Устройство для ввода лазерного излучения в волоконный световод и способ юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода

 

Использование: волоконно-оптические системы , медицинская техника Сущность изобретения: , устройство содержит делитель луча, линзовое фокусирующее устройство, котировочное .средство для перемещения входногЬ торца световода, экран линзовое устройство отображения. Делитель луча установлен с возможностью его введения и выведения с оси световода Линзовое устройство отображения установлено на расстоянии до экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства обеспечивающем диамерт лазерного излучения на торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки. Способ состоит в том. что на экране наблюдают два изображения входного торца световода, юстировку входного торца осуществляют до получения двух резких концентрических изображений, первое из которых получают за счет отраженного от входного торца световода излучения а второе - большего ра и меньшей яркости - за счет отраженного от выходного торца излучения. 2 ел ф-лы, 2 ил.

К ПА АГЕНТУ

Комитет Российской Федерации

Ъо патентам и товарным знакам

1 (21) 4831463/10 (22) 0210.90 (31) 89 3593 (32) 03.1 0.89 (33) СН (46) 30.1193 Бюл. Йа 43-44 (71) Циба-Гейги АГ (СН) (72) Хуберт ван ден Берг(И3 ); Петер Франсуа Корнац(СН); Жорж Ваньер(СН) (73) Циба-Гейги АГ(СН), (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ЛАЗЕРНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ В ВОЛОКОННЫЙ СВЕТОВОД И

CllOCOS ЮСТИРОВКИ И КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ВХОДНОГО ТОРЦА 3ОЛОКОННОГО .

СВЕТОВОДА (57) Использование: волоконно-оптические системц медицинская техника Сущность изобретения:, устройство содержит делитель луча, линзовое фокусирующее устройство, юстировочное.средство для перемещения входного торца световода, экран, (в) КЦ (щ 2004005 Cl (51) 5 G0286 42 линзовое устройство отображения. Делитель луча установлен с возможностью его введения и выведения с оси световода Линзовое устройство отображения установлено на расстоянии до экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диамерт лазерного излучения на торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки Способ состоит в том, что на экране наблюдают два изображения входного торца световода, юстировку входного торца осуществляют до получения двух резких концентрических изображений, первое из -которых получают за счет отраженного от входного торца световода излучения, а второе — большего диаметра и меньшей яркости — за счет отраженного от выходного торца излучения. 2 сл. ф-лы, 2 ил.

2004005, Изобретение относится к волоконной оптике. Устройство предназначено для ввода лазерного излучения в волоконный световод, а способ обеспечивает юстировку и контроль положения входного торца воло.„конного световода, Особенно целесообразно испбльзование . изобретения в медицинской сфере, где приМеняются лазеры большой мощности.

Известны устройство для ввода лазерного излучения. в волоконный световод и способ юстировки и контроля положения входного торца волоконного световодэ.

Известное устройство содержит делитель луча и двэ линзовых фокусирующих устройства, юстировочное средство для перемещения по трем осям входного торца световода, расположенного перпейфикулярно продольной оси световода, экран, усф тановленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного. торца световода и делителя луча;

Известный способ состОит в том; что лазерное излучение. вводят во входной m-. рец световода посредством делителя луча и первого линзового фокусирующего устройства и в выходной торец световодэ посредством делителя луча, системы зеркал и второго фокусирующего устройства, на экране наблюдают два иэображения входного торца. э юстировку входного торца световода выполняют до получения двух концент; рических изображений.

Иедостаткэми известного устройства являются сложность конструкции и необходимость юстировки зеркал. Известный способ, кроме того, не позволяет вводить в световод мощное лазерное излучение, т.к. в процессе юстировки происходит нагрев торца световода за счет высоких температур и торец световода разрушается. е . Цель изобретения — создание устройства для ввода мощного лазерного излучения, . которое можно несложно и надежно отьюстировать, Цель достигается за счет того, что в устройстве, содержащем установленные по ходу луча делитель луча и линзовое фокусирующее устройство для ввода лазерного излучения в световод, юстировочнов устройство для перемещения по трем осям . входного торца световода, экран, установленный по ходу луча, последовательно отра:женного от входного торца световодэ и делителя луча, делитель луча установлен с воэможностью его введения и выведения с оси световода, между делителем луча и экраном размещено линзовое устройство отображения на расстоянии до экрана, обеспечивающем резкое иэображение входного торца на экране при установке . входного торца световода, на расстоянии до линзового фокусирующего устро.1ства, 5 обеспечивающем диаметр лазерного излучения нэ торце световода меньше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки.

