FI116639B - Method and apparatus for gathering light and coupling it to an optical fiber bundle - Google Patents
Method and apparatus for gathering light and coupling it to an optical fiber bundle Download PDFInfo
- Publication number
- FI116639B FI116639B FI20010440A FI20010440A FI116639B FI 116639 B FI116639 B FI 116639B FI 20010440 A FI20010440 A FI 20010440A FI 20010440 A FI20010440 A FI 20010440A FI 116639 B FI116639 B FI 116639B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- light
- optical fibers
- optical
- light source
- focus
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 62
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000013308 plastic optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
1 1166391,116639
MENETELMÄ JA LAITTEISTO VALON KERÄÄMISEKSI ja KYTKEMISEKSI VALOKUITUKIMPPUUNMETHOD AND EQUIPMENT FOR COLLECTING LIGHT AND CONNECTING TO THE FIBRO
Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan 5 mukainen menetelmä voimakkaan ei-koherentin valolähteen valon, erityisesti auringonvalon keräämiseksi ja kytkemiseksi valokuitukimppuun siten, että valokuitukimpun sisäänkytkentäpään liiallinen kuumeneminen vältetään. Keksintö kohdistuu lisäksi menetelmän toteuttavaan laitteistoon oheisen patenttivaatimuksen 8 johdanto-osan mukaisesti.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 of the appended claim for collecting and coupling light from a powerful non-coherent light source, in particular sunlight, to the fiber optic bundle so as to avoid excessive heating of the fiber optic bundle engagement end. The invention further relates to apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 8.
1010
Valokuitukimppuja muodostetaan yksittäisistä valokuiduista niitä toisiinsa nähden vierekkäin niputtamalla. Tällä tavalla muodostettujen valo-kuitukimppujen käyttö erilaisissa tarkoituksissa valon johtamiseksi paikasta toiseen on hyvin tunnettua. Valokuitukimppuun kytketty valo 15 etenee valokuitukimpussa suhteellisen vähäisin sisäisin häviöin ja kuitukimppu on taipuisana ja vähän tilaa vievänä helppo asentaa hyvin erilaisiin kohteisiin.Fiber optic bundles are formed from individual optical fibers by bundling them side by side. The use of light-fiber bundles formed in this way for various purposes to transfer light from one place to another is well known. The light 15 coupled to the fiber bundle propagates in the fiber bundle with relatively little internal loss, and the fiber bundle is flexible and easy to install, for a wide variety of applications.
Monista hyvistä ominaisuuksistaan huolimatta valokuitukimppu ei 20 kuitenkaan ole valojohteena täysin ideaalinen. Valokuitukimpun rakenteesta johtuen kuitukimpun pään pinta-ala kimpun poikkileik-kaustasossa ei ole kokonaisuudessaan valoa hyvin johtavaa, ns. aktii-;’· . vista aluetta, vaan osa kuitukimpun pään pinta-alasta on valoa heikosti johtavaa, ns. ei-aktiivista aluetta. Em. aktiivinen alue koostuu pääosin 25 kuitukimpun muodostavien yksittäisten valokuitujen valoa johtavien y.:. ydinten yhteenlasketusta poikkipinta-alasta. Mainittuun ei-aktiiviseen '··) alueeseen taas kuuluu yksittäisten kuitujen kuorikerroksista tms. valoa heikosti johtavista rakenteista muodostuva osuus, sekä kimpun vierek-käisten yksittäisten valokuitujen väliin käytännössä jäävä tyhjä ja/tai 30 täytemateriaalia (esimerkiksi liimaa tms.) sisältävä tila. Valokuitu-; kimpun ei-aktiivinen pinta-ala edustaakin tyypillisillä käytännössä : saavutettavilla valokuitukimppujen pakkaustiheyksillä jopa kymmenien prosenttien osuutta valokuitukimpun pään poikkileikkauksen kokonais-j pinta-alasta.However, despite its many good qualities, the fiber optic bundle 20 is not completely ideal as a light guide. Due to the structure of the fiber bundle, the area of the end of the fiber bundle in the cross-sectional area of the bundle is not as light conductive as a whole. act -; '·. but part of the fiber bundle's head area is poorly conductive, so-called. inactive area. Em. The active region consists mainly of 25 light - conducting fibers of the individual optical fibers which form a bundle of fibers:. the total cross-sectional area of the cores. The said inactive '··· area includes a portion of single fiber bark layers or other poorly conductive structures, as well as a space which is practically empty between the bundle of adjacent individual optical fibers and containing filler material (e.g. glue, etc.). optical fiber; indeed, the inactive surface area of the bundle represents typical practicalities: with achievable fiber bundle packing densities up to tens of percent of the total fiber cross-sectional area of the end of the fiber bundle.
: 35: 35
Nykyisin eräänä varsin kiinnostavana, ja tämänkin keksinnön kannalta ; tärkeänä sovelluksena on valokuitukimppujen käyttö auringonvalon keräämisessä ja johtamisessa. Valokuitukimppuja käyttäen auringon- 2 116639 valoa voidaan johtaa rakennusten tms. sisälle valaisutarkoituksissa tai esimerkiksi erilaisissa projektoreissa käytettäväksi. Valokuitukimppuja käytetään erilaisissa valaisutarkoituksissa runsaasti myös erilaisten keinovalolähteiden, kuten esimerkiksi halogeenilamppujen yhteydessä.Nowadays one is quite interesting, and also in the context of this invention; an important application is the use of fiber optic bundles in the collection and conduction of sunlight. By using fiber optic bundles, solar 1111393 light can be led inside buildings, etc. for illumination purposes or for use in various projectors, for example. Fiber optic bundles are also widely used for various illumination purposes in connection with various artificial light sources, such as halogen lamps.
5 Näihin aihepiireihin liittyviä valokuitukimppujen käyttöä esitteleviä patentteja onkin olemassa useita, ja hyvä johdatus em. aihepiiriin sekä tämänkin keksinnön kannalta keskeisiin seikkoihin on löydettävissä esimerkiksi patentista US 6,078,714.Indeed, there are several patents disclosing the use of fiber optic bundles in these fields, and a good introduction to the above subject matter, as well as to the essential aspects of the present invention, can be found, for example, in US 6,078,714.
10 Eräänä tunnettuna käytännön ongelmana voimakkaan valon, kuten auringonvalon keräämisessä ja ohjaamisessa valokuitukimppuun on se, että valokuitukimpun sisäänkytkentäpäähän osuvan valon teho-tiheys nousee kimpun pään pienestä pinta-alasta johtuen varsin suureksi. Ts. valolähteen valo kerätään linsseillä tai peileillä suurem-15 malta alueelta ja kootaan pieneksi hyvin intensiiviseksi pisteeksi valokuitukimpun päähän.One known practical problem in collecting and directing intense light, such as sunlight, to a fiber optic bundle is that the intensity of light incident at the head of the fiber optic bundle becomes quite high due to the small surface area of the bundle head. Ts. light from the light source is collected with lenses or mirrors from a larger 15-mile range and assembled into a small, very intense point at the end of the fiber beam.
Kohdistettaessa voimakasta, suuren tehotiheyden omaavaa valoa valokuitukimpun sisäänkytkentäpäähän osa tästä valosta osuu kuitu-20 kimpun pään em. ei-aktiiviselle alueelle ja joutuu näin kimpun muodostavien valokuitujen hyvin valoa johtavien ydinten ulkopuoliselle alueelle. Tämä ei-aktiiviselle alueelle osuva valo muuttuu kimpussa edetessään lyhyellä matkalla suurista häviöistä johtuen lämmöksi, ja 'j. aiheuttaa valokuitukimpun sisäänkytkentäpään lämpenemisen.When targeting strong, high power density light at the inlet end of the fiber optic bundle, some of this light hits the aforementioned inactive region of the fiber-20 bundle head and is thus exposed to the very light-conducting nuclei of the fiber-forming bundles. This light incident on the inactive region converts to heat in the bundle as it advances over a short distance due to large losses, and j. causes the fiber optic bundle engagement end to warm up.
