CN101419308A - 大截面光纤传像束 - Google Patents

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胡一晨
樊嘉杰
张计发
王雯
郭娜
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Abstract

本发明涉及一种大截面光纤传像束。所说的大截面光纤传像束首先由若干根截面面积和长度相同的三层同轴光纤单丝排列成截面为正六边形的丝束，加热拉制成截面为正六边形的复丝；然后再将若干根截面面积和长度相同的、且截面为正六边形的复丝排列成截面为正十二边形的丝束，且使二次复丝束截面中任意相邻三个一次复丝的三个轴心的连线为等边三角形，再次加热拉制成截面为正十二边形的复丝，所得复丝经酸溶后制得。所制得的大截面光纤传像束的“直径”大于2.0mm、像素大于40,000、分辨率为：40～60线对/mm。填补了现有技术中的空白。

Description

大截面光纤传像束
技术领域
本发明涉及一种大截面光纤传像束。
背景技术
光纤传像束是将多根一定长度的多组分玻璃光纤相关排列集合成束，两端一一对应，能够传输图像的一种光学组件。与传统光学成像***相比，光纤传像束具有可弯曲、体积小、重量轻、抗辐射和耐高温等优点。
特開平8-262242(JP 8262242A)公开了一种光纤传像束，但该光纤传像束的芯料直径与纤维直径的比值大于0.48、而小于0.57，折算成芯料的有效截面积为比率23.0％～32.5％，使其有效透过率低下。
ZL 200510112352.7揭示了一种光纤传像束，该光纤传像束的芯料有效截面积的比率提高至40％～50％，提高了光纤传像束的有效透过率。但该光纤传像束的直径小于或等于2.0mm(通常为0.6mm～2.0mm)，像素小于40,000。
因此，如何制备一种大截面(光纤传像束的直径大于2.0mm)、高像素(像素大于40,000)的光纤传像束就成为本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种大截面(光纤传像束的直径大于2.0mm)、高像素(像素大于40,000)的光纤传像束。
本发明所说的大截面光纤传像束，其首先由若干根截面面积和长度相同的三层同轴光纤单丝排列成截面为正六边形的丝束，再加热拉制成截面为正六边形的复丝；然后将若干根截面面积和长度相同的、且截面为正六边形的复丝排列成截面为正十二边形的丝束，且使二次复丝束截面中任意相邻三个一次复丝的三个轴心的连线为等边三角形，再次加热拉制成截面为正十二边形的复丝，所得复丝经酸溶后得目标物；
目标物的“直径”大于2.0mm、像素大于40,000、分辨率为：40lp/mm～60lp/mm。
附图说明
图1.为本发明中所说的三层同轴光纤单丝截面示意图；
其中：a—轴芯半径，b—轴芯半径与皮层厚度之和，c—三层同轴光纤单丝的半径。
图2.为本发明中所说的三层同轴光纤单丝示意图；
其中：d—轴芯，e—皮层，f—酸溶层。
图3.为本发明中所说的经一次复丝所得的复丝的截面示意图。
图4.为本发明中所说的经一次复丝所得的复丝在二次复丝时的排列方式示意图；
图5.为本发明所述大截面光纤传像束的截面示意图。
图6.为本发明所述大截面光纤传像束的示意图；
其中：h—硬端面；i—可弯曲部分。
具体实施方式
术语界定：本发明中所说的大截面光纤传像束的“直径”，是指正十二边形的两两相对的对边之间的距离，见图5中D。
一种制备本发明所述大截面光纤传像束的方法，其包括如下步骤：
(1)原料玻璃棒材的制备：
分别将制成光纤单丝皮层e、酸溶层f的玻璃配合料[详见200510112350.8、(用于酸溶法柔性光纤传像束的皮料玻璃)200510112351.2(用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃)]置于坩埚中，加热熔化至澄清，拉制成直径为20mm～25mm的皮层玻璃棒和直径为15mm～20mm的酸溶层玻璃棒。制造纤芯d的芯料玻璃为市售直径为25mm～30mm燧石光学玻璃棒。
(2)三层同轴光纤单丝的制备：
将由步骤(1)制得的轴芯玻璃棒、皮层玻璃棒和酸溶层玻璃棒加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，即分别控制在1250℃～1300℃、950℃～1000℃和800℃～850℃，在三套坩埚的口部拉制成三层同轴的光纤单丝，使单丝的直径为1.0mm～1.5mm，且，轴芯半径a和轴芯半径与皮层厚度之和b的比值(a/b)为0.70～0.75；轴芯半径a和三层同轴光纤单丝的半径c的比值(a/c)为0.60～0.68。
皮层e的作用是使光线在轴芯d中传播过程中进行全反射，酸溶层f是一种过度介质，在最终产品中只是保留在传像束的两头，将单丝粘合在一起，中间部分在酸溶过程中都被溶解，使单丝分离，传像束从刚性转变成柔性。当皮层e太薄，不能形成全反射，产生漏光现象，传像束就无法工作；当酸溶层f太薄，单丝难以在酸溶过程中完全分离，传像束的弯曲性能差，非常容易产生断丝。反之：当皮层e太厚，使轴芯d相对比例下降，降低了传像束的有效透光面积；当酸溶层f太厚，不仅延长了酸溶时间，也使轴芯d和皮层e的相对比例下降，传像束的有效传光面积减小，透过率随之下降。
