DIN 58141-9-2013 Measurement of fiber optic elements - Part 9 Determination of deviation of the roundness and the concentricity of optical fibres Text in German and English《纤维光学元件的.pdf

1、Juli 2013DEUTSCHE NORM Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DINPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 33.180.10!%#lJ“2007339www.din.deDD

2、IN 58141-9Messung von faseroptischen Elementen Teil 9: Bestimmung der Abweichung von Rundheit und Konzentrizittvon Lichtleitfasern;Text Deutsch und EnglischMeasurement of fiber optic elements Part 9: Determination of deviation of the roundness and the concentricity of optical fibres;Text in German a

3、nd EnglishMesurage dlments en fibre optique Partie 9: Dtermination de la dviation du sphricit et du concentricit des fibresoptiques;Texte en allemand et anglaisAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 58141-9:1995-11www.beuth.deGesamtumfang 19 SeitenDIN 58141-9:2013

4、-07 2 Inhalt Seite Vorwort . 4 1 Anwendungsbereich 6 2 Kurzbeschreibung 6 3 Bezeichnung 6 4 Fehlergrenzen des Verfahrens 6 5 Messgerte und Hilfsmittel 6 5.1 Mikroskop 6 5.2 Objektmikrometer . 8 5.3 Haltevorrichtung . 8 5.4 Hilfsmittel zur Endflchenbearbeitung des Prflings . 8 5.5 Abbildungssystem 8

5、6 Vorbehandlung des Prflings 8 7 Durchfhrung 10 7.1 Kalibrierung des Messsystems . 10 7.2 Messvorgang . 10 8 Auswertung . 10 8.1 Allgemeines . 10 8.2 Abweichung der Rundheit des Fasermantels 10 8.3 Abweichung der Rundheit des Faserkerns 12 8.4 Abweichung von der Konzentrizitt 14 9 Messbericht . 16 L

6、iteraturhinweise . 18 DIN 58141-9:2013-07 3 Contents Page Foreword . 5 1 Scope 7 2 Principle 7 3 Designation 7 4 Error limits of the procedure 7 5 Measurement devices and auxiliary tools 7 5.1 Microscope . 7 5.2 Stage micrometer 9 5.3 Holding device . 9 5.4 Tools for end face preparation of the spec

7、imens 9 5.5 Imaging system . 9 6 Pre-treatment of the specimen . 9 7 Procedure . 11 7.1 Calibration of the measuring system 11 7.2 Measuring procedure 11 8 Evaluation. 11 8.1 General . 11 8.2 Deviation of the roundness form of fiber cladding 11 8.3 Deviation of the roundness form of the fiber core .

8、 13 8.4 Deviation from concentricity 15 9 Measuring report . 17 Bibliography 19 DIN 58141-9:2013-07 4 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 027-01-16 AA Faseroptik“ des Normenausschusses Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. erarbeitet. DIN 58141 M

9、essung von faseroptischen Elementen besteht aus: Teil 1: Bestimmung der Dmpfung von Lichtleitfasern Teil 2: Bestimmung des spektralen Transmissionsgrades von Lichtleitern Teil 3: Bestimmung des effektiven ffnungswinkels von Lichtleitern Teil 4: Bestimmung von Durchmessern und Dicken von Lichtleitfas

10、ern Teil 5: Bestimmung der sichtbaren Defekte von Licht- und Bildleitern Teil 6: Bestimmung des mechanischen Biegeradius fr kurzzeitige Anwendungen von Lichtleitfasern Teil 7: Bestimmung der Zugbelastbarkeit von Lichtleitkabeln Teil 8: Bestimmung des mechanischen Biegeradius fr kurzzeitige Anwendung

11、en von Lichtleitkabeln Teil 9: Bestimmung der Abweichung von Rundheit und Konzentrizitt von Lichtleitfasern Teil 10: Bestimmung der Beleuchtungsstrke und des effektiven ffnungswinkels von Kaltlichtquellen ANMERKUNG Im Zweifelsfall gilt der deutsche Text. nderungen Gegenber DIN 58141-9:1995-11 wurden

