一种低串扰的传像光纤及其制备方法技术

本发明专利技术属于光纤技术领域，公开了一种低串扰的传像光纤及其制备方法。本发明专利技术首先制备多种类型的芯丝，不同类型的芯丝具有不同的数值孔径且具有相同的外径；然后以多种类型的芯丝填充石英玻璃管，填充时使任一芯丝的数值孔径与相邻芯丝的数值孔径不同；之后对填充后的石英玻璃管进行熔缩拉丝得到传像光纤。本发明专利技术制备得到的传像光纤包括若干具有相同外径的纤芯，任一纤芯的数值孔径与相邻纤芯的数值孔径不同，能够减少纤芯间的耦合，降低串扰。相对于降低传像光纤纤芯串扰的其他方案，本发明专利技术能够降低制备难度和成本。降低制备难度和成本。降低制备难度和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种低串扰的传像光纤及其制备方法


[0001]本专利技术属于光纤
，更具体地，涉及一种低串扰的传像光纤及其制备方法。

技术介绍

[0002]传像光纤(束)在生物学和医学中经常使用，是内窥镜、毛细探测器等器件的关键光学元器件，可以实现显微镜检查、组织的快速成像和手术观察，降低诊断过程中对组织入侵造成的损伤。同时还因为传像光纤具有清晰度高、体积小、重量轻、易弯曲、耐高温、抗干扰、无源等优点，在工业、科研、航天等领域也有应用。
[0003]传像光纤是由大量导光纤芯排列组成，每个导光纤芯视为一个像素，图像元通过纤芯传输，最终所有的纤芯构成图像，传像光纤的纤芯数量越多，图像的分辨率就越高，图像越清晰，但随着纤芯数量的增多，纤芯排列越发紧密，一个纤芯中的光更容易耦合到相邻的纤芯中形成串扰，进而干扰最终的图像传输效果。
[0004]部分现有研究通过增加纤芯的数值孔径(NA)降低纤芯串扰，但高NA的会带来制造工艺和成本的急剧上升。有研究使用多种尺寸的纤芯随机排列制备传像光纤以在一定程度上降低串扰，但随机排列时有可能出现相邻光纤尺寸相同的情况，从而形成串扰，此外，基于不同纤芯尺寸形成光纤后，像素不规则，拉丝和图像处理难度大。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过提供一种低串扰的传像光纤及其制备方法，解决降低传像光纤纤芯串扰的现有方案制备难度较大、成本较高的问题。
[0006]本专利技术提供一种低串扰的传像光纤的制备方法，包括以下步骤：
[0007]制备多种类型的芯丝，不同类型的芯丝具有不同的数值孔径且具有相同的外径；
[0008]以多种类型的芯丝填充石英玻璃管，填充时使任一芯丝的数值孔径与相邻芯丝的数值孔径不同；
[0009]对填充后的石英玻璃管进行熔缩拉丝，得到传像光纤。
[0010]优选的，采用化学气相沉积法制备多种类型的芯棒，对多种类型的芯棒进行拉制得到多种类型的芯丝；所述芯棒的类型为3
‑
10种，所述芯棒的外径为10
‑
50mm。
[0011]优选的，多种类型的芯丝的数值孔径的取值范围均在0.2
‑
0.5之间，不同类型的芯丝的数值孔径的差值在0.02
‑
0.1之间，不同类型的芯丝对应有不同标记。
[0012]优选的，所述芯丝的外径为0.1
‑
5mm，所述芯丝的长度为800
‑
1100mm。
[0013]优选的，所述石英玻璃管的内径为20
‑
100mm，壁厚为1
‑
2mm，所述石英玻璃管的长度与所述芯丝的长度相同，所述石英玻璃管内填充的所述芯丝为100
‑
50000根。
[0014]优选的，将填充后的石英玻璃管放置于拉丝塔上，对所述石英玻璃管的两端进行夹持并抽真空，加热熔缩后得到实心预制棒，对所述实心预制棒进行拉丝，得到传像光纤；
[0015]或者，对填充后的石英玻璃管的一端进行加热熔缩形成尖锥形，将尖锥形的一端夹持在拉丝塔上进行拉丝，拉丝过程中夹持部分保持负压，得到传像光纤。
[0016]优选的，所述低串扰的传像光纤的制备方法还包括：
[0017]将上一次熔缩拉丝后得到的传像光纤作为一个传像单元，将若干所述传像单元填充至另一石英玻璃管中，对该石英玻璃管进行熔缩拉丝，得到具有更大芯数的传像光纤；
[0018]重复执行上述操作，直至制备出目标芯数的传像光纤。
[0019]另一方面，本专利技术提供一种低串扰的传像光纤，包括若干具有相同外径的纤芯，任一纤芯的数值孔径与相邻纤芯的数值孔径不同；
[0020]所述低串扰的传像光纤采用上述的低串扰的传像光纤的制备方法制备得到。
[0021]优选的，若干所述纤芯共具有三种不同的数值孔径；若干所述纤芯规律排布，并采用两相邻不重复的排列方式。
