CH641563A5 - Method for measuring the attenuation of an optical fibre and device for carrying out the method - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Dämpfung einer Lichtleitfaser gemäss dem Oberbegriff des The invention relates to a method for measuring the attenuation of an optical fiber according to the preamble of

Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 3. Claim 1 and an apparatus for performing the method according to claim 3.

Mit dem zunehmenden Einsatz von Lichtleitfasern in der Nachrichtentechnik wächst das Bedürfnis nach einem einfa-5 chen und zuverlässigen Verfahren zur Messung der Dämpfung, die das Licht beim Durchgang durch die einzelnen LLF erfahrt. With the increasing use of optical fibers in telecommunications, the need for a simple and reliable method for measuring the attenuation that the light experiences when passing through the individual LLF grows.

Bekannt ist ein Verfahren zur Messung der Dämpfung an LLF, bei dem die LLF mit einem Lichtsignal beaufschlagt io wird, die Intensität am Ausgang der LLF registriert, bei unveränderter Einkopplung die LLF um das zu messende Stück gekürzt und die aus dem kurzen Stück austretende Intensität gemessen wird. Diese zweite Messung ist nötig, da man keine reproduzierbare Einkopplung erreicht, eine Messung der von i5 der Lichtquelle abgestrahlten Intensität also nicht ausreicht, um die Intensität der eingekoppelten Strahlung zu bestimmen (Bell Laboratories Record, Nov. 1972, Seiten 303 ff). Dieses Verfahren ist für die Verwendung im Forschungs- und Entwicklungsbereich und eventuell bei der Wareneingangskon-20 trolle geeignet, wo die Verkürzung einer vorhandenen Faserlänge nicht besonders ins Gewicht fällt. Die Durchführung dieses Verfahrens ist aber für viele Anwendungsgebiete zeitraubend und umständlich, die Genauigkeit insbesondere für Messungen über längere Zeiträume wegen der Alterung der 25 Lichtquelle nicht ausreichend. A method for measuring the attenuation on LLF is known, in which the LLF is subjected to a light signal io, the intensity is registered at the output of the LLF, the coupling is shortened by the piece to be measured, and the intensity emerging from the short piece is measured, with unchanged coupling becomes. This second measurement is necessary because a reproducible coupling is not achieved, ie a measurement of the intensity emitted by i5 of the light source is not sufficient to determine the intensity of the coupled radiation (Bell Laboratories Record, Nov. 1972, pages 303 ff). This method is suitable for use in research and development and possibly for incoming goods control where the shortening of an existing fiber length is not particularly important. However, the implementation of this method is time-consuming and cumbersome for many areas of application, and the accuracy is inadequate, in particular for measurements over longer periods, because of the aging of the light source.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art anzugeben, das auch Langzeitmessungen mit guter Genauigkeit ermöglicht, und die Durchführung des Verfahrens zu vereinfachen. The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, which also enables long-term measurements with good accuracy, and to simplify the implementation of the method.

30 Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. 30 This object is achieved according to the invention by the characterizing features of patent claim 1.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 definiert. The device according to the invention is defined by the characterizing features of patent claim 3.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe-35 sondere darin, dass die Lichtenergie der verwendeten Lichtquelle auch über längere Zeiträume konstant gehalten werden kann und dass die Durchführung der Messung so vereinfacht ist, dass sie auch durch angelerntes Personal erfolgen kann. The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the light energy of the light source used can be kept constant even over longer periods of time and that the measurement is simplified in such a way that it can also be carried out by trained personnel.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den 40 abhängigen Ansprüchen angegeben. Preferred embodiments of the invention are specified in the 40 dependent claims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durch-45 führung des Verfahrens, 1 shows the block diagram of an arrangement for carrying out the method,

Fig. 2 ein erweitertes Blockschaltbild der Lichtquelle, 2 shows an expanded block diagram of the light source,

Fig. 3 ein erweitertes Blockschaltbild des Lichtempfängers. Fig. 3 is an expanded block diagram of the light receiver.

