RU2117321C1

RU2117321C1 - Method for manufacturing of fiber-optical unit

Info

Publication number: RU2117321C1
Application number: RU96123613A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Белов; В.Б. Леонтьева; Ю.П. Малышев; А.М. Ушаков; С.В. Чадеева
Original assignee: Московский научно-исследовательский институт "Агат", г.Жуковский
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: fiber-optical receiving-transmitting equipment, medical devices. SUBSTANCE: light guides are arranged on surface of ribbon which is covered with binder. Ends of each light guide in group of n light guides (at least two) are marked by means of color or cuts which provide discrimination of each light guide. Then ribbon is bent into roll. Fiber bundles are produced from light guides with identical marks. EFFECT: increased reliability of information about object under investigation due to decreased influence of flaws on its surface and illumination variance. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к волоконной оптике и может быть использовано при изготовлении волоконно-оптических приемо-передающих устройств для измерительных приборов различного назначения, в том числе для медицинских приборов. The invention relates to fiber optics and can be used in the manufacture of fiber-optic transceivers for measuring devices for various purposes, including for medical devices.

Известно приемо-передающее устройство, выполненное в виде волоконно-оптического жгута, в способе изготовления которого приемные и передающие волокна закрепляются на одном конце произвольным образом, а на другом - волокна разделяют на два канала: приемный и передающий [1]. A known transceiver device made in the form of a fiber optic bundle, in the manufacturing method of which the receiving and transmitting fibers are fixed at one end arbitrarily, and at the other, the fibers are divided into two channels: receiving and transmitting [1].

Известен волоконно-оптический модуль, способ изготовления которого включает регулярное расположение световодов на поверхности, покрытой связующим веществом [2]. Known fiber optic module, a method of manufacturing which includes the regular location of the optical fibers on a surface coated with a binder [2].

Волоконно-оптический модуль, изготовленный данным способом, не позволяет в ряде случаев получать достаточно достоверную информацию об исследуемом объекте. The fiber-optic module manufactured by this method does not allow in some cases to obtain sufficiently reliable information about the investigated object.

Предлагаемый способ позволяет создать волоконно-оптический модуль, обеспечивающий повышение достоверности информации об исследуемом объекте за счет снижения влияния дефектов его поверхности и неравномерности освещения. The proposed method allows you to create a fiber optic module that provides increased reliability of information about the investigated object by reducing the influence of defects on its surface and uneven lighting.

В предлагаемом способе изготовления волоконно-оптического модуля, включающем регулярное расположение световодов на плоской поверхности, покрытой связующим веществом, дополнительно маркируют концы каждого световода из периодически повторяющейся на протяжении всей совокупности световодов группы из n световодов (где n≥2), затем скатывают плоскую поверхность в рулон, после чего одинаково отмаркированные световоды формируют в жгуты, причем концы световодов маркируют путем формирования срезов, обеспечивающих различение длин каждого из n световодов, или путем разноцветного окрашивания каждого из n световодов. In the proposed method for manufacturing a fiber optic module, including the regular location of the optical fibers on a flat surface coated with a binder, the ends of each optical fiber are additionally marked from the group of n optical fibers periodically repeating throughout the entire set of optical fibers (where n≥2), then the flat surface is rolled into roll, after which identically labeled fibers are formed into bundles, and the ends of the fibers are marked by forming slices that distinguish the lengths of each of n vetovodov or colored by coloring each of the n waveguides.

