DE2720951A1 - Verfahren zur ueberwachung der eigenschaften von beschichtungen auf optischen fasern - Google Patents

Verfahren zur ueberwachung der eigenschaften von beschichtungen auf optischen fasern

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DE2720951A1 DE19772720951 DE2720951A DE2720951A1 DE 2720951 A1 DE2720951 A1 DE 2720951A1 DE 19772720951 DE19772720951 DE 19772720951 DE 2720951 A DE2720951 A DE 2720951A DE 2720951 A1 DE2720951 A1 DE 2720951A1
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Description

BLUMBACH . WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 272095
Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestrafle 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kunststoffbeschichtungen, die auf optische Fasern aufgebracht werden, dienen vielen Zwecken. Wenn sie als Überzug auf glasummantelte optische Fasern aufgebracht werden, dienen sie zur Verringerung von Mikrokrümmungsverlusten, zur Aufrechterhaltung der ursprünglichen Stärke der Fasern und zur Erzeugung eines Schutzes gegen Abrieb und eines mechanischen Schutzes der Faser während des Kabelherstellungsvorganges. Zusätzlich verringert die Kunststoffbeschichtung ein übersprechen zwischen optischen Fasern und verbessert die Langzeitstabilität der Fasern in einer unkontrollierten Umgebung. Die Kunststoffbeschichtung kann auch direkt als die Ummantelung für Quarzglaskerne verwendet werden, da der Brechungsindex vieler polymeren Materialien kleiner ist als der von Quarzglas.
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München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner
Für ein optimales Verhalten sollte die Faser gleichförmig und konzentrisch beschichtet werden. Dies ist zu bevorzugen sowohl für eine normale Handhabung und Verspleißung der Fasern, als auch für optimale Stärke- und Übertragungseigenschaften.
Die Beschichtungen, die typischerweise Materialien wie Silikon, Epoxyacrylate, Tetrafluoräthylen, Perfluor-vinylmethyläther, perfluoriertes Polyäthylen-propylen und Äthylen-vinylacetat-Copolymer umfassen, werden mit Hilfe verschiedener Verfahren aufgebracht. Bekannte Methoden zum überprüfen der Konzentrizität der Beschichtungen nach deren Erzeugung erfordern die mikroskopische Prüfung der Faser, nachdem eine Faserlänge verarbeitet worden ist. Zusätzlich zu der Tatsache, daß sie zeitraubend un zerstörerisch ist, kann diese bekannte Methode Riffelungen oder starke Nichtgleichförmigkeiten, welche die Übertragungseigenschaften der Faser ernsthaft beeinträchtigen könnten, nicht feststellen. Noch wichtiger ist, daß eine Reelzeitinformation, welche den Hersteller in die Lage versetzt, Korrekturen durchzuführen, verschiedene Aufbringvorrichtungen zu bewerten oder den Vorgang vollständig anzuhalten, nicht verfügbar ist, während die Beschichtung aufgebracht wird.
In der US-PS 3 879 128 ist die Bewertung verschiedener Para-
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meter einer optischen Faser durch Prüfen des zurückgestreuten Lichtes, das in Abhängigkeit von einem auftreffenden Strahlenbündel erzeugt worden ist, beschrieben. Mit der beschriebenen Methode können jedoch nicht die Konzentrizität und Gleichförmigkeit einer auf eine optische Faser aufgebrachten Beschichtung bestimmt werden.
Dieses Problem wird mit einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß werden die Eigenschaften der im wesentlichen transparenten Beschichtungen, die auf optische Fasern aufgebracht werden, überwacht, indem die zurückgestreuten Lichtmuster verglichen werden, die aufgrund zweier Lichtstrahlenbündel erzeugt worden sind, die aus zwei unterschiedlichen Richtungen auf die beschichtete Faser auftreffen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Strahlenbündel zueinander einen Winkel von 90°. Insbesondere wird die Konzentrizität einer Faser innerhalb einer Kunststoffbeschichtung dadurch bestimmt, daß die Stellen eindeutiger Intensitätsspitzen in jedem zurückgestreuten Lichtmuster verglichen werden. Bei einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedes zurückgestreute Lichtmuster in ein elektrisches Signal umgewandelt, und diese elektrischen Signale werden zum Vergleich herangezogen. Ein solcher Vergleich erzeugt ein
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Rückkopplungssignal, das den Auftragungsvorgang steuert, um eine richtige Positionierung der Beschichtungsaufbringvorrichtung um die Faser aufrecht zu erhalten.
