專利名稱：大截面光纖傳像束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大截面光纖傳像束。
背景技術(shù)：
光纖傳像束是將多根一定長(zhǎng)度的多組分玻璃光纖相關(guān)排列集合成束，兩端一一對(duì)應(yīng)，能 夠傳輸圖像的一種光學(xué)組件。與傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)相比，光纖傳像束具有可彎曲、體積小、 重量輕、抗輻射和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。
特開平8-262242 (JP 8262242A)公開了一種光纖傳像束，但該光纖傳像束的芯料直 徑與纖維直徑的比值大于0.48、而小于0.57，折算成芯料的有效截面積為比率23.0% 32.5%，使其有效透過(guò)率低下。
ZL 200510112352.7揭示了一種光纖傳像束，該光纖傳像束的芯料有效截面積的比率提 高至40% 50%，提高了光纖傳像束的有效透過(guò)率。但該光纖傳像束的直徑小于或等于2.0 mm (通常為0.6 mm 2.0 mm)，像素小于40,000。
因此，如何制備一種大截面(光纖傳像束的直徑大于2.0mm)、高像素(像素大于40,000) 的光纖傳像束就成為本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種大截面(光纖傳像束的直徑大于2.0mm)、高像素(像素大 于40,000)的光纖傳像束。
本發(fā)明所說(shuō)的大截面光纖傳像束，其首先由若干根截面面積和長(zhǎng)度相同的三層同軸光纖 單絲排列成截面為正六邊形的絲束，再加熱拉制成截面為正六邊形的復(fù)絲；然后將若干根截 面面積和長(zhǎng)度相同的、且截面為正六邊形的復(fù)絲排列成截面為正十二邊形的絲束，且使二次 復(fù)絲束截面中任意相鄰三個(gè)一次復(fù)絲的三個(gè)軸心的連線為等邊三角形，再次加熱拉制成截面 為正十二邊形的復(fù)絲，所得復(fù)絲經(jīng)酸溶后得目標(biāo)物；
目標(biāo)物的"直徑"大于2.0mm、像素大于40,000、分辨率為40 lp/mm 60 lp/腿。
圖l.為本發(fā)明中所說(shuō)的三層同軸光纖單絲截面示意其中a—軸芯半徑，b—軸芯半徑與皮層厚度之和，c一三層同軸光纖單絲的半徑。圖2.為本發(fā)明中所說(shuō)的三層同軸光纖單絲示意圖； 其中d—軸芯，e—皮層，f—酸溶層。
圖3.為本發(fā)明中所說(shuō)的經(jīng)一次復(fù)絲所得的復(fù)絲的截面示意圖。
圖4.為本發(fā)明中所說(shuō)的經(jīng)一次復(fù)絲所得的復(fù)絲在二次復(fù)絲時(shí)的排列方式示意圖； 圖5.為本發(fā)明所述大截面光纖傳像束的截面示意圖。 圖6.為本發(fā)明所述大截面光纖傳像束的示意圖； 其中h—硬端面；i—可彎曲部分。
具體實(shí)施例方式
術(shù)語(yǔ)界定本發(fā)明中所說(shuō)的大截面光纖傳像束的"直徑"，是指正十二邊形的兩兩相對(duì)的 對(duì)邊之間的距離，見(jiàn)圖5中D。
一種制備本發(fā)明所述大截面光纖傳像束的方法，其包括如下步驟
(1) 原料玻璃棒材的制備
分別將制成光纖單絲皮層e、酸溶層f的玻璃配合料[詳見(jiàn)200510112350.8、(用于酸溶法 柔性光纖傳像束的皮料玻璃)200510112351.2 (用于酸溶法柔性光纖傳像束的酸溶玻璃)]置 于坩堝中，加熱熔化至澄清，拉制成直徑為20mm 25mm的皮層玻璃棒和直徑為15mm 20 mm的酸溶層玻璃棒。制造纖芯d的芯料玻璃為市售直徑為25 mm 30 mm燧石光學(xué)玻璃
棒o
(2) 三層同軸光纖單絲的制備
將由步驟(1)制得的軸芯玻璃棒、皮層玻璃棒和酸溶層玻璃棒加入到一個(gè)三套坩堝內(nèi)同 時(shí)加熱熔化，三套坩堝放置在一個(gè)電爐內(nèi)，電爐的溫度分上、中、下三個(gè)區(qū)域控制，即分別
控制在1250。C 1300。C、 950。C 1000。C和800。C 850。C，在三套坩堝的口部拉制成三層同 軸的光纖單絲，使單絲的直徑為1.0mm 1.5mm，且，軸芯半徑a和軸芯半徑與皮層厚度之 和b的比值(a/b)為0.70 0.75;軸芯半徑a和三層同軸光纖單絲的半徑c的比值(a/c)為 0.60 0.68。
