RU2666972C1 - Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation - Google Patents
Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666972C1 RU2666972C1 RU2017120925A RU2017120925A RU2666972C1 RU 2666972 C1 RU2666972 C1 RU 2666972C1 RU 2017120925 A RU2017120925 A RU 2017120925A RU 2017120925 A RU2017120925 A RU 2017120925A RU 2666972 C1 RU2666972 C1 RU 2666972C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- incoherent
- lens
- beams
- lenses
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
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.The invention relates to fiber-optic technology and is intended for use in various fiber-optic systems using incoherent radiation sources, including introscopes, remote power sources based on optical fibers.
Известен способ ввода некогерентного излучения в световод, в котором используется линза и сферическое зеркало, расположенные на одной оптической оси с источником некогерентного излучения и световодом. Линза и сферическое зеркало располагаются по разные стороны от источника некогерентного излучения. За линзой располагается световод, и в световод поступает не только излучение, идущее от источника некогерентного излучения проходящее через линзу, но и излучение которое направлено в сторону зеркала, за счет его отражении зеркалом (Миронов П.И., Кеткович А.А., Сатаров Д.В. Волоконно-оптическая интероскопия. - Л.: Машиностроение. - 1987. - 286 с.).There is a method of introducing incoherent radiation into a fiber, in which a lens and a spherical mirror are used, located on the same optical axis as the source of incoherent radiation and the fiber. The lens and the spherical mirror are located on opposite sides from the source of incoherent radiation. A fiber is located behind the lens, and not only the radiation coming from the incoherent radiation source passing through the lens enters the fiber, but also the radiation that is directed towards the mirror due to its reflection by the mirror (Mironov P.I., Ketkovich A.A., Satarov D.V. Fiber Optic Interoscopy. - L.: Mechanical Engineering. - 1987. - 286 p.).
Этот способ ввода излучения в световод обладает низкой эффективностью ввода излучения из-за широкой диаграммы направленности источника некогерентного излучения, его низкой яркости и ограниченной числовой апертуры световода, не позволяет вводить в световод излучение только части излучения некогерентного источника излучения с заданной спектральной областью.This method of introducing radiation into a fiber has low radiation input efficiency due to the wide radiation pattern of the incoherent radiation source, its low brightness and the limited numerical aperture of the fiber, and it is not possible to introduce only part of the radiation of an incoherent radiation source with a given spectral region into the fiber.
Известно устройство для реализации этого способа, включающее последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу и световод. Линза и сферическое зеркало располагаются по разные стороны от источника некогерентного излучения. За линзой располагается световод, в который поступает не только излучение, идущее от источника некогерентного излучения проходящее через линзу, но и излучение которое направлено в сторону зеркала, за счет его отражении зеркалом (Миронов П.И., Кеткович А.А., Сатаров Д.В. Волоконно-оптическая интероскопия. - Л.: Машиностроение. - 1987. - 286 с.).A device for implementing this method is known, which includes a mirror, a source of incoherent optical radiation, a lens and a light guide, sequentially mounted on the same optical axis and optically coupled. The lens and the spherical mirror are located on opposite sides from the source of incoherent radiation. Behind the lens there is a light guide, into which not only the radiation coming from the incoherent radiation source passing through the lens, but also the radiation that is directed towards the mirror, due to its reflection by the mirror (Mironov P.I., Ketkovich A.A., Satarov D .V. Fiber Optic Interoscopy. - L.: Mechanical Engineering. - 1987. - 286 p.).
Это устройство обладает низкой эффективностью ввода излучения в световод из-за того, что в световод поступает только часть излучения источника некогерентного излучения соответствующая числовой апертуре световода, распространяющегося как в направлении световода, так в противоположном направлении за счет отражения от зеркала. Кроме того, в этом устройстве ввода излучения в световод нет возможности вводить в световод только части излучения в пучке с заданной спектральной областью.This device has a low efficiency of introducing radiation into the fiber due to the fact that only part of the radiation of the incoherent radiation source corresponding to the numerical aperture of the fiber propagating both in the direction of the fiber and in the opposite direction due to reflection from the mirror enters the fiber. In addition, in this device for introducing radiation into the optical fiber, it is not possible to introduce into the optical fiber only parts of the radiation in a beam with a given spectral region.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности ввода излучения от некогерентного источника с заданной спектральной область в световод.The technical result of the invention is to increase the efficiency of inputting radiation from an incoherent source with a given spectral region into the fiber.
