NL8000323A

NL8000323A - METHOD FOR MEASURING DAMPING AT LIGHT CONDUCTOR FIBERS

Info

Publication number: NL8000323A
Application number: NL8000323A
Authority: NL
Original assignee: Felten & Guilleaume Carlswerk
Priority date: 1979-02-08
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1980-08-12
Also published as: DE2904703A1; IT1126360B; GB2042165A; DE2904703C2; FR2448715B1; FR2448715A1; IT7927456A0

Description

' A' A

N/29.335-dV/f.N / 29,335-dV / f.

Werkwijze voor het meten van de demping bij lichtgeleider-vezels.Method for measuring the attenuation for fiber optic fibers.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van de demping bij lichtgeleidervezels, waarbij een lichtimpuls in een lichtgeleidervezel wordt ingekoppeld en het door strooiing terugkerende lichtgedeelte 5 wordt uitgekoppeld en door een optische detector wordt geregistreerd en het door de detector gevormde elektrische signaal over althans ëên poortschakeling aan een integratorschakeling wordt geleverd, waarbij de poortschakeling zodanig wordt gestuurd, dat deze na een bepaalde vertragingstijd, gerekend 10 vanaf de startimpuls, gedurende korte tijd wordt geopend en de lichtenergie*wordt opgenomen, die door strooiing wordt teruggekaatst vanaf de plaats in de lichtgeleidervezels, welke volgt uit de vertragingstijd en de signaallooptijd van de impuls in de lichtgeleidervezel.The invention relates to a method for measuring the attenuation at fiber-optic fibers, in which a light pulse in a fiber-optic fiber is coupled in and the scattering light section 5 is coupled out and registered by an optical detector and the electrical signal formed by the detector over at least One gate circuit is supplied to an integrator circuit, the gate circuit being controlled so that after a certain delay time, counting from the starting impulse, it is opened for a short time and the light energy * is absorbed, which is reflected from the location in the fiber optic fibers, which follows from the delay time and the signal transit time of the pulse in the fiber optic fiber.

15 Bij bekende terugkaatsings-meetmethoden, waar mee de niet-destructieve meting van de dempingsverdeling en tevens de bepaling van de vezellengte, de plaats van breuken en het onderzoek van vezelverbindingen mogelijk is, wordt gebruik gemaakt van het feit, dat de wijziging per lengte-20 eenheid van het bij microstructuren, discontinuïteiten en verontreinigingen door strooiing naar het begin van de vezel teruggekaatste lichtvermogen kan worden gezien als een maat voor de lokale demping van de vezel. Hiervoor is reeds de in de aanhef genoemde werkwijze voorgesteld. Bij deze werk-25 wijze is door een langzame continue verhoging van de vertragingstijd de mogelijkheid geschapen, om de gehele lengte van de vezel af te tasten. Als meetresultaat wordt dan een meet-kromme verkregen, die de gevoerde energie op elke plaats van de vezel weergeeft en waarbij uit de stijging hiervan de dem-30 ping kan worden vastgesteld. De integratie van het uit de poortschakeling afkomstige signaal is hierbij noodzakelijk om het signaal uit de ruis te halen. De voordelen van deze werkwijze bestaan hieruit, dat zonder vernietiging van de meetvezel een exacte meting mogelijk is en dat vanaf ëên zij-35 de van de vezel alle metingen kunnen worden uitgevoerd. Voorts is het hierbij van voordeel, dat slechte plaatsen binnen de vezel eveneens kunnen worden herkend. Een nadeel van deze 8000323 -2- werkwijze is in het bijzonder, dat een relatief lange meettijd nodig is, aangezien met behulp van de poort de gehele lengte van de vezel moet worden geïnspecteerd. Bovendien is een tamelijk uitgebreide apparatuur nodig, bijvoorbeeld een 5 schrijver of dergelijke, en is de verwerking eveneens relatief gecompliceerd.Known rebound measuring methods, which enable the non-destructive measurement of the damping distribution and also the determination of the fiber length, the location of fractures and the examination of fiber connections, make use of the fact that the change per length The unity of the light power reflected back to the beginning of the fiber by microstructures, discontinuities and impurities can be regarded as a measure of the local damping of the fiber. The method mentioned in the opening paragraph has already been proposed for this. In this method, a slow continuous increase in the delay time creates the opportunity to scan the entire length of the fiber. As a measuring result, a measuring curve is then obtained, which shows the energy fed at each location of the fiber and whereby the damping can be determined from the increase thereof. The integration of the signal from the gate circuit is necessary to extract the signal from the noise. The advantages of this method consist in that an exact measurement is possible without destruction of the measuring fiber and that all measurements can be carried out from one side of the fiber. Furthermore, it is advantageous here that bad places within the fiber can also be recognized. A disadvantage of this 8000323-2 method is in particular that a relatively long measuring time is required, since the entire length of the fiber has to be inspected by means of the gate. In addition, a fairly extensive equipment is required, for example a writer or the like, and the processing is also relatively complicated.

