光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用技术

本发明专利技术的主要目的在于提供一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用。所述微凸结构设置于每根光纤的芯层玻璃的端面上，所述方法包括：在光纤传像元件的一个端面上涂布感光膜溶液，加热固化；对光纤传像元件的另一个端面光照，使固化的感光膜曝光；对曝光的感光膜进行显影清洗，得端面包含微凸结构的光纤传像元件。所要解决的技术问题是通过化学方法在微米级尺寸的光纤传像元件的芯层玻璃的输入端面和/或输出端面上加工制造出微凸形状的立体结构，有效地减少了光束间的相互串扰，且出射光聚光，提高了光纤传像元件的分辨率和成像质量；同时，所述方法制造的微凸结构尺寸精准可控，从而更加适于实用。

【技术实现步骤摘要】
光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用
本专利技术属于光学纤维传像元件制备领域，特别是涉及一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用。
技术介绍
近些年来，随着图像数字化处理技术的迅猛发展，高保真图像的采集、存储和传输变得十分便捷，已成为人类进入数字时代的重要标志。但是，人们在战争、科研、生产和医疗等过程中，往往需要对肉眼看不见的微弱图像和事件进行观察、分析和处理，例如，需要在无光照条件下的夜间进行监测、观察；需要对发出射线的物体进行成像研究；需要对高速运动的飞行器进行跟踪、识别等等。在这些情况下图像的亮度通常只有10-3坎德拉～10-4坎德拉，甚至更低。因此必须把图像增强后再进行观察处理与分析，常规的图像数字化处理技术已不能满足这方面要求。利用光纤传像元件制备的光电倍增管和像增强器，及像增强器与CCD/CMOS耦合是实现微光成像数字化、减小器件体积的最佳选择。由于光纤传像材料的尺寸较小，难以将其端面加工制造出各种结构，因此传统的光纤传像材料的输入端面和输出端面都是平整的。现有技术中光纤传像元件的端面一般是由抛光工艺后直接得到，其表面加工的平面度一般小于5个，这样光纤传像材料在与其它元件进行耦合时，一般可以直接干耦合，或者可以采用光学胶进行耦合，但是光学元件之间的此种耦合方式，会由于光线在光导纤维中传输后在输出端面呈现发散状态，使得光纤传像元件的分辨率降低。因此，图像信号每被耦合一次，其耦合分辨率就下降得非常明显，有的甚至可下降一个数量级，严重影响了光学信号的传输和成像质量。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用，所要解决的技术问题提高光纤传像元件输入端面对光的收集能力，从而提高光的透过率，有效减少了光束间的相互串扰，有助于提高成像的分辨力；同时，提高光纤传像元件输出端面对光的汇聚能力，使每根光纤的出射光向每根光纤的中心聚集，实现出射光聚光，达到提高光纤传像元件分辨率和成像质量的目的；所述方法制造的微凸结构尺寸精准可控，且与光纤传像元件的端面的芯层一一对应，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法，所述微凸结构设置于组成光纤传像元件的每根光纤的芯层玻璃的端面上，其制备方法包括以下步骤：1)在光纤传像元件的一个端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；2)对光纤传像元件的另一个端面光照，使步骤1)固化的感光膜曝光；3)对步骤2)曝光的感光膜进行显影，清洗，得端面包含微凸结构的光纤传像元件。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的制备方法，其中组成光纤传像元件的每根光纤的透射率比＜50％，折射率比＜90％；其中，所述的透射率比等于所述光纤的芯层玻璃的透过率与所述光纤的皮层玻璃的透过率的比值；所述的折射率比等于所述光纤的皮层玻璃的折射率与所述光纤的芯层玻璃的折射率的比值。优选的，前述的制备方法，其中所述的另一端面的表面覆盖掩模；所述的掩模仅覆盖芯层玻璃的区域，使光线照射所述的皮层玻璃的区域。优选的，前述的制备方法，其包括以下步骤：A、在光纤传像元件的输出端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；B、对光纤传像元件的输入端面光照，使步骤A固化的感光膜曝光；C、对步骤B曝光的感光膜进行显影，清洗，得输出端面包含微凸结构的光纤传像元件；D、在步骤C所述的输出端面包含微凸结构的光纤传像元件的输入端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；E、在所述的输出端面上覆盖掩模；所述的掩模仅覆盖芯层玻璃的区域，使光线照射所述的皮层玻璃的区域；F、对所述的输出端面光照，使步骤D固化的感光膜曝光；G、对步骤F曝光的感光膜进行显影，清洗，得输出端面和输入端面均包含微凸结构的光纤传像元件。优选的，前述的制备方法，其中所述的步骤B中，对光纤传像元件的输入端面光照之前，先在其表面覆盖掩模；所述的掩模仅覆盖芯层玻璃的区域，使光线照射所述的皮层玻璃的区域。优选的，前述的制备方法，其中所述的感光膜的折射率与所述的芯层玻璃的折射率相同。