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.