CN106066511A - 纤维光学的设备和用于制造这样的设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于径向地耦出光(LT)的纤维光学的设备(2)，该设备特别适用于医学应用或工业应用，该设备包括光学的纤维(4)，所述纤维沿纵向(L)延伸至远端(6)并且具有芯(14)，并且该设备包括漫射区段(7)，在该漫射区段中设置有多个宏观的散射元件(18)，所述散射元件分别伸入到所述芯(14)中.此外，本发明涉及一种用于制造这样的设备(2)的方法。

Description

纤维光学的设备和用于制造这样的设备的方法

技术领域

本发明涉及一种纤维光学的设备和用于制造这样的设备的方法。该纤维光学的设备特别是也称为漫射器。

背景技术

纤维光学的设备首要用于将光发射到确定的空间区域内并且通常应用于在医学方法的范围内的照射，例如用于热处理或烧蚀组织，特别是在体内应用，在备选的应用中也在体外应用。

所述设备一般包括光学的纤维，光在通常与光源连接的第一端部耦入到所述纤维中。耦入的光首先沿纤维的纵向引导至远侧的第二端部并且在漫射区段中的合适的部位上沿径向从纤维中耦出，典型地在远端或在该远端的附近耦出。为此，在该部位上必须相应地预先制备纤维，以便减小在纤维的内部通常用于光传导的全反射并且取而代之光的至少一部分沿径向耦出。

例如按照US2009/0210038A1已知散射颗粒埋入到纤维中，所述散射颗粒使在纤维中引导的光这样散射，使得不超过全反射角度并且因此光以增强的程度沿径向从纤维中耦出。

发明内容

由此出发，本发明的任务在于，给出一种改进的纤维光学的设备，该设备确保在运行中在漫射区段中尽可能均匀的光发射。此外，应给出一种用于制造所述设备的尽可能简单的方法。

按照本发明，该任务通过具有按照权利要求1所述特征的纤维光学的设备得以解决。有利的构造方案、扩展方案和变型方案是从属权利要求的内容。

纤维光学的设备特别是适用于医学应用。所述设备具有光学的纤维，所述纤维沿纵向朝向远端延伸并且具有芯。此外，所述纤维具有漫射区段，在该漫射区段中设置有多个宏观的散射元件，所述散射元件分别伸入到所述芯中，所述设备用于径向地耦出光。

利用本发明达到的优点特别是在于：散射元件一方面能特别容易地制造，优选能借助于激光加工方法制造，另一方面能实现光沿径向特别受控制地发射。在此，散射元件特别是分别具有宏观的延伸尺寸，其中，“宏观”特别是指：单个散射元件的延伸尺寸或大小明显大于在芯中引导的光的波长，优选大1至4个数量级、特别是大2至3个数量级。在此，散射元件与芯构成边界面，所述边界面取向成，使得射入的光在不满足用于全反射的条件的角度范围内射入。在这些边界面上，在芯中引导的光转向或散射，由此，与没有散射元件的纤维相比较大份额的光沿径向、亦即横向于纵向从纤维中耦出并且进入其周围环境中。然后，散射元件由于边界面及其光折射特性而以有利的方式特别是分别构成一个类型的微透镜。

此外，散射元件在其尺寸、几何形状和相对于纤维的位置方面的合适的构造方案达到按照特别均匀的、特别是恒定的强度分布的特别均匀的发射。在此，所述散射元件特别是构造为单个的、离散的且分布在表面、亦即纤维表面上的凹陷、凹处亦或缺口。因此，纤维的表面在漫射区段中特别是被结构化。

特别由于在漫射区段上径向的均匀的光发送，所述设备总体上特别是也称为漫射器。于是在运行中，光从光源出来而在纤维的第一端部耦入。为此，在也称为近端或耦入端的第一端部上特别是设置有并且优选也安置有合适的能使纤维连接于光源的耦联部或插接连接部。光源优选是激光或者备选是灯并且特别是具有400至2300nm的范围内的中心波长。纤维典型地具有125至1500μm、特别是500至700μm的范围内的直径。

耦入到纤维中的光首先沿纵向从纤维的第一端部传播到也称为远端或耦出端的第二端部。因此，直至漫射区段，纤维在正常区段或导入区段上适宜地构造为用于借助于全反射进行光传导的常见纤维并且为此特别是具有包围芯的具有较小折射率的罩。