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种端面包含微凸结构的光纤传像元件，组成所述光纤传像元件的光纤包括芯层和皮层，在每根所述光纤的端部，所述芯层超出所述皮层使芯层的端面成球冠面；其中，所述球冠面的曲率半径R≥0.5d，所述球冠面的拱高h≤0.5d，其中d为所述光纤的芯径。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的制备方法，其中所述微凸结构由前述的制备方法所制备，所述光纤传像元件的输入端面和输出端面均为球冠面。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种端面包含微凸结构的光纤传像元件的应用。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种光纤面板，其包括前述的光纤传像元件。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种光纤倒像器，其包括前述的光纤传像元件。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种光学纤维锥，其包括前述的光纤传像元件。借由上述技术方案，本专利技术提出的一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用至少具有下列优点：1、本专利技术提出的光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用，其通过化学方法在光纤传像元件的输入端面和/或输出端面上形成微纳米级高度的微凸结构，使每根光纤的入射光能够获得更大角度的入射光束，可以提高其对光的收集能力，从而可提高光的透过率，同时也有效地减少了光束间的相互串扰，有助于提高成像的分辨力；使每根光纤的出射光向每根光纤的中心聚集，实现了出射光聚光的目的，其在与CCD耦合时的光斑会减小，可以达到提高光学传像元件分辨率的目的；2、本专利技术提出的光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用，其通过控制芯层玻璃和皮层玻璃的透光率和折射率的比值，通过控制曝光光线经过光纤传像元件传输后再照射到感光材料上的组合工艺，实现了微凸结构尺寸的精准控制；进一步的，通过在曝光时使用掩模覆盖芯层玻璃区域，可以极大地改善微凸结构的尺寸精准度；3、本专利技术提出的光纤传像元件端面微凸结构的制备方法、端面包含微凸结构的光纤传像元件及其应用，其通过化学方法在光纤传像元件的输入端面和输出端面的每根光纤芯层位置上成型微凸结构，能够汇聚更多的入射光线进入光学传像元件内，且在光学传像元件内传输的光线在输出时具有光汇聚的功能；利用微凸结构的聚光效应，提高了该光纤传像元件的耦合光学性能；同时，所述方法制备的微凸结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法，其特征在于，所述微凸结构设置于组成光纤传像元件的每根光纤的芯层玻璃的端面上，其制备方法包括以下步骤：/n1)在光纤传像元件的一个端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；/n2)对光纤传像元件的另一个端面光照，使步骤1)固化的感光膜曝光；/n3)对步骤2)曝光的感光膜进行显影，清洗，得端面包含微凸结构的光纤传像元件。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤传像元件端面微凸结构的制备方法，其特征在于，所述微凸结构设置于组成光纤传像元件的每根光纤的芯层玻璃的端面上，其制备方法包括以下步骤：
1)在光纤传像元件的一个端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；
2)对光纤传像元件的另一个端面光照，使步骤1)固化的感光膜曝光；
3)对步骤2)曝光的感光膜进行显影，清洗，得端面包含微凸结构的光纤传像元件。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，组成光纤传像元件的每根光纤的透射率比＜50％，折射率比＜90％；其中，
所述的透射率比等于所述光纤的芯层玻璃的透过率与所述光纤的皮层玻璃的透过率的比值；
所述的折射率比等于所述光纤的皮层玻璃的折射率与所述光纤的芯层玻璃的折射率的比值。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的另一端面的表面覆盖掩模；所述的掩模仅覆盖芯层玻璃的区域，使光线照射所述的皮层玻璃的区域。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
A、在光纤传像元件的输出端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；
B、对光纤传像元件的输入端面光照，使步骤A固化的感光膜曝光；
C、对步骤B曝光的感光膜进行显影，清洗，得输出端面包含微凸结构的光纤传像元件；
D、在步骤C所述的输出端面包含微凸结构的光纤传像元件的输入端面上涂布感光膜溶液，加热，固化；
E、在所述的输出端面上覆盖掩模；所述的掩模仅覆盖芯层玻璃的区域，使光线照射所述的皮层玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永刚，焦朋，王云，周游，付杨，王久旺，蔡京生，王叶，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11