RU2654938C1 - Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации - Google Patents
Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654938C1 RU2654938C1 RU2016152605A RU2016152605A RU2654938C1 RU 2654938 C1 RU2654938 C1 RU 2654938C1 RU 2016152605 A RU2016152605 A RU 2016152605A RU 2016152605 A RU2016152605 A RU 2016152605A RU 2654938 C1 RU2654938 C1 RU 2654938C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- lens
- incoherent
- source
- mirror
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
Abstract
Группа изобретений относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования в различных волоконно-оптических системах, использующих некогерентные источники излучения, в том числе в интроскопах, источниках дистанционного электропитания на базе световодов. Устройство для осуществления способа ввода некогеретного излучения в световод включает последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью. Источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, отличающееся тем, что оно содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, причем у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. Технический результат - повышение эффективности ввода излучения от некогерентного источника с заданной спектральной областью в световод. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования в различных волоконно-оптических системах, использующих некогерентные источники излучения, в том числе в интроскопах, источниках дистанционного электропитания на базе световодов.
Известен способ ввода некогерентного излучения в световод, по которому из испускаемого источником излучения формируется квазипараллельный пучок, затем увеличивается его яркость за счет эффекта самофокусировки, затем уменьшается его диаметр и затем он вводится в световод. Этот способ реализован в устройстве, описанном в Патенте РФ N 2171485 от 27.07 2001 г.
В этом способе ввода излучения в световод нет возможности вводить в световод только части излучения в пучке с заданной спектральной областью. Кроме того, практическая реализация этого способа затруднена тем, что эффект самофокусировки предполагает пучки, у которых интенсивность максимальна в его центре и плавно спадает до нуля на краях. В противном случае единого квазипараллельного пучка не возникает, что, в конечном счете, снижает эффективность ввода некогерентного излучения световод.
Известно устройство ввода некогерентного оптического излучения в световод, для осуществления этого способа (Патент РФ N 2171485 от 27.07. 2001 года). Устройство содержит последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, стеклянную пластинку, выполненную из материала со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковом отверстии которого установлена линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены вплотную друг за другом.
Это устройство обладает низкой эффективностью ввода излучения в световод из-за того, что эффект самофокусировки предполагает пучки, у которых интенсивность максимальна в его центре и плавно спадает до нуля на краях. В противном случае благодаря эффекту самофокусировки вместо одного квазипараллельного пучка возникает несколько пучков, их число при флуктуации светового потока, окружающей температуры меняется, что, в конечном счете, приводит к снижению эффективности ввода излучения световод. Кроме того, в этом устройстве ввода излучения в световод нет возможности вводить в световод только части излучения в пучке с заданной спектральной областью.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности ввода излучения в световод от некогерентного источника с заданной спектральной областью.
Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известном способе ввода некогерентного излучения в световод, по которому из испускаемого источником излучения формируют квазипараллельный пучок, увеличивают его яркость за счет эффекта самофокусировки, уменьшают его диаметр и вводят в световод, перед увеличением яркости из квазипараллельного пучка, сформированного из излучения испускаемого источником излучения, вычленяют пучок с заранее заданной спектральной областью, после чего формируют пучок, имеющий максимальную интенсивностью в центре с плавным ее снижением до нуля на его краях.
Также задача решается устройством, реализующим способ, включающий в себя последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, которое содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям.
Предлагаемый способ позволяет вводить в световод только часть излучения в пучке с заданной спектральной областью.
Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно упростить практическую реализацию устройств и повысить эффективность ввода излучения в световод. Это достигается тем, что формируется пучок, имеющий максимальную интенсивностью в центре с плавным ее снижением до нуля на его краях. В этом случае в процессе самофокусировки формируется единый квазипараллельный пучок без какой-то поперечной структуры.
На чертеже приведена структурная схема устройства.
Устройство содержит источник некогерентного оптического излучения 1, сферическое зеркало 2, линзу с эллипсоидальной поверхностью 3, стеклянную пластинку 4, градиентную стержневую линзу 5, сочленяемую со световодом 6, светофильтр 7, диафрагму 8, пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям.
