WO1993014428A1 - Liquid-cored light guide - Google Patents

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WO1993014428A1
WO1993014428A1 PCT/DE1993/000023 DE9300023W WO9314428A1 WO 1993014428 A1 WO1993014428 A1 WO 1993014428A1 DE 9300023 W DE9300023 W DE 9300023W WO 9314428 A1 WO9314428 A1 WO 9314428A1
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light guide
tube
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light
plastic tube
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PCT/DE1993/000023
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Inventor
Michael Haisch
Peter Hering
Werner Fuss
Original Assignee
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V
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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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032—Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding

Definitions

  • the invention relates to a light guide with a liquid core in a transparent plastic tube with transparent windows at the end for transmitting radiation in the near infrared spectral range with high transmission and resistance to intensive radiation.
  • the invention is characterized in that a solution of tetrabromomethane or tetraiodomethane in carbon tetrachloride is provided as the fill liquid.
  • concentration of tetrabromomethane or tetraiodomethane is very high. In particular, saturated solutions in this regard are almost ideal.
  • the light guide enables a very low loss
  • Ends are also finished with transparent windows.
  • the refractive index of the plastic tube must be smaller than that of the liquid.
  • the light from a HeNe, Nd: YAG or Ho.YAG laser or another laser which works in this wavelength range can also be transmitted.
  • the light guide is particularly suitable for use in medicine and dentistry. Further applications arise in radiation thermometry and chemometry.
  • An opaque hose e.g. a black shrink tube is pulled over the transparent tube.
  • the transparent tube is coated with an opaque material.
  • An opaque hose is used, which is coated on the inside with a plastic material suitable as a jacket for the light guide.
  • the diffusion of water into the interior of the tube can be prevented by coating the exterior of the tube containing the liquid with metals such as copper, aluminum, zinc, silver or gold.
  • metals such as copper, aluminum, zinc, silver or gold.
  • This can also be done by fitting the hose in a tight of the flexible metal tube or in a corrugated metal tube or by using a metal tube instead of the tube, which is coated on the inside with plastic, which is suitable as a jacket for the light guide.
  • the advantage of this method is that the second tube can be made of a material that is better coated with metal than the tube that contains the liquid.
  • a short piece of metal pipe can be shrunk onto the two hose ends. This method can also be used if the hose is inserted into a metal tube or if a coated metal tube is used. In these cases, the pipe used is shrunk directly onto the window.
  • the aforementioned measures reliably prevent diffusion of water vapor into the interior of the hose. Not even traces of water in the ppm range can penetrate, traces that would already greatly reduce the light transmission. At the same time, the diffusion barrier also prevents evaporation losses of the liquid.
  • the light guide can also be designed so that the liquid is continuously or temporarily brought into contact with a drying agent. This can also be done by pumping the liquid past a drying agent.
  • substances can also be present which absorb the substances which arise during the reaction with light and reduce the transmission. example

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Abstract

A prior art light guide with a liquid core in a transparent plastic tube and transparent windows at the ends contains pure carbon tetrachloride as the filling liquid in order to transmit light in the infra-red range to 3.5 νm with very low losses. It is proposed to use a solution of methane tetrabromide or methane tetraiodide in carbon tetrachloride, preferably in saturated solution. The light guide is particularly suitable for use with an Er:YAG laser at 2.94 νm.

