RU2805372C1 - Input device from source of incoherent radiation into light guide - Google Patents
Input device from source of incoherent radiation into light guide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805372C1 RU2805372C1 RU2023106871A RU2023106871A RU2805372C1 RU 2805372 C1 RU2805372 C1 RU 2805372C1 RU 2023106871 A RU2023106871 A RU 2023106871A RU 2023106871 A RU2023106871 A RU 2023106871A RU 2805372 C1 RU2805372 C1 RU 2805372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- incoherent
- source
- light guide
- diaphragm
- Prior art date
Links
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 light guides.
Известно устройство ввода некогерентного излучения в световод, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные эллиптическое зеркало, в заднем фокусе которого располагается источник некогерентного оптического излучения, а в переднем фокусе установлены вплотную друг к другу стеклянная пластинка со значительной зависимостью показателя преломления от температуры, для обеспечения самофокусировки пучка света, и торец световодного кабеля (Патент РФ N 2171485 от 23.02 2022 г., опубликован 14.02.2023 Бюл. N5).A device is known for inputting incoherent radiation into a light guide, containing an elliptical mirror installed sequentially on one optical axis and optically connected, in the rear focus of which there is a source of incoherent optical radiation, and in the front focus a glass plate with a significant dependence of the refractive index on temperature is installed close to each other. to ensure self-focusing of the light beam, and the end of the light guide cable (RF Patent N 2171485 dated February 23, 2022, published February 14, 2023 Bull. N5).
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 температуре меняется, что, в конечном счете, приводит к снижению эффективности ввода излучения в световод. Кроме того, в этом устройстве ввода излучения в световод нет возможности вводить в световод только части излучения в пучке с заданной спектральной областью, в нем используется не световод, а световодный кабель.This device has a low efficiency of radiation input into the light guide due to the fact that the self-focusing effect involves beams whose intensity is maximum in its center and gradually decreases to zero at the edges. Otherwise, due to the self-focusing effect, instead of one quasi-parallel beam, several beams appear; their number changes with fluctuations of the light flux and ambient temperature, which ultimately leads to a decrease in the efficiency of radiation input into the fiber. In addition, in this device for introducing radiation into a light guide, it is not possible to introduce into the light guide only parts of the radiation in a beam with a given spectral region; it uses not a light guide, but a light guide cable.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности ввода излучения в световод от некогерентного источника с заданной спектральной областью.The technical result of the invention is to increase the efficiency of radiation input into the optical fiber from an incoherent source with a given spectral region.
Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известном устройстве ввода некогерентного излучения в световод, содержащем последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные эллиптическое зеркало, в заднем фокусе которого располагается источник некогерентного оптического излучения, а в переднем фокусе установленные вплотную друг к другу стеклянная пластинка со значительной зависимостью показателя преломления от температуры, для обеспечения самофокусировки пучка света, и торец световодного кабеля, введены рассеивающая линза, светофильтр, диафрагма, фокон, вместо световодного кабеля использован световод, причем рассеивающая линза установлена в переднем фокусе эллиптического зеркала так, что излучение источника некогерентного оптического излучения, сконцентрированное эллиптическим зеркалом и рассеивающей линзой, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, за рассеивающей линзой расположены последовательно друг за другом светофильтр, диафрагма, и далее расположенные вплотную друг к другу, также последовательно стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод, у диафрагмы пропускание максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям. The problem to which the technical solution is aimed is achieved by the fact that in the known device for inputting incoherent radiation into a light guide, containing an elliptical mirror installed sequentially on one optical axis and optically connected, in the rear focus of which there is a source of incoherent optical radiation, and in the front focus there are a glass plate with a significant dependence of the refractive index on temperature is placed close to each other to ensure self-focusing of the light beam, and the end of the light guide cable, a diffusing lens, a light filter, a diaphragm, and a focon are introduced; instead of a light guide cable, a light guide is used, and the diffusing lens is installed in the front focus of the elliptical mirror so that the radiation from a source of incoherent optical radiation, concentrated by an elliptical mirror and a scattering lens, comes out of it in the form of a quasi-parallel beam, behind the scattering lens there are located in succession one after another a light filter, a diaphragm, and then located close to each other, also in series a glass plate, a gradient a rod lens and a light guide, the diaphragm has a maximum transmission in the center and smoothly drops to zero towards the edges.
На чертеже приведена структурная схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.
Устройство содержит эллиптическое зеркало 1, источник некогерентного оптического излучения 2, рассеивающую линзу 3, светофильтр 4, диафрагму 5, пропускание которой максимально в центре и плавно спадает до нуля к краям, собирающую линзу 6, стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры 7, световод 8.The device contains an elliptical mirror 1, a source of incoherent optical radiation 2, a scattering lens 3, a light filter 4, a diaphragm 5, the transmission of which is maximum in the center and smoothly decreases to zero towards the edges, a collecting lens 6, a glass plate with a significant dependence of the refractive index on temperature 7, light guide 8.
При отсутствии напряжения на источнике некогерентного оптического излучения 2, оптическое излучение в световоде отсутствует.If there is no voltage on the source of incoherent optical radiation 2, there is no optical radiation in the light guide.
