LV13940B - Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method - Google Patents

Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method Download PDF

Info

Publication number
LV13940B
LV13940B LVP-07-132A LV070132A LV13940B LV 13940 B LV13940 B LV 13940B LV 070132 A LV070132 A LV 070132A LV 13940 B LV13940 B LV 13940B
Authority
LV
Latvia
Prior art keywords
fiber
optical
core
optical fiber
axis
Prior art date
Application number
LVP-07-132A
Other languages
Latvian (lv)
Other versions
LV13940A (en
Inventor
Jānis SPĪGULIS
Original Assignee
Latvijas Universitāte
Somta, Sia
Z-Light, Sia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Latvijas Universitāte, Somta, Sia, Z-Light, Sia filed Critical Latvijas Universitāte
Priority to LVP-07-132A priority Critical patent/LV13940B/en
Priority to PCT/LV2008/000002 priority patent/WO2009066969A1/en
Publication of LV13940A publication Critical patent/LV13940A/en
Publication of LV13940B publication Critical patent/LV13940B/en

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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • 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
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

The invention refers to the optic, particularly to the optical signal transmission through the optical fiber end orthogonally to the fiber symmetry axis and can be applied in illumination engineering, phototherapy, fiber-optical endoscopy, laser surgery, optical tomography, optical instrument engineering and in other fields. The proposed laterally radiating/detecting optical fiber with total internal reflection interface oblique about the fiber axis and output/input plain parallel to the fiber axis, characterized in that, the reflecting surface and output/input plain form integrated continuous optical medium with the fiber core end, by filling the space against the reflective surface between output/input plain and cylindrical lateral surface of the core with fiber core material or with similar optically transparent material, at that the distance of the output/input plain from the fiber axis is equal or bigger, then the fiber outer radius. The proposed configuration provides several technical advantages, particularly, smaller size (which is more accessible in use and reduce the optical material consumption), shorter way of the ray bundle from to the fiber core (which assure more precise positioning accuracy of the emitted/detected radiation on the contact surface, as well as enhanced radiation collecting efficiency), solid optical assembly (which excludes radiation refraction during ray bundle deflection, minimize optical losses and assures more safe operation), as well as make it possible to get qualitative optical contact with parallel to the fiber axis contact surface without additional elements.

Description

SĀNISKI IZSTAROJOŠA/UZTVEROŠA OPTISKA ŠĶIEDRA UN TĀS IZGATAVOŠANAS PAŅĒMIENISIDE-RADIATING / SAVING OPTICAL FIBER AND METHODS OF MANUFACTURING IT

Tehnikas joma 5Technical field

Izgudrojums attiecas uz šķiedru optiku un konkrēti - optisko signālu pārraidi caur optiskās šķiedras galu uz vai no sāniem, t.i. ortogonāli šķiedras asij un ir izmantojams apgaismes tehnikā, fototerapijā, endoskopijā, lāzeru ķirurģijā, optiskajā tomogrāfijā, optisko aparātu būvē un citās nozarēs.The invention relates to fiber optics and more particularly to the transmission of optical signals through the end of an optical fiber to or from the side, i.e. orthogonal to the fiber axis and can be used in lighting, phototherapy, endoscopy, laser surgery, optical tomography, optical instrument construction and other applications.

Tehnikas līmenisState of the art

Sāniski izstarojošas/uztverošas optiskās šķiedras ir izmantojamas dažādās apstarošanas un optisko sensoru iekārtās. Tādām ierīcēm ir vairākas priekšrocības, salīdzinot ar tradicionālo starojuma ievadu/izvadu caur asij perpendikulāru šķiedras galu. Piemēram, optiskās tomogrāfijas, lāzeru doplerogrāfijas, ādas spektrometrijas un daudzās citās in-vivo optiskās diagnostikas ierīcēs nereti starojumu novada vai savāc caur optiskām šķiedrām, kas ir orientētas perpendikulāri ādai (patents GB 2132483). Šādas ierīces visumā labi pilda tām paredzētos uzdevumus, bet optisko šķiedru loki aizņem daudz vietas un ir nedroši ekspluatācijā, jo iespējami optisko šķiedru lūzumi un citi defekti to locīšanas rezultātā.Lateral emitting / detecting optical fibers can be used in a variety of irradiation and optical sensor applications. Such devices have several advantages over conventional radiation input / output through a fiber end perpendicular to the axis. For example, in optical tomography, laser dopplerography, skin spectrometry and many other in-vivo optical diagnostic devices, radiation is often transmitted or collected through optical fibers that are oriented perpendicular to the skin (GB 2132483). Such devices generally perform their purpose well, but optical fiber bands take up a lot of space and are unsafe to operate because of the possibility of optical fiber breakage and other defects due to folding.

Ievērojami kompaktākas un drošākas ir iekārtas, kurās izmantoti starojumu noliecošie optisko šķiedru uzgaļi. Tādus pielieto, piemēram, fototerapijas un endoskopiskās lāzerķirurģijas iekārtās, un šķiedras ar šādiem uzgaļiem bieži sauc par “uz sānu šaujošajām” (“side-firing fibers). Ir zināmas vairākas šādu uzgaļu konstrukcijas - ar noliektu plakanu vai izliektu reflektoru iepretī šķiedras galam (patents US 5366456), ar galā noliektu optisko šķiedru kūli (patents US 5416878), ar slīpi pulētu plakanu šķiedras serdeņa galu, nodrošinot staru nolieci pilnīgas iekšējas atstarošanas rezultātā (patents US 5537499).Significantly more compact and reliable are devices using radiation-bending fiber optic tips. They are used, for example, in phototherapy and endoscopic laser surgery equipment, and the fibers with such tips are often referred to as "side-firing fibers". Several designs of such tips are known - with a flat flat or convex reflector opposite the fiber end (U.S. Pat. No. 5,366,456); U.S. Patents 5,537,499).