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 и вводят в световод, из излучения, испускаемого источником излучения, формируются квазипаралльные пучки, из каждого пучка вычленяют пучки с заранее заданной спектральной областью, далее из каждого из них формируют пучки, имеющие максимальную интенсивность в центре с плавным ее снижением до нуля на краях, увеличивают их яркость и уменьшают их диаметр за счет эффекта самофокусировки, далее излучение этих пучков вводится в промежуточные световоды, которые далее объединяются в один световод.The problem the technical solution is aimed at is achieved by the fact that in the known method for introducing incoherent radiation into a fiber, according to which a quasi-parallel beam is formed from the radiation emitted by the radiation source and quasi-parallel beams are formed from the radiation emitted by the radiation source, from each beam beams with a predetermined spectral region are separated, then beams having maximum intensity in the center are formed from each of them, with its smooth decrease to zero at the edges, increasing their brightness and their diameter are reduced due to the self-focusing effect, then the radiation of these beams is introduced into the intermediate fibers, which are then combined into one fiber.
Также задача решается устройством для реализации способа, включающим последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу и световод, которое содержит дополнительное зеркало и еще одну первую линзу, две вторые линзы, две стеклянные пластинки со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофусировки пучка света, две градиентные стержневые линзы, два промежуточных световода, два светофильтра, две диафрагмы пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям, источник некогерентного излучения расположен в центре квадрата стороны которого образованны двумя оптическими системами каждая из которых состоит из расположенных на одной оптической оси и оптически связанных зеркала, источника некогерентного излучения и линзой, в каждой оптической системе источник некогерентного излучения расположен между зеркалом и первой линзой так, что излучение от некогерентного источника оптического излучение выходит из первой линзы в виде квазипараллельного пучка, светофильтры, диафрагмы установлены после первых линз с последовательно друг за другом перед второй линзой пройдя вторые линзы, некогерентное излучение поступает на стеклянные пластинки, далее проходит через градиентную стержневую линзу и промежуточные световоды объединенные далее в один, причем стеклянные пластинки, градиентные стерженевые линзы расположены вплотную друг к другу, все линзы сферические.The problem is also solved by a device for implementing the method, including a mirror, an incoherent optical radiation source, a lens and a light guide, which contains an additional mirror and another first lens, two second lenses, two glass plates with a significant dependence of the indicator, which are successively mounted on the same optical axis temperature refractions to ensure self-locking of the light beam, two gradient rod lenses, two intermediate optical fibers, two light filters, two prop diaphragms The scanning of which is maximally in the center and smoothly drops to zero to the edges, the incoherent radiation source is located in the center of the square of the side of which are formed by two optical systems, each of which consists of mirrors located on the same optical axis and incoherent radiation source, and a lens in each optical In the system, an incoherent radiation source is located between the mirror and the first lens so that the radiation from the incoherent optical radiation source leaves the first lens in the form a quasi-parallel beam, filters, apertures are installed after the first lenses, successively after the second lenses, passing through the second lenses, incoherent radiation enters the glass plates, then passes through the gradient rod lens and the intermediate optical fibers are combined further into one, and glass plates, gradient rod lenses located close to each other, all lenses are spherical.
Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность ввода в световод и вводить в него только часть излучения в пучке с заданной спектральной областью.The proposed method allows to increase the efficiency of input into the fiber and to enter into it only part of the radiation in the beam with a given spectral region.
На чертеже приведена структурная схема устройства.The drawing shows a structural diagram of the device.
Устройство содержит источник некогерентного оптического излучения 1, два сферические зеркала 2, две линзы 3, два светофильтра 4, две диафрагмы пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям 5, две вторые линзы 6, стеклянные пластинки со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофусировки пучка света 7, градиентные стержневые линзы 8, два промежуточных световода 9, световод 10,The device contains a source of incoherent optical radiation 1, two
Стрелками показан ход световых лучей.The arrows indicate the course of light rays.