При поступлении напряжения излучение от источника некогерентного оптического излучения 2, расположенного в заднем фокусе эллиптического зеркала 1, сконцентрированное этим эллиптическим зеркалом, попадает на When voltage is applied, radiation from a source of incoherent optical radiation 2 located at the rear focus of the elliptical mirror 1, concentrated by this elliptical mirror, falls on
рассеивающую линзу 3, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка и 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 это излучение попадает на стеклянную пластинку 6. В стеклянной пластинке 6, за счет эффекта самофокусировки пучок света сжимается в пучок диаметром, равным диаметру градиентной стержневой линзы 7 и далее уже в градиентной стержневой линзе 7, этот пучок фокусируется в пятно, диаметр которого равен диаметру световода 8.scattering lens 3, exits it in the form of a quasi-parallel beam and hits the light filter 4, which transmits only that part of the radiation that is determined by its passband. Then the radiation passes through diaphragm 5, the transmission of which is maximum in the center and smoothly decreases to zero towards the edges. Having passed through this diaphragm 5, the cross section of the beam has maximum intensity in its center and smoothly decreases to zero towards the edges. Then this radiation hits the glass plate 6. In the glass plate 6, due to the self-focusing effect, the light beam is compressed into a beam with a diameter equal to the diameter of the gradient rod lens 7 and then in the gradient rod lens 7, this beam is focused into a spot whose diameter is equal to the diameter light guide 8.
При практической реализации устройства стеклянная пластинка 4 может быть выполнена, например из стекла ТФ-105, у которогоIn the practical implementation of the device, the glass plate 4 can be made, for example, from TF-105 glass, in which
(Сигал Г. Б., Сорокин Ю.М. Нелинейная рефракция в поле нелазерных источников. Журнал технической физики. 1980, т. 50, N 4, с. 832-835). (Segal G.B., Sorokin Yu.M. Nonlinear refraction in the field of non-laser sources. Journal of Technical Physics. 1980, v. 50, No. 4, pp. 832-835).
Соответственно критическая мощность некогерентного излучения, при которой возникает самофокусировка:Accordingly, the critical power of incoherent radiation at which self-focusing occurs:
где h - толщина стеклянной пластинки, where h is the thickness of the glass plate,
μ - ее коэффициент поглощения, n, μ - its absorption coefficient, n,
τ - показатель преломления и теплоемкость материала стеклянной пластины, τ is the refractive index and heat capacity of the glass plate material,
θ 0 - угловой размер источника для точек на выходной апертуре формирующей системы. θ 0 is the angular size of the source for points on the output aperture of the forming system.
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 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 8 может достигать ~90%, 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 осветительной системы и сделать их более экономичными за счет повышения эффективности ввода некогерентного излучения в световод и обеспечить в нем использование не световодного кабеля, а световода.For TF-105 glass for μ = 0.5 and R KR = 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 in The device implementing the proposed method includes a mirror with a spherical shape and a lens with an ellipsoidal surface. By changing the thickness of the glass plate in the proposed design, it is possible to regulate the angle of the light beam at the exit from the plate and, accordingly, provide an aperture of the light beam that corresponds to a given light guide. In the proposed method, the efficiency of input of incoherent radiation into the light guide 8 can reach ~90%, since the energy loss of incoherent radiation is due only to absorption in the optical elements, including in the glass plate, where self-focusing occurs. The proposed method for introducing incoherent optical radiation into a light guide 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 light guide and ensuring that it uses not a light guide cable, but a light guide.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805372C1 true RU2805372C1 (en) | 2023-10-16 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2171485C1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-07-27 | Оренбургский государственный университет | Device for making noncoherent radiation input into light guide |
| RU2654938C1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
| RU2666972C1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-09-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
| 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 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2171485C1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-07-27 | Оренбургский государственный университет | Device for making noncoherent radiation input into light guide |
| RU2654938C1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
| RU2666972C1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-09-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4860172A (en) | Lamp-based laser simulator | |
| US4671630A (en) | Illuminating optical system for endoscopes | |
| US4887190A (en) | High intensity fiber optic lighting system | |
| DE3587902T2 (en) | DISCHARGE SYSTEM FOR ULTRAVIOLET LIGHT PULSED WITH HIGH ENERGY. | |
| ATE14263T1 (en) | WAVELENGTH SORTER. | |
| US3101411A (en) | Light conducting device to transmit ultra-violet radiation for specimen fluorescenceunder a microscope | |
| US8837883B2 (en) | Shaping laser beam launches into optical fibers to yield specific output effects | |
| KR100638227B1 (en) | Illumination system using filament lamps | |
| JP2016512617A (en) | Collimate the light and collect it in the optical fiber | |
| RU2625633C1 (en) | Device of introducing non-coherent radiation into lightguide | |
| KR880002738Y1 (en) | Artificial light source device | |
| RU2219666C1 (en) | Light beam generating device | |
| US8824042B2 (en) | Ellipsoidal raman signal amplifier | |
| RU2805372C1 (en) | Input device from source of incoherent radiation into light guide | |
| RU2803715C1 (en) | Device for input of incoherent radiation into light guide | |
| CN103398314A (en) | Laser uniform illumination device of fingerprint optical emerging system | |
| RU2654938C1 (en) | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation | |
| RU2666972C1 (en) | Method of the incoherent radiation introduction into the light guide and device for its implementation | |
| RU2696936C1 (en) | Compact device for inputting radiation of ball lamps into a light guide | |
| RU2790037C1 (en) | Incoherent radiation input device into the optic guide | |
| RU2171485C1 (en) | Device for making noncoherent radiation input into light guide | |
| FR2398319A2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR COUPLING OPTICAL COMPONENTS | |
| RU2031420C1 (en) | Device to transmit powerful laser radiation | |
| GB2040490A (en) | Prism for Use With a Light Guide | |
| US5355428A (en) | Optical wavelength conversion module |