VV

Šādos “uz sānu šaujošajām” optiskās šķiedras uzgaļos starojums pēc atstarošanās no slīpi pulētā serdeņa gala tiek daļēji fokusēts refrakcijas dēļ, šķērsojot cilindrisko serdeņa sānu virsmu. Tas palielina izejas starojuma jaudas blīvumu uzgaļa tuvumā, dodot pozitīvu efektu, piemēram, lāzera skalpeļa gadījumā. Cilindriskās virsmas klātbūtne zināmajos tehniskos risinājumos rada negatīvu efektu, ja minētās konstrukcijas uzgaļus pielieto starojuma savākšanai no sāna, piemēram, kontaktā ar plakanu ādas virsmu. Liela daļa no ievadāmā starojuma tad tiek zaudēta gan refleksijas, gan refrakcijas rezultātā.In such "side-firing" fiber-optic tips, radiation after reflection from the beveled end of the mandrel is partially focused due to refraction through the cylindrical lateral surface of the mandrel. This increases the output power density near the nozzle, giving a positive effect, for example in the case of a laser scalpel. The presence of a cylindrical surface in prior art solutions has a negative effect when the nozzles of said design are used to collect radiation from the side, for example, in contact with a flat skin surface. Much of the injected radiation is then lost as a result of both reflection and refraction.

Ir zināma zonde asins plūsmas mērīšanai (patents JP 2203838). Saskaņā šo patentu, optiskās šķiedras galam, kas plakani pulēts perpendikulāri šķiedras asij, pievienota caurspīdīga vienādsānu taisnleņķa mikroprizma, kuras 45° leņķī noliektā plakanā virsma, notiekot pilnai iekšējai atstarošanai, kalpo kā reflektors staru kūļa pagriešanai. Šķiedras gals un mikroprizma ir iemontēti speciāli izveidotā uzgaļa korpusā. Šāda konstrukcija nodrošina plakanu starojuma ieejas/izejas virsmu, kas veido labu optisko kontaktu ar ādu vai citu plakanu virsmu un būtiski samazina optiskos zudumus, salīdzinot ar analogu risinājumiem. Minētā konstrukcija labi izmantojama arī sānu emisijas ierīcēs, nodrošinot konisku izejas staru kūļa formu, līdzīgu kā no šķiedras ar tradicionālu, perpendikulāri asij orientētu plakanu galu. Tai pašā laikā zināmajam šķiedras uzgalim ir visai sarežģīta konstrukcija ar trim pamatelementiem (optiskā šķiedra, mikroprizma un uzgaļa korpuss), darbietilpīga izgatavošana (nepieciešama augstas precizitātes montāža), salīdzinoši liels izmērs (aptuveni trīskārt pārsniedzot šķiedras diametru), un zema detektējamā ādas apgabala lokalizācijas precizitāte, jo prizmas sānu ievada virsmas laukums apmēram četrkārt pārsniedz optiskās šķiedras serdeņa šķērsgriezumu. Tas ir iemesls ari salīdzinoši zemai starojuma savākšanas efektivitātei - tikai neliela daļa no prizmā caur kontaktvirsmu ievadītā starojuma tālāk nonāk šķiedras serdenī. Par trūkumu uzskatāms ari visai liels izejvielu patēriņš prizmas un uzgaļa korpusa izgatavošanai. Augstā izgatavošanas darbietilpība un komplektējošo pamatelementu izmaksas nosaka to, ka ierīce ir dārga, kas savukārt ierobežo tās plašu izmantošanu.A probe for measuring blood flow is known (JP 2203838). According to this patent, a transparent polygonal microprism is added to the end of the optical fiber polished perpendicular to the axis of the fiber and the flat surface inclined at an angle of 45 ° serves as a reflector for rotation of the beam at full internal reflection. The fiber end and microprism are mounted in a specially designed nozzle body. Such a design provides a flat radiation input / output surface that provides good optical contact with the skin or other flat surface and significantly reduces optical losses compared to analog solutions. This design is also well suited for lateral emission devices, providing a tapered output beam shape similar to fiber with a traditional, perpendicular to the end. At the same time, the known fiber tip has a rather complex design with three basic elements (fiber optic, microprism and tip housing), labor-intensive fabrication (requires high precision assembly), relatively large size (approximately three times the fiber diameter), and low detection area skin accuracy , since the surface area of the prism lateral inlet is approximately four times the cross - section of the optical fiber core. This is also the reason for the relatively low efficiency of radiation collection - only a small part of the radiation introduced into the prism through the contact surface passes into the fiber core. The drawback is also the relatively high consumption of raw materials for making the prism and nozzle body. The high labor-intensity of manufacturing and the cost of basic components make the device expensive, which in turn limits its widespread use.

