HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(SACHGEBIET DER ERFINDUNG)
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Identifizierung eines bestimmten optischen Kabels aus einer Anzahl von
ähnlichen optischen Kabeln an irgendeinem Punkt entlang eines
Installationsweges.
(STAND DER TECHNIK)
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Bei modernen Fernmeldesystemen befinden sich optische Kabel
in Kanälen und Rohrleitungen, die entlang des Installationsweges
verlegt sind.
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Bei der kürzlichen Entwicklung von Fernmelde-Netzwerken wird
oft eine große Zahl von verschiedenen optischen Kabeln entlang
eines einzelnen Installationsweges verlegt.
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Insbesondere bei einem optischen LAN-System, das in einem
sogenannten intelligenten Gebäude installiert wird, befindet sich
oft eine große Anzahl von optischen Kabeln in einem einzelnen
Kanal, um dort einen Ballungszustand zu erzeugen und eine Zunahme
der Anzahl von Teilnehmern von Femmelde-Diensten in der Zukunft
vorherzusehen. Optische Kabel haben größere Möglichkeiten als je
zuvor, um nach der Erstinstallation Abzweigungs- und
Austauschoperationen vorzunehmen.
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Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
schematisch ein typisches Fernmelde-Netzwerk mit zentralen Stationen
01, Relais-Stationen 02 Endstationen 03, die mittels einer großen
Zahl von optischen Fasern C verbunden sind, die oft verzweigt,
sternförmig und schleifenförmig geschaltet sind.
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Da viele dieser optischen Kabel einander ähneln, ist es für
erfahrene Arbeitskräfte schwierig, ein bestimmtes optisches
Kabel, das abgezweigt oder ersetzt werden soll, aus einer Zahl von
Kabeln, die in demselben Installationsweg verlegt sind, an einem
gegebenen Zwischenpunkt herauszufinden.
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In einem Versuch zur Lösung dieses Problems werden in EP-A-
390 341, den offengelegten japanischen Patenten 2-230105 und 2-
230106 Verfahren zur Identifizierung eines bestimmten optischen
Kabels vorgeschlagen, bei denen die Schwankung von polarisiertem
Licht in einer optischen Einmoden-Faser ausgenutzt wird.
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Gemäß Fig. 10 wird bei diesen bekannten Verfahren
polarisiertes Licht durch eine optischen Einmoden-Faser eines optischen
Kabels C von einer Lichtquelle 1 einer Lichtquellenstation
ausgesendet, während ein externes Signal (z.B. eine mechanische
Schwingung) dem optischen Kabel C an einer Arbeitsstelle mittels
einer Signalzuführungs-Vorrichtung 2 zugeführt wird, so daß alle
Schwankungen im Pegel des polarisierten Lichtes, die von dem
externen Signal verursacht werden, festgestellt werden können, um
die optische Faser durch einen Fotodetektor 3 zu identifizieren,
wenn das Licht von einer Lichtempfangsvorrichtung 4 an einer
Feststellungsstation empfangen wird.
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Während also die Bedienungsperson der Lichtquellenstation
einer bestimmten optischen Faser von jedem der optischen Kabel in
dem Weg für die Signalübertragung ein gegebenes Signal zuführt
und die Bedienungsperson der Feststellungsstation den Empfang des
Signals überwacht, führt die Bedienungsperson an der
Arbeitsstelle den dort verlegten optischen Kabeln sequentiell ein externes
Signal auf einer Eines-nach-dem Anderen-Basis zu, und jedesmal,
wenn ein externes Signal einem optischen Kabel zugeführt wird,
spricht die Bedienungsperson an der Arbeitsstelle mit seinem
Kollegen an der Feststellungsstation über einen Funkverkehrkanal,
wobei beispielsweise zwei Transceiver verwendet werden, um
sicherzustellen, ob das fragliche optische Kabel festgestellt wird
oder nicht.
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Da der Vorgang der sequentiellen Zuführung eines externen
Signals zu den optischen Kabeln, die an der Arbeitsstelle verlegt
sind, auf einer Eines-nach-dem-Anderen-Basis erfolgt, stößt die
Bedienungsperson eventuell auf das fragliche optische Kabel, um
ihm ein Signal zuzuführen, und die die Signale überwachende
Bedienungsperson an der Feststellstation stellt das ein
schwankendes Signal führende Kabel fest.
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Dann benachrichtigt die Bedienungsperson an der
Feststellungsstation seinen Kollegen an der Arbeitsstelle, daß das Kabel,
dem zuletzt ein externes Signal zugeführt wird, das
festzustellende optische Kabel ist, so daß der Letztere das optische Kabel
identifizieren kann.
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Nun ist das optische Kabel identifiziert, und die
Bedienungsperson an der Arbeitsstelle kann mit der durchzuführenden
vorgegebenen Arbeit an dem fraglichen Kabel fortfahren. Das oben
beschriebene Verfahren ist insofern von Vorteil, daß es die
Arbeitslast der Bedienungsperson vermindert und optische Kabel im
Vergleich zu dem örtlichen Feststellungsverfahren und dem
örtlichen Injektionsverfahren, bei dem Kabelhüllen entmantelt werden
müssen, um ein bestimmtes optisches Kabel zu identifizieren,
nicht beschädigt werden.
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Das oben beschriebene Verfahren wird besser mit dem
fotoelastischen Effekt als mit dem Faraday-Effekt im Hinblick auf die
Abmessungen der betroffenen Ausrüstung und der erforderlichen
Kapazität der Stromquelle verwendet. Das oben beschriebene
Verfahren zur Identifizierung eines optischen Kabels durchn Verwendung
der Schwankung einer polarisierten Lichtquelle ist jedoch mit
bestimmten Problemen behaftet, die insbesondere gelöst werden
müssen, wenn es mit dem fotoelastischen Effekt verwendet wird.
