[發明專利]光纖傳像元件端面微凸結構的制備方法、端面包含微凸結構的光纖傳像元件及其應用

在審

• 申請號: 202010556773.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111580342A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 黃永剛;焦朋;王云;周游;付楊;王久旺;蔡京生;王葉
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G02B6/06;G02B6/26
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 張曉萍;劉鐵生

本發明的主要目的在于提供一種光纖傳像元件端面微凸結構的制備方法、端面包含微凸結構的光纖傳像元件及其應用。所述微凸結構設置于每根光纖的芯層玻璃的端面上，所述方法包括：在光纖傳像元件的一個端面上涂布感光膜溶液，加熱固化；對光纖傳像元件的另一個端面光照，使固化的感光膜曝光；對曝光的感光膜進行顯影清洗，得端面包含微凸結構的光纖傳像元件。所要解決的技術問題是通過化學方法在微米級尺寸的光纖傳像元件的芯層玻璃的輸入端面和/或輸出端面上加工制造出微凸形狀的立體結構，有效地減少了光束間的相互串擾，且出射光聚光，提高了光纖傳像元件的分辨率和成像質量；同時，所述方法制造的微凸結構尺寸精準可控，從而更加適于實用。

技術領域

本發明屬于光學纖維傳像元件制備領域，特別是涉及一種光纖傳像元件端面微凸結構的制備方法、端面包含微凸結構的光纖傳像元件及其應用。

背景技術

近些年來，隨著圖像數字化處理技術的迅猛發展，高保真圖像的采集、存儲和傳輸變得十分便捷，已成為人類進入數字時代的重要標志。但是，人們在戰爭、科研、生產和醫療等過程中，往往需要對肉眼看不見的微弱圖像和事件進行觀察、分析和處理，例如，需要在無光照條件下的夜間進行監測、觀察；需要對發出射線的物體進行成像研究；需要對高速運動的飛行器進行跟蹤、識別等等。在這些情況下圖像的亮度通常只有10^-3坎德拉～10^-4坎德拉，甚至更低。因此必須把圖像增強后再進行觀察處理與分析，常規的圖像數字化處理技術已不能滿足這方面要求。利用光纖傳像元件制備的光電倍增管和像增強器，及像增強器與CCD/CMOS耦合是實現微光成像數字化、減小器件體積的最佳選擇。

由于光纖傳像材料的尺寸較小，難以將其端面加工制造出各種結構，因此傳統的光纖傳像材料的輸入端面和輸出端面都是平整的。現有技術中光纖傳像元件的端面一般是由拋光工藝后直接得到，其表面加工的平面度一般小于5個，這樣光纖傳像材料在與其它元件進行耦合時，一般可以直接干耦合，或者可以采用光學膠進行耦合，但是光學元件之間的此種耦合方式，會由于光線在光導纖維中傳輸后在輸出端面呈現發散狀態，使得光纖傳像元件的分辨率降低。因此，圖像信號每被耦合一次，其耦合分辨率就下降得非常明顯，有的甚至可下降一個數量級，嚴重影響了光學信號的傳輸和成像質量。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種光纖傳像元件端面微凸結構的制備方法、端面包含微凸結構的光纖傳像元件及其應用，所要解決的技術問題提高光纖傳像元件輸入端面對光的收集能力，從而提高光的透過率，有效減少了光束間的相互串擾，有助于提高成像的分辨力；同時，提高光纖傳像元件輸出端面對光的匯聚能力，使每根光纖的出射光向每根光纖的中心聚集，實現出射光聚光，達到提高光纖傳像元件分辨率和成像質量的目的；所述方法制造的微凸結構尺寸精準可控，且與光纖傳像元件的端面的芯層一一對應，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種光纖傳像元件端面微凸結構的制備方法，所述微凸結構設置于組成光纖傳像元件的每根光纖的芯層玻璃的端面上，其制備方法包括以下步驟：

1)在光纖傳像元件的一個端面上涂布感光膜溶液，加熱，固化；

2)對光纖傳像元件的另一個端面光照，使步驟1)固化的感光膜曝光；

3)對步驟2)曝光的感光膜進行顯影，清洗，得端面包含微凸結構的光纖傳像元件。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的制備方法，其中組成光纖傳像元件的每根光纖的透射率比＜50％，折射率比＜90％；其中，所述的透射率比等于所述光纖的芯層玻璃的透過率與所述光纖的皮層玻璃的透過率的比值；所述的折射率比等于所述光纖的皮層玻璃的折射率與所述光纖的芯層玻璃的折射率的比值。

優選的，前述的制備方法，其中所述的另一端面的表面覆蓋掩模；所述的掩模僅覆蓋芯層玻璃的區域，使光線照射所述的皮層玻璃的區域。