Ir zināma optiskā šķiedra, kurai izmainīta optiskā signāla izejas gala konfigurācija, nodrošinot starojuma nolieci un izvadu perpendikulāri optiskās šķiedras gareniskajai asij caur optiskās šķiedras izejas gala sānu virsmu (patents US 6856728). Minētā patentā aprakstītais izgudrojums izpauž arī optiskās šķiedras gala apstrādes paņēmienu. Šis paņēmiens ietver tādus soļus kā daļas no šķiedras gala virsmas noņemšana tādējādi, ka šķiedras gala virsma kļūst noliekta attiecībā pret optiskās šķiedras asi; optiskās šķiedras gala virsmas pulēšana profilētas virsmas izveidošanai; un atstarojošā pārklājuma uznešana profilētajai virsmai. Zināmā paņēmiena trūkums ir cilindriskās sānu virsmas klātbūtne, kas rada negatīvu efektu, ja šādas konstrukcijas uzgali pielieto starojuma savākšanai no sāna. Šajā gadījumā liela daļa no ievadāmā starojuma tiek zaudēta gan refleksijas, gan refrakcijas rezultātā.It is known to have a fiber optic having a configuration of the output end of the optical signal providing radiation bending and output perpendicular to the longitudinal axis of the optical fiber through the optical surface of the optical fiber outlet end (U.S. Pat. No. 6,856,728). The invention described in the above-mentioned patent also discloses a method of processing optical fiber. This technique includes the steps of removing a portion of the fiber end surface such that the fiber end surface becomes inclined relative to the optical fiber axis; polishing the end surface of an optical fiber to form a profiled surface; and applying a reflective coating to the profiled surface. The disadvantage of the known technique is the presence of a cylindrical side surface, which has a negative effect when a nozzle of such construction is used to collect radiation from the side. In this case, much of the injected radiation is lost both by reflection and refraction.

Ir zināma sāniski izstarojoša optiskā šķiedras gala konstrukcija (patents US 5772657), kurā optiskās šķiedras izejas galam ir slīpa virsma, kas nodrošina aksiālo staru nolieci pilnīgas iekšējas atstarošanas rezultātā transversāli pret optiskās šķiedras asi. Lai nodrošinātu izejas kūļa diverģenci asij perpendikulārā virzienā, ir modificēta šķiedras optiskā apvalka forma 10 starojuma izvada zonā, noņemot daļu no optiskā apvalka, izveidota plakana, asij paralēla izejas virsma. Šāda izejas virsmas konstrukcija tomēr neizslēdz nevēlamo refrakciju uz serdeņa/apvalka cilindriskās robežvirsmas. Praksē šo paņēmienu ir grūti realizēt, jo optiskā apvalka biezums daudzmodu optiskajām šķiedrām parasti ir daudzkārt mazāks par serdeņa diametru. Lai optiskā apvalka plakanā šķēluma platums pārsniegtu šķiedras serdeņa diametru (kā tas piedāvāts patentā), nepieciešams mākslīgi palielināt optiskā apvalka biezumu, kas tehnoloģiski ir ļoti sarežģīti. Tā kā plakanās starojuma izejas virsmas fragments atrodas starp šķiedras ārējo aizsargapvalku un serdeni, šķiedras mehāniskā kontaktā ar ārēju plakanu virsmu vienmēr eksistē sprauga starp starojuma izejas plakni un šo virsmu, tātad neveidojas optiskais kontakts. Minētie trūkumi neļauj šo risinājumu efektīvi izmantot starojuma ievadam optiskajā šķiedrā no asij paralēlas ārējas plakanas kontaktvirsmas, piemēram, ādas.A laterally radiating optical fiber end structure is known (U.S. Pat. No. 5,772,657), wherein the optical fiber output end has a sloping surface that provides axial beam bending as a result of complete internal reflection transversely to the optical fiber axis. In order to provide divergence of the output beam in a direction perpendicular to the axis, a fiber optic envelope shape has been modified in the region 10 of the radiation outlet by removing a portion of the optical envelope to form a flat, parallel axis axis. However, such an exit surface design does not exclude unwanted refraction on the cylindrical interface of the core / sheath. In practice, this technique is difficult to implement because the optical sheath thickness of multimode optical fibers is usually many times smaller than the core diameter. In order for the optical sheath to have a flat slit width greater than the fiber core diameter (as proposed in the patent), it is necessary to artificially increase the thickness of the optical sheath, which is technologically very difficult. Since the fragment of the flat radiation output surface is located between the outer protective sheath of the fiber and the core, there is always a gap between the fiber output plane and this surface in mechanical contact with the outer flat surface, so that no optical contact occurs. These drawbacks prevent this solution from being effectively used to introduce radiation into the optical fiber from an axis parallel to the outer flat surface, such as skin.

Izgudrojuma izpaušanaDisclosure of the Invention

Izgudrojuma mērķis ir novērst analogu trūkumus, tai skaitā izveidot mazāka izmēra vienkāršotas konstrukcijas optiskās šķiedras galu vai uzgali, kas nodrošina augstāku izstarojošā/uztverošā apgabala lokalizācijas precizitāti un paaugstina uztveramā starojuma savākšanas efektivitāti.The object of the invention is to overcome the drawbacks of analogs, including the creation of a smaller end of a simplified structure of a fiber optic or tip, which provides a higher accuracy of localization of the emitting / receiving area and increases the efficiency of collecting the received radiation.

Minēto mērķi sasniedz, izveidojot slīpi pret optiskās šķiedras asi orientētu gala pilnās iekšējās atstarošanas robežvirsmu un plakanu, asij paralēlu starojuma izvada/ievada plakni, aizpildot telpu starp izvada/ievada plakni un cilindrisko serdeņa sānu virsmu ar šķiedras serdeņa materiālu vai tam līdzīgu optiski caurspīdīgu materiālu, tādejādi optiski monolīti integrējot atstarojošo un izvada/ievada plaknes šķiedras serdeņa galā,.This object is achieved by providing an end-to-end internal full-surface reflection boundary and a flat, axially parallel radiation output / input plane inclined to the axis of the fiber optic by filling the space between the output / input plane and the cylindrical mandrel side surface with fiber core material or thus integrating the optical monoliths at the end of the fiber core with the reflector and the output / input plane.

īss rasējumu aprakstsa brief description of the drawings

Fig. 1A ir parādīts iepriekšēja tehnikas līmeņa sāniski izstarojošās optiskās šķiedras gala konstrukcija aksiālā griezumā.FIG. 1A is an axial sectional view of a prior art end-beam of an optical fiber.