Волоконно-оптические модули, являясь составной частью ряда оптических приборов, служат для передачи световой энергии и ее перераспределения в соответствии с функциональными особенностями схемы прибора. Так, например, в известных спектрфотометрах прикладного назначения, с помощью которых определяются цветовые характеристики исследуемых образцов, волоконно-оптический модуль через отдельный набор (жгут) световодов подает на образец излучение от источника, входящего в состав прибора, обеспечивает прием отраженного от образца светового потока, разделение этого потока на несколько частей и подвод каждой части потока с помощью отдельных жгутов к разным функциональным каналам прибора через узкополосные светофильтры с максимумами пропускания на разных длинах волн. Световые потоки, прошедшие через светофильтры, поступают на фотоприемники и преобразуются ими в электрические сигналы, которые после усиления сравниваются между собой. В результате сравнения вырабатывается количественная оценка цветовой характеристики образца. В некоторых случаях необходимо получить достоверную информацию о параметрах исследуемых образцов несмотря на неповторяющиеся от образца к образцу дефекты поверхности или окраски. Так, например, при оценке цвета тест-полоски при лабораторном анализе биожидкости произвольно расположенные на поверхности полоски разводы или затеки, а также индивидуальные для каждой полоски шероховатости фактуры не позволяют обеспечить требуемую степень достоверности. Влияние индивидуальных дефектов исследуемой поверхности характерно и для фотометров неинвазивного измерения параметров крови. Кроме того, при таких измерениях важно соблюдать равномерность распределения освещения по поверхности образца. Обеспечить снижение влияния дефектов поверхности конкретного образца и неравномерностей освещения на оценку его, например цветовой характеристики, можно путем усреднения световых потоков до их обработки в функциональных каналах прибора. Такое усреднение можно получить, если каждый функциональный канал соединить через волоконно-оптический модуль с каждой из минимально возможных элементарных площадок, равномерно заполняющих весь входной зрачок прибора. Fiber-optic modules, being an integral part of a number of optical devices, serve to transmit light energy and its redistribution in accordance with the functional features of the device circuit. For example, in well-known applied spectrophotometers with which the color characteristics of the samples under study are determined, the fiber-optic module, through a separate set (bundle) of optical fibers, delivers radiation to the sample from a source that is part of the device, ensures the reception of the light flux reflected from the sample, dividing this stream into several parts and supplying each part of the stream using separate bundles to different functional channels of the device through narrow-band filters with maximum pass different wavelengths. Luminous fluxes passing through the filters are fed to photodetectors and converted by them into electrical signals, which after amplification are compared with each other. As a result of the comparison, a quantitative assessment of the color characteristic of the sample is produced. In some cases, it is necessary to obtain reliable information about the parameters of the studied samples despite surface or color defects that do not repeat from sample to sample. So, for example, when evaluating the color of a test strip in a laboratory analysis of biofluid, stains or streaks randomly located on the surface of the strip, as well as individual textures for each strip of roughness, do not provide the required degree of reliability. The influence of individual defects of the studied surface is also characteristic of non-invasive measurement of blood parameters. In addition, in such measurements it is important to maintain a uniform distribution of lighting over the surface of the sample. To reduce the influence of surface defects of a particular sample and irregularities of illumination on its assessment, for example, color characteristics, it is possible by averaging the light fluxes before processing them in the functional channels of the device. Such averaging can be obtained if each functional channel is connected through a fiber optic module with each of the minimum possible elementary areas that uniformly fill the entire entrance pupil of the device.

Поставленную задачу решает волоконно-оптический модуль, у которого передающие и приемные световоды каждого функционального канала, чередуясь друг с другом, располагаются по всему входному зрачку таким образом, что образуют псевдопериодическую структуру. При этом передающие световоды подадут одинаковое освещение на все элементы поверхности образца, а приемные световоды каждого функционального канала будут содержать световые потоки, отраженные от всех элементов поверхности образца. Это обеспечит как равномерность засветки, так и усреднение отраженных световых потоков по всей поверхности исследуемого образца, что значительно снизит влияние неоднородностей и повысит достоверность измерений. The problem is solved by a fiber-optic module, in which the transmitting and receiving fibers of each functional channel, alternating with each other, are located throughout the entrance pupil in such a way that they form a pseudoperiodic structure. In this case, the transmitting fibers will provide the same illumination to all elements of the surface of the sample, and the receiving fibers of each functional channel will contain light fluxes reflected from all elements of the surface of the sample. This will ensure both uniformity of illumination and averaging of reflected light fluxes over the entire surface of the sample under study, which will significantly reduce the effect of inhomogeneities and increase the reliability of measurements.

Изобретение поясняется на фиг. 1-5. The invention is illustrated in FIG. 1-5.

Для создания указанного волоконно-оптического модуля предлагается способ, включающий в себя следующие поочередные операции:
1. Расположение световодов в один ряд (фиг.1) на покрытой связующим веществом плоской поверхности (ленте) длиной Nd, где d - диаметр световода, а N - общее число световодов, необходимое для заполнения входного зрачка модуля.To create the specified fiber optic module, a method is proposed that includes the following successive operations:
1. The arrangement of the optical fibers in one row (Fig. 1) on a flat surface coated with a binder (tape) of length Nd, where d is the diameter of the optical fiber and N is the total number of optical fibers needed to fill the entrance pupil of the module.

2. Маркировку (фиг. 2) расположенных с одной стороны ленты концов световодов, когда каждый световод поочередно один за другим отмечается разными метками, число которых соответствует заданному числу жгутов n по числу функциональных блоков прибора, образуя группу в n световодов, которая периодически повторяется по всей совокупности световодов, уложенных на ленту. 2. Marking (Fig. 2) of the ends of the optical fibers located on one side of the tape, when each optical fiber is marked one after another by different labels, the number of which corresponds to a given number of bundles n according to the number of functional units of the device, forming a group of n optical fibers, which is repeated periodically the entire set of optical fibers laid on the tape.

