DE2904703A1

DE2904703A1 - Verfahren zur daempfungsmessung an lichtleitfasern

Info

Publication number: DE2904703A1
Application number: DE19792904703
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Meininghaus
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1979-02-08
Filing date: 1979-02-08
Publication date: 1980-08-28
Also published as: IT1126360B; GB2042165A; NL8000323A; FR2448715B1; IT7927456A0; FR2448715A1; DE2904703C2

Description

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Feiten & Guilleaume Köln, den 6. Feb. 1979

Carlswerk AG Za

Schanzenstraße
5000 Köln 80

Verfahren zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern, wobei ein Lichtimpuls in eine Lichtleitfaser eingekoppelt wird und der durch Streuung zurückgestreute Lichtanteil ausgekoppelt und von einem optischen Detektor erfaßt wird und das vom Detektor gebildete elektrische Signal über mindestens eine Torschaltung auf eine Integrationsschaltung gegeben wird, wobei die Torschaltung so angesteuert wird, daß sie nach einer bestimmten Verzögerungs— zeit, ausgehend vom Senderimpuls, für kurze Zeit geöffnet wird und die Lichtenergie ausgetastet wird, die von der Stelle der Lichtleitfaser zurückgestreut wird, die sich aus der Verzögerungszeit und der Signallaufzeit des Impulses auf der Lichtleitfaser ergibt.

Bei bekannten Rückstreu-Meßverfahren, mit dem die zerstörungsfreie Messung der Dämpfungsverteilung und auch die Bestimmung der Faserlänge, die Ortung von Brüchen und die Untersuchung von Faserverbindungen möglich ist, wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Änderung je Längeneinheit der an Mikrostrukturen, Diskontinuitäten und Verunreinigungen zum Faseranfang zurückgestreuten Lichtleistung als ein Maß für die lokale Dämpfung der Faser angesehen werden kann. Dabei ist bereits das eingangs beschriebene Verfahren vorgeschlagen worden. Bei diesem Verfahren ist durch langsame kontinuierliche Erhöhung der Verzö-

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gerungszeit die Möglichkeit geschaffen, die Faser auf der gesamten Länge abzutasten. Als Meßwert wird dann eine Meßkurve erhalten, die die geführte Energie an jeder Stelle der Faser wiedergibt und aus deren Steigung die Dämpfung ermittelt werden kann. Die Integration des die Torschaltung verlassenden Signals ist dabei erforderlich, um das Signal aus dem Rauschen hervorzuheben. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, daß ohne Zerstörung der Meßfaser eine exakte Messung möglich ist und daß von einer Seite der Faser aus sämtliche Messungen durchgeführt werden können. Weiterhin ist es dabei vorteilhaft, daß schlechte Stellen innerhalb der Faser ebenfalls erkannt werden können. Nachteilig an diesem Verfahren ist insbesondere, daß eine relativ lange Meßzeit erforderlich ist, da mittels des Tors die gesamte Faserlänge abgefahren werden muß. Darüber hinaus ist ein ziemlich großer Geräteaufwand, z. B. ein Schreiber oder dergleichen, erforderlich,und es ergibt sich eine ebenfalls relativ komplizierte Auswertung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Meßzeit verkürzt und der Geräteaufwand verringert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren erreicht, bei dem parallel zu einer ersten Torschaltung, die nach einer fest eingestellten Verzögerung zum Triggerimpuls öffnet, eine zweite Torschaltung angesteuert wird, die nach einer bestimmten Verzögerung entsprechend einer bestimmten Faserlänge zur ersten Torschaltung öffnet, und die Ausgangssignale beider Torschaltungen auf einen logarithmischen Dividierer gegeben und anschließend auf einem Anzeigegerät dessen Ausgangssignal ausgegeben wird. Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich eine kurze Meßzeit, da ein vollständiges Abscannen der gesamten Faserlänge nicht erforderlich ist, vielmehr ist als Meßzeit die einfache Integrationszeit anzusetzen. Da der logarithmische

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Dividierer als Anzeige einen Wert in dB ergibt, ist somit ein unmittelbares Ablesen der Dämpfung der Faser auf einer bestimmten Faserlänge möglich. Dabei kann als Faserlänge z. B. 100 m oder dergleichen als Einheit gewählt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren legt die Verzögerungszeit des ersten Tors den Anfang der Meßstrecke fest, und die Verzögerungszeit des zweiten Tors legt die gemessene Länge der Faser fest. Dabei kann, wie im vorstehenden ausgeführt, diese Länge normiert werden, d. h. es kann die Dämpfung der Faser pro 10m, pro 100 m, pro 1 km oder dergleichen gemessen werden. Demnach ist durch das erfindungsgemäße Verfahren kein zusätzlicher Gerätebedarf notwendig und eine einfache Auswertung gegeben.

In Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, wenn die zwischen den beiden Torschaltungen wirksame Verzögerung variabel einstellbar ist. Somit kann eine Anpassung auf verschiedene Lichtleitfaserlängen vorgenommen werden. Diese Verzögerung kann auch in die Skalierungseinrichtung eingegeben werden, so daß in jedem Fall eine auf beispielsweise 1 km bezogene Anzeige möglich ist, sofern die Skalierungseinrichtung auf 1 km geeicht ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß beide Tore mit einer festen Zeitverzögerung gegeneinander durch Veränderung der Verzögerungszeit der Torschaltungen gegenüber dem Triggerimpuls für die Lichtquelle entlang der Meßfaser verschoben werden. Mit dieser Verfahrensvariante kann unmittelbar der Dämpfungsverlauf auf der gesamten Lichtleitfaser ermittelt werden.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

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Fig. 2 den Dämpfungsverlauf auf einer Lichtleitfaser mit eingetragenen Torzeiten und zugeordneter Zeitachse für Verzögerungszeiten der beiden Tore mit entsprechenden Tri ggerimpulsen.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Dabei wird von einer von einem Pulsgenerator 1 getriggerten Laser-Diode 2 ein Lichtimpuls erzeugt von kurzer Dauer und hoher Intensität. Als Laser-Diode wird zweckmäßigerweise eine Ga-As-Laser-Diode eingesetzt. Der die Laser-Diode verlassende Lichtimpuls wird in eine Lichtleitfaser 3 eingekoppelt und das von dieser rückgestreute Licht über einen Strahlenteiler 4 einer Foto-Diode 5 zugeführt. Das von dieser erzeugte elektrische Signal wird in einem Verstärker 6 verstärkt. Als Strahlenteiler wird ein Glasfaserabzweig, wie in der deutschen Patentanmeldung P 27 38 0 50.3 beschrieben, verwendet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 6, das eine große Bandbreite bei geringem Eigenrauschen besitzen sollte, wird einer ersten Torschaltung 7 zugeführt. Diese Torschaltung 7 wird über ein Verzögerungsglied 8 angesteuert und getriggert. Weiterhin wird das Verstärkersignal 6 einer zweiten Torschaltung 9 zugeführt, die über ein in Reihe mit dem Verzögerungsglied 8 geschaltetes Verzögerungsglied 10 getriggert wird. Zwischen den beiden Zeitgliedern 8 und 10 und den zugehörigen Torschaltungen 7, 9 ist jeweils noch ein Impulserzeuger 11 angeordnet, um ein kurzzeitiges Schließen der Torschaltungen 7, 9 zu bewirken. Die Ausgänge der Torschaltungen 7, 9 sind jeweils auf Integratoren 12 geschaltet, deren Ausgänge an einen logarithmischen Dividierer 13 gemeinsam angeschlossen sind. An den logarithmischen Dividierer ist ein Verstärker 14 und an dessen Ausgang eine Anzeige 15 angeschlossen. Die Anzeige 15 kann beispielsweise in dB/km geeicht sein.

