PL232512B1 - Sposób wytwarzania dyfuzora światłowodowego i dyfuzor światłowodowy wytworzony tym sposobem - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dyfuzora światłowodowego i dyfuzor światłowodowy wytworzony tym sposobem, wykorzystywany zarówno w procesie wykrywania jak i usuwania zmian nowotworowych w terapii fotodynamicznej leczenia nowotworów PDT (Photodynamic Therapy) oraz diagnostyce fotodynamicznej PDD (Photodynamic Diagnostics). Istotą terapii fotodynamicznej PDT jest wykorzystanie zjawiska retencji środka światłoczułego w komórkach objętych zmianami nowotworowymi, stwarzające możliwość usuwania komórek rakowych za pomocą precyzyjnie aplikowanego tego środka aktywowanego za pomocą światła o odpowiedniej długości fali. W terapii PDT, światło do tkanek poddawanych leczeniu dostarczane jest in-vivo z wykorzystaniem pasywnego komponentu światłowodowego zwanego dyfuzorem światła. W większości przypadków wymagane jest, by dyfuzor światłowodowy wypromieniowywał światło w sposób równomierny bokiem tak, że źródłem promieniowania jest obszar cylindryczny o danej wysokości oddalony w określony sposób od końca włókna, natomiast ilość światła niewypromieniowanego bokiem, a wypromieniowywanego z końca włókna jest minimalizowana. Ze względu na zasadę działania światłowodu, w normalnych warunkach całość światła wypromieniowywana jest z końca światłowodu (w obrębie tzw. stożka akceptacji), natomiast ilość światła wypromieniowywana bokiem (poprzez płaszcz światłowodu) jest pomijalna. Tak więc, aby wytworzyć dyfuzor promieniujący bokiem wymagana jest dodatkowa obróbka włókna światłowodowego. Poza tym dyfuzor ten oprócz równomiernego rozkładu przestrzennego natężenia wypromieniowywanego światła powinien posiadać także odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, zwłaszcza odporność na naprężenia mechaniczne występujące podczas wprowadzania go do wnętrza ciała pacjenta, na przykład w przypadku konieczności dokonania przebicia skóry i tkanek ponad obszarem zmienionym chorobowo. Wymaga się również, aby dyfuzory światłowodowe posiadały możliwość przenoszenia wysokich mocy optycznych (powyżej 1W). Jednakże okazało się, że warunki te nie są spełniane w wymaganym stopniu w urządzeniach konwencjonalnych z powodu niedoskonałości ich konstrukcji i sposobów ich wytwarzania.

W opisie patentowym nr GB 2154781 opisano końcówkę włókna światłowodowego stosowaną w fototerapeutycznym leczeniu nowotworów. Włókno to ma część cylindryczną i zwężoną część końcową. Obszar rdzeniowy części końcowej pozbawiony jest osłony zewnętrznej i pokryty jest medium rozpraszającym zawierającym materiał ziarnisty, a czynnik rozpraszający może mieć wzdłuż zwężenia grubość zróżnicowaną i działa jak rozpraszacz wychodzącego światła.

W opisie patentowym nr US 4693556 ujawniono kulisty dyfuzor sferyczny stosowany w terapii fotodynamicznej, w którym na rysunku fig. 2 pokazano dyfuzor w skład, którego wchodzi element rozpraszający ukształtowany bezpośrednio na odsłoniętej końcówce rdzenia włókna światłowodowego i sąsiadująca z nim osłonka bez żadnych dodatkowych elementów wzmacniających, na przykład w postaci elementu tulejowego. Tego rodzaju rozpraszacz sferyczny zwykle wykazuje małą wytrzymałość mechaniczną i sztywność, a zatem nie zapewnia niezawodności mechanicznej tego dyfuzora. Poza tym sposób wytwarzania tego elementu rozpraszającego obejmuje etapy pokrywania osłoniętej części końcówki rdzenia kolejnymi warstwami w celu uzyskania symetrycznej charakterystyki rozpraszania, przy czym taki sposób czyni proces wytwarzania tego elementu nie efektywnym i nie zapewnia również umieszczania końcówki rdzenia włókna dokładnie w środku sfery rozpraszającej, co utrudnia osiągnięcie równomierności wyjściowego strumienia światła.

Znany jest również z opisu patentowego nr US 5303324 dyfuzor do naświetleń wewnętrznych, który na końcu włókna światłowodowego ma umieszczony cylindryczny element rozpraszający światło, którego zewnętrzna powierzchnia ma kształt walca, zakończonego stożkiem, natomiast wewnątrz tego elementu posiada wykonane wyjęcie walcowe dla włókna światłowodowego również zakończonego stożkiem, do którego podstawy przylega płaszczyzna zamykająca to włókno. Element rozpraszający światło wykonany jest z materiału przeźroczystego na przykład z plastiku, zawierającego cząstki rozpraszające światło, które stanowi dwutlenek tytanu lub pył szafirowy. Niedogodnością tego rozwiązania jest także niespełniająca wymogów wytrzymałość mechaniczna, którą ogranicza głównie wytrzymałość połączenia ograniczona tylko do włókna i dodatkowego elementu optycznego.

W znanych rozwiązaniach dyfuzorów wynikających z opisów patentowych nr US 5431647 oraz US5337381A warstwa ochronna przyjmuje postać tulejki nakładanej na włókno, na której końcu wytworzone jest zwierciadło odbijające światło docierające do końca włókna lub do wnętrza tulejki zabezpieczającej koniec włókna wprowadzona jest dodatkowa substancja, której zadaniem jest rozpraszanie światła wychodzącego z włókna światłowodowego do dyfuzora. Jednakże rozwiązania te cePL 232 512 B1 chuje skomplikowany proces technologiczny ich wytwarzania, wymagający wieloetapowego nakładania substancji chemicznych na odsłonięty rdzeń włókna.

Z kolei, znany z polskiego opisu patentowego nr PL 165353 sposób wytwarzania dyfuzora światłowodowego polega na tym, że usuwa się płaszcz i osłonę światłowodu z jednego końca na określonej długości, poleruje się tę odsłoniętą końcówkę rdzenia aż do uzyskania czystej i gładkiej powierzchni, którą pokrywa się warstwą medium rozpraszającego światło, po czym wybiera się materiał bezbarwny i przeźroczysty dla światła o określonej długości i nadaje mu się pożądany kształt, który jest dłuższy od odsłoniętej końcówki rdzenia, a następnie przewierca się tę kształtkę mającą jeden koniec zamknięty głowicą uformowaną stożkowo pod ostrym kątem 30° do 90°. Do kształtki tej wprowadza się odsłoniętą końcówkę rdzenia, po czym mocuje się tę tuleję od strony otwartego jej końca do osłony światłowodu obok odsłoniętej końcówki rdzenia tak, aby dno tej tulei nie stykało się z tą końcówką rdzenia. Wytworzony tym sposobem dyfuzor światłowodowy zawierający światłowód z rdzeniem i osłoną oraz odsłoniętą część rdzenia charakteryzuje się tym, że odsłonięta końcówka rdzenia jest otoczona tuleją w sposób bezkontaktowy, która przymocowana jest do osłony światłowodu w sąsiedztwie tej odsłoniętej końcówki rdzenia, przy czym tuleja ta posiada jeden koniec zamknięty z zewnętrznym profilem stożkowym i drugi koniec otwarty z gwintem wewnętrznym i naniesioną na niego warstwą kleju epoksydowego łączących tę tuleję z płaszczem zewnętrznym światłowodu.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL197108 dyfuzor stosowany w urządzeniach do naświetlań wewnętrznych ciała ludzkiego, który stanowi końcowy odcinek włókna światłowodowego, który w miejsce usuniętego płaszcza polimerowego ma naniesione pokrycie transparentne, przy czym współczynnik załamania światła pokrycia transparentnego jest większy od współczynnika załamania światła rdzenia włókna światłowodowego, w wyniku czego uzyskano równomierne rozchodzenie się światła promieniście i wzdłuż na całym odcinku rdzenia światłowodowego z tym pokryciem transparentnym.