За счет маркировки происходит выделение соответствующего световода из группы для соединения с соответствующим функциональным блоком. Due to the marking, the corresponding fiber is selected from the group for connection with the corresponding functional unit.

3. Скатывание ленты с отмаркированными световодами в рулон (фиг. 3), за счет чего по всей плоскости входного зрачка располагаются одинаковые группы из n световодов, каждый из которых предназначен для связи с одним из n функциональных каналов, что позволяет равномерно осветить весь образец и принять с каждого его элемента отраженный сигнал для каждого функционального канала. 3. Rolling a tape with marked fibers into a roll (Fig. 3), due to which the same groups of n optical fibers are located along the entire plane of the entrance pupil, each of which is designed to communicate with one of the n functional channels, which allows uniform illumination of the entire sample and receive from each of its elements a reflected signal for each functional channel.

4. Формирование жгутов из одинаково отмаркированных световодов (фиг. 4), что обеспечивает связь каждого функционального канала со всеми элементами входного зрачка. 4. The formation of bundles of identically labeled optical fibers (Fig. 4), which ensures the connection of each functional channel with all elements of the entrance pupil.

При осуществлении операций способа следует учесть: располагаемые на плоской ленте световоды для обеспечения исполнения последующих операций должны иметь с одной стороны ленты свободные концы, выходящие за ее пределы (за пределы связующего вещества); связующее вещество, которым покрыта лента, служит для исключения произвольного перемещения световодов во время изготовления модуля и должно сохранять в течение этого времени свою вязкость (таким условиям, например, удовлетворяет лента-скотч); маркировку световодов осуществляют с одной стороны ленты; исходя из особенностей конкретного прибора, порядок чередования (в т. ч. и повторения) меток внутри группы может задаваться специальным алгоритмом; при необходимости повторения меток внутри периодически повторяюшейся группы (например, для повышения освещенности элементарной площадки исследуемого объекта) число световодов в группе может превышать число меток n, соответствующего числу жгутов. When carrying out the operations of the method, one should take into account: the optical fibers located on a flat tape to ensure the execution of subsequent operations must have free ends on one side of the tape that extend beyond its limits (beyond the bounds of the binder); the binder with which the tape is coated serves to exclude arbitrary movement of the optical fibers during the manufacture of the module and must maintain its viscosity during this time (for example, adhesive tape meets these conditions); fiber marking is carried out on one side of the tape; Based on the characteristics of a particular device, the order of alternation (including repetition) of labels within a group can be specified by a special algorithm; if necessary, repeat labels inside a periodically repeating group (for example, to increase the illumination of the elementary area of the object under study), the number of optical fibers in the group may exceed the number of labels n corresponding to the number of bundles.

Таким образом, вся совокупность признаков предлагаемого способа позволяет создать волоконно-оптический модуль (фиг. 5), в котором обеспечено равномерное освещение всей поверхности объекта и получение каждым функциональным каналом отраженного сигнала со всей его поверхности, что снижает влияние на выходящие из модуля световые потоки неоднородностей отраженного от объекта света, возникающих из-за случайных неповторяющихся дефектов поверхностей исследуемых объектов или из-за неравномерного их освещения, и обеспечивает повышение достоверности получаемой информации. Thus, the totality of the features of the proposed method allows you to create a fiber optic module (Fig. 5), which provides uniform illumination of the entire surface of the object and the receipt by each functional channel of the reflected signal from its entire surface, which reduces the effect on the light fluxes of inhomogeneities coming out of the module the light reflected from the object, arising due to random non-repeating defects in the surfaces of the studied objects or due to their uneven illumination, and provides increased access Roughness of the information received.

Источники информации. Sources of information.

1. Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики, пер. с японского,-Л.: Энергоатомиздат, 1990, с. 147-154. 1. Okosi T. et al. Fiber Optic Sensors, trans. from Japanese, -L .: Energoatomizdat, 1990, p. 147-154.

2. GB 2172411, G 02 B 6/04, 1986. 2. GB 2172411, G 02 B 6/04, 1986.

Claims

1. A method of manufacturing a fiber optic module, including the regular location of the optical fibers on a surface coated with a binder, characterized in that the optical fibers are placed on the flat surface of the tape, while the free ends of the optical fibers extend beyond the tape, the ends are alternately marked on one side of the tape with different labels each fiber from a periodically repeating group of n optical fibers, where n ≥ 2, roll the tape into a roll, and identically labeled fibers form into bundles.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ends of the optical fibers are marked by forming slices that distinguish the length of each of n optical fibers.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ends of the optical fibers are marked by multi-colored staining.