[发明专利]一种多芯型石英传像光纤的制备方法

说明书

本发明涉及一种多芯型石英传像光纤的制备方法，其特征在于先制备单芯棒，芯层的折射率为阶跃型或渐变型；将单芯棒拉制成单芯玻璃丝，单芯玻璃丝的直径为1~5mm；将等长的单芯玻璃丝清洗干燥后堆积填充至石英玻璃管内，再对充满单芯玻璃丝的石英玻璃管加热使其熔缩成实心的多芯棒；然后将所述的多芯棒拉制成多芯玻璃丝，将等长的多芯玻璃丝清洗干燥后堆积填充至石英玻璃管内，直至充满石英玻璃管内孔，再将充满多芯玻璃丝的石英玻璃管加热使其熔缩成实心的复合多芯棒；最后将复合多芯棒放在拉丝塔上拉制成纤，即制成多芯型石英传像光纤，传像光纤的外径为100~1200μm。本发明不仅工艺稳定，产出率高，产品质量好，而且所制备的传像光纤耐高温，像元数和分辨率高。

技术领域

本发明涉及一种多芯型石英传像光纤的制备方法，属于传像光纤制备技术领域。

背景技术

传像光纤（或光纤传像束）是一种可以弯曲的传输图像的无源器件，主要用于内窥镜内的图像传输，是各种内窥镜不可缺少的核心重要光学元器件。传像光纤具有体积小、重量轻、使用自由度大、易实现复杂空间结构的图像传输、无源实时传像、耐高温、抗电磁辐射、抗核辐射等优点，广泛应用于医疗、工业、科研、航天和军事等领域。

同以CCD或CMOS为传像元件的电子内窥镜相比，以传像光纤为传像元件的光纤内窥镜具有探头直径小、价格便宜、无源、装置小型化、使用方便、不受电磁杂波的影响等优势，可以用于高温、电磁辐射、核辐射等恶劣环境，而CCD或CMOS电子内窥镜的成像过程涉及光电转换和电光转换，因而不能在以上恶劣环境下使用。这也使得传像光纤在军事上可用于主战坦克的机关枪瞄准、舰船用全方位环观测仿真系统、光纤瞄准轻武器、光纤潜望镜侦查、军用飞机光纤观测瞄准系统、核爆轰实验图像即时采集等。

传统的传像光纤是一种多组分玻璃制作的束型的光纤传像束，是把几万根10-20μm的多组分玻璃光纤两端进行相关排列，胶合定位，中间呈散乱状态，它的缺点是存在胶合边界，制作难度大、工艺复杂、成本高、吸收损耗大等。多芯型石英传像光纤是把成千上万根石英光纤整齐地排列在石英套管内，融为一体，形成单根多芯型石英传像光纤，它具有分辨率高、可制造长度长和成本低等优点。石英传像光纤与多组分玻璃光纤传像束相比具有以下优点：1）可实现超细直径，更适于医疗内窥镜的应用；2）光学传输性能卓越，图像质量更高；3）分辨率更高；4）可实现长距离的光学传输；5）化学稳定性高，机械耐久性高；6）在医学、工业和军工等领域具有更广泛的应用前景。

在中国专利CN102520479A中，将石英预制棒拉制成单丝直径为20-50μm的石英光纤细丝，然后用溜丝排片法将石英光纤细丝集合成束，制作成石英光纤传像束，这种光纤传像束单丝直径大、像元数和分辨率较低。在专利CN101702045B中，将预制棒拉制成单丝，将合适数量的单丝按六边形密堆积排列后拉制成复丝，然后将复丝再次按密堆积的方式进行排列成为复丝束，将复丝束拉制成光纤传像束，这种方法在六边形堆积时，六边形边缘与圆形的玻璃管内壁之间存在间隙，在拉制复丝时单丝之间以及单丝与外套管之间没有固定，容易滑动和断丝，工艺可操作性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种多芯型石英传像光纤的制备方法，该方法不仅工艺稳定，产出率高，产品质量好，而且所制备的传像光纤耐高温，像元数和分辨率高。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

先制备单芯棒，芯层的折射率为阶跃型或渐变型，单芯棒直径为10~50mm；

将单芯棒拉制成单芯玻璃丝，单芯玻璃丝的直径为1~5mm；

将等长的单芯玻璃丝清洗干燥后堆积填充至石英玻璃管内，直至充满石英玻璃管内孔，再对充满单芯玻璃丝的石英玻璃管加热使其熔缩成实心的多芯棒；

然后将所述的多芯棒拉制成多芯玻璃丝，多芯玻璃丝的直径为1~5mm；