优选地，纤维由石英玻璃制成，其中，罩由用氟化物处理的石英玻璃制成。在一个合适的备选方案中，仅芯由石英玻璃制成并且被由聚合物、例如含氟聚合物制成的罩包围。于是，纤维特别是所谓的PCS纤维、亦即塑料包层石英纤维或HPCS纤维、亦即硬塑料包层石英纤维。原则上也合适的是完全由聚合物制成的纤维、所谓的聚合物光纤、简称POF。

漫射区段沿纵向连接于正常区段，该漫射区段优选在端侧设置在纤维上并且因此构成纤维的端部区段。漫射区段优选几厘米至几十厘米长并且特别是大致为1至30cm或1至10cm长。于是，所述设备特别适用于体内医学应用、例如适用于烧蚀肿瘤组织或血管内壁上的钙化。

散射元件特别是用于借助于全反射干扰常见的光传导并且由此在漫射区段上有利地产生提高量度的光散射和从纤维中耦出。该效果主要通过散射元件的边界面产生，所述边界面从纤维的表面出发穿过罩并且直至伸入到芯中。

在第一优选变型方案中，在制造用于构成散射元件的设备时特别是破坏在待制造散射元件的区域中的常见纤维并且同时去除纤维材料，从而然后向纤维中加工相应的凹口。散射元件在该实施方式中则分别具有凹口。该凹口首先特别是以空气充填，从而在凹口和芯之间构成具有相应折射率差别的边界面。在此，该边界面的走向以有利的方式极不同于在芯与罩之间的边界面的通常指向纵向放的走向，由此，在芯中引导的光以相应另外的角度射到这个新建立的边界层上。

在第二优选变型方案中，所述散射元件分别构造为所述芯的具有改变的折射率的区域。在此，相应的区域特别是在空间上相互分开。通过这种在芯之内的局部的折射率变化，于是以有利的方式在芯的不受影响的部分和相应的区域之间构成边界层，这些边界层与上面已经与凹口相关地描述的那样导致在芯中引导的光的偏转。由此，显著地提高从纤维向外散射的光的份额。

原则上，不同的方法适用于产生改变的折射率。第一个方法包括利用激光辐射加工纤维，通过激光辐射优选过到对纤维的局部加热，使得芯的材料结构和因此拆射率在被照射的区域中变化。芯一定程度上局部地、亦即在之后的散射元件的部位上热熔或熔化。于是，纤维作为散射元件分别具有芯的热处理的、特别是利用激光处理的区域。因此，激光加工优选基本上是热加工。为此，特别合适的例如是CO₂激光器。而在用于改变折射率的第二个方法中进行局部的离子注入，用于构造具有改变的折射率的区域。于是，纤维具有在加入附加材料的离子的情况下由芯制成的相应的散射元件。

为了进一步改进光的散射，在一个优选的扩展方案中，特别是至少局部地向所述纤维上施加散射材料，该散射材料具有基质，该基质具有埋入其中的散射颗粒、特别是在所述散射元件的区域内具有埋入其中的散射颗粒。在此，所述散射颗粒用于散射光。于是，从纤维中耦出的光有利地由散射颗粒附加地散射，由此，由改进在漫射区段中的光的发射的均匀性。因为在散射元件的区域中增强地进行光的耦出，所以散射材料设置在该区域中是特别富有意义的。

在一个有利的扩展方案中，所述凹口特别是完全以所述散射材料填充。由此，在相应的凹口的表面上耦入到其中的光以有利的方式附加地散射并且因此光的发射总体上较均匀。此外，通过以材料填充凹口也以有效的方式阻止污物或杂质侵入并且也阻止随之可能带来的、例如由于光吸收的性能退化。

在一个特别优选的构造方案中，所述纤维连续地以所述散射材料涂覆、亦即连续地涂覆在漫射区段上并且特别是不涂覆在正常区段上。散射材料的这种连续涂覆一定程度上作为在漫射区段的区域中包围纤维的散射罩，一方面优选产生纤维的特别平坦的表面、亦即特别是纤维的恒定直径，并且另一方面不仅在散射元件的区域中、而且在位于其间的自由区域中也产生特别均匀的发射光。此外，连续施加散射材料在生产技术上比仅局部施加简单得多。以优选的方式，散射材料以1至10μm的范围内的壁厚施加。

