NL8602267A

NL8602267A - Inrichting om optische vezels tijdens het wassen te centreren.

Info

Publication number: NL8602267A
Application number: NL8602267A
Authority: NL
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1987-04-01
Also published as: JPH07101247B2; GB2180366A; SE8504258L; SE8504258D0; DE3630163C2; NL193292C; CA1272373A; US4765704A; SE453334B; GB2180366B; NL193292B; DE3630163A1; JPS6265004A; GB8620934D0

Description

£ ·Μ VO 8359

Inrichting om optische vezels tijdens het wassen te centreren.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het centreren van optische vezels tijdens het lassen, welke inrichting is voorzien van een houder voor een eerste optische vezel en een houder voor een tweede optische vezel, met behulp waarvan de uiteinden van de vezels 5 onderling bij een contactplaats kunnen worden gecentreerd, lichtkoppel-organen om licht met een gewenste golflengte via de bekleding van de eerste vezel te koppelen en licht met deze golflengte via de bekleding van de tweede vezel uit te koppelen, waarbij de optische vezel in de lichtkoppelorganen gebogen kan worden gehouden met een straal, welke 10 afhankelijk is van de golflengte, zodat licht via de contactplaats voor de vezels kan worden gezonden teneinde een optische detectie mogelijk te maken ten aanzien van het feit of de vezels concentrische kernen bezitten.

Het koppelen van optische vezels wordt dikwijls lastig gemaakt 15 doordat de vezelkern niet centraal in de vezelbekleding is gelegen.

In een dergelijk geval zullen, wanneer twee vezeluiteinden, welke zijn gecentreerd, uitgaande van het buitenvlak van de bekleding, aaneengelast worden, de kernen ten opzichte van elkaar worden verplaatst, hetgeen ertoe leidt, dat de koppeling een overgedragen lichtsignaal sterk dempt.

20 Dit probleem doet zich meer in het bijzonder voor bij de zogenaamde enkelvoudige-modusvezels, die een zeer smalle kern en een betrekkelijk zware bekleding hebben. Teneinde een goede centrering mogelijk te maken, kan een lichtsignaal vanuit één vezel via de contactplaats van de vezels naar de andere vezel worden gezonden, waar het lichtsignaal wordt ge-25 detecteerd, zoals bijvoorbeeld is beschreven in de Britse octrooiaanvrage 2115948. Deze publicatie beschrijft een inrichting, waarbij de vezel met een kleine kromtestraal in de nabijheid van de contactplaats zodanig wordt gebogen, dat licht bij de gebogen plaatsen in en uit gekoppeld kan worden. De inrichting heeft het bezwaar, dat de basismodes van het licht 30 evenals de modes van hogere orde tijdens het centreerproces worden gedetecteerd. Dit kan ertoe leiden, dat de vezels onderling lateraal verschoven blijven ondanks de detectie, zodat een onjuiste koppeling wordt verkregen.

8 C Λ ? $ 7 W? V V fe» *= v ' s 3* -¾ -2-

De bovengenoemde problemen worden door de uitvinding opgelost met een inrichting, waarbij uitsluitend de basislichtmodus wordt gedetecteerd. Daartoe is-de inrichting daarin gekenmerkt, dat een modusfilter in ten minste êén van de vezels tussen de contactplaats en de lichtkop-5 pelorganen zodanig is opgenomen, dat de optische vezel binnen een sector met een buigstraal, welke groter is dan de straal in afhankelijkheid van de gewenste golflengte gebogen kan worden gehouden, waardoor van de lichtoscillatiemodas in de vezels de basismodus het modusfilter in hoofdzaak onbelnvloed kan passeren, terwijl modes van hogere orde uit de 10 vezels worden gekoppeld, zodat de detectie van de basislichtmodus voor de centrering plaatsvindt.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig..1 een inrichting volgens de uitvinding voor het centreren 15 van optische vezels; fig, 2 een diagram, dat de energieverdeling van de basislichtmodus in een optische enkelvoudige-modusvezel toont; fig. 3 een diagram, is dat de energieverdeling in een vezel toont, waarbij zowel de basismodus als een modus van tweede orde naast 20 elkaar bestaan.