Fig. 1B ir parādīts iepriekšēja tehnikas līmeņa sāniski izstarojošās optiskās šķiedras gala šķērsgriezums.FIG. 1B shows an end section of a prior art side-emitting optical fiber.

Fig. 2 ir parādīta sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras gala konstrukcija ar optiskā signāla izvada/ievada zonu.FIG. Fig. 2 shows the end structure of a side emitting / receiving optical fiber with an optical signal output / input area.

Fig. 3 ilustrē sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas secību saskaņā ar vienu izgudrojuma iemiesojumu.FIG. 3 illustrates a sequence for manufacturing a laterally emitting / receiving optical fiber according to one embodiment of the invention.

Fig. 4 ilustrē sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas secību saskaņā ar otru izgudrojuma iemiesojumu.FIG. 4 illustrates a manufacturing order for a side emitting / receiving optical fiber according to a second embodiment of the invention.

Fig. 5 ilustrē sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas secību saskaņā ar trešo izgudrojuma iemiesojumu.FIG. 5 illustrates a sequence for manufacturing a laterally emitting / receiving optical fiber according to a third embodiment of the invention.

Fig. 6 ilustrē sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmienu saskaņā ar ceturto izgudrojuma iemiesojumu.FIG. 6 illustrates a method for manufacturing a lateral emitting / receiving optical fiber according to the fourth embodiment of the invention.

Fig. 7 ilustrē sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmienu saskaņā ar piekto izgudrojuma iemiesojumu.FIG. 7 illustrates a method for manufacturing a lateral emitting / receiving optical fiber according to the fifth embodiment of the invention.

Fig. 8 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas paredz atsevišķi izgatavotas uzmavas nostiprināšanu optiskās šķiedras galā.FIG. Figure 8 illustrates a method of manufacturing a side emitting / perceptual optical fiber that provides attachment of a separately manufactured sleeve to the end of the optical fiber.

Izvirzītā mērķa sasniegšanai izmanto konstrukciju, kas ilustrēta Fig. 2. Starojuma noliekšana optiskās šķiedras galā realizēta ar integrētu pilnās iekšējās atstarošanas palīdzību, papildus izveidojot gludu plakanu ievada/izvada sānu virsmu 10 paralēli šķiedras simetrijas asij. No ārējiem apvalkiem attīrīta serdeņa gala virsma 20 ir noliekta tā, lai visos tās punktos virsmas normāles leņķis pret šķiedras simetrijas asi pārsniegtu pilnās iekšējās atstarošanas robežleņķi are sin (nj/nfi, kur ni un «2 ir attiecīgi gaisa un optiskās šķiedras serdeņa materiāla refrakcijas koeficienti. Lai novērstu starojuma izkliedi, virsmas 10 un 20 ir gludi pulētas. Telpas apgabals starp virsmām 10 un 20, kurš atrodas ārpus cilindriskās serdeņa sānu virsmas, tiek pilnībā aizpildīts ar serdeņa materiālu vai ar citu caurspīdīgu materiālu, kura refrakcijas koeficients ir n; vai tuvs tam. Tādējādi tiek izslēgta ortogonālo staru laušana uz cilindriskās serdeņa sānu virsmas. Ievada/izvada virsmas 10 laukums ir samērojams ar optiskās šķiedras serdeņa šķērsgriezuma laukumu 30, bet tās attālums līdz šķiedras asij ir vienāds vai lielāks par šķiedras ārējā aizsargapvalka rādiusu R.In order to achieve this object, the construction illustrated in FIG. 2. Radiation deflection at the end of the optical fiber is achieved by integrated full internal reflection, with the addition of a smooth flat inlet / outlet side surface 10 parallel to the axis of symmetry of the fiber. The end surface 20 of the core cleaned of the outer casing shall be inclined such that at all points its angle of reference to the axis of symmetry of the surface is greater than the angles of full internal reflection are sin (nj / nfi where ni and « 2 are The surfaces 10 and 20 are smoothly polished to prevent radiation scattering.The area of the space between the surfaces 10 and 20, which is outside the cylindrical side surface of the core, is completely filled with core material or other translucent material with a refractive index of n; The area of the inlet / outlet surface 10 is proportional to the cross-sectional area of the optical fiber core 30, but its distance to the axis of the fiber is equal to or greater than the radius R of the outer sheath of the fiber.

Šādi integrētu divu optisko virsmu konstrukcija šķiedras galā labi veic savu funkciju bez papildelementiem.The integrated structure of the two optical surfaces at the fiber end thus performs its function well without any additional elements.

Atkarībā no tehniskajām iespējām un optiskās šķiedras serdeņa un apvalka materiāliem, tiek piedāvāti vairāki minētā konstruktīvā risinājuma realizācijas paņēmieni. Tie visi nodrošina viendabīgu telpas aizpildījumu starp darba virsmām 10 un 20 ar optiski caurspīdīgu materiālu.Depending on the technical capabilities and the materials of the fiber optic core and casing, several methods of realizing this constructive solution are offered. They all provide a homogeneous space filling between work surfaces 10 and 20 with optically transparent material.