Die Wirkungsweise und Durchführung des Verfahrens 50 zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern wird anhand der Fig. 1 erläutert. Die Lichtquelle ist mit 1 bezeichnet, die im Beispiel fest an die Hilfsfaser 2 angekoppelt ist. Die Lichtaustrittsstelle der Hilfsfaser 2 ist mit 5 bezeichnet. Sie wird vorteilhafterweise als eine der bekannten Steckverbindungen 55 für Lichtleitfasern (LLF) ausgeführt. Aus der Hilfsfaser 2 wird an der Stelle 3 ein definierter Teil des Lichtes ausgekoppelt und im Regelgerät 4 in eine Regelspannung für die Lichtquelle 1 umgesetzt. The mode of operation and implementation of method 50 for attenuation measurement on optical fibers is explained with reference to FIG. 1. The light source is denoted by 1, which in the example is permanently coupled to the auxiliary fiber 2. The light exit point of the auxiliary fiber 2 is designated 5. It is advantageously designed as one of the known plug connections 55 for optical fibers (LLF). A defined part of the light is decoupled from the auxiliary fiber 2 at point 3 and converted into a control voltage for the light source 1 in the control device 4.

Das eine Ende der zu messenden LLF 6 wird, vorteilhaf-60 terweise über eine LLF-Steckverbindung mit der Lichteinkoppelstelle 5 verbunden, das andere Ende 7 über eine geeignete Steckverbindung mit dem Lichtempfänger 8. Die vom Lichtempfänger 8 erzeugte Messpannung wird über ein Dämpfungsglied 9 mit dem Pegelmesser 10 verbunden. Das 65 einstellbare Dämpfungsglied 9 wird dann so lange verstellt, bis der Pegelmesser 10 den Wert OdB anzeigt. Danach wird die zu messende LLF 6 ohne Veränderung der Einkoppelstelle 5 bis auf ein kurzes Stück entfernt und das Ende des kur- One end of the LLF 6 to be measured is advantageously connected to the light coupling point 5 via an LLF plug connection, and the other end 7 is connected to the light receiver 8 via a suitable plug connection. The measurement voltage generated by the light receiver 8 is also transmitted via an attenuator 9 connected to the level meter 10. The 65 adjustable attenuator 9 is then adjusted until the level meter 10 shows the value OdB. Thereafter, the LLF 6 to be measured is removed to a short distance without changing the coupling point 5 and the end of the short

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zen Stückes wieder mit dem Lichtempfänger 8 verbunden. dargestellt. Die am Ende 7 der zu messenden Faser austreten-Die sich danach am Pegelmesser 10 ergebende Anzeige ent- den Lichtimpulse werden von einer grossflächigen Fotodiode spricht der Dämpfung des entfernten Stücks der LLF 6. Ist 8 aufgenommen, deren Ausgangsspannung nach entsprechenderen Länge bekannt, kann die Anzeige des Pegelmessers 10 der Aufbereitung im Verstärker 17 über ein einstellbares in dB/km umgerechnet werden. 5 Dämpfungsglied 9 auf den Pegelmesser 10 gegeben wird. Die zen piece again connected to the light receiver 8. shown. The light pulses that emerge at the end 7 of the fiber to be measured — the light pulse that subsequently appears on the level meter 10 are spoken by a large-area photodiode. This damps the distant part of the LLF 6. If 8 is recorded, the output voltage of which is known according to the corresponding length, the Display of the level meter 10 of the conditioning in the amplifier 17 can be converted into an adjustable dB / km. 5 attenuator 9 is given to the level meter 10. The