Einige dieser Probleme werden nachfolgend beschrieben.
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Zunächst ist es ziemlich schwierig, eine geeignete Stelle zu
finden, die der aktiven optischen Faser des fraglichen optischen
Kabels am nächsten liegt (das laufend optische Signale
aussendet), um der aktiven optischen Faser externe Signale zuzuführen,
da niemand sagen kann, wo die aktive optische Faser von außen
gefunden werden kann.
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Bei vielen Gelegenheiten kann demzufolge die ausgewählte
Stelle zur Zuführung von Signalen von der aktiven optischen Faser
entfernt sein, und die zwischen ihnen innerhalb des optischen
Kabels befindlichen Gegenstände können die Übertragung einer
mechanischen Schwingung verhindern, wobei die Schwingungsenergie
des zugeführten externen Signals absorbiert und der Rauschabstand
auf einen Pegel unterhalb des minimalen Pegels (20 dB), der für
einen Signaldetektor erforderlich ist, verringert wird.
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In einem solchen Fall kann die Schwankung des Pegels des von
dem Signaldetektor in der Feststellungsstation festgestellten
optischen Signals sehr klein sein und kaum vom Rauschen
unterschieden werden, was dazu führt, daß die den Monitor in der
Feststellungsstation beobachtende Bedienungsperson bei der Erkennung der
schwankenden Signale Fehler begeht.
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Ferner kann ein Phenomen von Übersprechen in benachbarten
optischen Kabeln stattfinden, wenn die Frequenz des einem optischen
Kabel zugeführten externen Signals (mechanische Schwingung)
niedrig ist.
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Dies bedeutet, daß das zugeführte externe Signal nicht nur
durch das optische Kabel übertragen wird, dem es zugeführt wird,
sondern auch anderen in seiner Nähe verlegten Kabeln, um einen
Zustand zu erzeugen, bei dem die Identifizierung von Kabeln
unmöglich ist oder eine Fehlidentifizierung von Kabeln auftreten
kann.
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Dieses Problem kann teilweise dadurch vermieden werden, daß
höhere Harmonische zusätzulich zu der Grundwelle in Betracht
gezogen werden, um das externe Signal zu identifizieren.
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Die höheren Harmonischen werden jedoch nicht auf einen Null-
Pegel gedämpft, wenn sie von dem fraglichen optischen Kabel
streuen und in benachbarte optische Kabel hineingehen, und daher
kann die Verwendung von höheren Harmonischen keine vollkommene
Lösung des oben beschriebenen Problems bringen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf die oben erwähnten technischen Probleme ist
es daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Identifizierung eines bestimmten optischen Kabels aus einer
Anzahl von ähnlichen optischen Kabeln an irgendeiner Stelle
entlang des Installationsweges in einer leichten, schnellen und
wirtschaftlichen Art vorzusehen.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch ein
Verfahren zur Identifizierung eines bestimmten optischen Kabels aus
einer Anzahl von ähnlichen optischen Kabeln, die entlang
desselben
Installationsweges verlegt sind, gelöst, das die Schritte
umfaßt: sequentielles Zuführen eines externen Signals an einem
Zwischenpunkt jedes optischen Kabels auf einer
Eines-nach-dem-Anderen-Basis durch ein einzelnes Signalzuführungsmittel, während ein
optisches Signal von Signal-Sendemitteln zu Signal-Empfangs-/-
Feststellungsmitteln über eine bestimmte optische Faser in jedem
der optischen Kabel gesendet wird, und Feststellen irgendeiner
Fluktuation des durch das bestimmte optische Kabel gesendeten
optischen Signals durch die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel,
die durch den fotoelastischen Effekt bewirkt wird, wenn dem
bestimmten Kabel ein externes Signal zugeführt wird, wobei eine
Vielzahl von externen Signalen sequentiell an entsprechenden, auf
dem Umfang der äußeren Umfangsfläche jedes optischen Kabels
verteilten Stellen zugeführt wird.
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Zum Zweck der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise
externe Signale jedem der Kabel, die entlang desselben
Installationsweges verlegt sind, an drei oder mehr als drei Stellen der
Umfangsfläche jedes Kabels zugeführt, und vorzugsweise werden
externe Signale jedem der Kabel an diesen Stellen zu
unterschiedlichen Zeitpunkten zugeführt.
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Zum Zweck der vorliegenden Erfindung liegt die Frequenz der
externen Signale, die mechanische Schwingungen sind, vorzugsweise
zwischen 1 kHz und 500 kHz, und die Zeitdauer der Zuführung eines
externen Signals an jeder Stelle der Signalzuführung beträgt
vorzugsweise zwischen 0,01 und 2 Sekunden.
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Schwingungen und/oder Beanspruchungen mit einer Frequenz
größer als die maximale Frequenz (ausgenommen die Trägerfrequenz)
der externen Signale können vorzugsweise dem Anschluß der
optischen Faser auf der Seite der
Signal-Empfangs-/-Feststelungsmittel zugeführt werden, wenn ein externes Signal an einem
Zwischenpunkt jedes optischen Kabels auf einer Eines-nach-dem-Anderen-
Basis durch die externen Signalzuführungsmittel zugeführt wird,
während ein optisches Signal von den Signal-Sendemitteln zu den
Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln über eine optische Faser
von jedem aus einer Anzahl von ähnlichen entlang desselben
Installationsweges verlegten optischen Kabeln gesendet wird.
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Das Verfahren zur Identifizierung eines bestimmten optischen
Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung wird gemäß Definition bei
Installationen verwendet, bei denen eine Anzahl von ähnlichen
optischen Kabeln entlang desselben Weges verlegt sind.
