【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及極弱磁試驗環境光導照明，尤其涉及一種用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽層的、兼具截止波導管功能及高光通過率的波導光棒，及使用該波導光棒的極弱磁試驗環境光導照明系統穿越坡莫合金屏蔽層的方法。
技術介紹
1、極弱磁環境是通過各種手段盡量屏蔽地球磁場以及其他電磁場后達成的一個極弱磁區域，世界上現有的極弱磁環境基本為試驗艙級別、且剩磁為10nt級別，內部無電氣線路、或僅存有微弱的直流測控類線路，以上線路經高磁通管道后，其對試驗艙的電磁影響已可忽略不計。隨著國防、航空、航天、醫療等多方面的需求，將來建立統一的超大型極弱磁環境試驗室（剩磁為10nt~1nt級別）已經提上日程，針對該類超大型極弱磁環境試驗室內部的照明需求，傳統光源自身對周邊極弱磁環境的電磁影響是不可忽視的，一種解決辦法是采用光導照明的辦法，將光源設置于超大型極弱磁環境試驗室屏蔽層（一般為多層坡莫合金組成）之外，并通過適宜的導光系統將光源發出的光導入到試驗室內部，再通過合適的末端燈具達成照明效果。但是，由于坡莫合金屏蔽層不光要考慮屏蔽靜磁場、還要考慮屏蔽周邊諸如5g信號等高頻磁場，因而需要采用截止波導管的方式作為風、水、電、照明等系統的引入，或加以對應處理。
2、對于采用截止波導管的方式，目前存在的技術問題包括：一是傳統波導管在直接用于光傳輸時對光的指向性要求極高、難以直接應用于極弱磁環境光導照明系統；二是考慮到目前5g信號頻段，要實現干擾頻率f遠小于波導管的最低截止頻率fc，且達成對干擾磁場較為理想的衰減能力，要求波導管直徑一般不能超過幾厘米，而傳統
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種波導光棒以解決傳統波導管用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽層的光穿指向性問題；同時結合該波導光棒出一種極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的方法，解決光導照明系統于超大型極弱磁環境試驗室坡莫合金屏蔽層位置的穿越問題，同時盡量降低因以上穿越方案引起的外部磁場的入侵影響，提高光穿越效率。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
2、一種用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，所述波導光棒由外側的波導管與內部的高純度二氧化硅多模光纖預制棒組成；所述波導管與所述光纖預制棒之間填充以反光涂層，或者所述光纖預制棒表面覆蓋以反光涂層；所述高純度二氧化硅的純度高于99.9999%。
3、一種優選方案，所述波導光棒為圓柱形，所述波導管的截面為圓形，所述光纖預制棒的截面為圓形，波導管內徑不大于2.5cm，波導管長度不小于5cm，所述光纖預制棒的直徑不大于2.49cm，光纖預制棒的長度小于或等于與波導管長度。
4、進一步的優化方案，所述波導光棒為六棱柱形，所述波導管的截面為正六邊形，所述光纖預制棒的截面為正六邊形，波導管內壁外接圓直徑不超過2cm、波導管長度不小于4cm，光纖預制棒外壁外接圓直徑不超過1.99cm，光纖預制棒的長度小于或等于波導管的長度。
5、一種波導光棒陣列組，所述波導光棒陣列組為多根波導光棒排列組成，各個波導光棒的上下底面均對齊，相鄰波導光棒的外壁相貼。
6、進一步的，所述波導光棒陣列組外部整體輪廓為圓柱形、長方體、正六棱柱或者正八棱柱。
7、一種極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的方法，采用所述波導光棒陣列組進行坡莫合金屏蔽層兩側光導照明系統的連通與光路傳播，將所述波導光棒陣列組貫穿所述外層坡莫合金屏蔽層和內層坡莫合金屏蔽層，使波導光棒陣列組的內端突出于所述內層坡莫合金屏蔽層的內側，外端突出于所述外層坡莫合金屏蔽層的外側；波導光棒陣列組的內端與屏蔽層內側光導照明系統導光管連接，外端與屏蔽層外側光導照明系統導光管連接，且波導光棒陣列組兩端的端面能夠完全覆蓋兩側光導照明系統導光管連接處的端面。
8、進一步的，所述波導光棒陣列組外壁整體輪廓為圓柱形、長方體、正六棱柱或者正八棱柱，波導光棒陣列組兩端的端面的直徑或者內切圓直徑大于兩側光導照明系統導光管的內徑。
9、進一步的，所述波導光棒陣列組與兩側光導照明系統導光管的連接采用高反射金屬薄膜做光滑包封處理。
10、專利技術原理：
11、本專利技術波導光棒是一種針對光導照明系統于超大型極弱磁環境試驗室坡莫合金屏蔽層位置的光穿越用設備。
12、考慮到單個波導管在直接用于光傳輸時對光的指向性要求極高、難以直接應用于光導照明系統，故本專利技術于波導管內部設置一根高純度二氧化硅多模光纖預制棒，利用該光纖預制棒對一端入射的不超過一定角度的光可以于纖預制棒內部經多次全反射后幾乎無損傳播至另一端后發的全反射物理特性，達成光路傳輸效果。
13、考慮到單個波導管的內徑遠小于光導照明導光管所需內徑要求，本專利技術波導光棒在實際使用時需要成陣列使用。由多根波導光棒組成的陣列即可滿足坡莫合金屏蔽層兩側光導照明系統的連通與光路傳播，從而實現光導照明系統于屏蔽層位置的穿越。
14、對于采用截止波導管的方式，考慮到當采用圓形波導管時，干擾頻率f應遠小于波導管的最低截止頻率fc（fc單位為ghz?，fc與圓形波導管的內尺寸成反比，計算式為fc=17.5/d，d為圓形波導管的內直徑，單位為cm），以達成對干擾磁場（干擾磁場頻率為f）較為理想的衰減能力（根據衰減相關計算公式，當f遠小于fc時，衰減s≈32l/d，s單位為db，l為波導管長度，單位為cm，d為圓形波導管的內直徑，單位為cm）。考慮到目前5g信號頻段已分配至4.9ghz、fr1可分配頻段至6ghz，要達成干擾頻率f（目標為5g信號）遠小于波導管的最低截止頻率fc的目標，可以反推圓形波導管內直徑d此時最好不超過2cm、最大不能超過2.5cm，因此采用傳統光導照明的導光管方案無法直接穿越以上屏蔽層（原因為傳統導光管的光傳輸效率與其直徑成正相關，一般直徑均達數百cm），需要設計一種專門穿越該屏蔽層的可實施方案。
15、圓形波導光棒具有生產簡單的優點，但多個圓形波導光棒組成陣列的波導管內部區域面積占總面積的占比較低（以10x10的內徑10mm圓形波導管陣列為例，當考慮波導管壁為1mm時，總波導管內部面積僅占總陣列面積的54%左右），同時考慮到光纖預制棒對全反射的光的入射角要求，其外周各邊之間的角度越大越好，因此，兼顧以上要求的理想的波導光棒截面優選采用正六邊形，實際使用時成蜂巢陣列排布后，當同樣考慮波導管壁為1mm時，總波導管內部面積將占總陣列面積的74%以上，大大提高了可用光通截面。
16、考慮到正六邊形波導管的最低截止頻率fc（fc單位為ghz?，fc與圓形波導管的內尺寸成反比，計算式為fc=15/w，w為正六邊形波導管的內壁的外接圓直徑，單位為cm），考慮到目前5g信號頻段已分配至4.9ghz、fr1可分配頻段至6ghz，要實現干擾頻率f（目標為5g信號）遠小于波導管的最低截止頻率fc，且達成對干擾本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，其特征在于：所述波導光棒由外側的波導管（1）與內部的高純度二氧化硅多模光纖預制棒（2）組成；所述波導管（1）與所述光纖預制棒（2）之間填充以反光涂層，或者所述光纖預制棒（2）表面覆蓋以反光涂層；所述高純度二氧化硅的純度高于99.9999%。
2.根據權利要求1所述的用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，其特征在于：所述波導光棒為圓柱形，所述波導管（1）的截面為圓形，所述光纖預制棒（2）的截面為圓形，波導管（1）內徑不大于2.5cm，波導管（1）長度不小于5cm，所述光纖預制棒（2）的直徑不大于2.49cm，光纖預制棒（2）的長度小于或等于與波導管（1）長度。
