Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования в различных волоконно-оптических системах, использующих некогерентные источники излучения, в том числе в интроскопах, источниках дистанционного электропитания на базе световодов. Устройство для осуществления способа ввода некогеретного излучения в световод включает последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью. Источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, отличающееся тем, что оно содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, причем у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. Технический результат - повышение эффективности ввода излучения от некогерентного источника с заданной спектральной областью в световод. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования в различных волоконно-оптических системах, использующих некогерентные источники излучения, в том числе в интроскопах, источниках дистанционного электропитания на базе световодов.

Известен способ ввода некогерентного излучения в световод, по которому из испускаемого источником излучения формируется квазипараллельный пучок, затем увеличивается его яркость за счет эффекта самофокусировки, затем уменьшается его диаметр и затем он вводится в световод. Этот способ реализован в устройстве, описанном в Патенте РФ N 2171485 от 27.07 2001 г.

В этом способе ввода излучения в световод нет возможности вводить в световод только части излучения в пучке с заданной спектральной областью. Кроме того, практическая реализация этого способа затруднена тем, что эффект самофокусировки предполагает пучки, у которых интенсивность максимальна в его центре и плавно спадает до нуля на краях. В противном случае единого квазипараллельного пучка не возникает, что, в конечном счете, снижает эффективность ввода некогерентного излучения световод.

Известно устройство ввода некогерентного оптического излучения в световод, для осуществления этого способа (Патент РФ N 2171485 от 27.07. 2001 года). Устройство содержит последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, стеклянную пластинку, выполненную из материала со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковом отверстии которого установлена линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены вплотную друг за другом.

Это устройство обладает низкой эффективностью ввода излучения в световод из-за того, что эффект самофокусировки предполагает пучки, у которых интенсивность максимальна в его центре и плавно спадает до нуля на краях. В противном случае благодаря эффекту самофокусировки вместо одного квазипараллельного пучка возникает несколько пучков, их число при флуктуации светового потока, окружающей температуры меняется, что, в конечном счете, приводит к снижению эффективности ввода излучения световод. Кроме того, в этом устройстве ввода излучения в световод нет возможности вводить в световод только части излучения в пучке с заданной спектральной областью.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности ввода излучения в световод от некогерентного источника с заданной спектральной областью.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известном способе ввода некогерентного излучения в световод, по которому из испускаемого источником излучения формируют квазипараллельный пучок, увеличивают его яркость за счет эффекта самофокусировки, уменьшают его диаметр и вводят в световод, перед увеличением яркости из квазипараллельного пучка, сформированного из излучения испускаемого источником излучения, вычленяют пучок с заранее заданной спектральной областью, после чего формируют пучок, имеющий максимальную интенсивностью в центре с плавным ее снижением до нуля на его краях.

Также задача решается устройством, реализующим способ, включающий в себя последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, которое содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям.

Предлагаемый способ позволяет вводить в световод только часть излучения в пучке с заданной спектральной областью.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно упростить практическую реализацию устройств и повысить эффективность ввода излучения в световод. Это достигается тем, что формируется пучок, имеющий максимальную интенсивностью в центре с плавным ее снижением до нуля на его краях. В этом случае в процессе самофокусировки формируется единый квазипараллельный пучок без какой-то поперечной структуры.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник некогерентного оптического излучения 1, сферическое зеркало 2, линзу с эллипсоидальной поверхностью 3, стеклянную пластинку 4, градиентную стержневую линзу 5, сочленяемую со световодом 6, светофильтр 7, диафрагму 8, пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям.

Стрелками показан ход световых лучей.

Способ осуществляется следующим образом.

При отсутствии напряжения на источнике некогерентного оптического излучения 1 оптическое излучение в световоде отсутствует.

При поступлении напряжения на источник некогерентного оптического излучения 1, его излучение, сконцентрированное сферическим зеркалом 2 и линзой с эллиптической поверхностью 3, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка и попадает на светофильтр 7, который пропускает только ту часть излучения, которая определяется полосой его пропускания. Затем излучение проходит через диафрагму 8, пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. Пройдя эту диафрагму 8, поперечное сечение пучка имеет максимальную интенсивность в его центре и плавно спадает до нуля к краям. Затем излучение попадает на стеклянную пластинку 4. В стеклянной пластинке 4, за счет эффекта самофокусировки пучок света сжимается в квазипараллельный пучок диаметром, равным диаметру градиентной стержневой линзы 4 и далее уже в градиентной стержневой линзе 4, этот пучок фокусируется в пятно, диаметр которого равен диаметру световода 6.

