SE519930C2 - Method and apparatus for monitoring that the power density does not get too high in an optical fiber. - Google Patents
Method and apparatus for monitoring that the power density does not get too high in an optical fiber.Info
- Publication number
- SE519930C2 SE519930C2 SE0103582A SE0103582A SE519930C2 SE 519930 C2 SE519930 C2 SE 519930C2 SE 0103582 A SE0103582 A SE 0103582A SE 0103582 A SE0103582 A SE 0103582A SE 519930 C2 SE519930 C2 SE 519930C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- gas
- focusing
- power density
- radiation
- focusing optics
- Prior art date
Links
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
- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
519 930 _ 2 _ Uppfinningen kännetecknas av att laserstrålen är anordnad att fokuseras i en gasfylld cell innan den når fokuse- ringsoptiken och om effekttätheten överstiger en viss nivå sker ett genombrott i gasen och ett plasma bildas som ab- sorberar strålningen. Den gasfyllda cellen bildar på så vis en form av säkring som "löses ut" då effekttätheten blir för hög. 519 930 _ 2 _ The invention is characterized in that the laser beam is arranged to be focused in a gas-filled cell before it reaches the focusing optics and if the power density exceeds a certain level, a breakthrough occurs in the gas and a plasma is formed which absorbs the radiation. The gas-filled cell thus forms a form of fuse which is "triggered" when the power density becomes too high.
Enligt en föredragen utföringsform utgöres gasen av argon under några atmosfärers övertryck.According to a preferred embodiment, the gas is argon under the overpressure of a few atmospheres.
I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i an- slutning till bifogade ritning varvid figur 1 schematiskt visar ett optiskt fibersystem där strålning fokuseras mot fiberns kärna, och figur 2 det optiska fibersystemet med en säkring anordnad i enlighet med uppfinningen.In the following, the invention will be described in more detail in connection with the accompanying drawing, in which Figure 1 schematically shows an optical fiber system where radiation is focused towards the core of the fiber, and Figure 2 the optical fiber system with a fuse arranged in accordance with the invention.
I figur 1 visas en laserstråle 1 som med hjälp av fokuse- ringsoptik i form av en eller flera linser eller speglar 2 fokuseras mot ändytan hos en optisk fiber 3 vilken på känt sätt har en kärna av kvartsglas och en omgivande cladding med lägre brytningsindex, exempelvis av glas eller någon polymer med lämpligt brytningsindex. Claddingens funktion är att stänga inne strålningen i kärnan så att strålningen leds genom fibern i dess utbredningsriktning tills den lämnar fibern.Figure 1 shows a laser beam 1 which by means of focusing optics in the form of one or more lenses or mirrors 2 is focused towards the end surface of an optical fiber 3 which in a known manner has a core of quartz glass and a surrounding cladding with a lower refractive index, e.g. of glass or any polymer with a suitable refractive index. The function of the cladding is to trap the radiation in the core so that the radiation is conducted through the fiber in its direction of propagation until it leaves the fiber.
Utanför fiberns cladding är i allmänhet ytterligare lager anordnade för att bl.a. öka den mekaniska hållfastheten hos fibern. Dessa lager visas ej här eftersom de kan vara av i och för sig känt slag och ej har någon funktion för att förklara uppfinningstanken.Outside the cladding of the fiber, additional layers are generally arranged to e.g. increase the mechanical strength of the fiber. These layers are not shown here because they may be of a per se known type and have no function for explaining the inventive concept.
Laserstrålen 1 som fokuseras mot fiberns ändyta kan vara av i och för sig känt slag. Den laserkälla som är mest an- 10 15 20 25 30 35 519 930 _ 3 _ vänd i högeffektlasrar är Nd-YAG lasern, vars våglängd är 1,06 pm. Denna våglängd lämpar sig bra för överföring i optiska fibrer. Andra i och för sig kända lasrar som kan vara aktuella är exempelvis diodlasrar, CO-lasrar och an- dra typer av YAG-lasrar.The laser beam 1 which is focused towards the end surface of the fiber can be of a type known per se. The laser source most commonly used in high power lasers is the Nd-YAG laser, whose wavelength is 1.06 μm. This wavelength is well suited for transmission in optical fibers. Other lasers known per se which may be relevant are, for example, diode lasers, CO lasers and other types of YAG lasers.