In Fig. 2 ist die Lichtquelle bis zur Lichteinkoppelstelle 5 durch die Dividierschaltung 18 aufbereitete logarithmische mit ihrer Regelung ausführlicher dargestellt. Die Lichtquelle Ausgangsspannung wird von der Digitalanzeige 19 angezeigt, besteht hier aus einem Halbleiterlaser 11, der mit der Hilfsfa- Sie ist im Beispiel vierstellig ausgeführt. Um einfache und koser 2 fest verbunden ist. An der Stelle 3 wird ein fester Anteil stengünstige Bauteile verwenden zu können, wird die Aus-der Lichtenergie aus der Hilfsfaser 2 ausgekoppelt und durch io gangsspannung der Dividierschaltung 18 lediglich den letzten eine Fotodiode 4 in eine der Lichtenergie proportionale Re- drei Stellen der Digitalanzeige 19 zugeführt. Eine mit der Di-gelspannung umgewandelt. Das kann durch einen halbdurch- vidierschaltung 18 verbundene overflow- und underflow-Anlässigen Spiegel oder eine Lichtleiterverzweigung geschehen. zeige 25 zeigt an, in welche Richtung das einstellbare Dämp-Eine besonders vorteilhafte und preiswerte Lösung besteht fungsglied 9 verstellt werden muss, um eine gültige Anzeige zu darin, dass die Hilfsfaser 2 etwas angeschliffen wird und mit js erzielen. Das Dämpfungsglied 9 ist kontinuierlich einstellbar der grossflächigen Fotodiode 4 lichtdurchlässig verklebt zwischen 0 und 9,99 dB. Es enthält zusätzlich einen Stufenwird. Diese Anordnung ergibt eine über längere Zeit kon- Schalter 9a, mit dem die Dämpfung in 10 dB-Schritten ver-stante Auskopplung eines definierten Teils der Lichtenergie. grössert und verkleinert werden kann. Der Stufenschalter 9a Die der Lichtenergie in der Hilfsfaser 2 proportionale ist mechanisch gekoppelt mit einem weiteren Stufenschalter Ausgangsspannung der Fotodiode 4 wird in der Regeleinrich- 20 21a, der an einer Spannungsteilerschaltung 21 liegt. Jede Ver-tung 14 mit einem vorwählbaren konstanten Spannungswert Stellung des Stufenschalters 9a erzeugt am Stufenschalter 21a verblichen und die Spannungsdifferenz nach entsprechender Spannungsprünge, die in einer Differenzierschaltung 22 diffe-Aufbereitung zur Regelung einer Konstantstromquelle 12 be- renziert wird. Die bei jeder Betätigung des Stufenschalters 9a nutzt. Mit dem Ausgangsstrom der konstanten Stromquelle hinter der Differenzierschaltung 22 entstehenden Impulse 12 wird der Halbleiter-Laser 11 über einen Pulsgenerator 13 25 werden über einen noch zu beschreibenden Betriebsartenbetrieben, der den Gleichstrom mit einstellbarer Frequenz wahlschalter 24 auf einen Vor- und Rückwärtszähler 23 gege-und einstellbarem Pulsverhältnis periodisch unterbricht. Mit ben, dessen Ausgang die erste Stelle 20 der Digitalanzeige 19 dieser Anordnung erhält man an der Auskoppelstelle 5 Licht- beeinflusst. Nach der ersten Messung der ungekürzten Faser, impulse mit konstanter Amplitude, die unabhängig ist von bei der die letzten drei Stellen der Digitalanzeige 19 mit dem Schwankungen der Versorgungsspannung und einer eventuel- 30 Dämpfungsglied 9 auf einer Anzeige von 0,00 dB eingestellt len Alterung des Halbleiter-Lasers 11. Ist die Alterung des werden, wird die erste Stelle 20 der Digitalanzeige 19 mit einer Halbleiter-Lasers 11 soweit fortgeschritten, dass die Aus- nichtgezeichneten Reset-Taste ebenfalls auf 0 gestellt. Bei der gangsspannung der Foto-Diode 4 einen bestimmten Wert un-. zweiten Messung der nun gekürzten Faser wird die konti-terschreitet, so wird über einen Schwellwert-Detektor 15 die nuierliche Einstellung des Dämpfungsgliedees 9 nicht verän-Anzeigelampe 16 aktiviert und die Aufmerksamkeit des 35 dert. Lediglich der Schrittschalter 9a wird so lange