Die Dicke der Beschichtung wird auf einem vorbestimmten Viert gehalten, indem die zurückgestreuten Lichtmuster auf das Verschwinden bestimmter Intensitätsspitzen überwacht werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer kunststoffbeschichteten Faser mit auf diese auftreffenden Lichtstrahlen;
Fig. 2 eine Vorrichtung zur überwachung der Eigenschaften einer kunststoffumschichteten Faser entsprechend den erfindungsgemäßen Prinzipien;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer konzentrisch mit Kunststoff beschichteten Faser;
Fig. 4 und 5 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund von Lichtstrahlenbündeln erzeugt worden sind, die auf die Faser gemäß Fig. 3 aufgetroffen sind;
Fig. 6 und 7 elektrische Signale, die durch die zurückgestreuten Lichtmuster der Fig. 4 bzw. 5 erzeugt wor den sind;
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Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer nicht konzentrisch beschichteten Faser;
Fig. 9 und 10 zurückgestreute Lichtniuster, die aufgrund der Lichtstrahlenbündel erzeugt worden sind, die auf die Faser gemäß Fig. 8 aufgetroffen sind;
Fig. 11 und 12 elektrische Signale, die von den zurückgestreuten Lichtmustern der Fig. 9 bzw. 10 erzeugt worden sind;
Fig. 13 eine Querschnittsansicht einer deformiert kunststoffbeschichteten Faser;
Fig. 14 und 15 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund von Lichtstrahlenbündeln erzeugt worden sind, die auf die deformierte Faser gemäß Fig. 13 aufgetroffen sind;
Fig. 16 und 17 elektrische Signale, die von den zurückgestreuten Lichtmustern der Fig. 14 bzw. 15 erzeugt worden sind;
Fig. 18 eine Querschnittsansicht einer kunststoffbeschichteten Faser, bei der die Beschichtung eine vorbestimmte Dicke aufweist;
Fig. 19 und 20 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund von Lichtstrahlenbündeln erzeugt worden sind, die auf die Faser gemäß Fig. 18 aufgetroffen sind;
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Fig. 21 und 22 elektrische Signale, die aufgrund der zurückgestreuten Lichtmuster in den Fig. 19 bzw. 20 erzeugt worden sind; und
Fig. 23 eine Vorrichtung zum automatischen Steuern des Extrusionsvorgangs durch Verwendung der erfindungsgemäßen Überwachungsmethode.
In Fig. 1 ist ein Lichtstrahlenbündel gezeigt, das auf einen Querschnittsbereich einer kunststoffbeschichteten optischen Faser 101 mit einem Radius a fällt. Wie zuvor beschrieben, kann die innere Faser 102 mit einem Radius b entweder ein Quarzglasfaserkern sein, oder die innere Faser 102 kann sowohl einen Kern als auch eine Ummantelung umfassen. Im ersten Fall dient die den Kern umgebende Kunststoffbeschichtung 103 sowohl als Ummantelung als auch als Schutzabschirmung und muß einen Brechungsindex haben, der kleiner als der Brechungsindex des Kerns ist. Im letzteren Fall dient die Kunststoffbeschichtung 103 lediglich als Schutzabschirmung für die Faser. Fig. 1 zeigt deshalb den Querschnitt einer Faser mit entweder zwei oder drei Schichten. Das auftreffende Lichtstrahlenbündel umfaßt parallele Strahlen I und II. Strahl I wird an der Luft-Beschichtung-Grenzfläche gebrochen, durchquert die Beschichtung, wird an der Beschichtung-Luft-Grenzfläche reflektiert und tritt dann aus der Beschichtung aus. Der maximale Ablenkwinkel 4jt der dieser Strahlenart zugeordnet ist, die zu einem
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hellen Band im zurückgestrahlten Licht führt, ist gegeben durch
r, 2V 1/2"
-τ = 4arcsin
1 \p I °c2Y/2
J -2arcsln[7TJ;- -t-J
Dabei ist η der Brechungsindex der Kunststoffbeschichtung 103. Das auftreffende Lichtstrahlenbündel umfaßt außerdem Strahlen, wie sie durch Strahl II dargestellt sind, die durch die Beschichtung gebrochen werden, die Faser durchqueren, wieder in die Beschichtung austreten und durch die Beschichtung-Luft-Grenzfläche reflektiert werden. Diese Strahlen gelangen dann in die Faser, treten in die Beschichtung aus und verlassen dort die Faser. Eine geometrisch-optische Analyse zeigt leicht, daß der maximale Ablenkwinkel ^11 dieser austretenden Strahlen eine Funktion mehrerer Winkel und der Brechungsindices der Beschichtung und der Faser ist. Eine solche Analse ist dargestellt in "Refractive Index and Diameter Determination of Step Index Optical Fibers and Preforms" von H. M. Prejsy und D. Marcuse, Applied Optics, Band 13, Nr. 12, Dezember 1974, Seiten 2882 bis 2885.