In fig. 1 is een inrichting volgens de uitvinding weergegeven, welke dient voor het centreren van twee optische vezels, die aaneen-gelast moeten worden. Een eerste optische vezel 1 wordt aan één uiteinde door een houder 2 vastgehouden. Deze houder is bevestigd aan een basis 25 3, welke in de figuur door een arcering onder dè houder 2 is aangegeven.

Een tweede optische vezel 4 wordt aan één uiteinde vastgehouden door een houder 5. Deze houder is beweegbaar ten opzichte van de basis 3, hetgeen in de figuur is aangegeven door twee elkaar kruisende pijlen bij de houder. De houder 5 kan zodanig drie-dimensioneel worden ver-30 plaatst, dat de uiteinden van de vezels 1 en 4 naar en ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen om bij een contactplaats 6 te worden gecentreerd. Wanneer de centreerpositie is bereikt, worden de vezels aan-eengelast met behulp van elektroden 7. Deze laatste zijn op een niet afgeheelde wijze verbonden met een spanningsbron, zodat tussen de 35 elektroden een elektrische boog wordt getrokken, die de uiteinden van de beide vezels aan elkaar smelt.

3602267

V

-3- ‘ ^ $

De optische vezels waarvoor de inrichting volgens de uitvinding in de eerste plaats is bestemd, worden als zogenaamde enkelvoudige-modusvezels betiteld, welke een zeer smalle kern hebben. Als voorbeeld kan worden genoemd, dat enkelvoudige-modusvezels, welke bestemd zijn 5 voor de golflengte λ * 1,3 p een kerndiameter van ongeveer 8 pm hebben, hetgeen dient te worden vergeleken met multi-modusvezels met een kerndiameter in de orde van grootte van 100 pm. Bij het lassen van enkelvoudige-modusvezels is het volstrekt noodzakelijk, dat de vezeleinden onderling goed gecentreerd zijn opdat een laskoppeling met kleine signaal-10 demping wordt wordt verkregen. Deze gewenste goede centrering kan worden verkregen doordat licht vanuit de eerste vezel 1 via de contactplaat 6 naar de tweede vezel 4 wordt gezonden, waarin de lichtintensiteit wordt gemeten. Om praktische redenen is het gewenst licht in en uit de vezels te koppelen in de nabijheid van de contactplaats. Voor dit doel is de 15 inrichting volgens fig. 1 voorzien van bekende lichtkoppelorganen 8 en 9.

De organen 8 om licht aan de vezel 1 toe te voeren omvatten een kamer 10 met een lichtbron 11, bijvoorbeeld een lichtemitterende diode (LED) en een cilinder 12 om welke cilinder de vezel wordt gebogen. De organen 9 om licht uit de vezel 4 af te nemen omvatten een kamer 13 met een licht-20 detector 14 en een cilinder 15, om welke de vezel wordt gebogen. De cilinders 12 en 15 hebben een straal R^, welke voor de vezels zo groot moet worden gekozen, dat deze bij dit buigen niet worden beschadigd. Anderzijds moet de straal R^ zo klein worden gekozen, dat een voldoende hoeveelheid licht aan de vezel 1 kan worden toegevoerd en uit de vezel 25 4 kan worden afgenomen. Bij proeven in het laboratorium is het gebleken, dat een geschikt compromis hiervoor is, dat de straal R^ in het interval van 2 tot 4 mm ligt, en bij voorkeur is R^ * 3,0 mm voor de bij wijze van voorbeeld bovengenoemde enkelvoudige-modusvezel, waarbij de kerndiameter d = 8 pm. De lichtdetector 14 zendt een elektrisch signaal ü 30 naar een meetinstrument 16, waarbij de waarde van het signaal ü varieert wanneer de uiteinden van de vezels 1 en 4 ten opzichte van elkaar worden verplaatst, zoals boven is beschreven. Wanneer dit signaal de maximale waarde daarvan bereikt, worden de uiteinden van de vezels 1 en 4 bij de contactplaats 6 aan elkaar gelast.

35 De bij wijze van voorbeeld bovengenoemde enkelvoudige-modus vezel met een kerndiameter d = 8 pm is bestemd voor licht met een golf- 6662267 ί'· ·<?.

