ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технология изготовления оптических волокон и волоконных элементов О технологии изготовления оптических волокон и волоконных элементов, К И. Блох из "Оптические волокна и волоконные элементы" В настоящий сборник вошли материалы, знакомящие читателя с основными принципами технологии производства оптического волокна и оптических волоконных элементов в США, ра боты по исследованию оптических свойств элементов волоконной оптики, определяемых как на основании представлений геометрической оптики, так и теории волноводов, вопросы применения волоконных оптических элементов и некоторые сведения о технологии, свойствах и применении нового вида оптического волокна, получившего название светофокусирующего. [c.5] Технология получения оптических волоконных элементов представлена в основном сокращенными переводами патентов США. При редактировании произведены сокращения и внесены другие изменения с целью сделать книгу наиболее полезной для нашего читателя. [c.5] Каждому разделу сборника предпослана вводная статья, в которой дается краткое содержание изложенного в этом разделе материала, краткая характеристика состояния вопроса и некоторые результаты теоретических и экспериментальных исследований свойств элементов волоконной оптики, проведенных во Всесоюзном научно-исследовательском институте стеклопластиков и стекловолокна. [c.6] Ввиду того, что в волоконной оптике нет еще твердо установившихся понятий, определений и терминологии, мы пользовались определениями и терминами, получившими наибольшее распространение среди специалистов. В Приложении в алфавитногнездовом порядке приведены наиболее употребительные термины по волоконной оптике, встречающиеся в данном сборнике, и их эквиваленты на английском языке. [c.6] Приношу глубокую благодарность Б. И. Баскову и М. Г. Черняку за ценные замечания, сделанные в процессе работы над сборником, и Л. И. Левитовой за большую помощь при оформлении сборника. [c.6] Волоконная оптика — новая область современной оптики, основанная на использовании специального вида волокна — оптического волокна. [c.7] Ёается к оси волокна и движется вДоль. Него по Некоторой синусоидальной кривой с длиной периода 2я/]/Л. В рассеивающей среде путь луча можно наблюдать визуально. Такое волокно в соответствии с характером распространения лучей в нем названо светофокусирующим. [c.8] Идея создания проводников света не нова. Еще в 1870 г. Тиндаль демонстрировал опыт распространения света по струе воды вследствие полного внутреннего отражения лучей на границе вода—воздух. В 1874 г. В. И. Чиколев создал зеркальные световоды для передачи света. Использование стеклянных палочек для передачи света предложил в 1905 г. Вуд и позднее то же предложили ряд других исследователей. В 1953 г. А. Ван Хил, X. Хопкинс и Н. Капани применили для этих целей стеклянные волокна. Однако по-настоящему идея создания проводников света получила свое развитие только с появлением в 1958 г. оптического волокна, имеющего жилу и оболочку и обладающего способностью передавать световую энергию с малыми потерями. Создаются оптические волоконные элементы (световоды) для передачи световой энергии и изображения, позволяющие значительно повысить качество оптических и электроннооптических систем, применяемых в фотографии, телевизионной технике, вычислительной технике, медицине, системах автоматизации, сигнализации и многих других. [c.8] Однако несмотря на значительные успехи, достигнутые в последние годы в Советском Союзе и за рубежом в области создания оптических волоконных элементов, и широкое использование этих элементов в различных областях народного хозяйства следует считать, что волоконная оптика находится еще только в стадии становления. Технология получения многих видов оптических волоконных элементов только разрабатывается многие технологические решения находятся в стадии поиска еще только изыскиваются оптимальные пути решения отдельных стадий технологического процесса изготовления простейших оптических элементов. [c.8] Совершенно недостаточно изучены свойства оптических волокон и оптических волоконных элементов, а также возможности волоконной оптики. [c.8] Области применения оптических волокон и волоконных элементов определяются их специфическими оптическими, механическими и термическими свойствами. [c.8] Люминесценция большинства оптических стекол под действием рентгеновского или ультрафиолетового излучения позволяет создавать волоконные элементы для преобразования изображения, создаваемого рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами в видимое. При этом одновременное использование гибкости волоконных элементов позволяет устранить прямое попадание УФ- и у-лучей на наблюдателя. [c.9] Волоконные элементы в виде гибких световодов могут обеспечить практически безынерционную передачу светового сигнала по сравнению с передачей электрического сигнала по проводам. [c.9] Оптические элементы из волокон, диаметр жилы которых сравним с длиной световой волны, обладают волноводными свойствами и могут быть использованы в качестве длинных широкополосных каналов связи, позволяющих осуществлять направленную передачу большого объема информации на оптических частотах. При этом неизбежные потери, связанные с поглощением энергии в стекле, могут быть компенсированы усилением сигнала волоконным лазером, т. е. усилением на участке, состоящем из оптических волокон, имеющих световедущую жилу из стекла, активированного редкими металлами, в частности неодимом. [c.9] Вместе с тем необходимо учитывать, что возможности волоконной оптики ограничены. [c.9] Светопропускание оптических волоконных элементов лимитируется их дискретной структурой, светопоглощением исходных материалов, геометрией оптических волокон. [c.9] Повышение разрешающей способности сопровождается снижением коэффициента светопропускания, увеличением степени неравномерности распределения его по полю изображения, уменьшением апертуры и снижением контраста передаваемого изображения. [c.9] Таким образом, при создании систем с использованием волоконной оптики необходимо учитывать ее свойства и возможности. [c.10] Апертура цилиндрического оптического волокна, достаточно полно характеризуемая апертурой меридиональных лучей, определяется показателями преломления материалов световедущей жилы 1 и оболочки 2 оптического волокна. Это позволяет варьировать апертуру оптических волокон в значительных пределах так, что волоконные элементы, в зависимости от выбранных для жилы и оболочки оптического волокна пар стекол, могут захватывать конус света с углом от 180° и до долей градуса. Высокоапертурные волоконные элементы, способные захватить большой конус падающих на входной торец световых лучей и довести их до выходного торца, увеличивают эффективную яркость слабо освещенных предметов. [c.10] Фронтальные стекла из стеклянного волокна (жесткие вакуум-плотные световоды) дают возможность получить изображение непосредственно на фотопленке, не пользуясь объективом (рис. 2,6). При этом, если разность показателей преломления световедущей жилы и оболочки (апертура волокна) достаточно велика, до светочувствительного слоя дойдут даже те лучи, которые не могут быть перехвачены обычными линзовыми системами. Таким образом создаются условия, при которых до фотопленки доходит 70— 90% излучения фосфора. Это дает возможность сокращать экспозицию съемки и применять малочувствительные фотоматериалы. Повышение яркости изображения позволяет также значительно уменьшить ускоряющее напряжение и плотность электронного пучка, что облегчает фокусировку и улучшает тем самым качество изображения. Кроме того, изображение на стекловолоконном фронтальном стекле отличается большим контрастом и разрешением из-за отсутствия общей засветки, которая создается вследствие полного внутреннего отражения в толще массивного фронтального стекла. [c.11] Вернуться к основной статье