Jene auf die beschichtete Faser auftreffenden parallelen Strahlen, welche lediglich die Kunststoffbeschichtung durchlaufen, wie Strahl I, oder welche sowohl die Beschichtung als auch die Faser durchlaufen, wie Strahl II, erzeugen ein zurückgestreutes Lichtmuster, das man auf einem matten Beobachtungsschirm beobachten kann, der senkrecht zum auftreffenden Lichtstrahlenbündel ausgerichtet ist. Für die vorliegenden Zwecke ist das
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zurückgestreute Lichtmuster durch zwei Paare Intensitätsspitzenwerte gekennzeichnet. Die räumlichen Stellen des ersten Intensitätsspitzenpaares bestimmen sich aus dem Winkel der maximalen Ablenkung ^1 für die lediglich die Beschichtung durchlaufenden auftreffenden Strahlen. Die räumlichen Stellen des zweiten Intensitätsspitzenpaares bestimmen sich aus dem Winkel der maximalen Ablenkung jJjj für die sowohl die Beschichtung als auch die Faser durchlaufenden auftreffenden Strahlen.
Es hat sich gezeigt, daß die räumliche Stelle der Intensitätsspitzen im zurückgestreuten Lichtmuster sich ändert, wenn eine nichtkonzentrisch mit Kunststoff beschichtete Faser innerhalb eines auftreffenden Lichtstrahlenbündels gedreht wird. Die Konzentrizität eines Abschnitts einer beschichteten Faser kann infolgedessen dadurch überwacht werden, daß die Stellen der Intensitätsspitzen im zurückgestreuten Lichtmuster beobachtet werden, wenn die Faser gedreht wird. Alternativ dazu kann die Konzentrizität der beschichteten Faser bestimmt werden, indem das zurückgestreute Lichtmuster, das durch Beleuchten der Faser mit zwei aus zwei verschiedenen Richtungen auftreffenden Lichtstrahlenbündeln erzeugt worden ist, verglichen wird. Vorzugsweise besteht zwischen den Lichtstrahlenbündeln ein Winkel von 90°.
Nachfolgend wird eine Vorrichtung in ihren Einzelheiten beschrieben, welche die Konzentrizität einer beschichteten Faser
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während des Aufbringens der Beschichtung überwacht, und zwar durch Vergleichen der räumlichen Positionen der Intensitätsspitzen in den zurückgestreuten Lichtmustern, die aufgrund zweier auf die Faser auftreffender und zueinander senkrecht verlaufender Strahlenbündel erzeugt worden sind. Außerdem wird die Faser auch im Hinblick auf Nichtgleichförmigkeiten und Unregelmäßigkeiten in der Kunststoffbeschichtung durch Beobachtung der zurückgestrahlten Lichtmuster überwacht.