以优选的方式，特别是在施加散射材料之前，纤维的罩至少在接着施加散射材料的区域上去除。散射材料则直接施加到芯上。在芯中引导的光的消逝的区于是直接侵入到由散射材料构成的散射罩中，而不由于现在已去除的罩附加地与该散射罩隔开间距。以这种方式，明显增强散射材料的散射作用。在此，特别优选地是具有由聚合物制成的罩的纤维，因为该聚合物特别容易去除。备选地，没有罩的纤维直接用作用于制造所述设备的初始产品。

优选地，所述散射颗粒构造为纳米颗粒，亦即特别是构造为具有小于1μm、即最大以待散射的光的波长的数量级并且甚至更低的空间延伸尺寸的原子团。在一个优选的构造方案中，所述纳米颗粒具有在10至100nm的范围内、特别优选在20至50nm的范围内的平均直径，并且因此特别是比待散射的光的波长小一至两个数量级。于是，这些纳米颗粒上的散射主要涉及瑞利散射，而散射元件的尺寸大于光的波长并且特别引起米氏散射。这种就光的波长而言微观的纳米颗粒和宏观的作为散射中心的散射元件的组合得到由所述设备在漫射区段中发射的光的最佳均匀化并且导致沿纵向的特别恒定的强度分布。

适合作为纳米颗粒的是由金属氧化物、特别是氧化铝构成的颗粒，氧化铝是成本特别低廉的并且此外在埋入到散射材料的基质中时也具有有利的化学特性。基质优选由基础材料构成，该基础材料相对于纤维中传导的光是透明的、亦即特别是具有小于10％的吸收率。以优选的方式，基质由适用于制造光学有效的纤维涂层的材料、特别是聚合物、亦即塑料制成，用于将纤维构造为PCS纤维、亦即塑料包层石英纤维或构造为HPCS纤维、亦即硬塑料包层石英纤维。特别是与至少芯由石英玻璃制成的纤维组合，在以基于聚合物的散射材料填充凹口时得到特别稳定的机械连接。此外，由于在这里类似的材料，在芯和凹口之间的边界层上产生特别少的缺陷处，从而阻止光的过度吸收。此外，由此也有有利地阻止所述设备在运行中过分变热并且随之可能带来损坏。特别在通常优选所使用的在功率为大致10W的范围内时的光强度的情况下，纤维中的光的提高的吸收率可能导致损坏。

以合适的方式，所述散射颗粒在整个散射材料中的份额处于几体积％的范围内、优选1至10体积％的范围内、特别是2至5体积％的范围内、特别处于3体积％。由此，总体上在确保散射材料的最佳透明度同时确保合适的散射作用。剩余的份额适宜地仅是基础材料。

优选地，所述散射元件构造成球形的，由此，得到在运行中导致光的最佳散射的边界层。在此，球形特别是指相应的散射元件原则上构成弯曲的边界层，该边界层优选产生假想的球或一般椭球，但由于边缘位置不完全是球形的或椭圆形的，而仅基本上是球形或的椭圆形的。由于边缘位置，散射元件通常具有相应于截球或截椭球的形状。散射元件几乎可以是通过纤维的有限的空间延伸尺寸沿径向切割，使得假想的球(一般假想的椭球)的一部分处于纤维之外并且散射元件例如首先构造为在纤维中的沿径向敞开的空穴或空腔。在此，假想的球的截去部分优选明显小于实际的散射元件。换言之，散射元件沿径向测量具有由于边缘位置而小于边界层所产生的假想球的球直径的直径，其中，该直径为球直径的至少50％并且优选至少75％、特别优选至少90％。

所述散射元件一般优选通过利用激光束的点式加工来产生。备选于这样的点式的、基本上球形的散射元件，散射元件构造成长形延伸的、例如构造为缺口。在另一个合适的备选方案中，散射元件构造为封闭的、沿径向设置的环并且因此特别是按照柱面透镜的方式起作用。

所述散射元件优选具有20至500μm、特别是150至300μm的延伸尺寸。在基本上球形的散射元件中，该尺寸相应于球的直径。在长形延伸的散射元件、例如缺口的情况下，延伸尺寸相应于纵向延伸尺寸、亦即特别是最长的延伸尺寸。散射元件则在光的波长方面特别是大了大致一至两个数量级并且因此具有宏观大小。相比于纤维，延伸尺寸于是优选大致为纤维的直径的十分之一至一半。该直径优选处于125至1500μm的范围内、特别是处于500至700μm的范围内。