Цель достигаетая в способе юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода, состоящем в том. что лазерное излучение вводят в световод посредством установленных по ходу луча делителя луча и линзового фокусирующего

15 устройства, проецируют два изображения входного торца световода на экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, выполняют позиционирова20 ние входного торца световода с помощью юстировочного средства до получения двух концентрических изображений, первые из которых получают за счет отраженного от входного торца световода излучения, тем, 25 что проецирование изображения входного

:торца на экране выполняют посредством линзового устройства отображения, установленного между экраном и делителем луча на расстоянии от экрана, обеспечивающем реэЗ0 кое изображение входного торца световода на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения нэ входном

З5 торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки, позиционирование входного торца светово. да выполняют до получения резких изобра40 жений, при этом второе изображение, большего диаметра и меньшей яркости, чем первое, .получают эа счет отраженного от выходного торца световода излучения, На фиг.1 представлена схема располо.45 жения оптических элементов в устройстве; на фиг.2 показано положение плоскости пе- . ретяжки лазерного излучения относительно торца световода (в увеличенном масштабе, приблизительно 20-кратное увеличение).

Устройство содержит экран 1 (установленный перпендикулярно плоскости чертежа) для наблюдения за процессом юстировки торца световода 2, в который вводят лазерное излучение 3 (лазер на чер55 теже не показан). Конец 4 световода 2 закреплен в прецизионном юстировочном устройстве с зажимом 5. Юстировка положения торца выполняется по трем взаимно перпендикулярным направлениям с по2004005

Система фокусирующих линз 11 создает при правильной юстировке на заранее оп10 ределенном месте на пути прохождения лучей четкое промежуточное изображение 19.

С этой целью излучение, идущее от торцовой поверхности l3, направляется системой линз 41 на отражающую поверхность 8 де15 лителя 7 луча и отклоняется под прямым углом в направлении экрана 1 (на фиг.1 лазерное излучение после отражения обозначено поз. 20. Из-за большого расстояния

6e" между делителем 7 луча и плоскостью

20. промежуточного изображения 19 ход лучей бражения 19 перемещается вдоль или в сто25 рону от соединительной линии между

30 расширяется и поступает на световод с диаметром, обозначенным на фиг.2 стрелкой

16. Образованное на торце 13 расширенным лазерным пучком 15 световое пятно 17 35 имеет диаметр, обозначенный на фиг.2 стрелкой 18. Чтобы не получить черезмерную . концентрацию энергии на торце, вызывающую его нагрев и разрушение, торец 13 в процессе юстировки устанавливают от плоскости перетяжки 14 на расстоянии L которое выбирается так, чтобы диаметр светового пятна 17 был больше диаметра пучка лазерного излучения 21 в плоскости перетяжки, но меньше, чем диаметр сердеч- 45 ника световода. Расстояние L может быть, например, выбрано так, чтобы диаметр светового пятна 17 был приблизительно равен половине диаметра торца 13 световода 2, в результате чего обеспечивается воэможность хорошей юстироеки и достаточно безопасное расстояние от края светового пятна

17 до края сердечника световода 2. При юстироеке с помощью зажима 5 конец 4 световода перемещается как в осевом 55 направлении, так и по двум осям в плоскости, перпендикулярной оси световода.

Часть излучения лазерного излучения

15, введенного е сеетоеод, отражается от выходного торца (выход,он торец не чЕртЮным от выходного торца сеетовода излучением. При правильной юстировке на экране

40 наблюдаются два резких концентрических

50 сердечника световода, но больше диаметра мощью нескольких юстировочных винтов (на чертеже не приведены).

Лазерное излучение 3 с диаметром луча

6 поступает на делитель 7 луча, в конкретном случае выполненном в виде куба. Отражающая поверхнось 8 делителя луча расположена под углом предпочтительно

45О к направлению лазерного излучения и под углом 90 к плоскости чертежа (фиг,1).