Description

.Lichtleiter mit flüssigem Kern .Light guide with a liquid core
Die Erfindung betrifft einen Lichtleiter mit einem flüssi¬ gen Kern in einem transparenten Plastikschlauch mit endsei- tigen transparenten Fenstern zur Übertragung von Strahlung im nahen infraroten Spektralbereich mit hoher Transmission und Resistenz gegen intensive Strahlung.The invention relates to a light guide with a liquid core in a transparent plastic tube with transparent windows at the end for transmitting radiation in the near infrared spectral range with high transmission and resistance to intensive radiation.
Aus DE-OS 23 52 670 ist ein Lichtleiter der vorgenannten Art bekannt, bei dem als flüssiger Kern reiner Tetrachlor¬ kohlenstoff verwendet ist. Tetrachlorkohlenstoff hat im nahen infraroten Spektralbereich bekannterweise eine gute Transmission.From DE-OS 23 52 670 a light guide of the aforementioned type is known, in which pure tetrachlorocarbon is used as the liquid core. Carbon tetrachloride is known to have good transmission in the near infrared spectral range.
Aufbauend auf dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, den bekannten Lichtleiter dahingehend zu verbessern, daß eine noch höhere Transmission und mithin praktisch verlustfreie Lichtübertragung im nahen infraroten Spektralbereich mit Hilfe einfacher Mittel gegeben ist.Building on the aforementioned prior art, it is an object of the invention to improve the known light guide in such a way that an even higher transmission and therefore practically loss-free light transmission in the near infrared spectral range is provided with the aid of simple means.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merk¬ male.The object on which the invention is based is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 17.The subject of the invention is advantageously further developed by the features of subclaims 2 to 17.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Füllflüs¬ sigkeit eine Lösung von Tetrabrommethan oder Tetraiodmethan in Tetrachlorkohlenstoff vorgesehen ist. Die Konzentration von Tetrabrommethan oder Tetraiodmethan ist sehr hoch gewählt. Im besonderen sind gesättigte diesbezügliche Lösungen nahezu ideal. Der Lichtleiter ermöglicht eine sehr verlustarmeThe invention is characterized in that a solution of tetrabromomethane or tetraiodomethane in carbon tetrachloride is provided as the fill liquid. The concentration of tetrabromomethane or tetraiodomethane is very high. In particular, saturated solutions in this regard are almost ideal. The light guide enables a very low loss
Lichtübertragung im Infrarotbereich bis 3,5 im. Ins¬ besondere ist er für einen Einsatz mit einem Er:YAG-Laser bei 2,94 um vorgesehen. Er besteht aus einem Plastikschlauch, der mit der vorgenannten Flüssigkeit gefüllt ist und dessenLight transmission in the infrared range up to 3.5 im. In particular, it is intended for use with an Er: YAG laser at 2.94 μm. It's made of a plastic tube, which is filled with the aforementioned liquid and its
Enden mit ebenfalls transparenten Fenstern abgeschlossen sind. Der Brechungsindex des Plastikschlauchs muß dabei kleiner als der der Flüssigkeit sein.Ends are also finished with transparent windows. The refractive index of the plastic tube must be smaller than that of the liquid.
Neben einer Verwendung mit einem Er:YAG-Laser kann auch das Licht eines HeNe-, Nd:YAG- oder Ho.YAG-Laser oder eines anderen Lasers übertragen werden, der in diesem Wellenlän¬ genbereich arbeitet. Der Lichtleiter eignet sich besonders für eine Verwendung in der Medizin und in der Zahnmedizin. Weitere Anwendungen ergeben sich in der Strahlungsthermo- metrie und der Chemometrie.In addition to use with an Er: YAG laser, the light from a HeNe, Nd: YAG or Ho.YAG laser or another laser which works in this wavelength range can also be transmitted. The light guide is particularly suitable for use in medicine and dentistry. Further applications arise in radiation thermometry and chemometry.
Da Tetrabrommethan und Tetraiodmethan unter Lichteinwirkung bei der Anwesenheit von Wasser in Substanzen zerfallen, die bei 2,94 un stark absorbieren, müssen Maßnahmen getroffen werden, die sowohl eine Einwirkung von sichtbarem und UV- Licht als auch das Eindringen von Wasser verhindern. Letztere sind auch deshalb notwendig, da Wasser bei 2,94 um ebenfalls stark absorbiert.Since tetrabromomethane and tetraiodomethane disintegrate under the influence of light in the presence of water into substances which absorb strongly at 2.94 un, measures must be taken to prevent both exposure to visible and UV light and the ingress of water. The latter are also necessary because water also strongly absorbs at 2.94 µm.
Lichteinwirkung kann durch folgende Maßnahmen ausreichend verhindert werden:The following measures can adequately prevent exposure to light:
- Ein lichtundurchlässiger Schlauch, z.B. ein schwarzer Schrumpfschlauch, wird über den transparenten Schlauch gezogen.- An opaque hose, e.g. a black shrink tube is pulled over the transparent tube.
- Der transparente Schlauch wird mit einem lichtundurch¬ lässigen Material beschichtet.- The transparent tube is coated with an opaque material.
- Es wird ein lichtundurchlässiger Schlauch verwendet, der innen mit einem als Mantel für den Lichtleiter geeig- neten Plastikmaterial beschichtet ist.- An opaque hose is used, which is coated on the inside with a plastic material suitable as a jacket for the light guide.
Die Diffusion von Wasser in das Innere des Schlauchs kann dadurch verhindert werden, daß der Schlauch, der die Flüs¬ sigkeit enthält, außen mit Metallen wie z.B. Kupfer, Alu¬ minium, Zink, Silber oder Gold, beschichtet wird. Dies kann auch dadurch geschehen, daß der Schlauch in ein eng anliegen- des biegsames Metallrohr oder in einen Metallwellschlauch gesteckt wird oder dadurch, daß anstelle des Schlauchs ein Metallrohr verwendet wird, welches innen mit Kunststoff be¬ schichtet ist, der als Mantel für den Lichtleiter geeignet ist. Weiterhin kann man über den Schlauch einen zweiten Schlauch oder einen Folienschlauch ziehen, der mit Metall beschichtet ist. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, daß der zweite Schlauch aus einem Material bestehen kann, das sich besser mit Metall beschichten läßt als der Schlauch, der die Flüssigkeit enthält.The diffusion of water into the interior of the tube can be prevented by coating the exterior of the tube containing the liquid with metals such as copper, aluminum, zinc, silver or gold. This can also be done by fitting the hose in a tight of the flexible metal tube or in a corrugated metal tube or by using a metal tube instead of the tube, which is coated on the inside with plastic, which is suitable as a jacket for the light guide. Furthermore, you can pull a second tube or a foil tube that is coated with metal over the tube. The advantage of this method is that the second tube can be made of a material that is better coated with metal than the tube that contains the liquid.
Um an den Fenstern, die den Schlauch abschließen, einen dichten Abschluß zu erreichen, kann an den beiden Schlauch¬ enden ein kurzes Metallrohrstück aufgeschrumpft werden. Diese Methode läßt sich auch dann anwenden, wenn der Schlauch in ein Metallrohr gesteckt ist oder ein beschichtetes Metall¬ rohr verwendet wird. In diesen Fällen wird direkt das verwen¬ dete Rohr auf die Fenster aufgeschrumpft.In order to achieve a tight seal on the windows that close off the hose, a short piece of metal pipe can be shrunk onto the two hose ends. This method can also be used if the hose is inserted into a metal tube or if a coated metal tube is used. In these cases, the pipe used is shrunk directly onto the window.
Durch die vorgenannten Maßnahmen wird zuverlässig eine Dif¬ fusion von Wasserdampf in das Schlauchinnere vermieden. Es können nicht einmal Spuren von Wasser im ppm-Bereich ein¬ dringen, Spuren, die die Lichttransmission bereits stark verringern würden. Gleichzeitig verhindert die Diffusions¬ sperre auch Verdunstungsverluste der Flüssigkeit.The aforementioned measures reliably prevent diffusion of water vapor into the interior of the hose. Not even traces of water in the ppm range can penetrate, traces that would already greatly reduce the light transmission. At the same time, the diffusion barrier also prevents evaporation losses of the liquid.
Der Lichtleiter kann auch so ausgeführt werden, daß die Flüssigkeit ständig oder zeitweise in Kontakt mit einem Trocknungsmittel gebracht wird. Dies kann auch dadurch geschehen, daß die Flüssigkeit an einem Trocknungsmittel vorbeigepumpt wird. Zusätzlich zu dem Trocknungsmittel können auch Substanzen vorhanden sein, die die Stoffe absor¬ bieren, die bei der Reaktion mit Licht entstehen und die Transmission verringern. BeispielThe light guide can also be designed so that the liquid is continuously or temporarily brought into contact with a drying agent. This can also be done by pumping the liquid past a drying agent. In addition to the drying agent, substances can also be present which absorb the substances which arise during the reaction with light and reduce the transmission. example
"Es wurde ein biegsamer Lichtleiter zusammen mit einem Er:YAG-Laset mit U Pulsenergie und 600 ^αs Pulsdauer ge¬ testet. Die Extinktion bei reinem Tetrachlorkohlenstoff betrug 0,14 1/m, bei der gesättigten Lösung von Tetrabrom¬ methan in Tetrachlormethan 0,09 1/m. Durch eine Metallbe- schichtung konnte die Lebensdauer des Lichtleiters beträcht¬ lich verlängert werden. "A flexible light guide was tested together with an Er: YAG-Laset with U pulse energy and 600 ^ αs pulse duration. The extinction for pure carbon tetrachloride was 0.14 1 / m, for the saturated solution of carbon tetrachloride in carbon tetrachloride 0 , 09 1 / m. The life of the light guide could be extended considerably by a metal coating.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Lichtleiter mit einem flüssigen Kern in einem transparen¬ ten Plastikschlauch mit endseitigen transparenten Fenstern zur Übertragung von Strahlung im nahen infraroten Spektral¬ bereich mit hoher Transmission und Resistenz gegen inten¬ sive Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Kern eine Lösung von Tetrabrommethan oder Tetraiodmethan in Tetrachlorkohlenstoff ist.1. Light guide with a liquid core in a transparen¬ th plastic tube with transparent windows at the end for the transmission of radiation in the near infrared spectral range with high transmission and resistance to intensive radiation, characterized in that the liquid core is a solution of tetrabromomethane or Is tetraiodomethane in carbon tetrachloride.
2. Lichtleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hochkonzentrierte, insbesondere nahezu gesät¬ tigte Lösung von Tetrabrommethan oder Tetraiodmethan in Tetrachlorkohlenstoff vorgesehen ist.2. Light guide according to claim 1, characterized in that a highly concentrated, in particular almost saturated solution of tetrabromomethane or tetraiodomethane in carbon tetrachloride is provided.
3. Lichtleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser im infraroten Spektralbereich bis 3,5 /im, insbesondere bei einer Wellenlänge von 2,94 /im, verwen¬ det ist.3. Light guide according to claim 1 or 2, characterized in that it is in the infrared spectral range up to 3.5 / im, in particular at a wavelength of 2.94 / im, det.
4. Lichtleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle ein HeNe-, NdtYΛG- oder Ho:YΛG-Laser oder ein anderer Laser, der in diesem Wellenlängen¬ bereich emittiert, insbesondere ein Er:YΛG-Laser bei 2,9 im, verwendet ist.4. Light guide according to claim 3, characterized in that a HeNe-, NdtYΛG or Ho: YΛG laser or another laser which emits in this wavelength range, in particular an Er: YΛG laser at 2.9 im, as the light source , is used.
5. Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutz gegen Einwirkung von sichtbarem und UV-Licht in das Schlauchinnere vorgesehen ist.5. Light guide according to one of claims 1 to 4, characterized in that protection against the action of visible and UV light is provided in the interior of the tube.
ERSATZBLATT REPLACEMENT LEAF
6. Lichtleiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtundurchlässiger Schlauch über den transpa¬ renten Plastikschlauch, insbesondere ein schwarzer Schrumpfschlauch, gezogen ist.6. Light guide according to claim 5, characterized in that an opaque tube is pulled over the transparent plastic tube, in particular a black shrink tube.
7. Lichtleiter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Plastikschlauch mit einem licht¬ undurchlässigen Material beschichtet ist.7. Light guide according to claim 5 or 6, characterized in that the transparent plastic tube is coated with a light-impermeable material.
8. Lichtleiter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Plastikschlauch durch einen licht¬ undurchlässigen Schlauch ersetzt ist, der innen mit einem transparenten Plastikmaterial beschichtet ist.8. Light guide according to claim 5 or 6, characterized in that the transparent plastic tube is replaced by a light-impermeable tube which is coated on the inside with a transparent plastic material.
9. Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutz gegen Diffusion von Wasserdampf in das Schlauchinnere vorgesehen ist.9. Light guide according to one of claims 1 to 8, characterized in that protection against diffusion of water vapor is provided in the interior of the hose.
10. Lichtleiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Füllflüssigkeit enthaltende Plastikschlauch außen mit Metall, wie z.B. Kupfer, Aluminium, Zink, Silber oder Gold, beschichtet ist.10. Light guide according to claim 9, characterized in that the plastic tube containing the filling liquid on the outside with metal, such as. Copper, aluminum, zinc, silver or gold, is coated.
11. Lichtleiter nach Anspruch 9 oder 10 r dadurch gekennzeichnet, daß der Plastikschlauch in ein eng anliegendes Metall¬ rohr oder In einen Metallwellschlauch gesteckt ist. 11. Light guide according to claim 9 or 10 r characterized in that the plastic tube is inserted into a tight-fitting metal tube or in a corrugated metal tube.
12. Lichtleiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Plastikschlauch durch ein Metallrohr ersetzt, ist, welches innen mit Kunststoff beschichtet ist.12. Light guide according to claim 9, characterized in that the plastic tube is replaced by a metal tube, which is coated on the inside with plastic.
13. Lichtleiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über den Plastikschlauch ein zweiter (Folien-) Schlauch gezogen ist, welcher mit Metall beschichtet ist.13. Light guide according to claim 9, characterized in that a second (foil) tube is drawn over the plastic tube, which is coated with metal.
14. Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Längsenden des Plastikschlauchs im Be¬ reich der schlauchinneren transparenten Fenster ein kurzes Metallrohrstück aufgeschrumpft ist.14. Light guide according to one of claims 1 to 13, characterized in that a short piece of metal pipe is shrunk on both longitudinal ends of the plastic tube in the area of the transparent tube inside the tube.
15. Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Kern ständig oder zeitweise in einen Kontakt mit einem Trocknungsmittel gebracht wird.15. Light guide according to one of claims 1 to 14, characterized in that the liquid core is continuously or temporarily brought into contact with a drying agent.
16. Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit des flüssigen Kerns an einem Trock¬ nungsmittel vorbeigefördert, insbesondere vorbeigepumpt, wird.16. Light guide according to one of claims 1 to 15, characterized in that the liquid of the liquid core is conveyed past a drying agent, in particular pumped past.
17. Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Substanzen vorhanden sind, die die Transmission beeinträchtigenden Stoffe absorbieren, welche bei der Reaktion mit Licht entstehen. 17. Light guide according to one of claims 1 to 16, characterized in that substances are present which absorb the substances which impair transmission and which arise during the reaction with light.
PCT/DE1993/000023 1992-01-15 1993-01-14 Liquid-cored light guide WO1993014428A1 (en)

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DE4200886A1 (en) 1993-07-22

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