2525
Lasista tai kvartsista valmistetut valokuidut kestävät sinänsä melko hyvin lämpöä ja myös johtavat lämpöä jossakin määrin. Kimppuun -: niputettujen valokuitujen välinen tila toimii kuitenkin käytännössä lämmöneristimenä, eikä lämpö siten pääse poistumaan ulos kuitukim-30 pusta. Lämmönjohtumista voidaan parantaa jossakin määrin valokui-: tujen väliin laitettavalla epoksilla tai vastaavalla materiaalilla, mutta myöskään epoksi ei kestä kovin korkeita lämpötiloja.Optical fibers made of glass or quartz per se are quite heat resistant and also conduct to some extent. However, in practice, the space between the bundled optical fibers acts as a heat insulator and thus the heat cannot escape from the fiber bundle. The thermal conductivity can be improved to some extent by applying an epoxy or similar material between the optical fibers, but the epoxy is also not very resistant to high temperatures.
• [ Lasi- ja kvartsikuidut ovat kuitenkin selkeästi kalliimpia kuin muovista M II t 35 valmistetut valokuidut, ja siten erityisesti valaisutarkoituksiin tarkoitetut j*· *: valokuitukimput on edullista valmistaa muovikuituja käyttäen. Muovista “*: valmistetut valokuidut läpäisevät sinällään hyvin valoa, ovat taipuisia ja vahvoja, mutta kestävät vastaavasti varsin huonosti lämpöä. Muoviva- 3 116639 lokuidut ja niistä valmistetut valokuitukimput pehmenevät, menettävät muotonsa ja/tai voivat sulaa jopa alle 80 Celsius-asteessa. Muovivalo-kuidut eivät myöskään johda hyvin lämpöä.• [However, glass and quartz fibers are clearly more expensive than optical fibers made from plastic M II t 35, and thus j * · *: fiber optic bundles especially for illumination purposes are preferably manufactured using plastic fibers. Made of plastic *: fiber optics made by themselves have a high light transmittance, are flexible and strong, but have a correspondingly low heat resistance. 3,66639 plastic fibers and fiber optic bundles made of them soften, lose their shape and / or melt up to less than 80 degrees Celsius. Plastic light fibers also do not conduct very well.
5 Em. patentissa US 6,078,714 on esitetty menetelmä, jossa valokuitu-kimpun sisäänkytkentäpäässä yksittäiset valokuidut on erotettu toisistaan suljetussa kammiossa siten, että yksittäisten kuitujen väliin voidaan johtaa kuituja jäähdyttävä neste tai kaasu. Patentti US 6,078,714 esittää lisäksi tunnettuna tekniikan tasona useita muita 10 tapoja valokuitukimpun pään jäähdyttämiseksi tilanteessa, jossa kuitu-kimpun pää kuumenee kuitukimppuun kytketystä voimakkaasta valosta johtuen.5 Em. U.S. Patent No. 6,078,714 discloses a method in which, at the inlet end of a fiber optic bundle, the individual optical fibers are separated in a closed chamber so that a liquid or gas cooling of the fibers can be introduced between the individual fibers. U.S. Patent No. 6,078,714 further discloses, as known in the art, several other ways of cooling the end of a fiber bundle in a situation where the end of the fiber bundle is heated due to intense light coupled to the fiber bundle.
Nyt käsillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on aikaan-15 saada menetelmä voimakkaan valon, erityisesti auringonvalon keräämiseksi ja kytkemiseksi valokuitukimppuun siten, valokuitukimpun sisäänkytkentäpään liiallinen kuumeneminen voidaan välttää. Keksinnön mukainen ratkaisu on tekniikan tason ratkaisuihin nähden erittäin yksinkertainen ja siten edullinen toteuttaa. Edelleen tarkoituk-20 sena on aikaansaada menetelmän toteuttava laitteisto.It is a primary object of the present invention to provide a method for collecting and connecting intense light, especially sunlight, to a fiber optic bundle so that excessive heating of the fiber optic bundle engagement end can be avoided. The solution according to the invention is very simple compared to prior art solutions and thus advantageous. A further object is to provide an apparatus implementing the method.
Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.To accomplish this purpose, the method according to the invention is essentially characterized in what is set forth in the characterizing part of independent claim 1.
... 25 ··;' Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan pääasiassa tunnus- ...T omaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 8 tunnus- merkkiosassa.... 25 ··; ' The apparatus according to the invention, in turn, is essentially characterized by what is disclosed in the characterizing part of independent claim 8.
·.··: 30 Muissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksin- :' * ’; nön edullisia suoritusmuotoja.Other dependent claims disclose some inventions: '*'; preferred embodiments.
Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että sopivaa optiikkaa käyttäen ·.. valolähteen valo kootaan valon kulkusuuntaan nähden olennaisesti : 35 poikittaiseen fokustasoon viivamaiseksi fokuskuvioksi, johon fokus- : tasoon valokuitukimpun sisältämien valokuitujen päät järjestetään vierekkäin mainittua viivamaista fokuskuvioita vastaavaan muotoon.The invention is based on the idea that, by using suitable optics, the light of the light source is substantially assembled with respect to the direction of the light: 35 transverse focal planes into a linear focal plane in which the ends of the optical fibers contained in the optical fiber bundle are arranged side by side
4 1166394, 116639
Edullisesti valokuidut järjestetään em. tavalla siten, että valokuituja on vierekkäin vain yhdessä rivissä.Preferably, the optical fibers are arranged in the above manner such that the optical fibers are adjacent to each other in only one row.
Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä valokuitukimpun valo-5 kuitujen ei-aktiivisille alueille osuva valo ei johda valokuitukimpun sisäänkytkentäpään kuumenemiseen, koska nyt yksittäiset valokuidut pääsevät jäähtymään tekniikan tason ratkaisuihin verrattuna huomattavasti tehokkaammin. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kukin yksittäinen valokuitu on vain pieneltä osin vierekkäisten valokuitujen ympä-10 röimänä, ja siten valokuitujen ei-aktiivisissa kuorikerroksissa tms. vaimenevan valon synnyttämä lämpö pääsee tehokkaasti siirtymään ympäristöönsä. Keksinnön mukaisesti valokuidut kootaan poikkileikkaukseltaan pyöreäksi tai muun muotoiseksi kimpuksi vasta sen jälkeen kun ei-aktiivisille alueille osunut valo on vaimentunut ja poistunut 15 kuiduista ympäristöön lämpönä.When using the method of the invention, the light striking the inactive regions of the fiber-optic bundle light 5 does not result in heating of the fiber-optic bundle engagement end, as individual fiber optics can now be cooled much more efficiently than prior art solutions. In the solution according to the invention, each individual optical fiber is only slightly surrounded by adjacent optical fibers, and thus the heat generated by the damping light in the inactive shell layers of the optical fibers or the like is effectively transferred to its surroundings. According to the invention, the optical fibers are assembled into a bundle of circular or other cross-section only after the light that has hit the inactive regions has been damped and removed from the fibers as heat.
Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa valokuitukimpun sisäänkytkentäpään valokuidut on puristettu kahden hyvin lämpöä johtavasta materiaalista valmistetun pidikkeen väliin, jotka pidikkeet on 20 järjestetty puristamaan valokuitujen muodostamaa riviä molemmilta puolin. Em. pidikkeet johtavat tehokkaasti lämpöä pois valokuitukimpun sisäänkytkentäpäästä pitäen yksittäiset kuidut samalla hyvin paikoillaan.In a preferred embodiment of the invention, the optical fibers of the fiber optic bundle engagement end are clamped between two holders made of a highly heat-conducting material, which holders are arranged to clamp a row of optical fibers on both sides. Em. the clips effectively conduct heat away from the fiber optic bundle engagement head while keeping the individual fibers in place.
25 Keksinnön mukainen ratkaisu on tekniikan tason ratkaisuihin nähden '··;* toteutukseltaan erittäin yksinkertainen ja edullinen, sekä mahdollistaa myös muovikuiduista valmistettujen valokuitukimppujen käytön « voimakkaan valon johtamiseen ilman valokuitukimpun sisäänkytken-\ " ·· täpään ylikuumenemista ja vaurioitumista.The solution according to the invention has a very simple and inexpensive implementation compared to the prior art solutions, and also allows the use of optical fiber bundles made of plastic fibers to conduct «strong light without overheating and damaging the fiber optic bundle.
·:·: 30 : Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla •»· oheiseen kuvaan 1, joka esittää periaatteellisesti keksinnön mukaisen .,..: menetelmän erästä suoritusmuotoa.·: ·: 30: The invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying figure 1, which shows in principle an embodiment of the method according to the invention.
: 35 Kuvassa 1 valolähteen 1 säteilemää valoa kerätään ja kytketään valo- : kuitukimppuun 5. Valolähde 1 voi olla esimerkiksi aurinko tai myös joku ‘: muu voimakas valolähde, kuten esimerkiksi halogeenilamppu.: 35 In Figure 1, the light emitted by the light source 1 is collected and coupled to the light: fiber bundle 5. The light source 1 can be, for example, the sun or some other powerful light source, such as a halogen lamp.
* t · * · > 5 116639* t · * ·> 5 116639
Valon etenemissuunnassa tarkasteltuna keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäisenä komponenttina käytetään edullisesti suodatinelintä 2, joka suodatinelin 2 poistaa valosta lämpösäteilyn, mutta päästää lyhy-empiaallonpituisen näkyvän valon lävitseen. Suodatinelimen 2 käytöllä 5 voidaan merkittävästi vähentää valokuitukimppuun 5 kohdistuvaa lämpörasitusta. Suodatinelimenä 2 voidaan käyttää mitä tahansa alan ammattimiehelle sinänsä ilmeistä valon transmissioon ja/tai heijastukseen perustuvaa infrapunasuodatinkomponenttia.Preferably, the first component of the apparatus of the invention, viewed in the light propagation direction, is a filter member 2 which removes heat radiation from the light but allows visible light of a short empirical wavelength. Actuation 5 of the filter member 2 can significantly reduce the thermal stress on the fiber optic bundle 5. Any infrared filter component based on light transmission and / or reflection which is obvious to one skilled in the art can be used as filtering element 2.
10 Optinen elin 3 kerää ja fokusoi valon sen kulkusuuntaan nähden olennaisesti poikittaiseen fokustasoon viivamaiseksi fokuskuvioksi 4, johon fokustasoon valokuitukimpun 5 sisältämien yksittäisten valokuitujen 6 päät on järjestetty vierekkäin mainittua viivamaista fokuskuviota 4 vastaavaan muotoon. Edullisesti valokuidut 6 järjestetään em. tavalla 15 siten, että valokuituja 6 on fokustasossa vierekkäin vain yhdessä rivissä.The optical member 3 collects and focuses light in a transverse focal plane to a substantially transverse focal plane into a linear focal pattern 4, in which the ends of the individual optical fibers 6 contained in the optical fiber bundle 5 are arranged adjacent to a shape corresponding to said linear focal pattern 4. Preferably, the optical fibers 6 are arranged in the aforesaid manner 15 such that the optical fibers 6 are adjacent to one another in the focus plane.
Optinen elin 3 on edullisesti sylinterilinssi, tai useampien sylinterilins-sien yhdistelmä. Käytettäessä kuvan 1 mukaisesti tasokuperaa sylinte-20 rilinssiä asennetaan se edullisesti kupera pinta kohti valonlähdettä 1 hyvän fokuskuvion 4 aikaansaamiseksi.The optical member 3 is preferably a cylindrical lens or a combination of several cylindrical lenses. When using the flat convex cylinder 20 lens as shown in Figure 1, it is preferably mounted on a convex surface towards the light source 1 to obtain a good focus pattern 4.
Optinen elin 3 voi olla myös mikä tahansa muu alan ammattimiehelle ilmeinen tapa viivamaisen fokuskuvion 4 muodostamiseksi, ja se voi 25 kokonaisuudessaan koostua ja/tai käsittää myös heijastukseen perustuvan komponentin/komponentteja. Optinen elin 3 voi olla esimerkiksi sylinterimäinen Fresnel-linssi tai yhden akselin suuntaan vakiomuo-. toinen paraboloidipeili.The optical member 3 may also be any other means obvious to one skilled in the art for forming a linear focus pattern 4, and may consist entirely of and / or comprise a reflection-based component (s). The optical member 3 may be, for example, a cylindrical Fresnel lens or a single axis axial shape. another paraboloid mirror.
;·*: 30 Viivamaisen fokuskuvion 4 muoto on edullisesti kuvassa 1 esitetyn : mukaisesti suora viiva, mutta myös käyrien tai mutkittelevien viiva- maisten fokuskuvioiden 4 käyttö on mahdollista.· *: 30 The shape of the linear focus pattern 4 is preferably a straight line, as shown in Figure 1, but it is also possible to use curved or wavy linear focus patterns 4.