Z kolei, znany z polskiego opisu patentowego nr PL 213485 sposób wytwarzania dyfuzora światłowodowego przeznaczonego do naświetleń wewnętrznych polega na tym, że na całej długości dyfuzora (wzdłuż elementu rozpraszającego) zeszlifowuje się polimerowy płaszcz światłowodu, w wyniku czego zewnętrzna średnica płaszcza maleje wzdłuż elementu świecącego od początku obszaru poddawanego obróbce aż do końca elementu rozpraszającego i całkowicie pokrywa rdzeń wykonany z polimetakrylanu, przy czym podczas tego szlifowania kontroluje się parametry akrylanu dyfuzora w czasie rzeczywistym, a następnie powierzchnię zeszlifowaną poddaje się zmatowieniu. Wytworzony sposobem według tego wynalazku dyfuzor światłowodowy posiada płaszcz polimerowy i rdzeń wykonany z polimetakrylanu, przy czym płaszcz ten wzdłuż elementu świecącego na całej długości tego dyfuzora jest zeszlifowany, a jego zewnętrzna średnica maleje wzdłuż elementu świecącego od światłowodu do końca tego rdzenia i jednocześnie na całej długości końcowej części tego dyfuzora rdzeń pokryty jest zeszlifowanym płaszczem.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji dyfuzora światłowodowego oraz sposobu jego wytwarzania, uwzględniającego wykorzystanie impulsów cieplnych do wytwarzania na włóknie światłowodowym struktur i mikrostruktur wymuszających emisję mocy optycznej normalnie zawartej w modach rdzeniowych propagujących w rdzeniu włókna światłowodowego. Celem wynalazku jes t również opracowanie metody jego wytwarzania, która stanowi znaczące uproszczenie w stosunku do metod znanych z alternatywnego stanu techniki, eliminując znane ich wady, w szczególności problemy związane ze skomplikowaną obróbką chemiczną bądź mechaniczną włókna światłowodowego. Dalszym celem wynalazku jest wytworzenie dyfuzora światłowodowego charakteryzującego się wysoką wytrzymałością mechaniczną, w tym odpornością na naprężenia mechaniczne występujące podczas wprowadzania dyfuzora do wnętrza ciała pacjenta (np. w czasie przebicia jego skóry i tkanek ponad obszarem zmienionym chorobowo), oraz odpornością na wysoką moc optyczną. Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji dyfuzora zapewniającego żądany rozkład przestrzenny natężenia wypromieniowywanego światła, w tym także rozkład równomierny.

Istota sposobu wytwarzania dyfuzora światłowodowego, według wynalazku polega na tym, że na długości 1 - 40 cm włókna światłowodowego usuwa się za pomocą strippera do światłowodów płaszcz polimerowy wraz z jego osłoną akrylową w taki sposób, że fragment tego włókna z odsłoniętym rdzeniem znajduje się w środku, sąsiadując z obu stron z fragmentami tego włókna z nienaruszonym płaszczem polimerowym oraz pokryciem akrylowym, po czym oba nieodsłonięte końce tego włókna światłowodowego mocuje się w uchwytach wewnątrz urządzenia do obróbki szkła, a odsłoniętą część jego rdzenia szklanego o średnicy 50 μm - 1000 μm poddaje się procesowi obróbki termicz4

PL 232 512 B1 no - mechanicznej i mikroprzewężania w tym urządzeniu, polegającemu na tym, że fragment o długości 5 gm - 3000 gm tej części rdzenia nagrzewa się z wykorzystaniem impulsów lasera do temperatury 1500°C - 2500°C w czasie 1 s - 10 s, po czym tak ogrzaną do temperatury plastyczności szkła odsłoniętą część tego rdzenia poddaje się kilkakrotnemu powtarzającemu się procesowi rozciągania i wydłużania w tej temperaturze, uzyskując na jego powierzchni obwodowe mikroprzewężenia o żądanej długości od 10 gm i głębokości od 1 gm. Następnie proces tej obróbki powtarza się wielokrotnie uzyskując kolejne mikroprzewężenia w odstępach od 5 gm, przy czym zarówno wydłużenie jak i głębokość kolejnych mikroprzewężeń oraz odstęp pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami wzrastały uzyskując parametry mikroprzewężenia wynoszące: wydłużenie maksymalnie 2500 gm, głębokość maksymalnie 950 gm i odległości między mikroprzewężeniami maksymalnie 2000 gm, a następnie po zakończeniu tej obróbki jeden z końców tak uformowanego szklanego rdzenia poddaje się myciu w rozpuszczalniku organicznym, a następnie za pomocą noża do włókien światłowodowych koniec części walcowej z wykonanymi na jej powierzchni mikroprzewężeniami poddaje się ścięciu na długość 1 cm - 39,5 cm pod kątem 80° - 100° względem osi podłużnej włókna światłowodowego. Korzystnym jest, gdy odsłoniętą walcową część rdzenia włókna światłowodowego poddaje się procesowi wstępnej obróbki termiczno-mechanicznej, polegającej na nagrzaniu go do temperatury 1500°C - 2500°C w czasie 10 s - 1000 s, a następnie rozciąganiu i przewężeniu go w profil stożkowy do średnicy wynoszącej minimalnie 10 gm przy jego końcu tak, aby długość części rdzenia uległa wydłużeniu maksymalnie do długości 50 cm, po czym otrzymany profil stożkowy rdzenia poddaje się dalszej obróbce termiczno-mechanicznej uzyskując dalsze mikroprzewężenia, które posiadają identyczne długości wynoszące 10 gm - 2500 gm i głębokości wynoszące 1 gm - 950 gm i które usytuowane są w stałej odległości względem siebie wynoszącej 5 gm - 2000 gm. Korzystnym jest, gdy operacje nagrzewania rdzenia i jego rozciągania, powtarza się aż do uzyskania od 2 do 100 stref, w których znajduje się od 2 do 100 mikroprzewężeń o tych samych długościach, głębokościach i odległościach pomiędzy tymi mikroprzewężeniami w każdej strefie. Korzystnie część rdzenia z wykonanymi na jego powierzchni mikroprzewężeniami umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej, której zewnętrzny zamknięty koniec ma kształt stożka, a jej otwarty koniec łączy się szczelnie za pomocą utwardzanego termicznie kleju z zewnętrzną powierzchnią tulejowego pokrycia akrylowego włókna światłowodowego. Korzystnym jest także, gdy część rdzenia z wykonanymi na jego powierzchni mikroprzewężeniami umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej, której zewnętrzny zamknięty koniec ma kształt sfery, jak również gdy użyta transparentna optyczna szklana tulejka ochronna, na swej powierzchni zewnętrznej posiada warstwę matową. Poza tym urządzenie do obróbki szkła wyposażone jest w źródło ciepła w postaci lasera, uchwyty do montażu włókna światłowodowego na czas obróbki wyposażone w V-rowki, sprzężone z systemem pozycjonowania włókna oraz w system wizyjny do obserwacji włókna w trakcie procesu technologicznego i w oprogramowanie sterujące pracą tego urządzenia, zapewniające możliwość podglądu parametrów wytwarzanego dyfuzora w trakcie jego wytwarzania, przy czym korzystnymi jest, gdy urządzenie do obróbki szkła wyposażone jest w źródło ciepła w postaci elektrod wytwarzających łuk elektryczny albo urządzenie to wyposażone jest w źródło ciepła w postaci żarników. Korzystnym jest również, gdy otwarty koniec szklanej tulejki ochronnej łączy się szczelnie z zewnętrzną powierzchnią tulejowego pokrycia akrylowego włókna światłowodowego przy użyciu kleju utwardzanego za pomocą promieniowania UV.

