石英传象光纤的制做工艺次复丝法-维普.PDFVIP

维普资讯 牝 方 交 通 大 学 学 报 980年 第13雀 第 3期 (I) JOURNAL OF NORTHERN IIAOTONG UNIVERSITY 石英传象光纤的制做工艺 一 次复丝法 田果成 简水生 任 国兴 (光姚托求研 究所 ) (北rX6n5厂) 摘 要 本文对石英传象光纤的复丝工艺进行 了探计，对}匕了二次复丝与一次复丝．一 次 复丝难度 大，不 易做出高象素传象光纤，但这种方法做出的光圩芯子 排 列 形 状 好， 图象传输质量高，是比较理想的复丝工艺．本文还介绍 了笔者所掌握 的一次复 丝工艺以噩用这种工艺研制的6万象素石英传象光纤．这是 目前国内最高象素的石 英传象光纤． 关键词：传象光纤，一次复丝法，制做工艺． 1 引言 石英传象光纤作为图象直接传输的介质以它独有的高透过率、高分辨率、抗辐射等显著 优点，正在被越来越广泛地应用在工业、农业、军事、医学及科学实验 中 1．石英传象光纤 是在通信 中的石英光纤基础上发展起来的．它由许多单芯石英光纤整齐排列在一起，并在高 温融熔状态下拉制而成．图象通过透镜成象在传象光纤的一端，光纤的每个芯子将图象分解 成象元传至另一端，再通过放大镜即可观察到这个端面上的图象． 石英传象光纤的芯子 (即象素)越多，对 图象的取样点就越多，图象信息丢失越少．同 时，芯子的排列形状不好也会导致图象的畸变．因此复丝工艺是传象光纤制做中最重要的也 是难度最大的一个环节．我们采用难度 比较大的一次复丝工艺研制出了 6万象素 石 英 传 象 光纤，克服了用二次复丝j击傲出的光纤在 图象传输过程 中产生的畸变，收到了良好的传输效 果． 2 复丝工艺 石英传象光纤 的制傲工艺过程一般可归纳如下：制做大数值孔径的光纤预制棒J将预制 棒拉成一定直径的单丝，要求不加任何涂敷保护，将单丝截成许多小段，将这些小段裸丝整 率文收到 日期 19B9—03-15 维普资讯 齐排列在一根石英玻璃管内，要求丝与丝的相对位置在管内保持一致． (如图1所示)j最 后将其在炉上拉制成直径比较粗的传象光纤，并在同时加上涂敷保护 (如圈2所示)． 一 一／一、、橡因科 目l 作为象素的单丝被整齐地排 列在石英玻璃管 内 图2 停象光纤的牡制 将预先拉制的许多单根裸丝 (即象素)排列在管内的过程就是复丝工艺，它是整个工艺 过程中最重要的一步．如果要求象素越高，则单丝越细．我们知道，石英玻璃的杨 氏模量很 高，它属于脆性材料．没有涂敷保护的裸丝是极容易断的．此外，玻璃在与剐的材料摩擦时 产生静 电是难免的．操作过程 中产生的静 电将吸附空气中的灰尘，并使丝与丝之 阃 相 互 排 斥，前者将导致下一步拉丝过程在光纤内产生气泡，后者给排丝整齐造成困难 ．在实验 中我 们注意到，裸丝越细，静 电越 明显，越容易吸尘．可见，高象素光纤的制做困难就在于此． 为了获得高象素传象光纤，可以采用二次复丝的工艺 】【，即用两次重复排丝来实现高 象素．第一次复丝的象素为 ，一般为几百，单丝直径为几百 “m，将其拉成没有涂敷的单 元丝，即多芯丝j再将 ，}根这样的单元丝复台在一起，最后拉成传象光纤．这样，总的象素 就为 = tx z．这种工艺操作简单，对设备要求低，象素可以做到很高．但是采用选种 工 艺做出的光纤的图象捧输质量不尽理想．第一次复丝所得到的单元丝的最外有一层纯石英包 皮、在第二次复墼后每单元丝之间将留下一定的间隔．尽管可采用一些办法在第二次复丝前 消除单元丝的外皮，但在拉壁融熔过程中，单元丝被 自然挤成 6边形，而在这些6边形边沿 处的象素变形严重．因此，在光纤的端面上将现察到比较明显的蜂窝状的网格．此外，在每 次复墼后的拉丝时将有掐头去尾的材料损失，而石英材料的成