partially eliminated by forming the difference between the two signals RS1 and RS2 (RS1 - RS2).
  • a comparator COM in the evaluation device AE1 independently compares the received measurement signals RS1 and RS2 with a common setpoint RO.
  • the analog, measured received signals RS1 and RS2 are shown overall in a display device AZ1 in comparison to the optimally expected received signal RO.
  • the snapshot shows the corresponding intensities I of the decoupled transmission signals RS1 and RS2 in comparison to the optical target measurement curve RO as a function of time t.
  • the intensity measurement curve for the received transmission signal RS1 runs below the target value intensity curve RO, that is to say that no optimal alignment has yet been achieved for the fiber ends of the optical waveguide LW1 in the multiple splicing device MSE1.
  • the fiber optic cable LW2 coincides measured intensity curve for the received transmission signal RS2 approximately with the setpoint curve RO, that is to say that the two cores of the fiber ends of the optical waveguide LW2 are sufficiently aligned with one another.
  • an actuating signal Rl (RS1 - RO) can be generated, which is then fed via the line SSI to the partial actuator SGI for the optical waveguide LWl. After optimal alignment, the difference and thus the control signal R1 becomes zero.
  • two separate measurement display devices MGI and MG2 can be provided, which display the two signal levels RS1 and RS2 separately.
  • an adjustment can also be carried out by hand.
  • an operator reads the displays of the measuring devices MGI and MG2 and / or the display device AZ1 and actuates the actuators SGI and SG2. If there are already a plurality of finished splice connections (for example by a simultaneous multiple splice connection in the case of an optical fiber ribbon BL containing the optical waveguides LW1 and LW2 (see FIG. 2)), the quality of this splice connection can be assessed using the measuring device according to the invention become.
  • the signal RS1 as shown in the display device AZ1, would be considerably below the target value RO. In this case, readjustment can no longer be carried out, but there is the possibility of cutting out the splicing point and repeating the splicing process until the tolerance values are maintained, ie until both the RS1 signal and the RS2 signal are sufficient are close to the target value RO.
  • the signal RS1 is then in the display device AZ1 where the signal RS2 is now.
  • FIG. 2 For better illustration, a schematic and enlarged sectional view is selected in FIG. 2 for the cylinder ZRI of the coupling device KR1 with a guide groove FN.
  • the ribbon cable BL is held laterally in the guide groove FN in the cylinder ZRI in order to largely prevent a lateral displacement of the optical waveguide positions with respect to the optical waveguide longitudinal axes during the measurement process.
  • the guide groove FN is expediently designed, for example with regard to its depth and width, in such a way that the optical waveguide ribbon cable BL is fixed by the groove FN.
  • the two optical fibers LW1 and LW2 experience in the guide groove FN the same curvature, so that identical decoupling ratios (for example the same radii of curvature) apply to both. It is assumed that the coatings of both optical waveguides are the same. If, for example, there are different decoupling ratios due to different colors, this can be taken into account, for example, in the form of a corresponding correction value. With the help of these measures, approximately constant measuring conditions are ensured.
  • the optical fibers LW1 and LW2 are mechanically connected in parallel next to each other.
  • a plastic such as Urethane acrylate, Pe, PB
  • the optical fibers LW1 and LW2 are mechanically connected in parallel next to each other.
  • the radiation fields SF1 and SF2 coupled out of the optical fibers LW1 and LW2 independently and independently also lie parallel next to one another.
  • FIG. 2 shows the radiation fields SF1 and SF2 and the light-sensitive elements LEI and LE2 folded down by 90 °.
  • the two radiation fields SF1 and SF2 are each indicated by a radiation lobe.
  • the direction and strength of the maximum energy density of the radiation field SF1 or SF2 are each characterized by the amount and direction of the radiation vector VF1 or VF2.
  • the two light-sensitive elements LEI and LE2 are fixedly positioned or adjusted in a plane transverse to these main radiation directions (characterized by the radiation vectors VF1 and VF2) of the radiation fields SF1 and SF2.
  • Elements LEI and LE2 are aligned symmetrically to the plane of symmetry SA2 of the radiation fields SF1 and SF2 such that the two radiation vectors VF1 and VF2 are each perpendicular to their centers. That way ensures that the light-sensitive elements LEI and LE2 each detect different parts of the radiation fields SF1 and SF2.
  • the light-sensitive element LEI is adjusted in such a way that the photocurrent from the radiation field SF1 is maximal in the absence of the radiation field SF2.
  • the element LE2 is adjusted in such a way that the photocurrent from SF2 becomes maximum when SF1 is absent.
  • the light-sensitive element LEI since there is a coupling of the light components in an area CA, the light-sensitive element LEI also absorbs part of the radiation from the optical waveguide
  • the light-sensitive element LE2 a part of the radiation of the optical waveguide LWl.
  • a diaphragm see FIGS. 7 and 8) between the light-sensitive elements LEI and LE2
  • a further advantageous boundary condition for radiation fields SF1 and SF2 lying next to one another with as little overlap as possible is also given if the radiation vectors VF1 and VF2 diverge strongly.
  • optical waveguides LW1 and LW2 or their associated radiation fields SF1 and SF2 can thus always be ensured, so that the optical parameters can be selectively and precisely determined.
  • FIG. 3 four optical waveguides are laid in parallel next to one another around the cylinder ZR3 of the coupling device KR3 in the optical receiver 0R2, analogously to FIG.
  • the four optical fibers LWl to LW4 become four radiation fields SFl to SF4 according to the bending coupler principle uncoupled. These are indicated by their radiation vectors VF1 to VF4.
  • the four radiation fields SF1 to SF4 face the two light-sensitive elements LEI and LE2 for reception in the decoupling area. It is therefore a variant of the invention in which the number of light-sensitive elements is smaller than the number of optical waveguides to be examined.
  • the light-sensitive elements LEI and LE2 convert the light energy received proportionately from the four radiation fields SF1 to SF4 into the two electrical measurement signals RS1 and RS2.
  • the latter can be used for the selective determination of the optical parameters of the optical waveguides LW1 to LW4 in an evaluation device AE1 analogously to FIG. 1 as follows:
  • the radiation fields SF1 and SF2 of a group of optical fibers LW1 and LW2 of interest, which are combined to form a two-band cable ZBL1, are detected independently and independently of one another by the two light-sensitive elements LEI and LE2.
  • FIG. 4 and the subsequent figure 5 The type of representation of FIG. 4 and the subsequent figure 5 is selected analogously to FIG. 2. Since it is a clear assignment of the radiation field SF1 to the light-sensitive element LEI and the radiation field SF2 to the light-sensitive element LE2 or the measurement signal RS2, a selective and individual determination of the optical transmission is analogous to FIGS - Characteristics of a group of optical fibers LW1 and LW2 exactly possible. Are you interested in the optical parameters of another group of optical fibers LW3 and LW4? B. a two-band cable ZBL2, these can be determined in the same way by moving the two light-sensitive elements LEI and LE2 to a position shown in dash-dot lines in FIG be positioned.
  • the measurement signal RS1 then corresponds to the light energy of the radiation field SF3 and the measurement signal RS2 to the light energy of the radiation field SF4.
  • the cylinder ZR3 of the coupling device KR3 with the optical waveguides can also be displaced in its longitudinal axis in such a way that the radiation fields SF3 and SF4 strike the fixed, light-sensitive elements LEI and LE2.
  • the two light-sensitive elements LEI and LE2 are arranged symmetrically to the plane of symmetry SA5 of the two groups of optical fibers LW1 / LW2 and LW3 / LW4.
  • the radiation fields SF1 and SF2 hit the light-sensitive element LEI perpendicularly with respect to their main radiation directions, while the radiation fields SF3 and SF4 strike the light-sensitive element LE2.
  • the electrical measurement signal RS1 then corresponds to the superimposed sum of the two radiation fields SF1 and SF2, the electrical measurement signal RS2 to the superimposed sum of the two radiation fields SF3 and SF4. In this way, a measurement value is obtained for each group of optical fibers. Measurement results obtained in this way in groups are more meaningful than a single measurement of all radiation fields with a single light-sensitive element.
  • FIG. 6 schematically shows a second exemplary embodiment of the measuring device according to the invention with four optical waveguides LW1 to LW4, four light-sensitive elements LEI to LE4 and a digital evaluation device AE6, which has a digital readout and processing unit DAV6 and a display device AZ6.
  • the transmitting part which is designed analogously to FIG. 1, is omitted here to simplify the illustration.
  • the four optical waveguides LW1 to LW4 are in the form of a ribbon cable BL6, the outer shell of which is indicated in the left part of FIG. 6 and in the remaining part of the figure for clarity. has been combined into a group and mechanically fixed in parallel next to each other.
  • This group is inserted into the guide groove FN6 of the cylinder ZR6 of the coupling device KR6.
  • the four radiation fields SF1 to SF4 represented in FIG. 6 with respect to their main radiation directions by four radiation vectors VF1 to VF4 are coupled out of four optical waveguides LW4 according to the bending coupler principle. They each meet the photosensitive sensors assigned to them in a plane transverse to the main radiation directions VF1 to VF4
  • Elements LEI to LE4 Their reception characteristics are uniquely assigned to the radiation vectors VF1 to VF4 of the radiation fields SF1 to SF4 and are aligned with each other in such a way that at least the main part of the respective radiation field can be received.
  • the light energy of the radiation fields SF1 to SF4 is converted by the light-sensitive elements LEI to LE4 into the electrical measurement signals RS1 to RS4. These are stored in a hold memory HS of the readout and processing unit DAV6 for at least four clock periods of a subsequent multiplexer MP.
  • the multiplexer MP reads the individual measurement signals RS1 to RS4 successively from the hold memory HS in four clock periods in succession.
  • the continuous measurement signals RS1 to RS4 are routed serially via an amplifier VA and are freed of interference signals with the aid of a filter F1.
  • the continuous measurement signals RS1 to RS4 are discretized using a sample and hold element SH and an analog-digital converter UA / D and stored in a measurement value memory MEM.
  • the further signal processing of the measurement signals RS1 to RS4 is carried out by a computing unit CPU which functionally links the registered measurement signals with one another, so that the associated optical transmissions for each optical fiber LW1 to LW4. characteristic parameters can be determined selectively.
  • the optical transmission parameters such as the splice attenuation
  • these are read out of the measured value memory MEM and fed to a display device AZ6 via a de-duplexer DMP.
  • the discrete time-division multiplex measurement signals RS1 to RS4 are mapped together in this in comparison to a setpoint value RO that can be optimally expected.
  • the continuous snapshot shows the intensities I of the four measurement signals RS1 to RS4 compared to the common setpoint RO as a function of time t.
  • These measured values RS1 to RS4 each describe the integral sum of the light quantity of the coupled-out radiation fields SFl to SF4.
  • the measurement signals RS2 and RS4 agree with the optimal target value RO.
  • the splices in the fiber optic cables LW2 and LW4 are thus optimal.
  • the two measured values RS1 and RS3, on the other hand, are below the optimal target value RO, that is to say that no optimal splice connections have yet been made in the optical fibers LW1 and LW3.
  • the time sequence of the splicing process itself can be recorded with the image sequences on the display or registration device, for example a printer, and used, for example, for optimization purposes of this process.
  • control signals can be obtained from the difference between the received signals RS1 to RS4 and the common setpoint RO Rl to R4 generated become.
  • These can advantageously control four partial actuators in the multiple splice point MSE1 analogously to FIG. 1 via the lines SSI to SS4.
  • R4 is also advantageous for actuating an adjustment device JV to optimize the assignment between the light-sensitive elements LEI to LE4 and the radiation fields SF1 to SF4 via the control lines SSI to SS4.
  • the adjustment device JV allows at least a displacement of the light-sensitive elements LEI to LE4 in the lateral direction to the radiation vectors VF1 to VF4.
  • the light-sensitive elements LEI to LE4 can advantageously be aligned individually or, if they are arranged on a common base GU, as shown in broken lines in FIG. 6, expediently aligned together.
  • diaphragms BL1 to BL3 are inserted between the light-sensitive elements LEI to LE4 of the optical receiver 0R6 according to FIG. 6.
  • FIG. 7 shows enlarged their spatial arrangement
  • FIG. 8 shows their view in a representation analogous to FIG. 2 with the radiation fields SF1 to SF4 according to FIG. 6.
  • the diaphragms BL1 to BL3 can advantageously move against the direction of the radiation vectors VF1 to VF4 (Compare FIG. 6) to extend in the vicinity of the optical fibers LW1 to LW4 in the guide groove FN6 of the cylinder ZR6.
  • the optical waveguides LW1 to LW4 are in the exit points of the Radiation fields SFl to SF4 shown broken off.
  • the diaphragms BL1 to BL3 run parallel to one another and to the radiation vectors VFL to VF4.
  • the wall thickness d2 of the diaphragms BL1 to BL3 is less than the width d 1 of the light-sensitive elements LEI to LE4 (1mm) (compare Figure 8) selected in the order of a few microns. In this way it is ensured that the diaphragms prevent coupling of adjacent radiation fields SF1 to SF4, so that their desired complete decoupling can be achieved. This means that measurements can be carried out particularly precisely and clearly.
  • FIG. 9 shows an optical receiving device 0R9 of a measuring device.
  • Four optical fibers LW1 to LW4 are placed in the optical receiver 0R9 around a cylinder ZR9 of the coupling device KR9 and generate four independent radiation fields SFl to SF4, the main radiation directions of which are indicated by the radiation vectors VF1 to VF4.
  • the light intensities of these radiation fields SF1 to SF4 are received by eight light-sensitive elements LEI to LE8 and converted into electrical measurement signals RS1 to RS8.
  • the light-sensitive elements LEI to LE8 are positioned transversely to the main radiation directions.
  • Their number is chosen larger than the number of radiation fields SF1 to SF4 in a radiation area to be examined by the radiation fields SF1 to SF4, so that an increased spatial resolution and thus a still further improved measurement accuracy is achieved, that is, the distance d3 two center lines of adjacent light-sensitive elements LEI to LE8 is smaller than the distance D between two adjacent radiation vectors VFL to VF4. For this reason, fine adjustment between the centers of the photosensitive elements LEI to LE8 and the radiation vectors VF1 to VF4 indicating the main radiation directions can be omitted.
  • a lateral alignment of the light-sensitive elements LEI to LE8, for example with the aid of an adjustment device JV according to FIG. 6, is generally not necessary for an exact measurement of the optical transmission parameters.
  • the electrical measured variables RS1 to RS8 are fed to an evaluation device AE9 analogous to FIG. 6 with components and functional units (DAV9, AZ9) analogous to FIG. 1 and processed further.
  • the eight sampled location space measured values RS1 to RS8 are recorded in a snapshot above the lateral location coordinate x at a distance d3.
  • the continuous envelope EH of the sample values RS1 to RS8 is indicated by means of a solid line.
  • This envelope EH has four maxima Ml to M4, to which location coordinates xl to x4 are assigned.
  • the maxi Ml to M4 correspond to the main radiation directions
  • a functional dependency between the sample values RS1 to RS8 in the processing unit DAV9 can be determined approximately by means of a concatenated Gaussian algorithm or approximately according to Shannon's sampling theorem, so that the envelope EH of the eight sample values RS1 to RS8 is functionally available and its maxima Ml to M4 are derived exactly can be.
  • light-sensitive elements LEI to LE8 it is advantageous to mount them on a common base GU, which is shown in dash-dot lines in the right half of FIG. 6, for better handling.
  • the light-sensitive elements LEI to LE8 can expediently be arranged on this in a row or in an array structure.
  • light-sensitive elements LEI to LE8 with an internal charge amplifier or so-called CCD elements have particularly favorable properties with regard to the evaluation and readout possibilities of the electrical measurement signals RS1 to RS8.
  • the latter offer the advantage that their storage values are particularly favorable for A / D conversion, so that the measurement signals RS1 to RS8 are evaluated directly in a digital computer system or in a digital imaging system (CCD camera, image processing) can.
  • this measure above all makes it easier to handle a very large number of light-sensitive elements. Rows with 10 to 2000 elements or arrays with 10 to 2000 by 10 to 2000 elements are advantageous. (Video standard). Suitable are e.g. Photo ⁇ diode and CCD arrays from EG & G Reticon (USA).
  • FIGS. 1 to 9 The exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 9 and the statements made there refer to better illustration of a specific number of optical fibers and light-sensitive elements. However, you are unlimited to any number of that
  • the number of light-sensitive elements should be selected at least five times as large as the number n of optical fibers.
  • the number m of light-sensitive elements is expediently chosen to be between 10 and 200 times (preferably approximately 100 times) as large as the number n of light waveguides.
  • m k. n, where k is at least 0.3, expediently to choose between 0.5 and up to 1.0.
  • a development of the invention is therefore based on the object of showing a way in which the coupling ratios for measurements on a plurality of optical fibers can be improved in a simple manner.
  • This object is achieved in that means are provided between the coupling-out points of the optical waveguides and the light-sensitive elements, which bring about an increased decoupling of adjacent radiation fields.
  • This development of the invention is characterized in particular by the fact that the possibilities for selective reception and for separate evaluation of the radiation fields of several optical waveguides are improved or optimized.
  • means for increased decoupling of adjacent radiation fields such as optical imaging means, holograms, Bragg cells, etc., are arranged between the decoupling points of the optical waveguides and the light-sensitive elements, optimizes the selective reception of the radiation fields, ie theirs Radiation lobes are largely decoupled from the light-sensitive elements.
  • the radiation fields or their light components are transformed in such a way that they fall onto the light-sensitive elements separately or separately from one another, whereby interference or interaction between neighboring radiation lobes is largely avoided.
  • the radiation fields emerging from the optical waveguides to be measured at their decoupling points can thus be transmitted or imaged largely without loss to the light-sensitive elements, so that their separate evaluation is made possible there.
  • the radiation fields across the connecting line of the optical waveguides each have a greater extent than along the connecting line.
  • Optical imaging means such as decoupling optics, in particular a lens system, which contains, for example, a monochromatically corrected triplet, are advantageously suitable as means for the selective, decoupled imaging of the radiation fields.
  • the radiation fields can advantageously also be imaged or transformed onto the light-sensitive elements with increased decoupling, for example using a phase hologram or using a Bragg cell, for example.
  • a further development of the invention also relates to a method with the aid of a measuring device of the type mentioned at the outset, which is characterized in that the radiation fields are imaged on the light-sensitive elements with increased mutual decoupling.