Стрелками показан ход световых лучей.
Способ осуществляется следующим образом.
При отсутствии напряжения на источнике некогерентного оптического излучения 1 оптическое излучение в световоде отсутствует.
При поступлении напряжения на источник некогерентного оптического излучения 1, его излучение, сконцентрированное сферическим зеркалом 2 и линзой с эллиптической поверхностью 3, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка и попадает на светофильтр 7, который пропускает только ту часть излучения, которая определяется полосой его пропускания. Затем излучение проходит через диафрагму 8, пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. Пройдя эту диафрагму 8, поперечное сечение пучка имеет максимальную интенсивность в его центре и плавно спадает до нуля к краям. Затем излучение попадает на стеклянную пластинку 4. В стеклянной пластинке 4, за счет эффекта самофокусировки пучок света сжимается в квазипараллельный пучок диаметром, равным диаметру градиентной стержневой линзы 4 и далее уже в градиентной стержневой линзе 4, этот пучок фокусируется в пятно, диаметр которого равен диаметру световода 6.
При практической реализации предлагаемого способа стеклянная пластинка может быть выполнена, например, из стекла ТФ-105, у которого
Соответственно критическая мощность некогерентного излучения, при которой возникает самофокусировка
где h - толщина стеклянной пластинки, μ - ее коэффициент поглощения, n, τ - показатель преломления и теплоемкость материала стеклянной пластины, Θ0 - угловой размер источника для точек на выходной апертуре формирующей системы (Сигал Г.Б., Сорокин Ю.М. Нелинейная рефракция в поле нелазерных источников. Журнал технической физики. 1980: т. 50, N4, с. 832-835).
Для стекла ТФ-105 для μ=0,5 и РKP=10 Вт. Этот уровень мощности легко достигается при использовании в качестве источника некогерентного излучения галогенной лампы, например, типа КГМ 6-25+25-2, мощностью 25 Вт, или КГМ - 15-100 мощностью 100 Вт с помощью системы сферическое зеркало - линза, если использовать в составе устройства реализующего предлагаемый способ зеркало со сферической формой и линзу с эллипсоидальной поверхностью.
Изменением толщины стеклянной пластинки в предлагаемой конструкции можно регулировать величину угла светового пучка на выходе из пластинки и соответственно обеспечивать такую апертуру светового пучка, которая соответствует данному световоду.
В предлагаемом способе эффективность ввода некогерентного излучения в световод может достигать ~95%, так как потери энергии некогерентного излучения обусловлены только поглощением в оптических элементах, в том числе в стеклянной пластинке, где происходит самофокусировка.
Предлагаемый способ ввода некогерентного оптического излучения в световод и устройство для его осуществления позволяет существенно снизить габариты осветительных системы и сделать их более экономичным за счет повышения эффективности ввода некогерентного излучения в световод.