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Die Mittel zur Aussendung optischer Signale und die Mittel
zum Empfang/Feststellen der optischen Signale sind mit
entsprechenden Enden der optischen Kabel verbunden, und die externen
Signalzuführungsmittel sind an einem Zwischenpunkt entlang des
Installationsweges der optischen Kabel angeordnet.
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Normalerweise sind die Mittel zum Aussenden des optischen
Signals und zum Empfangen/Feststellen des optischen Signals
jeweils an der Lichtquellenstation und an der Feststellungsstation
angeordnet, während die Mittel zur Zuführung des externen Signals
an der Arbeitsstelle angeordnet sind.
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Die entlang desselben Installationsweges verlegten Kabel
können zwar an der Lichtquellenstation und an der
Feststellungsstation identifiziert werden, sie können jedoch nicht an der
Arbeitsstelle identifiziert werden.
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Wenn somit ein bestimmtes Kabel an der Arbeitsstelle
identifiziert werden muß, müssen die Bedienungspersonen an der
Lichtquellenstation, an der Feststellungsstation und an der
Arbeitsstelle zu diesem Zweck in der nachfolgend beschriebenen Weise
zusammenarbeiten.
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Die Bedienungsperson an der Lichtquellenstation sendet ein
optisches Signal (polarisiertes Licht) zu der
Feststellungsstation mittels einer bestimmten optischen Faser jedes optischen
Kabels, und die Bedienungsperson an der Feststellungsstation
stellt das optische Signal fest.
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Während das optische Signal ausgesendet wird, führt die
Bedienungsperson an der Arbeitsstelle externe Signale (mechanische
Schwingungen) jedem der optischen Kabel auf einer Eines-nach-dem-
Anderen-Basis an einem Zwischenpunkt entlang des
Installationsweges zu.
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Wenn der optischen Faser der optischen Kabel, durch die ein
optisches Signal ausgesendet wird, ein externes Signal zugeführt
wird, kann der fotoelastische Effekt der Schwankung des Pegels
des optischen Signals entstehen, das durch die optischen Kabel
gesendet wird, und dann wird eine eventuell vorhandene Schwankung
des Pegels des Signals auf dem Monitorschirm der
Empfangs-/-Feststellungsmittel für das optische Signal angezeigt. Dann fragt die
Bedienungsperson an der Arbeitsstelle seinen Kollegen an der
Feststellungsstation, ob das Phenomen der Signalschwankung in dem
fraglichen optischen Kabel beobachtet wird oder nicht, immer wenn
er ein externes Signal an der Arbeitsstelle zuführt, bis das
fragliche optische Kabel identifiziert wird.
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Ein optisches Kabel umfaßt üblicherweise ein
Zugentlastungselement, das entlang der Mittelachse des Kabels verläuft, und
eine Vielzahl von optischen Fasern, die um das
Zugentlastungselement herum angeordnet sind.
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Da das optische Kabel sich normalerweise in einer
undurchsichtigen Hülle befindet, kann man die optischen Fasern des
Kabels nicht von außen für ihre Identifizierung sehen.
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Wenn eine Vorrichtung zur Zuführung eines externen Signals an
einer willkürlich gewählten Stelle an der äußeren Umfangsfläche
eines optischen Kabels mit der oben beschriebenen Konfiguration
angeordnet wird, ist es nicht wahrscheinlich, daß die
Signalzuführungsvorrichtung an einem Ort angebracht wird, der möglichst
nahe an einer bestimmten optischen Faser liegt, und wenn die
Signalzuführungsvorrichtung an einer entferntesten Stelle von der
bestimmten optischen Faser angebracht wird, kann das von der
Signalzuführung zugeführte externe Signal möglicherweise nicht
die optische Faser erreichen, durch die ein optisches Signal
gesendet wird.
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Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
gelöst, da eine Vielzahl von externen Signalen an entsprechenden
Stellen an der Umfangsfläche jedes entlang desselben
Installationsweges verlegten optischen Kabels zugeführt wird. Die für die
Signalzuführung ausgewählten Stellen unterteilen normalerweise
den Umfang des Querschnitts des durch die Stellen verlaufenden
Kabels in gleiche Kreisbögen.
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Wenn die Zahl der Stellen gleich oder größer als drei ist,
wird die Wahrscheinlichkeit, mit der die
Signalzuführungsvorrichtung an einem möglichst nahen Ort zu einer optischen Faser
angebracht wird, durch die ein optisches Signal übertragen wird, im
Vergleich zu dem Fall erhöht, bei dem die
Signalzuführungsvorrichtung an einer einzelnen Stelle angeordnet wird. In gleicher
Weise wird die Wahrscheinlichkeit, mit der die
Signalzuführungsvorrichtung an einem möglicherweise entferntesten Ort von der
fraglichen optischen Faser angeordnet wird, auf ein Drittel oder
weniger gegenüber dem oben erwähnten Fall vermindert.
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Zur Identifizierung eines bestimmten Kabels aus einer Zahl
von ähnlichen Kabeln durch Verwendung des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl von Stellen zur Zuführung
eines externen Signals auf der äußeren Umfangsfläche jedes der
Kabel ausgewählt, und ein externes Signal wird jeder der Stellen
durch eine Signalzuführungsvorrichtung zugeführt.
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Dann empfängt eine bestimmte optische Faser (die ein
optisches Signal überträgt) in jedem der optischen Kabel
Schwingungsenergie in größtem Maß, wenn ihm ein externes Signal von einer
Stelle zugeführt wird, die sich am nächsten zu dem optischen
Kabel befindet, so daß der Pegel des durch die optische Faser
übertragenen optischen Signals einer Schwankung im größten Ausmaß
wegen des fotoelastischen Effektes des Signals unterworfen wird.
Eine solche Schwankung im Pegel des optischen Signals kann leicht
durch die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel festgestellt
werden.
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Daher ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung, die die
Schwankung im Pegel eines optischen Signals verwendet, um ein
bestimmtes optisches Kabal zu identifizieren, praktisch frei von
jeglicher Fehlidentifizierung oder einem Versagen der
Identifizierung und ist ein zuverlässiges Mittel zur Identifizierung
eines bestimmten optischen Kabels an einer Installationsstelle.
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Wenn einem bestimmten optischen Kabel, das ein optisches
Signal aussendet, von entsprechenden Stellen an der äußeren
Umfangsfläche des die optische Faser enthaltenden optischen Kabels
durch Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
externe Signale zugeführt werden, können sie entweder gleichzeitig von
einer Anzahl von Signalzuführungsvorrichtungen oder sequentiell
von einer oder mehreren Signalzuführungsvorrichtungen zugeführt
werden.
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Das Verfahren der gleichzeitigen Zuflihrung externer Signale
verbraucht mehr Elektrizität und kann wegen der Ungleichmäßigkeit
der externen Signale (Schwingungen) aufgrund der Beeinflussung
durch Schwingungen in der Querrichtung des optischen Kabels je
nach Konfiguration des optischen Kabels einen kleineren
Rauschabstand
erzeugen.
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Im Gegensatz dazu verbraucht das Verfahren der sequentiellen
Zuführung externer Signale weniger Elektrizität und kann einen
größeren Rauschabstand erzeugen, da keine Beeinträchtigung durch
Schwingungen in der Querrichtung des optischen Kabels auftritt.
Daher ist dieses Verfahren zur Identifizierung eines bestimmten
optischen Kabels durch Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel
zuverlässiger.
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Daher ist das Verfahren der sequentiellen Zuführung von
externen Signalen dem Verfahren der gleichzeitigen Zuführung
externer Signale vorzuziehen.
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Für den Zweck der vorliegenden Erfindung zu verwendende
externe Signale haben vorzugsweise eine Frequenz von gleich oder
mehr als 1 kHz, und vorzugsweise haben sie eine Frequenz gleich
oder größer als 25 kHz, so daß sie leicht von Umgebungsstörungen,
z.B. natürlichen Schwingungen (mit einer Frequenz von etwa
100 Hz) unterschieden werden können.
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Der Grund für die Auswahl einer Frequenz gleich oder größer
als 25 kHz besteht darin, daß externe Signale für die
Bedienungsperson und deren Kollegen an der Arbeitsstelle Anlaß zu hörbaren
Störungen geben können, weil sie hörbare Töne sind, wenn ihre
Frequenz kleiner als 25 kHz (um 20 kHz) sind.
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Außerdem ist es wenig wahrscheinlich, daß externe Signale mit
einer Frequenz gleich oder größer als 25 kHz von der Kabelhülle
absorbiert werden, und sie werden weniger durch Obersprechen
beeinflußt.
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Externe Signale mit einer Frequenz von mehr als 25 kHz sind
nicht vorzuziehen, weil sie in ihren Schwingungen sehr klein sind
und ihre polarisierten Wellen nur schwach schwanken können.
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Die Zeit für die Zuführung eines externen Signals liegt
vorzugsweise zwischen 0,01 und 2 Sekunden.
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Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einer Zeitdauer für
die Zuführung eines externen Signais von weniger als 0,01
Sekunden ein unzureichendes Signalvolumen vorliegen kann, und daß,
wenn die Zeitdauer der Zuführung eines externen Signals 2
Sekunden überschreitet, ein übermäßiges Signalvolumen vorhanden sein
kann.
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Wenn durch die Verwendung des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung ein externes Signal einem optischen Kabel von der
Außenseite zur Innenseite des Kabels zugeführt wird, während ein
optisches Signal durch eine bestimmte optische Faser in dem Kabel
übertragen wird, kann der Signalempfangszustand für die Signal-
Empfangs-/-Feststellungsmittel verbessert werden, wenn die
Schwingung und/oder die Beanspruchung, die eine Frequenz hat, die
größer als die maximale Frequenz des externen Signals (mit
Ausnahme der Trägerfrequenz) ist, dem Ausgangsanschluß der optischen
Faser zugeführt wird.
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Daher kann bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung der Vorgang der Identifizierung eines bestimmten
optischen Kabels zuverlässiger werden, wenn es mit einem solchen
Verfahren zur Sicherung der Übertragung von polarisiertem Licht
verwendet wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung in größeren Einzelheiten unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines optischen
Kabelsystems, bei dem das erfindungsgemäße
Verfahren angewendet wird.
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines optischen
Kabels, die schematisch zeigt, wie die externen
Signale dem Kabel zugeführt werden, um es an einem
Zwischenpunkt des Installationsweges zu
identifizieren.
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Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer
Vorrichtung zur Sicherstellung der Übertragung von
bei dem Verfahren zur Identifizierung eines
optischen Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendeten polarisierten Licht.
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Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
A-A in Fig. 3.
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Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
B-B in Fig. 3.
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Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die schematisch
die Beziehung zwischen der Frequenz des zugeführten
externen Signals und dem resultierenden Übersprech-
Pegel veranschaulicht.
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Fig. 7 ist eine grafische Darstellung, die schematisch
veranschaulicht, wie externe Signale für die
vorliegende Erfindung mit der Zeit zugeführt werden.
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Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, die schematisch
die Signalpegel veranschaulicht, die bei der
vorliegenden Erfindung von den
Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln empfangen werden.
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Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines optischen
Kabel-Netzwerks.
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Fig. 10 ist eine schematische Veranschaulichung eines
üblichen Verfahrens zur Identifizierung eines
bestimmten optischen Kabels.
BESTE ART ZUR AUSFOHRUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, die die beste Art zur
Ausführung der Erfindung zeigen.
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In Fig. 1 sind C1, C2 und C3 optische Kabel. Die
Bezugsziffern 11, 13, 16 und 21 bezeichnen jeweils Signal-Sendemittel,
Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel, eine
Signalzuführungsvorrichtung und eine Polarisations-Sicherstellungsvorrichtung.
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Jedes der optischen Kabel C1, C2 und C3 umfaßt ein
Zugentlastungselement und eine große Anzahl von optischen Fasern vom
Einmoden-Typ und/oder vom Mehrmoden-Typ sowie andere Komponenten,
die in einer gemeinsamen Hülle untergebracht sind.
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Wenn eines der optischen Kabel C1 bis C3 hauptsächlich
optische Fasern vom Mehrmoden-Typ umfaßt, enthält es auch wenigstens
eine optische Faser vom Einmoden-Typ.
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Die optische Einmoden-Faser oder eine der optischen Einmoden-
Fasern jedes der optischen Kabel C1 bis C3 wird zur Übertragung
von optischen Signalen verwendet, was später beschrieben wird.
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Da die optischen Kabel C1 bis C3 normalerweise entlang
desselben Installationsweges verlegt sind und in einem gemeinsamen
Kanal oder Rohr untergebracht sind, werden sie nachfolgend als
verlegte optische Kabel C1 bis C3 bezeichnet.
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Die Signalübertragungsmittel 11 umfassen normalerweise
Lichtquellen
12 wie LDS oder LEDS als ihre prinzipiellen Komponenten,
wobei die Lichtquellen 12 optisch mit entsprechenden Enden
(Eingangsanschlüssen) der optischen Fasern F vom Einmoden-Typ der
verlegten optischen Kabel C1 bis C3 verbunden sind.
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Die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel 13 umfassen
üblicherweise Fotodetektoren 14 vom Wellenleiter-Typ zur Feststellung
polarisierten Lichtes und zur Modulation seiner Intensität, Licht
empfangende Vorrichtungen 15 wie PDs oder APDs und andere
Komponenten.
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Die Fotodetektoren 14 und die entsprechenden Licht
empfangenden Vorrichtungen 15 der Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel 13
sind miteinander verbunden, und die Fotodetektoren 14 sind
optisch mit den entsprechenden anderen Enden (Ausgangsanschlüssen)
der optischen Fasern F vom Einmoden-Typ der verlegten optischen
Kabel C1 bis C3 verbunden.
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Die Signalzuführungsvorrichtung 16 verwendet das
Zusammenwirken von Schallwellen und Licht, um eine Überschallschwingung als
mechanische Vibration zu erzeugen.
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Genauer gesagt umfaßt die Signalzuführungsvorrichtung 16 eine
Vielzahl von piezoelektrischen Vorrichtungen 17a, 17b und 17c zur
Umwandlung von elektrischen Signalen in akustische Signale.
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Die piezoelektrischen Vorrichtungen 17a bis 17c sind an der
äußeren Umfangsfläche der Hülle eines der verlegten optischen
Kabel C1 bis C3 an einem Zwischenpunkt des Kabels angeordnet.
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Üblicherweise sind die piezoelektrischen Vorrichtungen 17a
bis 17c auf der äußeren Umfangsfläche der Hülle eines der
verlegten optischen Kabel C1 bis C3 an einer Arbeitsstelle angeordnet.
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Wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, umfaßt die
Polarisations-Sicherstellungsvorrichtung 21 eine Basisplatte 22, zwei
Lagerelemente 23, 24, einen Motor 26 mit einer drehbaren Welle
25, ein drehbares Element 28 mit einem exzentrischen Stift 27,
ein Drehlager 29 und einen Schwenkkörper 30.
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Der exzentrische Stift 27 des drehbaren Elements 28 ist in
das letztere an einem exzentrischen Punkt an einer seiner
Oberflächen eingesteckt.
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Im oberen Bereich des Schwenkkörpers 30 ist ein Halteloch 31
hindurchgebohrt, um eine optische Faser zu halten, und in seinem
unteren Bereich ist eine vertikale längliche Rille 32
eingeschnitten.
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Gemäß Fig. 3 sind die beiden Lagerelemente 23, 24 an
entgegengesetzten Enden der Basisplatte 22 aufrechtstehend angeordnet.
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Der Motor 26 ist am Lagerelement 23 angebracht, und das
drehbare Element 28 ist mit der drehbaren Welle 25 des Motors 26
verbunden, während der Schwenkkörper 30 drehbar an dem anderen
Lagerelement 24 mittels eines Drehlagers 29 angebracht ist, so daß
der exzentrische Stift 27 des drehbaren Elements 28 gleitbar mit
der länglichen Rille 32 in dem Schwenkkörper 30, die in einem
unteren Bereich von ihm gebildet ist, in Eingriff ist.
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Wenn gemäß Fig. 1 und 2 das verlegte optische Kabel C2
identifiziert werden muß, kann das Kabel C2 selbstverständlich leicht
durch die Bedienungspersonen an den Signal-Übertragungsmitteln 11
und den Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13 identifiziert
werden, aber es kann nicht sichtbar durch die Bedienungsperson
identifiziert werden, die sich an einer Arbeitsstelle irgendwo an
einem Zwischenpunkt des Installationsweges der Kabel befindet,
weil die verlegten optischen Kabel C1 bis C3 einander im
Erscheinungsbild ähneln.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das optische Kabel C2
an der Arbeitsstelle durch Zuführung externer Signale
(mechanische Schwingungen) zu jedem der verlegten optischen Kabel C1 bis
C3 an der Arbeitsstelle mittels der piezoelektrischen
Vorrichtungen 17a bis 17c der Signalzuführungsvorrichtung 16 identifiziert
werden, während polarisiertes Licht (optisches Signal) von den
Lichtquellen 12 der Signalübertragungsmittel 11 über die
optischen Fasern F vom Einmoden-Typ der verlegten optischen Kabel C1
bis C3 ausgesendet und von den Fotodetektoren 14 der
Lichtempfangsvorrichtungen 15 empfangen wird.