  • a further development of the invention also relates to a device for measurements on a plurality of optical waveguides, in particular according to the first measuring device according to the invention, which is characterized in that the optical receiver is designed in such a way that at least one light-sensitive element is relative to the one to be measured optical fiber is arranged to be displaceable transversely to the direction of propagation of the radiation field.
  • At least one light-sensitive element is displaceable at least once relative to the optical waveguides to be measured transversely to the direction of propagation of the radiation field ensures that radiation fields emerging from the optical waveguides to be measured are each at their decoupling points along their curvature sections emerge, sequentially and selectively detected by at least one light-sensitive element.
  • the relative movement of the light-sensitive element largely enables a separate recording of the radiation field of each optical waveguide to be measured, individually and decoupled from neighboring radiation fields. From the temporal course of the recorded intensity distributions, detailed information can be obtained individually for each optical fiber, e.g. about its state, its location (local intensity distribution), its damping behavior, etc. can be obtained and thus selectively provided for different applications for further evaluation.
  • a further development of the invention relates to a further device for measurements on a plurality of optical waveguides, in particular according to the first and / or the second measuring device according to the invention, which is characterized in that the optical receiver is designed in such a way that its coupling device with the Optical waveguides to be measured are arranged so as to be displaceable relative to at least one light-sensitive element transversely to the direction of propagation of the radiation field.
  • FIG. 10 schematically shows a measuring device ME7 according to the invention with an optical receiver OR7 and a measuring device AE7.
  • the optical receiver OR7 is connected to several optical fibers at the same time, e.g. to four optical fibers.
  • ter LWl - LW4 coupled with the aid of a coupling device KR7.
  • the four optical waveguides LW1-LW4 are combined in FIG. 10 by way of example in the form of an optical waveguide ribbon or a ribbon cable BL7 to form a group and mechanically fixed in parallel by their outer sheath AH in parallel.
  • the outer sheath AH of the ribbon cable BL7 is indicated in the left part of FIG. 10 and has been omitted in the remaining part of the figure for the sake of clarity.
  • Light signals such as e.g. Specially coupled measuring light signals or message signals at the transmission end.
  • the coupling of the light signals can expediently e.g. according to the bending coupler principle or directly via the open end faces of the optical waveguides LW1-LW4.
  • the group with the four optical fibers LW1-LW4, in particular the ribbon cable BL 7 with the preferably transparent outer sheath AH, is received on the input side in the coupling device KR7 of the optical receiver OR1, preferably by one, for example an approximately cylindrical bending beam ZR7 placed in the guide groove FN7 curved.
  • portions of the light signals carried in the optical waveguides LW1-LW4 are coupled out along the respective optical waveguide curvature section at outcoupling points according to the bending coupler principle, that is to say four emerge from the four optical waveguides LWl-LW4 at outcoupling points along their curvatures Radiation fields EFl - EF4 as E p-catch radiation fields, approximately tangential.
  • the outcoupling points lie in the region of the optical waveguide curvatures, for example on a connecting line VL, which is indicated by dash-dotted lines in FIG. 10 and extends approximately transversely to the radiation direction of the radiation fields EF1-EF4.
  • the four radiation fields EF1-EF4 are shown in FIG. 10 with regard to their main radiation directions or propagation directions represented by four individually assigned radiation vectors.
  • Means MSV1 - MSV4 are provided between the decoupling points for the radiation fields EF1 - EF4 along the optical waveguide curvature sections and a measuring or sensor line SZ, which is positioned approximately transversely to the direction of expansion of the four radiation fields EF1 - EF4 increased decoupling of adjacent radiation fields, such as, for example for EFl and EF2.
  • These means MSV1-MSV4 are individually assigned to the radiation fields EF1-EF4 or their radiation paths. This is symbolically indicated in FIG. 10 by means of boxes with the designations MSV1-MSV4, each of which is transverse to the main radiation directions of the radiation fields EF1-EF4, e.g. are arranged in a row.
  • the intermediate means MSV1-MSV4 ensure that mutual coupling of radiation lobes of neighboring radiation fields, such as e.g. of EFI and EF2 is largely avoided.
  • the radiation fields EF1-EF4 are separated from one another, starting from their decoupling points on the measuring line SZ, i.e. selective, transmitted, whereby a disturbance or interaction of adjacent radiation lobes is largely avoided.
  • the means MSV1-MSV4 thus transform or form the radiation fields EF1-EF4 emerging at the decoupling points individually on their transmission path to the measurement line SZ in such a way that they are present there in their area with improved decoupling from one another and a separate or selective evaluation are accessible. Ideally, these are the surfaces of the cores of the optical fibers or their emerging near fields.
  • the measurement line SZ is constructed with four light-sensitive elements LW1-LW4 placed side by side.
  • the means MSV1-MSV4 act on the radiation field EF1-EF4 in such a way that they are assigned four separately assigned elements LW1-LW4 in the area of the four light-sensitive elements
  • Light spots LF1 - LF4 are incident.
  • the light-sensitive spots LFl are the light-sensitive elements LWl-LW4 - LF4 assigned in a unique way.
  • the light or luminous spots LF1-LF4 are indicated schematically on the light-sensitive elements LW1-LW4 assigned to them with the aid of oval-shaped or elliptical frames drawn in dash-dotted lines.
  • MSVl - MSV4 for better decoupled imaging of the radiation fields can e.g. optical imaging means, as shown in FIGS. 13 and 14, are provided.
  • the radiation fields EF1-EF4 can advantageously also be used with phase holograms or e.g. are mapped or transformed with the aid of a Bragg cell onto the light-sensitive elements LW1-LW4 with increased decoupling. Further details on the imaging of the radiation fields EF1-EF4 with the aid of optical imaging means are shown in FIGS. 13 and 14.
  • the radiation fields EF1-EF4 with their associated light spots LF1-LF4 are selectively detected by the light-sensitive elements LW1-LW4.
  • Their reception characteristics are uniquely assigned to the radiation fields EF1-EF4 and are aligned in each case in such a way that at least the main part of the respective radiation field can always be received.
  • the light output of the radiation fields EF1-EF4 is converted by the light-sensitive elements LEI-LE4 into the electrical measurement signals RS1-RS4.
  • a discrete or digital signal evaluation these are stored in a hold memory HS of a readout and processing unit DAV7 of the evaluation device AE7 at least for four clock periods of a subsequent multiplexer MP.
  • the multiplexer MP reads out the individual measurement signals RS1-RS4 successively from the latch HS in 4 clock periods one after the other. Subsequently, the continuous measurement signals RS1-RS4 are routed serially through an amplifier VA and, with the aid of a filter F1, from interference. Signals freed.
  • the continuous measurement signals RS1-RS4 are discretized, for example with the aid of a sample-and-hold element SH and an analog-to-digital converter A / D, and are stored in a measurement value memory MEM.
  • the continuous measurement signals RS1-RS4 are expediently stored directly in the measurement value memory MEM.
  • the further signal processing of the measurement signals RS1-RS4 is carried out by a computing unit CPU, which functionally links the registered measurement signals RS1-RS4, if necessary functionally, so that the associated measured variables can be selectively determined for each optical fiber LW1-LW4.
  • the optical measured variables such as the splice attenuation, the local distribution of the optical waveguides to be measured, the phase delay, the optical waveguide identification, etc., these are read out from the measured value memory MEM and, in the discrete processing case, fed to a display device AZ7 via a demultiplexer DMP.
  • the discrete time-division multiplex measurement signals RS1-RS4 are shown together in the display device AZ7.
  • the continuous snapshot shows the temporal intensity curve I of the four measurement signals RS1-RS4 as a function of time t.
  • - RS4 each describe the integral sum of the light quantity of the outcoupled radiation fields EF1-EF4, which is detected by the light-sensitive elements LEI-LE4.
  • the two measured values RS1 and RS3 are below the measured values RS2 and RS4, i.e. With the light-sensitive elements LEI and LE3, a smaller amount of light is measured in the optical fibers LW1 and LW3.
  • Exactly one measured value RS1-RS4 is assigned to each optical fiber LWl-LW4, since in the decoupling area the four optical fibers LWl
  • a variety of information about the optical fibers LW1 to LW4 can advantageously be obtained from the selectively received signals RS1-RS4, e.g. about their location, their condition, their number, their optical parameters, such as through attenuation, phase delay times, etc. be won.
  • the measuring line SZ is therefore advantageously arranged so that it can be moved back and forth at least once in relation to the radiation fields EF1-EF4 transversely to their directions of propagation.
  • the preferably continuous or step-by-step Movement of the measuring line SZ past the radiation fields EF1-EF4 allows a temporal intensity measurement of the radiation fields EF1-EF4 to be obtained, ie the radiation fields EF1-EF4 are keyed with a higher time resolution and thus a higher spatial resolution and are therefore also decoupled from one another Evaluation available.
  • the radiation fields EF1-EF4 are thus scanned or scanned by the individual light-sensitive elements LEI-LE4 of the measuring line SZ in the manner of a camera, for example "quasi-continuously" or in discrete scanning steps. A multitude of measurement information is thus selectively available for each individual radiation field due to the improved spatial resolution.
  • the light-sensitive elements LEI - LE4 can advantageously be arranged individually or on a common base GU, as shown in dash-dotted lines in FIG. 10. If necessary, the photosensitive elements can also be arranged in the form of a measuring field or measuring array.
  • the optical receiver OR7 can also be designed such that, instead of the measuring line SZ, its coupling device KR7 with the optical waveguides LW1-LW4 to be measured is arranged to be displaceable relative to the measuring line SZ transversely to the direction of propagation of the radiation field EFl-EF4.
  • the radiation fields EF1-EF4 are thus detected sharply separately from one another by the light-sensitive elements and are displayed accordingly in the display device AZ7.
  • the coupling device on the receiving side can also be implemented by other coupling devices according to the bending coupler principle.
  • the coupling device at the receiving end can also be formed by the light-sensitive elements LEI-LE4 coupled directly to the ends of the optical waveguides LW1-LW4.
  • the bending beam or the bending coupler ZR7 is then omitted in the coupling device KR7 of the optical receiver OR7, so that the measuring line SZ, if appropriate with upstream decoupling means MSV1-MSV4, is arranged directly at the front open ends of the optical waveguides LW1-LW4 transversely to their longitudinal axis .
  • This further coupling option for the measuring line SZ is indicated by a dash-dotted box with the reference symbol SZ * , which is drawn in the immediate vicinity (exit) of the open end face of the optical fiber ribbon BL7.
  • the side-by-side light-sensitive elements LEI - LE4 of the measuring line SZ * arranged there are expediently positioned with respect to their reception characteristics transversely to the reception radiation fields EFL - EF4 coupled out from the open ends of the light waveguides LWl - LW4 in such a way that they are directly or possibly with the interposition of the decoupling means MSVl-MSV4 largely selectively mapped onto the light-sensitive elements LEI-LE4.
  • the coupling device arranged at the end in the form of the measuring line SZ * is in particular at
  • Section damping measurement is expedient where the ends of the optical fibers are freely accessible.
  • measurements on the light waveguide ribbon BL7 with the optical waveguides LW1-LW4 lying approximately parallel to one another, that is to say largely structured with the aid of the measuring device ME7, in particular when the measuring line (SZ * ) is arranged on the face or end
  • measurements for example can also be carried out on a bundle or a group with optical waveguides.
  • the optical waveguides can also be in a disordered structure to one another, as long as the selective reception of their radiation fields is largely ensured.
  • the optical receiver OR7 is then particularly suitable for fiber-optic identification when the end-side coupling of the e-receiving coupling device of the light-sensitive elements LEI-LE4 (without the light decoupling according to the bending coupler principle) is suitable.
  • the number of optical fibers in the group or bundle, the condition, the optical parameters (such as attenuation, phase delays, impulse responses, ...) of the optical fibers can be selective, the spatial position of each individual optical fiber or the local one Distribution of
  • Optical waveguides as a whole, etc. can be determined in a simple manner and made available for further evaluation.
  • the photosensitive elements in the form of a plurality of measurement lines are then advantageously arranged in a staggered manner above one another (flat array).
  • the end result is a high-resolution image, for example of the optical waveguide distribution within a bundle of cables.
  • the size of the individual light-sensitive elements within the array (measuring field) in the x and y directions is selected in the order of magnitude of the light spot incident on them.
  • the active area of an individual light-sensitive element expediently becomes approximately equal to the area of the incident light spot selected.
  • the active area of an individual light-sensitive element (receiving element) should be chosen smaller than the area of the incident light spot.
  • FIG. 11 shows the four light-sensitive elements LEI - LE4 of the measuring line SZ from FIG. 10 together with radiation fields in a reception plane x, y (see FIG. 10) transverse to the direction of propagation of the radiation fields EF1 - EF4 to illustrate the coupling relationships.
  • FIG. 11 illustrates how the means MSV1-MSV4 work, so that the radiation fields EF1-EF4 or their light spots LF1-LF4 with optimized, i.e. improved decoupling from the measuring line SZ can be detected.
  • the light or luminous spot LF1 assigned to the radiation field EF1 only falls on the light-sensitive element LEI and fills the majority of its active area with its preferably approximately elliptical or oval or e.g. also in the form of a strip.
  • the radiation field EF1 which is decoupled from the optical waveguide LW1
  • the radiation field EF1 arrives decoupled or separated from the other radiation fields EF2-EF4.
  • the coupling ratios for the radiation field EF1 are thus largely ideal or optimal.
  • the shape of the radiation field EF1 or its associated light spot LF1 is adapted to the spatial extent of the light-sensitive element EF1 as far as possible.
  • the radiation fields EF1-EF4 in FIG. 11 preferably have a greater extent than along the connecting line VL across the connecting line VL of the optical waveguides LW1-LW4, ie across the direction of expansion of the radiation fields EF1-EF4 the optical waveguide LW1-LW4 in order to make the most possible use of the light-sensitive elements LEI-LE4, which are approximately strip-shaped in FIG. 11.
  • the expansion of the radiation fields (for example EF1 and EF2) in the direction of the connecting line VL of the optical waveguides LW1-LW4 is advantageously chosen to be so small that adjacent light spots (for example LF1, LF2) do not or do not exist in the area of the reception elements LEI-LE4 overlap as little as possible.
  • the light or light spots LFl - LF4 formed by the radiation fields EFl - EF4 in the area of the light sensitive elements LEI - LE4 are larger across the connecting line VL of the optical waveguides, in particular at least twice as large as along the connecting line VL of the optical waveguides LWl - LW4.
  • a selective evaluation of the light spots LF2 'and LF3' is therefore only approximately or difficultly possible due to their superimposition in the area SM.
  • the coupling or reception ratios can also be impaired if the light spots are mapped onto a common light-sensitive element in the case of a rigid assignment of the radiation fields EF1-EF4 to the light-sensitive elements LEI-LE4.
  • the light-sensitive element LE4 from FIG. the radiation fields EF3 and EF4 with their light spots LF3 'and LF4' together, so that their selective or separate evaluation is impaired.
  • each optical fiber LW1 - LW4 to be measured has four individual, active areas assigned for light absorption.
  • the light-sensitive element LEI is divided into four, for example, strip-shaped cells LEU, LE12, LE13 and LE14.
  • the other light-sensitive elements LE2-LE4 are also designed.
  • the light spot thus strikes four measuring cells LEU-LE14 in a decoupling or receiving plane x, y, that is to say in a plane perpendicular to the direction of propagation of the radiation field EF1, so that a more refined or more spatially resolved light recording for the light spot occurs LFl results.
  • a measuring field or measuring array can advantageously also be provided. This is indicated, for example, by the division of the measuring line SZ by a dividing line TL across the strip-shaped cells LEU-LE14, LE21-LE24, ... LE41-LE44. Measuring lines with 10 to 2000 elements or arrays with 10 to 2000 times 10 to 2000 elements are advantageously suitable.
  • FIGS. 10 and 12 and the statements made refer to a specific number of optical waveguides and light-sensitive elements (4 light-sensitive elements, 4 optical waveguides) for better illustration. However, they are not restricted to any number, i.e. n-optical fiber and m-sensitive elements can be transferred.
  • FIGS. 13 and 14 schematically show an example of a means for improved decoupling of adjacent radiation fields, an optical imaging means or an outcoupling lens MSVG, which contains in particular a three-element lens system LI with a slit aperture S1.
  • Figure 13 is the coupling optics MSVG shown schematically in a coupling-out plane x, z, in which the radiation vectors of the radiation fields lie approximately parallel to one another, the direction of propagation of the radiation fields pointing in the direction of the z-axis.
  • FIG. 13 shows approximately a top view of the coupling ratio in the optical receiver OR7 from FIG. 10.
  • the coupling device KR7 for example, five optical fibers LW1-LW5 in the form of a ribbon cable BL71 are now inserted.
  • Five radiation fields EF1 - EF5 emerge from the optical fibers LW1 - LW5 at the coupling points along the respective optical waveguide curvature sections.
  • the radiation fields EF1-EF4 are decoupled from one another by the coupling optics MSVG on the measuring line SZ.
  • the radiation fields EF1-EF5 are expediently optically enlarged by the decoupling optics MSVG, preferably by a factor of 3.5 (calculated from the connecting line VL of the optical waveguides LW1-LW5 to the measuring line SZ) in order to adapt them to the sensor elements of the measuring line SZ to be able to map onto these sensor elements.
  • the optical shaping for the radiation fields EF1 takes place for decoupling
  • the intensity values of the radiation fields EF1 can advantageously be used
  • the core radiation area of the optical waveguides LW1-LW5 is expediently mapped onto the measuring line SZ or, if appropriate, onto an array.
  • FIG. 13 shows the arrangement of the decoupling optics MSVG in the sectional plane of the optical fiber ribbon BL71.
  • the light beams of the radiation fields EF1-EF5 are expediently imaged by the decoupling optics MSVG, ie they go not through their optical axis.
  • the radiation fields EF1-EF5 pass through the three-part lens system LI, to which the slit diaphragm S1 is arranged.
  • the lens system LI expediently contains a monochromatically corrected triplet made of highly refractive heavy-flint glass. This triplet preferably has good transmission in the measurement spectral range around 800 nm, flat radii for low wave abrasion and low residual reflection.
  • the slit aperture S1 arranged downstream of the lens system LI ensures that the different apertures and radiation angles of the radiation lobes of the radiation fields EF1-EF5 are optimally matched to the geometry of the sensor or light-sensitive elements of the measuring line SZ or, if applicable, of the array, and thus the max. possible optical power is coupled into their measuring cells.