Способ осуществляется следующим образомThe method is as follows
При отсутствии напряжения на источнике некогерентного оптического излучения 1 оптическое излучение в световоде отсутствует.In the absence of voltage at the source of incoherent optical radiation 1, there is no optical radiation in the fiber.
При поступлении напряжения на источник некогерентного оптического излучения 1, его излучение, расчленяется на два пучка, каждый из пучков сформирован одним из сферических зеркал 2 и линзой с эллиптической поверхностью 3, которые расположены на одной оптической оси по разные стороны от источника некогерентного излучения и выходит из линзы 3 в виде квазипараллельного пучка, далее излучение попадает на светофильтр 4, который пропускает только ту часть излучения, которая определяется полосой его пропускания. Затем излучение проходит через диафрагму 5, пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. Пройдя эту диафрагму 5, поперечное сечение пучка имеет максимальную интенсивность в его центре и плавно спадает до нуля к краям. Затем излучение сконцентрированное линзой 6 попадает на стеклянную пластинку 7. В стеклянной пластинке 7, за счет эффекта самофокусировки пучок света сжимается в пучок диаметром, равным диаметру градиентной стержневой линзы 8 и далее уже в градиентной стержневой линзе 8, этот пучок фокусируется в пятно, диаметр которого равен диаметру промежуточного световода 9. Далее промежуточные световоды 9 объединяются в один световод 10.When voltage is applied to the source of incoherent optical radiation 1, its radiation is divided into two beams, each of the beams is formed by one of the
При практической реализации предлагаемого способа стеклянная пластинка может быть выполнена, например, из стекла ТФ-105 у которогоIn the practical implementation of the proposed method, the glass plate can be made, for example, of TF-105 glass in which
Соответственно критическая мощность некогерентного излучения, при которой возникает самофокусировкаAccordingly, the critical power of incoherent radiation at which self-focusing occurs
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, N 4, с. 832-835).where h is the thickness of the glass plate, μ is its absorption coefficient, n, τ is the refractive index and heat capacity of the material of the glass plate, Θ 0 is the angular size of the source for points on the output aperture of the forming system (Sigal GB, Sorokin Yu.M. Nonlinear refraction in the field of non-laser sources. Journal of Technical Physics. 1980, v. 50, No. 4, pp. 832-835).
Для стекла ТФ-105 для μ=0,5 и РКР=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 поверхностьюFor TF-105 glass, for μ = 0.5 and Р КР = 10 W. This power level is easily achieved when using a halogen lamp as a source of incoherent radiation, for example, type KGM 6-25 + 25-2, power 25 W, or KGM - 15 -100 power 100 W using a spherical mirror - lens system, if used as part devices implementing the proposed method a mirror with a spherical shape and a lens with an ellipsoidal surface
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.By changing the thickness of the glass plate in the proposed design, you can adjust the angle of the light beam at the exit of the plate and, accordingly, provide such an aperture of the light beam that corresponds to this fiber.
В предлагаемом способе эффективность ввода некогерентного излучения в промежуточный световод 9 может достигать ~90%, так как потери энергии некогерентного излучения обусловлены только поглощением в оптических элементах, в том числе в стеклянной пластинке, где происходит самофокусировка.In the proposed method, the efficiency of introducing incoherent radiation into the
Соответственно в световод может быть введено ~60% излучения некогерентного излучения источника.Accordingly, ~ 60% of the radiation of incoherent radiation of the source can be introduced into the fiber.
