CN111290076A - 一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法 - Google Patents
一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111290076A CN111290076A CN202010317622.2A CN202010317622A CN111290076A CN 111290076 A CN111290076 A CN 111290076A CN 202010317622 A CN202010317622 A CN 202010317622A CN 111290076 A CN111290076 A CN 111290076A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- section
- bundle
- image transmission
- monofilament
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 9
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 14
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 5
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
- G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/028—Drawing fibre bundles, e.g. for making fibre bundles of multifibres, image fibres
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法。光纤传像束由若干根光纤单丝排列而成，光纤传像束中段是大直径段，两端是小直径段，大直径段和小直径段之间是过渡段，每根光纤单丝的直径也按比例同步变化。制备步骤包括拉制单丝、单丝排布成束、束拉制和固化等。所制备的光纤传像束分辨率较高、质地柔软，单丝之间干扰达到最小。由于制作方法的特殊性，其传输光的损耗较小，可用于制备成本较低的长距离光纤传像束。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤传像束及其制造方法，属于光纤传像束的制造领域。
背景技术
光纤传像束由数万根光纤单丝有序排列而成，其每根光纤为一个像素点，每个像素点独立传输一个像元信息，从而完成图像传输。其中，单根光纤丝一般由多组分玻璃材料制成。在对光纤单丝进行排列时，要求光纤的位置在两端一一对应，具有相干性，保证图像中的像素点不会发生错位。光纤传像束的性能由单丝数量以及单丝的数值孔径、直径、传输损耗等参数决定。
具有高分辨率的大截面柔软光纤传像束在工业生产、医疗检测、军事监视等领域都具有广泛的应用。在工业上，采用光纤传像束制备的内窥镜对精密大型器件进行无损伤检测；在医疗上，通过医用光纤内窥镜可对患者的身体内部进行探查，达到精确诊断的效果；在军事上，由光纤传像束制备的可弯曲瞄准系统，潜望镜，抗电磁、辐射传像系统等，辅助相关人员进行探测活动。由于光纤传像束使用场景的特殊性，其在许多场合，需要的光纤传像束长度达到十几米长。
目前用于制备光纤传像束的方法主要有层叠法和酸溶法两种。层叠法首先拉制出具有大数值孔径的光纤单丝，并将其紧密排列成片，上胶固定后清洗干净；接着，将排列而成的多个光纤排片采用光学莫尔条纹技术进行叠片，并通过胶合膜压固定；最后，将其表面涂上抗干扰涂覆层后进行清洗烘干并铠装，对端面进行镜面抛光，形成光纤传像束。此种方法工艺较为简单，可用于制备大截面光纤传像束，但将数万根的光纤单丝排列起来难度较大，需要对其单丝直径进行限制，一般不得超过10 µm，导致制备出的光纤传像束分辨率较低。此外，此种方法制备出的光纤传像束单丝之间张力作用较大，其柔软性较差，为硬质光纤传像束，使用场景有限。
酸溶法是目前用于制备光纤传像束的主要方法。酸溶法首先拉制出三层同轴单丝，在三层同轴单丝中，最里一层为纤芯层，次外层为包层，这两层构成波导条件，进行光的传导，最外层为酸溶层；其次，将制备出的三层同轴单丝切割成若干长度相等的单丝后进行排丝叠片，形成单丝预制棒，将其热固后拉制成硬质光纤传像束；最后，将制备的硬质光纤传像束两端进行蜡封后放入酸溶液中，将三层同轴单丝中的酸溶层酸溶解掉，形成质地柔软的光纤传像束。采用此种方法可制备出质地柔软的光纤传像束，但酸溶法具有局限性，当光纤传像束直径较大时，酸溶液无法渗透进去，导致处于中心部分的光纤单丝酸溶层玻璃无法溶解，酸溶结果不佳。而采用加长酸溶时间来对处于内部的光纤溶解时，外部光纤会因酸溶时间过长，其内部导光层玻璃也被溶解，导致整个外部光纤的导光部分受损。因此，其无法用于制备大截面的光纤传像束。