De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de genoemde nadelen zijn ondervangen en waarbij de meettijd kan 10 worden verkort, terwijl met eenvoudige apparatuur kan worden volstaan.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned in the opening paragraph, wherein the drawbacks mentioned are obviated and in which the measuring time can be shortened, while simple equipment can suffice.

Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk, dat parallel aan een eerste poortschakeling, die na een vast ingestelde vertraging ten opzichte van 15 de startimpuls opent, een tweede poortschakeling wordt gestuurd, die na een bepaalde vertraging ten opzichte van de eerste poortschakeling, overeenkomstig eenbepaalde vezel-lengte, opent, waarbij de uitgangssignalen van de beide poort— schakelingen aan een logaritmisch deelorgaan worden geleverd 20 en het uitgangssignaal hiervan vervolgens wordt weergegeven.To this end, the method according to the invention is characterized in that parallel to a first gate circuit which opens after a fixed delay with respect to the starting pulse, a second gate circuit is controlled which, after a certain delay with respect to the first gate circuit, is controlled in accordance with a given fiber length, the output signals of the two gate circuits are supplied to a logarithmic divider and the output signal thereof is subsequently displayed.

Op deze wijze wordt een korte meettijd bereikt, aangezien een volledig aftasten van de gehele vezel-lengte niet nodig is; als meettijd kan de gewone integratie-tijd worden aangenomen. Aangezien het logaritmische deelor-25 gaan als resultaat een waarde in dB geeft, is derhalve een directe aflezing van de vezeldemping over een bepaalde vezel-lengte mogelijk. Hierbij kan voor de vezellengte bijvoorbeeld 100 m of dergelijke als eenheid worden gekozen. Bij de werkwijze volgens de uitvinding legt de vertragingstijd van de 30 eerste poort het begin van het meettraject vast, terwijl de vertragingstijd van de tweede poort de gemeten lengte van de vezel vastlegt. Hierbij kan, zoals hierboven is opgemerkt, deze lengte worden genormeerd, dat wil zeggen, dat de demping van de vezel per 10m, per 100m, per 1 km of dergelijke kan 35 worden gemeten. Derhalve is bij de werkwijze volgens de uitvinding geen extra apparatuur nodig en een eenvoudige verwer^ king mogelijk.In this way, a short measuring time is achieved, since a full scan of the entire fiber length is not necessary; the normal integration time can be taken as the measuring time. Since the logarithmic partial order gives a value in dB, a direct reading of the fiber attenuation over a given fiber length is therefore possible. For the fiber length, for example, 100 m or the like can be chosen as the unit. In the method according to the invention, the delay time of the first gate fixes the beginning of the measuring range, while the delay time of the second gate fixes the measured length of the fiber. As noted above, this length can be standardized, that is, the damping of the fiber can be measured per 10m, per 100m, per 1 km or the like. Therefore, no additional equipment is required in the method according to the invention and simple processing is possible.

Volgens een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de effectieve vertraging tussen de beide 40 poortschakelingen variabel. Hierdoor is een aanpassing aan 8000323 «> » -3- verschillende lengte van de lichtgeleidervezel mogelijk. Deze vertraging kan ook worden toegevoerd aan de schaalinrichting, zodat in alle gevallen een aan een lengte van 1 km gerelateerde weergave mogelijk is, voorzover de schaalinrichting op 1 km 5 geijkt is.According to an effective embodiment of the invention, the effective delay between the two gate circuits is variable. This allows adjustment to 8000323 «>» -3- different length of the fiber optic fiber. This delay can also be applied to the scaling device, so that in all cases a display related to a length of 1 km is possible, provided that the scaling device is calibrated to 1 km 5.

Volgens een gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding worden beide door de poortschakelingen gevormde poorten met een onderling vaste tijdvertraging door wijziging van de vertragingstijd van de poortschakelingen ten opzichte 10 van de startimpuls voor de lichtbron langs de lichtgeleidervezel verschoven. Op deze wijze kan direct het dempingsverloop over de gehele lichtgeleidervezel worden vastgesteld.According to a favorable embodiment of the invention, both gates formed by the gate circuits are displaced with a mutually fixed time delay by changing the delay time of the gate circuits relative to the starting pulse for the light source along the light guide fiber. In this way, the attenuation progression over the entire fiber-optic fiber can be determined directly.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening', waarin een uitvoeringsvoorbeeld 15 van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is weergegeven.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention is shown.