Gemensamt för dessa typer av lasrar är att de höga effek- terna kan förorsaka personskador såväl som skador i det optiska systemet om inte strålningen leds på korrekt sätt genom fibern. Även en liten skada hos fibern kan förorsaka svåra materiella skador.Common to these types of lasers is that the high effects can cause personal injury as well as damage to the optical system if the radiation is not conducted correctly through the fiber. Even a small damage to the fiber can cause severe property damage.
Som nämnts inledningsvis är de lasrar som används idag potenta nog att fokusera strålningen till mycket små dia- metrar, samtidigt som effekten hos lasrarna kan vara myck- et hög. Därför finns det även i en oskadad fiber en risk för skador i kvartsmaterialet för dessa typer av lasrar om effekttätheten blir för hög.As mentioned at the outset, the lasers used today are potent enough to focus the radiation to very small diameters, at the same time as the power of the lasers can be very high. Therefore, even in an undamaged fiber, there is a risk of damage to the quartz material for these types of lasers if the power density becomes too high.
För en given strålkvalitet hos en laser ges fokusfläckens storlek av den vinkel al varmed laserstrålen fokuseras av fokuseringsoptiken. Effekttätheten mot fiberns 3 ändyta kommer för en given lasereffekt att vara proportionell mot mn*- I figur 2 visas ett arrangemang som förskonar kvartsfibern från strålningsskador. Innan laserstrålen når fokuserings- optiken 2 får den passera en "säkring" i form av en gas- fylld cell 5 i vilken skapas ett mellanfokus för laser- strålen med hjälp av minst en fokuserande lins 4, vars fo- kuseringsvinkel är az. Effekttätheten för detta mellanfokus är proportionell mot (a2)2.For a given beam quality of a laser, the size of the focus spot is given by the angle at which the laser beam is focused by the focusing optics. The power density against the end surface of the fiber 3 will for a given laser power be proportional to mn * - Figure 2 shows an arrangement which spares the quartz fiber from radiation damage. Before the laser beam reaches the focusing optics 2, it must pass a "fuse" in the form of a gas-filled cell 5 in which an intermediate focus is created for the laser beam by means of at least one focusing lens 4, the focusing angle of which is az. The power density of this intermediate focus is proportional to (a2) 2.
Då mellanfokus(fläcken) ligger inne i en gasfylld cell 5 kommer man vid en given effekttäthetsnivå att åstadkomma ett genombrott i gasen och ett plasma bildas som absorbe- 10 15 20 25 30 35 519 930 _ 4.. rar lasereffekten. Denna process är snabb, nästan full- ständig absorption inträder inom några få nanosekunder, (104 s). Vid vilken nivå gasen får sitt genombrott bestäms bl.a. av gastyp och vid vilket tryck man arbetar. Om man t.ex. använder argon under några atmosfärers övertryck kommer effekttätheten för genombrott i argon att vara ca 2-3 gånger högre jämfört med nivån för skador i kvartsma- terialet.When the intermediate focus (spot) is inside a gas-filled cell 5, at a given power density level, a breakthrough in the gas will be achieved and a plasma is formed which absorbs the laser power. This process is fast, almost complete absorption occurs within a few nanoseconds, (104 s). At what level does the gas get its breakthrough is determined i.a. of gas type and at what pressure you work. If one e.g. If argon is used under the overpressure of a few atmospheres, the power density for breakthroughs in argon will be about 2-3 times higher compared with the level of damage to the quartz material.
Genom att anpassa vinklarna az och al så att 2 (afafl >Emmn/gmwmm där Em är gränsvärdet för genombrott i argon (Ar) respek- tive kvarts (SiO2), fås genombrott i argongasen innan kvartsmaterialet skadas. Eftersom strålningen då kommer att absorberas i det bildade plasmat, kommer kvartsfibern att skonas från strålningsskador. När strålningen upphör kommer plasmat att rekombinera, och gasen blir åter trans- parent. Rekombinationstiden för Argongas under några atmo- sfärers övertryck är ca 100 nanosekunder.By adjusting the angles az and al so that 2 (afa fl> Emmn / gmwmm where Em is the limit value for breakthroughs in argon (Ar) and quartz (SiO2) respectively, breakthroughs in the argon gas are obtained before the quartz material is damaged. the formed plasma, the quartz fiber will be spared from radiation damage.When the radiation ceases, the plasma will recombine, and the gas will become transparent again.The recombination time of Argongas under the overpressure of some atmospheres is about 100 nanoseconds.