Fig. 3 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas paredz optiskās šķiedras gala paplašināšanu ar sekojošu slīpēšanu un/vai pulēšanu. Šis paņēmiens izmantojams, piemēram, optiskajām šķiedrām ar stikla, tai skaitā S1O2 stikla serdeni. Serdeni attīra no apvalkiem šķiedras gala tuvumā, piemēram, 3 cm garumā. Tālāk izveido šķiedras gala paplašinājumu lodes vai līdzīgā formā ar diametru, kas pārsniedz serdeņa diametru, piemēram, izkausējot serdeņa materiālu ar gāzes degli. Paplašinājuma divas pretējās malas noslīpē/nopulē savstarpēji paralēli tā, lai tās būtu paralēlas šķiedras asij un vienādos (apmēram optiskās šķiedras serdeņa rādiusa) attālumos no tās. Perpendikulāri šīm plaknēm slīpi noslīpē/nopulē iekšējās atstarošanas virsmu 20 tā, lai tā šķērsotu serdeņa cilindrisko virsmu paplašinājuma sākuma vietā. Atlikušo neapstrādāto paplašinājuma daju noslīpē/nopulē perpendikulāri abām sānu malām un paralēli šķiedras asij attālumā > Rno tās, veidojot ievada/izvada virsmu 10. Iespējama arī šī paņēmiena modifikācija, serdeņa gala paplašinājumu veidojot no cita optiski caurspīdīga materiāla ar atbilstošu refrakcijas koeficientu, piemēram, no optiska polimēra.FIG. 3 illustrates a method for manufacturing a lateral emitting / sensing optical fiber which provides for the extension of the optical fiber end with subsequent grinding and / or polishing. This technique is applicable, for example, to optical fibers with a glass core, including S1O2 glass core. The core is cleaned of its sheaths close to the end of the fiber, for example 3 cm long. Next, a fiber end extension is formed in the form of a sphere or a similar shape having a diameter greater than the core diameter, for example by melting the core material with a gas burner. The two opposite edges of the extension are sanded / polished parallel to each other so that they are parallel to the fiber axis and equal (approximately the radius of the optical fiber core). Perpendicular to these planes, incline / polish the internal reflecting surface 20 so that it passes through the cylindrical surface of the core at the point where the extension begins. The remainder of the untreated extension is sanded / polished perpendicular to both side edges and parallel to the fiber axis at a distance> Rno to form an inlet / outlet surface 10. Alternatively, the end extension of the mandrel is made of another optically transparent material with an appropriate refractive index, e.g. optical polymer.

Fig. 4 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas paredz optiskās šķiedras serdeņa daļas apaudzēšanu gala tuvumā iepretī slīpi pulētajai atstarojošai virsmai ar sekojošu slīpēšanu un/vai pulēšanu. Šis paņēmiens paredz telpu starp ievada/izvada plakni 10 un tai pretī esošo serdeņa cilindrisko sānu virsmu aizpildīt vai nu ar papildus pievadītu paša serdeņa materiālu, vai ar citu caurspīdīgu materiālu ar atbilstošu refrakcijas koeficientu, piemēram, optisko polimēru vai optisko līmi. Sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanai saskaņā ar piedāvāto paņēmienu serdeni attīra no apvalkiem šķiedras gala tuvumā, piemēram, 1 cm garumā. Iekšējās atstarošanas virsmu 20 slīpi noslīpē/nopulē. Iepretī virsmai 20 aiz serdeņa sānu virsmas pieaudzē atbilstošo materiālu serdeņa diametra platumā, piemēram, ielejot šķidru optisko polimēru vai līmi iepriekš sagatavotā ierobežojošā formā. Nodrošinot papildus pievadītā materiāla sacietēšanu, piemēram, sildot vai polimerizējot ar UV-starojumu, izveido labu optisko kontaktu ar serdeņa cilindrisko sānu virsmu. Tālāk mehāniski apstrādā sacietējušo papildinājumu, tai skaitā to noslīpē/nopulē paralēli šķiedras asij, veidojot ievada/izvada virsmu 10. Iespējama ari šī paņēmiena modifikācija, serdeņa sānu (ievada/izvada) virsmas pieaudzēšanas etapā izmantojot necietējošu imersijas šķidrumu, kas ieliets atbilstošas konstrukcijas traukā ar plakanu caurspīdīgu ievada/izvada logu.FIG. 4 illustrates a method for manufacturing a lateral emitting / perceptual optical fiber, wherein the portion of the fiber optic core is superimposed near the tip opposite to the inclined polished reflecting surface with subsequent polishing and / or polishing. This technique involves filling the space between the inlet / outlet plane 10 and the cylindrical side surface of the core opposite to it by either additionally supplied material of the core itself or other transparent material with an appropriate refractive index, such as an optical polymer or optical glue. For the manufacture of lateral emitting / perceptual optical fibers, according to the proposed process, the core is cleaned from the sheaths near the end of the fiber, e.g., 1 cm. Internal reflecting surface 20 inclined / polished. Opposite to the surface 20, behind the lateral surface of the core, the corresponding material is expanded into the width of the core, for example by pouring a liquid optical polymer or glue into a pre-formed limiting form. Providing additional hardening of the applied material, for example by heating or polymerizing with UV light, provides good optical contact with the cylindrical side surface of the core. Further, the cured filler is mechanically treated, including grinding / polishing parallel to the fiber axis to form an inlet / outlet surface 10. A modification of this technique is also possible, using a non-hardening immersion liquid in the vessel during the extension phase of the mandrel. flat transparent I / O window.