Z kolei istota dyfuzora światłowodowego według wynalazku polega na tym, że posiada on całkowicie odsłoniętą część rdzenia o średnicy wynoszącej 50 gm - 1000 gm włókna światłowodowego i o długości wynoszącej 1 cm - 40 cm, która na swym końcu jest ścięta pod kątem 80°- 100° względem jego osi podłużnej, a na obwodzie swej powierzchni zewnętrznej ta wystająca na zewnątrz część posiada do 1000 mikroprzewężeń, o wzrastających długościach, wynoszących co najmniej 10 gm do 2500 gm oraz o wzrastających głębokościach wynoszących od 1 gm do 950 gm, a także o wzrastających odstępach pomiędzy kolejnymi tymi mikroprzewężeniami wynoszącymi od 5 gm do 2000 gm. Korzystnym jest, gdy kolejne mikroprzewężenia posiadają identyczne długości oraz głębokości, a odstęp pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami jest stały. Korzystnym jest także, gdy mikroprzewężenia te tworzą od 2 do 100 stref, w których znajduje się od 2 do 100 mikroprzewężeń o tych samych długościach, głębokościach i odległościach pomiędzy nimi w każdej strefie. Korzystnym jest również, gdy całkowicie osłoniętą część rdzenia z mikroprzewężeniami i ścięciem pod kątem 80°-100° umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej, która na swej powierzchni zewnętrznej posiada warstwę matową.

PL 232 512 B1

Z kolei odmiana dyfuzora światłowodowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że całkowicie osłonięta część jego rdzenia o średnicy wynoszącej 50 pm - 1000 pm włókna światłowodowego posiada długość wynoszącą 1,5 cm - 50 cm oraz stożkowe przewężenie, które na swym końcu o średnicy wynoszącej 10 pm - 980 pm jest ścięte pod kątem 80°-110° względem jego osi, a na obwodzie tej stożkowej powierzchni zewnętrznej posiada kilka wykonanych mikroprzewężeń o wzrastających długościach wynoszących od 10 pm do 2500 pm oraz o wzrastających głębokościach wynoszących od 1 pm do 950 pm, a także o wzrastających odstępach pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami wynoszącymi od 5 pm do 2000 pm. Korzystnym jest, gdy kolejne mikroprzewężenia posiadają identyczne długości oraz głębokości, a odstęp pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami jest stały jak również, gdy mikroprzewężęnia te tworzą od 2 do 100 stref, w których znajduje się od 2 do 100 mikroprzewężeń o tych samych długościach, głębokościach i odległościach pomiędzy nimi w każdej strefie. Korzystnym jest także, gdy całkowicie odsłoniętą część rdzenia z jego mikroprzewężaniami i ścięciem pod kątem 80° - 100° umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej, która na swej powierzchni zewnętrznej posiada warstwę matową.

Zarówno konstrukcja jak i uproszczona metoda wytwarzania dyfuzora według wynalazku eliminują wady i niedogodności rozwiązań znanych ze stanu techniki, zwłaszcza problemy związane ze skomplikowaną obróbką chemiczną lub mechaniczną włókna światłowodowego. Dyfuzor według wynalazku wykonywany jest na włóknie światłowodowym z płaszczem polimerowym, którego średnica rdzenia wynosi od 50 pm do 1000 pm, dzięki czemu istnieje możliwość dostarczania do tkanek poddawanych terapii PDT wysokich mocy optycznych.

Uproszczona, w stosunku do sposobów znanych ze stanu techniki, metoda wytwarzania dyfuzora według wynalazku uwzględnia etap obróbki termicznej fragmentu włókna światłowodowego z odsłoniętym rdzeniem, w wyniku czego następuje jego kontrolowana deformacja, a na jego powierzchni zewnętrznej wytwarzane są obwodowe, symetryczne względem osi rdzenia struktury i mikrostruktury, przez które światło wycieka i jest rozpraszane.

W dyfuzorze według wynalazku elementy rozpraszające światło mogą przyjąć postać: mikroprzewężeń rdzenia, rowków bądź innych obwodowych mikrostruktur, symetrycznych względem osi włókna, występujących w obszarze rozpraszającym światło kolejno po sobie bądź pojedynczo, Liczba mikrostruktur wytworzonych w obszarze rozpraszającym może wynosić od 1 do 1000. Pojedync za struktura rozpraszająca (na przykład mikroprzewężenie, rowek) wytworzona na powierzchni rdzenia włókna światłowodowego może mieć długość rzędu stosowanej długości fali światła, ale typowo nieprzekraczającą 2000 pm (albo nieprzekraczającą podwojonej średnicy włókna). W dyfuzorze według wynalazku kolejne mikrostruktury wytworzone w obszarze rozpraszającym mogą sąsiadować bezpośrednio ze sobą, bądź mogą być odsunięte na pewną odległość, przy czym dystans pomiędzy nimi może być taki sam dla wszystkich elementów w obszarze rozpraszającym bądź zmieniać się w funkcji jego długości (na przykład zmniejszać się liniowo wraz z zbliżaniem się do końca włókna). Z kolei głębokość mikrostruktur (na przykład mikroprzewężeń rdzenia) może być stała w całym obszarze rozpraszającym bądź zmieniać się w funkcji jego długości (na przykład zmniejszać się wraz ze zbliżaniem się do końca włókna, na którym je wykonano). Dopuszczalne są również rozwiązania, w których obszar rozpraszający światło podzielony jest na kilka części, w których dystans pomiędzy kolejnymi mikrostrukturami bądź ich głębokość przyjmuje różne wartości, stałe bądź zmieniające się zgodnie z zadaną funkcją odległości. Dzięki możliwości swobodnego doboru parametrów geometrycznych mikrostruktur, na których światło jest rozpraszane, w dyfuzorze według wynalazku istnieje możliwość uzyskania przestrzennego rozkładu natężenia światła wokół niego zbliżonego do jednorodnego, ale istnieje również możliwość otrzymania innego rozkładu.