在具有包围芯的罩(也称为包层)的纤维中，芯具有芯直径并且罩具有罩厚度，该罩厚度例如至少相应于芯直径的至少二十分之一并且最大相应于芯直径的一半。典型的合适的纤维例如具有600μm芯直径和30μm罩厚度、亦即660μm的纤维直径。罩直径、亦即包括罩的直径、特别是纤维直径与芯直径的比例也称为CCDR、更准确地说包层与芯的直径比。在此，在这里描述的漫射区段与特定的CCDR值无关。然而，纤维优选具有在1.04至9.8、特别是在1.04至2.5的范围内的CCDR值。

所述散射元件沿径向以确定的深度伸入到纤维中。在此，该深度沿径向、亦即垂直于纵向测量。由于上面提及的边缘位置，所述深度在球形的散射元件的情况下小于散射元件沿纵向的延伸尺寸。以合适的方式，散射元件具有在15至450μm、特别是在100至250μm的范围内的深度。特别是在具有凹口的散射元件中，以这种方式为了以散射材料填充的目的达到特别良好的可接近性，凹口则特别是在纤维表面上具有足够大的开口或孔用于填充。

为了特别均匀的、亦即漫射的光发射，沿着漫射区段分布散射元件具有特别重要的意义。因此，为了沿径向均匀地发射光，散射元件适宜地沿纤维的周向以及纵向分布地设置。通过沿周向分布地设置，达到沿径向特别均匀的发射；通过沿纵向分布地设置，相应地达到沿纵向特别均匀的发射。为此，在一个合适的构造方案中，所述散射元件围绕纤维设置，使得两个相邻的散射元件不仅沿周向、而且沿纵向相对于彼此错开地设置。在一个合适的备选方案中，相应两个散射元件作为一对在相同的长度位置处沿着纵向相对置地设置并且随后一对沿周向旋转例如90°地设置。

在光通过漫射区段传播时，朝远端方向进一步引导的光份额由于径向发射而明显减少。然而为了沿着整个漫射区段确保沿径向的均匀的散射强度，散射元件适宜地沿纵向以可变的间距相对于彼此隔开。

所述散射元件优选沿纵向以在100至1000μm的范围内的间距相对于彼此隔开。由此，特别是达到相对于进一步引导的强度最佳程度的散射强度，特别是在漫射区段的长度、亦即漫射长度处于上面已经给出的优选范围内时。

特别优选的是如下构造方案，即，所述间距朝向远端减小、亦即朝向远端越来越大的份额的还被引导的光从纤维向外散射。一般地，两个沿径向依次设置的散射元件之间的间距朝向远端以优选的方式减小至少1％至最大70％、特别是至少5％至最大50％、特别是最大30％。在一个合适的实施方式中，所述间距连续地、亦即已经相对于相应上一个间距减小。而在第二个合适的实施方式中，漫射区段具有多个子区段，其中，在一个相应的子区段上散射元件相对于彼此相同地隔开间距，但在后一个子区段中的间距相对于上一个子区段的间距减小。但是，在一个相应的子区段上两个散射元件之间的间距不改变。由此，特别是简化漫射区段的制造。例如漫射区段具有三个子区段，这三个子区段例如分别具有十个散射元件，其中，在两个相邻散射元件之间的纵向间距在第一子区段上为600μm、在第二子区段上为550μm并且在第三子区段、特别是远侧的子区段上仅为200μm。

原则上，根据所述设备的应用，一个合适的构造方案也是可设想的，使得虽然沿纵向进行均匀的光发射、但沿径向不进行均匀的光发射，亦即仅沿纵向而不沿周向适当地分布散射元件。因此，这样的设备具有径向的优选方向，沿周向则仅在确定的且有限的角度范围内发射。这这样的设备特别适用于照明应用。

特别在所述设备在医学背景中使用时、特别是在体内应用时，所述纤维和特别是还有散射罩以合适的方式由罩包围，该外罩以优选的方式由物相容的材料制成。外罩特别是至少在漫射区段上构成所述设备的最外面的层和边界并且在运行中与周围环境潜在地接触。因此，材料适宜地在该角度下选择，但同时也足够透明，以确保还沿径向发射光。