此外，在传统方法制备的光纤传像束中，光纤单丝直径较小且紧密排列，光纤单丝之间存在耦合效应，对图像质量具有较大的影响。因此，其无法制备高分辨率的光纤传像束。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法。
本发明通过以下技术方案得以实现
一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束，光纤传像束由若干根光纤单丝排列而成，光纤传像束中段是大直径段，两端是小直径段，大直径段和小直径段之间是过渡段，每根光纤单丝的直径也按比例同步变化。
光纤传像束两端经过拉制形成过渡段和小直径段。
光纤传像束中的光纤单丝呈六边形蜂窝排布，可以使光纤排列的更紧密。
光纤传像束的横截面呈正六边形。
光纤单丝的包层和芯层具有高折射率对比度且热膨胀系数匹配，以保证制备的光纤单丝具有高数值孔径且结构稳定。
过渡段采用硅酮树脂对其进行固化。
一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束制备方法，包括以下步骤：A.拉制光纤单丝；B.截取若干等长的光纤单丝并通过排丝、叠片形成单丝预制棒；C.将单丝预制棒两端固化后对单丝预制棒的两个端头分别进行拉制形成过渡段和小直径段；D.过渡段添加保护装置后进行铠装，并将小直径段端面镜面抛光，形成光纤传像束。
在步骤A中，采用管棒法将预制棒拉制出所需要的光纤单丝，预制棒是具有高折射率对比度且热膨胀系数匹配的芯层玻璃棒与包层玻璃管。
在步骤B中，将光纤单丝截成若干个长度相等的光纤单丝并将其端面进行简单抛光，将制备好的单丝通过排丝、叠片于正六边形的模具中，形成单丝预制棒；使用耐高温铜丝将单丝预制棒两端部固定并放入固化炉中固化，保证单丝预制棒的结构稳定。
在步骤D中，对拉制出光纤传像束的过渡段进行保护，采用硅酮树脂对其进行固化，以保护此部分的机械能力。
本发明的有益效果在于：
1.分辨率高。由于光纤传像束中的单丝之间的相互耦合干扰，且单丝直径越细小相互的之间的干扰则愈加严重，导致传统的光纤传像束制作方法无法制备高分辨率光纤传像束。本发明采用端部细化的方法，只将两端部的光纤单丝进行复拉制，而光传输部分则依旧采用较大芯径的光纤进行传输，单丝之间的干扰大幅减低，在避免光纤传像束硬质化的同时提高了光纤传像束的分辨率。
2.质地柔软。由于光纤单丝棒在拉制过程中单丝之间的外包层会在高温中融化并相互粘接，导致拉制出的光纤传像束质地较硬。在酸溶法中，当光纤传像束的直径较大时，酸溶液无法深入到内部进行酸溶，而提高酸溶时间则会导致传像束外围的光纤单丝导光部分受到损伤，严重影响整个传像束的性能。本发明采用端部复拉的方法，避免光纤传像束中大直径段单丝相互之间黏合，从而保证了整个光纤传像束具有柔软特性。
3.可制备长距离光纤传像束。本发明采用端部拉制的方法，光纤传像束的中间段是普通的单丝光纤只需要规则排布，不进行复拉，避免了在复拉制过程中对光纤传像束的传输性能造成影响。因此，可用于制备长距离光纤传像束。
附图说明
图1是制备的预制棒示意图；
图2是拉制光纤单丝的示意图；
图3是光纤单丝的端面结构示意图；
图4是单丝预制棒的端面结构示意图；
图5是单丝预制棒进行复拉制示意图；
图6是所制备的光纤传像束结构示意图；
图中，1为纤芯玻璃棒、2为包层玻璃管、3为拉丝装置、4为光纤单丝牵引设备、5为光纤单丝纤芯、6为光纤单丝包层、7为六边形排丝模具、8为光纤传像束小直径段、9为中部大直径段、10为过渡段。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
本发明方法的具体实施方法如下，通过具有高折射率对比度的芯料1/包层玻璃棒2制成光纤预制棒，采用管棒法通过拉丝装置3拉制出光纤单丝，见图1、图2所示，控制光纤的芯径在60 µm，见图3所示。将制备的光纤单丝进行简单的抛光处理后，通过排丝盘排丝成片，依次叠在边长为18 mm的正六边形夹具7中，并通过耐高温的铜线进行固定，形成单丝预制棒，其中单丝约为22万根，见图4所示；将单丝预制棒端部放入固化炉中固化，保证单丝预制棒在拉制过程中的结构稳定。将固化好的单丝预制棒两端分别通过拉丝装置进行拉制，拉制出的端面边长约为3 mm裸光纤传像束，见图5所示。由于光纤传像束中进行复拉制的硬质前端小直径段8与软束中部大直径段9的过渡段10为应力集中区，容易断裂，因此本发明采用硅酮树脂对这部分进行固化，防止过渡段断裂，见图6所示。
Claims (10)
1.一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束，包括光纤单丝，其特征在于：光纤传像束由若干根光纤单丝排列而成，光纤传像束中段是大直径段，两端是小直径段，大直径段和小直径段之间是过渡段，每根光纤单丝的直径也按比例同步变化。
2.根据权利要求1所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束，其特征在于：光纤传像束两端经过拉制形成过渡段和小直径段。
3.根据权利要求1所述高分辨率的大截面光纤传像束，其特征在于：光纤传像束中的光纤单丝呈六边形蜂窝排布。
4.根据权利要求3所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束，其特征在于：光纤传像束的横截面呈正六边形。