12、 folgende nderungen vorgenommen: a) Titel der Norm wurde gendert; b) Anwendungsbereich wurde angepasst; c) Messverfahren wurde berarbeitet und ergnzt; d) Prfbericht wurde berarbeitet und ergnzt. Frhere Ausgaben DIN 58141-9: 1995-11 DIN 58141-9:2013-07 5 Foreword This document has been prepared by th

13、e Working Committee NA 027-01-16 AA Faseroptik“ (Fiber optics) of NA Feinmechanik und Optik (Optics and Precision Mechanics Standards Committee) at DIN (German Institute for Standardization). DIN 58141 Measurement of fiber optic elements consists of the following parts: Part 1: Determination of atte

14、nuation of optical fibers Part 2: Determination of spectral transmittance of light guides Part 3: Determination of acceptance angle of light guides Part 4: Determination of diameters and thicknesses of optical fibers Part 5: Determination of visual defects of light and image guides Part 6: Determina

15、tion of the mechanical bending radius for short-term applications of optical fibers Part 7: Determination of tensile load of fiber optic cables Part 8: Determination of the mechanical bending radius for short-term applications of light guided cables Part 9: Determination of deviation of the roundnes

16、s and the concentricity of optical fibers Part 10: Determination of illuminance and effective aperture angle of cold light sources NOTE In case of doubt the German text is valid. Modifications Compared to DIN 58141-9:1995-11 the following changes have been made: a) The title of the standard has been

17、 changed; b) the scope has been adjusted; c) the procedure of the measurement has been revised; d) the test report has been revised and completed. Previous versions DIN 58141-9: 1995-11 DIN 58141-9:2013-07 6 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die Messung faseroptischer Elemente und Produkte zur

18、Bild- und Datenbertragung (Strecken bis 100 m) und Leitung von Licht sowie optischer Strahlung aus dem nahen infraroten und ultravioletten Spektralbereich. Sie gilt nicht fr faseroptische Elemente und Produkte, die zur Nachrichten- und Datenbertragung ber Strecken 100 m vorgesehen sind. Zweck dieser

19、 Norm ist die Festlegung eines einheitlichen Verfahrens zur Bestimmung der Rundheit und Konzentrizitt von Lichtleitfasern. 2 Kurzbeschreibung Mit Hilfe eines Mikroskops werden Rundheit und Konzentrizitt von Lichtleitfasern bestimmt. 3 Bezeichnung Bezeichnung der Messung zur Bestimmung von Rundheit u

20、nd Konzentrizitt von Lichtleitfasern (DIN 58141-9): Messung DIN 58141-9 4 Fehlergrenzen des Verfahrens Die Fehlergrenzen des Verfahrens nach dieser Norm sind Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1 Fehlergrenzen Kriterium Fehlergrenze G des Verfahrens bezogen auf Faserdurchmesser dF50 100 m. The purpose o

21、f this standard is to define a uniform method for determining roundness and concentricity of optical fibers. 2 Principle With the help of a microscope the roundness and concentricity of optical fibers are determined. 3 Designation Designation of the measurement of roundness and concentricity determi

22、nation of optical fibers (DIN 58141-9): Measurement DIN 58141-9 4 Error limits of the procedure The error limits of the procedure in accordance with this standard are given in Table 1. Table 1 Error limits Criterion Error limit G of the procedure depending on fiber diameter dF50 dF 100 100 dFRoundne

23、ss of the core 1 m 1 % Roundness of the cladding 1 m 1 % Concentricitya 1 m 1 % aThe determination of the concentricity of an optical fiber is meaningful only if the cladding thickness is 10 times larger than the error limit. 5 Measurement devices and auxiliary tools The test setup described below i

24、s to be seen as generic. Other test setups are allowed if they provide an equivalent data set with which the defined criteria of clause 4 can be fulfilled with the given error limits. 5.1 Microscope Microscope equipped with an in x- and y-direction moveable stage. A reflected-light microscope with i

25、nverted (reversed) beam path according to Figure 1 should be used. DIN 58141-9:2013-07 8 Legende 1 Umlenkspiegel 2 Lichtteiler 3 Beleuchtung 4 Objektiv 5 verschiebbarer Objekttisch 6 Haltevorrichtung mit Fassung 7 Faser 8 Sensor 9 Zwischenbildebene Bild 1 Messanordnung 5.2 Objektmikrometer Zur Besti

26、mmung der Vergrerung (VIST) des gesamten abbildenden Systems wird ein Objektmikrometer verwendet, dessen Fehlergrenze G 10 % des Teilstrichabstandes nicht berschreitet. 5.3 Haltevorrichtung Die Haltevorrichtung fr den Prfling muss so gestaltet sein, dass die Achse des Prflings parallel zur optischen

27、 Achse des Mikroskops steht. 5.4 Hilfsmittel zur Endflchenbearbeitung des Prflings a) Fassung zur Aufnahme des Prflings; b) Vorrichtung zum Prparieren der Faserendflche. 5.5 Abbildungssystem Die Auflsung des Abbildungssystems muss eine gengend detaillierte Darstellung der Faserendflche erlauben. Die

28、 Lichtempfindlichkeit des Sensors muss eine Erfassung der Grauwertdifferenz zwischen Kern und Mantel sicherstellen. 6 Vorbehandlung des Prflings Der Prfling wird in der Fassung fixiert und so prpariert, dass seine Form erhalten bleibt und die ebene Endflche senkrecht zur Faserachse steht. Der Prflin

29、g darf bis maximal 5 % Randaussprnge bezogen auf den Faserumfang aufweisen. Vor Durchfhrung der Prfung ist die Endflche des Prflings zu reinigen. DIN 58141-9:2013-07 9 Key 1 deflecting mirror 2 light splitter 3 illumination 4 lens 5 movable stage 6 fixture with socket 7 fiber 8 sensor 9 intermediate

30、 image plane Figure 1 Measurement set-up 5.2 Stage micrometer For the determination of the magnification (VIST) of the whole imaging system a stage micrometer is used. The error limit G of the stage micrometer has to be smaller than 10 % of the scale spacing. 5.3 Holding device The holding device fo

31、r the test specimen shall be designed in a way that the axis of the test specimen stands parallel to the optical axis of the microscope. 5.4 Tools for end face preparation of the specimens a) holder for mounting the specimens; b) apparatus for preparing the fiber end face. 5.5 Imaging system The res

32、olution of the imaging system shall permit a sufficient detailed representation of the fiber end face. The luminous sensitivity of the sensor shall guarantee an acquisition of the grey value difference between core and cladding. 6 Pre-treatment of the specimen The specimen is fixed in the holder and

33、 prepared in a way that its shape is preserved and the plano end face is perpendicularly to the fiber axis. The specimen may have up to max. 5 % edge outbreaks related to the circumference of the fiber. Before inspection, the end face of the specimen shall be cleaned. DIN 58141-9:2013-07 10 7 Durchf

34、hrung 7.1 Kalibrierung des Messsystems Der Vergrerungsfaktor des abbildenden Systems ist mit einem Objektmikrometer unter Bercksichtigung der Fehlergrenzen nach Tabelle 1 zu bestimmen. 7.2 Messvorgang Der Prfling wird in die Haltevorrichtung eingespannt und das abbildende System auf die Faserendflch

35、e fokussiert. Dabei muss die Vergrerung so gewhlt sein, dass das erzeugte Bild nicht grer als die Sensorflche ist. Bei der Messung wird das freie Faserende diffus beleuchtet, um eine Kontraststeigerung zwischen Faserkern und Fasermantel zu erzielen. 8 Auswertung 8.1 Allgemeines Das durch das Mikrosk

36、op vergrerte Abbild der Faserendflche wird auf die Sensorflche projiziert und mit geeigneten Messmitteln ausgewertet. Zur Verwendung als Sensor knnen beispielsweise CCD-Kameraempfnger, photographische Schichten oder Mattscheiben eingesetzt werden. Die Auswertung wird nach dem in 8.2 bis 8.4 beschrie

37、benen Prinzip vorgenommen. 8.2 Abweichung der Rundheit des Fasermantels Der Umfangslinie des Fasermantels wird jeweils ein uerer Hllkreis (M,maxr ) umschrieben und ein konzentrisch dazu innen liegender Hllkreis (minM,r ) einbeschrieben. Der Mittelpunkt der Hllkreise ist M1. Die Radien der Hllkreise

38、besitzen die Grenzwerte, mit denen die Umfangslinie des Fasermantels innen und auen tangiert wird (siehe Bild 2). Die Abweichung der Rundheit des Fasermantels RMist bestimmt durch: minM,maxM,MrrR = (1) Legende 1 Umfangslinie des Fasermantels Bild 2 Abweichung der Rundheit des Fasermantels DIN 58141-

39、9:2013-07 11 7 Procedure 7.1 Calibration of the measuring system The magnification factor of the imaging system shall be determined with a stage micrometer in consideration of the error limits according to Table 1. 7.2 Measuring procedure The specimen is fixed in the holding device and the imaging s

40、ystem is focused on the fiber end face. The magnification shall be selected in a way that the produced picture is not larger than the sensor surface. During the measurement the free fiber end is diffuse illuminated in order to obtain a contrast enhancement between fiber core and fiber cladding. 8 Ev

41、aluation 8.1 General The image of the fiber end face enlarged by the microscope is projected on the sensor surface and evaluated with suitable measuring equipment. For instance, a CCD camera detector, a photographic layer or a diffusing screen (ground-glass plates) can be used as a sensor. The evalu

42、ation is realized according to the principle described in 8.2 to 8.4. 8.2 Deviation of the roundness form of fiber cladding The circumferential line of the fiber cladding is circumscribed by the outer envelope circle (M,maxr ) and concentrically inscribed by the inner envelope circle (minM,r ). The

43、centre point of the envelope circles is M1. The radii of the envelope circles have their limit values on the tangent point between circumferential line and fiber cladding (see Figure 2). The deviation of the roundness form of the fiber cladding RMis determined by: M,minM,maxMrrR = (1) Key 1 Circumfe

44、rential line of fiber cladding Figure 2 Deviation of the roundness form of the fiber cladding DIN 58141-9:2013-07 12 8.3 Abweichung der Rundheit des Faserkerns Der Umfangslinie des Faserkerns wird jeweils ein Hllkreis (,maxKr ) umschrieben und ein konzentrisch dazu liegender Hllkreis (min,Kr ) einbe

45、schrieben. Der Mittelpunkt der Hllkreise ist M2. Die Radien der Hllkreise besitzen die Grenzwerte, mit denen die Umfangslinie des Faserkerns innen und auen tangiert wird (siehe Bild 3). Die Abweichung der Rundheit des Faserkerns RKist bestimmt durch: minK,maxK,KrrR = (2) Legende 1 Umfangslinie des F

46、aserkerns Bild 3 Abweichung der Rundheit des Faserkerns DIN 58141-9:2013-07 13 8.3 Deviation of the roundness form of the fiber core The circumferential line of the fiber core is circumscribed by the envelop circle (,maxKr ) and concentrically inscribed by the envelop circle (K,minr ). The centre po

47、int of the envelop circles is M2. The radii of the envelop circles have their limit values on the tangent point between circumferential line and fiber core (see Figure 3). The deviation of the roundness form of the fiber core RKis determined by: minK,max,KKrrR = (2) Key 1 Circumferential line of fib

48、er core Figure 3 Deviation of the roundness form of the fiber core DIN 58141-9:2013-07 14 8.4 Abweichung von der Konzentrizitt Die Abweichung d von der Konzentrizitt ist bestimmt durch den Abstand der Hllkreismittelpunkte MK und MM(siehe Bild 4): Bild 4 Abweichung der Konzentrizitt DIN 58141-9:2013-

49、07 15 8.4 Deviation from concentricity The deviation d rom concentricity is defined by the distance of the centre points MKand MM of the envelope circles (see Figure 4): Figure 4 Deviation of the concentricity DIN 58141-9:2013-07 16 9 Messbericht Der Messbericht muss unter Verweisung auf diese Norm die folgenden Angaben enthalten: a) Bezeichnung der Probe; b) Beschreibung des Messsystems; c) Anzahl der Messungen; d)