特别优选的是如下实施方式，即，所述外罩是端侧、亦即在远端封闭的玻璃毛细管，所述玻璃毛细管的特征特别是在于其生物相容性并且此外在制造时与由硅胶制成的散射罩特别稳定地连接。备选地或附加地，也设置有例如由金制成的金属涂层，该金属涂层优选具有最大500nm的层厚度。

所述设备优选在医学诊断、医学治疗、照明或检查或加工构件或工件的范围内或者一般在医学应用或工业应用中得到应用。由于纤维和设置在其周围的有作用的罩和/或涂层的仅很小的径向尺寸，所述设备特别在构造为内窥镜的构造方案中或者在可插入空腔中的探针的意义上适用于检查或治疗难以接近部位，例如用于烧蚀血管中的钙化或者用于照射肠道肿瘤。然而，所述设备特别是作为探针的使用并不局限于医学应用。具体而言，所述设备也适用于工业应用。这样的工业应用和非医学应用例如是监视内燃机的内部中的燃烧过程。适宜地，所述设备附加地包括根据应用合适的具有用于纤维的接头的控制或监控单元。

此外，该任务通过一种具有按照权利要求19所述特征的方法得以解决。有利的构造方案、扩展方案和变型方案是从属权利要求的内容。此外，上面已经与所述设备相关的内容按意义也适用于所述方法并且反之亦然。

为了制造所述设备，首先提供特别是光学的、亦即构造用于传导光的纤维，借助于激光将多个散射元件加工到所述纤维中。激光的使用显著地简化制造并且附加地导致特别精确地构造散射元件。在激光加工时，纤维的材料特别是通过烧蚀而去除或热处理并且以这种方式产生特别是基本上球形的散射元件。加工优选沿径向进行，使得散射元件在纤维的边缘位置中从其纤维表面出发伸入内部中、亦即伸入到芯中。在此，在纤维表面上特别是产生开口或孔，被烧蚀的材料经由该开口或孔逸出，并且接着经由该开口和孔可接近散射元件。以优选的方式，作为用于加工的激光器使用CO₂激光器，该CO₂激光器能实现特别有效的加工，因为该CO₂激光器的激光辐射被纤维、更准确地说是纤维材料特别良好地吸收。

在一个特别简单的构造方案中，激光器脉冲地或以脉冲方式运行并且相对于纤维移动，从而得到沿着纤维分布地多个射入点，在这些射入点上分别构造散射元件。然后通过转动纤维，同时或在另一个备选方案中将多个散射元件沿所述纤维的周向分布地设置。

在一个优选的扩展方案中，将散射材料至少局部施加到所述纤维上。

在另一个优选的扩展方案中，在施加所述散射材料的以所述散射材料填充所述散射元件。

所述漫射区段及其制造有利地与纤维的详细构造方案无关、特别是与其CCDR及其数值孔径无关。因此，范围很广的常见纤维可以用作原料纤维并且以上述方式设有漫射区段。因此，制造方法是特别灵活的。

附图说明

下面根据附图，对本发明的实施例进行详细解释。

图1示出纤维光学的设备，

图2示出所述设备的散射元件，

图3a示出多个散射元件的布置结构的一个变型方案的正视图，

图3b示出按照图3a的布置结构的侧视图，

图3c示出多个散射元件的布置结构的另一个变型方案，

图4示出用于所述设备的一个实施方式的作为沿纵向的位置的函数的经计算的沿径向的光散射，并且

图5a至d示出用于制造所述设备的方法的步骤。

具体实施方式

图1示出纤维光学的设备2，该设备特别是构造为医学的治疗设备。所述设备2包括纤维4，所述纤维在远端6具有漫射区段7。纤维4在也称为耦入端8的另一端具有第一耦联元件10a，纤维4借助于该耦联元件连接于控制单元12的第二耦联元件10b。

纤维4沿纵向L从耦入端8延伸至远端6并且包括特别是中央的芯14以及包围该芯的罩16，用于借助于在芯14和罩16之间的边界层上的全反射沿纵向L传导光。漫射区段7设置在纤维4的端侧并且附加地具有多个散射元件18，这些散射元件在这里沿纵向L分布地设置。此外，在漫射区段7上，包含大量散射颗粒22的散射材料20施加到纤维上。