5.根据权利要求1-4任一项所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束，其特征在于：光纤单丝的芯层和包层具有高折射率对比度且热膨胀系数匹配。
6.根据权利要求1-4任一项所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束，其特征在于：过渡段采用硅酮树脂对其进行固化。
7.一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束制备方法，其特征在于包括以下步骤：A.拉制光纤单丝；B.截取若干等长的光纤单丝并通过排丝、叠片形成单丝预制棒；C.将单丝预制棒两端固化后对单丝预制棒的两个端头分别进行拉制形成过渡段和小直径段；D.过渡段添加保护装置后进行铠装，并将小直径段端面镜面抛光，形成光纤传像束。
8.根据权利要求7所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束制备方法，其特征在于：在步骤A中，采用管棒法将预制棒拉制出所需要的光纤单丝，预制棒具有高折射率对比度且热膨胀系数匹配的芯层玻璃棒与包层玻璃管。
9.根据权利要求7所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束制备方法，其特征在于：在步骤B中，将光纤单丝截成若干个长度相等的光纤单丝并将其端面进行简单抛光，将制备好的单丝通过排丝、叠片于正六边形的模具中，形成单丝预制棒；使用耐高温铜丝将单丝预制棒两端部固定并放入固化炉中固化。
10.根据权利要求7所述高分辨率的大截面柔软光纤传像束制备方法，其特征在于：在步骤D中，对拉制出光纤传像束的过渡段进行保护，采用硅酮树脂对其进行固化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010317622.2A CN111290076A (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010317622.2A CN111290076A (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111290076A true CN111290076A (zh) | 2020-06-16 |
Family
ID=71026210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010317622.2A Pending CN111290076A (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111290076A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114879304A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-09 | 杭州光学精密机械研究所 | 分布式红外光纤传像束及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1149655A (en) * | 1980-07-14 | 1983-07-12 | Warner Lambert Technologies Inc. | Flexible fiber optical conduit and method of making |
| CN1828348A (zh) * | 2005-12-29 | 2006-09-06 | 广州光导纤维厂 | 一种酸溶法制造小截面柔性光纤传像束的制造方法 |
| CN102520478A (zh) * | 2011-12-01 | 2012-06-27 | 长春理工大学 | 预拉酸溶单丝制造丝径为3～12μm光纤传像束的方法 |
| CN102520479A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-27 | 南京春辉科技实业有限公司 | 一种石英光纤传像束的制造方法 |
| CN104355533A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-02-18 | 宁波大学 | 新型高分辨率硫系光纤传像束的制备方法 |
| CN106772790A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种高效率面线转换光纤传光束的制备方法 |
| US20180224598A1 (en) * | 2015-08-04 | 2018-08-09 | Fujikura Ltd. | Multicore optical fiber and method of producing multicore optical fiber |
-
2020