W dyfuzorze według wynalazku, w celu dalszego zwiększenia homogeniczności (równomierności) wypromieniowywanego z niego światła, rdzeń włókna światłowodowego przed wytworzeniem na jego obwodzie struktur i mikrostruktur może zostać poddany wstępnemu przewężaniu, przy czym jest ono wykonywane w taki sposób, że średnica rdzenia maleje w kierunku końca obrabianego fragmentu włókna. Dzięki wprowadzeniu wstępnego przewężania rdzenia, procentowa ilość mocy wypromieniowanej w danym punkcie jego osi podłużnej rośnie w porównaniu do mocy dostarczanej do tego punktu, co pozwala na kompensowanie spadku ilości mocy dostarczanej wynikającego z faktu, że część mocy początkowej została już wypromieniowana we wcześniejszej części dyfuzora. Profil przewężenia, w zależności od wymagań, może być liniowy lub eksponencjalny. Profil liniowy jest najprostszy do uzyskania, natomiast profil eksponencjalny najlepiej kompensuje ubytek mocy dostarczonej, przy czym zrozumiałe jest, że inne profile przewężenia są również możliwe.

PL 232 512 B1

W dyfuzorze według wynalazku odcinek włókna światłowodowego z wytworzonymi obwodowymi mikrostrukturami rozpraszającymi światło zabezpieczony może zostać z wykorzystaniem tulejki osłonowej, otaczającej zabezpieczany koniec włókna w sposób bezkontaktowy, przez co poprawiona zostaje jego wytrzymałość mechaniczna, w szczególności na naprężenia, jakie mogą powstać podczas wprowadzania go do wnętrza ciała pacjenta. Typowo, stosowana jest szklana tulejka (kapilara), która transmituje emitowane przez światłowód światło z jak najmniejszymi stratami absorpcyjnymi. W innym podejściu, tulejka osłonowa może dodatkowo pełnić funkcję elementu dodatkowo rozpraszającego światło, stosowanego w celu dalszego zhomogenizowania mocy wypromieniowanej. Efekt ten może być uzyskany na przykład poprzez odpowiednią obróbkę (na przykład mechaniczną bądź chemiczną) powierzchni tulejki osłonowej lub objętościowo, poprzez zastosowanie na przykład kapilary wykonanej z materiału rozpraszającego.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w przykładach jego realizacji oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia włókno światłowodowe z częściowo usuniętym z niego płaszczem polimerowym wraz z jego pokryciem akrylowym w widoku z przodu, fig. 2 - pierwszą odmianę dyfuzora światłowodowego z nieprzewężonym rdzeniem światłowodowym, na którym zostały wytworzone dwa osiowe mikroprzewężenia o jednakowych wymiarach, w przekroju osiowym, fig. 3 - tę samą odmianę dyfuzora z tysiącem mikroprzewężęń o jednakowych wymiarach, w przekroju osiowym, fig. 4 - tę samą odmianę dyfuzora z dwoma mikroprzewężeniami o zróżnicowanych wymiarach, w przekroju osiowym, fig. 5 - tę samą odmianę dyfuzora z tysiącem mikroprzewężęń o zróżnicowanych wymiarach, w przekroju osiowym, fig. 6 - tę samą odmianę dyfuzora z dwiema strefami mikroprzewężeń o jednakowych wymiarach w każdej z tych stref, w przekroju osiowym, fig. 7 - tę samą odmianę dyfuzora ze stoma strefami mikroprzewężeń o jednakowych wymiarach w każdej z tych stref, w przekroju osiowym, fig. 8 - drugą odmianę dyfuzora światłowodowego w przekroju osiowym z przewężonym stożkowo rdzeniem światłowodowym, na którym zostało wytworzonych tysiąc osiowych mikroprzewężeń o jednakowych wymiarach, w przekroju osiowym, fig. 9 - tę samą odmianę dyfuzora z tysiącem mikroprzewężęń o zróżnicowanych wymiarach, w przekroju osiowym, fig. 10 - tę samą odmianę dyfuzora ze stoma strefami mikroprzewężeń o jednakowych wymiarach w każdej z tych stref, w przekroju osiowym, fig. 11 - pierwszą odmianę dyfuzora światłowodowego umieszczonego w transparentnej optycznie szklanej tulejce osłonowej o kształcie walca z czołem stożkowym, na której powierzchni wytworzono warstwę matową, w przekroju osiowym, fig. 12 - drugą odmianę dyfuzora światłowodowego umieszczonego w transparentnej optycznie szklanej tulejce osłonowej o kształcie walca z czołem sferycznym, na której powierzchni wytworzono warstwę matową w przekroju osiowym.

Poniżej opisano przykładowe sposoby wytwarzania dyfuzora światłowodowego przedstawionego na rysunku fig. 1 -12.

P r z y k ł a d 1

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 2 wykonano na włóknie światłowodowym 1, posiadającym rdzeń 2 o średnicy 0 = 50 pm, płaszcz polimerowy 3, oraz akrylowe pokrycie pierwotne 4. Na odcinku tego włókna o długości L= 1 cm za pomocą strippera do włókien światłowodowych usunięto płaszcz polimerowy 3 wraz z pokryciem akrylowym 4, w wyniku czego odsłonięty został rdzeń 2 włókna światłowodowego 1. Czynność tę zwaną strippowaniem okienkowym wykonano w taki sposób, że fragment włókna 5 z odsłoniętym rdzeniem 2 znajduje się w środku, sąsiadując z obu stron z fragmentami włókna światłowodowego 1 z nienaruszonym płaszczem polimerowym 3 oraz z pokryciem akrylowym 4. Tak przygotowane włókno światłowodowe 1 zamocowano wewnątrz urządzenia do obróbki szkła w taki sposób, że fragment włókna 5 z odsłoniętym całkowicie rdzeniem 2 znajdował się w środku, a odcinki włókna światłowodowego z nienaruszonym płaszczem polimerowym 3 z pokryciem akrylowym 4 zamocowano w uchwytach tego urządzenia wyposażonych w tak zwane V-rowki. Urządzenie to wyposażone było w źródło ciepła w postaci lasera, system pozycjonowania włókna światłowodowego w trakcie jego obróbki termicznej, system wizyjny do obserwacji włókna w trakcie procesu technologicznego oraz oprogramowanie sterujące jego pracą, umożliwiające również podgląd parametrów dyfuzora w trakcie jego wytwarzania, w czasie rzeczywistym. Zamocowany wewnątrz tego urządzenia fragment włókna 5 z odsłoniętym rdzeniem 2 poddano obróbce termiczno-mechanicznej, przy czym proces ten był wykonywany w kilku etapach, w sposób iteracyjny. W pierwszym etapie, fragment odsłoniętego rdzenia o długości 5 pm (niepokazanej na rysunku) rozgrzano z wykorzystaniem impulsu lasera w czasie 10 s do temperatury 1500°C, przy czym natychmiast po osiągnięciu temperatury plastyczności szkła (jeszcze w czasie nagrzewania z wykorzystaniem impulsu lasera) rozgrzany fragment rdzenia 2 rozciągnięto i wydłużono o A = 10 pm, w wyniku, czego na jego

PL 232 512 B1 powierzchni uzyskano obwodowe mikroprzewężenie 7 o głębokości D = 1 nm. W kolejnym etapie procesu technologicznego, obróbce termicznej poddano następny fragment rdzenia 2, również o długości 5 nm, który po osiągnięciu temperatury plastyczności szkła rozciągano i wydłużono również o A = 10 nm, uzyskując analogiczne mikroprzewężenie 7 o głębokości D = 1 nm, przy czym odstęp pomiędzy tymi mikroprzewężeniami wynosił G = 2000 nm. Po zakończeniu procesu obróbki termiczno-mechanicznej i uzyskaniu tych mikroprzewężeń na części 5 włókna światłowodowego fragment włókna z odsłoniętym rdzeniem 2 przemyto rozpuszczalnikiem organicznym (alkoholem izopropylowym) i za pomocą nożyka do włókien światłowodowych przycięto jego koniec 6 na długość L1 = 1 cm pod kątem a = 80° względem osi podłużnej tego włókna.