在此，相应的散射元件18包括从纤维表面O出发穿过罩16直至伸入到芯14中的凹口24。凹口24在这里基本上构造成球形的并且具有确定的延伸尺寸D，该延伸尺寸在这里相应于假想的球的直径。此外，凹口24沿径向R、亦即垂直于纵向L具有确定的深度T亦或进入纤维4中的深度，由于在图1中可特别明显地看出的凹口24关于纤维4的边缘位置，所述深度小于延伸尺寸D。在这里示出的实施例中，延伸尺寸D大致为220μm并且深度T大致为200μm。纤维4总体上具有这里大致相应于660μm的纤维直径F，其中，罩16具有大致30μm的壁厚W，芯则具有大致600μm的芯直径K。整个漫射区段在这里具有大致5cm的漫射长度DL，而整个纤维4明显长得多并且例如大致为50cm(从耦入端8测量至远端6)。

散射材料20在这里连续地施加到纤维4上、亦即在漫射区段7上、特别是在远端6上的端侧上完全包围纤维4。以这种方式，在由散射材料20构成的纤维表面O上构造具有层厚度S的散射罩，该层厚度在这里大致为10μm。散射材料20在图1中附加地由外罩26包围，该外罩在这里同样地仅构造在漫射区段7上并且构成设备2的最外面的罩。在这里考虑到医学应用，外罩26由生物相容的材料制成、优选玻璃，因为这个部分在应用时与组织潜在地接触。

图2局部地示出所述设备2的散射元件18中的一个散射元件并且示例性地示出用于在纤维4的芯14中沿纵向L传导的光LT的可能的光路。基于作为以散射材料20填充的凹口24的构造方案，可明显看出的是散射元件18的双重作用方式。射到在芯14和凹口24之间的边界层的光LT首先基于所使用的材料的折射率差别几乎可以说侵入到散射元件18中并且在那里然后由于在散射材料20中埋入的散射颗粒22而获得附加的散射。以这种方式，光LT至少部分地沿径向R从纤维4中耦出。

在图3a和3b中强烈简化地示出多个凹口24沿着漫射区段7的合适的布置结构。在这里，图3a示出纤维4的正视图。可明显看出的是，凹口24沿周向U均匀分布地设置，更确切地说在这里相对于彼此成120°的角度地错开。图3b示出纤维4的侧视图，从该侧视图得知，凹口也沿纵向L分布地设置，更确切地说相对于彼此成间距A地设置，该间距在这里还沿纵向L变化。在图3a和3b中示出的实施例中，凹口24总体上螺旋状地沿纵向L设置。

图3c示出多个凹口24在漫射区段7上的一个备选的布置结构，其中，在这里构成两个子区段28a、28b，在这些子区段上分别设置多个凹口24。在已有的子区段28a、28b上，凹口24分别以相同的间距A设置，然而在远侧的子区段28b上的间距A相对于在另一子区段28a上的间距A减小。在远侧的子区段28b上，光LT的强度由于在子区段28a上已经进行的部分散射而减小，从而为了达到均匀的散射强度必须沿径向R分配较多光LT地耦出。因此，在该远侧的子区段28b上凹口24以较高的密度构造，从而也进行增强的散射。

在图4中示出作为沿纵向L在漫射区段7上的位置的函数的待期望的沿径向R发射的光强度的计算结果。在此，强度对于漫射区段7的三个不同的配置K1、K2、K3示出并且分别标准化。设置在相应的三柱组合中左侧的第一配置K1仅用于比较没有散射元件18的纤维4。反之，配置K2和K3示出用于漫射区段7的所预期的发射，该漫射区段与图3c中的具有多个、这里三个子区段28a、28b的实例类似地构造，在这些子区段上分别存在依次设置的散射元件18之间的不同间距A。配置K2示出用于仅凹口24作为散射元件18加工到其中的纤维4的结果，并且在相应的三柱组合中居中地示出。余下的且在右边示出的第三配置K3于是示出作为用于散射元件18的位置的函数的发射，在所述散射元件中，凹口24附加地以散射材料20填充。可明显看出的是，在配置K2和K3中相比于配置K1由于在漫射区段7的整个漫射长度DL上的漫射元件18而达到光LT的较均匀的发射。