verstellt, Messpersonals auf diesen Fehler gerichtet. bis das Verlöschen der overflow- und underflow-Anzeige 25 In Fig. 2, the light source up to the light coupling point 5 by the dividing circuit 18 processed logarithmic with its control is shown in more detail. The light source output voltage is displayed by the digital display 19, here consists of a semiconductor laser 11, which is four-digit in the example. To simple and koser 2 is firmly connected. At point 3, a fixed proportion of inexpensive components will be able to be used, the out-of-light energy is decoupled from auxiliary fiber 2, and only the last one photodiode 4 into one of the light energy-proportional Re- three digits of digital display 19 by io output voltage of divider circuit 18 fed. One with the di-gel voltage converted. This can be done by an overflow- and underflow-permeable mirror connected by a half-through circuit 18 or a light guide branch. show 25 shows the direction in which the adjustable attenuator. A particularly advantageous and inexpensive solution consists of the adjustment element 9 that has to be adjusted in order to provide a valid indication that the auxiliary fiber 2 is slightly sanded and achieved with js. The attenuator 9 is continuously adjustable, the large-area photodiode 4 is glued translucently between 0 and 9.99 dB. It also contains a level. This arrangement results in a switch 9a which is constant over a longer period of time and with which the attenuation in 10 dB steps decouples a defined part of the light energy. can be enlarged and reduced. The tap changer 9a, which is proportional to the light energy in the auxiliary fiber 2, is mechanically coupled to a further tap changer. The output voltage of the photodiode 4 is usually 20a, which is connected to a voltage divider circuit 21. Each switch 14 with a preselectable constant voltage value position of the tap changer 9a produces faded on the tap changer 21a and the voltage difference after corresponding voltage jumps, which is differentiated in a differentiation circuit 22 for the regulation of a constant current source 12. Which uses each time the tap changer 9a is operated. With the output current of the constant current source behind the differentiating circuit 22 pulses 12, the semiconductor laser 11 is operated via a pulse generator 13 25 via an operating mode to be described, which switches the direct current with adjustable frequency selector switch 24 to a forward and backward counter 23 adjustable pulse ratio interrupts periodically. With ben, the output of which is the first digit 20 of the digital display 19 of this arrangement, one obtains light-influenced at the decoupling point 5. After the first measurement of the unabridged fiber, pulses with a constant amplitude, which is independent of the last three digits of the digital display 19 with the fluctuations in the supply voltage and a possible attenuator 9 set on a display of 0.00 dB len aging Semiconductor laser 11. If the aging of the, the first digit 20 of the digital display 19 is advanced with a semiconductor laser 11 to such an extent that the reset button (not shown) is also set to 0. With the output voltage of the photo diode 4 a certain value. If the second measurement of the now shortened fiber is continued, the threshold setting of the attenuator 9 does not change the indicator lamp 16 and the attention of the person is changed by a threshold value detector 15. Only the step switch 9a is adjusted so long that measuring personnel are directed to this error. until the overflow and underflow display goes out 25