  • a line sensor SZ with 256 elements with a spatial dimension of approximately 50 ⁇ m ⁇ 2.5 mm pixel size is selected as the measurement line SZ in the left half of FIG. 13.
  • the length of the measuring line SZ is then approximately 12.8 mm.
  • the object area then imaged by the decoupling optics MSVG is approximately 3.66 mm wide.
  • the BL71 optical fiber ribbon with a width of approximately 3.2 mm is located in this object area.
  • the radiation angle of the radiation fields EF1-EF5 is small, corresponding to the optical waveguide aperture, of approximately 0.1.
  • the coupling-out optics MSVG is then adapted to the coupling conditions for this specific calculation or exemplary embodiment such that the radiation distributions of the individual optical fibers LW1-LW5 fall separately from one another or spread out onto the sensor elements which are approximately 50 ⁇ m wide in this sectional view. Since the radiation cones or radiation lobes of the optical waveguides LW1 - LW5 have approximately the same direction (parallel to the optical system axis), the decoupling optics MSVG advantageously represent the radiation fields EF1 - EF5 telecentrically. Furthermore, the slit diaphragm S1 ensures a telecentric radiation pattern of the radiation fields EF1-EF5 which is adapted to the respective embodiment.
  • the passage opening DU1 of the slit S1 is expediently chosen such that there is a three-part lens system
  • the imaging optics MSVG in particular the slit diaphragm S1 with its opening DU1
  • the imaging optics MSVG are adapted to the specific coupling conditions in such a way that a slight aberration with a scattering circle diameter preferably less than 70 .mu.m on the sensor line SZ and a spatial resolution in the decoupling plane x, z Proximity of the sensor location frequency results.
  • the slit diaphragm S1 in this coupling plane x, z effects a spatial filtering of the radiation fields EF1-EF5 and thus their "focusing" or the removal of their edge distortions.
  • FIG. 14 shows the decoupling optics MSVG in a decoupling or section plane x, z perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 13.
  • this section plane the beam path of the radiation field EF1 starting from the optical waveguide is shown as an example.
  • the beam path of the radiation field EF1 expediently runs through the optical axis of the coupling optics MSVG in the center, around the relatively large aperture of the optical waveguide LW1 in the y direction, i.e. perpendicular to
  • the decoupling optics MSVG are therefore expediently used for radiation absorption in a relatively large angular range of at least ⁇ 20 °, preferably around ⁇ 35 ° and max. Laid out ⁇ 45 °.
  • a length of 2.5 mm is expediently chosen for the sensor line of the measuring line SZ.
  • the decoupling optics MSVG with the lens system LI and the slit diaphragm S1 with its passage opening DU2 are advantageously adapted to the circumstances in such a way that a scattering circle diameter of at most 2.5 mm results, as well as an outward Sufficiently large measuring aperture (approx. 0.6) for a sufficient signal level on the respective light-sensitive element.
  • the aperture of the decoupling optics MSVG is advantageously adjustable by means of the width of the passage opening DU2 and is chosen to be larger than the slot width DU1 of FIG.
  • the focal length of the optics is advantageously chosen so that it is sufficiently large for good correction, and the distance from the decoupling parts to the sensor line SZ remains below 40 mm with an enlargement of approximately 3.5.
  • the decoupling optics MSVG to also bridge a larger distance from the decoupling points of the radiation field EFI-EF5 to the measuring line SZ, as is e.g. can be predetermined by a housing which surrounds the coupling device KR7.
  • the means for better decoupling of adjacent radiation fields are in each case advantageous to the boundary conditions such as those e.g. due to the distance of the coupling-out points of the radiation fields to the measuring line SZ, the size of the light-sensitive elements, the optical fiber distance on the connecting line VL in the optical fiber ribbon BL71, etc. customized.
  • the means for improved decoupling of adjacent radiation fields here in particular the decoupling optics MSVG, are to be interpreted as a whole so that an object area with the radiation fields selectively emerging at the decoupling points is transformed into a predefinable image area with the light-sensitive elements, the radiation fields remain decoupled.

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Abstract

Die Koppeleinrichtung (KR1) eines optischen Empfängers (OR1) ist derart ausgebildet, daß mindestens zwei Lichtwellenleiter (LW1, LW2) in einer geordneten Struktur in diese nebeneinander einlegbar sind. Mindestens zwei lichtempfindliche Elemente (LE1, LE2) sind räumlich den ausgekoppelten Strahlungsfeldern (SF1, SF2) so zugeordnet, daß die Meßsignale (RS1, RS2) getrennt auswertbar sind.

Description

Meßeinrichtung für Lichtwellenleiter und Verfahren zur Durchführung der Messung.
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für Lichtwellen¬ leiter unter Verwendung eines optischen Empfängers, der eine Koppeleinrichtung sowie ein im Strahlungsfeld eines auszukoppelnden Sendesignals angeordnetes, lichtempfind¬ liches Element aufweist, und dem eine Auswerteeinrichtung zugeordnet ist.
Eine Meßeinrichtung dieser Art ist aus der DE-C2-34 29 947 bekannt. Sie erlaubt die Beurteilung einer Spleißstelle eines einzelnen Lichtwellenleiters. Vor der Spleißstelle wird ein Sendesignal mit Hilfe einer Koppeleinrichtung in den Lichtwellenleiter eingespeist und nach der Splei߬ stelle auf der Empfangsseite mittels einer zweiten Koppel- einrichtung ausgekoppelt. Das Austrittsfeld des ausgekop¬ pelten Sendesignals wird von einer Fotodiode empfangen und anschließend angezeigt.
Würde man mehrere Lichtwellenleiter in diese bekannte Meß- einrichtung einlegen, so würde nur die gemeinsame, über¬ lagerte Summe der einzelnen Strahlungsfelder der Licht¬ wellenleiter gemessen werden können. Aus dieser Superposi- tions-Su e wären Rückschlüsse auf die selektiven, charak¬ teristischen Einzel- Strahlungsfelder der eingelegten Lichtwellenleiter nicht möglich, da eine funktionale Ab¬ hängigkeit zwischen den selektiven Meßgrößen und der über¬ lagerten Summe nicht ableitbar ist. Eine Individualaussage z.B. zur Spleißdämpfung eines speziellen Lichtwellenlei¬ ters innerhalb einer Meßeinrichtung nach dem Stand der Technik ist nicht möglich.
Aus der DE-Al-39 11 429 ist eine Vorrichtung zur Ausrich¬ tung zweier Faserenden von Lichtwellenleitern in einer Spleißstelle bekannt. Durch eine Beleuchtung der beiden Faserenden eines einzigen Lichtwellenleiters von außen werden Schattenbilder der beiden Lichtwellenleiterenden erzeugt. Diese beiden Schattenbilder werden von mindestens zwei feststehenden, getrennten fotoempfindlichen Flächen, die entlang der Längsachse des Lichtwellenleiters ange¬ ordnet sind, empfangen. Aus den durch die fotoempfind¬ lichen Flächen erzeugten, getrennten elektrischen Meßsi¬ gnalen wird durch Vergleich eine Stellgröße für eine Posi¬ tioniereinrichtung zur fluchtenden Ausrichtung der Faser- enden abgeleitet. Aussagen zu charakteristischen, das Über¬ tragungsverhalten des Lichtwellenleiters beschreibenden Kenngrößen sind mit einer solchen Einrichtung nicht mög¬ lich. Insbesondere läßt sich damit keine Spleißdämpfungs¬ messung durchführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrich¬ tung aufzuzeigen, mit deren Hilfe die das Übertragungsver¬ halten wiedergebenden Kenngrößen mehrerer Lichtwellenlei¬ ter selektiv in einfacher und zuverlässiger Weise gemessen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Koppeleinrichtung derart ausgebildet ist, daß mindestens zwei Lichtwellen¬ leiter in einer geordneten Struktur so nebeneinander ein¬ legbar sind, daß sie eigenständige, nebeneinander liegende Strahlungsfelder aufweisen, daß mindestens zwei lichtemp¬ findliche Elemente vorgesehen sind, die bezüglich ihrer Empfangscharakteristika derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß sie unterschiedliche Teile der Strahlungsfelder erfassen, und daß in der Auswerteeinrichtung die von den einzelnen lichtempfindlichen Elementen aufgenommenen Me߬ signale der einzelnen Strahlungsfelder getrennt auswertbar sind.
Die Erfindung verbessert die Möglichkeiten zur selektiven Auswertung der empfangenen Strahlungsfelder mehrerer Licht¬ wellenleiter bezüglich ihrer selektiven optischen Übertra- gungs-Kenngrößen. Der dazu notwendige Mehraufwand, d.h. , der Einsatz mehrerer lichtempfindlicher Elemente, bleibt demgegenüber vernachlässigbar. Ein Vorteil einer Meßein¬ richtung gemäß der Erfindung besteht vor allem darin, daß man bereits mit einem einzigen Meßvorgang ein mehr an Meß- Information für jeden einzelnen Lichtwellenleiter oder für einer Gruppe von interessierenden Lichtwellenleitern ge¬ winnt.
Während mit der bekannten Meßeinrichtung mit nur einem einzigen lichtempfindlichen Element für n-Lichtwellenlei- ter n Einzelmessungen sukzessive auszuführen wären, um die individuellen optischen Übertragungs-Kenngrößen zu erhal¬ ten, ist bei der Erfindung nur noch ein einziger Meßvor¬ gang erforderlich. Dadurch reduziert sich der Arbeitsauf- wand für die selektive Messung der optischen Übertragungs- Kenngrößen (zum Beispiel die Dämpfung der Lichtwellenlei¬ ter oder die Spleißdämpfung an einer Verbindungsstelle) pro Lichtwellenleiter in erheblichem Umfang bei gleich¬ zeitiger Verkürzung der Meßzeit.
Als empfangsseitige Koppeleinrichtung kann bevorzugt ein Biegekoppler eingesetzt werden. Es ist aber in manchen Fällen auch zweckmäßig, andere Koppeleinrichtungen vorzu¬ sehen. So kann z.B. auch endseitig (d.h. am stirnseitigen Ende) der Lichtwellenleiter Licht ausgekoppelt werden. Dies ist insbesondere bei Strecken-Dämpfungsmessungen zweckmäßig, wo die Enden der Lichtwellenleiter zugänglich sind.
Ist gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung bei mehr als zwei Lichtwellenleitern in der Meßeinrichtung die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente kleiner als die Anzahl der zu untersuchenden Lichtwellenleiter, so können die charakteristischen, optischen Übertragungs-Kenngrößen jedes einzelnen Lichtwellenleiters gegenüber dem Stand der Technik selektiv verbessert mit einer größeren Ortsauflö¬ sung bestimmt werden.
Die optischen Übertragungs-Kenngrößen können für jeden
Lichtwellenleiter selektiv besonders exakt gemessen wer¬ den, wenn in einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente gleich der Anzahl der zu untersuchenden Lichtwellenleiter gewählt ist.
Ist gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließlich die Anzahl der lichte pfindichen Elemente größer als die Anzahl der interessierenden Lichtwellenleiter gewählt, so sind die optischen Übertra¬ gungs-Kenngrößen selektiv exakt mit weiter verbesserter Ortsauflösung gegenüber den anderen beiden genannten Fäl¬ len ermittelbar, wobei eine eineindeutige Zuordnung zwi¬ schen den Lichtwellenleitern und den lichtempfindlichen Elementen nicht erforderlich ist.
In allen drei aufgeführten Weiterbildungen der Erfindung ist es auch möglich, nicht alle vorhandenen Lichtwellen¬ leiter, sondern nur bestimmte Gruppen von interessierenden Lichtwellenleitern, wie z.B. einzelne Lichtwellenleiter- Bändchen, gleichzeitig und selektiv bezüglich ihrer indivi¬ duellen optischen Übertragungs-Kenngrößen zu vermessen.
Gemäß einer zusätzlichen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können die selektiven optischen Übertragungs- Kenngrößen der Lichtwellenleiter sogar eines Lichtwellen¬ leiter-Bändchens mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Ein¬ richtung selektiv gemessen werden, ohne die Lichtwellen- leiter jeweils aus der Bändchenstruktur herauslösen und vermessen zu müssen. Ein derartiges Herauslösen ist im allgemeinen auch kaum möglich.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Messung der optischen Kenngrößen mit Hilfe einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens zwei Lichtwellenleiter in die Koppel¬ einrichtung des optischen Empfängers in einer geordneten Struktur so nebeneinander eingelegt werden, daß eigenstän- dige, nebeneinander liegende Strahlungsfelder gebildet werden, daß mindestens zwei lichtempfindliche Elemente bezüglich ihrer Empfangscharakteristika gegenüber den Strahlungsfeldern derart ausgerichtet werden, daß unter¬ schiedliche Teile der Strahlungsfelder erfaßt werden, und daß von den lichtempfindlichen Elementen selektive Me߬ signale, die den jeweiligen Strahlungsfeldern entsprechen, empfangen und anschließend getrennt ausgewertet werden.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran- Sprüchen wiedergegeben. Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Meßeinrich¬ tung mit zwei Lichtwellenleitern und zwei licht¬ empfindlichen Elementen,
Figur 2 schematisch die Empfangsverhältnisse des opti- sehen Empfängers nach Figur 1 mit zwei Strahlungs¬ feldern und zwei lichtempfindlichen Elementen,
Figur 3 in schematischer Darstellung einen optischen Em¬ pfänger gemäß der Erfindung mit vier Lichtwellen- leitern und zwei lichtempfindlichen Elementen,
Figur 4 schematisch die Empfangsverhältnisse des opti¬ schen Empfängers nach Figur 3 mit zwei licht¬ empfindlichen Elementen,
Figur 5 in schematischer Darstellung eine Abwandlung der Empfangsverhältnisse nach Figur 4,
Figur 6 in schematischer Darstellung ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßeinrich¬ tung mit vier Lichtwellenleitern und vier licht¬ empfindlichen Elementen,
Figur 7 in vergrößerter, räumlicher Darstellung vier lichtempfingliche Elemente nach Figur 6 mit drei dazwischenliegenden Blenden, Figur 8 in schematischer Darstellung die Empfangsverhält¬ nisse von vier Strahlungsfeldern zusammen mit vier lichtempfindlichen Elementen nach Figur 6 und drei dazwischenliegenden Blenden nach Figur 7,
Figur 9 in schematischer Darstellung ein drittes Ausfüh¬ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßeinrich¬ tung mit vier Lichtwellenleitern und acht licht- empfindlichen Elementen.
Figur 10 in schematischer Darstellung die Meßeinrichtung nach Figur 6 mit 4 Lichtwellenleitern und 4 lichtempfindlic en Elementen mit dazwischen angeordneten En ,opplungs-Mitteln,
Figur 11 in schematischer Darstellung Empfangsverhältnisse bei einer Meßzeile mit 4 lichtempfindlichen Elementen nach Figur 10,
Figur 12 in schematischer Darstellung Empfangsverhältnisse bei einer zu Figur 11 abgewandelten Meßzeile,
Figur 13 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbei- spiel zum verbesserten Entkoppeln benachbarter
Strahlungsfelder mit Hilfe optischer Abbildungs¬ mittel in einer Auskoppelebene der Meßeinrichtung nach Figur 10 und
Figur 14 in schematischer Darstellung die optischen
Abbildungsmittel in einer Ansicht senkrecht zur Zeichenebene von Figur 13.
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung ME1 dargestellt, bestehend aus den Komponenten eines opti¬ schen Senders OTl, einer Spleißeinrichtung MSE1, eines optischen Empfängers 0R1 und einer Auswerteeinrichtung AE1. Diese Komponenten sind zweckmäßig zu einem Meßgerät ME1 , zum Beispiel in Form eines Meßkoffers, zusammengefaßt oder sind z.B. Bestandteil eines Lichtwellenleiter-Splei߬ gerätes oder eines Dämpfungsmeßgerätes. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beziehen sich sämtlich auf die Splei߬ dämpfung von Lichtwellenleitern. Neben diesem besonders vorteilhaften Anwendungsgebiet der Erfindung besteht aber auch die Möglichkeit, die Erfindung zur Messung weiterer optischer Übertragungs-Kenngrößen, zum Beispiel für Phasen¬ laufzeiten, Impulsantworten, Streckendämpfung usw. einzu¬ setzen.
Zwei zu spleißende Lichtwellenleiter LWl und LW2 sind ne- beneinanαer in die Meßeinrichtung ME1 eingelegt. Im opti¬ schen Sender OTl von Figur 1 wird mittels einer Lichtquel¬ le LA1 Licht über eine Koppeleinrichtung KT1 in die beiden Lichtwellenleiter LWl und LW2 eingekoppelt. Der optische
Sender OTl weist entweder nur eine einzige Lichtquelle, an die alle zu messenden Lichtwellenleiter LWl, LW2 gemeinsam angekoppelt sind, oder für jeden anzukoppelnden Lichtwel¬ lenleiter LWl, LW2 eine eigene Lichtquelle auf. Die beiden Sendesignale TSI für den Lichtwellenleiter LWl und TS2 für den Lichtwellenleiter LW2 sind symbolisch durch jeweils einen Pfeil angedeutet. Für die folgenden Ausführungen zu Figur 1 sei angenommen, daß das optische Sendesignal TS2 genauso groß ist wie das Sendesignal TSI, d.h. daß beide eingekoppelten Signalpegel gleich sind.
Die Einkopplung erfolgt nach dem Biegekopplerprinzip, d.h., die Lichtwellenleiter sind um einen Zylinder ZT1 herumgelegt und das Lichtsignal TSI tritt tangential in den Lichtwellenleiter LWl und das Lichtsignal TS2 tangen- tial in den Lichtwellenleiter LW2 ein. Alternativ zum Biegekopplerprinzip können die Sendesignale TSI und TS2 auch direkt über die offenen Stirnseiten der Lichtwellen- leiter LWl und LW2 eingespeist werden. Sie können vorteil¬ haft wie in Figur 1 aus einem eigens vorgesehenen Meßsen¬ der, wie z.B. der Lichtwelle LA1 stammen, aber auch Nach¬ richtensignale aus den Lichtwelllenleitern LWl und LW2 sein. Die beiden optischen Sendesignale TSI und TS2 laufen durch die beiden Lichtwellenleiter LWl und LW2 über die Mehrfachspleißstelle MSE1 zur Empfangsseite.
Ein Anteil von ihnen wird dort von einem optischen Emp¬ fänger 0R1 mittels einer zweiten Koppeleinrichtung KR1 vorzugsweise z.B. nach dem Biegekopplerprinzip in etwa tangentialer Richtung ausgekoppelt. Hierzu sind die Licht¬ wellenleiter LWl, LW2 um einen Zylinder ZRl analog zur Sen¬ deseite herumgelegt. Um für die beiden Sendesignale TSI und TS2 zwei getrennte zugehörige Empfangssignale RS1 und RS2 selektiv zu erhalten, werden die Lichtwellenleiter LWl und LW2 auf der Empfangsseite derart um den Zylinder ZRl der Koppeleinrichtung KR1 gelegt, daß zwei unabhängige, eigenständig nebeneinander liegende Strahlungsfelder SFl für das Sendesignal TSI und SF2 für das Sendesignal TS2, wie in Figur 2 veranschaulicht, resultieren. Die Hauptab- strahlungsrichtungen der Strahlungsfelder SFl und SF2 sind in den Figuren 1 und 2 durch Betrag und Richtung der je¬ weils zugehörigen Strahlungsvektoren VF1 und VF2 gekenn¬ zeichnet. Die beiden Strahlungsfelder SFl und SF2 sind von zwei lichtempfindlichen Elementen, LEI für das Strahlungs¬ feld SFl und von LE2 für das Strahlungsfeld SF2, zumindest teilweise selektiv erfaßbar. Die Strahlungsfelder SFl und SF2 werden in den lichtempfindlichen Elementen LEI und LE2 in elektrische Meßsignale RS1 und RS2 umgewandelt und jeweils getrennt über zwei Leitungen einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung AE1 zugeführt. Die beiden lichtemp¬ findlichen Elemente LEI und LE2 werden symmetrisch zur Symmetrieebene SA2 der Strahlungsfelder SFl und SF2, wie in Figur 2 dargestellt, angeordnet. Zwar nimmt das lichtempfindliche Element LEI auch einen Teil der Strah¬ lung des Lichtwellenleiters LW2 auf und umgekehrt das lichtempfindliche Element LE2 einen Teil der Strahlung des Lichtwellenleiters LWl. Bei symmetrischer Anordnung der lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 bezüglich der Symmetrieebene SA2 und gleichen Strahlungsfeldern SFl und SF2 können aber gegebenenfalls durch Differenzbilduπg der beiden Signale RS1 und RS2 (RS1 - RS2) die übergekoppelten Lichtanteile ganz oder teilweise eliminiert werden. Es ist aber auch möglich, von vornherein eine vollständige Ent¬ kopplung der Strahlungsfelder SFl und SF2 zu erreichen, indem zum Beispiel Blenden eingesetzt werden (vgl. dazu die Figuren 7 und 8) .
Ein Comparator COM in der Auswerteeinrichtung AE1 ver¬ gleicht die empfangenen Meßsignale RS1 und RS2 unabhängig voneinander mit einem gemeinsamen Sollwert RO. Die analo¬ gen, gemessenen Empfangssignale RS1 und RS2 sind im Ver¬ gleich zum optimal zu erwartenden Empfangssignal RO ge ein- sam in einer Anzeigeeinrichtung AZl abgebildet. Die Moment¬ aufnahme zeigt die korrespondierenden Intensitäten I der ausgekoppelten Sendesignale RS1 und RS2 im Vergleich zur optischen Sollmeßkurve RO in Abhängigkeit von der Zeit t. Im vorliegenden Fall verläuft die Intensitätsmeßkurve für das empfangene Sendesignal RS1 unterhalb der Sollwert¬ intensitätskurve RO, das heißt, daß für die Faserenden des Lichtwellenleiters LWl in der Mehrfachspleißeinrichtung MSE1 noch keine optimale Ausrichtung erzielt worden ist. Für den Lichtwellenleiter LW2 hingegen deckt sich der gemessene Intensitätsverlauf für das empfangene Sendesi¬ gnal RS2 ungefähr mit der Sollwertkurve RO, das heißt, daß die beiden Kerne der Faserenden des Lichtwellenleiters LW2 ausreichend fluchtend aufeinander ausgerichtet sind.
Aus der Differenz zwischen dem Empfangssignal RS1 und dem Sollwert RO kann gegebenenfalls ein Stellsignal Rl = (RS1 - RO) erzeugt werden, das dann über die Leitung SSI dem Teil-Stellglied SGI für den Lichtwellenleiter LWl zugeführt wird. Nach erfolgter optimaler Ausrichtung wird die Differenz und damit das Stellsignal Rl zu null. Analog wird mit der Differenz ( R2 = RS2 - RO) aus dem Empfangssignal RS1 und dem Sollsignal RO verfahren, das über die Leitung SS2 dem Teil-Stellglied SG2 zugeführt wird. Daneben kann anstelle der parallelen Stellsignal- Zuführung über zwei Leitungen SSI und SS2 auch eine seriel¬ le Übertragung der Stellsignale zu den Stellgliedern SGI und SG2 über eine einzige Leitung erfolgen, wobei beim Signalwechsel von (RS1 - RO) auf (RS2 - RO) vom Stellglied SGI auf das Stellglied SG2 umzuschalten ist.
Anstelle der Anzeigeeinrichtung AZl oder ergänzend hierzu können zwei getrennte Meßanzeigeeinrichtungen MGI und MG2 (zum Beispiel zwei Zeigerinstrumente) vorgesehen sein, die die beiden Signalpegel RS1 und RS2 getrennt anzeigen.
Anstelle einer automatischen Justierung der beiden Faser¬ enden der Lichtwellenleiter LWl und LW2 in der Mehrfach¬ spleißstelle MSE1 kann dort auch eine Justierung von Hand durchgeführt werden. Dazu liest eine Bedienungsperson die Anzeigen der Meßgeräte MGI und MG2 und/oder der Anzeige¬ einrichtung AZl ab und betätigt die Stellglieder SGI bzw. SG2. Liegt bereits eine Mehrzahl von fertigen Spleißverbindun¬ gen vor (zum Beispiel durch eine gleichzeitige Mehrfach¬ spleißverbindung bei einem die Lichtwellenleiter LWl und LW2 enthaltenden Lichtwellenleiter-Bändchen BL (vgl. Figur 2)), so kann mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung die Qualität dieser Spleißverbindung beurteilt werden. Ist zum Beispiel die Spleißverbindung des Lichtwellenleiters LWl mißraten, so würde das Signal RS1, wie bei der Anzeigeein¬ richtung AZl dargestellt, erheblich unterhalb des Soll- wertes RO liegen. In diesem Fall ist eine Nachjustierung zwar nicht mehr durchführbar, es besteht aber die Möglich¬ keit, die Spleißstelle herauszuschneiden und den Splei߬ vorgang zu wiederholen bis die Toleranzwerte eingehalten werden, d.h., bis sowohl das Signal RS1 als auch das Si- gnal RS2 ausreichend nahe beim Sollwert RO liegen. In der Anzeigeeinrichtung AZl liegt das Signal RS1 dann dort, wo jetzt das Signal RS2 liegt.
Zur besseren Veranschaulichung ist in Figur 2 für den Zylinder ZRl der Koppeleinrichtung KR1 mit einer Führungs¬ nut FN eine schematische und vergrößerte Schnittbilddar¬ stellung gewählt. Diese zeigt die Lichtwellenleiter-Band¬ leitung BL bestehend aus den zwei Lichtwellenleitern LWl und LW2 in der Führungsnut FN aus einer Ansicht, die man erhält, wenn man die Lichtwellenleiter quer zu ihrer Längs¬ achse schneidet. Die Bandleitung BL wird im Zylinder ZRl in der Führungsnut FN seitlich gehalten, um während des Meßvorgangs eine bezüglich der Lichtwellenleiter-Längs¬ achsen laterale Verschiebung der Lichtwellenleiter-Posi- tionen weitgehend zu verhindern. Dazu ist zweckmäßigerwei¬ se die Führungsnut FN z.B. hinsichtlich ihrer Tiefe und Breite so gestaltet, daß die Lichtwellenleiter-Bandleitung BL durch die Nut FN fixiert werden. Zugleich erfahren die beiden Lichtwellenleiter LWl und LW2 in der Führungsnut FN die .gleiche Krümmung, so daß für beide identische Auskop¬ pelverhältnisse (z.B. gleiche Krümmungsradien) gelten. Da¬ bei ist vorausgesetzt, daß die Beschichtungen beider Licht¬ wellenleiter gleich sind. Sind zum Beispiel durch unter- schiedliche Farbauflage auch unterschiedliche Auskoppelver¬ hältnisse gegeben, so kann dies zum Beispiel in Form eines entsprechenden Korrekturwertes mitberücksichtigt werden. Mit Hilfe dieser Maßnahmen sind annähernd konstante Me߬ bedingungen sichergestellt.
In der Bandleitung BL, für deren Ummantelung vorzugsweise ein Kunststoff wie z.B. Urethanacrylate, Pe, PB gewählt ist, liegen die Lichtwellenleiter LWl und LW2 mechanisch miteinander verbunden parallel nebeneinander. Auf diese Weise erreicht man, daß die aus den Lichtwellenleitern LWl und LW2 ausgekoppelten Strahlungsfelder SFl und SF2 eigen¬ ständig und unabhängig ebenfalls parallel nebeneinander liegen. Figur 2 stellt zur besseren Veranschaulichung die Strahlungsfelder SFl und SF2 und die lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 um 90° nach unten geklappt dar. Die beiden Strahlungsfelder SFl und SF2 sind jeweils durch eine Strahlungskeule angedeutet. Richtung und Stärke der maximalen Energiedichte des Strahlungsfelds SFl bzw. SF2 sind jeweils durch Betrag und Richtung des Strahlungsvek- tors VF1 bzw. VF2 gekennzeichnet. In einer Ebene quer zu diesen Hauptabstrahlungsrichtungen (gekennzeichnet durch die Strahlungsvektoren VF1 und VF2) der Strahlungsfelder SFl und SF2 sind die beiden lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 feststehend positioniert bzw. justiert. Die Empfangscharakteristika der beiden lichtempfindlichen
Elemente LEI und LE2 sind symmetrisch zur Symmetrieebene SA2 der Strahlungsfelder SFl und SF2 so ausgerichtet, daß die beiden Strahlungsvektoren VF1 und VF2 jeweils senk¬ recht auf deren Zentren stehen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 jeweils unterschiedliche Teile der Strahlungsfelder SFl und SF2 erfassen. Das lichtempfindliche Element LEI ist so justiert, daß bei Abwesenheit des Strahlungsfeldes SF2 der Photostrom aus dem Strahlungsfeld SFl maximal ist. Analog ist das Element LE2 so justiert, daß bei Abwesen¬ heit von SFl der Photostrom aus SF2 maximal wird. Da es in einem Bereich CA jedoch zu einer Überkoppelung der Licht¬ anteile kommt, nimmt das lichtempfindliche Element LEI auch einen Teil der Strahlung des Lichtwellenleiters
LW2 auf und umgekehrt das lichtempfindliche Element LE2 einen Teil der Strahlung des Lichtwellenleiters LWl. Aufgrund der symmetrischen Anordnung oder durch den Ein¬ satz einer Blende (vgl. die Figuren 7 und 8) zwischen den lichtempfindlichen Elementen LEI und LE2 ist es aber mög¬ lich, die Strahlungsfelder SFl und SF2 vollständig zu entkoppeln. Eine weitere vorteilhafte Randbedingung für möglichst überlagerungsfrei nebeneinanderliegender Strah¬ lungsfelder SFl und SF2 ist auch dann gegeben, falls die Strahlungsvektoren VF1 und VF2 stark auseinanderdivergie¬ ren.
Es kann somit stets eine ausreichend eineindeutige Zuord¬ nung der Lichtwellenleiter LWl und LW2 bzw. ihrer zuge- hörigen Strahlungsfelder SFl uns SF2 zu den lichtempfind¬ lichen Elementen LEI und LE2 sichergestellt werden, so daß die optischen Kenngrößen selektiv exakt ermittelt werden können.
in der Figur 3 sind in den optischen Empfänger 0R2 analog zu Figur 1 vier Lichtwellenleiter parallel nebeneinander um den Zylinder ZR3 der Koppeleinrichtung KR3 herumgelegt. Aus den vier Lichtwellenleitern LWl bis LW4 werden vier Strahlungsfelder SFl bis SF4 nach dem Biegekopplerprinzip ausgekoppelt. Diese sind über ihre Strahlungsvektoren VF1 bis VF4 angedeutet. Den vier Strahlungsfelder SFl bis SF4 stehen im Auskoppelbereich die beiden lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 zum Empfang gegenüber. Es handelt sich somit um eine Variante der Erfindung, bei der die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente kleiner als die Anzahl der zu untersuchenden Lichtwellenleiter ist. Die lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 wandeln die aus den vier Strahlungsfelder SFl bis SF4 anteilig empfangene Lichtenergie in die beiden elektrischen Meßsignale RS1 und RS2 um. Letztere können zur selektiven Bestimmung der op¬ tischen Kenngrößen der Lichtwellenleiter LWl bis LW4 in einer Auswerteeinrichtung AEl analog zur Figur 1 folgender¬ maßen herangezogen werden:
In der Figur 4 werden die Strahlungsfelder SFl und SF2 einer Gruppe von interessierenden Lichtwellenleitern LWl und LW2 , die zu einer Zweier-Bandleitung ZBL1 zusammenge¬ faßt sind , eigenständig und unabhängig voneinander von den beiden lichtempfindlichen Elementen LEI und LE2 erfaßt .
Die Darstellungsart der Figur 4 und der nachfolgenαen Fi¬ gur 5 ist analog zu Figur 2 gewählt . Da es sich um eine eindeutige Zuordnung des Strahlungsfelds SFl zu dem licht¬ empfindlichen Element LEI und des Strahlungsfeld SF2 zu dem lichtempfindlichen El ement LE2 bzw. dem Meßsignal RS2 handelt , ist analog zu den Figuren 1 und 2 eine selektive und individuelle Bestimmung der optischen Übertragungs- Kenngrößen einer Gr uppe von Lichtwellenleitern LWl und LW2 exakt möglich . Interessieren die optischen Kenngrößen einer weiteren Gr uppe von Lichtwellenleiter LW3 und LW4 z . B . einer Zweier-Bandleitung ZBL2 , so können diese in gleicher Weise bestimmt werden , indem die beiden licht¬ empfindlichen Elemente LEI und LE2 in eine in Figur 4 strichpunktiert eingezeichnete Lage verschoben und positioniert werden. Das Meßsignal RSl entspricht dann der Lichtenergie des Strahlungsfeldes SF3 und das Meßsignal RS2 der Lichtenergie des Strahlungsfeldes SF4. Anstelle einer Verschiebung der lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 kann auch der Zylinder ZR3 der Koppeleinrichtung KR3 mit den Lichtwellenleitern in seiner Längsachse so ver¬ schoben werden, daß die Strahlungsfelder SF3 und SF4 auf die feststehenden, lichtempfinlichen Elemente LEI und LE2 treffen.
In der Figur 5 sind die beiden lichtempfindlichen Elemente LEI und LE2 symmetrisch zur Symmetrieebene SA5 der beiden Gruppen von Lichtwellenleitern LW1/LW2 und LW3/LW4 ange¬ ordnet. Die Strahlungsfelder SFl und SF2 treffen bezüglich ihrer Hauptabstrahlungsrichtungen jeweils gemeinsam auf das lichtempfindliche Element LEI senkrecht auf, während die Strahlungsfelder SF3 und SF4 auf das lichtempfindliche Element LE2 fallen. Das elektrische Meßsignal RSl ent¬ spricht dann der überlagerten Summe der beiden Strahlungs- felder SFl und SF2, das elektrische Meßsignal RS2 der überlagerten Summe der beiden Strahlungsfelder SF3 und SF4. Auf diese Weise gewinnt man jeweils einen Meßwert für jede Gruppe von Lichtwellenleitern. Derart gruppenweise gewonnene Meßergebnisse sind aussagekräftiger als eine einzige Messung aller Strahlungsfelder mit einem einzigen lichtempfindlichen Element.
Im Rahmen eines Spleißvorganges ist eine derartige qualita¬ tive Aussage über eine Gruppe von Lichtwellenleitern zum Beispiel insbesondere dann bereits ausreichend, wenn zum Beispiel diese Gruppe zu einer Bandleitung zusammengefaßt ist. In diesem Fall muß nämlich ohnehin die Spleißverbin¬ dung aller Lichtwellenleiter der jeweiligen Bandleitung aufgetrennt und neu erstellt werden.
Die Figur 6 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbei¬ spiel der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung mit vier Licht¬ wellenleitern LWl bis LW4, vier lichtempfindlichen Elemen¬ ten LEI bis LE4 und einer digitalen Auswerteeinrichtung AE6, die eine digitale Auslese- und Verarbeitungseinheit DAV6 und eine Anzeigeeinrichtung AZ6 aufweist. Der analog zu Figur 1 ausgebildete Sendeteil ist hier zur Vereinfa¬ chung der Darstellung weggelassen. Die vier Lichtwellenlei¬ ter LWl bis LW4 sind in Form einer Bandleitung BL6, deren äußere Hülle im linken Teil der Figur 6 angedeutet und im übrigen Figurenteil zugunsten der Übersichtlichkeit wegge- lassen worden ist, zu einer Gruppe zusammengefaßt und parallel nebeneinander mechanisch fixiert. Diese Gruppe wird in die Führungsnut FN6 des Zylinders ZR6 der Koppel¬ einrichtung KR6 eingelegt. Aus vier Lichtwellenleitern LWl bis LW4 werden die vier Strahlungsfelder SFl bis SF4, in Figur 6 bezüglich ihrer Hauptabstrahlungsrichtungen durch vier Strahlungsvektoren VF1 bis VF4 repräsentiert, nach dem Biegekopplerprinzip ausgekoppelt. Sie treffen jeweils auf die ihnen in einer Ebene quer zu den Hauptabstrahlungs- richtungen VF1 bis VF4 zugeordneten lichtempfindlichen
Elementen LEI biε LE4 auf. Deren Empfangscharakteristika sind jeweils den Strahlungsvektoren VF1 bis VF4 der Strah¬ lungsfelder SFl bis SF4 eindeutig zugeordnet und auf diese jeweils so aufgerichtet, daß zumindest jeweils der Haupt- anteil des jeweiligen Strahlungsfelds empfangen werden kann. Die Lichtenergie der Strahlungsfelder SFl bis SF4 wird von den lichtempfindlichen Elementen LEI bis LE4 je¬ weils in die elektrischen Meßsignale RSl bis RS4 umgewan¬ delt. Diese werden in einem Haltespeicher HS der Auslesε- und Verarbeitungseinheit DAV6 zumindest für vier Taktperio- den eines nachfolgenden Multiplexers MP abgespeichert. Der Multiplexer MP liest die einzelnen Meßsignale RSl bis RS4 in vier Taktperioden sukzessive zeitlich hintereinander aus dem Haltespeicher HS aus. Anschließend werden die kon- tinuierlichen Meßsignale RSl bis RS4 seriell über einen Verstärker VA geführt und mit Hilfe eines Filters Fl von Störsignalen befreit. Die kontinuierlichen Meßsignale RSl bis RS4 werden mit Hilfe eines Sample- and Hold-Gliedes SH und einem Analog-Digital-Umsetzer UA/D diskretisiert und in einem Meßwertspeicher MEM abgelegt. Die weitere Signal¬ verarbeitung der Meßsignale RSl bis RS4 übernimmt eine Recheneinheit CPU, die die registrierten Meßsignale funk¬ tional miteinander verknüpft, so daß für jeαen Lichtwel¬ lenleiter LWl bis LW4 die zugehörigen optischen Übertra- gungs-Kenngrößen selektiv bestimmbar sind.
Zur visuellen Beurteilung der optischen Übertragungs-Kenn¬ größen wie zum Beispiel der Spleißdämpfungen werden diese aus dem Meßwertspeicher MEM ausgelesen und über einen De- ultiplexer DMP einer Anzeigeeinrichtung AZ6 zugeführt. Die diskreten Zeitmultiplex-Meßsignale RSl bis RS4 sind gemeinsam in dieser im Vergleich zu einem optimal zu er¬ wartenden Sollwert RO abgebilαet. Die fortlaufende Moment- aufnähme zeigt die Intensitäten I der vier Meßsignale RSl bis RS4 im Vergleich zum gemeinsamen Sollwert RO in Ab¬ hängigkeit von der Zeit t. Diese Meßwerte RSl bis RS4 be¬ schreiben jeweils die integrale Summe der Lichtmenge der ausgekoppelten Strahlungsfelder SFl bis SF4. Die Meßsigna- le RS2 und RS4 stimmen mit dem optimalen Sollwert RO über¬ ein. Hinsichtlich der Beurteilung von Spleißdämpfungen sind die Spleiße in den Lichtwellenleitern LW2 und LW4 somit optimal ausgeführt. Die beiden Meßwerte RSl und RS3 liegen dagegen unterhalb des optimalen Sollwertes RO, das heißt, in den Lichtwellenleitern LWl und LW3 sind noch keine optimalen Spleißverbindungen hergestellt worden.
Bei entsprechend schneller Abtastung kann mit den Bildfol¬ gen auf der Anzeige- oder Registriereinrichtung, zum Bei- spiel einem Drucker, der zeitliche Ablauf des Spleißvor¬ gangs selbst erfaßt und zum Beispiel für Opti ierungszwek- ke dieses Vorgangs herangezogen werden.
Zur optimalen Ausrichtung der jeweiligen Faserenden der Lichtwellenleiter LWl bis LW4 in einer Mehrfachspleißein¬ richtung MSE1 gemäß Figur 1 können mit Hilfe der Rechen¬ einheit CPU jeweils analog zu Figur 1 aus der Differenz zwischen den Empfangssignalen RSl bis RS4 und den gemein¬ samen Sollwert RO Stellsignale Rl bis R4 erzeugt werden. Diese können über die Leitungen SSI bis SS4 vier Teil-Stellglieder in der Mehrfachspleißstelle MSE1 analog zu Figur 1 vorteilhaft ansteuern.
Darüber hinaus eignen sich diese Stellsignale Rl bis
R4 auch vorteilhaft dazu, eine Justierungsvorrichtung JV zur Optimierung der Zuordnung zwischen den lichtempfind¬ lichen Elementen LEI bis LE4 und den Strahlungsfeldern SFl bis SF4 über die Steuerleitungen SSI bis SS4 zu betätigen. Die Justierungsvorrichtung JV erlaubt zumindest eine Ver¬ schiebung der lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE4 in lateraler Richtung zu den Strahlungsvektoren VF1 bis VF4. Die lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE4 können dabei vorteilhaft einzeln, oder falls sie auf einer gemeinsamen Unterlage GU, wie in Figur 6 strichpunktiert dargestellt, angeordnet sind, zweckmäßigerweise gemeinsam ausgerichtet werden.
Insgesamt betrachtet können im Fall, daß die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente gleich der Anzahl der zu unter¬ suchenden Lichtwellenleiter ist, deren optische Kenngrößen selektiv besonders exakt gemessen werden.
In den Figuren 7 und 8 sind Blenden BL1 bis BL3 zwischen den lichtempfindlichen Elementen LEI bis LE4 des optischen Empfängers 0R6 nach Figur 6 eingefügt. Figur 7 zeigt ver¬ größert deren räumliche Anordnung, Figur 8 deren Ansicht in einer Darstellung analog zu Figur 2 mit den Strahlungs¬ feldern SFl bis SF4 nach Figur 6. Vorteilhaft können sich die Blenden BL1 bis BL3 dabei entgegen der Richtung der Strahlungsvektoren VF1 bis VF4 (vergleiche hierzu Figur 6) bis in die Nähe der Lichtwellenleiter LWl bis LW4 in der Führungsnut FN6 des Zylinders ZR6 erstrecken. Die Licht¬ wellenleiter LWl bis LW4 sind in den Austrittspunkten der Strahlungsfelder SFl bis SF4 abgebrochen dargestellt. Die Blenden BL1 bis BL3 verlaufen parallel zueinander und zu den Strahlungsvektoren VFl bis VF4.
Um die laterale Ortsraumauflösung der lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE4, das heißt in einer Ebene quer zu den Hauptabstrahlungsrichtungen VFl bis VF4, nicht zu verrin¬ gern, ist die Wandstärke d2 der Blenden BL1 bis BL3 ge¬ ringer als die Breite d 1 der lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE4 ( 1mm) (vergleiche hierzu Figur 8) gewählt und zwar in der Größenordnung von einigen μm. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Blenden ein Überkoppeln benachbarter Strahlungsfelder SFl bis SF4 verhindern, so daß deren gewünschte vollständige Entkopplung erzielt werden kann. Dadurch kann besonders exakt und eindeutig gemessen werden.
Figur 9 zeigt eine optische Empfangseinrichtung 0R9 einer Meßeinrichtung. Vier Lichtwellenleiter LWl bis LW4 sind im optischen Empfänger 0R9 um αen Zylinder ZR9 der Koppelein¬ richtung KR9 herumgelegt und erzeugen vier unabhängige Strahlungsfelder SFl bis SF4, deren Hauptabstrahlungsrich¬ tungen durch die Strahlungsvektoren VFl bis VF4 angedeutet werden. Die Lichtintensitäten dieser Strahlungsfelder SFl bis SF4 werden von acht lichtempfindlichen Elementen LEI bis LE8 empfangen und in elektrische Meßsignale RSl bis RS8 umgewandelt. Zu diesem Zweck werden die lichtempfind¬ lichen Elemente LEI bis LE8 quer zu den Hauptabstrahlungs¬ richtungen positioniert. Ihre Anzahl ist in einem von den zu untersuchenden Strahlungsfeldern SFl bis SF4 überstri- chenen Strahlungsbereich größer als die Anzahl der Strah¬ lungsfelder SFl bis SF4 gewählt, so daß eine vergrößerte Ortsauflδsung und damit eine noch weitere verbesserte Me߬ genauigkeit erreicht wird, das heißt, der Abstand d3 zweier Mittenlinien benachbarter lichtempfindlicher Ele¬ mente LEI bis LE8 ist kleiner als der Abstand D zweier benachbarter Strahlungsvektoren VFl bis VF4. Aus diesem Grund kann eine Feinjustierung zwischen den Zentren der lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE8 unα den die Haupt- abstrahlungsrichtungen angebenden Strahlungsvektoren VFl bis VF4 entfallen. Eine laterale Ausrichtung der lichtemp¬ findlichen Elemente LEI bis LE8, zum Beispiel mit Hilfe einer Justierungsvorrichtung JV nach Figur 6, ist im all- gemeinen für eine exakte Messung der optischen Übertra¬ gungs-Kenngrößen nicht erforderlich.
Die elektrischen Meßgrößen RSl bis RS8 werden einer zur Figur 6 analogen Auswerteeinrichtung AE9 mit zur Figur 1 analogen Bestandteilen und Funktionseinheiten (DAV9, AZ9) zugeführt und weiterverarbeitet.
In der Anzeigeeinrichtung AZ9 sind in einer Momentaufnahme die acht abgetasteten Ortsraum-Meßwerte RSl biε RS8 über der lateralen Ortskoordinate x im Abstand d3 aufgezeich¬ net. Die kontinierliche Einhüllende EH der Abtastwerte RSl bis RS8 ist mit Hilfe einer durchgezogenen Linie angedeu¬ tet. Diese Einhüllende EH weist vier Maxima Ml bis M4 auf, denen Ortskoordinaten xl bis x4 zugeordnet sind. Die Maxi- ma Ml bis M4 entsprechen den Hauptabstrahlungsrichtungen
VFl bis VF4. Obwohl in diesem Beispiel davon ausgegangen ist, daß die lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE8 weder optimal noch symmetrisch zu den jeweiligen Hauptabstrah¬ lungsrichtungen VFl bis VF4 ausgerichtet sind, läßt sich durch die Maxima Ml bis M4 der Einhüllenden EH sowohl die
Lage der Strahlungsvektoren VFl bis VF4 als auch deren je¬ weiliger Intensitätswert I ermitteln.
Vorteilhaft kann eine funktionale Abhängigkeit zwischen den Abtastwerten RSl bis RS8 in der Verarbeitungseinheit DAV9 zum Beispiel über einen verketteten Gaußschen Algo¬ rithmus näherungsweise oder nach dem Abtasttheorem von Shannon exakt bestimmt werden, so daß die Einhüllende EH der acht Abtastwerte RSl bis RS8 funktional vorliegt und deren Maxima Ml bis M4 exakt abgeleitet werden können.
Weiterhin ist es bei einer großen Zahl von lichtempfindli¬ chen Elementen LEI bis LE8 von Vorteil, diese zur besseren Handhabung auf einer gemeinsamen Unterlage GU, die in der rechten Bildhälfte von Figur 6 strichpunktiert dargestellt ist, anzubringen. Auf dieser können die lichtempfindlichen Elemente LEI bis LE8 zweckmäßigerweise in einer Zeilen¬ oder in einer Array- Struktur angeordnet sein.
Besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich der Auswer¬ te- und Auslesemöglichkeiten der elektrischen Meßsignale RSl bis RS8 weisen neben den üblichen Dioden vor allem lichtempfindliche Elemente LEI bis LE8 mit einem internen Ladungsverstärker oder sogenannten CCD-Elemente auf. Letz¬ tere bieten den Vorteil, daß ihre Speicherwerte für eine A/D-Umsetzung besonders günstig sind, so daß die Meßsigna¬ le RSl bis RS8 direkt in einem digitalen Rechnersystem oder in einem digitalen bildgebenden System (CCD-Kamera, Bildverarbeitung) ausgewertet werden können. Darüber hinaus wird mit Hilfe dieser Maßnahme vor allem die Hand¬ habung einer sehr großen Anzahl von lichtempfindlichen Elementen erleichtert. Vorteilhaft eignen sich Zeilen mit 10 bis 2000 Elementen oder Arrays mit 10 bis 2000 mal 10 bis 2000 Elementen. (Video-Norm). Geeignet sind z.B. Photo¬ dioden- und CCD-Arrays der Firma EG & G Reticon (USA).
Die in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbei¬ spiele und die dazu getroffenen Aussagen beziehen sich zur besseren Veranschaulichung jeweils auf eine konkrete Zahl von Lichtwellenleitern und lichtempfindlichen Elementen. Sie sind jedoch ohne Einschränkung auf beliebig viele, das
heißt n Lichtwellenleiter und m lichtempfindliche Elemente übertragbar.
Im günstigsten Fall ist für eine exakte Selektivmessung nach Fig. 9 die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente mindestens fünfmal so groß zu wählen wie die Anzahl n der Lichtwellenleiter. Zweckmäßig wird die Anzahl m der licht¬ empfindlichen Elemente zwischen 10 und 200 mal (bevorzugt etwa 100 mal) so groß wie die Anzahl n der Lichtwellenlei¬ ter gewählt.
Falls analog zu Figur 3 m < n gewählt wird, muß für m mindestens m > 2 gelten. Dabei sollte zusätzlich für m gelten: m = k . n, wobei k mindestens 0,3, zweckmäßig zwischen 0,5 und bis zu 1,0 zu wählen iεt.
Beim Auskoppeln und Empfang von Strahlungsfeldern mehrerer zu messender Lichtwellenleiter mittels lichtempfindlicher Elemente kann es gegebenenfalls zum gegenseitigen Überkoppeln benachbarter Strahlungskeulen kommen, so daß eine Auswertung der Strahlungsfelder und deren Koppelverhältnisse beeinträchtigt sein können.
Einer Weiterbildung der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Koppelverhältnisse für Messungen an mehreren Lichtwellenleitern in einfacher Weise verbessert werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen Auskoppelstellen der Lichtwellenleiter und den lichtempfindlichen Elementen Mittel vorgesehen sind, die eine vergrößerte Entkopplung benachbarter Strahlungs- feider bewirken.
Diese Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich vor allem da¬ durch aus, daß die Möglichkeiten zum selektiven Empfang sowie zur getrennten Auswertung der Strahlungsfeider mehrerer Lichtwellenleiter verbessert bzw. optimiert sind. Dadurch, daß Mittel zur vergrößerten Entkopplung benachbarter Strah¬ lungsfelder wie z.B. optische Abbildungsmittel, Hologramme, Bragg-Zelle, usw. zwischen den Auskoppelstellen der Lichtwel¬ lenleiter und den lichtempfindlichen Elementen angeordnet werden, wird der selektive Empfang der Strahlungsfelder opti¬ miert, d.h. deren Strahlungskeulen werden von den licht¬ empfindlichen Elementen weitgehend entkoppelt voneinander er¬ faßt. Durch diese Mittel werden die Strahlungsfelder bzw. deren Lichtanteile so transformiert, daß sie getrennt bzw. separat voneinander auf die lichtempfindlichen Elemente fal¬ len, wobei eine Störung oder Wechselwirkung zwischen benach¬ barten Strahlungskeulen weitgehend vermieden ist. Aufgrund der verbesserten Entkopplung können somit die an ihren Aus- koppelstellen einzeln aus den zu messenden Lichtwellenleitern austretenden Strahlungsfeider weitgehend verlustarm auf die lichtempfindlichen Elemente übertragen bzw. abgebildet wer¬ den, so daß dort deren getrennte Auswertung ermöglicht ist. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weisen die Strahlungεfelder quer zur Verbindungslinie der Lichtwel¬ lenleiter jeweils eine größere Ausdehnung auf als entlang de ren Verbindungslinie. Dadurch, daß die Strahlungsfelder so abgebildet werden, daß sie senkrecht zu ihrer Ausbreitungs¬ richtung eine größere räumliche Ausdehnung als in Richtung der Verbindungslinie der Lichtwellenleiter, d.h. entlang der Verbindungsgeraden deren Auskoppelstellen, aufweisen, wird vorteilhaft dafür gesorgt, daß die Strahlungsfelder entkop¬ pelt voneinander auf die lichtempfindlichen Elemente abge¬ bildet werden. Dies stellt eine selektive, individuelle Aus¬ wertung der jeweiligen Strahlungsfeld-Lichtanteile für jeden einzelnen zu messenden Lichtwellenleiter weitgehend unbe- einflußt von Störungen benachbarter Strahlungsfelder sicher. Als Mittel zur selektiven, entkoppelten Abbildung der Strahlungsfelder eignen sich vorteilhaft optische Abbil¬ dungsmittel, wie z.B. Auskoppeloptiken, insbesondere ein Lin sensystem, das z.B. ein monochromatisch korrigiertes Triplet enthält. Desweiteren können die Strahlungsfelder vorteilhaft z.B. auch mit Hilfe eines Phasen-Hologramms oder z.B. mit Hilfe einer Bragg-Zelle auf die lichtempfindlichen Elemente mit vergrößerter Entkopplung abgebildet bzw. transformiert werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft auch ein Verfahren mit Hilfe einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Strahlungεfelder mit vergrößerter gegenseitiger Entkopplung auf die lichtemp- findlichen Elemente abgebildet werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft auch eine Einrich¬ tung für Messungen an mehreren Lichtwellenleitern, insbeson¬ dere gemäß der ersten erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, wel- ehe dadurch gekennzeichnet ist, daß der optische Empfänger derart ausgebildet ist, daß mindestens ein lichtempfindliche Element relativ gegenüber den zu messenden Lichtwellenleiter quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlungsfeider ver¬ schiebbar angeordnet ist.
Dadurch, daß mindestens ein lichtempfindlichen Element rela- tiv gegenüber den zu messenden Lichtwellenleitern quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlungsfeider mindestens einmal verschiebbar angeordnet ist, ist weitgehend sichergestellt, daß Strahlungsfelder, die aus den zu messenden Lichtwellen¬ leitern jeweils an ihren Auskoppelstellen entlang deren Krüm- mungsabschnitte austreten, zeitlich nacheinander sowie selek¬ tiv von mindestens einem lichtempfindlichen Element erfaßt werden. Durch die Relativbewegung des lichtempfindlichen Elementes wird jeweils weitgehend eine separate Aufnahme des Strahlungsfeldes jedes zu messenden Lichtwellenleiters indi- viduell sowie entkoppelt von benachbarten Strahlungsfeidern ermöglicht. Aus dem zeitlichen Verlauf der aufgenommenen In- tentitätsverteilungen können detaillierte Informationen in¬ dividuell für jeden Lichtwellenleiter z.B. über seinen Zu¬ stand, seine örtliche Lage (örtliche Intensitätsverteilung) , sein Dämpfungsverhalten ,u.s.w. gewonnen werden und somit für verschiedene Anwendungsfälle zur weiteren Auswertung selektiv bereitgestellt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine weitere Ein- richtung für Messungen an mehreren Lichtwellenleitern, insbe¬ sondere gemäß der ersten und/oder der zweiten erfindungsge¬ mäßen Meßeinrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der optische Empfänger derart ausgebildet ist, daß dessen Koppeleinrichtung mit den zu messenden Lichtwellenleitern relativ gegenüber mindestens einem lichtempfindlichen Element quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlungsfeider verschieb¬ bar angeordnet ist.