(3)一次排丝及(一次)复丝：
将若干根由步骤(2)制得的三层同轴光纤单丝在排丝模具中排列成截面为正六边形的丝束；加热至850℃～900℃，拉制成长度为450mm～600mm、截面为正六边形及对边距离，为1mm～5mm(见图4中d)的复丝。在拉制复丝的过程中，采用机械手夹持和牵引的方法以防止拉丝过程中产生扭曲。
(4)二次排丝及(二次)复丝：
将若干根由步骤(3)制备的复丝在排丝模具中排列成截面为正十二边形的丝束，且使二次复丝束截面中任意相邻三个一次复丝的三个轴心的连线为等边三角形(即相邻的复丝进行错位排列，以降低大截面柔性光纤传像束在一次复丝边缘处的网格)，加热至850℃～900℃，拉制成长度为700mm～1200mm、“直径”(D)为2.1～6.0mm的复丝。
(5)酸溶(目标物的制备)：
将由步骤(4)制得的复丝两端采用蜡封(以免受到酸溶液的侵蚀)，将用蜡封端的复丝浸入0.01N～0.1N的盐酸溶液中浸渍4小时～6小时，经酸溶后的复丝再经洗涤及干燥后即为目标物。
本发明提供一种大截面(光纤传像束的直径大于2.0mm)、高像素(像素大于40,000)、且分辨率达到40lp/mm～60lp/mm的光纤传像束。填补了现有技术中的空白。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
原料玻璃棒材的制备：
按照组成要求制成轴芯、皮层和酸溶层的玻璃配合料，在铂金坩埚中熔化澄清，拉制成玻璃的棒材。轴芯玻璃棒材的直径为30mm，皮层玻璃棒材的直径为28mm，酸溶层玻璃棒材的直径为18mm；
同轴三层单丝制备：
将轴芯玻璃棒材、皮层玻璃棒材和酸溶层玻璃棒材加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，将该三个区域的温度分别控制在1280℃、960℃和820℃，就可以从坩埚中拉制出然后在三套坩埚的口部拉制成三层同轴的单丝；然后在三套坩埚的口部拉制出三层同轴的单丝，单丝的直径为1.5mm；
一次复丝：
用721根由上述方法制得的单丝进行六角形排列，每边16根，排列成截面为正六边形、对边距离为42mm的单丝束。丝束在一个电炉内加热到860℃之后拉制成对边距离(d)为4.2mm的(一次)复丝；
二次复丝：
用199根(一次)复丝，排列成截面为正十二边形、对边距离为60mm的复丝束。丝束在一个电炉内加热到860℃之后拉制成对边距离为5.6mm的(二次)复丝；
酸溶：
将(二次)复丝两端采用蜡封，然后在0.01N～0.1N的盐酸溶液中浸渍4小时～6小时后取出，漂洗酸溶液，干燥后再用胶管套封，就制成了直径(D)为5.6mm、140,000像素、分辨率为41lp/mm的柔性光纤传像束。
实施例2
原料玻璃棒材的制备：
按照组成要求制成轴芯、皮层和酸溶层的玻璃配合料，在铂金坩埚中熔化澄清，拉制成玻璃的棒材。轴芯玻璃棒材的直径为30mm，皮层玻璃棒材的直径为28mm，酸溶层玻璃棒材的直径为18mm；
同轴三层单丝制造：
将轴芯玻璃棒材、皮层玻璃棒材和酸溶层玻璃棒材加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，将该三个区域的温度分别控制在1280℃、960℃和800℃，就可以从坩埚中拉制出然后在三套坩埚的口部拉制成三层同轴的单丝；然后在三套坩埚的口部拉制出三层同轴的单丝，单丝的直径为1.0mm；
一次复丝制造：
用271根单丝六角形排列，每边10根，排列成截面为正六边形、对边距离为17.2mm的单丝束。丝束在一个电炉内加热到860℃之后拉制成对边距离(d)为1.7mm的(一次)复丝；
二次复丝制造：
用199根(一次)复丝，排列成截面为正十二边形、对边距离为25mm的复丝束。丝束在一个电炉内加热到860℃之后拉制成对边距离为2.5mm的复丝；
酸溶：
复丝两端采用蜡封，然后在0.01N～0.1N的盐酸溶液中浸渍4小时～6小时后取出，漂洗酸溶液，干燥后再用胶管套封，就制成了直径(D)为2.5mm、54,000像素、分辨率为58lp/mm的柔性光纤传像束。

Claims (4)

1、一种大截面光纤传像束，其特征在于，所说的大截面光纤传像束首先由若干根截面面积和长度相同的三层同轴光纤单丝排列成截面为正六边形的丝束，加热拉制成截面为正六边形的复丝；然后再将若干根截面面积和长度相同的、且截面为正六边形的复丝排列成截面为正十二边形的丝束，且使二次复丝束截面中任意相邻三个一次复丝的三个轴心的连线为等边三角形，再次加热拉制成截面为正十二边形的复丝，所得复丝经酸溶后制得；
所制得的大截面光纤传像束的“直径”大于2.0mm、像素大于40,000、分辨率为：40lp/mm～60lp/mm。
2、如权利要求1所述大截面光纤传像束，其特征在于，其中所说的三层同轴光纤单丝的轴芯半径(a)和轴芯半径与皮层厚度之和(b)的比值为0.70～0.75。
3、如权利要求1所述大截面光纤传像束，其特征在于，其中所说的三层同轴光纤单丝的轴芯半径(a)和三层同轴光纤单丝的半径(c)的比值为0.60～0.68。
4、如权利要求1所述大截面光纤传像束，其特征在于，其中所说的正六边形的复丝的对边距离(d)为1mm～5mm。
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