-4- lengte λ = 1,3 μπι, zoals reeds is vermeld. Slechts de basismodus van het licht kan bij deze golflengte in de vezel aanwezig zijn. Een grafische voorstelling A in fig. 2 toont op welke wijze de lichtenergie voor de basismodus symmetrisch over de dwarsdoorsnede van de vezel is verdeeld.

5 In de figuur stelt P het energieniveau, r de plaats langs de diameter van de vezel en d de vezelkerndiameter overeenkomstig het bovenstaande voor. Licht met een golflengte λ = 1,3 μπι kan evenwel lastig aan de vezel wordt toegevoerd met behulp van de bovenbeschreven lichtkoppel-organen 8. Het signaal, dat het meetinstrument 16 via de lichtkoppel-10 organen 9 bereikt, is derhalve zeer zwak. Bovendien emitteren de ter beschikking staande detectoren voor licht met een golflengte λ = 1,3 ym zelf een betrekkelijk sterk ruissignaal, dat de meting stoort. Deze bezwaren kunnen worden vermeden door gebruik te maken van licht met' een kleinere golflengte, bij voorkeur licht met een golflengte λ in het 15 interval van 0,7 tot 0,9 ym. Onder gebruik van de lichtkoppelorganen 8 en 9, weergegeven in fig. 1, kan licht met deze kleine golflengte gemakkelijk aan een vezel worden toegevoerd en daaruit worden afgevoerd. De lichtbron 11 wordt aan deze kleine golflengte aangepast, zodat in de vezel 1 een sterk lichtsignaal 1^ wordt verkregen. Een betrekkelijk 20 sterk lichtsignaal I4 in de vezel 2 bereikt‘de lichtkoppelorganen 9, welke een groot gedeelte van het lichtsignaal aan de lichtdetector 14 toevoeren. Deze detector, welke is aangepast aan de golflengte λ = 0,85 ym, bezit een gering ruisniveau, hetgeen in combinatie met de voldoende lichtenergie, het mogelijk maakt, dat het signaal ü met grote 25 nauwkeurigheid wordt gemeten. De golflengte van het licht λ = 0,85 μπι voor het lichtsignaal I is kleiner dan de golflengte λ * 1,3 ym, waaraan de enkelvoudige-modusvezels 1 en 4 zijn aangepast. Dit leidt ertoe, dat het lichtsignaal 1^ ook modes van hogere orde kan bevatten, naast de basismodus. Een grafische voorstelling B in fig. 3 toont een voorbeeld 30 van de energieverdeling over de dwarsdoorsnede van de vezel wanneer de basismodus en een modus van tweede orde gelijktijdig aanwezig zijn.

In de grafische voorstelling is P het energieniveau, r de plaats langs een diameter over de vezel en d de kerndiameter van de vezel. De grafische voorstelling B is asymmetrisch en de grootste waarde daarvan 35 is in stérke mate lateraal verplaatst ten opzichte van de centrale hartlijn van de vezelkern. Indien licht met deze asymmetrische energiever- 8502267 I-*"- -5- deling wordt gebruikt bij het centreren van de vezels 1 en 4, zal een maximale lichtenergieflux door de contactplaats 6 worden gevoerd, wanneer de kernen van de twee vezels 1 en 4 onderling lateraal zijn verschoven. Dit leidt ertoe, dat het signaal ü een maximale waarde verkrijgt 5 wanneer de vezelkemen onderling lateraal zijn verschoven, zodat een onjuiste vezelkoppeling met een sterke demping van de basismodus volgens fig. 2 wordt verkregen. Om deze onjuiste koppeling van de vezels te vermijden, bezit de inrichting volgens fig. 1 modusfilters volgens de uitvinding. Deze omvatten een cilinder 17, om welke cilinder de vezel 1 10 wordt gebogen, en een cilinder 18 om welke de vezel 4 wordt gebogen.

De cilinders hebben een straal.R2, welke groter is dan de straal R^ voor de cilinders van de lichtkoppelorganen 8 en 9. De straal wordt zodanig gekozen, dat de basismodus van het licht in de vezel langs het modusfilter kan worden gevoerd, terwijl modes van hogere orde uit de vezel 15 worden afgevoerd. Uit berekeningen en proeven in het laboratorium is het gebleken, dat een geschikte waarde voor de straal R2 is gelegen in het interval van 4 tot 6 mm, waarbij R2 bij voorkeur 5,0 mm bedraagt.

