Patent RU-122187-U1 (RU)
Title: Волоконно-оптический осветитель
IPC: G02B21/06
Filed: 2012-03-15
Granted: 2012-11-20
Abstract: Заявляемая полезная модель относится к элементам к оптическим микроскопам, а также к волоконно-оптической технике, предназначено для создания короткого импульса некогерентного света большой мощности с целью получения изображений движущихся микроскопических объектов при использовании микроскопа с телевизионной камерой. Полезная модель может использоваться в различных областях техники: измерительной технике, энергетике, экологии, медицине, фармакологии и других отраслях. 
     Заявляемый полезная модель осуществляет эффективное преобразование мощного когерентного излучения импульсного лазера в некогерентного излучение с широким спектром без существенного изменения длительности импульса и доставку некогерентного излучения к оптической системе микроскопа. Использование некогерентного излучения позволяет улучшить качество изображения движущихся объектов в оптическом микроскопе. 
     Волоконно-оптический осветитель для микроскопа, состоящий из импульсного лазера с синхронизацией мод на основе иттриевого граната, легированного неодимом, с преобразователем частоты на нелинейном кристалле и оптического волокна, активированного органическим красителем, отличающийся тем, что с целью улучшение качества изображений движущихся микрообъектов и увеличения точности измерений размеров и геометрической формы микрообъектов 
     в качестве осветителя микроскопа используется полимерное оптическое волокно с диаметром сердцевины 980 мкм, активированной органическим красителем со спектральным диапазоном поглощения соответствующим второй гармонике излучения твердотельного лазера и спектром флуоресценции в желтой или красной области видимого диапазона длин волн, 
     минимальная длина отрезка активного волокна выбрана как максимальное значение из двух величин L m  и L c , где   - длина соответствующая максимальной интенсивности флуоресценции, α p , α f  - коэффициенты затухания при выбранной концентрации красителя на длине волны излучения накачки 532 нм и длине волны, соответствующей максимальной спектральной плотности флуоресценции,   - минимальная длина, при которой контраст флуктуаций интенсивности не превышает заданную величину с f,max , β f  - эффективность преобразования излучения накачки в излучение флуоресценции; 
     максимальная длина отрезка активного волокна выбрана как минимальное значение из двух величин L max,p  и L max,d , где   - максимальная длина отрезка, обусловленная необходимость достижения выходной энергии флуоресценции, достаточной для получения изображения, W f,max  - максимальное значение энергии  флуоресценции в световоде, W min  - минимальная величина энергии, необходимая для засветки фотоприемной матрицы телевизионной камеры, k m  - коэффициент пропускания выходящего из волокна излучения оптической системой микроскопа,   - максимальная длина отрезка, обусловленная дисперсией импульса, с - скорость света, Δτ max  - максимально допустимая длительность импульса подсветки, n 1  - показатель преломления сердцевины, NA - числовая апертура ПОВ; 
     минимально допустимая концентрация красителя в сердцевине волокна выбрана такой, чтобы поглощение излучения накачки красителем доминировало над собственными потерями световода, а максимально допустимая концентрация - чтобы глубина проникновения излучения накачки в световод была существенно больше диаметра сердцевины; 
     активный отрезок соединен с импульсным лазером посредством отрезка оптического волокна с кварцевой сердцевиной, ступенчатым профилем показателя преломления и диаметром, равным диаметру волокна, активированного красителем, а также числовой апертурой равной или меньшей, чем числовая апертура волокна, активированного красителем; 
     между выходом лазера и отрезком волокна с кварцевой сердцевиной размещен оптический светофильтр, поглощающий инфракрасное излучение. 
     Основными достоинствами заявляемой полезной модели являются: 1. возможность получить четкие изображения движущихся микро объектов с использованием оптического микроскопа, 2. высокая мощность и малая длительность некогерентного излучения, что технически сложно достичь используя другие устройства, 3. сравнительно узкая диаграмма направленности выходящего излучения, 4. малые габариты заявляемой полезной модели. При использовании импульсного лазера с длительностью импульса 3-10 нс возможно получение изображений частиц с размерами от 1 мкм и более, движущихся со скоростью до 100 м/с.