一种光学纤维皮料管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是关于一种光学纤维皮料管及其制备方法和应用，所述光学纤维皮料管从内向外依次为本体层、吸收层和氧化层；所述本体层包含第一氧化物MO和M

【技术实现步骤摘要】
一种光学纤维皮料管及其制备方法和应用
本专利技术涉及光纤
，特别涉及一种光学纤维皮料管及其制备方法和应用。
技术介绍
光学纤维是由玻璃、石英或塑料等透明材料制成核芯，且其外面具有低折射率的透明皮料管。成品元件，单纤维直径通常在几微米到几十微米之间。光纤传像元件(如光纤面板、倒像器、光锥等)是一种由数百万甚至上千万根直径为几微米的光学纤维排列成棒，经融压工艺成型，再经过光学加工制备而成。其数值孔径可以达到1.0，具备光学零厚度的特性。光纤传像元件作为光电倍增管等光电增强设备的重要元件，广泛应用于夜视仪器、医学成像器械、能量探测等高端设备和前沿领域中。光纤传像元件成像质量的优劣，主要取决于光透过率、对比度等相关光学性能参数。然而传统的光纤制备，如图2所示，均是采用芯棒1’、皮管2’、吸收丝4’及填充丝3’这四种组合而成的纤维结构(见图1)；而多种材料最终在同一温度下融合成型，影响性能的因素很多，必将产生许多不可控缺陷，限制了光纤制品光学性能的提高，这也是一直以来，制约夜视光学发展的关键因素之一。其中，上述皮料管2’均采用单一材料的透明玻璃管，结合纤维间插入吸收丝4’及填充丝3’，该吸收丝4’可实现杂散光5’的吸收，而该填充丝3’可降低孔隙比例。这种多种不同材料组成的结构更容易导致暗点、网格等缺陷产生。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于，提供一种光学纤维皮料管及其制备方法和应用，通过还原处理工艺，使皮料管外表层被还原，产生深色的吸收层，该吸收层具备杂散光吸收能力；从光学纤维元器件的结构上进行改进，由原芯料、皮料、吸收料三部分构成的纤维，改进为芯料、皮料两部分，实现对光纤结构的优化，并提高杂散光的吸收效果，从而提高光学纤维传像器件的光学性能。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学纤维皮料管，所述光学纤维皮料管从内向外依次为本体层、吸收层和氧化层；所述的本体层包含第一氧化物MO和M2O3中的至少一种，所述第一氧化物MO为PbO；所述第一氧化物M2O3选自Bi2O3、Cd2O3、Sn2O3、Sb2O3和As2O3中的至少一种；所述的吸收层中含有与所述的本体层中相同的M元素，且所述的M元素的至少一部分以单质形式存在于吸收层中；所述氧化层与所述本体层的物质组成相同。本专利技术的目的及解决其技术问题进一步可采用以下技术方案来实现。优选的，前述的光学纤维皮料管中，其中所述本体层、吸收层及氧化层三者的厚度之比为(2.4-2.6)：(0.2-0.4)：(0.15-0.2)。优选的，前述的光学纤维皮料管中，其中所述本体层还包含第二氧化物，所述第二氧化物包含SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、K2O、BaO、CaO和ZrO2；所述本体层按质量百分比计的组成为：本专利技术的目的及解决其技术问题还可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学纤维皮料管的制备方法，包括以下步骤：还原步骤：将原料皮料管在氢气环境中进行还原反应；所述的原料皮管包含第一氧化物MO/M2O3中的至少一种，所述第一氧化物MO为PbO；所述第一氧化物M2O3选自Bi2O3、Cd2O3、Sn2O3、Sb2O3和As2O3中的至少一种；所述的原料皮管的外表面以及外表面下区域中的部分第一氧化物被还原为单质M，形成吸收层；氧化步骤：在空气环境中，将步骤1)得到的皮料管经3-4小时由常温升至500-600℃并保温2-3小时，再经2-3小时升温至600-630℃并保温2-3小时，再经1-2小时升温至Tg到Tg+50℃，保温2-3小时，经2-3小时降温至500-600℃；再经10-15小时降温至常温；以使所述的吸收层的外表面以及外表面下区域中的部分单质M被氧化，从而形成氧化层。优选的，前述的光学纤维皮料管的制备方法中，其中在还原步骤之前还包括预处理步骤：用支撑物支撑皮管内表面；将皮管内部抽真空至真空度为5-20pa；以及对所述皮管的两端口进行熔封。优选的，前述的光学纤维皮料管的制备方法中，其中在步骤2)之后还包括：将步骤2)得到的皮玻璃管冷却至常温，切除两端封口，拆除固定。本专利技术的目的及解决其技术问题还可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学纤维，包括皮层和芯层，所述的皮层从内向外依次为本体层、吸收层和氧化层；所述的本体层包含第一氧化物MO和M2O3中的至少一种，所述第一氧化物MO为PbO；所述第一氧化物M2O3选自Bi2O3、Cd2O3、Sn2O3、Sb2O3和As2O3中的至少一种；所述的吸收层中含有与所述的本体层中相同的M元素，且所述的M元素的至少一部分以单质形式存在于吸收层中；所述氧化层与所述本体层的物质组成相同。优选的，前述的光学纤维中，其中所述本体层、吸收层及氧化层三者的厚度之比为(2.4-2.6)：(0.2-0.4)：(0.15-0.2)。本专利技术的目的及解决其技术问题还可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束，其包括多根上述的光学纤维。本专利技术的目的及解决其技术问题还可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，所述光纤传像元件包括多根上述的光学纤维。优选的，前述的光纤传像元件中，其中所述光纤传像元件为光纤面板或光纤倒像器。优选的，前述的光纤传像元件中，其中所述光纤传像元件为光锥。本专利技术的目的及解决问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种夜视镜，其包括像增强器，所述像增强器包括上述的光纤传像元件。本专利技术的目的及解决问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种内窥镜，其包括上述的光纤传像元件。本专利技术的目的及解决问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种电子设备，其包括上述的光纤传像元件，所述的电子设备为粒子探测器或信号探测器。本专利技术由皮料管经过还原工艺处理，使皮料管外层生成渐变的吸收层及氧化层，以避免各纤维之间由于插入单独的吸收丝而导致皮料与吸收丝两种不同材料之间产生融合的缺陷。相比于现有技术，本专利技术的有益效果如下：本专利技术所制备的光学纤维皮料管不仅能够简化光学纤维的整体结构，同时大幅降低了光学纤维制备过程中，由于多种材料熔接界面缺陷而造成的传光缺陷的产生，提高了每根光纤的相对一致性和完整性，提高了光学纤维传像器件的光学性能。该光学纤维皮料管不仅自身对杂散光具备全角度的吸收能力，同时吸收性能较高。该光学纤维皮料管具备周向360°的全角度杂散光吸收能力，远高于现有高性能光纤制品(传输光信号的对比度小于1％)中单纤维外围吸收丝排列方式所能达到的38.5°的吸收角度；且其光吸收层更加均匀，避免原有吸收丝排列方式局部吸收杂散光，造成单纤维表面透过率不均匀的现象。此外，本专利技术的光学纤维可应用于夜视仪器、医学成像器械、能量探测等高端设备和前沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学纤维皮料管，其特征在于，所述光学纤维皮料管从内向外依次为本体层、吸收层和氧化层；/n所述的本体层包含第一氧化物MO和M

