Мултифиламентен световод, Science, FANDOM, захранван от Wikia

Фиг.1, Разпространение на светлината в оптично влакно

Многовлакнести световоди, предназначени за предаване на изображение

Част от многовлакнест световод, предназначен за предаване на изображение

Предаване на изображение на мултифибърен световод, прикрепен към края

Предаване на изображение на мултифибърен световод, прикрепен към края. Вижда се фрагмент (първите две букви от името на месец октомври)

Световоден(оптичен вълновод) - затворено пасивно устройство за насочено предаване на светлина. В открито пространство предаването на светлина е възможно само в рамките на линията на видимост, докато има загуби, причинени от първоначалната дивергенция на радиацията, както и поглъщане и разсейване в атмосферата. Световодите ви позволяват да предавате светлина по извити пътеки, както и значително да намалите загубата на радиационна енергия, когато се предава на разстояние.

Съдържание

Видове световоди Редактиране

Има различни видове световоди, основните от които са:

Световоди за лещи (огледала), които представляват система от лещи (огледала), затворени в непрозрачна обвивка и разположени на определени разстояния, кухи метални тръби с различни сечения и други подобни конструкции (използват се в системи за дневно осветление за вътрешните части на сградите). Те представляват система от лещи или огледала, затворени в непрозрачен корпус и разположени на определени разстояния. От външната страна на такива световоди (обикновено разположени на покрива на сграда) има концентратор, който събира падащата върху него слънчева светлина и я насочва към световода. От вътрешната страна на такъв световод (на закрито) има светлинен дифузьор, който равномерно разпределя светлинатацялата стая или концентрирането й на определено място. Такива светлинни водачи могат значително да намалят разходите за осветление на интериора.
Гъвкав диелектричен влакнен световод с ниски оптични загуби, който позволява предаване на оптично лъчение с определена дължина на вълната на големи разстояния. Такива оптични влакна в момента се използват в комуникациите, оптичните лазери, оптичните усилватели и оптичните сензори. Светлината, падаща върху края на такова оптично влакно, може да се разпространява по него на дълги разстояния поради пълно вътрешно отражение от страничните повърхности. Използването на светлинни водачи позволява значително да се намали загубата на светлинна енергия по време на предаването й на разстояния, както и да се използват извити пътища. Използвайки различни добавки при производството на сърцевината на оптичното влакно, се създават активни оптични влакна, които позволяват създаването на оптични усилватели на излъчване и влакнести лазери.Научно-техническото направление, свързано с разработването и прилагането на оптични влакна, се нарича влакнеста оптика.
Многовлакнести световоди, състоящи се от голям брой оптични влакна, подредени по подреден начин в снопове и събрани от двете страни в един край. Те ви позволяват да предавате изображение без изкривяване, когато са огънати по всеки криволинеен профил. Такива мултифиламентни световоди се използват за създаване на цял клас устройства, обикновено наричани ендоскопи. Достатъчно високата светлинна ефективност на такива светлинни водачи прави възможно използването им при създаването на осветителни системи за самите ендоскопи. В този случай източникът на светлина се намира извън устройството, което позволява да се изключи прекомерното нагряване на обекта, който се изследва. Многовлакнести световодитези, предназначени само за предаване на светлинна енергия, са направени от много произволно разположени влакна.

Устройството на влакнестите световоди Редактиране

В най-простата версия светлинният проводник е тънка нишка, направена от оптически прозрачен материал, сърцевината на който има индекс на пречупване n1, а обвивката c има индекс на пречупване n2 (с n2 [1] През 60-те години на миналия век се появиха ендоскопи, използващи стъклени влакна като гъвкав светлопроводим материал, което направи възможно предаването на светлина, дори когато световодът беше огънат. В същото време стана възможно да се наблюдава и фотографирайте процеси, протичащи на недостъпни преди това места в реално време.

Приложение на многовлакнести световоди Редактиране

През 1964 г. е изобретен фиброскопът, първото устройство, използвано за изследване на стомашната кухина без операция. Това нововъведение позволи по-задълбочено проучване, наблюдение и диагностика на заболявания на вътрешните органи на човек. [2]

Многовлакнестите световоди се използват широко в науката, медицината, както и в приборостроенето, за предаване на изображения на обекти, разположени на труднодостъпни места, за последващо изследване и регистриране. В този случай входният край на влакнестия световод трябва да е в пряк контакт с повърхността на обекта, който се изследва, или изображението на обекта трябва да се проектира върху входния край на снопа с помощта на оптика на лещата (обектив). Всяко отделно влакно от такъв сноп предава среден светлинен поток от точка на повърхността на входния край, съответстваща на напречното сечение на това влакно. В този случай изображението се предава на изходния край под формата на мозайка. Такива мултифибърни светлинни водачи са пакет от паралелно подреденитънки стъклени светлопроводими нишки с диаметър 10 - 20 микрона. Външният слой на тези нишки е с дебелина само 1–3 µm и е направен от стъкло с индекс на пречупване, по-нисък от този на сърцевината.

На базата на многовлакнести световоди бяха създадени принципно нови устройства за различни видове научни изследвания. Например, използването на световоди в оптичната спектроскопия в някои случаи елиминира необходимостта от вземане на проби и прави възможно прилагането на процедурата за индустриален анализ в реално време.

Многовлакнестите световоди също се използват широко в оптичните методи за тестване на прозрачни обекти. С тяхна помощ се откриват макро- и микродефекти, структурни нееднородности, вътрешни напрежения (чрез завъртане на поляризационната равнина). Използването им драстично разшири обхвата на оптичните методи и повиши точността на измерване.

С помощта на многовлакнести световоди е възможно да се извърши оптично вземане на проби от оригиналното изображение и да се оценят размерите, за които се прилага измервателна скала към един от краищата на снопа.

Използването на гъвкави оптични влакна в пирометрите позволява например да се контролира запалването на въздушно-горивната смес в двигателите с вътрешно горене по време на тяхната работа. За да направите това, входните краища на оптичните снопове се монтират в различни цилиндри на контролирания обект. Изходните краища на сноповете са оформени под формата на единична рамка, което дава възможност за едновременно записване на процеса на горене във всички контролирани точки. При необходимост в същата рамка е възможно да се регистрира излъчването на референтен източник, захранван чрез отделен пакет.

Като правило влакната за светлинен водач са направени от тежко стъкло с обвивка от по-леко стъкло, диаметърът на влакното може да бъде няколко микрона,с дебелина на обвивката до един микрон. По този начин разделителната способност на влакнестите елементи може да достигне до 100 линии на милиметър, което е в добро съответствие с линейната разделителна способност, осигурена от приемниците на повечето спектрални инструменти, определена от размера на зърното на емулсията и ширината на оптичните процепи.

Понастоящем влакнестите елементи от стъкло са широко разпространени, което обаче ограничава приложението им само във видимата част на спектъра. Използването на оптични влакна е много удобно за фотоелектрични изследвания на близко разположени части от спектъра, като близко разположени спектрални линии или контура на спектрална линия. С помощта на гъвкави влакнести световоди всяка част от спектъра може лесно да се покаже на отделен фотодетектор, което е трудно да се направи по други начини.

Оптични световоди се използват и в случаите, когато източникът на светлина и записващото устройство не могат да бъдат достатъчно удобно разположени един спрямо друг поради сложна геометрия или, например, прекомерно излъчване от източника на светлина (топлинно или електромагнитно при използване на газоразрядни излъчватели).

Трябва да се отбележи, че производството на оптични снопове със строго успоредно и подредено разположение на влакната (за предаване на изображение) е свързано със значителни технологични трудности.