После окончания юстировки делитель 7 луча выводится с оси световода 2, чтобы избежать потерь мощности вследствие развязки. В процессе юстировки часть мощности посредством делителя 7 луча отводится в направлении 9, что позволяет уменьшить мощность излучения на торце световода 2 в момент, когда его точное позиционирование не достигнуто и возможно разрушение торца эа счет нагрева. Несколько ослабленное лазерное излучение 10 фокусируется линзовым фокусирующим устройством 11 на торец световода 2. Устройство 11 состоит, предпочтительно. иэ оптимальной по точности ахроматизированной оптики и расположено на расстоянии бЯ от середины делителя 7 луча.и на расстоянии бг от торца 1 З.световода 2. Сфокусированный пучок лазерных лучей 12 (см.фиг.2) под углом

2а сходится.в плоскость. перетяжки 14,.где диаметр лазерного излучения является наименьшим, и затем лазерное излучение 15 же не показан) и поступает обратно к:входному торцу 13 так, что торец 13 полностью освещен лазерным излучением с задней стороны. Отраженное таким образом излучение составляет примерно 47 от введенного излучения.

20 на фигв1 изображен условно прерывистым). В зависимости от позиционирования зажима 5 положение промежуточного изоделителем 7 луча и экраном 1

Между плоскостью промежуточного йзображения 19 и экраном 1 на расстоянии

dz от плоскости 19 и на расстоянии б2" от экрана расположено линзовое устройство отображения, которое создает посредством лучей 22 и 23 два иэображения входного торца 13 светоеода 2. при этом одно изоб ражение меньшего размера и большей яркости образовано отраженным от входного торца излучением, а второе изображение большего диаметра образовано отраженизображения входного торца, что достигается в том случае, если линзовое устройство отображения расположено на расстоянии до экрана, обеспечивающем резкое иэображение входного торца на экран и ри установке входного торца еветовода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на торце световода меньше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки. При неточном выполнении указанных расстояний изображения будут нечеткими, а изображение светового пятна 17, кроме того, будет иметь или слишком большой, или слишком малый диаметр. При ошибочной радиальной юстировке изображение светового пятна 17 смещается с оси.

Изобретение позволяет таким образом простым способом выполнять быструю и

2004005

10 точную юстировку по трем взаимно перпендикулярным осям, при этом обеспечивается воэможность надежного предотвращения повреждения световода в процессе эксплуатации лазеров высокой мощности из-за ошибочной юстировки, Устройства можно использовать как с лазерами видимого диапазона, так и в уЛьтФормула изобретения

1. Устройство для ввода лазерного излучения в волоконный световод, содержащее установленные по ходу луча делитель

- луча и линзовое фокусирующее устройство для ввода лазерного излучения в световод, юстировочное средство для перемещения по трем осям входного торца световода, расположенного перпендикулярно к продольной оси световода, экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, отличающееся тем, что делитель луча установлен с возможностью . его введения и.выведения к оси световода, между делителем луча и экраном размещено линзовое устройство отображения на расстоянии, до экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца световода на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на торце световода меньше диаметра сердечника. световода, но больше диаметра ла-. зерного излучения в плоскости перетяжки.

2..Способ юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода, rio которому вводят лазернбе излучение в световод посредством установленных по ходу луча делителя луча и,. линзового фокусирующего устройства, проецируют деа изображения входного, рафиолетовом и инфракрасных диапазонах, при этом экран должен быть выполнен из материалов, чувотвительных в указанных диапазонах, Экран можно, например. заме5 нить чипом СЧД. (56) Авторское свидетельство СССР

М 1238569, кл. G 02 В 6/00, 1988. торца световода на экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, выполняют. позиционирование входного торца световода с помощью юстировочногс средства до получения двух концентрических иэображений, первое из которых получают за счет отраженного от

20 входного торца световода излучения, отли,чающийся тем, что делитель луча до позиционирования входного торца вводят на пути прохождения лазерного излучения, проецирование изображения входного торца на экране выполняют посредством линзового устройства отображения, установленного между экраном и делителем луча на расстоянии от экрана, обеспечива. ющем резкое иэображение входного торца световода на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирую щего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на входном торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки, позиционирования, входного торца световода выполняют до

40 получения резких изображений-, при этом второе изображение большего диаметра и меньшей яркости, чем первое, получают за счет отраженного от выходного торца световода излучения.

2904005

d2, Фйа

Подписное

Заказ 3324

Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская -наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель Г. Горюнов

Редактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор: M. Шароши