Wie zuvor erwähnt, durchlaufen die auf die beschichtete Faser auftreffenden Strahlen entweder nur die Kunststoffbeschichtung 103, wie Strahl I, oder sie durchlaufen sowohl die Beschichtung 103 als auch die Faser 102, wie Strahl II. Man kann jedoch leicht zeigen, daß dann, wenn die Dicke der Kunststoffbeschichtung kleiner als eine kritische Dicke ist, alle auftreffenden Strahlen sowohl die Beschichtung als auch die Faser durchlaufen. Insbesondere, wenn das Verhältnis von Radius a der beschichteten Faser und Radius b der Faser kleiner ist als der Brechungsindex der Kunststoffbeschichtung η , durchlaufen alle auftreffenden Strahlen die Beschichtung und die Faser. Dann gibt es nur einen Strahl maximaler Ablenkung, und in den zurückgestreuten Lichtmustern tritt nur ein Paar Intensitätsspitzen auf. Da die Faser einen bekannten festen Radius aufweist und das Beschichtungsmaterial einen bekannten festen Brechungsindex hat, kann der Radius der beschichteten Faser
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gleichförmig auf bnc gehalten werden, indem die zurückgestreuten Lichtmuster auf das Verschwinden des zweiten Paares Intensitätsspitzen überwacht wird. Die Beschichtungsdicke kann somit auf b(n. - 1) gehalten werden. Nachstehend wird eine Vorrichtung beschrieben, die automatisch die zurückgestreuten Lichtmuster auf das Verschwinden dieser Intensitätsspitzen hin überwacht und somit den Auftragungsvorgang steuert, um gleichmäßig die Beschichtungsdicke auf diesem vorbestimmten V/ert zu halten.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung zum Beobachten der zurückgestreuten Lichtmuster, die aufgrund zweier Lichtstrahlenbündel entstehen, die auf eine optische Faser mit im wesentlichen transparenter Kunststoffbeschichtung auftreffen. Eine Signalquelle 201, wie ein Dauerstrich-He-Ne-Laser, erzeugt ein schmalbandiges Lichtstrahlenbündel, das auf einen Spiegel 202 auftrifft. Das Lichtstrahlenbündel wird auf einen schwingenden Spiegel 203 reflektiert, der rückwärts und vorwärts schwingt, um das Lichtstrahlenbündel in eine Lichtenergielinie umzusetzen. Ein Strahlenbündelteiler 204 teilt die vom schwingenden Spiegel 203 reflektierte Lichtenergielinie in zwei Teile. Ein Teil des aufgeteilten Strahlenbündels wird durch einen Schlitz in einem matten Beobachtungsschirm 206 direkt auf einen Abschnitt der Faser 205 geschickt. Der Beobachtungsschirm 206 ist senkrecht zum Lichtweg angeordnet, und zwar in einem Abstand h von
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der zu überwachenden Faser. Der andere Teil des auf den Strahlenbündelte il er 204 auftreffenden Strahlenbündels wird durch ebene Spiegel 207 und 208 reflektiert und durch einen Schlitz in einem Beobachtungsschirm 209 geschickt, so daß er auf denselben Abschnitt der Faser 205 auftrifft, und zwar unter einem rechten Winkel zu jenem Teil des Strahlenbündels, der direkt auf die Faser auftrifft. Der Beobachtungsschirm 209 ist ebenfalls senkrecht zum Weg der durch ihn geschickten Lichtenergie angeordnet und weist ebenfalls einen Abstand h von der Faser auf. Jedes auftreffende Lichtstrahlenbündel wird durch die im wesentlichen transparente Kunststoffbeschichtung und die innere Faser gebrochen und an der Beschichtung-Luft-Grenzfläche reflektiert, um die zurückgestreuten Lichtmuster zu erzeugen, die auf den Beobachtungsschirmen 206 und 209 betrachtbar sind.
Durch Vergleichen der Stellen der Intensitätsspitzen in den zurückgestreuten Lichtmustern auf den Beobachtungsschirmen 206 und 209 können die Konzentrizität der Faser innerhalb der Kunststoffbeschichtung und die Gleichförmigkeit des Beschichtungsauftrags auf den Faserabschnitt, auf welchen die beiden ankommenden Lichtstrahlenbündel auftreffen, bestimmt werden. Deshalb können durch Überwachung dieser beiden Beobachtungsschirme, während eine Faser durch die auftreffenden Lichtstrahlenbündel gezogen wird, die Eigenschaften der Kunststoff-
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beschichtlang leicht bestimmt werden. Wie nachfolgend ausführlich beschrieben werden wird, kann der Vergleich der Intensitätsspitzen automatisch durchgeführt werden, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das die Kunststoffbeschichtungsvorrichtung steuert. Damit wird während des Beschichtungsvorgangs eine genaue Konzentrizität und eine Gleichförmigkeit des Auftragens aufrechterhalten.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer konzentrisch beschichteten Faser. Fig. 4 ist ein zurückgestrahltes Lichtmuster, wie es durch ein auftreffendes Lichtstrahlenbündel erzeugt wird, das einen Winkel von O0 mit der X-Achse der Faser in Fig. 3 bildet. Fig. 5 ist ein zurückgestrahltes Lichtmuster, das durch ein Lichtstrahlenbündel erzeugt worden ist, das mit der X-Achse der Faser in Fig. 3 einen Winkel von 90° bildet. Wie man erkennen kann, befinden sich die Intensitätsspitzenwerte in den Fig. 4 und 5 auf den gleichen Koordinaten, was eine Konzentrizität der Faser innerhalb der Beschichtung anzeigt.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer nichtkonzentrisch kunststoffbeschichteten Faser. Wie in den zurückgestrahlten Lichtmustern in den Fig. 9 und 10 zu sehen ist, sind die Koordinaten der Intensitätsspitzenwerte nicht zueinander ausgerichtet. Dies zeigt die Nichtkonzentrizität des Faserabschnittes, auf welchen die ankommenden Lichtstrahlenbündel aufgetroffen sind.
