Безлинзовый способ ввода излучения тлеющего разряда в оптоволокно

Безлинзовый способ ввода излучения тлеющего разряда в оптоволокно используется в спектрометрии газов и плазмы электрических разрядов. С помощью электрода, расположенного на внешней стороне стеклянного баллона газоразрядной лампы, и металлизированного наконечника оптоволокна формируют электрическое поле особой формы и небольшую область интенсивного свечения газа, которая автоматически располагается вблизи торца оптоволокна, что позволяет осуществлять ввод излучения в оптоволокно без использования дополнительных оптических элементов. Технический результат – упрощение ввода излучения в оптоволокно. 3 ил.

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в спектрометрии газов и плазмы электрических разрядов.

В спектрометрии газов и особенно плазмы электрических разрядов в качестве источников зондирующего оптического излучения наряду с лазерами используются газоразрядные лампы низкого давления. Для большей конструкционной гибкости и удобства эксплуатации в таких источниках доставку оптического излучения к объекту исследования выполняют с помощью оптоволокна (Kebabian P. L., Berkoff Т. A., Freedman A. Water vapour sensing using polarization selection of a Zeeman-split argon discharge lamp emission line //Measurement Science and Technology. - 1998. - T. 9. - №. 11. - C. 1793-1796). Поэтому в источниках излучения на основе газоразрядных ламп предусматриваются специальные узлы стыковки с оптоволокном. С точки зрения простоты изготовления и надежности работы самым оптимальным является прямой ввод, когда оптоволокно непосредственно примыкает к стеклянному баллону лампы. Подобный способ стыковки обеспечивает достаточный уровень ввода только при условии, что светящийся газ сконцентрирован в небольшом объеме, который расположен вблизи торца оптоволокна.

Известен способ ввода излучения газоразрядных ламп со встроенными электродами в оптоволокно, используемый в лампе для спектральной калибровки AvaLight-CAL (http://www.avantes.ru/pdf/AvaLight-CAL_Manual.pdf), в котором оптоволокно примыкает непосредственно к стеклянному баллону лампы. Свечение газа в них сконцентрировано в узком промежутке между электродами, а интенсивность свечения можно увеличить до необходимого уровня, повышая ток разряда.

Недостатком способа является то, что из-за высоких температур, возникающих при больших разрядных токах, происходит выделение загрязняющих газов со стенок и распыление материала встроенных электродов. Из-за этого спектральные характеристики излучения ламп ухудшаются, что требует их периодической замены. Поэтому изготовление долгоживущих ламп со встроенными электродами представляет собой технологически сложную задачу и, как следствие они относительно дороги и труднодоступны.

Более доступными являются безэлектродные лампы, представляющие собой стеклянные ячейки (сферической или цилиндрической формы) заполненные газом. При работе безэлектродные лампы обычно размещаются внутри катушки высокочастотного генератора, что вызывает свечение газа по всему объему лампы (Nagulin К. Y., Gil'mutdinov А. K., Badrutdinov О. R. Spatial distribution of radiation intensity in high-frequency electrodeless discharge lamps //Journal of Applied Spectroscopy. - 2000. - T. 67. - №. 1. - C. 14-21, Чернышов A.К. Калибратор длин волн для диапазона 0.6-1.4 мкм на основе стартеров люминесцентных ламп //Приборы и техника эксперимента. - 2018. -Т. 61. - №. 1. - С. 141-144). Очевидно, что от такого протяженного источника при прямом способе ввода в оптоволокно будет попадать лишь малая часть излучаемого света. Увеличить ввод оптического излучения в волокно можно при помощи линз или сферических зеркал. Однако такой подход заметно усложняет конструкцию узла стыковки и делает его стоимость выше, чем стоимость самого оптического источника (Thorlabs, Reflective Collimators //

https://www.thorlabs.com/newgrouppage9. cfm?objectgroup_id=4953).

Известен способ ввода излучения газового разряда в оптоволокно с использованием отражателя (US 5016152A, МПК G02B 6/0006, опубл. 21.09.1989), выбранный в качестве прототипа. Согласно способу, разрядная лампа помещается внутрь отражателя специальной формы. Излучение лампы фокусируется в торец оптоволокна, расположенного вблизи отражателя.

Недостатком этого способа является необходимость создания отражателя под конкретную геометрию лампы, что существенно усложняет способ и повышает стоимость его применения. Также к недостаткам способа с внешним отражателем можно отнести необходимость точной юстировки.