die Einstellung des richtigen Messbereiches anzeigt. Die erste indicates the setting of the correct measuring range. The first

In Fig. 3 ist der Lichtempfänger mit seinen verschiedenen, Stelle 20 der Digitalanzeige zeigt dann die Zahl der mit dem die Messung erleichternden Einzelheiten als Blockschaltbild Schrittschalter 9a ausgeführten 10 dB-Schritte an. In Fig. 3 the light receiver with its various, position 20 of the digital display then shows the number of 10 dB steps executed with the details facilitating the measurement as a block diagram of step switch 9a.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (7)

641 563 PATENTANSPRÜCHE641 563 PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Messung der Dämpfung einer Lichtleitfaser, bei dem in die zu messende Faser ein Lichtsignal aus einer Lichtquelle eingekoppelt, die Lichtintensität am Ausgang der Faser in einer ersten Messung registriert, dann bei unveränderter Einkopplung die Faser um das zu messende Stück gekürzt, die Lichtintensität am Ausgang des kurzen Stückes der Faser in einer zweiten Messung bestimmt und mit dem Wert der ersten Messung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (1) und der Lichteinkopplung (5) in die zu messende Faser (6) ein konstanter Teil der Lichtenergie der Lichtquelle (1) ausgekoppelt und in eine Steuerspannung umgesetzt wird, die die Intensität der Lichtquelle (1) regelt, und dass die Registrierung der Lichtintensität am Ausgang (7) der zu messenden Faser (6) mit einem über ein einstellbares Dämpfungsglied (9) mit einer am Ausgang der Faser angekoppelten Fotodiode (8) verbundenen Pegelmesser (20) erfolgt, wobei das Dämpfungsglied (9) bei der ersten Messung so eingestellt wird, dass sich eine Pegelmessanzeige von 0 dB ergibt. 1.Procedure for measuring the attenuation of an optical fiber, in which a light signal from a light source is coupled into the fiber to be measured, the light intensity at the output of the fiber is registered in a first measurement, then the fiber is shortened by the piece to be measured, with the coupling unchanged Light intensity at the output of the short piece of fiber is determined in a second measurement and compared with the value of the first measurement, characterized in that there is a constant part between the light source (1) and the light coupling (5) into the fiber (6) to be measured the light energy of the light source (1) is decoupled and converted into a control voltage which regulates the intensity of the light source (1), and that the registration of the light intensity at the output (7) of the fiber (6) to be measured with an adjustable attenuator ( 9) with a level meter (20) connected to the output of the fiber coupled photodiode (8), the attenuator (9) at the the first measurement is set so that a level measurement display of 0 dB results. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (1) und der Lichteinkopplung (5) eine Hilfsfaser (2) eingefügt wird, die an einer Stelle (3) angeschliffen und mit einer Fotodiode (4) fest verbunden wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that an auxiliary fiber (2) is inserted between the light source (1) and the light coupling (5), which is ground at one point (3) and firmly connected to a photodiode (4). 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit einer Lichtquelle (1), einer Lichteinkopplung (5) in die zu messende Faser, einer Einrichtung, die einen, zwischen Lichtquelle und Lichteinkopplung ausgekoppelten, konstanten Teil der Lichtenergie der Lichtquelle de-tektiert und in eine Steuerspannung zur Regelung der Lichtintensität der Lichtquelle umsetzt, sowie einem über ein einstellbares Dämpfungsglied (9) mit einer am Ausgang der Faser anzukoppelnden Fotodiode (8) verbundenen Pegelmesser (10). 3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 with a light source (1), a light coupling (5) into the fiber to be measured, a device that detects a constant part of the light energy of the light source that is coupled out between the light source and light coupling and into a control voltage for regulating the light intensity of the light source, and a level meter (10) connected via an adjustable attenuator (9) to a photodiode (8) to be coupled to the output of the fiber. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) ein Halbleiter-Laser (11) ist, der durch eine von der ausgekoppelten Lichtintensität beeinfluss-te Gleichstromquelle (12) über einen Pulsgenerator (13) angeregt wird. 4. The device according to claim 3, characterized in that the light source (1) is a semiconductor laser (11), which is excited by a from the decoupled light intensity-te direct current source (12) via a pulse generator (13). 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer die ausgekoppelte Lichtintensität detektierenden Fotodiode (4) und einer die Lichtquelle speisenden Gleichstromquelle (12) eine Regeleinrichtung (14) angeordnet ist, die einen mit einem Indikator (16) verbundenen Schwellwert-Detektor (15) aufweist, der auf das Unterschreiten einer vorbestimmten Lichtintensität an der Auskoppelstelle (3) anspricht. 5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that a control device (14) is arranged between a photodiode (4) which detects the coupled-out light intensity and a direct current source which feeds the light source and which has a threshold value connected to an indicator (16) -Detector (15) which responds to falling below a predetermined light intensity at the decoupling point (3). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das einstellbare Dämpfungsglied (9) mit einem Schrittschalter (9a) in Schritten von 10 dB und kontinuierlich von 0 bis 9,9 dB einstellbar ist, dass der Pegelmesser (10) mit einer digitalen Anzeige (19) ausgeführt wird, und dass die 10 dB-Stelle (20) der digitalen Anzeige (19) von der Bewegung des Schrittschalters (9a) des Dämpfungsgliedes (9) gesteuert wird. 6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the adjustable attenuator (9) with a step switch (9a) in steps of 10 dB and continuously from 0 to 9.9 dB that the level meter (10) is carried out with a digital display (19), and that the 10 dB point (20) of the digital display (19) is controlled by the movement of the step switch (9a) of the attenuator (9). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der 10 dB-Stelle (20) über eine mit einer zweiten Ebene (21a) des Schrittschalters (9a) verbundene Spannungsteilerschaltung (21) erfolgt, die bei Bewegung des Schrittschalters (9a, 21a) Spannungssprünge liefert, die mit einer Differenzierschaltung (22) differenziert und auf einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (23) gegeben werden, dessen Ausgang mit der 10 dB-Stelle (20) verbunden ist. 7. The device according to claim 6, characterized in that the control of the 10 dB point (20) via a with a second level (21a) of the step switch (9a) connected voltage divider circuit (21), which occurs when the step switch (9a, 21a) delivers voltage jumps, which are differentiated with a differentiating circuit (22) and passed to an up-down counter (23), the output of which is connected to the 10 dB point (20).