Figur 10 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Meßeinrich- tung ME7 mit einem optischen Empfänger OR7 sowie einer Me߬ einrichtung AE7. Der optische Empf nger OR7 ist an mehrere Lichtwellenleiter gleichzeitig, z.B. an vier Lichtwellenlei- ter LWl - LW4, mit Hilfe einer Koppeleinrichtung KR7 angekop¬ pelt. Die vier Lichtwellenleiter LWl - LW4 sind in Fig.10 beispielhaft in Form eines Lichtwellenleiter-Bändchens bzw. einer Bandleitung BL7 zu einer Gruppe zusammengefaßt und durch deren äußere Umhüllung AH etwa parallel nebeneinander mechanisch fixiert. Die äußere Umhüllung AH der Bandleitung BL7 ist im linken Teil von Fig.10 angedeutet und im übrigen Figurenteil zugunsten der Übersichtlichkeit weggelassen wor¬ den.
In den Lichtwellenleiter LWl - LW4 werden Lichtsignale, wie z.B. sendeseitig eigens eingekoppelte Meßlichtsignale oder auch Nachrichtensignale geführt. Die Einkopplung der Lichtsi¬ gnale kann zweckmäßigerweise z.B. nach dem Biegekopplerprin- zip oder direkt über die offenen Stirnseiten der Lichtwellen¬ leiter LWl - LW4 erfolgen.
Die Gruppe mit den vier Lichtwellenleitern LWl - LW4, insbe¬ sondere die Bandleitung BL 7 mit der vorzugsweise transparen- ten äußeren Umhüllung AH, wird e pf ngsseitig in der Koppel¬ einrichtung KR7 des optischen Empfängers OR1 vorzugsweise um einen, z.B. etwa zylinderförmigen Biegebalken ZR7 in dessen Führungsnut FN7 gekrümmt herumgelegt. Dadurch werden jeweils Anteile der in den Lichtwellenleitern LWl - LW4 geführten Lichtsignale entlang des jeweiligen Lichtwellenleiter-Krüm- mungsabschnitts an Auskoppelstellen nach dem Biegekoppler¬ prinzip ausgekoppelt, d.h. es treten aus den vier zu messen¬ den Lichtwellenleitern LWl - LW4 an Auskoppelstellen entlang deren Krümmungen vier Strahlungsfelder EFl - EF4 als E p- fangs-Strahlungsfeider, etwa tangential aus. Die Auskoppel¬ stellen liegen dabei im Bereich der Lichtwellenleiterkrüm¬ mungen etwa auf einer Verbindungslinie VL, die in Figur 10 strich-punktiert angedeutet ist und etwa quer zur Abstrah- lungsrichtung der Strahlungsfelder EFl - EF4 verläuft. In Fi- gur 10 werden die vier Strahlungsfelder EFl - EF4 bezüglich ihrer Hauptabstrahlungsrichtungen bzw. Ausbreitungsrichtungen durch vier einzeln zugeordnete Strahlungsvektoren reprä¬ sentiert.
Zwischen den Auskoppelstellen für die Strahlungsfeider EFl - EF4 entlang der Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitte und einer Meß- bzw. Sensorzeile SZ, die etwa quer zur Ausbrei¬ tungsrichtung der vier Strahlungεfelder EFl - EF4 positio- niert ist, sind Mittel MSV1 - MSV4 vorgeεehen, die eine ver¬ größerte Entkopplung benachbarter Strahlungsfelder, wie z.B. für EFl und EF2 bewirken. Diese Mittel MSV1 - MSV4 sind den Strahlungsfeldern EFl - EF4 bzw. deren Strahlungsgängen in¬ dividuell zugeordnet. Dies iεt in Figur 10 mittels Kästchen mit den Bezeichnungen MSV1 - MSV4 symbolisch angedeutet, die jeweils quer zu den Hauptabstrahlungsrichtungen der Strah¬ lungsfelder EFl - EF4, z.B. in einer Reihe angeordnet sind. Die zwischengeschalteten Mittel MSVl - MSV4 sorgen dafür, daß ein gegenseitiges Überkoppeln von Strahlungskeulen be¬ nachbarter Strahlungsfeider, wie z.B. von EFl und EF2, weit¬ gehend vermieden ist. Durch die Mittel MSVl - MSV4 werden die Strahlungsfelder EFl - EF4 ausgehend von ihren Auskoppel- stellen auf die Meßzeile SZ separat bzw. getrennt voneinan¬ der, d.h. selektiv, übertragen, wobei eine Störung oder Wech¬ selwirkung benachbarter Strahlungskeulen weitgehend vermieden ist. Die Mittel MSVl - MSV4 transformieren bzw. bilden also jeweils die an den Auskoppelstellen austretenden Stral- lungsfelder EFl - EF4 auf ihrem Übertragungsweg zur Meßzeile SZ individuell derart ab, daß sie dort in deren Bereich mit verbesserter Entkopplung zueinander vorliegen und einer ge¬ trennten bzw. selektiven Auswertung zugänglich sind. Im Idealfall sind das die Oberflächen der Kerne der Lichtwellen- leiter bzw. deren austretende Nahfelder.
In Figur 10 ist die Meßzeile SZ mit vier nebeneinander aufge¬ stellten lichtempfindlichen Elementen LWl - LW4 aufgebaut. Die Mittel MSVl - MSV4 wirken auf die Strahlungsfeider EFl - EF4 derart ein, daß diese im Bereich der vier lichtempfind- liehen Elemente LWl - LW4 mit vier separat zugeordneten
Lichtflecken LF1 - LF4 einfallen. Den lichtempfindlichen Ele¬ menten LWl - LW4 sind dabei die Licht- bzw. Leuchtflecken LFl - LF4 in eindeutiger Weise zugeordnet. Die Licht- bzw. Leuchtflecken LF1 - LF4 sind zur Veranschaulichung auf den ihnen zugeordneten lichtempfindlichen Elementen LWl - LW4 schematisch mit Hilfe strich-punktiert eingezeichneter, ova- 1er bzw. ellipεenförmiger Umrahmungen angedeutet.
Alε Mittel MSVl - MSV4 zur besseren entkoppelten Abbildung der Strahlungsfelder können z.B. optische Abbildungsmittel, wie in den Figuren 13 und 14 dargestellt, vorgeεehen εein. Desweiteren können die Strahlungsfelder EFl - EF4 vorteilhaft auch mit Hilfe von Phaεen-Hologrammen oder z.B. mit Hilfe einer Bragg-Zelle auf die lichtempfindlichen Elemente LWl - LW4 mit vergrößerter Entkopplung abgebildet bzw. tranεfor- miert werden. Weitere Einzelheiten zum Abbildung der Strah- lungsfelder EFl - EF4 mit Hilfe optischer Abbildungsmittel sind in den Figuren 13 und 14 dargestellt.
Auf diese Weise werden die Strahlungsfelder EFl - EF4 mit ih¬ ren zugeordneten Lichtflecken LF1 - LF4 selektiv von den lichtempfindlichen Elementen LWl - LW4 erfaßt. Deren Emp¬ fangscharakteristika sind jeweils den Strahlungsfelder EFl - EF4 eindeutig zugeordnet und auf diese jeweils so ausgerich¬ tet, daß zumindest immer der Hauptanteil des jeweiligen Strahlungsfeldes empfangen werden kann. Die Lichtleistung der Strahlungsfelder EFl - EF4 wird von den lichtempfindlichen Elementen LEI - LE4 jeweils in die elektrischen Meßεignale RSl - RS4 umgewandelt.
Bei einer diskreten bzw. digitalen Signalauswertung werden diese in einem Haltespeicher HS einer Auslese- und Verarbei¬ tungseinheit DAV7 der Auswerteeinrichtung AE7 zumindest für vier Taktperioden eines nachfolgenden Multiplexers MP abge¬ speichert. Der Multiplexer MP liest die einzelnen Meßsignale RSl - RS4 in 4 Taktperioden sukzessive zeitlich hintereinan- der aus dem Haltespeicher HS aus. Anschließend werden die kontinuierlichen Meßsignale RSl - RS4 seriell über einen Ver¬ stärker VA geführt und mit Hilfe eines Filters Fl von Stör- Signalen befreit. Die kontinuierlichen Meßsignale RSl - RS4 werden z.B. mit Hilfe eines Sampel-and Hold-Gliedes SH und einem Anlalog-Digital-Umsetzer A/D diskretisiert und in einem Meßwertspeicher MEM abgelegt. Bei einer analogen Si- gnalauswertung werden die kontinuierlichen Meßsignale RSl - RS4 zweckmäßiger Weise direkt in den Meßwertspeicher MEM ab¬ gelegt. Die weitere Signalverarbeitung der Meßsignale RSl - RS4 übernimmt eine Recheneinheit CPU, die die registrierten Meßsignale RSl - RS4 ggf. funktional miteinander verknüpft, so daß für jeden Lichtwellenleiter LWl - LW4 die zugehörigen Meßgrößen selektiv bestimmbar sind. Zur visuellen Beurteilung der optischen Meßgrößen, wie z.B. der Spleißdämpfungen, der Ortsverteilung der zu messenden Lichtwellenleiter, der Phasenlaufzeit, der Lichtwellenleiter-Identifizierung u.s.w. werden diese aus dem Meßwertspeicher MEM ausgelesen und im diskreten Verarbeitungsfall über einen Demultiplexer DMP eine Anzeigeeinrichtung AZ7 zugeführt.
Für die digitale Signalauswertung sind die diskreten Zeit- multiplex-Meßsignale RSl - RS4 gemeinsam in der Anzeigeein¬ richtung AZ7 abgebildet. Die fortlaufende Momentaufnahme zeigt den zeitlichen Intensitätsverlauf I der vier Meßsignale RSl - RS4 in Abhängigkeit von der Zeit t. Diese Meßwerte RSl
- RS4 beschreiben jeweils die integrale Summe der Lichtmenge der ausgekoppelten Strahlungsfelder EFl - EF4, die von den lichtempfindlichen Elementen LEI - LE4 erfaßt wird. Die bei¬ den Meßwerte RSl und RS3 liegen unterhalb der Meßwerte RS2 und RS4, d.h. bei den lichtempfindlichen Elementen LEI und LE3 wird in den Lichtwellenleitern LWl und LW3 eine geringere geführte Lichtmenge gemessen. Jedem Lichtwellenleiter LWl - LW4 ist also genau ein Meßwert RSl - RS4 zugeordnet, da im Auskoppelbereich den vier zu messenden Lichtwellenleiter LWl
- LW4 die entsprechende Anzahl von lichtempfindlichen Elementen LEI - LE4 eindeutig zugeordnet ist.
Für den Fall, daß die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente größer als die Anzahl der zu messenden Lichtwellenleiter ge- wählt ist, d.h. es sind mehr als vier lichtempfindliche Ele¬ mente in der Meßzeile SZ vorgesehen, ergeben sich weitere, zusätzliche Meßwerte, mit zugehörigen strich-punktiert ange¬ deuteten, εelektiven Einhüllenden EH1 - EH4, wie εie in der Anzeigevorrichtung AZ7 für den Idealfall einer kontinuierli¬ chen Meßεignalaufnähme angedeutet εind. Mit anderen Worten heißt daε, daß neben den vier diεkreten Meßwerten RSl - RS4 noch zusätzliche, weitere diskrete Meßwerte unter den ge¬ trennt nebeneinanderliegenden Einhüllenden EH1 - EH4 hinzu- kommen, wobei die Anzahl der abgetasteten Meßwerte dann der Anzahl der lichtempfindlichen Elemente entspricht. Eine ex¬ akte, eindeutige Ausrichtung bzw. Zuordnung der Strahlungs- felder (bzw. der zu mesεenden Lichtwellenleiter) auf die lichtempfindlichen Elemente der Meßzeile SZ kann dann vor- teilhaft entfallen.
Mit Hilfe der Recheneinheit CPU können vorteilhaft aus den selektiv aufgenommenen Empfangssignalen RSl - RS4 vielfältige Informationen über die Lichtwellenleiter LWl bis LW4 , wie z.B. über deren Lage, deren Zustand, deren Anzahl, deren optische Kenngrößen, wie Durchgangsdämpfungen, Phasenlauf¬ zeiten, u.s.w. gewonnen werden.
In Figur 10 werden z.B. aus den aufgenommenen Empfangssigna- len RSl - RS4 Stellsignale ΔR1 - ΔR4 gewonnen, mit deren Hilfe eine Justierungε- bzw. Bewegungεvorrichtung JV über Leitungen SSI - SS4 zur Verεchiebung der lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 der Meßzeile SZ betätigt wird. Die Bewe¬ gungsvorrichtung JV erlaubt eine Verschiebung der lichtemp- findlichen Elemente LEI - LE4 der Meßzeile SZ in lateraler
Richtung, d.h. quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlungs¬ felder EFl - EF4 vorzugsweise in der Art einer "Jitter"-Bewe¬ gung. Die Relativbewegung ist durch einen Verschiebepfeil VP angedeutet. Die Meßzeile SZ ist also vorteilhaft gegenüber den Strahlungsfeldern EFl - EF4 quer zu deren Ausbreitungs¬ richtungen mindestens einmal hin und her verschiebbar ange¬ ordnet. Durch die vorzugsweise kontinuierliche oder schritt- weise Bewegung der Meßzeile SZ an den Strahlungsfeldern EFl - EF4 vorbei kann eine zeitliche Intensitätsmeßwertaufnahme der Strahlungsfelder EFl - EF4 gewonnen werden, d.h. die Strah¬ lungsfelder EFl - EF4 werden mit höherer Zeitauflösung und damit höherer Ortsauflösung getastet und stehen somit eben¬ falls entkoppelt voneinander zur Auswertung zur Verfügung. Die Strahlungsfelder EFl - EF4 werden somit durch die einzel¬ nen lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 der Meßzeile SZ in der Art einer Kamera z.B. "quasi-kontinuierlich" oder in dis- kreten Abtastschritten gescannt bzw. abgefahren. Somit steht für jedes einzelne Strahlungsfeld eine Vielzahl von Meßinfor¬ mationen durch die verbesserte Ortsauflösung selektiv zur Verfügung. Die lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 können dabei vorteilhaft einzeln oder auf einer gemeinsamen Unter- läge GU, wie sie in Figur 10 strich-punktiert dargestellt ist, angeordnet sein. Gegebenenfalls können die lichtempfindlichen Elemente auch in Form eines Meßfeldes bzw. Meß-Arrays angeordnet sein. Vorteilhaft kann der optische Empfänger OR7 auch derart ausgebildet sein, daß anstelle der Meßzeile SZ seine Koppeleinrichtung KR7 mit den zu messenden Lichtwellenleitern LWl - LW4 relativ gegenüber der Meßzeile SZ quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlungsfeider EFl - EF4 verschiebbar angeordnet ist. Die Strahlungsfelder EFl - EF4 werden also von den lichtempfindlichen Elementen scharf getrennt voneinander erfaßt und in der Anzeigeeinrichtung AZ7 entsprechend dargestellt.
Für eine selektive, individuelle Aufnahme der Strahlungsfel¬ der EFl - EF4 kann es aufgrund der Verschiebebewegung bereits ausreichend sein, im Koppelbereich der Koppeleinrichtung KR7 ein lichtempfindliches Element vorzusehen. Wird nur ein lichtempfindliches Element verschiebbar in der Justier- bzw. Bewegungseinrichtung JV angebracht, so weist dieses zur se¬ lektiven Strahlungsfeld-Aufnahme zweckmäßigerweise eine Aus- dehnung quer zur Hauptabstrahlungsrichtung der Strahlungs- eider EFl - EF4 aus, die etwa der Hälfte der jeweiligen Strahlungsfeidbreite entspricht. Mit Hilfe der Verschiebebe- wegung mindestens eines lichtempfindlichen Elementes ist es somit möglich, etwa die gleichen Meßergebnisεe zu erhalten wie mit einer hochauflösenden Meßzeile SZ, d.h. einer εehr großen Anzahl von lichtempfindlichen Elementen, wobei deren Anzahl insbesondere größer iεt als die Anzahl der Lichtwel¬ lenleiter. Durch die Verschiebebewegung der Meßzeile SZ mit mindestens einem lichtempfindlichen Element stehen somit wie¬ derum weitgehend voneinander entkoppelte Strahlungεfelder zur Auεwertung bereit.
Gegebenenfallε kann die empfangsseitige Koppeleinrichtung nach dem Biegekopplerprinzip auch durch andere Koppeleinrich¬ tungen vorgenommen werden. So kann z.B. die empfangsseitige Koppeleinrichtung auch durch die direkt an die Enden der Lichtwellenleiter LWl - LW4 angekoppelten lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 gebildet sein. In der Koppeleinrichtung KR7 des optischen Empfängers OR7 ist dann der Biegebalken bzw. der Biegekoppler ZR7 weggelassen., so daß die Meßzeile SZ ggf. mit vorangeεchalteten Entkopplungsmitteln MSVl - MSV4 an den stirnseitigen offenen Enden der Lichtwellenleiter LWl - LW4 quer zu deren Längsachse unmittelbar angeordnet ist. Diese weitere Ankoppelmöglichkeit für die Meßzeile SZ ist durch ein strich-punktiert angedeutetes Kästchen mit dem Be¬ zugszeichen SZ* angedeutet, das in unmittelbarer Nähe (Auεgang) der offenen Stirnεeite des Lichtwellenleiter-Bänd¬ chens BL7 eingezeichnet ist. Die nebeneinandergereihten lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 der dort angeordneten Meßzeile SZ* sind bezüglich ihrer Empfangscharakteriεtika zweckmäßig quer zu den auε den offenen Stirnεeiten der Licht- Wellenleiter LWl - LW4 auεgekoppelten Empfangε-Strahlungεfel- der EFl - EF4 derart positioniert, daß diese direkt oder ggf. unter Zwischenschaltung der Entkopplungsmittel MSVl - MSV4 weitgehend selektiv auf die lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 abgebildet werden. Die endseitig angeordnete Koppelein- richtung in Form der Meßzeile SZ* ist insbeεondere bei
Strecken-Dampfungsmessungung zweckmäßig, wo die Enden der Lichtwellenleiter frei zugänglich sind. Anstelle von Messungen an dem Lichtwellenleiter-Bändchen BL7 mit den etwa parallel nebeneinanderliegenden, d.h. weitgehend strukturiert angeordneten Lichtwellenleitern LWl - LW4 können mit Hilfe der Meßeinrichtung ME7, insbesondere bei stirnsei¬ tiger bzw. endseitiger Anordnung der Meßzeile (SZ*) , Messun¬ gen z.B. auch an einem Bündel oder einer Gruppe mit Lichtwel¬ lenleitern vorgenommen werden. Die Lichtwellenleiter können dabei auch in einer ungeordneten Struktur zueinander liegen, solange der selektive Empfang ihrer Strahlungsfelder weitge¬ hend sichergestellt ist. Der optische Empfänger OR7 eignet sich dann insbesondere bei endseitiger Ankopplung der e p- fangsseitigen Koppeleinrichtung der lichtempfindlichen Ele¬ mente LEI - LE4 (ohne der Lichtauskopplung nach dem Biege- kopplerprinzip) zur Lichtwellenleiter-Identifizierung. So kann beispielsweise die Zahl der Lichtwellenleiter in der Gruppe bzw. dem Bündel, der Zustand, die optischen Kenngrößen (wie z.B. Dämpfung, Phasenlaufzeiten, Impulsantworten, ...) der Lichtwellenleiter selektiv, die räumliche Lage jedes ein- zelnen Lichtwellenleiters bzw. die örtliche Verteilung der
Lichtwellenleiter insgesamt, usw. in einfacher Weise bestim¬ men und zur weiteren Auswertung bereitgestellt werden. Vor¬ teilhaft sind dann bei einer Gruppe oder Bündel mit ungeord¬ neten Lichtwellenleitern die lichtempfindlichen Elemente in Form mehrerer Meßzeilen gestaffelt übereinander (flächiges Array) angeordnet.