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Wie zuvor bemerkt, können während des Beschichtungsvorganges Deformationen in der Kunststoffbeschichtung auftreten. Fig. 13 zeigt den Querschnittsbereich einer solchen deformierten Faser. Die Fig. 14 und 15 zeigen die zurückgestreuten Lichtmuster, die aufgrund zweier zueinander senkrecht ausgerichteter, auf diesen Faserabschnitt auftreffender Lichtstrahlenbündel erzeugt worden sind. In den Fig. 14 und 15 können keine ausgeprägten Intensitätsspitzen beobachtet werden. Wenn entweder auf einem oder auf beiden der Beobachtungsschirme 206 und 209 ein solches Muster wahrgenommen wird, ist deshalb die Stelle einer Nichtgleichförmigkeit in der Beschichtung festgestellt.
Wenn, wie erwähnt, der Radius der beschichteten Faser a kielner oder gleich n_b ist, tritt in den rückgestreuten Lichtmustern nur ein Intensitätsspitzenpaar auf. Fig. 18 zeigt einen Querschnittsbereich einer konzentrisch beschichteten Faser, bei welcher a gleich n.b ist. Die Fig. 19 und 20 zeigen die zueinander senkrecht stehenden rückgestreuten Lichtmuster. Wie man sehen kann, tritt in Jedem Muster nur ein Intensitätsspitzenpaar auf. Das Endintensitätsspitzenpaar ist verschwunden.
Fig. 23 zeigt eine Vorrichtung, die automatisch die zueinander senkrechten zurückgestreuten Lichtmuster vergleicht und ein Signal erzeugt, das den Vorgang des Aufbringens der Beschichtung steuert. Jenen Elementen in Fig. 23, welche auch
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in Fig. 2 dargestellt sind, sind die gleichen Bezugsziffern zugeordnet. Während die optische Faser 205 von einem Vorformling 701 auf eine sich drehende Trommel 702 gezogen wird, wobei letztere durch einen Motor 703 gesteuert wird, trägt eine Auftragvorrichtung 704, welche die Faser umgibt, während diese gezogen wird, eine Kunststoffbeschichtung auf den Umfang der Faser auf. Die Position der Auftragvorrichtung 704 rund um die Faser 105 wird durch einen Mikropositionierer 706 gesteuert. Wie unmittelbar nachfolgend beschrieben ist, spricht der Mikropositionierer 706 auf ein elektrisches Signal an, das erzeugt worden ist durch einen Vergleich der zurückgestreuten Lichtmuster, die durch die beiden zueinander senkrecht verlaufenden und auf die beschichtete Faser auftreffenden Lichtstrahlenbündel erzeugt worden sind. Ein Lichtstrahlenbündel 707 gelangt durch einen Schlitz im Beobachtungsschirm 206 und ein Lichtstrahlenbündel 708 gelangt durch einen Schlitz im Beobachtungsschirm 209, so daß jedes Strahlenbündel auf einen Abschnitt der Faser 205 auftrifft, während diese auf die Trommel 702 gezogen wird. Wie ausführlich beschrieben worden ist, wird jedes auftreffende Strahlenbündel durch die kunststoffbeschichtete Faser gebrochen und reflektiert, so daß auf den Beobachtungsschirmen 206 und 209 zurückgestrahlte Lichtmuster entstehen. Eine Abtastdiodenmatrix 710 ist auf dem Beobachtungsschirm 206 und eine Abtastdiodenmatrix 711 ist auf dem Beobachtungsschirm 209 angeordnet. Bei den Abtastdiodenmatrizen 710 und 711 kann es sich um
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irgendwelche der vielen im Handel erhältlichen Diodenmatrizen handeln, wie eine von der Reticon Corporation hergestellte Diodenmatrix. Eine Steuereinheit 712 ist mit der Abtastdiodenmatrix 710 und eine Steuereinheit 713 ist mit der Diodenmatrix 711 verbunden. Die Steuereinheiten 712 und 713, beispielsweise Reticon Controllers, die für das Zusammenwirken mit den Reticon-Abtastdiodenmatrizen ausgelegt sind, wandeln die auf die jeweilige Matrix auftreffenden zurückgestreuten Lichtmuster in elektrische Signale um, die Maxima und Minima aufweisen, die mit den Lichtintensitätsmaxima und -minima in den zurückgestreuten Lichtmustern in Beziehung stehen.
