由光纤和发光元件或接收元件组成一体的光学部件及其制造方法
2019-11-22

由光纤和发光元件或接收元件组成一体的光学部件及其制造方法

一种光传输光学部件,包括由透明材料作的芯子和用折射率比该芯材小的材料作的包覆层组成的光导体,以及发光和/或接收元件。其中用和芯材一样的或者折射率与芯材一样的,刚性比包覆层和/或外套材料大的材料,把发光元件和/或接收元件作成一体。该光学部件可在高温下使用而没有任何明显的光传输损耗。

图11是使用本发明光学部件的润滑油箱结构简图。

具体地说,现有技术的光学部件总是需要把发光元件或接收元件与光导体连接起来,而有很大的连接损耗,而且需要很高技巧才能把传输损耗减小到实际上可以应用的水平。在这种情况下,当光学部件出现意外故障时,象批发商或家用电器维修站,汽车修理店及其他部门这样的水平实际上不可能修复这种有毛病的光学部件。因此,尽管需求这种光学部件的领域和数量非常大,但是使用目前所知的这种光学部件的工业领域受到很大限制。事实上,尽管很难推断这种光学部件的实用性,但它目前只局限于少数特殊工业领域,而很少用在家用电器设备方面。

图10表示本发明光学部件用到汽车油箱上测量油箱47里油量的另一种应用。由于传感器的连接和安装关系,图10所示装置与图9的不同。具体地说,图10所示装置中,辅助管49装在油箱47上,其中每根辅助管装了包括由发光元件LED和光纤F构成一体的第一个光学部件和由光接收元件PD与光纤F构成一体的第二个光学部件的传感器,在管49的四周沿直径方向相对地安装上第一个和第二个光学部件,如实线圈起来的局部放大视图所示,其中第二个光学部件的光接收元件PD接收第一个光学元件的LED发出的光。由于在管内是空气还是汽油时通过管子49的光量不同,所以根据光接收元件PD的输出可以确定油箱内是否有汽油。

例15这个实例描述把多个光波导或光导体与单个LED整体连接的方法。首先,用带有圆柱形细棒30的铸模39制造出带有一套光连接头31的模子Ma,安装细棒30使其轴线的延长线垂直于球形铸模(LED定位在其中心)表面的切线方向,如图5A所示。然后抽掉细棒30,把铸模39的顶部去掉,如图5B所示。随后注入透明的成型材料23A,再放上连在引线架1上的LED元件;如图5C所示。在透明材料23A固化以后,拆掉铸模39。这样制出了包括与多个光波导或光导体结合成一体的LED的光学部件。由于带有连接头组件,所以很容易把相应数量的光纤与LED连在一起。LED的电极可以在接连到电路上。

实线S1圈起来的局部放大视图清楚地表示出了装在润滑油箱上探测润滑油量的传感器的结构。它与图9和图10中所表示的棱镜式传感器装置基本一样。另外实线S2圈起来的局部放大视图表示装在润滑油箱50的辅助管51上的用于确定该润滑油使用寿命的光探测器装置。具体地说,在辅助管51的横断面上沿直径方向彼此相对地安装上由LED和光纤构成一体的第一个光学部件和由光电二极管和光纤组成一体的第二个光学部件。众所周知,经过一段使用时间后,机器润滑油就逐渐地混上了齿轮磨损产生的金属微粒,从而被污染。因此,由第一个光学部件的LED发出的并由第二个光学部件的光电二极管接收到的光的强弱,随着由于磨损产生的并混到第一个和第二个光学部件之间的润滑油中的金属颗粒的多少以及该润滑油变质产生的颜色变化而变化。从而可以确定出该润滑油的使用寿命。用与上述光传感器相连的报警电路,可以确定出更换润滑油的时间,从而可以有效地保养齿轮机构。

在上述应用中,根据该光学部件的用途,可以选择使用由一个发光元件或接收元件及一根光导体(光纤)构成一体的光学部件或由一个发光元件或接收元件与多根光纤构成一体的光学部件。

这种包括整体结构的发光元件或接收元件与光导体的光学部件的光传输效率非常高,而且其应用范围也大大扩大了。

图8A和8B是使用本发明光学部件的电吸尘器结构简图。

借助附图,通过对下面的实施例的研究,本发明的上述及其它目的、特征和优点将更清楚。

用这种方法制造的光学部件在150°环境中放100小时,没有发现芯材突出到包层边缘之外的现象。

一般来说,当用一种桥连或桥接(即交连)树脂作光导体或光纤的芯材时,先制作一个包覆层或包覆层和外套的组件,然后把芯材注入,最后对它进行加热或紫外线照射固化。这时,在这样一种条件下进行固化,使得在用来增加包覆层和芯子沿其之间界面的固着力的压力作用下,包覆层略微向外突出或伸长。换句话说,芯子应作得外径略大于包覆层或包覆层和外套组件的内径。因此,制作完后,该光纤处于应力状态下,因为芯子总被包覆层或外套束缚得紧紧的。显然,该应力加大了芯子与包覆层之间的固着力,然而,我们看到当用非常软的芯材时,在包覆层束紧力的作用下芯材很可能被挤出来。当温度升高时,上述现象就更明显。事实上,我们看到,当温度在130℃或更高时,芯材就很快向外突出来。