3.根據權利要求1所述的用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，其特征在于：所述波導光棒為六棱柱形，所述波導管（1）的截面為正六邊形，所述光纖預制棒（2）的截面為正六邊形，波導管（1）內壁外接圓直徑不超過2cm、波導管（1）長度不小于4cm，光纖預制棒（2）外壁外接圓直徑不超過1.99cm，光纖預制棒（2）的長度小于或等于波導管（1）
4.由權利要求1~3中任意一項所述的波導光棒組成的波導光棒陣列組，其特征在于：所述波導光棒陣列組為多根波導光棒排列組成，各個波導光棒的上下底面均對齊，相鄰波導光棒的外壁相貼。
5.根據權利要求4所述的波導光棒陣列組，其特征在于：所述波導光棒陣列組外部整體輪廓為圓柱形、長方體、正六棱柱或者正八棱柱。
6.一種極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的方法，其特征在于：采用權利要求4中所述波導光棒陣列組進行坡莫合金屏蔽層兩側光導照明系統的連通與光路傳播，將所述波導光棒陣列組貫穿所述外層坡莫合金屏蔽層（3）和內層坡莫合金屏蔽層（4），使波導光棒陣列組的內端突出于所述內層坡莫合金屏蔽層（4）的內側，外端突出于所述外層坡莫合金屏蔽層（3）的外側；波導光棒陣列組的內端與屏蔽層內側光導照明系統導光管（6）連接，外端與屏蔽層外側光導照明系統導光管（5）連接，且波導光棒陣列組兩端的端面能夠完全覆蓋兩側光導照明系統導光管連接處的端面。
7.根據權利要求6所述的極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的方法，其特征在于：所述波導光棒陣列組外壁整體輪廓為圓柱形、長方體、正六棱柱或者正八棱柱，波導光棒陣列組兩端的端面的直徑或者內切圓直徑大于兩側光導照明系統導光管的內徑。
8.根據權利要求6所示的極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的方法，其特征在于：所述波導光棒陣列組與兩側光導照明系統導光管的連接采用高反射金屬薄膜做光滑包封處理。
...【技術特征摘要】
1.一種用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，其特征在于：所述波導光棒由外側的波導管（1）與內部的高純度二氧化硅多模光纖預制棒（2）組成；所述波導管（1）與所述光纖預制棒（2）之間填充以反光涂層，或者所述光纖預制棒（2）表面覆蓋以反光涂層；所述高純度二氧化硅的純度高于99.9999%。
2.根據權利要求1所述的用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，其特征在于：所述波導光棒為圓柱形，所述波導管（1）的截面為圓形，所述光纖預制棒（2）的截面為圓形，波導管（1）內徑不大于2.5cm，波導管（1）長度不小于5cm，所述光纖預制棒（2）的直徑不大于2.49cm，光纖預制棒（2）的長度小于或等于與波導管（1）長度。
3.根據權利要求1所述的用于極弱磁環境光導穿越坡莫合金屏蔽的波導光棒，其特征在于：所述波導光棒為六棱柱形，所述波導管（1）的截面為正六邊形，所述光纖預制棒（2）的截面為正六邊形，波導管（1）內壁外接圓直徑不超過2cm、波導管（1）長度不小于4cm，光纖預制棒（2）外壁外接圓直徑不超過1.99cm，光纖預制棒（2）的長度小于或等于波導管（1）的長度。
4.由權利要求1~3中任意一項所述的波導光棒組成的波導光棒陣列組，其特征在于：所述波導光棒陣列組為多根波導光棒排列組...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙芃，高青峰，
申請(專利權)人：中國航空規劃設計研究總院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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