皮層e的作用是使光線在軸芯d中傳播過(guò)程中進(jìn)行全反射，酸溶層f是一種過(guò)度介質(zhì)，在 最終產(chǎn)品中只是保留在傳像束的兩頭，將單絲粘合在一起，中間部分在酸溶過(guò)程中都被溶解， 使單絲分離，傳像束從剛性轉(zhuǎn)變成柔性。當(dāng)皮層e太薄，不能形成全反射，產(chǎn)生漏光現(xiàn)象， 傳像束就無(wú)法工作；當(dāng)酸溶層f太薄，單絲難以在酸溶過(guò)程中完全分離，傳像束的彎曲性能 差，非常容易產(chǎn)生斷絲。反之當(dāng)皮層e太厚，使軸芯d相對(duì)比例下降，降低了傳像束的有 效透光面積；當(dāng)酸溶層f太厚，不僅延長(zhǎng)了酸溶時(shí)間，也使軸芯d和皮層e的相對(duì)比例下降，傳像束的有效傳光面積減小，透過(guò)率隨之下降。
(3) —次排絲及(一次)復(fù)絲
將若干根由步驟(2)制得的三層同軸光纖單絲在排絲模具中排列成截面為正六邊形的絲
束；加熱至850'C 90(TC，拉制成長(zhǎng)度為450 mm 600 mm、截面為正六邊形及對(duì)邊距離， 為l mm 5 mm (見(jiàn)圖4中d)的復(fù)絲。在拉制復(fù)絲的過(guò)程中，采用機(jī)械手夾持和牽引的方 法以防止拉絲過(guò)程中產(chǎn)生扭曲。
(4) 二次排絲及(二次)復(fù)絲
將若干根由步驟(3)制備的復(fù)絲在排絲模具中排列成截面為正十二邊形的絲束，且使二 次復(fù)絲束截面中任意相鄰三個(gè)一次復(fù)絲的三個(gè)軸心的連線為等邊三角形(即相鄰的復(fù)絲進(jìn)行 錯(cuò)位排列，以降低大截面柔性光纖傳像束在一次復(fù)絲邊緣處的網(wǎng)格)，加熱至850'C 900'C， 拉制成長(zhǎng)度為700mm 1200mm、"直徑"(￡>)為2. 1 6.0mm的復(fù)絲。
(5) 酸溶(目標(biāo)物的制備)
將由步驟(4)制得的復(fù)絲兩端采用蠟封(以免受到酸溶液的侵蝕)，將用蠟封端的復(fù)絲 浸入0.01N 0.1N的鹽酸溶液中浸漬4小時(shí) 6小時(shí)，經(jīng)酸溶后的復(fù)絲再經(jīng)洗漆及干燥后即 為目標(biāo)物。
本發(fā)明提供一種大截面(光纖傳像束的直徑大于2.0mm)、高像素(像素大于40,000)、 且分辨率達(dá)到40 lp/mm 601p/mm的光纖傳像束。填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中的空白。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。 因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
原料玻璃棒材的制備.-
按照組成要求制成軸芯、皮層和酸溶層的玻璃配合料，在鉑金坩堝中熔化澄清，拉制成 玻璃的棒材。軸芯玻璃棒材的直徑為30mm,皮層玻璃棒材的直徑為28mm，酸溶層玻璃棒材 的直徑為18mm;
同軸三層單絲制備
將軸芯玻璃棒材、皮層玻璃棒材和酸溶層玻璃棒材加入到一個(gè)三套坩堝內(nèi)同時(shí)加熱熔化， 三套坩堝放置在一個(gè)電爐內(nèi)，電爐的溫度分上、中、下三個(gè)區(qū)域控制，將該三個(gè)區(qū)域的溫度 分別控制在1280。C、 960。C和82(TC，就可以從坩堝中拉制出然后在三套坩堝的口部拉制成三 層同軸的單絲；然后在三套坩堝的口部拉制出三層同軸的單絲，單絲的直徑為1.5mm;
一次復(fù)絲用721根由上述方法制得的單絲進(jìn)行六角形排列，每邊16根，排列成截面為正六邊形、 對(duì)邊距離為42 mm的單絲束。絲束在一個(gè)電爐內(nèi)加熱到860'C之后拉制成對(duì)邊距離(d)為 4.2mm的(一次)復(fù)絲；
二次復(fù)絲
用199根(一次)復(fù)絲，排列成截面為正十二邊形、對(duì)邊距離為60mm的復(fù)絲束。絲束 在一個(gè)電爐內(nèi)加熱到860。C之后拉制成對(duì)邊距離為5.6mm的(二次)復(fù)絲； 酸溶-
將(二次)復(fù)絲兩端采用蠟封，然后在0.01N 0.1N的鹽酸溶液中浸漬4小時(shí) 6小時(shí)后 取出，漂洗酸溶液，干燥后再用膠管套封，就制成了直徑(D)為5.6mm、 140,000像素、分 辨率為41 lp/mm的柔性光纖傳像束。
實(shí)施例2
原料玻璃棒材的制備
按照組成要求制成軸芯、皮層和酸溶層的玻璃配合料，在鉑金坩堝中熔化澄清，拉制成 玻璃的棒材。軸芯玻璃棒材的直徑為30mm，皮層玻璃棒材的直徑為28mm，酸溶層玻璃棒材 的直徑為18mm;
同軸三層單絲制造
將軸芯玻璃棒材、皮層玻璃棒材和酸溶層玻璃棒材加入到一個(gè)三套坩堝內(nèi)同時(shí)加熱熔化， 三套坩堝放置在一個(gè)電爐內(nèi)，電爐的溫度分上、中、下三個(gè)區(qū)域控制，將該三個(gè)區(qū)域的溫度 分別控制在1280°C、 96(TC和800。C，就可以從坩堝中拉制出然后在三套坩堝的口部拉制成三 層同軸的單絲；然后在三套坩堝的口部拉制出三層同軸的單絲，單絲的直徑為1.0mm;
一次復(fù)絲制造
用271根單絲六角形排列，每邊10根，排列成截面為正六邊形、對(duì)邊距離為17.2mm的 單絲束。絲束在一個(gè)電爐內(nèi)加熱到86(TC之后拉制成對(duì)邊距離(c/)為1.7mm的(一次)復(fù)絲； 二次復(fù)絲制造
用199根(一次)復(fù)絲，排列成截面為正十二邊形、對(duì)邊距離為25mm的復(fù)絲束。絲束 在一個(gè)電爐內(nèi)加熱到86(TC之后拉制成對(duì)邊距離為2.5 mm的復(fù)絲； 酸溶
復(fù)絲兩端采用蠟封，然后在0.01N 0.1N的鹽酸溶液中浸漬4小時(shí) 6小時(shí)后取出，漂洗 酸溶液，干燥后再用膠管套封，就制成了直徑(￡>)為2.5 mm、 54,000像素、分辨率為58 lp/mm 的柔性光纖傳像束。
權(quán)利要求
1、一種大截面光纖傳像束，其特征在于，所說(shuō)的大截面光纖傳像束首先由若干根截面面積和長(zhǎng)度相同的三層同軸光纖單絲排列成截面為正六邊形的絲束，加熱拉制成截面為正六邊形的復(fù)絲；然后再將若干根截面面積和長(zhǎng)度相同的、且截面為正六邊形的復(fù)絲排列成截面為正十二邊形的絲束，且使二次復(fù)絲束截面中任意相鄰三個(gè)一次復(fù)絲的三個(gè)軸心的連線為等邊三角形，再次加熱拉制成截面為正十二邊形的復(fù)絲，所得復(fù)絲經(jīng)酸溶后制得；所制得的大截面光纖傳像束的“直徑”大于2.0mm、像素大于40,000、分辨率為40lp/mm～60lp/mm。
2、 如權(quán)利要求1所述大截面光纖傳像束，其特征在于，其中所說(shuō)的三層同軸光纖單絲的 軸芯半徑(a)和軸芯半徑與皮層厚度之和(b)的比值為0.70 0.75。
3、 如權(quán)利要求1所述大截面光纖傳像束，其特征在于，其中所說(shuō)的三層同軸光纖單絲的 軸芯半徑(a)和三層同軸光纖單絲的半徑(c)的比值為0.60 0.68。
4、 如權(quán)利要求1所述大截面光纖傳像束，其特征在于，其中所說(shuō)的正六邊形的復(fù)絲的對(duì) 邊足巨離(J)為1 mm 5 mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大截面光纖傳像束。所說(shuō)的大截面光纖傳像束首先由若干根截面面積和長(zhǎng)度相同的三層同軸光纖單絲排列成截面為正六邊形的絲束，加熱拉制成截面為正六邊形的復(fù)絲；然后再將若干根截面面積和長(zhǎng)度相同的、且截面為正六邊形的復(fù)絲排列成截面為正十二邊形的絲束，且使二次復(fù)絲束截面中任意相鄰三個(gè)一次復(fù)絲的三個(gè)軸心的連線為等邊三角形，再次加熱拉制成截面為正十二邊形的復(fù)絲，所得復(fù)絲經(jīng)酸溶后制得。所制得的大截面光纖傳像束的“直徑”大于2.0mm、像素大于40,000、分辨率為40～60線對(duì)/mm。填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中的空白。
文檔編號(hào)G02B6/06GK101419308SQ20081020271
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者張計(jì)發(fā), 樊嘉杰, 雯 王, 王中儉, 胡一晨, 娜 郭 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)