DE3104076C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Untersuchen von Lichtleitfasern mit einer Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in die in einem Ziehofen ausgezogene Lichtleitfaser und einem Detektor zum Erfassen des infolge von Fehlern aus der Lichtleitfaser austretenden Streulichtes im Anschluß an den Ziehofen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der JP-OS 55-69 033 bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird der Übertragungsverlust einer Lichtleitfaser, also eine Eigenschaft des Faserkerns, zwischen zwei Meßstellen gemessen, wobei das Licht in die Vorform, d. h. in die noch nicht ausgezogene Lichtleitfaser, eingekoppelt wird.

Eine ähnliche Vorrichtung, mit der die Schwächung von Licht im Faserkern kontinuierlich gemessen wird, ist aus der US-PS 40 81 258 bekannt. Dabei wird die vom Ziehofen abgegebene Strahlung als Lichtquelle verwendet.

Aus der DE-AS 27 44 219 ist eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Untersuchen von Lichtleitfasern auf Risse oder Ungleichmäßigkeiten auf deren Oberfläche bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird die bereits fertige, d. h. also auch schon mit einem Lacküberzug versehene Lichtleitfaser auf Fehler untersucht.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE-AS 24 51 654 bekannt. Darin wird ein Stück der zu untersuchenden Licht­ leitfaser ortsfest angeordnet und Licht wird in die Faser eingespeist. Eine bewegliche Meßeinrichtung erlaubt nun, Streulichtstellen der Faser zu orten. Eine kontinuierliche Messung ist damit jedoch nicht möglich.

Bei der Herstellung von Lichtleitfasern entstehen bei ungünstiger Wahl der Ziehparameter Defekte in der Ober­ fläche der Faser. Diese Defekte sind der bevorzugte Ausgangspunkt für Brüche der Faser unter schon geringen Zugbelastungen, wie sie bei der Verarbeitung und Benutzung auftreten können. Auch wenn die bestehende Zugbelastung nicht sofort zum Bruch führt, sind diese Stellen der Faseroberfläche durch zugspannungsunterstützte Korrosion in der Alterungsbeständigkeit stark gemindert. Diese Oberflächendefekte sind möglichst zu vermeiden bzw. in der fertigen Faser zu finden. Durch Zerreißprüfungen großer Längen und Mengen von Fasern werden Festigkeitsstatistiken (Weibullverteilungen) erstellt, um das Ziehverfahren zu optimieren. Dies ist ein aufwendiges und langwieriges Verfahren. In der Produktion werden die trotzdem vor­ handenen Defekte in einem kontinuierlichen Zug­ beanspruchungsversuch, dem die gesamte Faserproduktion unterworfen wird, auf eine bestimmte minimale Festigkeit hin geprüft. Danach hat man zwar die Information, daß diejenigen Fasern, die die Prüfung bestanden haben, eine bestimmte Zugbeanspruchung ausgehalten haben, jedoch hat man keinerlei Aussage darüber, wie die Festigkeit jenseits des Versuchswertes aussieht. Diesen Verfahren gegenüber bieten die eingangs genannten Vorrichtungen, die zerstörungsfreie Untersuchungen erlauben, offensichtliche Vorteile. Hierbei werden Risse oder Ungleichmäßigkeiten auf der Faseroberfläche mittels einer Streulichtmethode untersucht, nach welcher von dem Licht, das von einer Lichtquelle in die Lichtleitfaser zunächst eingestrahlt wird, das aus der Lichtleitfaser austretende Streulicht mittels einer Meßeinrichtung gemessen wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine Untersuchung auf Fehlerstellen bereits am Anfang des Herstellungsprozesses möglich ist, um den Prozeß möglichst frühzeitig beeinflussen zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art der Ziehofen und die Lichtquelle eine bauliche Einheit bilden und der Detektor unmittelbar nach dieser Einheit angeordnet ist.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Lichtleitfaser unmittelbar nach ihrer Herstellung auf Fehlerstellen untersucht werden kann.

Der Detektor besteht vorzugsweise

• - aus einem in einem Gehäuse angeordneten Linsensystem und einer Fotozelle und
• - aus einer Ulbrichtschen Kugel, die mit einer Fotozelle versehen ist, wie an sich aus der JP-OS 55-69 033 bekannt, oder
• - aus einem innenverspiegelten Rotationsellipsoid, in dem eine Fotozelle angeordnet ist, wie in ähnlicher Weise aus der FR-PS 13 46 674 bekannt,
• - wobei gegebenenfalls Mittel zur Störlichtunterdrückung vorgesehen sind.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform des Detektors,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Detektors und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des Detektors.