Som framgår av figuren 2 kan den gasfyllda cellen rent principiellt vara uppbyggd av den fokuserande linsen (4) (inträdeslins) och en motsvarande utträdeslins och ett om- givande hölje som innsluter gasen.As can be seen from Figure 2, the gas-filled cell can in principle be composed of the focusing lens (4) (entry lens) and a corresponding exit lens and a surrounding housing which encloses the gas.
Uppfinningen är inte begränsad till det exempel som visas ovan utan kan varieras inom ramen för de efterföljande pa- tentkraven.The invention is not limited to the example shown above but can be varied within the scope of the appended claims.
Claims (8)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0103582A SE519930C2 (en) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | Method and apparatus for monitoring that the power density does not get too high in an optical fiber. |
PCT/SE2002/001922 WO2003041906A1 (en) | 2001-10-29 | 2002-10-23 | Optical fibre device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0103582A SE519930C2 (en) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | Method and apparatus for monitoring that the power density does not get too high in an optical fiber. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0103582D0 SE0103582D0 (en) | 2001-10-29 |
SE0103582L SE0103582L (en) | 2003-04-29 |
SE519930C2 true SE519930C2 (en) | 2003-04-29 |
Family
ID=20285790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0103582A SE519930C2 (en) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | Method and apparatus for monitoring that the power density does not get too high in an optical fiber. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE519930C2 (en) |
WO (1) | WO2003041906A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL234727B (en) | 2013-09-20 | 2020-09-30 | Asml Netherlands Bv | Laser-operated light source in an optical system corrected for aberrations and method of designing the optical system |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0212786A1 (en) * | 1985-08-02 | 1987-03-04 | C.R. Bard, Inc. | Laser/optical fiber safety apparatus and method |
JPH11320147A (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-24 | Miyachi Technos Corp | Laser processing device |
-
2001
- 2001-10-29 SE SE0103582A patent/SE519930C2/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-10-23 WO PCT/SE2002/001922 patent/WO2003041906A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0103582L (en) | 2003-04-29 |
WO2003041906A1 (en) | 2003-05-22 |
SE0103582D0 (en) | 2001-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7099533B1 (en) | Fiber optic infrared laser beam delivery system | |
US4799755A (en) | Laser materials processing with a lensless fiber optic output coupler | |
US8724863B2 (en) | Optical fiber having cladding scattering centers | |
EP1446647B1 (en) | Optical fibre means | |
JP7173547B2 (en) | Transversely emitting optical waveguides and methods of introducing micromodification into optical waveguides | |
US9052467B2 (en) | Optical fiber connector | |
JP2021514841A (en) | Laser processing equipment and method | |
US20090207478A1 (en) | Optical power limiting and switching combined device and a method for protecting imaging and non-imaging sensors | |
JPH04268508A (en) | Clad removing method of optical fiber | |
EP2728390A1 (en) | Collimator and optical isolator with collimator | |
JP2008518273A (en) | Ultrafast laser processing system and method for forming diffractive structures in optical fibers | |
SE509706C2 (en) | Optical fiber cable | |
US11712754B2 (en) | Device and method for laser-based separation of a transparent, brittle workpiece | |
CN109693032A (en) | Laser cutting method and device | |
US6377403B1 (en) | Short pulse laser protection fly's eye lens | |
CN109894747A (en) | Femtosecond chevilled silk is used for the hyperfine processing unit (plant) in surface and method backwards to shock wave | |
US10520674B2 (en) | Compact optical fiber cleaving apparatus and methods using a microchip laser system | |
SE519930C2 (en) | Method and apparatus for monitoring that the power density does not get too high in an optical fiber. | |
CN111226151B (en) | Optoelectronic component | |
US5080468A (en) | Device for limiting maximum radiation intensity | |
CN102056702B (en) | Block-terminal fiber for laser generation of ultrasonic waves | |
Sutter | Extended sources—concepts and potential hazards | |
KR102688890B1 (en) | Line beam laser welding apparatus and method thereof | |
JPH0255157B2 (en) | ||
RU2150135C1 (en) | Method for manufacturing of single-mode light guide channel in transparent dielectric by means of modulation of dielectric structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |