Устройство для ввода лазерного излучения в волоконный световод и способ юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода - RU2004005C1

t/i

О

Изобретение относится к волоконной оптике. Устройство предназначено для ввода лазерного излучения в волоконный световод , а способ обеспечивает юстировку и контроль положения входного торца воло- конного световода. Особенно целесообразно использование изобретения в медицинской сфере, где применяются лазеры большой мощности.

Известны устройство для ввода лазерного излучения в волоконный световод и способ юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода.

Известное устройство содержит делитель луча и два линзовых фокусирующих ус- тройстввг котировочное средство для перемещения по трем осям входного торца световода, расположенного перпендикулярно продольной оси световода, экран, yc-t таиовленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча.

Известный способ состоит в том, что лазерное излучение вводят во входной торец световода посредством делителя луча и первого линзового фокусирующего устройства и в выходной торец световода посредством делителя луча, системы зеркал и второго фокусирующего устройства, на экране наблюдают два изображения входного торца, а юстировку входного торца световода выполняют до получения двух концентрических изображений.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и необходимость юстировки зеркал. Известный способ , кроме того, не позволяет вводить в световод мощное лазерное излучение, т.к. в процессе юстировки происходит нагрев торца световода за счет высоких температур и торец световода разрушается.

if

Цель изобретения - создание устройства для ввода мощного лазерного излучения, которое можно несложно и надежно отъюстировать .

Цель достигается за счет того, что в устройстве , содержащем установленные по ходу луча делитель луча и линзовое фокусирующее устройство для ввода лазерного излучения в световод, котировочное устройство для перемещения по трем осям входного торца световода, экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, делитель луча установлен с возможностью его введения и выведения с оси световода, между делителем луча и экраном размещено линзовое устройство ото бражения на расстоянии до экрана,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

обеспечивающем резкое изображение входного торца на экране при установке входного торца световода, на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на торце световода меньше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки .

Цель достигается в способе юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода, состоящем в том, что лазерное излучение вводят в световод посредством установленных по ходу луча делителя луча и линзового фокусирующего устройства, проецируют два изображения входного торца световода на экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, выполняют позиционирование входного торца световода с помощью юстировочного средства до получения двух концентрических изображений, первые из которых получают за счет отраженного от входного торца световода излучения, тем, что проецирование изображения входного торца на экране выполняют посредством линзового устройства отображения, установленного между экраном и делителем луча на расстоянии от экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца световода на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на входном торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки, позиционирование входного торца световода выполняют до получения резких изображений , при этом второе изображение, большего диаметра и меньшей яркости, чем первое, получают за счет отраженного от выходного торца световода излучения.

На фиг.1 представлена схема расположения оптических элементов в устройстве; на фиг.2 показано положение плоскости перетяжки лазерного излучения относительно торца световода (в увеличенном масштабе, приблизительно 20-кратное увеличение).

Устройство содержит экран 1 (установленный перпендикулярно плоскости чертежа ) для наблюдения за процессом юстировки торца световода 2, в который вводят лазерное излучение 3 (лазер на чертеже не показан). Конец 4 световода 2 закреплен в прецизионном котировочном устройстве с зажимом 5. Юстировка положения торца выполняется по трем взаимно перпендикулярным направлениям с помощью нескольких котировочных винтов (на чертеже не приведены).

Лазерное излучение 3 с диаметром луча 6 поступает на делитель 7 луча, в конкретном случае выполненном в виде куба. Отра- 5 жающая поверхнось 8 делителя луча расположена под углом предпочтительно 45° к направлению лазерного излучения и под углом 90° к плоскости чертежа (фиг.1). После окончания юстировки делитель 7 луча 10 выводится с оси световода 2, чтобы избежать потерь мощности вследствие развязки . В процессе юстировки часть мощности посредством делителя 7 луча отводится в направлении 9. что позволяет уменьшить 15 мощность излучения на торце световода 2 в момент, когда его точное позиционирование не достигнуто и возможно разрушение торца за счет нагрева. Несколько ослабленное лазерное излучение 10 фокусируется 20 линзовым фокусирующим устройством 11 на торец световода 2. Устройство 11 состоит , предпочтительно, из оптимальной по точности ахроматизированной оптики и расположено на расстоянии середи- 25 ны делителя 7 луча и на расстоянии dr от торца 13 световода 2. Сфокусированный пу- s чок лазерных лучей 12 (см.фиг.2) под углом 2а сходится в плоскость перетяжки 14, где диаметр лазерного излучения является наи- 30 меньшим, и затем лазерное излучение 15 расширяется и поступает на световод с диаметром , обозначенным на фиг.2 стрелкой 16. Образованное на торце 13 расширенным лазерным пучком 15 световое пятно 17 35 имеет диаметр, обозначенный на фиг.2 стрелкой 18. Чтобы не получить чрезмерную концентрацию энергии на торце, вызывающую его нагрев и разрушение, торец 13 в процессе юстировки устанавливают от пло- 40 скости перетяжки 14 на расстоянии L которое выбирается так, чтобы диаметр ветового пятна 17 был больше диаметра пучка лазерного излучения 21 в плоскости перетяжки, но меньше, чем диаметр сердеч- 45 ника световода. Расстояние L может быть, например, выбрано так, чтобы диаметр свеового пятна 17 был приблизительно равен половине диаметра торца 13 световода 2, в результате чего обеспечивается возмож- 50 ность хорошей юстировки и достаточно безпасное расстояние от края светового пятна 17 до края сердечника световода 2. При юсировке с помощью зажима 5 конец 4 световода перемещается как в осевом 55 направлении, так и по двум осям в плоскоти , перпендикулярной оси световода.

