DE102019117372A1

DE102019117372A1 - Verfahren zum Leiten einer optischen Strahlung

Info

Publication number: DE102019117372A1
Application number: DE102019117372.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-12-31

Abstract

Bei einem Verfahren zum Leiten einer Strahlung, insbesondere einer Lichtstrahlung, insbesondere eines Laserlichtes, mit einem Strahlungsleiter (2), der ein Ende (3) aufweist, aus dem die Strahlung austritt, soll zumindest ein Teil einer Rückstrahlung in ein Medium (10) eingeleitet werden, welches diesen Teil der Strahlung zerstreut bzw. absorbiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Leiten einer optischen Strahlung, insbesondere eines Laserlichtes, mit einem Strahlungsleiter, der ein Ende aufweist, aus dem die Strahlung zur Erfüllung einer Arbeitsfunktion austritt, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Stand der Technik
In vielen Bereichen des täglichen Lebens und in der Industrie wird mit Strahlungen gearbeitet. Dabei wird vor allem an akustische, optische oder auch elektrische Strahlungen gedacht. Diese Strahlungen dienen meist einem bestimmten Zweck und werden zielgerichtet geleitet. Teile dieser Strahlungen, die nicht gebraucht werden oder sogar schädlich sind, können durch verschiedene Maßnahmen vernichtet werden. Beispielsweise sind für akustische Strahlungen schalldämmende Maßnahmen bekannt. Für nicht gewünschte elektrische Strahlungen dienen entsprechende Abschirmung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die optische Lichtleitung und hier auf die Leitung von Laserlicht, welches bestimmte Funktionen bzw. Arbeiten verrichten soll. Darauf soll aber die vorliegende Erfindung nicht beschränkt sein, sie bezieht sich auf alle optischen Strahlungen, die sich nicht nur positiv, sondern auch negativ auswirken können, insbesondere wenn sie nicht zielgerichtet geführt sind.
Bezogen auf den beispielhaft beschriebenen Laser oder Laserstrahl ist bekannt, dass dieser durch seine Energie erhebliche Leistungen vollbringen kann, beispielsweise kann mit ihm Material abgetragen oder auch Werkstücke geschnitten oder verschweißt werden. Auch dies ist nur beispielhaft. Nicht in allen Fällen ist es aber möglich, den Laserstrahl so vollständig zu beherrschen, dass er nur seine gewünschte Funktion erfüllt. In vielen Fällen weicht zumindest ein kleiner Teil der Strahlung von dem gewünschten Strahlungsweg ab und kann so zu Schädigungen an Teilen führen, auf die dieser Teil der Strahlung auftrifft. Besonders ist dies zu erkennen bei Kupplungen bzw. Steckverbindungen zum Verbinden von Lichtleitern bzw. Lichtleiter-Fasern, wie sie beispielsweise in der EP 0 898 186 A1 beschrieben sind. In diesem Kupplungen tritt der Laserstrahl aus dem Ende des einen Lichtleiters aus und in das Ende des anderen Lichtleiters ein. Ein Teil der Strahlung trifft aber nicht genau auf das Ende des anderen Lichtleiters, sondern wird von dem Bereich um diesen Lichtleiter herum reflektiert und zu dem sendenden Lichtleiter zurückgeschickt. Dort kommt es in vielen Fällen zu einer Schädigung dieses Ende des anderen Lichtleiters vor allem im seitlichen Bereich durch die auf treffende Strahlungsenergie, wodurch der Bereich um das Ende des Lichtleiters auch verschmutzt wird. Beides führt zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Kupplung.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, mit denen negative Auswirkungen von Strahlungen, insbesondere von nicht kontrollierten Strahlungen bzw. Strahlungsanteilen, vermieden werden.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass zumindest ein Teil einer Rückstrahlung in ein Medium eingeleitet wird, welches diesen Teil der Strahlung zerstreut bzw. absorbiert.
Die Erfindung ermöglicht es also, dass ein vor allem unerwünschter Teil der Strahlung unschädlich gemacht wird. Dabei soll vom Erfindungsgedanken nicht nur derjenige Teil der Strahlung umfasst sein, der schädlich ist, sondern die Erfindung kann natürlich auch auf den Teil der Strahlung angewendet werden, der eine vorbestimmte Funktion hat, bei dem es aber aus bestimmten Gründen notwendig erscheint, dass er vor, während oder nach der Erfüllung seiner Funktion zerstört wird.
Im besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel bezieht sich die Erfindung allerdings auf die Arbeit mit einem Laserstrahl. Laserstrahlen sind hochenergetische Strahlungen, die kontrolliert werden müssen. Besteht nicht die Möglichkeit der Kontrolle, wie beispielsweise bei Kupplungen, an denen das Laserlicht vom Ende einer Faser auf das Ende einer anderen Faser übertragen werden muss, so kann es hier zu unkontrollierten Laserstrahlungen kommen, die ihre Energie an Orten freisetzen, wo dies nicht gewünscht ist. Hier sieht die Erfindung vor, dass diese Orte, die in der Regel bekannt sind oder nach kurzer Zeit bekannt werden, mit einem Medium versehen werden, dass diese „Falschstrahlung“ aufnimmt und so zerstreut bzw. die Energie verbraucht, dass kein Schaden mehr entstehen kann.
Als Medium besonders bevorzugt wird ein durchlässiges Medium und hier wiederum ein Medium welches bevorzugt eine Brechung bzw. Abweichung des Laserstrahls bewirkt. Das bedeutet, dass dieser Laserstrahl in dem Medium hin und her geschickt wird, bis seine Energie aufgebraucht ist. Besonders bevorzugt wird Quarzglas verwendet.
Wie oben erwähnt, wird das Medium an einer Stelle positioniert, an welcher diese Falschstrahlung zu erwarten ist und wo sie zerstört werden sollte. Beim Laserstrahl ist dies vor allem die Laserfaser selbst, auf die erfindungsgemäß das Medium aufgebracht wird. Im Falle der Verwendung von Quarzglas wird dieses Medium beispielsweise als Ferrule auf die Faser aufgeschmolzen.
Die Erfindung findet vor allem Anwendung bei Laserkupplungen, in denen der Laserstrahl von einem abgebenden Ende an ein aufnehmendes Ende geschickt wird. Die nicht auf das aufnehmende Ende auftreffenden Laserstrahlen werden in der Regel innerhalb dieser Kupplung reflektiert und zurück auf das abgebende Ende bzw. dessen Umgebung geschickt. Am aussendenden Ende selbst findet in der Regel keine Schädigung statt, da die reflektierten Strahlen gegen die ausgesandten Strahlen gerichtet sind. Durch die erfindungsgemäße Ferrule, die bis auf die Stirnfläche die Laserfaser abdeckt, ist aber der gesamte Mantel der Glasfaser auch seitlich geschützt, so dass es durch die reflektierten Strahlen zu keinen Schädigungen mehr kommt und entsprechende Verschmutzungen vermieden werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

1 ein teilweise im Längsschnitt dargestelltes Kupplungselement einer Vorrichtung zum Leiten einer Strahlung;
2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus 1 im Bereich B.

In einem röhrchenförmigen Gehäuse 1 befindet sich ein Lichtleiter 2, der zum Leiten einer Lichtstrahlung dient. Der Lichtleiter 2 weist ein Ende 3 auf, an dem das Licht austritt. Er besteht aus einem Faserkern 6, der von einem Fasermantel 5 umgeben ist.
Dem Gehäuse 1 ist zum Ausbilden einer Kupplung ein weiteres, nicht näher gezeigtes Gehäuse eines weiteren Kupplungselementes aufgeschoben, in dem ein Lichtempfänger vorgesehen ist. Dieser dient dem Empfang von zumindest einem Teil der aus dem Ende 3 des Lichtleiters 2 austretenden Strahlung. Dabei entstehen aber in der Regel eine Reihe von Rückreflexen, d.h., von Rückstrahlungen von dem weiteren Kupplungselement. Diese sind durch Pfeile 4 gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird der Lichtleiter 2 von einem Medium, beispielsweise von Quarzglas, umfangen, welches dazu dient, zumindest einen Teil einer strichpunktiert dargestellten, reflektierten Strahlung 8 aufzufangen. Zu diesem Zweck ist dieses Medium als Ferrule 10 ausgebildet, umfängt den Lichtleiter 2 und endet auf Höhe des Endes 3 des Lichtleiters. Sie weist eine kegelförmige Stirnfläche 9 auf.
Zwischen der Ferrule 10 und dem Gehäuse 1 ist noch eine Zentrierhülse 8 vorgesehen.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:

Durch den Lichtleiter 2 soll eine Lichtstrahlung, beispielsweise ein Laserlicht, geführt werden. Dieses soll im Bereich der Kupplung an den Lichtempfänger übertragen werden. Das Licht tritt aus dem Ende 3 des Lichtleiters 2 aus und strahlt zu dem Lichtempfänger. Dabei wird nicht das gesamte Licht in den Lichtempfänger eingekoppelt, sondern ein Teil der Strahlung wird reflektiert.

4

2

Diejenigen Rückstrahlungen, die auf den Fasermantel 5 bzw. den Faserkern 6 auftreffen, sind unproblematisch.
Derjenige Teil der Reflexion (Rückstrahlung) der auf die aufkollabierte Ferrule 10 auftrifft, wird an der Ferrule teilweise diffus reflektiert, trifft auf die Zentrierhülse 8 und wird in seiner Intensität geschwächt. Gegebenenfalls wird diese stark gestreute Lichtleistung von der Zentrierhülse 8 in Form von Wärme aufgenommen und abgeführt. Das Abführen kann durch passive oder aktive Kühlung geschehen.
Der größere Anteil der Reflexion tritt aber in die Ferrule 10 ein und wird durch häufige Brechung mehrfach gestreut. Dadurch wird der Strahl in seiner Intensität abgeschwächt und damit unschädlich gemacht. Hierdurch wird eine Beschädigung und eine Verschmutzung der gesamten Vorrichtung wenn nicht gänzlich vermieden, so doch wesentlich reduziert. Dadurch bleibt die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung über eine lange Lebensdauer erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Lichtleiter
3: Ende
4: Rückstrahlung
5: Fasermantel
6: Faserkern
7 8: Zentrierhülse
9: Stirnfläche
10: Ferrule

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0898186 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Leiten einer optischen Strahlung, insbesondere eines Laserlichtes, mit einem Strahlungsleiter (2), der ein Ende (3) aufweist, aus dem die Strahlung zur Erfüllung einer Arbeitsfunktion austritt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Rückstrahlung (4) in ein Medium (10) eingeleitet wird, welches diesen Teil der Strahlung zerstreut bzw. absorbiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Rückstrahlung (4) in ein Quarzglas eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quarzglas dem Ende des Strahlungsleiters (2) aufgeschmolzen wird.
Vorrichtung zum Leiten einer Strahlung, insbesondere einer Lichtstrahlung, insbesondere eines Laserlichtes, mit einem Strahlungsleiter (2), der ein Ende (3) aufweist, aus dem die Strahlung austritt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Teil der Strahlung ein Medium (10) zum Zerstreuen bzw. Absorbieren dieses Teils der Strahlung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (10) zumindest teilweise aus Quarzglas besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (10) das Ende (3) des Strahlungsleiters (2) zumindest teilweise umfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (3) des Strahlungsleiters (2) aus einer Stirnfläche (9) des Mediums ausmündet.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium als Ferrule (10) ausgebildet ist, welche das Ende (3) des Strahlungsleiters (2) umfängt.
Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8 für die Bildung einer Kupplung für die Weiterleitung von Laserlicht.