Wenn die lichtempfindlichen Elemente innerhalb des flächigen Arrays sehr hoch auflösend (d.h. kleinflächig) ausgebildet werden, dann kann im Endergebnis eine hochauflösende Abbil¬ dung z.B. der Lichtwellenleiterverteilung innerhalb eines Ka¬ belbündels gewonnen werden. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn jeweils die Größe der einzelnen lichtempfindlichen Elemente innerhalb des Arrays (Meßfeld) in x- und y-Richtung in der Größenordnung des auf sie auftreffenden Lichtflecks gewählt wird. Zweckmäßigerweise wird jeweils die aktive Fläche eines einzelnen lichtempfindlichen Elementes etwa gleich der Fläche des auftreffenden Lichtflecks gewählt. Für noch höhere Auflö¬ sungen ist die aktive Fläche eines einzelnen lichtempfind¬ lichen Elementes (Empfangselement) kleiner als die Fläche des auftreffenden Lichtflecks zu wählen.
In Figur 11 εind zur Veranschaulichung der Koppelverhältnisse die vier lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 der Meßzeile SZ von Fig.10 zusammen mit Strahlungsfeldern in einer Emp¬ fangsebene x, y (vgl. Figur 10) quer zur Auεbreitungεrichtung der Strahlungsfelder EFl - EF4 dargestellt. Die Figur 11 ver¬ deutlicht, wie die Mittel MSVl - MSV4 wirken, damit die Strahlungsfelder EFl - EF4 bzw. deren Lichtflecke LF1 - LF4 mit optimierter, d.h. verbesserter Entkopplung von der Me߬ zeile SZ erfaßt werden können.
Z.B. fällt der dem Strahlungsfeld EFl zugeordnete Licht- bzw. Leuchtfleck LF1 nur auf das lichtempfindliche Element LEI und füllt den Großteil dessen aktiver Fläche mit seiner vorzugs¬ weise etwa ellipsen- bzw. ovalen- oder z.B. auch streifenför- igen Form aus. Auf diese Weise ist weitgehend sicherge¬ stellt, daß das Strahlungsfeld EFl, das aus dem Lichtwellen¬ leiter LWl ausgekoppelt wird, möglichst verlustarm durch das Mittel MSVl auf das lichtempfindliche Element LEI transfor¬ miert und von diesem möglichst vollεtändig erfaßt wird. Im Bereich der Meßzeile SZ trifft also das Strahlungsfeld EFl entkoppelt bzw. separiert von den übrigen Strahlungsfeldern EF2 - EF4 ein. Die Koppelverhältnisεe für daε Strahlungsfeld EFl sind somit weitgehend ideal bzw. optimal. Um dies zu er¬ reichen, iεt die Form des Strahlungsfeldes EFl bzw. desεen zugehöriger Lichtfleck LF1 der räumlichen Ausdehnung des lichtempfindlichen Elementes EFl möglichst angepaßt.
Vorzugsweise weisen die Strahlungsfelder EFl - EF4 in Figur' 11 zu ihrer optimierten Entkopplung quer zur Verbindungslinie VL der Lichtwellenleiter LWl - LW4, d.h. quer zur Ausbrei¬ tungsrichtung der Strahlungsfelder EFl - EF4, jeweils eine größere Ausdehnung auf, als entlang der Verbindungslinie VL der Lichtwellenleiter LWl - LW4, um die hier in Figur 11 etwa streifenförmigen lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 mög¬ lichst vollständig auszunutzen. Die Mittel MSVl - MSV4, die zwischen den Auskoppelstellen der Strahlungsfelder EFl - EF4 und den zugeordneten lichtempfindlichen Elementen LEI - LE4 vorgesehen sind, bewirken also eine Vergrößerung der Ausdehnung, insbesondere eine Verbreiterung in y-Richtung um mindestens den Faktor 2, der Strahlungsfelder EFl - EF4 quer zur Verbindungslinie der Lichtwellenleiter LWl - LW4 im Lichtwellenleiter-Bändchen BL7 und/oder eine Verschmälerung der Strahlungsfelder EFl - EF4 im Bereich der licht¬ empfindlichen Elemente LEI - LE4 entlang der Verbindungslinie der Lichtwellenleiter LWl - LW4. Vorteilhaft ist die Aus¬ dehnung der Strahlungsfelder (z.B. EFl und EF2) in Richtung der Verbindungslinie VL der Lichtwellenleiter LWl - LW4 so klein gewählt, daß sich jeweils im Bereich der Empfangsele¬ mente LEI - LE4 benachbarte Leuchtflecke (z.B. LFl, LF2) nicht oder nur möglichst wenig überlappen. Vorteilhaft sind die jeweils von den Strahlungsfeldern EFl - EF4 im Bereich der lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 gebildeten Licht¬ bzw. Leuchtflecke LFl - LF4 quer zur Verbindungslinie VL der Lichtwellenleiter somit größer, insbesondere mindestens zweimal so groß, als entlang der Verbindungslinie VL der Lichtwellenleiter LWl - LW4. Zweckmäßig kann es auch sein, den Lichtflecken LFl - LF4 der Strahlungsfelder EFl - EF4 im Bereich der Meßzeile SZ mit Hilfe der zwischengeschalteten Mittel MSVl - MSV4 jeweils eine Streifen- oder Linienform zu geben, so daß sie getrennt voneinander die z. B. hier in Figur 11 etwa streifenförmigen, lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 optimal beleuchten. Durch diese besondere an die lichtempfindlichen Elemente angepaßte Formgebung der Licht¬ flecke LFl - LF4, insbesondere mit optischen Abbildungsmit¬ teln wie sie in den Figuren 13 und 14 dargestellt sind, wird eine verbesserte, d.h. optimierte Entkopplung der Strah- lungsfeider EFl - EF4 und somit eine verbesserte, selektive Auswertung in einfacher Weise erreicht. In Figur 11 εind neben der für daε Strahlungsfeld EFl weitge¬ hend optimalen Abbildung bzw. Transformation deε Lichtfleckε LFl auch zwei Fälle dargestellt, in denen die Koppelverhält¬ nisse und somit die Auswertung für die Strahlungsfelder EF2 - EF4 erεchwert εind. So trifft beispielεweise daε Strah¬ lungsfeld EF2 mit seinem Leuchtfleck LF2 ' sowohl auf das lichtempfindlichen Element LE2 als auch auf daε lichtempfind¬ lichen Element LE3 auf. Ebenεo wird daε Strahlungεfeld EF3 mit εeinem Lichtfleck LF3 ' vom lichtempfindlichen Element LE2 und vom lichtempfindlichen Element LE3 gleichzeitig erfaßt, so daß es zu einer Überlagerung der beiden Leuchtflecke LF2 ' und LF3 ' in einem Bereich SM kommt. Eine selektive Auswertung der Lichtflecke LF2 ' und LF3 ' iεt εomit durch deren Überlage¬ rung im Bereich SM nur annähernd bzw. εchwierig möglich.
Beeinträchtigungen der Koppel- bzw. Empfangεverhältniεεe können sich auch ergeben, wenn die Lichtflecke im Fall einer starren Zuordnung der Strahlungsfeidern EFl - EF4 zu den lichtempfindlichen Elementen LEI - LE4 auf ein gemeinsameε lichtempfindlichen Element abgebildet werden. Auf daε licht¬ empfindliche Element LE4 von Figur 11 fallen z.B. die Strah¬ lungsfelder EF3 und EF4 mit ihren Lichtflecken LF3 ' und LF4 ' gemeinsam, so daß deren selektive bzw. getrennte Auswertung beeinträchtigt ist. Für die beiden zuletzt beispielhaft ge- nannten Problemfälle von Überkoppeln benachbarter Strah¬ lungsfelder ist dennoch dadurch Abhilfe möglich, daß die lichtempfindlichen Elemente LEI - LE4 quer zur Abstrahlungε- richtung der Strahlungsfelder EFl - EF4 mindestens einmal hin- und/oder herverschoben werden, so daß eine zeitliche und damit auch eine örtliche Auflösung der Strahlungsfelder EFl - EF4 erzielt werden kann, d.h. die Strahlungsfelder EFl - EF4 εind weitgehend voneinander entkoppelt.
In Figur 12 sind den Strahlungsfeldern EFl - EF4 bzw. deren zugehörigen Lichtflecken LFl - LF4 jeweils vier Meßzellen in¬ dividuell zugeordnet. Mit anderen Worten heißt daε, jedem zu messenden Lichtwellenleiter LWl - LW4 sind jeweils vier ein- zelne, aktive Flächen zur Lichtaufnahme zugeordnet. Z.B. ist das lichtempfindliche Element LEI also nochmals in vier z.B. streifenförmige Zellen LEU, LE12, LE13 und LE14 unterteilt. Ebenso sind die übrigen lichtempfindlichen Elementen LE2 - LE4 ausgebildet. Der Lichtfleck trifft also in einer Auskop¬ pel- bzw. Empfangsebene x, y, d.h. in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Strahlungsfeldeε EFl, auf vier Meßzellen LEU - LE14 auf, so daß sich eine verfeinerte, bzw. höher ortsaufgelöste Lichtaufnahme für den Lichtfleck LFl ergibt. Entsprechende Koppelverhältnisse ergeben sich auch für den Lichtfleck LF2 (und den übrigen Lichtflecken LF3 und LF4) , der entkoppelt von den benachbarten Lichtflecken LFl und LF3 von vier eigens zugeordneten Zellen LE21 - LE24 im lichtempfindlichen Element LE2 erfaßt wird.
Anstelle der Meßzeile SZ kann vorteilhaft auch ein Meßfeld bzw. Meß-Array vorgesehen sein. Dies ist beispielhaft mit der Unterteilung der Meßzeile SZ durch eine Trennlinie TL quer zu den streifenförmigen Zellen LEU -LE14, LE21 - LE24, ... LE41 - LE44 angedeutet. Vorteilhaft eignen sich Meßzeilen mit 10 bis 2000 Elementen oder Arrays mit 10 bis 2000 mal 10 biε 2000 Elementen.
Die in den Figuren 10 mit 12 dargestellten Ausführungsbei- spiele und die dazu getroffenen Aussagen beziehen sich zur besseren Veranschaulichung auf eine konkrete Zahl von Licht¬ wellenleitern und lichtempfindlichen Elementen (4 lichtemp¬ findliche Elemente, 4 Lichtwellenleiter) . Sie sind jedoch ohne Einschränkung auf beliebig viele, d.h. n-Lichtwellen- leiter und m-lichtempfindliche Elemente übertragbar.
Die Figuren 13 und 14 zeigen in schematischer Darstellung beispielhaft als Mittel zur verbesserten Entkopplung be¬ nachbarter Strahlungsfelder ein optisches Abbildungsmittel bzw. eine Auskoppeloptik MSVG, die insbesondere ein drei¬ gliedriges Linsensystem LI mit einer nachgeordneten Schlitz¬ blende Sl enthält. In Figur 13 ist die Auskoppeloptik MSVG schematisch in einer Auskoppelebene x, z dargestellt, in der die Strahlungsvektoren der Strahlungsfelder etwa parallel nebeneinander liegen, wobei die Ausbreitungsrichtung der Strahlungsfelder in Richtung der z-Achse zeigt. Die Figur 13 stellt alεo in etwa eine Draufsicht der Koppelverhältniεεe im optiεchen Empfänger OR7 von Figur 10 dar.
In die Koppeleinrichtung KR7 εind jetzt beiεpielhaft fünf Lichtwellenleiter LWl - LW5 in Form einer Bandleitung BL71 eingelegt. Entlang der jeweiligen Lichtwellenleiter-Krüm- mungsabεchnitte treten an Auεkoppelεtellen fünf Strahlungε¬ felder EFl - EF5 auε den Lichtwellenleitern LWl - LW5 auε. Die Strahlungεfelder EFl - EF4 werden von der Auεkoppeloptik MSVG entkoppelt voneinander auf die Meßzeile SZ abgebildet. Dabei werden die Strahlungsfelder EFl - EF5 zweckmäßigerweise durch die Auskoppeloptik MSVG optisch vergrößert, vorzugs- weiεe um den Faktor 3,5 (gerechnet von der Verbindungslinie VL der Lichtwellenleiter LWl - LW5 zur Meßzeile SZ) , um sie möglichεt angepaßt an die Sensorelemente der Meßzeile SZ auf diese Sensorelemente abbilden zu können. Zur Entkopplung erfolgt die optische Formgebung für die Strahlungsfelder EFl
- EF5 derart, daß z.B. jeweils indestenε vier Zellen eineε lichtempfindlichen Elementε der Meßzeile SZ (analog zu Figur 12) jeweilε ein Strahlungεfeld erfaεεen. Auf dieεe Weiεe kön- nen vorteilhaft die Intenεitätswerte der Strahlungsfelder EFl
- EF5 stärker strahlender Nachbar-Lichtwellenleiter gegenüber denen stark gedämpfter Lichtwellenleiter herausgerechnet werden. Zweckmäßigerweiεe wird dazu jeweils der Kern¬ strahlungsbereich der Lichtwellenleiter LWl - LW5 auf die Meßzeile SZ oder ggf. auf ein Array abgebildet.
In Figur 13 ist die Anordnung der Auskoppeloptik MSVG in der Schnittebene des Lichtwellenleiter-Bändchens BL71 darge¬ stellt. In der linken Bildhälfte befindet sich die Meßzeile SZ oder ggf. auch ein Sensor-Array. Zweckmäßiger Weise werden die Lichtstrahlen der Strahlungsfelder EFl - EF5 durch die Auskoppeloptik MSVG telezentrisch abgebildet, d.h. sie gehen nicht durch deren optische Achse. Zunächst gelangen die Strahlungsfelder EFl - EF5 durch das dreigliedrige Linsen¬ system LI, dem die Schlitzblende Sl nachgeordnet ist. Das Linsensystem LI enthält zweckmäßigerweise ein monochromatisch korrigiertes Triplett aus hochbrechendem Schwerflint-Glas. Dieses Triplett hat vorzugsweise im Meß-Spektralbereich um 800 nm eine gute Transmission, flache Radien für geringe Wellenabrationen und eine geringe Restreflektion.
Durch die dem Linsensystem LI nachgeordnete Schlitzblende Sl wird erreicht, daß die unterschiedlichen Aperturen und Strahlungswinkel der Strahlungskeulen der Strahlungsfeider EFl - EF5 optimal auf die Geometrie der Sensor- bzw. licht¬ empfindlichen Elemente der Meßzeile SZ bzw. ggf. des Arrays abgestimmt werden und somit die max. mögliche optische Lei¬ stung in deren Meßzellen eingekoppelt wird.
Beispielsweise wird als Meßzeile SZ in der linken Bildhälfte von Figur 13 ein Zeilensensor SZ mit 256 Elementen einer räumlichen Ausdehnung von etwa 50 um x 2,5 mm Pixelgröße ge¬ wählt. Die Länge der Meßzeile SZ beträgt dann ca. 12,8 mm. Bei einem gewünschten Abbildungsmaßstab von 3,5 ist der dann durch die Auskoppeloptik MSVG abgebildete Objektbereich ca. 3,66 mm breit. In diesem Objektbereich befindet sich das Lichtwellenleiter-Bändchen BL71 mit z.B. etwa 3,2 mm Breite. In der Auskoppelebene x, z ist der Abstrahlwinkel der Strah¬ lungsfelder EFl - EF5 entsprechend der Lichtwellenleiter- Apertur von ca. 0,1 klein. Die Auskoppeloptik MSVG ist für dieses konkrete Berechnungs- bzw. Ausführungsbeispiel dann den Koppelverhältnissen derart angepaßt, daß die Strah¬ lungsverteilungen der einzelnen Lichtwellenleiter LWl - LW5 getrennt voneinander bzw. aufgespreizt auf die in diesem Schnittbild ungefähr 50 um breiten Sensorelemente fallen. Da die Abstrahlungskegel bzw. Strahlungskeulen der Lichtwellen- leiter LWl - LW5 in etwa die gleiche Richtung haben (parallel zur optischen Systemachse) bildet die Auskoppeloptik MSVG die Strahlungsfelder EFl - EF5 vorteilhaft telezentrisch ab. Desweiteren εorgt die Schlitzblende Sl für einen an das jeweilige Auεführungεbeispiel angepaßten telezentrischen Strahlungsverlauf der Strahlungsfelder EFl - EF5. Zweckmäßi¬ gerweise ist die Durchlaßöffnung DU1 der Schlitzblende Sl derart gewählt, daß sich für das dreigliedrige Linsenεyεtem
LI eine vorgebbare Apertur einεtellen läßt. In dieεem Ausfüh¬ rungsbeispiel wird die Abbildungsoptik MSVG insbeεondere die Schlitzblende Sl mit ihrer Öffnung DU1 derart den konkreten Koppelverhältnisse angepaßt, daß sich in der Auskoppelebene x, z eine geringe Abberation mit einem Streukreisdurchmeεεer vorzugεweise kleiner 70 um auf der Sensorzeile SZ sowie eine Ortsauflösung in der Nähe der Senεor-Ortεfrequenz ergibt. Zu¬ dem bewirkt die Schlitzblende Sl in dieεer Auεkoppelebene x, z eine Ortsraumfilterung der Strahlungsfelder EFl - EF5 und somit deren "ScharfStellung" bzw. die Beseitigung deren Rand¬ verzerrungen.