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.The proposed method for introducing incoherent optical radiation into the optical fiber and a device for its implementation can significantly reduce the dimensions of the lighting system and make them more economical by increasing the efficiency of introducing incoherent radiation into the optical fiber.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017120925A RU2666972C1 (en) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017120925A RU2666972C1 (en) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2666972C1 true RU2666972C1 (en) | 2018-09-13 |
Family
ID=63580488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017120925A RU2666972C1 (en) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2666972C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696936C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Compact device for inputting radiation of ball lamps into a light guide |
RU2790037C1 (en) * | 2022-03-24 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Incoherent radiation input device into the optic guide |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2073829C1 (en) * | 1992-02-20 | 1997-02-20 | Магаданский филиал Хабаровского государственного технического университета | Angle gauge |
EP0940701A2 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-08 | Lucent Technologies Inc. | Optical coupler using anamorphic microlens |
RU2171485C1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-07-27 | Оренбургский государственный университет | Device for making noncoherent radiation input into light guide |
US20050205534A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-22 | Scott Caldwell | Single and dual lensed optical waveguide for uniform welding |
RU2625633C1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Device of introducing non-coherent radiation into lightguide |
-
2017
- 2017-06-14 RU RU2017120925A patent/RU2666972C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2073829C1 (en) * | 1992-02-20 | 1997-02-20 | Магаданский филиал Хабаровского государственного технического университета | Angle gauge |
EP0940701A2 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-08 | Lucent Technologies Inc. | Optical coupler using anamorphic microlens |
RU2171485C1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-07-27 | Оренбургский государственный университет | Device for making noncoherent radiation input into light guide |
US20050205534A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-22 | Scott Caldwell | Single and dual lensed optical waveguide for uniform welding |
RU2625633C1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Device of introducing non-coherent radiation into lightguide |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696936C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Compact device for inputting radiation of ball lamps into a light guide |
RU2790037C1 (en) * | 2022-03-24 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Incoherent radiation input device into the optic guide |
RU2803715C1 (en) * | 2023-03-23 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Device for input of incoherent radiation into light guide |
RU2805372C1 (en) * | 2023-03-23 | 2023-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Input device from source of incoherent radiation into light guide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0038563A3 (en) | Optical system with high coupling efficiency, in particular for attenuation measurement apparatuses employing the back-scattering technique | |
US6385371B1 (en) | Optical system including coupling for transmitting light between a single fiber light guide and multiple single fiber light guides | |
EP2889660A1 (en) | Optical multiplexer and transmitter optical subassembly | |
ATE283447T1 (en) | LIGHTING SYSTEM WITH AN EDGE-LIGHTED HOLLOW LIGHT GUIDE AND LENS-SHAPED OPTICAL STRUCTURES | |
ATE14263T1 (en) | WAVELENGTH SORTER. | |
ATE109900T1 (en) | DISCHARGE SYSTEM FOR HIGH ENERGY PULSED ULTRAVIOLET LIGHT. | |
RU2625633C1 (en) | Device of introducing non-coherent radiation into lightguide | |
RU2666972C1 (en) | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation | |
US3453035A (en) | Optical system with diffraction grating screen | |
RU2654938C1 (en) | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation | |
CN104049465B (en) | A kind of polarization splicing lighting system | |
CN102096155B (en) | Mie scattering-based structural unit for optical fiber attenuator and application thereof | |
RU2805372C1 (en) | Input device from source of incoherent radiation into light guide | |
RU2803715C1 (en) | Device for input of incoherent radiation into light guide | |
RU2696936C1 (en) | Compact device for inputting radiation of ball lamps into a light guide | |
US3508896A (en) | Method of producing an array of light pipes | |
RU2015117965A (en) | BORIC ACID CONCENTRATION MEASUREMENT SYSTEM IN THE FIRST CIRCUIT OF A NUCLEAR ENERGY REACTOR HEAT CARRIER | |
Jung et al. | All-fiber optical interconnection for dissimilar multicore fibers with low insertion loss | |
RU2790037C1 (en) | Incoherent radiation input device into the optic guide | |
CN203463989U (en) | Laser uniform illumination device for fingerprint optical development system | |
RU2171485C1 (en) | Device for making noncoherent radiation input into light guide | |
CN106918868A (en) | The method for improving of spatial spectral dividing filter wavelength resolution | |
US3828264A (en) | Device for optical amplification of a coherent signal | |
RU2681668C1 (en) | Input device of radiation of ball-shaped lamps into a waveguide | |
CN206906698U (en) | A kind of bandwidth tunable filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190615 |