[發明專利]新型高分辨率硫系光纖傳像束的制備方法

有效

• 申請號: 201410558599.0
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104355533A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 王訓四;祝清德;聶秋華;戴世勛;姜晨;朱敏鳴;程辭;徐鐵峰;沈祥;張培晴;劉自軍
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C03B37/028
• 分類號: C03B37/028;G02B6/06
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明屬于光纖制備技術領域，涉及光纖傳像束的制備方法，具體為一種新型高分辨率硫系光纖傳像束的制備方法。

背景技術

光纖傳像束作為一種使用方便的無源圖像傳輸光器件，在進入20世紀以來得到了越來越廣泛的關注和應用，尤其是現代社會對紅外光纖傳像束的迫切需求促使越來越多的科研人員將精力投入其中，極大地拓展了紅外光學領域圖像傳輸技術的應用范圍和領域。

目前，國內制備的光纖傳像束主要是工作于可見光波段的石英玻璃光纖傳像束，例如2006年中科院西安光學精密機械研究所公開的高分辨率光纖傳像束的制造方法（CN?1800892A），其最佳的傳像束單絲直徑達到3μm，分辨率達到166?lp/mm，截面面積最大達到10*10mm。2008年又提出了利用高分子聚合物材料制備微結構光纖傳像束的方法（CN?201060285Y、CN?101334501A），其特點是相干性好、易加工、應用范圍廣且不易斷絲。而在2010年，華東理工大學公開了一種制備大截面光纖傳像束的方法（CN?101419308A），其光纖纖芯占空比在50%?以上，傳像束直徑大于2.0mm，像素大于40000，分辨率為40-60lp/mm，提供了一種大截面、高像素的光纖傳像束。同年武漢長飛光纖光纜有限公司公開了一種高分辨率光纖傳像束的制造方法（CN?101702045A），其制備的傳像束性能已非常高，像素至少8000、分辨率達到249lp/mm、單絲直徑低至2μm、工藝簡單，傳像束直徑在0.2-2mm之間。2012年，南京春輝科技實業有限公司公開了一種石英光纖傳像束的制造方法（CN?102520479A），解決了長度大于5m的圖像傳輸問題，單絲直徑在50μm以下。

在可見光頻段內，目前石英玻璃光纖及傳像束被廣泛用于光纖通信和非通信系統中，但是受石英材料紅外截止波長限制，石英玻璃光纖及傳像束最長工作波長位于2μm左右，而在極重要的相對透明的大氣第二傳輸窗口(3~5μm，這一波長范圍包括了許多重要的分子特征譜線)和大氣第三傳輸窗口(8~12μm)區域內石英玻璃光纖及傳像束卻無法有效地傳輸這些紅外頻段內的光線。硫系玻璃具有優良的中、遠紅外透過性能且折射率和三階非線性高，利用硫系玻璃制成的光纖可應用于中、遠紅外生物、化學傳感，中、遠紅外激光能量傳輸、中紅外光纖激光器和非線性光學等技術領域，但是由硫系玻璃光纖制備的紅外光纖傳像束的像元數和分辨率不夠理想。目前對于紅外光纖傳像束的研究也很少，僅有北京玻璃研究院分別于1999年和2001年報道的硫系材料光纖As₂S₃和As₂Se₃，像元數最高為10000像元，分辨率低，且不能實現紅外圖像的長距離傳輸；美國AMI公司于2010年報道的As₂S₃光纖傳像束，其纖芯折射率n=2.8，有效傳像面積達到70%，像元數目接近3000（例如：10-M-2系列海軍光纖傳像束，像元數42×69=2898個，其有效傳像面積達到61.5%），從而獲得了10m長的As₂S₃光纖傳像束，但是其像元數仍然比較低，且其在制備過程中仍然擺脫不了上膠粘合的過程，一定程度上降低了傳像束的分辨率。

當前無論國內還是國外，對于硫系光纖傳像束的研究和生產均存在著較多的問題和瓶頸難以克服，例如硫系光纖的脆性、生產工藝復雜、柔韌性不夠或者斷絲、暗絲率高等問題，均制約了硫系光纖傳像束和紅外傳像技術的發展。然而自2014年開始，新的科技需求正在產生，尤其是可工作在復雜電磁環境中的8~12μm的高性能熱像傳輸光纖正被提上日程，例如美國海軍近期的目標是研制512×512熱像光纖傳像束，這些需求正在不斷激勵著科學家進行高性能長波紅外傳輸光纖的研制工作。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新型高分辨率硫系光纖傳像束的制備方法，經本方法制備得到的硫系光纖傳像束具有高像素和高分辨率，制備周期短，成品率高。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種新型高分辨率硫系光纖傳像束的制備方法，包括如下步驟：

1）準備外表面上設置有包層的硫系玻璃光纖預制棒，通過光纖拉絲機在惰性氣體氣氛保護環境下高溫拉制成直徑為250~330μm的硫系玻璃光纖單絲；