【技术特征摘要】
1.一种光学纤维皮料管，其特征在于，所述光学纤维皮料管从内向外依次为本体层、吸收层和氧化层；
所述的本体层包含第一氧化物MO和M2O3中的至少一种，所述第一氧化物MO为PbO；所述第一氧化物M2O3选自Bi2O3、Cd2O3、Sn2O3、Sb2O3和As2O3中的至少一种；
所述的吸收层中含有与所述的本体层中相同的M元素，且所述的M元素的至少一部分以单质形式存在于吸收层中；
所述氧化层与所述本体层的物质组成相同。


2.如权利要求1所述的光学纤维皮料管，其特征在于，所述本体层、吸收层及氧化层三者的厚度之比为(2.4-2.6)：(0.2-0.4)：(0.15-0.2)。


3.如权利要求1所述的光学纤维皮料管，其特征在于，所述本体层还包含第二氧化物，所述第二氧化物包含SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、K2O、BaO、CaO和ZrO2；所述本体层按质量百分比计的组成为：





4.一种光学纤维皮料管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
还原步骤：将原料皮料管在氢气环境中进行还原反应；所述的原料皮管包含第一氧化物MO和M2O3中的至少一种，所述第一氧化物MO为PbO；所述第一氧化物M2O3选自Bi2O3、Cd2O3、Sn2O3、Sb2O3和As2O3中的至少一种；所述的原料皮管的外表面以及外表面下区域中的部分第一氧化物被还原为单质M，形成吸收层；
氧化步骤：在空气环境中，将步骤1)得到的皮料管
经3-4小时由常温升至500-600℃并保温2-3小时，
再经2-3小时升温至600-630℃并保温2-3小时，
再经1-2小时升温至Tg到Tg+50℃，保温2-3小时，
经2-3小时降温至500-600℃；
再经10-15小时降温至常温；
以使所述的吸收层的外表面以及外表面下区域中的部分单质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王久旺，周游，王云，付杨，王叶，蔡京生，
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