При практической реализации предлагаемого способа стеклянная пластинка может быть выполнена, например, из стекла ТФ-105, у которого

Соответственно критическая мощность некогерентного излучения, при которой возникает самофокусировка

где h - толщина стеклянной пластинки, μ - ее коэффициент поглощения, n, τ - показатель преломления и теплоемкость материала стеклянной пластины, Θ0 - угловой размер источника для точек на выходной апертуре формирующей системы (Сигал Г.Б., Сорокин Ю.М. Нелинейная рефракция в поле нелазерных источников. Журнал технической физики. 1980: т. 50, N4, с. 832-835).

Для стекла ТФ-105 для μ=0,5 и РKP=10 Вт. Этот уровень мощности легко достигается при использовании в качестве источника некогерентного излучения галогенной лампы, например, типа КГМ 6-25+25-2, мощностью 25 Вт, или КГМ - 15-100 мощностью 100 Вт с помощью системы сферическое зеркало - линза, если использовать в составе устройства реализующего предлагаемый способ зеркало со сферической формой и линзу с эллипсоидальной поверхностью.

Изменением толщины стеклянной пластинки в предлагаемой конструкции можно регулировать величину угла светового пучка на выходе из пластинки и соответственно обеспечивать такую апертуру светового пучка, которая соответствует данному световоду.

В предлагаемом способе эффективность ввода некогерентного излучения в световод может достигать ~95%, так как потери энергии некогерентного излучения обусловлены только поглощением в оптических элементах, в том числе в стеклянной пластинке, где происходит самофокусировка.

Предлагаемый способ ввода некогерентного оптического излучения в световод и устройство для его осуществления позволяет существенно снизить габариты осветительных системы и сделать их более экономичным за счет повышения эффективности ввода некогерентного излучения в световод.

1. Способ ввода некогерентного излучения в световод, по которому из испускаемого источником излучения формируют квазипараллельный пучок, увеличивают его яркость за счет эффекта самофокусировки, уменьшают его диаметр и вводят в световод, отличающийся тем, что перед увеличением яркости из квазипараллельного пучка, сформированного из излучения испускаемого источником излучения, вычленяют пучок с заранее заданной спектральной областью, после чего формируют пучок, имеющий максимальную интенсивность в центре с плавным ее снижением до нуля на его краях.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, отличающееся тем, что оно содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, причем у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к передаче сигналов по оптоволоконным кабелям, в частности к устройству для физического и оптического соединения оптического волокна для маршрутизации оптических сигналов.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для одновременной полнодуплексной передачи данных и мощности по одиночному оптическому волноводу. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи сигналов.

Заявленное изобретение относится к элементам коннекторов для оптического волокна, в частности к устройству муфт в оптоволоконных коннекторах. Представленная муфта содержит корпус, поддерживающий концевой участок оптических волокон и имеющий внешнюю поверхность для выравнивания с комплементарной поверхностью выравнивающей втулки, где внешняя поверхность корпуса является в целом цилиндрической, имеющей профиль сечения поверхности контакта, которая в целом имеет овальную форму, причем корпус содержит две полумуфты, где множество продольных открытых канавок предусмотрены, по крайней мере, на поверхности одной из полумуфт, где полумуфта, имеющая множество канавок, сформирована из заготовки штамповкой, таким образом, определяя канавки по отношению к внешней поверхности полумуфты.

Данное изобретение относится к конструкциям муфты для оптического волокна, в частности герметической сборке для выравнивания оптического волокна, включающей муфту для выравнивания оптических волокон.

Изобретение относится к герметизации чипа датчика. Осуществляют металлизацию чипа датчика по тороидальному шаблону.

Изобретение предназначено для преобразования световой энергии в электрическую. Оптопара содержит источник света в виде шаровой ксеноновой лампы, фотопреобразователь в виде батареи солнечных элементов и корпус в виде трубы из диэлектрического материала, на внешней боковой поверхности которого имеются распределители потенциала.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы детектирования одиночных фотонов. Система включает в себя приемный модуль с приемной зоной, блок ориентации, оптический модуль и световод, который имеет оболочку с первым и вторым окончаниями и сердцевину с первым и вторым концами.

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования при создании волоконно-оптических интроскопов и источников дистанционного электропитания на базе световодов.

Заявленная группа изобретений относится к устройствам для светоотверждения для полимеризации пломбировочных материалов, содержащим световод и устройство генерации света.

Изобретение относится к способу соединения, оборудованию для соединения и способу изготовления конструкции, в которых оптическое волокно может быть адгезивно зафиксировано на конструкции быстро, надежно и простым образом.

Группа изобретений относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования в различных волоконно-оптических системах, использующих некогерентные источники излучения, в том числе в интроскопах, источниках дистанционного электропитания на базе световодов. Устройство для осуществления способа ввода некогеретного излучения в световод включает последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью. Источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, отличающееся тем, что оно содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, причем у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. Технический результат - повышение эффективности ввода излучения от некогерентного источника с заданной спектральной областью в световод. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх