DE1235021B

DE1235021B - Einrichtung zur Lichtfortpflanzung in einem Lichtleitstab

Info

Publication number: DE1235021B
Application number: DE1964L0049568
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Bellingkrodt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-12-18
Filing date: 1964-12-18
Publication date: 1967-02-23

Description

Einrichtung zur Lichtfortpflanzung in einem Lichtleitstab Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur verstärkten Lichtfortpflanzung in Achsenrichtung eines Licht radial auffangenden Lichtleitstabes.
Lichtleitstäbe als solche sind bekannt. Sie bestehen aus lichtleitenden Materialien, etwa Plexiglas. Ein Lichtl,eitstab ist in der Lage, radial aufgefangenes Licht in Achsenrichtung zu transportieren. Damit es sich in Längsrichtung des Leitstabes ausbreiten kann, muß das Licht beim Auftreffen auf die Staboberfläche zerstreut werden. Von dem zerstreuten Licht wird dann nur derjenige Anteil fortgeleitet, der an der Innenwand reflektiert wird. Das ist für diejenigen Streuwinkel der Fall, die größer als der Winkel der Totalreflexion sind.
Im Unterschied zu in Achsenrichtung eingestrahltern Licht, bei dem die Bedingung der Totalreflexion weit besser eingehalten werden kann, ist der Anteil des weitergeleiteten Lichts bei Einstrahlung in radialer Richtung gering. Um diesen Anteil zu erhöhen, insbesondere um technische Messungen mit Hilfe der radialen Einstrahlung zu ermöglichen, könnte man daran denken, den Lichtleitstab zu verspiegeln, da ein Lichtleitstab, dessen Wandflächen nicht verspiegelt sind, den Anteil des Lichtes, der nicht im Bereich der Total#reflexion liegt, auch nicht fortleiten kann. Messungen ergeben jedoch, daß dann keine Verbesserungen, sondern eine wesentliche Verschlechterung der Lichtleistung auftritt. Es muß daher angenommen werden, daß, da bei einem verspiegelten Stab der Effekt der Totalreflexion verlorengeht und die Reflexion an einer spiegelnden Fläche nicht ohne Verluste abläuft, die Verluste, die bei der Reflexion an der Spiegelfläche auftreten, sehr viel größer sind als der Anteil des Lichtes, der bei fehlender Verspiegelung durch den Austritt aus dem Stab verlorengeht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten zu beseitigen und ein-, Einrichtung zur verstärkten Lichtfortpflanzung in Achsenrichtung eines Licht radial auffangenden Lichtleitstabes anzugeben, die eine technisch anwendbare Messung rad:ial auffallenden Lichtes ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit Hilfe einer längs des Leitstabes eingefrästen, mattierten Nut, welche mit einem stark reflektierenden Pulver ausgefüllt ist, das Licht durch diffuse Streuung Komponenten in Achsenrichtung erhält und daß der Lichtleitstab zum einfallenden Licht so ausgerichtet wird, daß das einfallende Licht durch den Lichtleitstab auf die Nut fällt.
In dem nachstehend dargestellten Ausführungsbeispiül wird an Hand der F i g. 1 a und 1 b, 2 a und 2b die Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. la einen Lichtleitstab mit der dort stattfindenden Lichtleitung und einer Einrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 1 b einen Durchschnitt durch diese Anordnuno, F i g. 2 a die Abhängigkeit eines Lichtimpulses von einer veränderlichen Weglänge im Lichtleitstab bei verschiedenen Ausbildungen des Lichtleitstabes; F i g. 2 b stellt die dazugehörige Meßanordnung dar. In der F i g. 1 a ist mit 1 ein Lichtleitstab bezeichnet, 2 stellt ein Bündel radial zum Lichtleitstab 1 einfallenden Lichtes dar. Mit 3 sind die reflektierten Lichtstrahlen im Lichtleitstab 1 dargestellt. Mit a ist der Brechungswinkel im Lichtleitstab 1 bezeichnet, der größer ist als der Winkel der Totalreflexion. Mit 4 sind aus dem Leitstab 1 wieder austretende Strahlen bezeichnet. Mit 5 ist eine eingefräste Nut dargestellt, die mattiert und mit Magnesiumoxydpulver gefüllt ist.
F i g. 1 b zeigt einen Querschnitt durch den Lichtleitstab 1, wobei mit 5 wieder die mit Magnesiumoxydpulver gefüllte Nut bezeichnet ist.
Der Lichtleitstab wird so zum einfallenden Licht ausgerichtet, daß es durch den Lichtleitstab auf die eingefräste, mattierte Nut fällt. Durch die Mattierung erfolgt !eine diffuse Streuung mit in Achsenrichtung liegenden Lichtkomponenten; die Reflexion des Streulichtes wird durch die unter der mattierten Fläche eingelegte Pulverschicht unterstützt.
Der Lichtleitstab gemäß der Erfindung besitzt die Fähigkeit, besonders auf einer langgestreckten, schmalen Fläche, die der Nut gegenüberliegt, Licht auffangen zu können undes in Achsenrichtung fortzuleiten, so daß es beim Austritt aus den Stirnflächen des Lichtleitstabes gemessen werden kann.
In der F i g. 2 a' ist die Abhängigkeit eines Lichtimpulses von einer veränderlichen Weglänge im Lichtleitstab, durch einen Fotomultiplier gemessen, dargestellt. Die dazugehörige Meßanordnung zeigt F i g. 2 b. In der F i g. 2 b ist mit 1 wieder der Lichtleitstab bezeichnet, mit 5 die eingefräste, mattierte Nut mit Magnesiumoxydpulver, mit 2 wieder die Richtung der einfallenden Lichtstrahlen, mit 6 ist ein Fotomultiplier zum Empfang der in Achsenrichtung weitergeleiteten Lichtstrahlen bezeichnet, mit 7 die Weglänge zwischen einfallendem Licht und Fotomultiplier.
In der F i g. 2 a ist auf der Abszisse die Weglänge des Lichtimpulses in mm angegeben und in der Ordinate die Flankensteilheit der Lichtimpulse in Volt/ ms. Die Kurve 8 zeigt die Abhängigkeit der Flankensteilheit bei einem verspiegelten Plexiglasstab, die Kurve 9 die Flankensteilheit eines Plexiglasstabes mit nicht gefüllter Nut und die Kurve 10 die Abhängigkeit der Flankensteilheit von der Weglänge mit einem Plexiglasstab, in den eine mattiert,-- Nut eingefräst wurde und die mit Magnesiumoxydpulver gefüllt ist. Die verwendeten Plexiglassfäbe für die Kurven 9 und 10 sind unverspiegelt. Zum Messen der Lichtimpulse eignet sich ein Fotomultiplier, der mit seiner lichtempfindlichen Fläche an eine Stirnseite des Lichtleitstabes angelehnt wird.
Auf Grund dieser Eigenschaft läßt der so gestaltete Lichtleitstab sich als Empfangsorgan verwenden, wenn die Ausdehnung leuchtender Flächen abgetastet werden soll.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur verstärkten Lichtfortpflanzung in Achsenrichtung eines Licht radial auffangenden Lichtleitstabes, dadurch gekennz ei c h n e t , daß mit Hilfe einer längs des Lichtleitstabes eingefrästen, mattierten Nu4 welche mit einem stark reflektierenden Pulver ausgefüllt ist, das Licht durch diffuse Streuung Komponenten in Achsenrichtung erhält und daß der Lichtleitstab zum einfallenden Licht so ausgerichtet wird, daß das einfallende Licht durch den Lichtleitstab auf die Nut fällt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß als stark reflektierendes Pulver Magnesiumoxydpulver verwendet ist.