,···. Optisen elimen 3 synnyttämää viivamaista fokuskuviota 4 on edelleen 35 mahdollista leventää tai kaventaa sopivalla lisäoptiikalla fokuskuvion leveys ja/tai pituussuunnassa tarpeen mukaan fokuskuvion 4 ja valo-kuitujen 6 päiden muodostaman alan mahdollisimman tarkaksi yhteen-.·! sovittamiseksi., ···. The linear focus pattern 4 generated by the optical member 3 can be further widened or narrowed by suitable auxiliary optics to as closely as possible match the width of the focus pattern and / or the longitudinal direction of the focus pattern 4 and the ends of the optical fibers 6. adapt.
6 1166396 116639
Valokuitujen 6 ei-aktiivisille alueille fokuskuviossa 4 osuva valo ei johda valokuitukimpun 5 kuumenemiseen, koska nyt yksittäiset valokuidut 6 pääsevät jäähtymään tekniikan tason ratkaisuihin verrattuna huomatta-5 vasti tehokkaammin. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kukin yksittäinen valokuitu 6 on vain pieneltä osin vierekkäisten valokuitujen 6 ympäröimänä, ja siten valokuitujen 6 ei-aktiivisissa kuorikerroksissa tms. vaimenevan valon synnyttämä lämpö pääsee tehokkaasti siirtymään ympäristöönsä ennen yksittäisten valokuitujen 6 kokoamista 10 valokuitukimpuksi 5. Siten itse kuitukimpussa 5 valoa ei pääse käytännössä lainkaan yksittäisten valokuitujen väliseen tilaan kuumentamaan valokuitukimppua 6.The light incident on the inactive areas of the optical fibers 6 in the focus pattern 4 does not result in the heating of the optical fiber bundle 5, since now the individual optical fibers 6 are able to cool considerably more efficiently compared to prior art solutions. In the solution of the invention, each individual optical fiber 6 is only slightly surrounded by adjacent optical fibers 6, and thus the heat generated by the damping light in the inactive shell layers of the optical fibers 6 is effectively transferred to its surroundings before the individual practically no space between the individual fibers to heat the fiber bundle 6.
Valokuitukimpun 5 sisäänkytkentäpää voidaan kätevästi muotoilla 15 puristamalla yksittäiset valokuidut 6 kuvan 1 mukaisesti kahden suoran pidikkeen 7 väliin, jotka pidikkeet 7 on järjestetty puristamaan valokuitujen 6 muodostamaa riviä molemmilta puolin. Tällöin valokuidut 6 on helppo järjestää keskenään yksinkertaiseen riviin.The insertion end of the fiber optic bundle 5 can be conveniently shaped 15 by pinching the individual optical fibers 6 between two straight clips 7 as shown in Figure 1, which clamps 7 are arranged to clamp a row of optical fibers 6 on both sides. In this case, the optical fibers 6 are easily arranged in a simple row.
20 Edullisesti pidikkeet 7 on valmistettu hyvin lämpöä johtavasta materiaalista, jolloin pidikkeet 7 johtavat tehokkaasti lämpöä pois valokuiduista 6. Pidikkeiden 7 valolähdettä 1 kohti oleva pinta voi edelleen olla järjestetty valoa heijastavaksi, jolloin fokuskuvion 4 reunoilla olevan valon osuminen pidikkeisiin 7 ei kuumenna pidikkeitä. Pidikkeet 7 25 voivat edelleen olla muotoiltu sisältämään jäähdytysripoja tms. raken-' · ·; ‘ teitä parantamaan lämmön siirtymistä pidikkeistä 7 ympäristöön.Preferably, the holders 7 are made of a highly heat-conducting material, whereby the holders 7 effectively conduct heat away from the optical fibers 6. The surface of the holders 7 towards the light source 1 may further be arranged to reflect light, whereby the light striking the edges of the focus pattern 4 does not heat the holders. The holders 7 25 may further be shaped to include cooling fins or the like; 'You to improve the heat transfer from the holders 7 to the environment.
. ;·' Pidikkeitä 7 voidaan käyttää apuna myös muovisten valokuitujen 6 sisäänkytkentäpäiden viimeistelyssä, jolloin valokuitujen 6 päät voidaan ·:··: 30 helposti ja kätevästi viimeistellä samaan tasoon leikkaamalla valokuidut kuumalla terävää veistä tai vastaavaa työkalua käyttäen pitkin pidikkeiden 7 muodostaman tason reunaa.. · The holders 7 can also be used to finish the insertion ends of the plastic optical fibers 6, whereby the ends of the optical fibers 6 can be easily and conveniently trimmed to the same level by cutting the optical fibers with a hot sharp knife or similar tool along the edge of the plane.
