SE443454B - Optisk fiber for overforing av hog optisk effekt - Google Patents

Description

8307140-7 maximum i kårnans centrala del.

Vid inkoppling av strålningen i fibren fokuseras strålningen mot kärnan. En del av strålningen kommer dock alltid att läcka ut in claddingen. Vidare har man alltid läckage av strålnign längs hela fibrens längd, orsakat av olika typer av inhomogeniteter i kârnmaterialet. Denna läckstrålning är till nackdel vid informationsöverföring och därför vill man undvika att den leds vidare längs fibern. Detta kan göras genom att man applicerar ett strålningsabsorberande hölje, claddinghöljet av 't.ex. silikongummi utanför cladding.

Claddinghöljet kommer då att absorbera all ströstrålning som av någon anledning går ut i claddingen att absorberas i claddinghöljet och smälta ochleller antânda detta.

Optiska fibrer för transmittering av höga effekter har hittills använts kommersiellt endast på det medicinska ' omrâdet. Det har då främst rört sig om argonjonlasrar med en effekt på några W samt kontinuerligt strålande Nd-YAG-lasrar på upp till 100 W, där YAG betecknar en kristall med den keiska sammansättningen Y3 A15 012.

I vissa fall har fibern utformats på speciellt sätt för att undvika skador på ändytan. Det år exempelvis känt att uforma kärnan med en ökande diameter vid ändarna, se exempelvis amerikanska patentskriften 3.843.865. Hed _den kvalite som finns på fiber idag år dock skador på ândytan inte något större problem. I de fall där fibern inte utformats på något speciellt 'sätt har man använt sig av grova fibrer. 0,6 mm i diameter. för att få in all strålning i fiberns kärna och minimera läckstrålningen. Detta får till nackdel att strålningen inte kan fokuseras lika väl som då man använder en tunnare fiber. Fibern blir också ohanterlig. I medicinska sammanhang är detta ofta ingen nackdel. eftersom man för det mesta arbetar med "stora" bestrålningsytor (i storleksordningen 1 mm).

Uggfinnigen ändamål ggh viktigaste kännetecken 8307140-7 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en optisk fiber av det inledningsvis nämnda slaget. vilken möjliggör användandet av höga pulseffekter. t.ex. i storleksordningen 100 kw under nâgra mikrosekunder. 10 kw under några millisekunder och nâgra hundra N kontinuerligt.

Detta har âstadkommits genom att i avsikt att förhindra att strålningens nivå i någon volymsdel av höljet överskrider den gräns vid vilken höljesmaterialet skadas är fibern åtminstone vid sin intrâdessida över en del av sin längd försedd med en strålningstålig 'och strâlningsabsorberande anordning innefattande dels ett utanför claddingen och i kontakt med denna anordnat strâlningståligt, transmitterande material med ett reellt brytningsindex större än eller nära claddingens brytningsindex. samt dels ett eller flera ytterligare materiallager med det yttersta innefattande en vârmeledande anordning. varvid stålningsabsorptionen är anordnad att ske i det yttersta värmeledande lagret.

Bgskriynigg ay Litgiggarga Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hänvisning till ett på bifogade ritning visat utföringsexempel.

Fig. 1 är ett schematiskt längdsnitt genom en konventionell optisk fiber.

Fig. 2 är ett lângdsnitt genom en utföringsform av den uppfinningsenliga fibern. . . fn . I En optisk fiber är i princip konstruerad på det i fig. 1 schematiskt visade sättet. nämligen med en kärna 11 gjord av ett glasmaterial, t.ex. kvarts, en cladding 12 av glasmaterial eller plast. ett claddinghölje 13 av t.ex. silikongummi och ett ytterhölje 1L av t.ex. nylon. vilket ger Ökad mekanisk hållfasthet åt fibern 10. Då höga effekter skall transmitteras genom fibern kan. såsom tidigare omtalats, läckaget av 8307140-7 -_ 4' strålning från cladding ut i höljet ge skador på detta.