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Das durch irgendeine der optischen Fasern F vom Einmoden-Typ
der verlegten optischen Kabel C1 bis C3 verlaufende Licht wird in
ein Signal umgewandelt, das eine Polarisationsebene hat, die
durch den fotoelastischen Effekt moduliert wird, wenn der
optischen Faser ein externes Signal zugeführt wird, bevor es durch
den entsprechenden Fotodetektor in ein intensitätsmoduliertes
Signal moduliert und von der daran angeschlossenen
Lichtempfangsvorrichtung 15 in den Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13
empfangen wird.
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Wenn externe Signale den verlegten optischen Kabeln C1 bis C3
willkürlich, beispielsweise auf einer Eines-nach-dem-Anderen-
Basis in der Reihenfolge von C1, C3 und C2 zugeführt werden,
können die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel 13 sehen, welches
der verlegten optischen Kabel C1 bis C3 gegenwärtig der Zuführung
von externen Signalen unterworfen wird, oder daß externe Signale
sequentiell den Kabeln in der Reihenfolge von C1, C3 und C2
zugeführt werden.
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Jedesmal, wenn die Bedienungsperson an der Arbeitsstelle eine
Gruppe von externen Signalen einem der verlegten optischen Kabel
C1 bis C3 zuführt, fragt er somit über ein geeignetes
Fernmeldemittel seinen Kollegen bei den
Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln
13, der den Empfang von optischen Signalen überwacht, ob
er auf das fragliche optische Kabel gestoßen ist, welches das
Kabel C2 ist.
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Wenn - wie oben beschrieben - externe Signale den Kabeln in
der Reihenfolge von C1, C3 und C2 zugeführt werden, identifiziert
die bei den Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13
stationierte Bedienungsperson das Kabel, welchem externe Signale zum
letztenmal zugeführt werden, als das Kabel C2, und dann ist der
Vorgang der Identifizierung des Kabels vollendet.
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Wenn die den Kabeln zugeführten externen Signale eine
Frequenz von nur 100 Hz haben, kann die Modulation der optischen
Signale durch externe Signale kaum von der der optischen Signale
durch externe Störungen (natürliche Vibrationen) unterschieden
werden, was es sehr schwierig macht, ein bestimmtes optisches
Kabel zu identifizieren.
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Fig. 6 zeigt schematisch die Beziehung zwischen der Frequenz
des zugeführten externen Signals und dem resultierenden
Obersprechpegel, der bei einem Experiment erhalten wurde.
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Wie man deutlich in Fig. 6 sieht, erscheint das Phenomen des
Obersprechens merklich in benachbarten optischen Kabeln, wenn die
Frequenz des zugeführten externen Signals kleiner als 7 kHz ist.
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Da der maximale Rauschabstand des externen Signals in den
verwendeten optischen Kabeln bei dem in Fig. 6 gezeigten
Experiment 50 dB beträgt, ist es klar, daß optische Kabel neben dem
externen Signalen unterworfenen Kabel, die einen solchen
Rauschabstand haben, auch durch die externen Signale beeinflußt werden.
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Wenn externe Signale eine Frequenz höher als 10 kHz haben,
werden sie von der Hülle des Kabels absorbiert, und daher kann
der Störabstand der externen Signale, die von einem optischen
Kabel zu irgendeinem benachbarten optischen Kabel übertragen
werden, auf weniger als 10 dB unterdrückt werden.
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Bei einer solchen Anordnung würde keine Fehlidentifizierung
der optischen Kabel auftreten.
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Externe Signale (mechanische Schwingungen), die eine Frequenz
haben, die niedriger als 25 kHz ist, sind jedoch hörbar und
können Anlaß zu hörbaren Störungen für die Bedienungsperson geben
und sich an der Umgebung der Arbeitsstelle anhäufen.
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Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme muß
die Frequenz der externen Signale (mechanische Schwingungen), die
den optischen Kabeln an einer Arbeitsstelle zugeführt werden,
gleich oder höher als 25 kHz sein.
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In Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die
Signalzuführungsvorrichtung 16 eine Vielzahl von piezoelektrischen Vorrichtungen
17a bis 17c, um externe Signale einer Vielzahl von Stellen (einer
Signalzuführung) auf der Umfangsfläche jedes der verlegten
optischen Kabel zuzuführen.
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Wenn externe Signale einem verlegten Kabel an
Signalzuführungsstellen mittels einer Zuführungsvorrichtung 16 zugeführt
werden, können sie entweder gleichzeitig oder sequentiell (mit
zeitlicher Nacheilung) zugeführt werden.
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Wenn externe Signale sequentiell zugeführt werden, können die
piezoelektrischen Vorrichtungen 17a bis 17c sequentiell in jeder
Reihenfolge verwendet werden, und die Dauer jedes externen
Signals kann willkürlich bestimmt werden. Externe Signale können
entweder gleichzeitig und kontinuierlich ohne Pausen zwischen
ihnen oder sequentiell mit einer kurzen Pause zwischen den
aufeinanderfolgenden Signalen zugeführt werden.
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Fig. 7 veranschaulicht wie externe Signale mit der Zeit
zugeführt werden, wenn externe Signale, die eine Frequenz von 25 kHz
oder 100 kHz und eine Zeitdauer von τ&sub0; haben, sequentiell und
aufeinanderfolgend durch drei piezoelektrische Vorrichtungen 17a
bis 17c in der beschriebenen Reihenfolge zugeführt werden.