P r z y k ł a d 2

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 3 wykonano na włóknie światłowodowym 1, posiadającym rdzeń 2 o średnicy 0 = 1000 nm, płaszcz polimerowy 3, oraz akrylowe pokrycie pierwotne 4. Na odcinku tego włókna o długości L= 40 cm za pomocą strippera do włókien światłowodowych usunięto płaszcz polimerowy 3 wraz z pokryciem akrylowym 4, w wyniku czego odsłonięty został rdzeń 2 włókna światłowodowego 1. Czynność tę zwaną strippowaniem okienkowym wykonano w taki sposób, że fragment włókna 5 z odsłoniętym rdzeniem 2 znajduje się w środku, sąsiadując z obu stron z fragmentami włókna światłowodowego 1 z nienaruszonym płaszczem polimerowym 3 oraz z pokryciem akrylowym 4. Tak przygotowane włókno światłowodowe 1 zamocowano wewnątrz urządzenia do obróbki szkła w taki sposób, że fragment włókna 5 z odsłoniętym całkowicie rdzeniem 2 znajdował się w środku, a odcinki włókna światłowodowego z nienaruszonym płaszczem polimerowym 3 z pokryciem akrylowym 4 zamocowano w uchwytach tego urządzenia wyposażonych w tak zwane V-rowki. Urządzenie to wyposażone było w źródło ciepła w postaci lasera, system pozycjonowania włókna światłowodowego w trakcie jego obróbki termicznej, system wizyjny do obserwacji włókna w trakcie procesu technologicznego oraz oprogramowanie sterujące jego pracą, umożliwiające również podgląd parametrów dyfuzora w trakcie jego wytwarzania, w czasie rzeczywistym. Zamocowany wewnątrz tego urządzenia fragment włókna 5 z odsłoniętym rdzeniem 2 poddano obróbce termiczno-mechanicznej, przy czym proces ten był wykonywany w kilku etapach, w sposób iteracyjny. W pierwszym etapie, fragment odsłoniętego rdzenia o długości 3000 nm (niepokazanej na rysunku) rozgrzano z wykorzystaniem impulsu lasera w czasie 1 s do temperatury 2500°C, przy czym natychmiast po osiągnięciu temperatury plastyczności szkła (jeszcze w czasie nagrzewania z wykorzystaniem impulsu lasera) rozgrzany fragment rdzenia 2 rozciągnięto i wydłużono o A = 2500 nm, w wyniku, czego na jego powierzchni uzyskano obwodowe mikroprzewężenie 7 o głębokości D = 950 nm. W kolejnym etapie procesu technologicznego, obróbce termicznej poddano następny fragment rdzenia 2, również o długości 3000 nm, który po osiągnięciu temperatury plastyczności szkła rozciągano i wydłużono również o A = 2500 nm, uzyskując analogiczne mikroprzewężenie 7 o głębokości D = 950 nm, po czym operację tę powtarzano wielokrotnie uzyskując 1000 takich mikroprzewężeń, przy czym odstęp pomiędzy tymi mikroprzewężeniami wynosił G = 5 nm. Po zakończeniu procesu obróbki termicznej i uzyskaniu tych mikroprzewężeń na części 5 włókna światłowodowego fragment włókna z odsłoniętym rdzeniem 2 przemyto rozpuszczalnikiem organicznym (alkoholem izopropylowym) i za pomocą nożyka do włókien światłowodowych przycięto jego koniec 6 pod kątem β = 100° na długości L1 = 39,5 cm względem osi podłużnej tego włókna.

P r z y k ł a d 3

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 4 wykonano sposobem opisanym w przykładzie 1 z tą różnicą, że rozgrzany fragment rdzenia 2 rozciągnięto i wydłużono o A = 10 nm, w wyniku, czego na jego powierzchni uzyskano obwodowe mikroprzewężenie 7 o głębokości D = 1 nm, zaś w kolejnym etapie procesu technologicznego, obróbce termicznej poddano następny fragment rdzenia 2, który po osiągnięciu temperatury plastyczności szkła rozciągano i wydłużono o długość B = 20 nm, uzyskując mikroprzewężenie 8 o głębokości E = 2 nm. Pozostałe czynności technologiczne nie uległy zmianie.

P r z y k ł a d 4

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 5 wykonano sposobem opisanym w przykładzie 2 z tą różnicą, że rozgrzany fragment rdzenia 2 rozciągnięto i wydłużono o A = 200 nm, w wyniku, czego na jego powierzchni uzyskano obwodowe mikroprzewężenie 7 o głębokości D = 500 nm, zaś w kolejnym etapie procesu technologicznego, obróbce termiczno poddano następny fragment rdzenia 2, który po osiągnięciu temperatury plastyczności szkła rozciągano i wydłużono o B = 220 nm, uzyskując mikroprzewężenie 8 o głębokości E = 550 nm, przy czym odstęp pomiędzy

PL 232 512 B1 tymi mikroprzewężeniami wynosił G = 5 gm, po czym operację tę powtarzano wielokrotnie uzyskując do 1000 mikroprzewężeń, przy czym zarówno wydłużenie jak i głębokość kolejnych mikroprzewężeń oraz odstęp pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami wzrastał na przykład według zadanej funkcji matematycznej (liniowej), aż do uzyskania mikroprzewężenia 9 o wartości maksymalnej wydłużenia C = 2500 gm, głębokości F = 950 gm i odległości między mikroprzewężeniami G1 = 2000 gm. Pozostałe czynności technologiczne nie uległy zmianie.

P r z y k ł a d 5

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 6 wykonano sposobem opisanym w przykładzie 3 z tą różnicą, że operację, w wyniku której otrzymano mikroprzewężania 7 i 8, powtarzano wielokrotnie aż do uzyskania 100 identycznych mikroprzewężeń 7 oraz usytuowanych za nimi 100 mikroprzewężeń 8 tworząc dwie strefy mikroprzewężeń o tych samych wymiarach. Pozostałe czynności technologiczne nie uległy zmianie.

P r z y k ł a d 6

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 7 wykonano sposobem opisanym w przykładzie 4 z tą różnicą, że operację, w wyniku której otrzymano kolejne mikroprzewężenia, powtarzano wielokrotnie analogicznie jak przykładzie 5 aż do uzyskania 100 stref po dwa mikroprzewężenia o tych samych wymiarach. Pozostałe czynności technologiczne nie uległy zmianie.

P r z y k ł a d 7

Sposób wykonania dyfuzora światłowodowego według któregokolwiek z przykładów 1-6 uzupełniono o dodatkową obróbkę termiczno-mechaniczną polegającą na tym, że po usunięciu płaszcza polimerowego 3 oraz pokrycia akrylowego 4 z fragmentu 10 włókna światłowodowego 1 i odsłonięciu jego rdzenia 2 fragment ten poddano wstępnej obróbce termicznej, nagrzewając go do temperatury 1500°C w czasie 1000 s oraz dokonując jego przewężenia do średnicy 01 wynoszącej minimalnie 10 gm na jego końcu 11 w taki sposób, że średnica rdzenia zmniejszała się liniowo (stożkowo), a długość fragmentu włókna 10 z odsłoniętym rdzeniem 2 uległa zwiększeniu do długości L3 wynoszącej maksymalnie 50 cm. Tak przygotowany fragment włókna 10 z odsłoniętym rdzeniem 2 poddano dalszym identycznym operacjom technologicznym opisanym w przykładach 1-6.

P r z y k ł a d 8

Dyfuzor światłowodowy wykonano sposobem analogicznym jak w przykładzie 7, a różnica polega na tym, że fragment rdzenia 2 poddano wstępnej obróbce termicznej, nagrzewając go do temperatury 2500°C w czasie 10 s uzyskując żądane parametry.

P r z y k ł a d 9

Dyfuzor światłowodowy wykonano sposobami opisanymi w przykładach 1-8, przy czym każdy z tych sposobów uzupełniano o operację polegającą na umieszczeniu odpowiednio przyciętego rdzenia 2 w transparentnie optycznej szklanej tulei 12, której zewnętrzny zamknięty koniec 13 miał kształt stożka, a jej otwarty koniec połączono szczelnie za pomocą kleju 14 utwardzanego termicznie z zewnętrzną powierzchnią pokrycia akrylowego 4 włókna światłowodowego 1.

W innych przykładach sposobu wykonania dyfuzora światłowodowego zamknięty koniec 13 transparentnie optycznej szklanej tulei miał kształt sfery 15, a jego otwarty koniec połączono szczelnie przy użyciu kleju 16 utwardzanego za pomocą promieniowania UV z zewnętrzną powierzchnią pokrycia akrylowego 4 włókna światłowodowego 1.

W kolejnych przykładach sposobu wykonania dyfuzora światłowodowego zamknięty koniec 13 zabezpieczono za pomocą transparentnej optycznie szklanej tulejki ochronnej 12, z wytworzoną na jej powierzchni dodatkową warstwą matową 17.

Poza tym, opisane wyżej w przykładach 1-9 sposoby wytwarzania włókien światłowodowych prowadzono w urządzeniu do obróbki szkła, które wyposażone było w źródła ciepła, które stanowiły elektrody wytwarzające łuk elektryczny lub żarniki.

Poniżej opisano przykładowe sposoby wytwarzania dyfuzora światłowodowego przedstawionego na rysunku fig. 1 -12.

P r z y k ł a d 10

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 2 składa się z odcinka włókna światłowodowego 1 posiadającego szklany walcowy rdzeń 2 o średnicy 0 = 50 gm, umieszczony w tulejowym płaszczu polimerowym 3 osłoniętym zewnętrznym akrylowym tulejowym pokryciem 4, przy czym z tego włókna wystaje na zewnątrz część 5 rdzenia 2 o długości L1 = 1 cm, która na swym końcu 6 jest ścięta pod kątem a = 80° względem podłużnej osi tego włókna, a na obwodzie swej walcowej powierzchni zewnętrznej ta wystająca część 5 rdzenia 2 posiada wykonane dwa mikroprzewężenia 7

PL 232 512 B1 o długości A = 10 pm i głębokości D = 1 pm każde, w odstępie pomiędzy tymi mikroprzewężeniami o długości G = 2000 pm, na których rozpraszane jest światło.

P r z y k ł a d 11

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 3 składa się z odcinka włókna światłowodowego 1 posiadającego szklany walcowy rdzeń 2 o średnicy 0 = 1000 pm, umieszczony w tulejowym płaszczu polimerowym 3 osłoniętym zewnętrznym akrylowym tulejowym pokryciem 4, przy czym z tego włókna wystaje na zewnątrz część 5 rdzenia 2 o długości L1 = 39,5 cm, która na swym końcu 6 jest ścięta pod kątem β = 100° względem podłużnej osi tego włókna, a na obwodzie swej walcowej powierzchni zewnętrznej ta wystająca część 5 rdzenia 2 posiada 1000 mikroprzewężeń 7 o długości A = 2500 pm i głębokości D = 950 pm, w odstępach pomiędzy tymi mikroprzewężeniami o długości G = 5 pm, na których rozpraszane jest światło.

P r z y k ł a d 12

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 4 składa się z odcinka włókna światłowodowego 1 posiadającego szklany walcowy rdzeń 2 o średnicy 0 = 50 pm, umieszczony w tulejowym płaszczu polimerowym 3 osłoniętym zewnętrznym akrylowym tulejowym pokryciem 4, przy czym z tego włókna wystaje na zewnątrz część 5 rdzenia 2 o długości L1 = 1 cm, która na swym końcu 6 jest ścięta pod kątem a = 80° względem podłużnej osi tego włókna, a na obwodzie swej walcowej powierzchni zewnętrznej ta wystająca część 5 rdzenia 2 posiada wykonane dwa mikroprzewężenia 7 i 8 odpowiednio o długości A = 10 pm i B = 20 pm oraz odpowiednio głębokości D = 1 pm i E = 2 pm w odstępach pomiędzy tymi mikroprzewężeniami o długości G = 2000 pm, na których rozpraszane jest światło.

P r z y k ł a d 13

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 5 składa się z odcinka włókna światłowodowego 1 posiadającego szklany walcowy rdzeń 2 o średnicy 0 = 1000 pm, umieszczony w tulejowym płaszczu polimerowym 3 osłoniętym zewnętrznym akrylowym tulejowym pokryciem 4, przy czym z tego włókna wystaje na zewnątrz część 5 rdzenia 2 o długości L1 = 39,5 cm, która na swym końcu 6 jest ścięta pod kątem β = 100° względem podłużnej osi tego włókna, a na obwodzie swej walcowej powierzchni zewnętrznej ta wystająca część 5 rdzenia 2 posiada 800 mikroprzewężeń, każde o odpowiednio zwiększających się wymiarach według znanej funkcji matem atycznej, przy czym pierwsze mikroprzewężenie posiada długość A = 200 pm i głębokość D = 500 pm, a ostatnie posiada długość C = 2500 pm i głębokość F = 950 pm, a ponadto odstępy pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami wzrastają również według funkcji matematycznej od G = 5 pm do G1 = 2000 pm, na których rozpraszane jest światło.

P r z y k ł a d 14

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 6 składa się z odcinka włókna światłowodowego 1 posiadającego szklany walcowy rdzeń 2 o średnicy 0 = 50 pm, umieszczony w tulejowym płaszczu polimerowym 3 osłoniętym zewnętrznym akrylowym tulejowym pokryciem 4, przy czym z tego włókna wystaje na zewnątrz część 5 rdzenia 2 o długości L1 = 1 cm, która na swym końcu 6 jest ścięta pod kątem a = 80° względem podłużnej osi tego włókna, a na obwodzie swej walcowej powierzchni zewnętrznej ta wystająca część 5 rdzenia 2 posiada sto identycznych mikroprzewężeń 7 oraz usytuowanych za nimi 100 mikroprzewężeń 8 odpowiednio o długości A = 10 pm i B = 20 pm oraz odpowiednio głębokości D = 1 pm i E = 2 pm w odstępach pomiędzy tymi mikroprzewężeniami o długości G = 2000 pm, tworzących dwie strefy mikroprzewężeń o tych samych wymiarach.

