УСТРОЙСТВО ВВОДА НЕКОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СВЕТОВОД Российский патент 2001 года по МПК G02B6/42 

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и предназначено для использования при создании волоконно- оптических интроскопов и источников дистанционного электропитания на базе световодов.

Известно устройство, содержащее линзу и сферическое зеркало, расположенные на одной оптической оси с источником некогерентного оптического излучения и световодом по разные стороны от источника некогерентного оптического излучения (Миров П.И., Кеткович А.А., Саттаров Д.В. Волоконно-оптическая интроскопия. - Л.: Машиностроение. - 1987. - 286 с.).

Это устройство обладает низкой эффективностью ввода излучения в световод из-за широкой диаграммы направленности источника некогерентного оптического излучения и его низкой яркости.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности ввода излучения от источника некогерентного оптического излучения в световод.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известном устройстве ввода некогерентного излучения в световод, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные, зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу и световод, введены стеклянная пластинка со значительной зависимостью показателя преломления от температуры и градиентная стержневая линза, зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена линза, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что оптический центр источника некогерентного оптического излучения совпадает с центром зеркала, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза и световод расположены вплотную друг за другом.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник некогерентного оптического излучения 1, сферическое зеркало 2, линзу с эллипсоидальной поверхностью 3 (первая линза), стеклянную пластинку 4, градиентную стержневую линзу 5 (вторая линза), сочленяемую со световодом 6. Стрелками показан ход световых лучей.

При отсутствии напряжения на источнике некогерентного оптического излучения 1, оптическое излучение в световоде отсутствует.

При поступлении напряжения на источник некогерентного оптического излучения 1, его излучение, сконцентрированное сферическим зеркалом 2 и линзой с эллиптической поверхностью 3, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка и попадает на стеклянную пластинку 4. В стеклянной пластинке 4, за счет эффекта самофокусировки пучок света сжимается в квазипараллельный пучок диаметром, равным диаметру градиентной стержневой линзы 4 и далее уже в градиентной стержневой линзе 4, этот пучок фокусируется в пятно, диаметр которого равен диаметру световода 6.

При практической реализации устройства стеклянная пластинка 4 может быть выполнена, например, из стекла ТФ-105, у которого

(Сигал Г. Б. , Сорокин Ю.М. Нелинейная рефракция в поле нелазерных источников. Журнал технической физики. 1980, т. 50, N 4, с. 832-835).

Соответственно критическая мощность некогерентного излучения, при которой возникает самофокусировка:

где h - толщина стеклянной пластинки, μ - ее коэффициент поглощения, n, τ - показатель преломления и теплоемкость материала стеклянной пластины, θ_o - угловой размер источника для точек на выходной апертуре формирующей системы.

Для стекла ТФ-105 с μ = 0,5, P_кр = 10 Вт. Этот уровень легко достигается с помощью системы сферическое зеркало 2 - линза с эллипсоидальной поверхностью 3, даже если использовать в составе устройства галогенную лампу типа КНТ-9-75 мощностью 75 Вт. Изменение толщины стеклянной пластинки в предлагаемой конструкции позволяет регулировать величину угла светового пучка на выходе из пластинки. В предлагаемом устройстве эффективность ввода некогерентного оптического излучения в световод может достигать 85%, так как потери оптического излучения обусловлены только поглощением в оптических элементах, в том числе в стеклянной пластинке, где происходит самофокусировка. Предлагаемое устройство ввода некогерентного оптического излучения в световод позволяет существенно снизить габариты осветительной системы и сделать его более экономичным за счет повышения эффективности ввода некогерентного излучения в световод.

Изобретение используется в волоконно-оптических интроскопах и источниках дистанционного электропитания на базе световодов. Устройство содержит зеркало в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, внутри которого расположен источник излучения. В боковом отверстии шара установлена линза с эллиптической поверхностью. Стеклянная пластина, градиентная линза и световод расположены вплотную друг к другу. Излучение из линзы с эллиптической поверхностью выходит в виде квазипараллельного пучка и поступает в стеклянную пластину, выполненную из материала со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света. Обеспечено повышение эффективности ввода излучения. 1 ил.

Устройство ввода некогерентного оптического излучения в световод, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси и оптически связанные, зеркало, источник некогерентного оптического излучения, линзу (первая) и световод, отличающееся тем, что устройство содержит стеклянную пластинку со значительной зависимостью показателя преломления от температуры для обеспечения самофокусировки пучка света и градиентную стержневую линзу (вторая), зеркало выполнено в виде полого шара с внутренним зеркальным покрытием, в боковое отверстие которого установлена первая линза с эллиптической поверхностью, а источник некогерентного оптического излучения расположен внутри полого шара так, что излучение источника некогерентного оптического излучения сконцентрированное сферическим зеркалом и первой линзой с эллипсоидальной поверхностью, выходит из нее в виде квазипараллельного пучка, причем стеклянная пластинка, градиентная стержневая линза (вторая) и световод расположены вплотную друг за другом.