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Fig. 8 veranschaulicht die Pegel der externen Signale, die
von den Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13 empfangen
werden.
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Wenn externe Signale den verlegten optischen Kabeln in einer
in Fig. 7 dargestellten Weise zugeführt werden, werden sie
zufriedenstellend den bestimmten optischen Fasern F der verlegten
optischen Kabel zugeführt, und es wird ein zufriedenstellender
Störabstand der von den Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13
empfangenen optischen Signale unabhängig von dem Ort der
bestimmten optischen Fasern F in den jeweiligen verlegten optischen
Kabeln sichergestellt.
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Wenn externe Signale den verlegten optischen Kabeln in der in
Fig. 7 veranschaulichten Weise zugeführt werden, ist der
Stromverbrauchspegel in jedem Augenblick während des
Signalzuführungsvorgangs ein Drittel des Stromverbrauchspegels bei einem Betrieb,
bei dem die piezoelektrischen Vorrichtungen 17a bis 17c
gleichzeitig betrieben werden. Somit können vorteilhafterweise in dem
ersteren Fall Batterien als Stromquelle verwendet werden.
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Wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, eine
Polarisations-Sicherstellungsvorrichtung 21 für den Zweck der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, wird dafür gesorgt, daß ein Endteil der optischen
Faser F aus dem Ausgangsanschluß irgendeines der verlegten
optischen Kabel (C1, C2, C3) durch das Halteloch 31 des
Schwenkkörpers 30 hindurchverläuft, so daß ein Teil P2 der optischen Faser
F in dem Halteloch 31 gehalten wird, während die optische Faser F
durch geeignete Klemmittel an zwei Teilen P1, P3 der optischen
Faser F, die sich außerhalb des Halteloches 31 befinden,
festgeklemmt wird.
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Wenn bei einer solchen Anordnung die drehbare Welle 25 von
dem Motor 26 in Drehung versetzt wird, um demzufolge das auf der
drehbaren Welle 25 angebrachte drehbare Element im Uhrzeigersinn
in Drehung zu versetzen, schwenkt der Schwenkkörper 30 in
Richtung der Pfeile in Fig. 4 nach hinten und nach vorn mit einer
Periode von t um das Drehlager 29 aufgrund des Eingriffs der
länglichen Rille 32 des Schwenkkörpers 30 mit dem exzentrischen
Stift 27 des drehbaren Elements 28.
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Wenn nun der Schwenkkörper 30 nach hinten und nach vorn
geschwenkt wird, werden die Teile P1 bis P3 der optischen Faser F
verwunden und in Schwingungen versetzt.
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Wenn die Teile P1 bis P3 der optischen Faser einer solchen
externen Kraft unterworfen werden, treten die nachfolgend
beschriebenen Phenomene auf.
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Eines der Phenomene besteht darin, daß unter der Annahme, daß
eine Ordinate und eine Abszisse durch die Mitte eines
Querschnitts der optischen Faser F verläuft und entsprechend als y-
Achse und x-Achse bezeichnet wird, und die Längsachse des Kabels
als z-Achse bezeichnet wird, die Dichte der optischen Faser F in
den Richtungen der y-Achse und x-Achse differenziert wird, wenn
die optische Faser F unter Vibrationsbeanspruchung in Richtung
der y-Achse versetzt wird, und die differenzierte Dichte führt zu
einer Differenzierung des Brechungsindex der optischen Faser F.
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Ein anderes Phenomen besteht darin, daß eine Phasendifferenz
zwischen der x-Polarisation und der y-Polarisation des optischen
Signals (polarisiertes Licht) entsteht, das durch die optische
Faser F verläuft, um das Stattfinden von Änderungen in dem
polarisierten Zustand des optischen Signals zu verursachen, wenn die
optische Faser F externen Vibrationskräften unterworfen wird.
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Ein weiteres Phenomen besteht darin, daß eine Differenz in
dem wendelförmigen Fortschreiten der Polarisation zwischen dem
Fortschreiten im Uhrzeigersinn und dem Fortschreiten gegen den
Uhrzeigersinn vorhanden ist, so daß die prinzipielle
Polarisationsachse des in die optische Faser eintretenden Lichtes gedreht
werden kann.
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Wenn somit die optische Faser F einer Vibrationsbeanspruchung
an den Teilen P1 bis P3 mittels der
Polarisations-Sicherstellungsvorrichtung 21 unterworfen wird, wird die Polarisation des
durch die optische Faser F verlaufenden optischen Signals mit
einer Periode t moduliert, um den Vorgang der
Kabelidentifizierung positiv zu beeinflussen.
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Genauer gesagt, wenn die Vibration und/oder die
Beanspruchung, die eine Frequenz hat, die größer ist als die maximale
Frequenz (mit Ausnahme der Trägerfrequenz) der externen Signale,
dem Ausgangsanschluß der optischen Faser F zugeführt wird, oder
anders ausgedrückt, wenn der Ausgangsanschluß der optischen Faser
F (der Anschluß, der sich an den
Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13 befindet) einer oszillierenden Bewegung unterworfen
wird, die einem kreisförmigen Bogen mit einer Frequenz von T
(1/f) folgt, die kürzer ist als die kürzeste Periode der externen
Signale, können die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel 13
einen guten Empfang von Signalen wenigstens einmal in jeden τ
(=1/f) Sekunden haben, wegen der schwingenden Bewegung des
Ausgangsanschlusses der optischen Faser F mit einer Frequenz von
1/T Hz (> 1/τ&sub0;).
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Wenn ein Polarisations-Sicherstellungsmittel (Vorrichtung 21)
wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt verwendet wird, ist ein breiter
Dynamikbereich für die Übertragung der optischen Signale
verfügbar, weil kein Bedarf besteht, den optischen Wellenleiter
abzuzweigen, was einen beträchtlichen Verlust in der Lichtmenge
zur Folge haben kann.