P r z y k ł a d 15

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 7 składa się z odcinka włókna światłowodowego 1 posiadającego szklany walcowy rdzeń 2 o średnicy 0 = 1000 pm, umieszczony w tulejowym płaszczu polimerowym 3 osłoniętym zewnętrznym akrylowym tulejowym pokryciem 4, przy czym z tego włókna wystaje na zewnątrz część 5 rdzenia 2 o długości L1 = 39,5 cm, która na swym końcu 6 jest ścięta pod kątem β = 100° względem podłużnej osi tego włókna, a na obwodzie swej walcowej powierzchni zewnętrznej ta wystająca część 5 rdzenia 2 posiada sto stref po dwa mikroprzewężenia o tych samych wymiarach w każdej strefie, przy czym w pierwszej usytuowane są mikroprzewężenia 7 o długości A = 200 pm i głębokości D = 500 pm, zaś w strefie drugiej usytuowane są mikroprzewężenia 8 o długości B = 220 pm i głębokości E = 550 pm, przy czym zarówno wydłużenie jak i głębokość kolejnych mikroprzewężeń wzrasta według funkcji matematycznej, aż do uzyskania mikroprzewężenia 9 o wartości maksymalnego wydłużenia C=2500 pm i głębokości F= 950 pm, a ponadto odległości między mikroprzewężeniami w poszczególnych strefach wzrastają według analogicznej funkcji mate10

PL 232 512 B1 matycznej od odległości G = 5 nm pomiędzy mikroprzewężeniami 7 aż do wartości maksymalnej G1 = 2000 nm pomiędzy mikroprzewężeniami 9.

P r z y k ł a d 16

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 8-10 posiada identyczną budowę jak dyfuzor światłowodowy opisany w przykładach 10-15 (rysunki fig. 2-7) z tą różnicą, że wystająca na zewnątrz część 10 rdzenia 2 o długości L2 = 1,5 cm ma kształt stożka o średnicy 0 wynoszącej 50 nm oraz o średnicy 01 wynoszącej 10 nm na jego końcu 11.

P r z y k ł a d 17

Dyfuzor światłowodowy przedstawiony na rysunku fig. 8-10 posiada identyczną budowę jak dyfuzor światłowodowy opisany w przykładach 10-15 (rysunki fig. 2-7) z tą różnicą, że wystająca na zewnątrz część 10 rdzenia 2 o długości L2 = 50 cm ma kształt stożka o średnicy 0 wynoszącej 1000 nm oraz o średnicy 01 wynoszącej 980 nm na jego końcu 11.

P r z y k ł a d 18

Dyfuzor światłowodowy według któregokolwiek z przykładów 10-17 (pokazany na rysunku fig. 2-10) umieszczono w transparentnie optycznej szklanej tulei 12, której zewnętrzny zamknięty koniec 13 miał kształt stożka, a jej otwarty koniec połączono szczelnie za pomocą kleju 14 utwardzanego termicznie z zewnętrzną powierzchnią pokrycia akrylowego 4 włókna światłowodowego 1, jak pokazano na rysunku fig. 11.

W innych przykładach dyfuzor światłowodowy pokazany na rysunku fig. 2-10 umieszczono w transparentnie optycznej szklanej tulei 12, której zewnętrzny zamknięty koniec 13 miał kształt sfery 15, a jego otwarty koniec połączono szczelnie przy użyciu kleju 16 utwardzanego za pomocą promieniowania UV z zewnętrzną powierzchnią pokrycia akrylowego 4 włókna światłowodowego 1, jak pokazano na rysunku fig. 12.

W kolejnych przykładach wykonania dyfuzor światłowodowy pokazany na rysunku fig. 2-10 umieszczono w transparentnie optycznej szklanej tulei 12, z wytworzoną na jej powierzchni dodatkową warstwą matową 17, jak pokazano na rysunku fig. 11 i 12.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania dyfuzora światłowodowego, w którym z włókna światłowodowego na określonej jego długości usuwa się jego płaszcz wraz z pokryciem zewnętrznym, aż do uzyskania czystej i gładkiej powierzchni odsłoniętego szklanego rdzenia tego włókna, po czym korzystnie końcówkę tego rdzenia umieszcza się w dłuższej od niego szklanej tulejce zakończonej profilem stożkowym, której drugi otwarty koniec osadza się na zewnętrznym pokryciu płaszcza tego światłowodu i dokonuje się szczelnego jej połączenia z tym pokryciem, znamienny tym, że na długości L= 1 - 40 cm włókna światłowodowego (1) usuwa się za pomocą strippera do światłowodów płaszcz polimerowy (3) wraz z jego osłoną akrylową (4) w taki sposób, że fragment włókna (5) z odsłoniętym rdzeniem (2) znajduje się w środku, sąsiadując z obu stron z fragmentami włókna światłowodowego (1) z nienaruszonym płaszczem polimerowym (3) oraz pokryciem akrylowym (4), po czym oba nieodsłonięte końce tego włókna światłowodowego (1) mocuje się w uchwytach wewnątrz urządzenia do obróbki szkła, a odsłoniętą część (5) rdzenia szklanego (2) o średnicy 0 = 50 nm - 1000 nm poddaje się procesowi obróbki termiczno-mechanicznej i mikroprzewężania w tym urządzeniu, polegającemu na tym, że fragment o długości 5 nm - 3000 nm tej części rdzenia (2) nagrzewa się z wykorzystaniem impulsów lasera do temperatury 1500°C - 2500°C w czasie 1 s - 10 s, po czym tak ogrzaną do temperatury plastyczności szkła część (5) tego rdzenia poddaje się kilkakrotnemu powtarzającemu się procesowi rozciągania i wydłużania w tej temperaturze, uzyskując na jego powierzchni obwodowe mikroprzewężenia (7) o żądanej długości A od 10 nm i głębokości D od 1 nm, po czym proces tej obróbki powtarza się wielokrotnie uzyskując kolejne mikroprzewężenia (8 lub 9) w odstępach G od 5 nm, przy czym zarówno wydłużenie jak i głębokość kolejnych mikroprzewężeń oraz odstęp pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami wzrastały uzyskując parametry mikroprzewężenia (9) wynoszące: wydłużenie C maksymalnie 2500 nm, głębokość F maksymalnie 950 nm i odległości między mikroprzewężeniami G1 maksymalnie 2000 nm, a następnie po zakończeniu tej obróbki jeden z końców tak uformowanego szklanego rdzenia (2) poddaje się myciu w rozpuszczalniku organicznym, a następPL 232 512 B1 nie za pomocą noża do włókien światłowodowych koniec (6) części walcowej (5) z wykonanymi na jej powierzchni tymi mikroprzewężeniami poddaje się ścięciu na długość L1 = 1 cm - 39,5 cm pod kątem 80^o-100° względem osi podłużnej włókna światłowodowego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odsłoniętą walcową część (10) rdzenia (2) włókna światłowodowego (1) poddaje się procesowi wstępnej obróbki termiczno-mechanicznej, polegającej na nagrzaniu go do temperatury 1500°C - 2500°C w czasie 10 s - 1000 s, a następnie rozciąganiu i przewężeniu go w profil stożkowy do średnicy 01 wynoszącej minimalnie 10 μm przy jego końcu (11) tak, aby długość L części (10) rdzenia (2) uległa wydłużeniu maksymalnie do długości L3 = 50 cm, po czym otrzymany profil stożkowy rdzenia (2) poddaje się dalszej obróbce termiczno-mechanicznej uzyskując mikroprzewężenia (7 lub 8, lub 9).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że uzyskane mikroprzewężenia (7 lub 8, lub 9) posiadają identyczne długości A = 10 μm - 2500 μm i głębokości D = 1 μm - 950 μm i usytuowane są w stałej odległości względem siebie wynoszącej G = 5 μm - 2000 μm.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że operacje nagrzewania rdzenia (2) i jego rozciągania, powtarza się aż do uzyskania od 2 do 100 stref, w których znajduje się od 2 do 100 mikroprzewężeń (7 lub 8, lub 9) o tych samych ich długościach, głębokościach i odległościach pomiędzy tymi mikroprzewężeniami w każdej strefie.
5. 5. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 1-4 znamienny tym, że część (5 albo 10) rdzenia (2) z wykonanymi na jego powierzchni mikroprzewężeniami (7) lub (7 i 8), lub (7, 8 i 9) umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej (12), której zewnętrzny zamknięty koniec (13) ma kształt stożka, a jej otwarty koniec łączy się szczelnie za pomocą utwardzanego termicznie kleju (14) z zewnętrzną powierzchnią tulejowego pokrycia akrylowego (4) włókna światłowodowego (1).
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że część (5 albo 10) rdzenia (2) z wykonanymi na jego powierzchni mikroprzewężeniami (7) lub (7 i 8), lub (7, 8 i 9) umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej (12), której zewnętrzny zamknięty koniec (15) ma kształt sfery (16).
7. 7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że użyta transparentna optyczna szklana tulejka ochronna ( 12), na swej powierzchni zewnętrznej posiada warstwę matową (17).
8. 8. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że urządzenie do obróbki szkła wyposażone jest w źródło ciepła w postaci lasera, uchwyty do montażu włókna światłowodowego na czas obróbki wyposażone w V-rowki, sprzężone z systemem pozycjonowania włókna oraz w system wizyjny do obserwacji włókna w trakcie procesu technologicznego i w oprogramowanie sterujące pracą tego urządzenia, zapewniające możliwość podglądu parametrów wytwarzanego dyfuzora w trakcie jego wytwarzania.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie do obróbki szkła wyposażone jest w źródło ciepła w postaci elektrod wytwarzających łuk elektryczny albo urządzenie to wyposażone jest w źródło ciepła w postaci żarników.
10. 10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że otwarty koniec tulejki (12) łączy się szczelnie z zewnętrzną powierzchnią tulejowego pokrycia akrylowego (4) włókna światłowodowego (1) przy użyciu kleju (16) utwardzanego za pomocą promieniowania UV.
11. 11. Dyfuzor światłowodowy posiadający odcinek włókna światłowodowego, którego szklany walcowy rdzeń umieszczony jest w tulejkowym płaszczu polimerowym osłoniętym akrylowym tulejowym pokryciem, z którego wystaje na zewnątrz całkowicie odsłonięta część tego rdzenia, który z kolei korzystnie osłonięty jest profilową szklaną tulejką, której drugi otwarty koniec połączony jest szczelnie z zewnętrznym akrylowym pokryciem tego płaszcza, znamienny tym, że całkowicie odsłonięta część (5) rdzenia (2) o średnicy 0 = 50 μm -1000 μm włókna światłowodowego (1) posiada długość L= 1 cm - 40 cm, która na swym końcu (6) jest ścięta pod kątem 80° - 100° względem jego osi podłużnej, a na obwodzie swej powierzchni zewnętrznej ta wystająca na zewnątrz części (5) posiada do 1000 mikroprzewężeń, o wzrastających ich długościach (A) lub (A i B), lub (A, B i C) wynoszących co najmniej 10 μm do 2500 μm oraz o wzrastających ich głębokościach (D) lub (D i E), lub (D, E i F) wynoszących od 1 μm do 950 μm, a także o wzrastających odstępach (G lub G1) pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami (7) lub (7 i 8), lub (7, 8 i 9) wynoszącymi od 5 μm do 2000 μm.

