СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯ Российский патент 1998 года по МПК G02B6/04 

Изобретение относится к волоконной оптике и может быть использовано при изготовлении волоконно-оптических приемо-передающих устройств для измерительных приборов различного назначения, в том числе для медицинских приборов.

Известно приемо-передающее устройство, выполненное в виде волоконно-оптического жгута, в способе изготовления которого приемные и передающие волокна закрепляются на одном конце произвольным образом, а на другом - волокна разделяют на два канала: приемный и передающий [1].

Известен волоконно-оптический модуль, способ изготовления которого включает регулярное расположение световодов на поверхности, покрытой связующим веществом [2].

Волоконно-оптический модуль, изготовленный данным способом, не позволяет в ряде случаев получать достаточно достоверную информацию об исследуемом объекте.

Предлагаемый способ позволяет создать волоконно-оптический модуль, обеспечивающий повышение достоверности информации об исследуемом объекте за счет снижения влияния дефектов его поверхности и неравномерности освещения.

В предлагаемом способе изготовления волоконно-оптического модуля, включающем регулярное расположение световодов на плоской поверхности, покрытой связующим веществом, дополнительно маркируют концы каждого световода из периодически повторяющейся на протяжении всей совокупности световодов группы из n световодов (где n≥2), затем скатывают плоскую поверхность в рулон, после чего одинаково отмаркированные световоды формируют в жгуты, причем концы световодов маркируют путем формирования срезов, обеспечивающих различение длин каждого из n световодов, или путем разноцветного окрашивания каждого из n световодов.

Волоконно-оптические модули, являясь составной частью ряда оптических приборов, служат для передачи световой энергии и ее перераспределения в соответствии с функциональными особенностями схемы прибора. Так, например, в известных спектрфотометрах прикладного назначения, с помощью которых определяются цветовые характеристики исследуемых образцов, волоконно-оптический модуль через отдельный набор (жгут) световодов подает на образец излучение от источника, входящего в состав прибора, обеспечивает прием отраженного от образца светового потока, разделение этого потока на несколько частей и подвод каждой части потока с помощью отдельных жгутов к разным функциональным каналам прибора через узкополосные светофильтры с максимумами пропускания на разных длинах волн. Световые потоки, прошедшие через светофильтры, поступают на фотоприемники и преобразуются ими в электрические сигналы, которые после усиления сравниваются между собой. В результате сравнения вырабатывается количественная оценка цветовой характеристики образца. В некоторых случаях необходимо получить достоверную информацию о параметрах исследуемых образцов несмотря на неповторяющиеся от образца к образцу дефекты поверхности или окраски. Так, например, при оценке цвета тест-полоски при лабораторном анализе биожидкости произвольно расположенные на поверхности полоски разводы или затеки, а также индивидуальные для каждой полоски шероховатости фактуры не позволяют обеспечить требуемую степень достоверности. Влияние индивидуальных дефектов исследуемой поверхности характерно и для фотометров неинвазивного измерения параметров крови. Кроме того, при таких измерениях важно соблюдать равномерность распределения освещения по поверхности образца. Обеспечить снижение влияния дефектов поверхности конкретного образца и неравномерностей освещения на оценку его, например цветовой характеристики, можно путем усреднения световых потоков до их обработки в функциональных каналах прибора. Такое усреднение можно получить, если каждый функциональный канал соединить через волоконно-оптический модуль с каждой из минимально возможных элементарных площадок, равномерно заполняющих весь входной зрачок прибора.

Поставленную задачу решает волоконно-оптический модуль, у которого передающие и приемные световоды каждого функционального канала, чередуясь друг с другом, располагаются по всему входному зрачку таким образом, что образуют псевдопериодическую структуру. При этом передающие световоды подадут одинаковое освещение на все элементы поверхности образца, а приемные световоды каждого функционального канала будут содержать световые потоки, отраженные от всех элементов поверхности образца. Это обеспечит как равномерность засветки, так и усреднение отраженных световых потоков по всей поверхности исследуемого образца, что значительно снизит влияние неоднородностей и повысит достоверность измерений.

Изобретение поясняется на фиг. 1-5.

Для создания указанного волоконно-оптического модуля предлагается способ, включающий в себя следующие поочередные операции:
1. Расположение световодов в один ряд (фиг.1) на покрытой связующим веществом плоской поверхности (ленте) длиной Nd, где d - диаметр световода, а N - общее число световодов, необходимое для заполнения входного зрачка модуля.

2. Маркировку (фиг. 2) расположенных с одной стороны ленты концов световодов, когда каждый световод поочередно один за другим отмечается разными метками, число которых соответствует заданному числу жгутов n по числу функциональных блоков прибора, образуя группу в n световодов, которая периодически повторяется по всей совокупности световодов, уложенных на ленту.

За счет маркировки происходит выделение соответствующего световода из группы для соединения с соответствующим функциональным блоком.

3. Скатывание ленты с отмаркированными световодами в рулон (фиг. 3), за счет чего по всей плоскости входного зрачка располагаются одинаковые группы из n световодов, каждый из которых предназначен для связи с одним из n функциональных каналов, что позволяет равномерно осветить весь образец и принять с каждого его элемента отраженный сигнал для каждого функционального канала.

4. Формирование жгутов из одинаково отмаркированных световодов (фиг. 4), что обеспечивает связь каждого функционального канала со всеми элементами входного зрачка.

При осуществлении операций способа следует учесть: располагаемые на плоской ленте световоды для обеспечения исполнения последующих операций должны иметь с одной стороны ленты свободные концы, выходящие за ее пределы (за пределы связующего вещества); связующее вещество, которым покрыта лента, служит для исключения произвольного перемещения световодов во время изготовления модуля и должно сохранять в течение этого времени свою вязкость (таким условиям, например, удовлетворяет лента-скотч); маркировку световодов осуществляют с одной стороны ленты; исходя из особенностей конкретного прибора, порядок чередования (в т. ч. и повторения) меток внутри группы может задаваться специальным алгоритмом; при необходимости повторения меток внутри периодически повторяюшейся группы (например, для повышения освещенности элементарной площадки исследуемого объекта) число световодов в группе может превышать число меток n, соответствующего числу жгутов.

Таким образом, вся совокупность признаков предлагаемого способа позволяет создать волоконно-оптический модуль (фиг. 5), в котором обеспечено равномерное освещение всей поверхности объекта и получение каждым функциональным каналом отраженного сигнала со всей его поверхности, что снижает влияние на выходящие из модуля световые потоки неоднородностей отраженного от объекта света, возникающих из-за случайных неповторяющихся дефектов поверхностей исследуемых объектов или из-за неравномерного их освещения, и обеспечивает повышение достоверности получаемой информации.

Источники информации.

1. Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики, пер. с японского,-Л.: Энергоатомиздат, 1990, с. 147-154.

2. GB 2172411, G 02 B 6/04, 1986.

Способ изготовления волоконно-оптического модуля может использоваться при изготовлении волоконно-оптических приемо-передающих устройств, в том числе и для медицинских приборов. Волоконно-оптический модуль, изготовленный данным способом, позволяет получать более достоверную информацию об исследуемом объекте за счет снижения дефектов его поверхности и неравномерности освещения. На плоской поверхности ленты, покрытой связующим веществом, регулярно укладывают световоды. Маркируют концы каждого световода из группы в n световодов (где n ≥2) путем формирования срезов, обеспечивающих различение каждого из n световодов, или путем разноцветного окрашивания. Скатывают ленту в рулон. Одинаково промаркированные световоды формируют в жгуты, 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

1. Способ изготовления волоконно-оптического модуля, включающий регулярное расположение световодов на поверхности, покрытой связующим веществом, отличающийся тем, что световоды располагают на плоской поверхности ленты, при этом свободные концы световодов выходят за пределы ленты, поочередно с одной стороны ленты маркируют разными метками концы каждого световода из периодически повторяющейся группы в n световодов, где n ≥ 2, скатывают ленту в рулон, а одинаково отмаркированные световоды формируют в жгуты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концы световодов маркируют путем формирования срезов, обеспечивающих различение длины каждого из n световодов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концы световодов маркируют путем разноцветного окрашивания.