Fig. 5 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas paredz termisko optiskās šķiedras gala formēšanu ar spiedienu. Šis paņēmiens ir piemērots tādu optisko šķiedru galu apstrādei, kas izgatavotas no plastiskiem, viegli kūstošiem materiāliem - piemēram, polimēru optiskajām šķiedrām. Salīdzinājumā ar diviem iepriekšējiem, tas ir ekonomiskāks, dodot iespēju samazināt roku darbu, automatizēt masveida ražošanu un samazināt materiālu zudumus. Sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanai saskaņā ar piedāvāto paņēmienu izgatavo termisko presformu ar iekšēju dobumu atbilstoši Fig. 2 attēlotajai formai. Serdeni attīra no apvalkiem šķiedras gala tuvumā, piemēram, 1 cm garumā. Attīrīto šķiedras galu ievada termiskajā presformā. Paaugstinot presformas temperatūru un šķiedras galu attiecīgi spiežot ass virzienā, to izkausē un piešķir tam vajadzīgo formu. Tālāk presformu atdzesē līdz serdeņa materiāla sacietēšanas temperatūrai un atbrīvo modificētās formas serdeņa galu no presformas.FIG. 5 illustrates a method for manufacturing a lateral emitting / perceptual optical fiber that involves thermoforming the end of the optical fiber by pressure. This technique is suitable for the processing of optical fiber ends made of plastic, easily meltable materials such as polymeric optical fibers. Compared to the previous two, it is more economical in terms of reducing manual labor, automating mass production and reducing material wastage. For producing the lateral emitting / sensing optical fiber, a thermal mold with an inner cavity according to the embodiment of FIG. 2 for the form shown. The core is cleaned of its sheaths close to the fiber end, for example 1 cm long. The cleaned end of the fiber is introduced into a thermal die. By raising the temperature of the mold and pressing the fiber end in the axial direction accordingly, it is melted and given the desired shape. Further, the die is cooled to the curing temperature of the core material and the end of the modified die core is released from the die.

Fig. 6 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas izmanto daļu no pašas šķiedras (ar plakani pulētu galu perpendikulāri šķiedras asij), lai aizpildītu telpu starp abām darba plaknēm. Paņēmiens paredz veikt attīrīta šķiedras serdeņa plakanu griezumu gala tuvumā slīpi pret šķiedras asi, piemēram, 45° leņķī. Pēc abu griezuma virsmu pulēšanas un/vai cita veida apstrādes, ja tāda nepieciešama laba optiska kontakta nodrošināšanai, atdalītais gala fragments tiek pagriezts par 180° ap asi, kas perpendikulāra griezuma plaknei, un atkal pievienots slīpajam šķiedras galam, piemēram, pielīmējot ar optisko līmi. Pēc tam tiek slīpi pret asi nogriezta un nopulēta gala atstarojošā plakne 20 atbilstoši Fig. 2 attēlotajai šķiedras gala konstrukcijai.FIG. 6 illustrates a method of manufacturing a lateral emitting / perceptual optical fiber using a portion of the fiber itself (with a flat polished end perpendicular to the axis of the fiber) to fill the space between the two working planes. The technique involves making a flat cut of the cleaned fiber core at an angle to the fiber axis near the end, for example at an angle of 45 °. After polishing and / or other processing of both cut surfaces, where necessary to provide good optical contact, the severed end piece is rotated 180 ° about an axis perpendicular to the cut plane and again attached to the beveled fiber end, e.g., by gluing with an optical glue. The end reflecting plane 20 is then inclined and polished to an axis according to Figs. 2 illustrates the fiber end structure.

Fig. 7 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas paredz izveidot slīpu atstarojošu virsmu 20 šķiedras galā (piemēram, slīpējot un pulējot) un pie tai iepretim atrodošās cilindriskās sānu virsmas pievienot (piemēram, izmantojot optisko līmi) detaļu no caurspīdīga materiāla ar atbilstošu refrakcijas koeficientu. Šīs detaļas forma ir tāda, kādu ieņem papildus pievadītais materiāls atbilstošiFIG. 7 illustrates a method of manufacturing a side emitting / perceptual optical fiber that provides an inclined reflecting surface at the end of the fiber 20 (e.g., by grinding and polishing) and attaching (e.g., using an optical glue) a portion of a translucent material with an appropriate refraction. factor. The shape of this part is the one occupied by the additional material provided

Fig. 4. Minētais paņēmiens ir vairāk piemērots masveida ražošanai.FIG. 4. This technique is more suitable for mass production.

Fig. 8 ilustrēts sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izgatavošanas paņēmiens, kas paredz atsevišķi izgatavotas uzmavas nostiprināšanu optiskās šķiedras galā. Šis paņēmiens, ar kuru abas virsmas 10 un 20 veido kā monolīti integrētu elementu šķiedras serdeņa koaksiālā uzmavā, ir tehnoloģiski izdevīgs masveida ražošanai. Saskaņā ar piedāvāto paņēmienu, izgatavo caurspīdīga materiāla uzmavu ar Fig.2 attēloto gala formu, piemēram, izmantojot attiecīgi konstruētu termisku optisko polimēru presformu. Tālāk attīra šķiedras serdeni tās plakanā (perpendikulāri asij) gala tuvumā attālumā un optiskās šķiedras galam pievieno uzmavu, piemēram, izmantojot optisko līmi.FIG. Figure 8 illustrates a method of manufacturing a side emitting / perceptual optical fiber that provides attachment of a separately manufactured sleeve to the end of the optical fiber. This technique of forming both surfaces 10 and 20 as a monolithic integral element in the fiber core coaxial sleeve is technologically advantageous for mass production. According to the proposed method, a sleeve of transparent material with the end shape shown in Fig. 2 is fabricated, for example, using an appropriately designed thermal optical polymer mold. Next, clean the fiber core near its flat (perpendicular to the axis) end at a distance and attach the coupling to the end of the optical fiber, for example, using optical glue.