Deze waarde van de straal R2 geldt voor de optische vezel met de kem-diameter d = 8,0 p bij een golflengte van het licht van λ = 0,85 ym.

20 Opdat, het modusfilter op een doeltreffende wijze een modus van hogere orde zal uitzeven, moeten de vezels 1 en 4 om de cilinders 17, resp. 18 over een voldoend grote sector α worden gebogen. Om praktische reden echter moet deze sector beperkt zijn en een op een geschikte wijze aangepaste sector bestaat uit een halve winding, als aangegeven in fig. 1.

25 De modusfilters werken op de volgende wijze. Het lichtsignaal 1^, dat aan de vezel 1 door de lichtkoppelorganen 8 wordt toegevoerd, bevat zowel de basismodus als modes van hogere orde. Wanneer het signaal 1^ het modusfilter 17 passeert, wordt een signaal I' uit de vezel 1 afgevoerd, welk signaal in hoofdzaak modes van hogere orde bevat. Achter 30 het modusfilter 17 treedt in de vezel 1 een signaal I2 op, welk signaal in hoofdzaak de basismodus van het licht bevat. Wanneer dit signaal de contactplaats 6 tussen de vezels 1 en 4 passeert, vindt een herverdeling van de lichtenergie plaats, zodat een signaal in de vezel 4 zowel de basismodus als modes van hogere orde omvat. Wanneer het signaal en 35 het modusfilter 18 passeert, zal een signaal I'^, dat in hoofdzaak modes van hogere orde bevat, uit de vezel 4 worden afgevoerd. Achter 3602257 -6- , 7· 'Ϋ het modusfilter 18 treedt een signaal I op, dat in hoofdzaak de basismodus in de vezel 4 bevat. Dit signaal wordt uit de vezel 4 afgenomen en gemeten, zoals boven is beschreven. De op deze wijze verkregen meetwaarde is slechts afhankelijk van de basismodus van het licht in de ve-5 zeis en de maximale waarde daarvan treedt op wanneer de kernen van de vezels 1 en 4 concentrisch zijn. Wanneer de uiteinden van de vezels aan elkaar worden gelast, verkrijgt men derhalve een koppeling, waarbij de basismodus op een zo gering mdgelijke wijze wordt gedempt.

86Ö2237

Claims

1. Inrichting voor het centreren van optische vezels tijdens het lassen, welke inrichting is voorzien van een houder voor een eerste optische vezel en een houder voor een tweede vezel, met behulp waarvan de uiteinden van de vezels onderling bij een contactplaats kunnen worden S gecentreerd, lichtkoppelorganen om licht met een gewenste golflengte via de bekleding van de eerste vezel te koppelen, en licht met deze golflengte via de bekleding van de tweede vezel uit te koppelen, waarbij de optische vezel in de lichtkoppelorganen gebogen kan worden gehouden met een straal, welke afhankelijk is van de genoemde golflengte, zodat 10 licht via de contactplaats voor de vezels kan worden gezonden om een optische detectie van het feit of de vezels concentrische kernen bezitten, mogelijk te maken, met het kenmerk, dat een modusfilter (17, 18) in ten minste êên van de vezels (1, 4) tussen de contactplaats (6) en de lichtkoppelorganen (8, 9) zodanig is opgenomen, dat de optische vezel 15 (1, 4) binnen een sector (a) met een buigstraal (R^)· welke groter is dan de straal (R^) in afhankelijkheid van de gewenste golflengte gebogen kan worden gehouden, waardoor van de lichtoscillatiemodes in de vezels (1, 4) de basismodus het modusfilter (17, 18) in hoofdzaak onbeïnvloed kan passeren, terwijl modes van hogere orde uit de vezels worden uitge-20 koppeld, zodat de detectie van de basislichtmodus voor de centrering plaatsvindt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de gewenste golflengte van het licht binnen een interval van 0,7 tot 0,95 ym ligt en de straal, 'welke afhankelijk is van de golflengte, binnen een interval van 2 tot 25. mm ligt, met het kenmerk, dat in het modusfilter de kromtestraal {Rj) van de optische vezel is gelegen in een interval van 4 tot 6 mm.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de sector (et) waarbinnen de vezel gebogen kan worden gehouden, de helft van een volle cirkel vormt. 8802267