Gemäß Fig. 1 wird eine Vorform der späteren Lichtleitfaser in einem Ziehofen 2 auf etwa 2100°C aufgeheizt und zu einer Faser 3 ausgezogen. Im Ziehofen 2 wird Licht in die Faser eingekoppelt und in der Faser weitergeleitet. Befinden sich an der Oberfläche oder im Innern der Faser Störungen, so streuen sie das Licht aus der Faser heraus. Dieses Streulicht wird in einem Detektor 4 in ein elektrisches Signal umgewandelt und an eine Registrier- und Steuerelektronik 5 weitergeleitet. Danach wird die Faser 3 in einem Behälter 6 mit einem Lacküberzug versehen, der in einem Ofen 7 getrocknet und gehärtet wird. Im Anschluß daran hat die Steuerelektronik 5 die Möglichkeit, mit Hilfe eines Fasermarkiergerätes 8 z. B. eine Farbmarkierung auf der Faser 3 anzubringen. Danach gelangt die Faser auf eine Zieh- und Aufwickeltrommel 9, die von einem Wickelmotor mit Positionsgeber 10 ange­ trieben wird.

Mit der Registrier- und Steuerelektronik läßt sich eine Reihe von Maßnahmen durchführen.

• a) Während der Produktion einer Faser lassen sich die Streuamplitude und der Ort von Störungen registrieren.
• b) Nach dem Ziehen der Faser liegt ein Protokoll vor, das Auskunft darüber gibt, wo sich Störungen befinden und wie groß sie sind.
• c) Die Faser kann an den Stellen, an denen Störungen gefunden wurden, farblich markiert werden, so daß diese Stellen schnell für eine nachträgliche Untersuchung zugänglich sind (Störungsursache).
• d) Schon während des Ziehvorganges können die Zieh­ parameter, z. B. die Schutzgasströme im Ofen, so optimiert werden, daß man eine Faser mit minimalen Störungen erhält.
• e) Auch ohne farbliche Markierung sind die Störstellen zurückfindbar, da die Positionen auch im Protokoll enthalten sind.

Einige Ausführungsformen des Detektor sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt.

Nach Fig. 2 wird eine Linsenoptik benutzt. Hierbei wird die Faser 3 durch eine Eingangsöffnung 13 in ein Gehäuse 14 eingeführt. Eine erste Linse 15 bildet ein Stück der Faser auf eine Lochblende 16 ab. Diese wird durch eine zweite Linse 17 auf eine Fotozelle 18 abge­ bildet. Das an einem Defekt 19 austretende Licht wird dabei in ein elektrisches Signal am Ausgang 20 gewandelt. Die Faser 3 verläßt das Gehäuse 14 durch eine Öffnung 21.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Detektors dargestellt, wobei eine Ulbrichtsche Kugel zur Anwendung gelangt, so daß alle Richtungen des Streulichtes detektiert werden können. Die Faser 3 tritt in eine Ulbrichtsche Kugel 23 ein, wobei eine Fotozelle 18 Streu­ licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Ab­ schirmungen 24 reduzieren störendes Licht aus der Umgebung.

In Fig. 4 ist eine weitere Detektionsmöglichkeit darge­ stellt, in der ein innenverspiegeltes Rotations­ ellipsoid 26 benutzt wird, um Streulicht einer Streu­ zelle 27 der Faser 3 auf die Fotozelle 18 abzubilden und in ein elektrisches Signal zu wandeln. Auch hier dienen die Schutzröhrchen 28 zur Störlichtunterdrückung.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, daß sie erlaubt, die direkt beim Ziehen der Faser gewonnenen Informationen zur Prozeßoptimierung zu nutzen. Man muß nicht erst warten, bis eine Faser mit Fehlern hergestellt ist, sondern man kann während der Herstellung für eine gute, fehlerfreie Qualität durch entsprechende Prozeßführung sorgen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß kein zusätzlicher kostenaufwendiger Untersuchungsschritt notwendig ist, um die Qualitäts­ information zu erhalten, so daß die gesamte Produktion kontrolliert und optimiert werden kann. Die Faser wird ohne Überzug gemessen und mechanisch nicht belastet.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Untersuchen von Lichtleitfasern mit einer Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in die in einem Ziehofen ausgezogene Lichtleitfaser und einem Detektor zum Erfassen des infolge von Fehlern aus der Lichtleitfaser austretenden Streulichtes im Anschluß an den Ziehofen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehofen (2) und die Licht­ quelle eine bauliche Einheit bilden und der Detektor (4) unmittelbar nach dieser Einheit angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einem in einem Gehäuse (14) angeordneten Linsensystem (Linsen 15, 17, Lochblende 16) und einer Fotozelle (18) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einer Ulbrichtschen Kugel (23) besteht, die mit einer Foto­ zelle (18) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einem innen­ verspiegelten Rotationsellipsoid (26) besteht, in dem eine Fotozelle (18) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (Abschirmungen 24; Schutzröhrchen 28) zur Störlicht­ unterdrückung vorgesehen sind.