Die Ausgänge der Steuereinheiten 712 und 713 sind mit einem Komparator 714 verbunden. Als Komparator 714 kann ein Hewlett-Packard 5300 Measurement Set, das mit einem Hewlett-Packard 9825 Programmable Calculator gekoppelt ist, verwendet werden. Der Komparator 714 lokalisiert die Maxima und die Minima der von den Steuereinheiten 712 und 713 erzeugten elektrischen Signale. Die Fig. 6 und 7 zeigen die elektrischen Signale, die von den Steuereinheiten 712 und 713 aufgrund der zurückgestreuten Lichtmuster der Fig. 4 bzw. 5 für die konzentrisch beschichtete Faser gemäß Fig. 3 erzeugt worden sind. Nach der Lokalisierung der Signalmaxima mißt der Komparator 714 die Zeitabschnitte zwischen entsprechenden Spitzenwerten in jedem Signal, nämlich t1, t2, T1 und X^ Differenzen t^ - tp und
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t* - T~ werden dann automatisch berechnet. Diese Differenzen sind für eine konzentrisch beschichtete Faser etwa Null. Wenn Faser und Beschichtung nichtkonzentrisch sind, wie bei der in Fig. 8 gezeigten Faser, sind t.. - t2 und V. - T„, die aus den in den Fig. 11 und 12 dargestellten elektrischen Signalen bestimmt worden sind, nicht Null. Der Komparator 714 erzeugt auf einer Leitung 715 ein Signal, um den Mikropositionierer 706 zu steuern, der seinerseits die Auftragvorrichtung 704 zur Korrektur der Fehlausrichtung wieder in seine richtige Position bringt.
Der Komparator 714 ist außerdem mit einer Anzeigeeinheit 716 verbunden, wie einem Hewlett-Packard Interacitve Display Terminal 2640. Die Anzeigeeüieit 716 umfaßt zwei digitale Ablesevorrichtungen 717 und 718 sowie vier Wortablesevorrichtungen 719-1 bis 719-4. Wenn die Faser gezogen wird, erzeugt die Ablesevorrichtung 717 eine kontinuierliche Anzeige von t- - t2 *md die Ablesevorrichtung 718 erzeugt eine kontinuierliche Anzeige von T1 "^* Wenn die Kunststoffschicht deformiert ist (Fig. 13). haben die aus den zurückgestrahlten Mustern der Fig. 14 und 15 abgeleiteten elektrischen Signale keine definierten Intensitätsspitzenwerte, wie man aus den Fig. 16 bzw* 17 erkennen kann. Aufgrund solcher Signale an den Ausgängen der Steuereinheiten 712 und 713 zeigt die Anzeigeeinheit 716 an den Ablesevorrichtungen 717 und 718 eindeutige Kodes (bei-
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spielsweise 999), so daß eine den Beschichtungsvorgang überwachende Bedienungsperson leicht eine Beschichtungsdeformation erkennen kann. Der Beschichtungsvorgang kann als Folge davon angehalten werden, um die die Deformiertheit verursachende Bedingung zu korrigieren.
