光纤传像元件及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种光纤传像元件及其制备方法。光纤传像元件包括纤芯玻璃和包层玻璃，纤芯玻璃依次按照第一升温阶段、第一保温阶段和第一降温阶段的顺序退火；第一升温阶段≥7h，包括两段升温，第一段升温是将纤芯玻璃以第V

【技术实现步骤摘要】
光纤传像元件及其制备方法


[0001]本专利技术属于光纤传像元件制备
，特别是涉及一种光纤传像元件及其制备方法。

技术介绍

[0002]光纤传像元件是由成百上千万根光纤经热压熔合而成的光纤元件，包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等，具有气密性好，畸变小，斑点少，耦合效率高等特点，是一种性能优异的光电成像元器件。
[0003]光纤传像元件的最基本传输单元就是单根光纤，一根根光纤是由包层玻璃包覆纤芯玻璃拉制而成。入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，而只是在某个角度范围内的入射光才可以被光纤所传输，这个角度就称为光纤的数值孔径。数值孔径是光纤的重要性能参数，它表示光纤接收入射光的能力。数值孔径越大，则光纤接收光的能力也越强。数值孔径在一定范围内越大越好，光纤的数值孔径大，对于光纤之间的对接是有利的。
[0004]现有技术中，主要是通过调节光纤传像元件中纤芯玻璃与包层玻璃的组分配料，以增大纤芯玻璃和包层玻璃之间的折射率差，从而来提高光纤传像元件的数值孔径。但是，光纤传像元件的玻璃组分的调节需要通过大量的试验制备合适的玻璃，其成本高，且时效慢。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于，提供一种光纤传像元件及其制备方法，所要解决的技术问题是如何提供一种光纤玻璃的退火工艺，一方面使纤芯玻璃和包层玻璃的应力分布均匀，另一方面使所述光纤传像元件在纤芯玻璃和包层玻璃的组分不变的条件下即可实现所述光纤传像元件数值孔径指标的提高，所述方法对于光纤传像元件数值孔径的提高成本低，时效快，从而更加适于实用。
[0006]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的制备方法，组成所述光纤传像元件的光纤包括纤芯玻璃和包层玻璃，所述纤芯玻璃依次按照第一升温阶段、第一保温阶段和第一降温阶段的顺序进行退火；其中，
[0007]所述第一升温阶段的工艺时间≥7h，其包括两段升温，第一段升温是将纤芯玻璃以第一升温速度V
s1
从常温升温至T
x1
℃；第二段升温是将纤芯玻璃以第二升温速度V
s2
从T
x1
℃升温至T
x2
℃；其中，V
s1
＞V
s2
；
[0008]所述第一保温阶段是将纤芯玻璃于T
x2
℃保温10～15h；
[0009]所述第一降温阶段的工艺时间≥60h，其包括两段降温，第一段降温是将纤芯玻璃以第一降温速度V
j1
从T
x2
℃降温至T
x3
℃；第二段降温是将纤芯玻璃以第二降温速度V
j2
从T
x3
℃降温至常温；其中，V
j1
＜V
j2
；
[0010]所述T
x2
℃为T
gx
±
2℃；所述T
gx
为纤芯玻璃的玻璃化转变温度。
[0011]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。
[0012]优选的，前述的制备方法，其中T
x2
℃
‑
T
x1
℃＝80～100℃；所述第一段升温的时间为4～5h；所述第二段升温的时间为3h。
[0013]优选的，前述的制备方法，其中T
x2
℃
‑
T
x3
℃＝100℃；所述第一段降温的时间为20h；所述第二段降温的时间为40～45h。
[0014]优选的，前述的制备方法，其中所述包层玻璃依次按照第二升温阶段、第二保温阶段和第二降温阶段的顺序进行退火；其中，
[0015]所述第二升温阶段是将包层玻璃从常温升温至T
b1
℃；
[0016]所述第二保温阶段是将包层玻璃于T
b1
℃保温；
[0017]所述第二降温阶段是将包层玻璃从T
b1
℃降温至常温；其中，
[0018]所述T
b1
℃为T
gb
±
2℃；所述T
gb
为包层玻璃的玻璃化转变温度。
[0019]优选的，前述的制备方法，其中所述第二升温阶段的时间为4～5h。
[0020]优选的，前述的制备方法，其中所述第二保温阶段的时间为1～2h。