.···. Sijoittamalla kovera sylinterimäinen linssi lähelle valokuitujen 6 päätä 35 valon kulkusuunnassa ennen optisen elimen 3 muodostamaa fokus-: tasoa voidaan valon avaruuskulmaa muuttaa valon kytkemiseksi tehokkaammin valokuituihin, ts. valon suuntaamiseksi valmiiksi paremmin valokuitujen 6 pituussuuntaan.. ···. By positioning the concave cylindrical lens close to the end of the optical fibers 6 in the direction of light 35 prior to the focal plane formed by the optical element 3, the spatial angle of the light can be varied to more efficiently connect the light to the optical fibers.
7 1166397 116639
Keksinnön mukaisia viivamaisia fokuskuvioita 4 on mahdollista luoda lähekkäin/vierekkäin useampia käyttämällä sopivaa optiikkaa. Esimerkiksi linssimatriisi, jossa on useita sylinterimäisiä muodostelmia vierek-5 käin (engl. lenticular lens array), luo useita rinnakkaisia viivamaisia fokuskuvioita 4, joiden fokuskuvioiden 4 kesken saman valokuitu-kimpun 5 valokuidut 6 voidaan jakaa vastaaviin rinnakkaisiin riveihin. Tällä tavoin on mahdollista kytkeä valoa myös paksuihin, runsaasti yksittäisiä valokuituja käsittäviin kuitukimppuihin.It is possible to create close-up / side-by-side multiplicity of linear focus patterns 4 according to the invention using suitable optics. For example, a lens matrix having a plurality of cylindrical assemblies (lenticular lens array) generates a plurality of parallel linear focal patterns 4, among which the optical fibers 6 of the same optical fiber bundle 5 can be divided into corresponding parallel rows. In this way, it is also possible to connect light to thick fiber bundles that are rich in single optical fibers.
1010
Mikäli suodatinelin 2 poistaa likimain kaiken lämpösäteilyn, eivät viiva-maiseen fokuskuvioon 4 järjestetyt valokuitujen 6 sisäänkytkentäpäät tarvitse erillistä jäähdytystä. Alan ammattimiehelle on kuitenkin ilmeistä, että lisäjäähdytystä voidaan tarvittaessa järjestää jäähdyttä-15 mällä valokuituja 6 ja/tai pidikkeitä 7 joko ilma/kaasupuhalluksella ja/tai nestejäähdytyksellä.If the filter element 2 removes approximately all heat radiation, the optic fiber 6 engagement ends provided in the linear focal pattern 4 do not require separate cooling. However, it will be apparent to one skilled in the art that additional cooling, if necessary, may be provided by cooling the optical fibers 6 and / or clamps 7 either by air / gas blowing and / or liquid cooling.
Käytettäessä muovikuituja pidikkeet 7 tai muu valokuitujen 6 paikoillaan pitelemiseksi tarkoitettu järjestely voidaan järjestää puristamaan 20 valokuituja 6 viivamaisen fokuskuvion 4 sivusta katsottuna siten, että valokuitujen 6 sisäänkytkentäpäät litistyvät ko. sivusuunnassa hieman järjestyen siten poikkileikkaukseltaan soikioiksi. Tällöin valokuitujen 6 päiden muodostama yhteispinta-ala saadaan vastaamaan paremmin fokuskuvion 4 muotoa, jolloin ei-aktiiviselle alueelle osuvan valon 25 määrä vastaavasti vähenee.When using plastic fibers, the holders 7 or other arrangement for holding the optical fibers 6 in place can be arranged to compress the optical fibers 6 as viewed from the side of the linear focus pattern 4 so that the switching ends of the optical fibers 6 are flattened. laterally, thus slightly oval in cross-section. Hereby, the total area formed by the ends of the optical fibers 6 is more closely matched to the shape of the focus pattern 4, whereby the amount of light 25 incident on the inactive region is correspondingly reduced.