最后在图5a至5d中分别示出用于通过加工纤维4来制造所述没备2、特别是漫射区段7的方法的步骤。在此，在该方法中的步骤的顺序相应于图5a、5b、5c、5d的顺序。首先如图5a示出的那样提供纤维4。所述纤维在这里和在随后的附图中均以正视图示出。图5b示出借助于未详细示出的激光器加工凹口24，该激光器的激光辐射LS去除纤维4的一部分。以这种方式，产生在这里大致球形的凹口24。

接着，如图5c示出的那样，将散射材料20施加到纤维4上，该散射材料包括由基础材料、优选硅胶制成的基质，将散射颗粒22、特别是由氧化铝制成的纳米颗粒埋入到所述基质中。图5d于是示出如何接着将外罩26施加到整个布置结构上，该外罩在这里完全包围漫射区段7并且因此阻止散射材料20与周围环境接触。

附图标记列表

2 纤维光学的设备

4 纤维

6 远端

7 漫射区段

8 耦入端

10a 第一耦联元件

10b 第二耦联元件

12 控制单元

14 芯

16 罩

18 散射元件

20 散射材料

22 散射颗粒

24 凹口

26 外罩

28a 子区段

28b 远侧的子区段

A 间距

D 延伸尺寸

DL 漫射长度

F 纤维直径

K 芯直径

K1、K2、K3 配置

L 纵向

LS 激光辐射

LT 光

O 纤维表面

R 径向

S 层厚度

T 深度

U 周向

W 壁厚

Claims (21)

1.用于径向地耦出光(LT)的纤维光学的设备(2)，该设备包括光学的纤维(4)，所述纤维沿纵向(L)延伸至远端(6)并且具有芯(14)，并且该设备包括漫射区段(7)，在该漫射区段中设置有多个宏观的散射元件(18)，所述散射元件分别伸入到所述芯(14)中。

2.根据上述权利要求所述的设备(2)，其特征在于，所述散射元件(18)分别具有凹口(24)。

3.根据权利要求1所述的设备(2)，其特征在于，所述散射元件(18)分别构造为所述芯(14)的具有改变的折射率的区域。

4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，至少局部地向所述纤维(4)上施加散射材料(18)，该散射材料具有基质，该基质具有埋入其中的散射颗粒(22)、特别是在所述凹口(24)的区域内具有埋入其中的散射颗粒，用于散射光(LT)。

5.根据权利要求4所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)以所述散射材料(20)填充。

6.根据权利要求4或5所述的设备(2)，其特征在于，所述纤维(4)连续地以所述散射材料(20)涂覆。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述散射颗粒(22)构造为纳米颗粒，所述纳米颗粒优选具有在10至100nm之间的平均直径。

8.根据权利要求7所述的设备(2)，其特征在于，所述散射材料(20)至少具有份额为3体积％的散射颗粒(22)。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述纤维是PCS纤维或HPCS纤维。

10.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)是球形的。

11.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)特别是沿纵向(L)具有在20至500μm的范围内的延伸尺寸(D)。

12.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)沿径向(R)分别具有在15至450μm的范围内的深度(T)。

13.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)在所述漫射区段(7)中沿所述纤维(4)的周向(U)以及纵向(L)分布地设置，用于沿径向(R)均匀地发射光(LT)。

14.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)沿纵向(L)相对于彼此以在100至1000μm的范围内的间距(A)隔开。

15.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述凹口(24)沿纵向(L)相对于彼此以变化的间距(A)隔开，用于沿着纵向(L)均匀地发射光(LT)。

16.根据权利要求15所述的设备(2)，其特征在于，所述间距(A)朝向所述远端(6)减小。

17.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述纤维(4)由外罩(26)包围、特别是由端侧封闭的玻璃毛细管包围。

18.根据上述权利要求中任一项所述的设备(2)，其特征在于，所述设备构造用于一组应用中的一种应用，这些应用包括：医学诊断、医学治疗、构件或工件的照明和检查或加工。

19.用于制造特别是上述权利要求中任一项所述的纤维光学的设备(2)的方法，其中，首先提供纤维(4)并且借助于激光器将多个凹口(24)加工到所述纤维中。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，接着将散射材料(20)至少局部地施加到所述纤维(4)上。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，在施加所述散射材料(20)时以所述散射材料(20)填充所述凹口(24)。