- 2020-04-21 CN CN202010317622.2A patent/CN111290076A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1149655A (en) * | 1980-07-14 | 1983-07-12 | Warner Lambert Technologies Inc. | Flexible fiber optical conduit and method of making |
| CN1828348A (zh) * | 2005-12-29 | 2006-09-06 | 广州光导纤维厂 | 一种酸溶法制造小截面柔性光纤传像束的制造方法 |
| CN102520478A (zh) * | 2011-12-01 | 2012-06-27 | 长春理工大学 | 预拉酸溶单丝制造丝径为3～12μm光纤传像束的方法 |
| CN102520479A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-27 | 南京春辉科技实业有限公司 | 一种石英光纤传像束的制造方法 |
| CN104355533A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-02-18 | 宁波大学 | 新型高分辨率硫系光纤传像束的制备方法 |
| US20180224598A1 (en) * | 2015-08-04 | 2018-08-09 | Fujikura Ltd. | Multicore optical fiber and method of producing multicore optical fiber |
| CN106772790A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种高效率面线转换光纤传光束的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114879304A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-09 | 杭州光学精密机械研究所 | 分布式红外光纤传像束及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110418770B (zh) | 制造具有不同芯尺寸的成像纤维装置和光纤装置的方法 | |
| CN104614804B (zh) | 一种高分辨率和低断丝率的柔性光纤传像束及其酸溶制备方法 | |
| CN111190251B (zh) | 一种大截面高分辨率柔性光纤传像束制造方法 | |
| CN101702045A (zh) | 一种高分辨率光纤传像束的制造方法 | |
| CN114200575A (zh) | 一种有序排列的高na多芯成像光纤及其制备方法 | |
| CN111290076A (zh) | 一种高分辨率的大截面柔软光纤传像束及其制备方法 | |
| US20130301999A1 (en) | Fiber-optic image guide comprising polyhedron rods | |
| CN114879304B (zh) | 分布式红外光纤传像束及其制备方法 | |
| CN102520478A (zh) | 预拉酸溶单丝制造丝径为3～12μm光纤传像束的方法 | |
| CN111072275B (zh) | 制备柔性光纤束的单丝及制备柔性光纤传输器件的方法 | |
| CN108663747B (zh) | 光纤面板及其制备方法 | |
| CN111592217A (zh) | 一种高分辨率极细光纤传像束的制备方法 | |
| CN115959824B (zh) | 一种玻璃丝制备设备及方法、石英传像光纤制备方法 | |
| CN116125589A (zh) | 大截面高分辨率的柔性光纤传像束及制备方法 | |
| CN111505761B (zh) | 具有较高数值孔径的光纤及制备方法 | |
| CN210465748U (zh) | 具有较高数值孔径的光纤 | |
| JPS6126005A (ja) | イメ−ジフアイバの製造方法 | |
| CN108680989B (zh) | 一种高分辨率传像玻璃光纤束 | |
| CN115806382B (zh) | 一种传像光纤及其制备方法 | |
| JPS60184209A (ja) | イメ−ジフアイバ−及びその製造方法 | |
| CN112327406A (zh) | 一种高填充率柔性光纤传像束、模具及传像束制备方法 | |
| CN117970560A (zh) | 一种空气包层多芯光纤传像束及其制备方法 | |
| CN112573819B (zh) | 一种高分辨柔性光纤传像束的制备方法 | |
| CN119575538A (zh) | 具形状传感功能的传像光纤及其制备方法 | |
| CN118290023A (zh) | 一种高分辨率传像光纤的制备方法及传像光纤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200616 |