Tādējādi, atšķirībā no zināmiem tehniskiem risinājumiem, tiek nodrošinātas sekojošas tehniskas priekšrocības:Thus, unlike known technical solutions, the following technical advantages are provided:

- mazāks sāniski izstarojošās/uztverošās optiskās šķiedras izmērs, kas ir ērtāks ekspluatācijā un samazina optisko materiālu izlietojumu,- smaller side-emitting / perceptual optical fiber size, which is more convenient to use and reduces the use of optical materials,

- īsāks starojuma izplatīšanās ceļš starp šķiedras serdeni un ievada/izvada plakni, kas nodrošina precīzāku ievadāmā/uztveramā starojuma lokalizāciju kontaktvirsmā, piemēram, ādā, un paaugstina starojuma savākšanas efektivitāti,- a shorter path of radiation propagation between the fiber core and the input / output plane, which provides a more accurate localization of the incoming / perceived radiation at the contact surface, such as the skin, and increases the efficiency of radiation collection,

- monolīta optiska konstrukcija, kas izslēdz refrakciju starojuma nolieces procesā, minimizē optiskos zudumus un ir drošāka ekspluatācijā,- a monolithic optical design that eliminates refraction during the bending process, minimizes optical losses and is more reliable in operation,

- iespēja bez papildelementiem veidot kvalitatīvu optisko kontaktu tieši mehāniskā kontakta vietā ar saskares virsmu, kas paralēla šķiedras asij.- the ability to create a high-quality optical contact directly from the mechanical contact with the contact surface parallel to the fiber axis without any additional elements.

Claims (8)

PretenzijasClaims 1. Sāniski izstarojoša/uztveroša optiskā šķiedra ar slīpi pret šķiedras asi orientētu gala pilnās iekšējās atstarošanas robežvirsmu un asij paralēlu starojuma izvada/ievada1. Side-emitting / perception optical fiber having a biased end-to-end full internal reflectivity surface and a parallel axis output / input 5 plakni, kas atšķiras ar to, ka atstarojošā virsma un izvada/ievada plakne ir optiski monolīti integrētas šķiedras serdeņa galā, aizpildot telpu iepretī atstarojošai virsmai starp izvada/ievada plakni un cilindrisko serdeņa sānu virsmu ar šķiedras serdeņa materiālu vai tam līdzīgu optiski caurspīdīgu materiālu.5, characterized in that the reflecting surface and the outlet / inlet plane are optically monolithic at the end of the integrated fiber core, filling the space opposite the reflecting surface between the outlet / inlet plane and the cylindrical side surface of the fiber core material or the like. 1010th 2. Sāniski izstarojoša/uztveroša optiskā šķiedra saskaņā ar 1. pretenziju, kas atšķiras ar to, ka izvada/ievada plakne novietota optiskās šķiedras ārējā rādiusa vai lielākā attālumā no šķiedras ass.A side emitting / receiving optical fiber according to claim 1, characterized in that the output / input plane is disposed at an outer radius of the optical fiber or at a greater distance from the fiber axis. 3. Paņēmiens optiskās šķiedras saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju izgatavošanai, kas ietverA method for making an optical fiber according to claim 1 or 2, comprising 15 iepriekš attīrīta optiskās šķiedras serdeņa gala paplašināšanu, piemēram, to izkausējot lodes formā ar diametru, lielāku par serdeņa diametru, un šī paplašinājuma izveidošana atbilstošajā formā, piemēram, ar slīpēšanas un/vai pulēšanas palīdzību.15 extending the end of the previously cleaned fiber optic core, for example, by melting it into a sphere having a diameter greater than the diameter of the core, and forming this extension in an appropriate form, such as by grinding and / or polishing. 2020th 4. Paņēmiens optiskās šķiedras saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju izgatavošanai, kas ietver pilnās iekšējās atstarošanas robežvirsmas izveidošanu iepriekš attīrīta optiskās šķiedras serdeņa galā, piemēram, to pulējot slīpi pret šķiedras asi, caurspīdīga materiāla no ārpuses pievienošanu cilindriskajai sānu virsmai, kas atrodas iepretī atstarojošai robežvirsmai, un pievadītā materiāla plakanas ievada/izvada virsmasA method for making an optical fiber according to claim 1 or 2, comprising forming a full internal reflection boundary surface at the end of a previously cleaned optical fiber core, for example by polishing it obliquely to the fiber axis, adding an opaque material from the outside to the cylindrical side surface the reflective boundary surface and the flat inlet / outlet surfaces of the material being supplied 25 izveidi, piemēram, ar slīpēšanas un/vai pulēšanas palīdzību.25, for example, by grinding and / or polishing. 5. Paņēmiens optiskās šķiedras saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju izgatavošanai, ar kuru optiskās šķiedras serdeņa gala atbilstošas formas izveidei izmanto serdeņa materiāla izkausēšanu un sacietēšanu zem spiediena attiecīgas formas matricā,A process for the manufacture of an optical fiber according to claim 1 or 2, which comprises melting and curing the core material under pressure in a matrix of a corresponding shape to form an optical fiber core end, 30 piemēram, polimēru termiskā presformā.30, for example, in a polymer thermoforming mold. 6. Paņēmiens optiskās šķiedras saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju izgatavošanai, ar kuru telpu starp abām darba virsmām aizpilda ar daļu no pašas šķiedras serdeņa, kas iepriekš atdalīta ar plakanu griezumu gala tuvumā slīpi pret šķiedras asi, piemēram, 45° leņķī, un pēc pagrieziena par 180° ap asi, kas perpendikulāra griezuma plaknei, atkal pievienota slīpajam šķiedras galam, piemēram, pielīmējot ar optisko līmi, ar sekojošu gala pilnās iekšējās atstarošanas robežvirsmas izveidi, piemēram, toA method for making an optical fiber according to claim 1 or 2, wherein the space between the two working surfaces is filled with a portion of the fiber core itself pre-separated by a flat cut near the end, inclined at an angle of, e.g., 45 °, and rotated 180 ° about an axis perpendicular to the plane of cut, reconnected to the oblique end of the fiber, for example by gluing with an optical glue, followed by the formation of a full internal reflecting surface of the end, e.g. 5 pulējot slīpi pret šķiedras asi.5 polishing inclined to fiber axis. 7. Paņēmiens optiskās šķiedras saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju izgatavošanai, ar kuru pēc serdeņa gala pilnās iekšējās atstarošanas robežvirsmas izveides, piemēram, to pulējot slīpi pret šķiedras asi, iepretī šai robežvirsmai pie cilindriskās serdeņa sānuA method for producing an optical fiber according to claim 1 or 2, which, after forming a full internal reflection boundary surface of the core end, for example by polishing it obliquely to the fiber axis, opposes this boundary to the side of the cylindrical core. 10 virsmas tiek pievienots, piemēram, pielīmēts optisks elements no viendabīga caurspīdīga materiāla ar formu, kura atbilst 4. pretenzijā minētā pievienotā optiskā materiāla formai, un atbilstošu refrakcijas koeficientu..10 surfaces are attached, for example, an adhesive optical element of a homogeneous transparent material having a shape corresponding to the shape of the added optical material of claim 4 and an appropriate refractive index. 8. Paņēmiens optiskās šķiedras saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju izgatavošanai, ar kuruA method for making an optical fiber according to claim 1 or 2, wherein: 15 atstarojošā un izejas/ieejas virsmas ir monolīti integrētas šķiedras serdeņa koaksiālā uzmavā, kas izgatavota no caurspīdīga materiāla ar atbilstošu refrakcijas koeficientu un pievienota plakanam, perpendikulāri šķiedras asij orientētam serdeņa galam, piemēram, izmantojot optisko līmi.The 15 reflective and exit / entry surfaces are monolithic integrated fiber core coaxial sleeve made of a transparent material with an appropriate refractive index and attached to a flat, perpendicular to the fiber axis oriented end, for example, by means of optical glue.
LVP-07-132A 2007-11-20 2007-11-20 Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method LV13940B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-07-132A LV13940B (en) 2007-11-20 2007-11-20 Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method
PCT/LV2008/000002 WO2009066969A1 (en) 2007-11-20 2008-05-15 Side emitting/detecting optical fibre and methods of its producing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-07-132A LV13940B (en) 2007-11-20 2007-11-20 Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LV13940A LV13940A (en) 2009-05-20
LV13940B true LV13940B (en) 2009-08-20