[0021]优选的，前述的制备方法，其中所述第二降温阶段的降温为关闭退火炉自然冷却。
[0022]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传像元件，组成所述光纤传像元件的光纤包括纤芯玻璃和包层玻璃，所述纤芯玻璃为SiO2‑
B2O3‑
La2O3‑
BaO体系玻璃，其中以质量百分含量计，二氧化硅含量为23％～30％，三氧化二硼含量为26～33％，氧化镧含量为10～19％，氧化钡含量为23～28％，氧化钙含量为3～5％，氧化锶0～2％，澄清剂为0.1～1％；所述包层玻璃为R2O
‑
SiO2‑
B2O3体系玻璃，其中以质量百分含量计，二氧化硅含量为68％～75％，三氧化二硼含量为5～11％，碱金属氧化物含量为8～15％，氧化钡含量为0～5％，氧化钙含量为1～5％，氧化铝含量为0～3％，澄清剂为0.1～1％；所述纤芯玻璃按照前述的制备方法进行退火；所述光纤传像元件的数值孔径≥1.02。
[0023]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。
[0024]优选的，前述的光纤传像元件，其中所述包层玻璃按照前述的制备方法进行退火；所述光纤传像元件的数值孔径≥1.03。
[0025]优选的，前述的光纤传像元件，其中所述光纤传像元件的数值孔径提高率为4％～10％。
[0026]借由上述技术方案，本专利技术提出的一种光纤传像元件及其制备方法至少具有下列优点：
[0027]本专利技术提出的光纤传像元件及其制备方法，其通过优化设计纤芯玻璃的退火工艺，将现有技术中纤芯玻璃的一段升温优化设计为两段升温法，一方面减缓升温的速度，一方面严格控制第二段升温的速度小于第一段升温的速度，从而避免了纤芯玻璃在高温下因为升温速率过快而导致的结构相对不紧密而产生局部应力；通过延长第一保温阶段的时间至10～15h，使得纤芯玻璃随着退火时间的延长，纤芯玻璃的结构越趋于稳定，退火越彻底，使纤芯玻璃的结构紧密达到稳定状态，从而提高纤芯玻璃的折射率；但是，由于高温保温时间的延长会影响到生产效率，本专利技术优选高温保温时间为10～15h；通过将现有技术中纤芯玻璃的一段降温优化设计为两段降温法，一方面减缓降温的速度，一方面严格控制第一段降温的速度小于第二段降温的速度，通过控制退火后缓慢降温，可以消除部分应力，使纤芯
玻璃的结构紧密稳定；通过控制第一段降温为慢冷，第二段降温为较慢冷，其中慢冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤传像元件的制备方法，组成所述光纤传像元件的光纤包括纤芯玻璃和包层玻璃，其特征在于，所述纤芯玻璃依次按照第一升温阶段、第一保温阶段和第一降温阶段的顺序进行退火；其中，所述第一升温阶段的工艺时间≥7h，其包括两段升温，第一段升温是将纤芯玻璃以第一升温速度V
s1
从常温升温至T
x1
℃；第二段升温是将纤芯玻璃以第二升温速度V
s2
从T
x1
℃升温至T
x2
℃；其中，V
s1
＞V
s2
；所述第一保温阶段是将纤芯玻璃于T
x2
℃保温10～15h；所述第一降温阶段的工艺时间≥60h，其包括两段降温，第一段降温是将纤芯玻璃以第一降温速度V
j1
从T
x2
℃降温至T
x3
℃；第二段降温是将纤芯玻璃以第二降温速度V
j2
从T
x3
℃降温至常温；其中，V
j1
＜V
j2
；所述T
x2
℃为T
gx
±
2℃；所述T
gx
为纤芯玻璃的玻璃化转变温度。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，T
x2
℃
‑
T
x1
℃＝80～100℃；所述第一段升温的时间为4～5h；所述第二段升温的时间为3h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，T
x2
℃
‑
T
x3
℃＝100℃；所述第一段降温的时间为20h；所述第二段降温的时间为40～45h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包层玻璃依次按照第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：石钰，贾金升，张弦，汤晓峰，张磊，洪常华，许慧超，赵越，宋普光，张敬，
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：