[發明專利]一種大截面高分辨率柔性光纖傳像束制造方法

有效

• 申請號: 202010116548.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111190251B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 孫磊;殷志東;王蓉;張健明;常宇輝;陸鑫
• 申請（專利權）人: 南京春輝科技實業有限公司
• 主分類號: G02B6/06
• 分類號: G02B6/06;C03B37/028
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王秀娟

本發明公開了一種大截面高分辨率柔性光纖傳像束制造方法，通過三坩堝或棒管法拉制帶有二個包層的光纖單絲，所述光纖單絲經一次排絲、一次復絲拉制成截面為正多邊形的硬質光纖傳像單元體，將所述單元體二次排絲后得到大截面的硬質光纖傳像束，將硬質光纖傳像束經端部熱熔后將其中間部分置于酸溶液中酸溶掉酸溶層得到柔性光纖傳像束。使用本發明的制造方法可制得圓形截面或正多邊形截面，正六邊形截面尺寸在8.8mm，正方形截面尺寸5mm以上，長度可達6米，分辨率最高可達到191lp/mm，的大截面高分辨率柔性光纖傳像束。

技術領域

本發明涉及光纖技術領域，具體涉及一種大截面高分辨率柔性光纖傳像束制造方法。

背景技術

柔性光纖傳像束是將多根一定長度的多組分玻璃光纖相關排列集合成束，兩端一一對應，能夠傳輸圖像的一種光學元件。它的工作原理是：光線在高折射的芯料玻璃中傳播，在低折射的皮料玻璃界面形成全反射，光纖束的每根單絲構成一個像元，像元的大小等于光纖截面的尺寸，像元的數量等于傳像束光纖的總數，工作端面的文字或圖像通過光纖束傳輸到接受端面。與傳統光學成像系統相比，柔性光纖傳像束具有可彎曲、體積小、重量輕、抗電磁、核輻射和高溫腐蝕等特點。

目前制造光纖傳像束常用的方法有兩種：層疊法和酸溶法。層疊法一般是將單絲直徑十幾微米的光纖絲先通過設備排列成單絲有序排列的單片，再將單片按六角形規則緊密疊成束，單片之間通過膠水粘接。該工藝由于是一次拉絲法，后序是機器結合手工工序，造成傳像束單絲直徑粗、分辨率低。酸溶法是先拉制幾百微米的帶酸溶包層的光纖單絲，然后將數萬或者更多的單絲在模具里排列成復絲棒后再次拉制成絲，最后用酸腐蝕掉單絲外層的可溶性玻璃，這樣可以做到單絲直徑在3～10um的像束。傳統酸溶工藝法的光纖截面只能做到φ3mm以下，因為截面若過大，像束中間部分的可溶性玻璃因為酸溶不進去而無法被腐蝕掉，形成脆性的硬芯，從而無法獲得柔性的傳像束；如果酸溶時間過長，中間部分可以融掉，但外層的絲由于在酸中時間過長而損傷，造成大量的斷、暗絲。

如中國專利CN101419308A介紹了一種大截面光纖傳像束制造方法，所述大截面光纖傳像束首先由若干根截面面積和長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絲；然后再將若干根截面面積和長度相同的、且截面為正六邊形的復絲排列成截面為正十二邊形的絲束，且使二次復絲束截面中任意相鄰三個一次復絲的三個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絲，所得復絲經酸溶后制得。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/mm。該工藝法經過一次單絲拉制、一次復絲、二次復絲拉制共計三次高溫拉絲，單絲容易受損，斷絲、暗絲數量增加后降低透過率；在酸溶時截面尺寸過大比如20mm會造成兩個問題，其一，在酸溶液中浸泡時間短會使中間部分不能有效溶解造成硬芯，其二，浸泡時間過長，中間部分雖然溶解，但是外圍的光纖絲會由于在酸溶液中時間過長而損傷，形成斷絲、暗絲。

中國專利CN101702045A介紹了一種分辨率光纖傳像束的制造方法，將預制棒拉制成直徑0.5～3mm的單絲，密排后放入薄壁外套管，再拉制成0.5～3mm復絲，復絲切成定長后，酸溶掉外包層，然后再密排成為復絲束，將復絲束放入薄壁外套管置于拉絲塔進行拉制直徑0.2mm～2mm的光纖傳象束_。該工藝制做的傳像束單絲是熔融在一起，束不具柔軟性，其經三次拉絲后，單絲容易受到損傷。

中國專利CN104614804A介紹了一種高分辨率和低斷絲率的柔性光纖傳像束及其酸溶制備方法。將光纖陣列單元和酸溶性玻璃包層光纖單絲按光纖束結構排列，經過一次或二次熔融拉制工藝得到復絲棒，再在酸溶液中溶解。該發明可制得截面在1～5mm，分辨率100～200LP/mm的光纖傳像束。但該專利的缺點是，其光纖陣列單元內的單絲是融合在一起的，造成像束柔軟性不佳，如果折斷后整個陣列內數十根單絲都將斷裂，造成信息量損失大；二次復絲增加光纖受傷的概率

綜上所述，現有大截面傳像束采用層疊法工藝，存在不能實現高分辨率的技術問題；采用酸溶法，存在像束柔軟性不佳、多次拉絲后單絲透過率和對比度下降的問題。