Family

ID=39736843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LVP-07-132A LV13940B (en) 2007-11-20 2007-11-20 Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method

Country Status (2)

Country Link
LV (1) LV13940B (en)
WO (1) WO2009066969A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9036966B2 (en) 2012-03-28 2015-05-19 Corning Incorporated Monolithic beam-shaping optical systems and methods for an OCT probe
US20140066756A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-06 Ninepoint Medical, Inc. Low cost molded optical probe with astigmatic correction, fiber port, low back reflection, and highly reproducible in manufacturing quantities
WO2018045206A2 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 University Of Houston System Fabrication and applications of multiple side-window, side-firing optical fiber

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60250322A (en) * 1984-05-26 1985-12-11 Hirosada Hashimoto Laser beam irradiating fiber
JPH01237604A (en) * 1988-03-18 1989-09-22 Fujitsu Ltd Fiber type wavelength plate
US5390271A (en) * 1993-05-03 1995-02-14 Litton Systems, Inc. Optical interface for hybrid circuit
US5571099A (en) * 1995-05-09 1996-11-05 Pioneer Optics Company Side firing probe
US6501878B2 (en) * 2000-12-14 2002-12-31 Nortel Networks Limited Optical fiber termination
US20030010904A1 (en) * 2001-07-12 2003-01-16 Luo Xin Simon High speed fiber to photodetector interface

Also Published As

Publication number Publication date
LV13940A (en) 2009-05-20
WO2009066969A1 (en) 2009-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4659137B1 (en) Side emission device and manufacturing method thereof
US5495541A (en) Optical delivery device with high numerical aperture curved waveguide
US8509577B2 (en) Fiberoptic device with long focal length gradient-index or grin fiber lens
US9131850B2 (en) High spatial resolution optical coherence tomography rotation catheter
US6416234B1 (en) Couplers for optical fibers
US7507038B2 (en) Optical fiber/glass tube fusion-spliced structure, optical fiber assembly including the structure, and glass tube used in the structure
US6246817B1 (en) Optical fiber with numerical aperture compression
EP0709698B1 (en) Dental fiber optic light guide
TW200827795A (en) Improved optical fiber and the manufacturing method thereof
CN102749304B (en) High sensitivity photonic crystal fiber refractive index sensor and method for preparing same
EP1821123A1 (en) Optical power monitor
EP2515150A1 (en) Lateral emission apparatus and manufacturing method thereof
KR101406434B1 (en) Bundle-type optical fiber probe
LV13940B (en) Laterally radiating/detecting optical fiber and its production method
JP2008102009A (en) Optical measuring device and optical measuring method
US9383495B2 (en) Lateral light emitting device
JP2003215389A (en) Optical fiber collimator and manufacturing method therefor
US20030156807A1 (en) Aligning sleeve for a bundle of fiberoptic cylindrical fibers
JP4379074B2 (en) Optical fiber and optical fiber device
JPH10197807A (en) Multifiber tube structure and small-diameter fiber scope
US6469835B1 (en) Optical collimator with long working distance
JP2001021751A (en) Optical branching/coupling instrument
KR101653800B1 (en) solar light combiner
CN221039507U (en) Side-shooting optical fiber assembly
RU2528655C1 (en) Fibre-optic tool with curved distal working part