Figur 14 zeigt die Auskoppeloptik MSVG in einer Auskoppel- bzw. Schnittebene x, z senkrecht zur Zeichenebene von Figur 13. In dieser Schnittebene ist beispielhaft der Strahlengang des Strahlungsfeldeε EFl ausgehend vom Lichtwellenleiter LWl eingezeichnet. Der Strahlengang des Strahlungεfeldeε EFl durchläuft hier zweckmäßiger Weise die optiεche Achεe der Auskoppeloptik MSVG mittig, um die relativ große Apertur des Lichtwellenleiters LWl in y-Richtung, d.h. senkrecht zur
Auεbreitungsrichtung des Strahlungsfeldeε EFl, auf ein Sen¬ sorelement abbilden zu können. Der Abstrahlwinkel ist in dieser Auskoppel- bzw.. Biegungsebene y, z also relativ groß. Die Auskoppeloptik MSVG wird daher zweckmäßigerweise für die Strahlungsaufnahme in einem relativ großen Winkelbereich von mindestenε ± 20°, vorzugεweiεe um ± 35° und max. ± 45° auεge- legt. In dieεer Ebene x, z iεt für die Senεorele ente der Meßzeile SZ zweckmäßigerweise eine Länge von 2,5 mm gewählt. Die Auskoppeloptik MSVG mit dem Linsensyεtem LI und der Schlitzblende Sl mit ihrer Durchlaßöffnung DU2 wird vorteil¬ haft so an die Gegebenheiten angepaßt, daß sich ein Streu¬ kreisdurchmesser höchstens von 2,5 mm ergibt, sowie eine hin- reichend große Meßapertur (ca. 0,6) für einen ausreichenden Signalpegel auf dem jeweiligen lichtempfindlichen Element. Vorteilhaft ist dabei die Apertur der Auskoppeloptik MSVG mittels der Breite der Durchlaßöffnung DU2 einstellbar und hier entsprechend dem größeren Abstrahlwinkel des Lichtwel¬ lenleiters LWl größer als die Schlitzbreite DU1 von Figur 13 gewählt.
Die Brennweite der Optik ist vorteilhaft so gewählt, daß sie für eine gute Korrigierbarkeit hinreichend groß ist, und der Abstand von der Auskoppelsteile bis zur Sensorzeile SZ bei einer Vergrößerung von etwa 3,5 unter 40 mm bleiben.
Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, mit Hilfe der Auskoppeloptik MSVG auch eine größere Entfernung von den Aus¬ koppelstellen der Strahlungsfeider EFl - EF5 zur Meßzeile SZ zu überbrücken, wie sie z.B. durch ein Gehäuse, das die Kop¬ peleinrichtung KR7 umgibt, vorgegeben sein kann. Die Mittel zur besseren Entkopplung benachbarter Strahlungsfelder werden dabei jeweils vorteilhaft an die Randbedingungen, wie sie z.B. durch den Abstand der Auskoppelstellen der Strahlungs¬ felder zur Meßzeile SZ, der Größe der lichtempfindlichen Elemente, dem Lichtwellenleiter-Abstand auf der Verbindungs¬ linie VL im Lichtwellenleiter-Bändchen BL71, u.s.w. angepaßt.
Die Mittel zur verbesserten Entkopplung benachbarter Strah¬ lungsfelder, hier speziell die Auskoppeloptik MSVG, sind ins¬ gesamt betrachtet so auszulegen, daß ein Objektbereich mit den an den Auskoppelstellen selektiv austretenden Strahlungs- feldern in einen vorgebbaren Bildbereich mit den lichtemp¬ findlichen Elementen transformiert wird, wobei die Strah¬ lungsfelder entkoppelt bleiben.

Claims

Patentansprüche
1. Meßeinrichtung (ME1) für Lichtwellenleiter unter Ver¬ wendung eines optischen Empfängers (0R1), der eine Koppel¬ einrichtung (KR1) sowie ein im Strahlungsfeld eines auszu¬ koppelnden Sendesignals angeordnetes, lichtempfindliches Element aufweist und dem eine Auswerteeinrichtung (AEl) zugeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Koppeleinrichtung (KR1) derart ausgebildet ist, daß mindestens zwei Lichtwellenleiter (LWl, LW2) in einer geordneten Struktur so nebeneinander einlegbar sind, daß sie eigenständige, nebeneinander liegende Strahlungsfelder (SFl, SF2) aufweisen, daß mindestens zwei lichtempfind¬ liche Elemente (LEI, LE2) vorgesehen sind, die bezüglich ihrer Empfangscharakteristika derart angeordnet und aus¬ gerichtet sind, daß sie unterschiedliche Teile der Strah¬ lungsfelder (SFl, SF2) erfassen, und daß in der Auswerte¬ einrichtung (AEl) die von den einzelnen lichtempfindlichen Elementen (LEI, LE2) aufgenommenen Meßsignale (RSl, RS2) der einzelnen Strahlungsfelder (SFl, SF2) getrennt aus¬ wertbar sind.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtwellenleiter (LWl, LW2) in der Koppeleinrich¬ tung (KR1) parallel nebeneinander angeordnet sind.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtwellenleiter (LWl, LW2) mechanisch miteinan¬ der verbunden sind, vorzugsweise in Form einer Bandleitung (BL).
4. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Koppeleinrichtung (KRl) eine seitliche Führung für die nebeneinander einzulegenden Lichtwellenleiter (LWl, LW2) vorgesehen ist.
5. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die empfangsseitige Koppeleinrichtung (KRl) als Biegekoppler ausgebildet ist.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Koppeleinrichtung (KRl) im Biegebereich der Licht- Wellenleiter für alle Lichtwellenleiter (LWl, LW2) die gleiche Krümmung aufweist.
7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die empfangsseitige Koppeleinrichtung durch die direkt an die Enden der Lichtwellenleiter (LWl - LW4) angekoppel¬ ten lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE4) gebildet ist.
8. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Sender (OTl) eine einzige Lichtquelle aufweist, an die alle zu messenden Lichtwellenleiter (LWl, LW2) gemeinsam angekoppelt sind.
9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Sender (OTl) für jeden anzukoppelnden Lichtwellenleiter (LWl, LW2) eine eigene Lichtquelle zur selektiven Lichteinkopplung aufweist.
10. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Koppeleinrichtung (KTl) für den optischen Sender (OTl) ein Biegekoppler vorgesehen ist.
11. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den offenen Stirnseiten der Lichtwellenleiter (LWl, LW2) eine Koppeleinrichtung (KTl) für den optischen Sender (OTl) vorgesehen ist.
12. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Sender (OTl) als Sender für Nachrichten¬ signale ausgebildet ist.
13. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Sender (OTl) als ein eigener Meßsender ausgebildet ist.
14. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE4) auf einer gemeinsamen Unterlage (GU) angeordnet sind.
15. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE4) in einer Zeilenstruktur oder in einer flächigen Arraystruktur ange¬ ordnet sind.
16. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedem der lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE4) ein Ladungsverstärker zugeordnet ist.
17. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als lichtempfindliche Elemente (LEI - LE4) Photo- Dioden vorgesehen sind.
18. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE4) CCD-Elemente vorgesehen sind.
19. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e g e n n z e i c h n e t , daß in der Koppeleinrichung (KRl) die Zentren der licht¬ empfindlichen Elemente (LEI, LE2) jeweils auf die zuge¬ hörigen Kerne der nebeneinander liegenden Lichtwellenlei¬ ter (LWl, LW2) ausgerichtet sind.
20. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die lichtempfindlichen Elemente (LEI, LE2) senkrecht zur Symmetrieachse (SA2) der Strahlungsfelder (SFl, SF2) angeordnet sind.
21. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Justierungsvorrichtuπg (JV) zur Optimierung der Zuordnung zwischen den lichtempfindlichen Elementen (LEI -
LE8) und den zugehörigen Strahlungsfeldern (SFl - SF4) vorgesehen ist.
22. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei mehr als zwei Lichtwellenleitern die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente (LEI, LE2) kleiner als die Anzahl der nebeneinander liegenden Lichtwellenleiter (LWl - LW4) gewählt ist.
23. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE4) gleich der Anzahl der nebeneinander liegenden Lichtwellen¬ leiter (LWl - LW4) gewählt ist.
24. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente (LEI - LE8) größer als die Anzahl der nebeneinander liegenden Licht¬ wellenleiter (LWl - LW4) gewählt ist, insbesondere minde¬ stens fünfmal und vorzugsweise etwa einhundertmal größer.
25. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Blenden (BL1 - BL3) vorgesehen sind, und daß diese derart angeordnet sind, daß sie eine Entkopplung benachbar- ter Strahlungsfelder (SFl - SF4) ergeben.
26. Meßeinrichtung nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei m lichtempfindlichen Elementen (LEI - LEm) m-1
Blenden (BL1 - BLm-1) vorgesehen sind.
27. Meßeinrichtung nach Anspruch 25 oder 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Blenden (BL1 - BL3) parallel zur Symmetrieebene (SA8) der Strahlungsfelder (SFl - SF4) angeordnet sind.
28. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswerteeinrichtung (AE6) Einrichtungen für den simultanen Echtzeitbetrieb aufweist.
29. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Auswerteeinrichtung (AE6) eine Ausleseeinrich¬ tung (DAV) vorgesehen ist, die die von den lichtempfind¬ lichen Elementen (LEI - LE4) registrierten Meßsignale (RSl - RS4) zeitlich abtastet.
30. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Auswerteeinrichtung eine Recheneinheit (CPU) mit Meßwertspeicher (MEM) vorgesehen ist, und daß die von den lichtempfindlichen Elementen (LEI - LE4) registrierten Meßsignale derart funktional miteinander verknüpfbar sind, daß für jeden Lichtwellenleiter die zugehörigen optischen Kenngrößen selektiv auswertbar sind.
31. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßeinrichtung (MEl) Bestandteil eines Lichtwellen¬ leiter-Spleißgerätes ist.
32. Meßeinrichtung nach Anspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Mittel zum Ausrichten der nebeneinander liegenden
Lichtwellenleiter (LWl, LW2) an der Spleißstelle (MSE1) vorgesehen sind.
33. Meßeinrichtung nach Anspruch 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mittel (SGI, SG2) zum Ausrichten der nebeneinander liegenden Lichtwellenleiter (LWl, LW2) an der Spleißstelle (MSE1) von Auswertesignalen der Auswerteeinrichtung (AEl) getrennt ansteuerbar sind.
34. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßeinrichtung (MEl) Bestandteil eines Lichtwellen¬ leiter-Dämpfungsmeßgerätes ist.
35. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Auskoppelstellen der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) und den lichtempfindlichen Elementen (z.B. LEI, LE2) Mittel (z.B. MSVl, MSV2) vorgesehen sind, die eine ver¬ größerte Entkopplung benachbarter Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) bewirken.
36. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) quer zur Verbin¬ dungslinie der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) jeweils eine größere Ausdehnung aufweisen als entlang deren Verbindungsli¬ nie (VL) .
37. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen einer Auskoppelstelle der Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) aus den Lichtwellenleitern (z.B. LWl, LW2) und den zugeordneten lichtempfindlichen Elementen (z.B. LEI, LE2)
Mittel (z.B. MSVl, MSV2) vorgesehen sind, welche jeweils die Ausdehnung der Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) in einer Richtung (y) quer zur Verbindungslinie (VL) der Lichtwellen¬ leiter (z.B. LWl, LW2)vergrößern.
38. Meßeinrichtung nach Anspruch 37, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbreiterung in der Richtung (y) quer zur Verbin¬ dungslinie (VL) der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) um min- destens den Faktor 2 vorgenommen wird.
39. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen einer Auskoppelstelle der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) und den zugeordneten lichtempfindlichen Ele¬ menten (z.B. LEI, LE2) Mittel (z.B. MSVl, MSV2) vorgesehen sind, die die Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) im Bereich der lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) in eine Richtung (x) entlang der Verbindungslinie (VL) der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) jeweils verschmälern.
40. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweilε von den Strahlungεfeidern (z.B. EFl, EF2) im Be¬ reich der lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) gebil¬ dete Leuchtflecke (z.B. LFl, LF2) in Richtung (y) quer zur Verbindungslinie (VL) der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) größer sind, inεbeεondere indeεtens zweimal εo groß, als in Richtung (x) der Verbindungslinie (VL) der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) .
41. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen einer Auskoppelstelle der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) und den lichtempfindlichen Elementen (z.B. LEI, LE2) eine Auεkoppeloptik (z.B. MSVG) vorgeεehen iεt.
42. Meßeinrichtung nach Anεpruch 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auεkoppeloptik (z.B. MSVG) ein monochromatiεch korri¬ giertes Triplett enthält.
43. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 41 oder 42, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auskoppeloptik (z.B. MSVG) aus hochbrechendem Schwerf lint-Glas hergestellt iεt bzw. dieses enthält.
44. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auskoppeloptik (z.B. MSVG) für einen Winkelbereich von mindestens ± 20°, vorzugsweiεe um ± 35° und max. ± 45° ausgelegt ist.
45. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auskoppeloptik (z.B. MSVG) quer zur Verbindungslinie (VL) der Lichtwellenleiter (z.B. LEI, LE2) eine größere Aper¬ tur alε entlang deren Verbindungεlinie (VL) aufweiεt.
46. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Anεprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils ein im Bereich der lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) für jedes Strahlungsfeld (z.B. EFl, EF2) er- zeugter Leuchtfleck (z.B. LFl, LF2) etwa eine Streifenform aufweist.
47. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils ein im Bereich der lichtempfindlichen Elemente
(z.B. LEI, LE2) für jedes Strahlungsfeld (z.B. EFl, EF2) er¬ zeugter Leuchtfleck (z.B. LFl, LF2) eine etwa elliptische Form aufweist.
48. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils Ausdehnung der Strahlungsfeider (z.B. EFl, EF2) in Richtung (y) quer zur Verbindungslinie (VL) der Lichtwel¬ lenleiter (z.B. LWl, LW2) so gewählt ist, daß jeweils die Ausdehnung deren zugeordneter Leuchtflecke (z.B. LFl, LF2) etwa der Ausdehnung der lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) in dieser Richtung (y) entspricht.
49. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils die Ausdehnung der Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) in Richtung (x) der Verbindungslinie (VL) der Lichtwel¬ lenleiter (z.B. LWl, LW2) so klein gewählt ist, daß sich je¬ weils im Bereich der Empfangselemente (z.B. LEI, LE2) benach- barte Leuchtflecke (z.B. LFl, LF2) nicht oder nur möglichst wenig überlappen.
50. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Auskoppelεtelle und den lichtempfindlichen Elementen (z.B. LEI, LE2) eine Schlitzblende (Sl) vorgeεehen iεt.
51. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Anεprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Auskoppelstellen der Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) und den lichtempfindlichen Elementen (z.B. LEI,
LE2) optische Abbildungsmittel vorgesehen sind, deren Abbil¬ dungscharakteristik so gewählt ist, daß die Entkopplung be¬ nachbarter Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) verbesεert iεt.
52. Meßeinrichtung nach Anεpruch 51, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abbildung der Strahlungεfelder (z.B. EFl, EF2) mit¬ tels eines Hologramms derart vorgenommen ist, daß eine Ver¬ besserung der Entkopplung benachbarter Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) im Bereich der lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) eintritt.
53. Meßeinrichtung nach Anεpruch 51, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abbildung der Strahlungεfelder (z.B. EFl, EF2) mit¬ tels einer Bragg-Zelle derart vorgenommen ist, daß eine Ver¬ besserung der Entkopplung benachbarter Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) im Bereich der lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) eintritt.
54. Einrichtung (ME7) für Mesεungen an mehreren Lichtwellen¬ leitern, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Empfänger (OR7) derart ausgebildet ist, daß mindestens ein lichtempfindlichen Element (z.B. LEI) relativ gegenüber den zu messenden Lichtwellenleiter (z.B. LWl, LW2) quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) verschiebbar angeordnet ist.
55. Einrichtung (ME7) für Mesεungen an mehreren Lichtwellen- leitern, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Empfänger (0R7) derart ausgebildet ist, daß dessen Koppeleinrichtung (KR7) mit den zu messenden Lichtwel- lenleitern (z.B. LWl, LW2) relativ gegenüber mindestens einem lichtempfindlichen Element (z.B. LEI) quer zur Ausbreitungs¬ richtung der Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) verschiebbar angeordnet ist.
56. Verfahren zur Anwendung einer Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens zwei Lichtwellenleiter (LWl, LW2) in die Kop¬ peleinrichtung (KRl) des optischen Empfängers (OR1) in einer geordneten Struktur so nebeneinanderliegende Strahlungsfelder (SFl, SF2) gebildet werden, daß mindestens zwei lichtempfind¬ liche Elemente (LEI, LE2) bezüglich ihrer Empfangscharakte¬ ristika gegenüber den Strahlungsfeidern (SFl, SF2) derart ausgerichtet werden, daß unterschiedliche Teile der Strah- lungsfelder erfaßt werden, und daß von den lichtempfindlichen Elementen (LEI, LE2) selektive Meßsignale (RSl, RS2), die den jeweiligen Strahlungsfeldern (SFl, SF2) entsprechen, emp¬ fangen und anschließend getrennt ausgewertet werden.
57. Verfahren nach Anspruch 56, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die von den einzelnen lichtempfindlichen Elementen (LEI - LE4) aufgenommenen Meßsignale (RSl - RS4) der einzelnen Strahlungsfeider (SFl - SF4) im Zeitmultiplexbetrieb sequen- tiell nacheinander ausgelesen werden und als Meßsignale an¬ schließend abgespeichert werden.
58. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsfelder (z.B. EFl, EF2) mit vergrößerter ge¬ genseitiger Entkopplung auf die lichtempfindlichen Elemente (z.B. LEI, LE2) abgebildet werden.
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