Электрмен жарықтандыру

Рисунок 3

Поэлементная  передача изображения волоконной деталью

 
 
 
1- изображение,  поданное на входной вогнутый  торец, 2 – светопроводящая жила, 3 – изолирующая прослойка, 4 –  мозаичное изображение, переданное  на выходной торец 
В волоконных деталях обычно  применяют стеклянное волокно, световедущая жила которого (сердцевина) окружена стеклом-оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердцевины и оболочки лучи, падающие под соответствующими углами, претерпевают полное внутреннее отражение и распространяются по световедущей жиле. Несмотря на множество таких отражений, потери в световодах обусловлены главным образом поглощением света в массе стекла жилы. При изготовлении световодов из особо чистых материалов удается снизить ослабление светового сигнала до нескольких десятков и даже единиц (дБ/км). Диаметр световедущих жил в деталях различных назначений лежит в области от нескольких микрон до нескольких см. Распространение света по световодам, диаметр которых велик по сравнению с длиной волны, происходит по законам геометрической оптики; по более тонким волокнам (порядка длины волны) распространяются лишь отдельные типы волн или их совокупности, что рассматривается в рамках волновой оптики. 
 
Для передачи изображения в волоконной оптике применяются жесткие многожильные световоды и жгуты с регулярной укладкой волокон. Качество передачи изображения определяется диаметром световедущих жил, их общим числом и совершенством изготовления. Любые дефекты световодов портят изображение. Обычно разрешающая способность волоконных жгутов составляет 10-15 линий/мм, а в жестких многожильных световодах и спеченных из них деталях- до 100 линий/мм. 
 
Изображение на входной торец жгута проецируется с помощью объектива. Выходной торец рассматривается через окуляр. Для увеличения или уменьшения действительного изображения применяются фоконы – пучки волокон с плавно увеличивающимся или уменьшающимся диаметром. Они концентрируют на выходном узком торце световой поток, падающий на широкий торец. При этом на выходе возрастают освещенность и наклон лучей. Повышение концентрации световой энергии возможно до тех пор, пока числовая апертура конуса лучей на выходе не достигнет числовой апертуры световода (ее обычная величина 0,4-1). Это ограничивает соотношение входного и выходного радиусов фокона, которое фактически не превосходит пяти. 
 
Широкое распространение получили также пластины, вырезанные поперек из плотно спеченных волокон. Они служат фронтальными стеклами кинескопов и переносят изображение на их внешнюю поверхность, что позволяет контактно его фотографировать. При этом до пленки доходит основная часть света, излучаемого люминофором, и освещенность на иней создается в десятки раз большая, чем при съемке фотоаппаратом с объективом. 
 
Световоды и другие волокно-оптические детали применяются в технике, медицине и во многих других отраслях научных исследований. Жесткие прямые или заранее изогнутые одножильные световоды и жгуты из волокон диаметром 15-50 мм применяются в медицинских приборах для освещения внутренних полостей носоглотки, желудка, бронхов и т.д. В таких приборах свет от электрической лампы собирается конденсором на входном торце световода ли жгута и по нему подается в освещаемую полость. Использование жгута с регулярной укладкой стеклянных волокон (гибкий эндоскоп) позволяет видеть изображение стенок внутренних полостей, диагностировать заболевания и с помощью гибких инструментов выполнять простейшие хирургические операции без вскрытия полости. Световоды с заданным переплетением применяют в скоростной киносъемке для регистрации треков заданных частиц, как преобразователи сканирования в фототелеграфии и телевизионной измерительной технике, как преобразователи кода и как шифровальные устройства. Созданы активные (лазерные) волокна, работающие как квантовые усилители и квантовые генераторы света, предназначенные для быстродействующих вычислительных машин и выполнения функций логических элементов, ячеек памяти и др. Особо прозрачные тонкие волоконные световоды с затуханием в несколько дБ/км применяются как кабели телефонной и телевизионной связи, как в пределах объекта (здание, корабль и т.д.), так и на расстоянии от него в десятки километров. Волоконная связь отличается помехозащищенностью, малым весом линий передачи, позволяет сэкономить дорогостоящую медь и обеспечивает развязку электрических цепей. 
 
Волоконные детали изготовляются из особо чистых материалов. Из расплавов подходящих марок стекла вытягиваются световод и волокно. Предложен новый оптический материал – кристалловолокно, выращиваемое из расплава. Световодами в кристалловолокне являются нитевидные кристаллы, а прослойками – добавки, вводимые в расплав.