Fig. 1 is een blokschema van een schakeling voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.Fig. 1 is a block diagram of a circuit for carrying out the method of the invention.

Fig. 2 toont het dempingsverloop van een 20 lichtgeleidervezel, waarbij de poorttijden zijn aangeduid en een tijdas is toegevoegd voor de vertragingstijden van de beide poorten met de overeenkomstige startimpulsen.Fig. 2 shows the attenuation course of a fiber optic fiber, the gate times being indicated and a time axis added for the delay times of the two gates with the corresponding starting pulses.

In fig. 1 is een blokschema weergegeven van een schakeling of inrichting voor het uitvoeren van de werk-25 wijze volgens de uitvinding. Hierin wordt door een laser-diode 2, die door een pulsgenerator 1 wordt gestart, een lichtimpuls met korte duur en hoge intensiteit opgewekt. Als laser-diode wordt bij voorkeur een Ga-As laser-diode toegepast. De lichtimpuls van de laser-diode 2 wordt in een licht-30 geleidervezel 3 gekoppeld en het door de vezel dóór strooiing teruggekaatste licht wordt over een stralendeler 4 toegevoerd aan een fotodiode 5. Het door de fotodiode 5 opgewekte elektrische signaal wordt versterkt in een versterker 6. Als stralendeler wordt een glasvezelaftakking toegepast, zoals is 35 beschreven in de Duitse octrooiaanvrage P 2.738.050.3. Het uitgangssignaal van de versterker 6, dat een grote bandbreedte bij een geringe eigen ruis dient te bezitten, wordt toegevoerd aan een eerste poortschakeling 7. Deze poortschakeling 7 wordt over een vertragingsorgaan 8 gestuurd en gestart. Voorts wordt 40 het signaal van de versterker 6 toegevoerd aan een tweedeFig. 1 shows a block diagram of a circuit or device for carrying out the method according to the invention. Herein, a light pulse of short duration and high intensity is generated by a laser diode 2, which is started by a pulse generator 1. A Ga-As laser diode is preferably used as the laser diode. The light pulse from the laser diode 2 is coupled into a light-conductor fiber 3 and the light reflected from the fiber by scattering is fed over a beam splitter 4 to a photodiode 5. The electrical signal generated by the photodiode 5 is amplified in an amplifier 6. A glass fiber branch is used as the beam splitter, as is described in German patent application P 2.738.050.3. The output signal of the amplifier 6, which should have a large bandwidth with a low inherent noise, is applied to a first gate circuit 7. This gate circuit 7 is driven over a delay device 8 and started. Furthermore, the signal from amplifier 6 is supplied to a second

8 0 0 0 3 2 X8 0 0 0 3 2 X

-4- poortschakeling 9, die over een in serie met het vertragings-orgaan 8 geschakeld vertragingsorgaan 10 wordt gestart. Tussen elk van de beide tijdorganen 8, 10 en de bijbehorende poort-schakelingen 7, 9 is nog een impulsopwekker aangebracht, ten 5 einde een kortdurend sluiten van de poortschakeling 7,9 te bewerkstelligen. De uitgangen van de poortschakelingen 7, 9 zijn elk aangesloten op een integrator 12, waarvan de uitgangen gemeenschappelijk zijn aangesloten op een logaritmisch deelorgaan 13. Achter het logaritmische deelorgaan 13 is een 10 versterker 14 geschakeld, waarvan de uitgang op een weergeef-orgaan 15 is aangesloten. Het weergeeforgaan 15 kan bijvoorbeeld zijn geijkt in dB/km.-4-gate circuit 9, which is started over a delay member 10 connected in series with the delay member 8. An impulse generator is arranged between each of the two timers 8, 10 and the associated gate circuits 7, 9, in order to effect a short-term closure of the gate circuit 7,9. The outputs of the gate circuits 7, 9 are each connected to an integrator 12, the outputs of which are jointly connected to a logarithmic divider 13. An amplifier 14 is connected behind the logarithmic divider 13, the output of which is connected to a display 15 connected. The display 15 can, for example, be calibrated in dB / km.