• · * :” Keksinnön mukainen menetelmä sopii näkyvän valon lisäksi käytettä- . !:1 väksi myös infrapuna- tai ultraviolettivalolle. Tällöin on alan ammatti- : miehelle sinänsä ilmeisellä tavalla huolehdittava valokuitukimppuun ·: 30 kytkettävän valon tarkoituksenmukaisesta suodatuksesta sekä otettava huomioon optisten komponenttien käyttäytyminen ko. aallonpituusalueilla.· · *: “The method according to the invention is suitable in addition to visible light. !: 1 also for infrared or ultraviolet light. In this case, one of ordinary skill in the art will obviously have to provide appropriate filtering of the light to be connected to the fiber optic bundle ·: 30, taking into account the behavior of the optical components in question. wavelength ranges.
Keksinnön mukaista menetelmää soveltavassa laitteessa on luonnolli-35 sesti mahdollista sinänsä tunnetuilla tavoilla käyttää peilejä tai muita ί V heijastimia, joilla lisätään valolähteestä kerättävän valon määrää.In a device employing the method of the invention, it is of course possible to use mirrors or other reflectors to increase the amount of light to be collected from the light source in ways known per se.
s 116639s 116639
Edelleen keksinnön mukainen laitteisto voidaan järjestää toiminnaltaan sellaiseksi, että se auringon valoa kerätessään seuraa automaattisesti auringon liikettä ajan funktiona.Further, the apparatus according to the invention can be arranged to function in such a way that it automatically follows the motion of the sun as a function of time as it collects sunlight.
5 1 ·5 1 ·
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20010440A FI116639B (en) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | Method and apparatus for gathering light and coupling it to an optical fiber bundle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20010440A FI116639B (en) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | Method and apparatus for gathering light and coupling it to an optical fiber bundle |
| FI20010440 | 2001-03-06 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20010440A0 FI20010440A0 (en) | 2001-03-06 |
| FI20010440A7 FI20010440A7 (en) | 2002-09-07 |
| FI116639B true FI116639B (en) | 2006-01-13 |
Family
ID=8560631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20010440A FI116639B (en) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | Method and apparatus for gathering light and coupling it to an optical fiber bundle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI116639B (en) |
-
2001
- 2001-03-06 FI FI20010440A patent/FI116639B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20010440A7 (en) | 2002-09-07 |
| FI20010440A0 (en) | 2001-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7282860B2 (en) | Photovoltaic power generation unit using optical fiber and power generation system applying it | |
| US5099399A (en) | High efficiency fiber optics illuminator with thermally controlled light guide bushing | |
| KR910008901A (en) | Integrated pump cavity laser unit | |
| RU99102177A (en) | FIBER OPTICAL CABLE | |
| JP4140739B2 (en) | Method for coupling light from a fiber light source into a polymer optical fiber | |
| US5860723A (en) | Light engine with ellipsoidal reflector | |
| US7400794B1 (en) | Transport optical fiber for Q-switched lasers | |
| CA2079304C (en) | Fiber optic lighting device | |
| KR20110009147A (en) | Laser oscillator | |
| US6201915B1 (en) | High efficiency lighting system having a remote light source | |
| FI116639B (en) | Method and apparatus for gathering light and coupling it to an optical fiber bundle | |
| US20060018125A1 (en) | High-efficiency fiber optic lighting system | |
| US6113285A (en) | Illuminator heat dissipation system | |
| US5315683A (en) | Ventilated fiber optic bushing | |
| US6496620B1 (en) | Method and apparatus for improving power handling capabilities of polymer fibers | |
| TW419606B (en) | Apparatus and method for coupling high intensity light into a receiving target | |
| JP2008311137A (en) | Line type light guide and line illumination device | |
| FR2711218A1 (en) | Light generator for lighting or illumination apparatus. | |
| PL177425B1 (en) | Therapeutic lamp irradiating polarised light for hand operation | |
| RU2597941C2 (en) | Optical amplifier head with diode pumping (versions) | |
| RU2579188C1 (en) | Laser head of solid-state laser with diode pumping thermal stabilisation | |
| US20080055923A1 (en) | High efficiency light projector | |
| FR2786850A1 (en) | WATERPROOF LIGHT GENERATORS FOR PLASTIC AND GLASS OPTICAL FIBERS | |
| JPS62196609A (en) | Irradiation device for guiding light flux | |
| RU2644448C1 (en) | Device for transmission of high-power light radiation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 116639 Country of ref document: FI |
|
| MA | Patent expired |