In Fig. 2 ist der Verlauf eines Lichtimpulses auf einer Licht led. t-

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faser dargestellt und die Öffnungszeiten der beiden Torschaltungen 7, 9 eingetragen. Auf einer parallelen Zeitachse sind die Zeitpunkte bzw. die Verzogerungszeiten der beiden Torschaltungen gegenüber dem den Lichtimpuls auslösenden Triggerimpuls dargestellt. Wie sich aus diesem Diagramm ergibt, löst ein Triggerimpuls 16, der von dem Pulsgenerator 1 auf den Laser 2 gegeben wird, einen Lichtimpuls 17 aus, dessen Amplitude sich über die Länge der Lichtleitfaser verringert. Nach einer Verzögerungszeit t , gerechnet vom Triggerimpuls ab, wird ein Triggerimpuls 18 erzeugt, durch den das Tor 7 kurzzeitig geöffnet wird und damit der Impulswert des Lichtimpulses auf der Lichtleitfaser nach der Verzögerungszeit t., die einer bestimmten Laufdauer des Impulses und damit einer bestimmten Faserlänge entspricht, erfaßt. Nach einer Verzögerungszeit t_?, gerechnet von dem Triggerzeitpunkt des Tors 7, wird das Tor 9 mittels eines Triggerimpulses 19 angesteuert und kurzzeitig geöffnet, so daß der Lichtimpulswert zu diesem Zeitpunkt gemessen wird. Mittels des logarithmischen Dividierers wird dann die Impulsdifferenz zwischen den Öffnungszeiten der beiden Tore erfaßt und somit die Dämpfung der Faser auf dem Lichtleitfaserabschnitt zwischen den beiden Triggerzeitpunkten der beiden Tore gemessen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, durch Veränderung der Verzögerungszeit t₂ den Abstand der beiden Triggerzeitpunkte und damit die gemessene Faserlänge zu verändern. Ebenfalls ist es möglich, durch Verschieben beider Tore mit einem festen Abstand zueinander entlang der Lichtleitfaser die gesamte Lichtleitfaser abzutasten.

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Claims

Ansprüche:

.) Verfahren zur Dämpfungsmessung an Lichtleitfasern, wobei ein Lichtimpuls in eine Lichtleitfaser eingekoppelt wird und der durch Streuung zurückgestreute Lichtanteil ausgekoppelt und von eiiiem optischen Detektor erfaßt wird und das vom Detektor gebildete elektrische Signal über mindestens eine Torschaltung auf eine Integrationsschaltung gegeben wird, wobei die Torschaltung so angesteuert wird, daß sie nach einer bestimmten Verzögerungszeit, ausgehend vom Triggerimpuls* für kurze Zeit geöffnet wird und die Lichtenergie ausgetastet wird, die von der Stelle der Lichtleitfaser zurückgestreut wird, die sich aus der Verzögerungszeit und der Signallaufzeit des Impulses auf der Lichtleitfaser ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einer ersten Torschaltung (7), die nach einer fest eingestellten Verzögerung (t ) zum Triggerimpuls (16)öffnet, eine zweite Torschaltung (9) angesteuert wird, die nach einer bestimmten Verzögerung (tp) entsprechend einer bestimmten Faserlänge zur ersten Torschaltung (7) öffnet und die Ausgangssignale beider Torschaltungen auf einem logarithmischen Dividierer (13) gegeben und anschließend angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die zwischen den beiden Torschaltungen wirksame Verzögerung variabel einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide durch die Torschaltungen (7, 9) gebildeten Tore mit einer festen Zeitverzögerung gegeneinander durch Veränderung der Verzögerungszeit

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der Torschaltungen gegenüber dem Triggerimpuls (16) für die Lichtquelle (2) entlang der Lichtleitfaser (3) verschoben werden.
4. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einer Lichtquelle, einem Strahlenteiler, einem Detektor, einem Verstärker und mindestens einer Torschaltung zur Signalbereitung, einem Anzeigegerät sowie Steuergeräten für die Lichtquellen und den Signalaufbereiter, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur ersten Torschaltung (7) eine zweite Torschaltung (9) gelegt ist und in die Ausgänge (7, 9) über einen Integrator (12) gemeinsam an einen logarithmischen Dividierer (13) angeschlossen sind.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch geken nzeichnet, daß das Steuergerät aus einem Pulsgenerator (1) zur Erzeugung von Triggerimpulsen für die Lichtquelle, vorzugsweise einem Laser, (2) besteht, das über ein erstes Zeitglied (8) an die erste Torschaltung (7) angeschlossen ist und in Reihe zum ersten Zeitglied (8) ein zweites Zeitglied (10) geschaltet ist, das an die zweite Torschaltung (9) angeschlossen ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Torschaltungen (7, 9) und den zugeordneten Zeitgliedern (8, 10) Impulserzeuger (11) angeordnet sind.

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