För att undvika att den absorberade effekttâtheten i höljet blir för hög kan. såsom visas i fig. 2. vid åtminstone fiberns intrådessida claddingen 12 förses med ett strålningståligt material 16. Det strâlningstâliga materialet har ett brytningsindex som är större än eller ungefär lika med claddingens brytningsindex _så att strålningen i claddingen leds ut i det strålningståliga materialet 15.

Det strålningståliga materialet 18 kan antingen ha absorption eller vara transmitterande. Om det har absorption måste dock brytningsindexets imaginärdel K vara tillräckligt liten för att reflektionen mot grânsytan inte skall bli för stor. För att effektivt leda bort producerad värme måste det strâlningstâliga materialet 16 vara i termisk kontakt med en god vârmeledare.

Om det strålningståliga materialet 18 år transparent måste absorptionen ske i materiallager 17 eller 18 utanför det strålningstâliga materialet 18, För att få strålningen att lämna det strålningståliga materialet 16 kan dess ytteryta 19 göras ojämn så att strålningen sprids mot denna yta, eller man kan införa inhomogeniteter i det strålningståliga materialet 16. eller införa inhomogeniteter i ett utanför det strålningstâliga materialet liggande lager 17. Detta material 17 skall ha ett brytningsindex nåra det strålningståliga materialets 16 För att reflektionen i grânsytan mellan de båda materialen skall bli liten. Ytterligare ett sätt att leda bort strålningen från det strålningståliga materialet 16 år att utanpå detta anbringa ett material 17. som har absorption, men som har bryntingsindex tillräckligt nära det strålningståliga materialets för att få en liten reflektion i grânsytan mellan de båda materialen.

I samtliga fall skall det skikt där strålningen absorberas vara i god termisk kontakt med eller vara en vârmeledande anordning för att leda bort producerad värme.

Claims (4)

8307140-7 P A T E N T K R A V

1. Optisk fiber för överföring av hög optisk effekt och av det avsedd att (12). slag som innefattar en central del, kärnan (11), leda strålning, ett kärnan omgivande skikt. claddingen samt minst ett claddingen omgivande hölje (13.14) avsett att ge fibern (10) ökad mekanisk stabilitet samt att dämpa spridd strålning, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att i avsikt att förhindra att strålningens nivå i någon volymsdel av höljet (13.14) överskrider den gräns vid vilken höljesmaterialet skadas är fibern åtminstone vid sin inträdes- strålningstålig dels ett sida över en del av sin längd försedd med en och strålningsabsorberande anordning innefattande (12) transmitterande material kontakt med denna anordnat (16) med ett reellt utanför claddingen och i strålningståligt, brytningsindex (n) större än eller nåra claddingens (12) bryt- dels ett eller flera ytterligare material- (18) varvid strålningsabsorptionen år anordnad ningsindex, samt lager (17,1B) med det yttersta innefattande en värme- ledande att ske i det yttersta vårmeledande lagret (18). anordning,

2. Optisk fiber enligt patentkrav 1, k å n n e t e c k n a d d å r a v, att det strålningståliga materialet (161 har en från clad- dingen (12) vänd ytteryta (19), som uppvisar ojämnheter av storleksordningen våglängd eller mer. så att strålning som in- faller mot sagda ytteryta kan läcka ut genom denna.

3. k å att (16) är anordnat ytterligare ett material (17) med det det materialet och vilket innehåller inhomogenitetar Optisk fiber enligt patentkrav 1, n n e t e c k n a d d ä r a v. utanför och i kontakt med det strålningståliga materialet ett bryt- ningsindex som ligger nära för strålningståliga som sprider strålningen. 8307140-7

4. Optisk fiber enligt patentkrav 1. k å n n e t e c k n a d d å r a v. att det strålningståliga materialet (18) inhomogeniteter som sprider strålningen. innehåller