Часть излучения лазерного излучения 15, введенного в световод, отражается от выходного торца (выход: рй торец на черт.еже не показан) и поступает обратно к вход- %ному торцу 13 так, что торец 13 полностью освещен лазерным излучением с задней стороны. Отраженное таким образом излучение составляет примерно 4% от введенного излучения.

Система фокусирующих линз 11 создаёт при правильной юстировке на заранее определенном месте на пути прохождения лучей четкое промежуточное изображение 19. С этой целью излучение, идущее от торцовой поверхности 13, направляется системой линз 1 на отражающую поверхность 8 делителя 7 луча и отклоняется под прямым углом в направлении экрана 1 (на фиг.1 лазерное излучение после отражения обозначено поз. 20. Из-за большого расстояния de между делителем 7 луча и плоскостью промежуточного изображения 19 ход лучей 20 на фиг.1 изображен условно прерывистым ). В зависимости от позиционирования зажима 5 положение промежуточного изображения 19 перемещается вдоль или в сторону от соединительной линии между делителем 7 луча и экраном 1,

Между плоскостью промежуточного изображения 19 и экраном 1 на расстоянии d2 от плоскости 19 и на расстоянии d2 от экрана расположено линзовое устройство отображения, которое создает посредством лучей 22 и 23 два изображения входного торца 13 световода 2, при этом одно изображение меньшего размера и большей яркости образовано отраженным от входного торца излучением, а второе изображение большего диаметра образовано отраженным от выходного торца световода излучением . При правильной юстировке на экране наблюдаются два резких концентрических изображения входного торца, что достигается втом случае, если линзовое устройство отображения расположено на расстоянии до экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца на экран при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки . При неточном выполнении указанных расстояний изображения будут нечеткими, а изображение светового пятна 17, кроме того, будет иметь или слишком большой, или слишком малый диаметр. При ошибочной радиальной юстировке изображение светового пятна 17 смещается с оси.

Изобретение позволяет таким образом простым способом выполнять быструю и

точную юстировку по трем взаимно перпендикулярным осям, при этом обеспечивается возможность надежного предотвращения повреждения световода в процессе эксплуатации лазеров высокой мощности из-за ошибочной юстировки.

Устройство можно использовать как с лазерами видимого диапазона, так и в ульт

Формула изобретения

1.Устройство для ввода лазерного излучения в волоконный световод, содержащее установленные по ходу луча делитель луча и линзовое фокусирующее устройство для ввода лазерного излучения в световод, юстировочное средство для перемещения по трем осям входного торца световода, расположенного перпендикулярно к продольной оси световода, экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, отличающееся тем, что делитель луча установлен с возможностью его введения и выведения к оси световода, между делителем луча и экраном размещено линзовое устройство отображения на расстоянии, до экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца световода на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного излучения в плоскости перетяжки.

2.Способ юстировки и контроля положения входного торца волоконного световода , по которому вводят лазерное излучение в световод посредством установленных по ходу луча делителя луча и линзового фокусирующего устройства, проецируют два изображения входного

рафиолетовом и инфракрасных диапазонах, при этом экран должен быть выполнен из материалов, чувствительных в указанных диапазонах, Экран можно, например, заменить Чипом СЧД.

(56) Авторское свидетельство СССР № 1238569, кл. G 02 В 6/00, 1988.

5

0

5

0

5

0

торца световода на экран, установленный по ходу луча, последовательно отраженного от входного торца световода и делителя луча, выполняют позиционирование входного торца световода с помощью юстиро- вочнога средства до получения двух концентрических изображений, первое из которых получают за счет отраженного от входного торца световода излучения, отличающийся тем, что делитель луча до позиционирования входного торца вводят на пути прохождения лазерного излучения, проецирование изображения входного торца на экране выполняют посредством линзового устройства отображения, установленного между экраном и делителем луча на расстоянии от экрана, обеспечивающем резкое изображение входного торца световода на экране при установке входного торца световода на расстоянии до линзового фокусирующего устройства, обеспечивающем диаметр лазерного излучения на входном торце световода меньше диаметра сердечника световода, но больше диаметра лазерного из лучения в плоскости перетяжки, позиционирования входного торца световода выполняют до получения резких изображений, при этом второе изображение большего диаметра и меньшей яркости, чем первое, получают за счет отраженного от выходного торца световода излучения.

1

2t

m

uu т i 11

ПП MM

4.

13 I

d1B

3

.

КД

rr

/ 1

Г-zz