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Ein in Fig. 3 bis 5 veranschaulichtes
Polarisations-Sicherstellungsmittel ist gegenüber einer Polarisations-Diversity-
Fernmeldetechnik oder einer Technik, die Fotokoppler verwendet,
von Vorteil, was nachfolgend beschrieben wird.
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Der Polarisations-Diversity-Fernmeldebetrieb ist eine
Technik, die dazu verwendet wird, den Empfang von Signalen zu
verbessern, indem der optische Übertragungsweg in eine Vielzahl von
unterschiedliche Richtungen aufgeteilt und das beste Signal von
den empfangenen Signalen, die durch diese diversifizierten
optischen Übertragungswege übertragen worden sind, verwendet wird.
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Die Technik des Polarisations-Diversity-Fernmeldebetriebs
wird von dem Problem des Verlustes in der Lichtmenge begleitet,
der auftritt, wenn der Signalübertragungsweg an dem
Signal-Empfangsanschluß aufgeteilt wird. Der Verlust beträgt etwa 3 dB,
wenn der Weg in zwei Wege geteilt wird und etwa 5 dB, wenn er in
drei Wege geteilt wird.
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Dies bedeutet, daß eine Lichtquelle mit einer großen
Ausgangsleistung oder eine Vorrichtung zur Anhebung der
Ausgangsleistung erforderlich ist, wenn das Verfahren des Polarisations-
Diversity-Fernmeldebetriebs für ein optisches Übertragungssystem
verwendet wird, das einen langen Signalübertragungsweg hat;
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Außer dem obigen Problem müssen die Fotodetektoren, die am
Ausgangsanschluß des optischen Übertragungssystems bei Verwendung
des Verfahrens des Polarisations-Diversity-Nachrichtenverkehrs
einen relativen Winkelunterschied von π/4 für die Hauptachse
haben müssen, obwohl solche Fotodetektoren nur mit einem hohen
Arbeitsaufwand und hohen Kosten hergestellt werden.
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Das Verfahren der Verwendung von Fotokopplern und das
Auswählen einer relativen Winkeldifferenz von π/4 für die Hauptachse
der Fotodetektoren, die am Ausgangsanschluß des optischen
Übertragungssystems angeordnet sind, ist wegen der damit verbundenen
technischen Schwierigkeiten nicht durchführbar.
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Somit ist die Verwendung von
Polarisations-Sicherstellungsmitteln - wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt - ein nützlicher und
vorteilhafter Weg zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des
Vorgangs der Identifizierung eines bestimmten optischen Kabels, weil
hiermit kein Verlust an Lichtmenge verbunden ist und er nicht
kostspielig für die Modulation der Polarisation ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung können die Mittel 12 zur
Signalaussendung und die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel 13
zusammen in einer Einheit angeordnet werden, die mit einem Ende
der verlegten optischen Kabel verbunden wird.
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Wenn die Signal-Aussendungsmittel 12 und die Signal-Empfangs-
/-Feststellungsmittel 13 zusammen in einer Einheit angeordnet
sind und mit demselben Ende der verlegten optischen Kabel
verbunden werden, werden zwei optische Fasern vom Einmoden-Typ in
demselben verlegten optischen Kabel jeweils mit den
Signal-Aussendungsmitteln 12 und den Signal-Empfangs-/-Feststellungsmitteln 13
an einem Ende des optischen Kabels verbunden, und eine optische
Faser zum Reflektieren optischer Signale ist mit diesen optischen
Fasern am anderen Ende des optischen Kabels verbunden.
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Da gemäß der Erfindung die Schwankung im Pegel des optischen
Signals, die aufgrund des fotoeleastischen Effektes erscheint,
wenn externe Signale einem optischen Kabel zugeführt werden, zur
Identifizierung eines bestimmten optischen Kabels verwendet wird
und externe Signale der äußeren Umfangsfläche des optischen
Kabels an einer Vielzahl von Stellen zugeführt werden, wird die
Schwankung im Pegel des optischen Signals angehoben, und ein
bestimmtes optisches Kabel kann sicher auf der Basis der Schwankung
in dem Pegel des optischen Signals identifiziert werden.
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Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein
bestimmtes optisches Kabel aus einer Vielzahl von ähnlichen optischen
Kabeln in einer zuverlässigen und schnellen Weise durch
Verwendung einer verhältnismäßig einfachen Technik der Zuführung
externer Signale zu der Außenfläche jedes der optischen Kabel an einer
Vielzahl von Stellen identifiziert werden.
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Wenn externe Signale optischen Kabeln sequentiell zugeführt
werden, kann der Pegel des Leistungsverbrauchs beträchtlich
vermindert werden, und jegliche Störungen durch externe Signale in
einer Querrichtung zum optischen Kabel werden vermindert, um den
Störabstand der Signale zu erhöhen und dadurch das Verfahren der
vorliegenden Erfindung noch zuverlässiger zu machen.
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Die zusätzliche Verwendung eines
Polarisations-Sicherstellungsmittels eines gegebenen Typs kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren den Empfang von optischen Signalen durch die Signal-
Empfangs-/-Feststellungsmittel beträchtlich verbessern, um das
Verfahren der vorliegenden Erfindung noch zuverlässiger zu
machen.
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Da insbesondere die Polarisations-Sicherstellungsmittel eine
gegebene Vibration und/oder Beanspruchung dem Ende der optischen
Faser zuführen, wo sich die Signal-Empfangs-/-Feststellungsmittel
befinden, tritt kein Verlust in der Lichtmenge ein, und es werden
keine kostspieligen Komponenten benötigt, um die Zuverlässigkeit
und die wirtschaftliche Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Identifizierung eines bestimmten optischen Kabels
zu verbessern.