DK200400179U3 - Sidestrålende optisk fiber ved laser - Google Patents

Description

DK 2004 00179 U3

Beskrivelse

Benævnelse

Sidestrålende optisk fiber ved laser

Frembringelsens anvendelsesområder

Denne frembringelse angår sidestrålende optisk fiber ved laser. Der er i dag mange kendte anvendelsesformer indenfor sidestrålende optiske fibre. Denne metode, hvorpå fiberen bliver lavet om til sidestrålende, åbner imidlertid op for nye og mange flere muligheder. Denne nye fiber er særdeles velegnet til at transportere lys og sende det ud (sidestrålende) i et meget præcist defineret område eller mængde. Fordelen er at lyset kan transporteres over et længere stykke lyslederkabel end med traditionelt sidestrålende lyslederkabel. Den nye teknik muliggør også at skabe en jævn lysudstråling fra det sidestrålende kabel, hvor lysudstrålingen ved den kendte teknik vil være kraftigst i starten og aftage kraftigt over dets længde.

Kendt teknik

Der er frembragt sidestrålende fiber, hvor det er selve kappen på den optiske fiber der krakeleres, brydes eller simpelthen ødelægges. Metoderne til at påvirke kappen er mange, der kan f.eks. nævnes sandblæsning, valsning, varmebehandling, ætsning og laserbehandling af kappen.

Det tekniske problem

Problemet ved den kendte teknik i forhold til den nye, er den manglende kontrol over, hvor den optiske fiber skal være sidestrålende, og i hvor høj grad den skal være sidestrålende indenfor en given længde.

Den nye teknik

En optisk fiber kan transportere lys igennem kemen(6) ved at kappens(5) anderledes brydningsindeks reflekterer eller afbøjer(9) lyset(10) fra en lysgiver(8). Afbøjningen(9) og dermed transporten af lyset(10) kan imidlertid kun ske hvis lyset rammer kappen(5) uden for den kritiske vinkel, rammer lyset inden for den kritiske vinkel vil lyset passere igennem kappen og være tabt(11) (eller sagt på en anden måde bliver den optiske fiber DK 2004 00179 U3 2 $idestrålende)(se figur 4 og 5). Den nye teknik består i at fokusere en laser{2) (evt. flere) forbi kappen(5) ned i selve kemen{6) på den optiske fiber(1) (se figur 1 og 2). Dette gøres på et præcist defineret punkt(4) eller punkter. Laseren koncentrerer varme i punktet(7) og ændrer brydningsindekset i den optiske fiber i dette punkt(se figur 2 og 5). Lysstråler, der sendes igennem den optiske fiber(1) og rammer et punkt(7), vil diffuseres og eller afbøjes, men kun de lysstråler der rammer netop et punkt(7), resten af lyset vil blive transporteret videre i den optiske fiber(1) (se figur 5). Lasere(2) kan programmeres og styres meget præcist ved hjælp af en computer(3). Dette udnyttes ved at man kan skabe bestemte mønstre, ophold eller ændre på tæthedsgraden af punkterne efterhånden som man arbejder sig ned igennem fiberen, Der er mulighed for at kombinere denne sidstnævnte mulighed med at føre flere optiske fibre ind i en konstruktion med flere lasere, hvor man på en gang kan synkronisere tætheden, placeringen og eventuelle ophold af punkter i alle fibrene. Herefter kan de føres de ud af maskinen og bundtes med punkterne nøjagtig ud for hinanden. Et sådant bundt vil f.eks. have intervaller, der skifter imellem udstråling af lys og ingen udstråling af lys.

Den tekniske virkning

Effekten af disse afbrydelser i kernen på den optiske fiber gør, at lyset diffuseres eller afbøjes ud i alle retninger (se figur 5). Der vil derfor være lysstråler der sendes ud imod kappen indenfor den kritiske vinkel (se figur 5). Dette lys vil udefra ses som sidestråling af lys($e figur 5). Det lys der ikke er indenfor den kritiske vinkel vil afbøjes og sendes videre i den optiske fiber (se figur 4 og 5). Dette lys går derfor ikke tabt. Den optiske fiber har stadig sin tynde kappe helt intakt.

Det, at laseren kan programmeres, gør at man som nævnt vil kunne skabe mønstre både i stor skala set udefra, men også inden i selve den optiske fiber til effektbelysning.

Man vil kunne udregne, hvorledes punkterne inde i den optiske fiber skal fordeles og skabe et sidestrålende lyslederkabel og/eller bundt, der har en jævn udstråling af lys over hele dets længde (se figur 3). Udregningen foretages på baggrund af den enkelte optiske fibers længde; den sidestrålende lysintensitet vil naturligvis falde jo længere lyslederkablet er, men lysintensiteten er dog stadig den samme over hele den enkelte optiske fibers længde.

Vælger man en jævn fordeling af punkterne i kernen af den optiske fiber, vil man på grund af den bedre udnyttelse af selve lyset kunne lave et længere sidestrålende lyslederkabel end tidligere.

DK 2004 00179 U3 3

Man vil kunne skabe et lyslederkabel, der er opdelt i intervaller med sidestrålende og ikke sidestrålende områder, eventuelt med symbolværdi til f.eks. nødbelysning. Denne intervalopdeling af tabet (sidestrålingen), gør at man kan lave bundter eller fibre meget længere (med en acceptabel sidestrålende lys intensitet), fordi der kun er tab til siden præcis hvor man ønsker det.

Figurfortegnelse

Figur 1 Viser en skematisk opstilling med 3 lasere, en optisk fiber og en computer der styrer og programmerer laserne.

Figur 2 Viser et close-up af selve processen med den optiske fiber og laserne.

Figur 3 Grafen illustrerer et eksempel på forskellen på den kendte metode og den nye metode til at fremstille sidestrålende optisk fiber. (Den sidestrålende lys intensitet over længde.)

Figur 4 En optisk fiber med en lysgiver, hvor man kan se hvordan lyset reflekteres og afbøjes.

Figur 5 En laserbehandlet optisk fiber med en lysgiver, hvor man kan se hvordan lyset reflekteres og afbøjes.

Udførelseseksempler

De ovennævnte figurer 1 til 5 og de ovenstående tekster viser og forklarer, hvordan frembringelsen skal udføres og fungerer.

DK 2004 00179 U3

DK 2004 00179 U3

DK 2004 00179 U3

Figur 3

LymnimmitM til si dm IBM)

Flb®r1*Htigde .ff fe§r«eft * tømåk i»#é»ék Øétlåtst

kagpS

DK 2004 00179 U3

DK 2004 00179 U3