Wie zuvor erwähnt, kann durch überwachen der zurückgestreuten Lichtmuster auch das Verschwinden der Intensitätsspitzen, die durch die Brechung und die Reflexion derjenigen auftreffenden Strahlen verursacht werden, welche nur die Beschichtung durchlaufen, die minimale Dicke der Beschichtung gleichförmig auf b(n_ - 1) gehalten werden, wobei b und n_ zuvor definiert sind. Der Komparator 714 erzeugt zusätzlich zu der Angabe der Stelle der Intensitätsspitzenwerte in den von den Steuereinheiten 712 und 713 erzeugten elektrischen Signale auch eine Anzeige für das Verschwinden der räumlich äußersten Intensitätsspitzen . Die Fig. 21 und 22 zeigen die elektrischen Signale an den Ausgängen der Steuereinheiten 712 und 713, wenn die Beschichtung auf die zuvor erwähnte Dicke eingestellt ist. Demgemäß zeigen die Wortablesevorrichtungen 719-1 und 719-2 das Vorhandensein und Nichtvorhandensein der beiden äußeren IntensitätsSpitzenwerte in dem zurückgestreuten Muster, das auf die Diodenmatrix 710 fällt, und die Wortablesevorrichtungen 719-3 und 719-4 zeigen das Vorhandensein und Nichtvorhandensein der beiden äußeren Intensitätsspitzen in dem auf die Diodenmatrix 711 fallenden zurückgestreuten Muster. Wäh-
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rend die Faser beschichtet wird, wird die Dicke der beschichteten Faser auf b(n„ - 1) gehalten» indem der Fluß des Be-Schichtungsmaterials durch die Auftragvorrichtung 704 auf die Faser gesteuert wird, bis die Wortanzeigevorrichtungen 719-1 bis 719-4 je gerade das Verschwinden einer äußeren Intensistätsspitze anzeigen. Eine Bedienungsperson kann somit durch überwachen der Wortanzeigevorrichtungen 719-1 bis 719-4 diese Dicke gleichmäßig aufrechterhalten.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann eine quasi-monochromatische Lichtquelle, wie eine lichtemittierende Diode, anstelle des monochromatischen Laserstrahlenbündels in der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet werden. Auch können Vidikon-Abtastmethoden zur überwachung der zurückgestrahlten Lichtmuster verwendet werden. Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der überwachung der Eigenschaften einer Kunststoffbeschichtung auf einer optischen Faser beschrieben worden ist, kann sie ferner dazu verwendet werden, die Eigenschaften irgendeiner im wesentlichen transparenten Beschichtung auf irgendeinem relativ transparenten dielektrischen Stab oder einer Kombination von Stäben zu überwachen.
7D984U/ÜB86 Hi/ku

Claims (5)

BLUMBACH · WESER . BtRGEiM · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 9 7 ^ Π 3 P Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radecxestrafle 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Western Electric Company, Incorporated New York, N.Y., USA Presby 7 Verfahren zur Überwachung der Eigenschaften von Beschichtungen auf optischen Fasern Patentansprüche
1.)Verfahren zur überwachung der Konzentrizität, Dicke und Gleichförmigkeit einer im wesentlichen transparenten Beschichtung auf einer kreiszylindrischen transparenten Faser, bei dem die beschichtete Faser mit einem ersten schmalbandigen Lichtstrahlenbündel beleuchtet und das vom ersten Strahlenbündel stammende zurückgestreute Lichtmuster überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Faser (205, Fig. 23) mit Hilfe eines zweiten schmalbandigen Lichtstrahlenbündels (708) beleuchtet wird, das aus einer Richtung auf die Faser
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München: Kramer ■ Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner
ORIGINAL INSPECTED
auftrifft, die von der des ersten Lichtstrahlenbündels (707) verschieden ist; daß das vom zweiten Strahlenbündel stammende zurückgestreute Lichtmuster überwacht wird (711) ; und daß die beiden zurückgestreuten Lichtmuster zur Feststellung von Unterschieden zwischen diesen verglichen werden (714).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Strahlenbündel aus einer Richtung auf die beschichtete Faser auftrifft, die senkrecht zur Richtung des ersten Strahlenbündels verläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der überwachten Lichtmuster in elektrische Signale umgewandelt wird (712, 713); daß die beiden Gruppen elektrischer Signale zur Erzeugung eines Fehlersteuerungssignals verglichen werden (714); und daß eine Beschichtungsaufbringvorrichtung (704) in Abhängigkeit vom Fehlersteuersignal positioniert wird (706).
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Konzentrizität der Beschichtung auf der Faser durch Vergleichen der relativen Positionen der Intensitätsmaxima in den beiden zurückgestreuten Lichtmustern überwacht wird.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine spezifizierte minimale Beschichtungsdicke dadurch aufrechterhalten wird, daß das Vorhandensein oder NichtVorhandensein von Intensitätsspitzen in den zuriickgestreuten Mustern überwacht wird.
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