Световод Советский патент 1982 года по МПК G02B6/10 

(54) СВЕТОВОД

Изобретение относится к оптической связи и может быть ислользовано для передачи световой энергии, например, в светотехнике, гелиотехнике и информаци Известны световоды, выполненные в виде стеклянных труб с гладкой внутрен ней поверхностью Г Недостатками световодов являются невозможность передачи по ним мощных световых потоков на большие расстояния и низкая их числовая апертура. Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому 5шляются световоды, состоящие из ряда положительных линз, ус тановленных с промежутками, равными их фокусному расстоянию t2 . Недостатком известных световодов является то, что при работе все лучи . пронизывают все линзы и ослабляются за счет френелевских потерь и поглощением в толще линз. Цель изобретения - увеличение светопропускания. Поставленная цеяь достигается тем, что в световоде, состоящем из ряда положительных линз, установленных с промежутками, равными их фокусному расстоянию, линзы выполнены кольцевыми, причем ширина кольцевой зоны удовлетворяет условию . Ь-и, где b - ширина кольцевой зоны; f - фокусное расстояние линзы; О - апертурный угол наклона лучей источника излучения. Линзы вьтолнены торического профиля, причем центры образующих окружностей удалены от периферии на расстояние, равное ширине или удвоенной ширине кольцевой зоны. Кроме того, линзы вьтолнены спиральными или пшгандрическвми. На фиг. 1 изображен световод, состоящий из торических кольцевых линз; на фиг. 2 и 3 - .схемы расположения колъ цевых линз; на фиг. 4 - конструкция световода в виде спиральной линзы ; на фиг. 5конструкция световода прямоугольного се чения с цилиндрическими линзами. Световод состоит из кольцевых линз 1 Каркаса 2 и трубы 3, предохраняющей линзы от. повреждения и загрязнения. Световод по схеме (фиг. 2) обеспечивает постоянный наклон U каждого отдельного луча на всей длине световода. Это позволяет передавать по нему одновременно несколько независимых световы потоков разного наклона и селектировать их на выходе. В таком световоде фокаль ные линии P-F удалены от оси световода на {расстояние 2 радиуса отверстия кольцевых линз. На фиг. 2 показан ход трех параллельных лучей с наклоном и . Ход лучей после преломления в 2-х - 3 линзахподобен тому, какой был бы в зе кальном световоде (поз. 4). Световод по схеме (фиг. 3) обеспечивает наибольшее светопропускание, так как лучи, падаюшие на кольцевую линзу, пройдя ее, сразу направляются в полость световода. Ход лучей трех наклонов и , 0,5 и и и 0 показан на схемах СИ , б и &. . После преломления при возвращении лучей в полость световода каждый луч меняет свой наклон, однако последний ни для одного луча не выходит за пределы и . Инверсия лучей при каждой встрече с линзой обеспечивает практически полное равенство времени пробега всех лучей через световод. Такой ход лучей обеспечивается тем, что фокальны линии линз удалены от периферии световода на двойную ширину кольцевой линзы 2 b . Торические кольцевые линзы могут быть заменены спиральными или цилинд рическими. Световод в виде спиральной линзы (фиг. 4) не требует специальных оправ, снимает температурные напряжения лииз и обеспечивает установку шага пина соответствующим растяжением ил сжатием спирали. Спиральная линза может быть изготовлена, например, методо прессовыдавливания и намотки на бараба прозрачного материала в размягченном состоянии. В световоде прямоугольного сечения (фиг. 5) цилиндрические линзы расположены по поверхностям световодного канала перпендикулярно оси световода. Ра904 бота световода аналогична описаннной выше, однако параметры (фокусные расстояния, ширина и соответственно ) горизонтальных и вертикальных линз) могут быть не одинаковыми. Предлагаемый световод позволяет уменьшить потери света за счет увеличения длины пробега лучей от одной линзы до следующей, а также за счет уменьшения их толщины, что увеличивает светопропуйкание световода. Формула изобретения 1.Световод, состоящий из ряда положительных линз, установленных с промежутками, равными их фокусному расстоянию, отличающийся тем, что, с целью увеличения светопропускания, линзы вьшолнены кольцевыми, причем ширина кольцевой зоны удовлетворяет условию, где Ъ - ширина кольцевой зоны; - фокусное расстояние линзы; и апертурный угол наклона лучей источника излучения. 2.Световод по п. 1, о т л и ч а ю - ш и и с я тем, что линзы выполнены торического профиля, причем центры об разующих окружностей удалены от периферии на расстояние, равное ширине кольцевой зоны. 3.Световод по пп. 1и2, отличающийся тем, что центры образующих окружностей торического профиля удалены от периферии на расстояние, равное удвоенной ширине кольцевой зоны. 4.Световод по пп. 1, 2 и 3, о т личающийся тем, что линзы вьшолнены спиральными, 5.Световод по пп. 1, 2 и 3, о т личающийся тем, что линзы выполнены цилиндрическими. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Вейнберг В, Б., Саттаров Д. К. Оптика световодов. Л., Машиностроение, 1969, с. 151. 2. stecer w.H.,&eec Siust-Techn. 1966, V 43. № 3, p. 451 -471 (прототип ).

V

Фиг. 3