In fig. 2 is het verloop van een lichtim-puls over een lichtgeleidervezel weergegeven, waarbij de tijd, .15 gedurende welke de beide poortschakelingen 7,9 zijn geopend, is aangegeven. Op een parallelle tijdas zijn de tijdstippen, resp. de vertragingstijden van de beide poortschakelingen ten opzichte van de de lichtimpuls veroorzakende startimpuls weergegeven. Zoals uit dit diagram blijkt, veroorzaakt een 20 startimpuls 16, die door de pulsgenerator 1 aan de laser- diode 2 wordt geleverd, een lichtimpuls 17, waarvan de amplitude over de lengte van de lichtgeleidervezel afneemt. Na een vertragingstijd t^, berekend vanaf de startimpuls 16, wordt een startimpuls 18 opgewekt, waardoor de poort 7 gedu-25 rende korte tijd wordt geopend en bijgevolg de.impulswaarde van de lichtimpuls op de lichtgeleidervezel geregistreerd na de vertragingstijd t^, die overeenkomt met een bepaalde loop-duur van de impuls en bijgevolg met een bepaalde vezellengte. Na een vertragingstijd , gerekend vanaf het starttijdstip 30 van de poort 7, wordt de poort 9 door middel van een startimpuls 19 gestuurd en gedurende korte tijd geopend, zodat de lichtimpulswaarde op dit tijdstip wordt gemeten. Door middel van het logaritmische deelorgaan wordt dan het impulsverschil tussen de tijden, gedurende welke de beide poorten zijn geo-35 pend en derhalve de demping van de vezel over het lichtgelei-dervezelgedeelte tussen de beide starttijdstippen van de beide poorten gemeten.Fig. 2 shows the course of a light impulse over a light guide fiber, the time during which the two gate circuits 7,9 are opened, being indicated. On a parallel time axis, the times, resp. the delay times of the two gate circuits relative to the starting pulse which causes the light pulse. As can be seen from this diagram, a starting pulse 16 supplied by the pulse generator 1 to the laser diode 2 produces a light pulse 17, the amplitude of which decreases along the length of the light guide fiber. After a delay time t ^, calculated from the start pulse 16, a start pulse 18 is generated, whereby the gate 7 is opened for a short time and, consequently, the pulse value of the light pulse on the light guide fiber is recorded after the delay time t ^, which corresponds with a certain duration of the impulse and consequently with a certain fiber length. After a delay time, counting from the start time 30 of the gate 7, the gate 9 is controlled by a start pulse 19 and opened for a short time, so that the light pulse value is measured at this time. By means of the logarithmic divider the pulse difference between the times during which the two gates are opened and therefore the damping of the fiber over the light-conductor fiber portion between the two starting times of the two gates is measured.

Het ligt binnen het kader der uitvinding, om door een verandering van de vertragingstijd t2 de afstand 40 tussen de beide starttijdstippen en bijgevolg de gemeten vezel- 8000323 -5- lengte te veranderen. Voorts is het mogelijk om de gehele lichtgeleidervezel af te tasten door de beide poorten met een onderling vaste afstand langs de lichtgeleidervezel te verschuiven.It is within the scope of the invention to change the distance 40 between the two start times and, consequently, the measured fiber length 8000 by changing the delay time t2. Furthermore, it is possible to scan the entire fiber-optic fiber by sliding the two ports at a fixed distance along the fiber-optic fiber.

80003238000323

Claims

1. Method for measuring the attenuation at fiber-optic fibers, in which a light pulse is coupled into a fiber-optic fiber and the scattering-returning light section is coupled out and registered by an optical detector and the electrical signal formed by the detector over at least one gate circuit is supplied to an integrator circuit, the gate circuit being controlled in such a way that after a certain delay time, counting from the starting pulse, it is opened for a short time and the light energy is absorbed, which is reflected by scattering from the place in the light conductor fiber, which follows from the delay time and the signal transit time of the pulse in the fiber-optic fiber, characterized in that parallel to a first gate circuit (7), which after a fixed delay (t ^) start pulse (16) opens, a second gate circuit (9) is sent, which after a certain delay ing (t £) relative to the first gate circuit (7) according to a given fiber length, opens, the output signals of the two gate circuits being supplied to a logarithmic divider (13) and the output signal thereof is then displayed.

2. Method according to claim 1, characterized in that the effective delay between the two gate circuits is variable.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that both gates formed by the gate circuits (7, 9) have a mutually fixed time delay by changing the delay time of the gate circuits 30 relative to the starting pulse (16) for the light source (2) are moved along the fiber optic fiber (3).

4. A circuit for carrying out the method according to any one of the preceding claims, comprising a light source, a beam splitter, a detector, an amplifier and at least one gate circuit for signal processing, a display device, as well as controllers for the light sources and the signal processor, characterized in that a second gate circuit (9) is connected in parallel to the first gate circuit (7) and the outputs (7,9) are connected in common to a logarithmic divider (13) via an integrator (12) ) ..

Circuit according to claim 4, characterized in that the control element consists of a pulse generator (1). for generating starting pulses for the light source, preferably a laser (2), which control device is connected via a first timer (81) to the first gate circuit (71, a second timer in series with the first timer (8) (10) connected to the second gate circuit (9).

Circuit according to claim 5, characterized in that pulse generators (11) 15 are arranged between the gate circuits (7,9) and the associated time devices (8, 101).