Задачей изобретения является упрощение конструкции ввода излучения тлеющего разряда в оптоволокно.

При использовании изобретения достигается следующий технический результат:

- простота и удобство использования способа ввода излучения в оптоволокно.

Технический результат достигается за счет того, что в газоразрядной лампе с помощью электрода, расположенного на внешней стороне стеклянного баллона лампы и металлизированного наконечника оптоволокна формируют небольшую область интенсивного свечения газа, которая автоматически располагается вблизи торца оптоволокна.

Способ характеризуется следующими чертежами:

На фиг. 1 представлена схема применения безлинзового способа ввода излучения тлеющего разряда в оптоволокно. Безэлектродная газоразрядная лампа 2 зажимается с помощью электрода 1. Оптоволокно 4 с надетым металлическим наконечником 3 примыкает к стенке лампы. Предлагаемый способ работает следующим образом. Электрод 1 подключается к «горячему» проводу высокочастотного генератора. Вплотную подведенное к плоскому торцу стеклянного баллона лампы 2 оптоволокно 4 с металлизированным наконечником 3 работает как «холодный» заземленный электрод. В результате в ячейке образуется переменное электрическое поле с силовыми линиями в виде конуса 6, и точно перед торцом оптоволокна формируется область интенсивного свечения газа 5.

На фиг. 2 в качестве иллюстрации эффективности способа представлен спектр излучения аргоновой лампы, записанный с помощью оптоволокна диаметром сердцевины 400 мкм при возбуждении лампы внутри катушки высокочастотного генератора.

На фиг. 3 представлен спектр аргоновой лампы при возбуждении газа с помощью предлагаемых внешних электродов.

Безлинзовый способ ввода излучения тлеющего разряда в оптоволокно, заключающийся в использовании газоразрядной лампы и расположенного вблизи ее поверхности оптоволоконного кабеля, отличающийся тем, что с помощью электрода, расположенного на внешней стороне стеклянного баллона лампы, и металлизированного наконечника оптоволокна формируют область интенсивного свечения газа, которая автоматически располагается вблизи торца оптоволокна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газоразрядной технике, а именно к газоразрядным лампам низкого давления, и может быть использовано как источник света для ограждения опор и линий высоковольтных электропередач и других высотных сооружений, нахождение которых в зоне движения и маневрирования воздушных судов может нарушить или ухудшить безопасность полетов.

Изобретение относится к разрядным лампам, выполненным с возможностью испускания ультрафиолетового света. Технический результат- улучшение эффективности ультрафиолетового света.

Представлены устройства, которые включают в себя разрядную лампу, выполненную с возможностью испускания ультрафиолетового света, силовую цепь, выполненную с возможностью приведения в действие разрядной лампы, и отражательную систему, выполненную с возможностью изменения направления ультрафиолетового света, испускаемого разрядной лампой.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве газоразрядных источников света, в частности люминесцентных ламп с разрядом в парах ртути низкого давления, в которых ртуть находится в связанном твердожидком состоянии за счет соединения с каким-либо металлом.

Изобретение относится к газоразрядным источникам излучения, в частности к лампам барьерного разряда, и может быть использовано в различных областях науки и техники, где необходимо ультрафиолетовое и вакуумное ультрафиолетовое излучение, например в фотохимии, фотобиологии, фотомедицине, микроэлектронике.

Изобретение относится к области электровакуумной, электронной и электроламповой промышленности и может быть использовано, например, в металлогалогенных или серных СВЧ-лампах.

Изобретение относится к области светотехнических устройств электрорадиотехники, в частности касается лампы кварцевой ультрафиолетовой, и может быть использовано в составе аппаратов ультрафиолетовых, а также в технологических системах, требующих источник излучения ультрафиолетового диапазона, например электроники и спектроскопии, а также в медицине. Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, повышение мощности излучения, увеличение срока службы лампы, повышение стабильности излучения и обеспечение устойчивого включения и работы при низких температурах. Поставленная задача решается тем, что в лампе, колба которой выполнена из кварцевого стекла, на внешнюю поверхность которой нанесено селективнопропускающее покрытие, заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, в составе электрода горения и электрода зажигания, при этом электроды горения и зажигания выполнены из неоднократно скрученной спирали с покрытием, понижающим работу выхода электронов, электродные сборки повернуты на 180°, по отношению друг к другу, на внутреннюю поверхность колбы лампы нанесено защитное покрытие, а на наружную поверхность колбы лампы электродного участка дополнительно нанесено отражающее покрытие двуокисью циркония.