Claims (2)
1. Способ ввода некогерентного излучения в световод, по которому из испускаемого источником излучения формируют квазипараллельный пучок, увеличивают его яркость за счет эффекта самофокусировки, уменьшают его диаметр и вводят в световод, отличающийся тем, что перед увеличением яркости из квазипараллельного пучка, сформированного из излучения испускаемого источником излучения, вычленяют пучок с заранее заданной спектральной областью, после чего формируют пучок, имеющий максимальную интенсивность в центре с плавным ее снижением до нуля на его краях.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу с эллиптической поверхностью, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света, градиентную стержневую линзу, световод, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное сферическим зеркалом и линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены друг за другом, отличающееся тем, что оно содержит светофильтр и диафрагму, установленные после линзы с эллиптической поверхностью последовательно друг за другом, причем у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016152605A RU2654938C1 (ru) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016152605A RU2654938C1 (ru) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654938C1 true RU2654938C1 (ru) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016152605A RU2654938C1 (ru) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654938C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696936C1 (ru) * | 2018-12-18 | 2019-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Компактное устройство ввода излучения шаровых ламп в световод |
RU2790037C1 (ru) * | 2022-03-24 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство ввода некогерентного излучения в световод |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1293583A1 (ru) * | 1985-05-06 | 1987-02-28 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Устройство дл измерени распределени показател преломлени по сечению сердечника двухслойного световода |
RU2073829C1 (ru) * | 1992-02-20 | 1997-02-20 | Магаданский филиал Хабаровского государственного технического университета | Устройство для измерения углов |
RU96120630A (ru) * | 1996-10-15 | 1998-12-20 | Оренбургский государственный университет | Устройство ввода некогерентного излучения в световод |
US20050205534A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-22 | Scott Caldwell | Single and dual lensed optical waveguide for uniform welding |
-
2016
- 2016-12-29 RU RU2016152605A patent/RU2654938C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1293583A1 (ru) * | 1985-05-06 | 1987-02-28 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Устройство дл измерени распределени показател преломлени по сечению сердечника двухслойного световода |
RU2073829C1 (ru) * | 1992-02-20 | 1997-02-20 | Магаданский филиал Хабаровского государственного технического университета | Устройство для измерения углов |
RU96120630A (ru) * | 1996-10-15 | 1998-12-20 | Оренбургский государственный университет | Устройство ввода некогерентного излучения в световод |
US20050205534A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-22 | Scott Caldwell | Single and dual lensed optical waveguide for uniform welding |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696936C1 (ru) * | 2018-12-18 | 2019-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Компактное устройство ввода излучения шаровых ламп в световод |
RU2790037C1 (ru) * | 2022-03-24 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство ввода некогерентного излучения в световод |
RU2803715C1 (ru) * | 2023-03-23 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство ввода некогерентного излучения в световод |
RU2805372C1 (ru) * | 2023-03-23 | 2023-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство ввода от источника некогерентного излучения в световод |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106415359B (zh) | 照明装置、方法与医疗成像系统 | |
RU2625633C1 (ru) | Устройство ввода некогерентного излучения в световод | |
US5898802A (en) | Coupling method and apparatus for coupling polymer fibers to a light source for improving power handling capabilities of the polymer fibers | |
DE3587902D1 (de) | Entladungssystem für mit hocher energie pulsiertes ultraviolettlicht. | |
JP2018503123A5 (ru) | ||
RU2654938C1 (ru) | Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации | |
JP2007041378A (ja) | 合波光源 | |
CN103398314A (zh) | 指印光学显现系统的激光均匀照明装置 | |
JPS5535369A (en) | Coupling device of semiconductor laser and optical fiber | |
CN204240178U (zh) | 激光探照灯 | |
RU2666972C1 (ru) | Способ ввода некогерентного излучения в световод и устройство для его реализации | |
CN104049465B (zh) | 一种偏振拼接照明系统 | |
RU2805372C1 (ru) | Устройство ввода от источника некогерентного излучения в световод | |
RU2803715C1 (ru) | Устройство ввода некогерентного излучения в световод | |
RU2696936C1 (ru) | Компактное устройство ввода излучения шаровых ламп в световод | |
JP2014102305A (ja) | 光合波装置 | |
RU2570055C1 (ru) | Инфракрасный зеркально-линзовый объектив | |
US6496620B1 (en) | Method and apparatus for improving power handling capabilities of polymer fibers | |
CN103105737B (zh) | 使用拼接的多光源的光刻装置 | |
RU2171485C1 (ru) | Устройство ввода некогерентного излучения в световод | |
RU2790037C1 (ru) | Устройство ввода некогерентного излучения в световод | |
CN104075211A (zh) | 一种汽车激光远光灯的光学结构 | |
CN203463989U (zh) | 指印光学显现系统的激光均匀照明装置 | |
RU2681668C1 (ru) | Устройство ввода излучения шаровых ламп в световод | |
GB2153515A (en) | Illuminator utilising a solid light guide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181230 |