具体实施方式

以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

一种单光纤的漏光多点照明设计方法，在单根粗径光纤路径中形成破裂开口，破坏光信号在纤芯内的全反射条件，部分光将从破裂的开口处漏出，形成漏光的照明点，其余光仍在光纤内部沿纤芯继续进行全反射传输，直至到达下一漏光的开口处，依次类推，通过这种方式在光纤路径上设计多个漏光的照明点，则能够在一根光纤上得到多点照明。

若仅在光纤入口处设置一个独立光源，则沿光纤历经路径传输方向，越靠近光源处光功率越大，越远离光源处光功率越小，通过合理设置各个破裂开口处入射面的反射率与透射率，则可控制各个照明点光功率的大小与比例。

对于大范围、超多点的照明情况下，在光纤中段依情况设置光纤中继器，以提高后续照明点光功率。

在纤芯漏光处通过增透设计，使二次耦合进入光纤的光线入射角满足全反射条件，开口处折射率则等于环境介质折射率。若在纤芯漏光处采用特定透明物质填充，开口处折射率则等于特定透明物质折射率。

还可以在每个漏光的照明点配合安装特殊设计的灯罩，得到图案复杂的装饰效果。

本发明的原理为，光纤传光是利用特定纤芯和包层的设计实现光信号在纤芯内的全反射，从纤头几乎无损失地传输到纤尾，当光纤路径中某处出现破裂，则破坏了全反射条件，部分光将从此处漏出，形成漏光。若利用这种破裂进行主动的漏光设计，可在一根光纤上得到多点照明，如图1所示。

假设纤芯折射率为n₁，周围环境及开口处折射率为n₀，光纤入口处入射角为θ₁，到光纤内的折射角为θ₂。

第一种情况，在光纤中部进行矩形开口设计，如图2所示，M₁为开口处光纤出射面，M₂是开口处光纤入射面，光纤内光束以θ₂的入射角从M₁射出，以θ₁的入射角在M₂面进入光纤继续传输，同时有部分光线反射射出，如图2中虚线所示。在开口入射面M₂处进行少反多透的分光设计，使得少量光从开口处射出，形成该处的照明点，多量光仍能进入光纤沿纤芯进行全反射传输，到达下一开口处，同样的漏光同理设计，依次类推，在一根光纤上实现了多点照明，若仅在光纤入口处设置一个独立光源，则沿光纤历经路径传输方向，越靠近光源处光功率越大，越远离光源处光功率越小，合理设置图2中开口入射面M₂上的反射率与透射率，可控制各个照明点光功率的大小与比例。

假设入射光功率为P₀，M₂面上的反射与透射比为1:99，则距离光纤入射端面的第一开口处出射光光功率为0.01P₀，距离光纤入射端面第k个开口处出射光功率为0.01*0.99^{k- 1}P₀。当k＝36时，开口入射面上的光功率将下降到0.99³⁵P₀＝0.7P₀，当k＝100时，开口入射面上的光功率将下降到0.99⁹⁹P₀＝0.37P₀，对于大范围、超多点(如照明点>100)照明情况下，可在光纤中段依情况设置光纤中继器，提高后续照明点光功率。

第二种情况，在光纤中部进行三角形开口设计，如图3所示，从外界进入光纤的入射角记为θ₁，光纤内折射角为θ₂，开口出射面M₁处的切口与纤芯夹角为θ₃，开口入射面M₂处的切口与纤芯夹角为θ₄。在设计中需要满足一定条件，假设光线照射到开口处M₁出射面上的入射角是θ₅，折射角是θ₆，M₁上通过增透设计，光束在此全部透射出来，照射到M₂面上其入射角记为θ₇，折射角记为θ₈，要求二次耦合进入光纤的光线入射角满足全反射条件，即入射光线照射到纤芯内壁上的角度仍为θ₂，如图3所示。纤芯折射率为n₁，开口处折射率为n₀，n₀取决于开口光纤置于何种环境中使用，等于环境中物质折射率，或在开口处采用特定透明物质填充，则n₀等于特定物质折射率。

根据折射定律和三角关系分析有下列关系式成立：

n₀sinθ₁＝n₁sinθ₂ (1)

n₀ sinθ₆＝n₁ sinθ₅ (2)

n₀ sinθ₇＝n₁ sinθ₈ (3)

θ₂+180°-θ₄+90°-θ₈＝180°→θ₄+θ₈-θ₂＝90° (4)

θ₂+θ₃+90°-θ₅＝180°→θ₂+θ₃-θ₅＝90° (5)

90°+(180°-θ₃-θ₄)+θ₆+(90°-θ₇)＝180°→θ₃+θ₄+θ₇-θ₆＝180° (6)

这里，事先确定了n₀、n₁、θ₁和θ₃以后，其他参数可以通过上述六个关系式计算得到，由公式(1)得到θ₂，由公式(5)得到θ₅，由公式(2)得到θ₆，解公式(3)、(4)、(6)可得θ₄、θ₇、θ₈。

矩形开口设计简单方便，但是光出射方向是唯一的，而且通常是斜出射方向，而三角形开口设计操作上稍显复杂，需要满足合适角度条件，但是可通过适当设计，使光正向朝上出射，提升照明装饰效果。

光纤路径上每一开口处相当于提供了一个点光源，若在每点配合特殊设计的灯罩，则可得到图案复杂的装饰效果，而无需用多根光纤的点光源共同设计，节约了光纤材料成本，简化了光纤布置设计。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。