Изобретение относится к большим лампам с параболическим алюминизированным рефлектором. .

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании и разработке аппаратуры, применяемой при физических и биологических исследованиях, а также в медицинской практике.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к осветительным газоразрядным лампам общего назначения. .

Группа изобретений относится к оптическим соединениям оптических волокон с оптоэлектронными устройствами. Соединительная конструкция с пассивной юстировкой между оптической скамьей и оптоэлектронным устройством содержит оптически прозрачный блок юстировки, оптическую скамью и основание.

Способ формирования композитной конструкции, содержащей структурированные элементы для задания оптической траектории, включает создание основания из первого материала, задающего первый структурированный элемент; введение второго материала в сквозное отверстие, заданное в основании, где второй материал отличен от первого материала; и штамповку второго материала, чтобы структурно присоединить второй материал к основанию и задать второй структурированный элемент на втором материале, таким образом формируя композитную конструкцию, содержащую основание из первого материала и вспомогательную часть из второго материала с созданным на ней вторым структурированным элементом.

Способ формирования композитной конструкции, содержащей структурированные элементы для задания оптической траектории, включает создание основания из первого материала, задающего первый структурированный элемент; введение второго материала в сквозное отверстие, заданное в основании, где второй материал отличен от первого материала; и штамповку второго материала, чтобы структурно присоединить второй материал к основанию и задать второй структурированный элемент на втором материале, таким образом формируя композитную конструкцию, содержащую основание из первого материала и вспомогательную часть из второго материала с созданным на ней вторым структурированным элементом.

Изобретение может быть использовано для сращивания сваркой оптоволокна. Нагревательная емкость для сварочного аппарата содержит корпус для размещения термоусадочной трубки, охватывающей место сварки оптоволокна, и верхнюю крышку.

Изобретение относится к устройствам обеспечения оптической связи, а именно к волоконно-оптическому коннектору и соединительному валу, используемому в волоконно-оптическом коннекторе.

Группа изобретений относится к воспринимающим форму оптическим волокнам. Возбуждающее зажимное устройство для оптического восприятия формы (ОВФ) включает в себя первое устройство (172) фиксации, выполненное с возможностью приема и закрепления оптического волокна.

Изобретение относится к волоконно-оптической технике, а именно к проходным устройствам для герметичного ввода оптического волокна через перегородку. Переход волоконно-оптический содержит герметично установленный в стенке металлический корпус, выполненный составным из двух скрепленных по резьбе частей.

Группа изобретений относится к оптическим соединителям. Способ изготовления оптического соединителя, включает захват первого оптического волокна парой элементов удержания в положении, удаленном от торцевой поверхности второго конца с обеих сторон в радиальном направлении, причем первое оптическое волокно имеет слой твердого согласующего показатели преломления материала, причем указанный слой согласующего показатели преломления материала сформирован на торцевой поверхности второго конца, находящейся на противоположной стороне относительно торцевой поверхности первого конца, обращенного к переднему концу наконечника; и введение первого оптического волокна первым концом в отверстие в наконечнике, предназначенное для волокна.

Изобретение относится к конструкциям муфты для оптического волокна, в частности, герметичному узлу (сборке) для выравнивания оптического волокна, включающему муфту для выравнивания оптических волокон.

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов, в частности к способу получения одномодового волновода, основанному на модификации стекла сфокусированным пучком фемтосекундных лазерных импульсов.

Изобретение относится к лазерно-струйной технологии и может применяться для локальной лазерной обработки. Лазерно-струйное устройство с вводом лазерного излучения в струйный лучевод содержит лазерный излучатель импульсно-периодического режима, малогабаритный мобильный инструмент, включающий узел формирования струйного лучевода и узел ввода лазерного излучения в струйный лучевод, оптоволоконный кабель для доставки излучения от лазера к мобильному модулю, систему снабжения инструмента жидкостью.

Безлинзовый способ ввода излучения тлеющего разряда в оптоволокно используется в спектрометрии газов и плазмы электрических разрядов. С помощью электрода, расположенного на внешней стороне стеклянного баллона газоразрядной лампы, и металлизированного наконечника оптоволокна формируют электрическое поле особой формы и небольшую область интенсивного свечения газа, которая автоматически располагается вблизи торца оптоволокна, что позволяет осуществлять ввод излучения в оптоволокно без использования дополнительных оптических элементов. Технический результат – упрощение ввода излучения в оптоволокно. 3 ил.

Наверх