    PL 232 512 B1
12. 12. Dyfuzor światłowodowy według zastrz. 11, znamienny tym, że kolejne mikroprzewężenia (7 lub 8, lub 9) posiadają identyczne długości (A lub B, lub C) oraz głębokości (D lub E, lub F), a odstęp (G lub G1) pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami jest stały.
13. 13. Dyfuzor światłowodowy według zastrz. 11, znamienny tym, że mikroprzewężenia (7 lub 8, lub 9) tworzą od 2 do 100 stref, w których znajduje się od 2 do 100 mikroprzewężeń o tych samych ich długościach (A lub B, lub C), głębokościach (D lub E, lub F) i odległościach (G lub G1) pomiędzy tymi mikroprzewężeniami w każdej strefie.
14. 14. Dyfuzor według zastrz. 11, znamienny tym, że całkowicie osłoniętą część (5) rdzenia (2) z mikroprzewężeniami (7) lub (7 i 8), lub (7, 8 i 9) i ścięciem pod kątem 80°-100° umieszcza się w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej (12), która na swej powierzchni zewnętrznej posiada warstwę matową (17).
15. 15. Dyfuzor światłowodowy posiadający odcinek włókna światłowodowego, którego szklany walcowy rdzeń umieszczony jest w tulejkowym płaszczu polimerowym osłoniętym akrylowym tulejowym pokryciem, z którego wystaje na zewnątrz całkowicie odsłonięta część tego rdzenia, który z kolei korzystnie osłonięty jest profilową szklaną tulejką, której drugi otwarty koniec połączony jest szczelnie z zewnętrznym akrylowym pokryciem tego płaszcza, znamienny tym, że całkowicie osłonięta część (10) rdzenia (2) o średnicy 0 = 50 pm-1000 pm włókna światłowodowego (1) posiada długość L2 = 1,5 cm - 50 cm oraz stożkowe przewężenie, które na swym końcu (11) o średnicy 01 wynoszącej 10 pm - 980 pm jest ścięte pod kątem 80° - 110° względem jego osi, a na obwodzie tej stożkowej powierzchni zewnętrznej posiada kilka wykonanych mikroprzewężeń o wzrastających ich długościach (A) lub (A i B), lub (A, B i C) wynoszących od 10 pm do 2500 pm oraz o wzrastających ich głębokościach (D) lub (D i E), lub (D, E i F) wynoszących od 1 pm do 950 pm, a także o wzrastających odstępach (G lub G1 ) pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami (7) lub (7 i 8), lub (7, 8 i 9) wynoszącymi od 5 pm do 2000 pm.
16. 16. Dyfuzor światłowodowy według zastrz. 15, znamienny tym, że kolejne mikroprzewężenia (7 lub 8, lub 9) posiadają identyczne długości (A lub B, lub C) oraz głębokości (D lub E, lub F), a odstęp (G lub G1) pomiędzy kolejnymi mikroprzewężeniami jest stały.
17. 17. Dyfuzor światłowodowy według zastrz. 15 znamienny tym, że mikroprzewężenia (7 lub 8, lub 9) tworzą od 2 do 100 stref, w których znajduje się od 2 do 100 mikroprzewężeń o tych samych ich długościach (A lub B, lub C), głębokościach (D lub E, lub F) i odległościach (G lub G1 ) pomiędzy tymi mikroprzewężeniami w każdej strefie.
18. 18. Dyfuzor według zastrz. 15, znamienny tym, że całkowicie odsłoniętą część (10) rdzenia (2) z mikroprzewężeniami (7) lub (7 i 8), lub (7, 8 i 9) i ścięciem pod kątem 80°-100° umieszcza jest w transparentnej optycznie szklanej tulejce ochronnej (12), która na swej powierzchni zewnętrznej posiada warstwę matową (17).