[0022]优选的，若干所述纤芯共具有四种不同的数值孔径；若干所述纤芯规律排布，并采用对位相同的排列方式。
[0023]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0024]本专利技术制备得到的传像光纤包括若干具有相同外径的纤芯，任一纤芯的数值孔径与相邻纤芯的数值孔径(NA)不同。即本专利技术采用不同NA实现相邻纤芯排列，在相邻纤芯几何尺寸不变的情况下形成光学差异，实现不同的波导，减少纤芯间的耦合，从而降低串扰。本专利技术提供了一种与现有技术不同的降低串扰的设计。
[0025]实现高NA一般需要通过芯棒高浓度掺杂或者多组分掺杂，无论是掺杂浓度的提高还是组分的增多，都会导致芯棒内的应力分布增加，因而需要复杂的工艺控制或者特殊的掺杂材料，使得制备难度大、制备成本高。相对于通过增加纤芯的NA来降低纤芯串扰的方案，本专利技术能够降低制备难度和制备成本。
[0026]若采用不同纤芯尺寸，在拉丝过程中则会导致受力情况有差异，进而会影响拉丝过程中的整体圆度的均匀性。相对于采用不同纤芯尺寸的方案，本专利技术形成的像素更规则，拉丝过程能够更好地进行控制，更利于保证拉丝过程中整体圆度的均匀性，提高成品率，且能够降低图像处理的难度。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1提供的一种低串扰的传像光纤的制备方法中采用四种不同类型的芯丝进行对位排列的示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1提供的一种低串扰的传像光纤的制备方法中填充后的石英玻璃管的端面示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例1提供的一种低串扰的传像光纤的制备方法制备得到的传像光纤的局部端面示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例2提供的一种低串扰的传像光纤的制备方法中采用三种不同类型的芯丝进行两相邻不重复排列的示意图。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供一种低串扰的传像光纤的制备方法，包括以下步骤：
[0032]步骤1、制备多种类型的芯丝，不同类型的芯丝具有不同的数值孔径且具有相同的外径。
[0033]具体的，可采用化学气相沉积法制备多种类型的芯棒，对多种类型的芯棒进行拉制得到多种类型的芯丝。
[0034]所述芯棒的类型为3
‑
10种，优选制备3
‑
4种。不同类型的芯棒具有相同的外径，所述芯棒的外径为10
‑
50mm，优选为15
‑
30mm。
[0035]所述芯棒的折射率为阶跃型或渐变型，所述芯棒包含芯层和包层，所述芯层和所述包层可以为纯二氧化硅制备，也可以为掺氟、掺氯、掺锗的二氧化硅材料制备，所述芯层和所述包层的材料有一定的成分差异，具有独立的波导结构。
[0036]多种类型的芯丝(或芯棒)的数值孔径的取值范围均在0.2
‑
0.5之间，不同类型的芯丝的数值孔径的差值在0.02
‑
0.1之间，优选差值在0.05
‑
0.1之间。不同类型的芯丝对应有不同标记。
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低串扰的传像光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备多种类型的芯丝，不同类型的芯丝具有不同的数值孔径且具有相同的外径；以多种类型的芯丝填充石英玻璃管，填充时使任一芯丝的数值孔径与相邻芯丝的数值孔径不同；对填充后的石英玻璃管进行熔缩拉丝，得到传像光纤。2.根据权利要求1所述的低串扰的传像光纤的制备方法，其特征在于，采用化学气相沉积法制备多种类型的芯棒，对多种类型的芯棒进行拉制得到多种类型的芯丝；所述芯棒的类型为3
‑
10种，所述芯棒的外径为10
‑
50mm。3.根据权利要求1所述的低串扰的传像光纤的制备方法，其特征在于，多种类型的芯丝的数值孔径的取值范围均在0.2
‑
0.5之间，不同类型的芯丝的数值孔径的差值在0.02
‑
0.1之间，不同类型的芯丝对应有不同标记。4.根据权利要求1所述的低串扰的传像光纤的制备方法，其特征在于，所述芯丝的外径为0.1
‑
5mm，所述芯丝的长度为800
‑
1100mm。5.根据权利要求1所述的低串扰的传像光纤的制备方法，其特征在于，所述石英玻璃管的内径为20
‑
100mm，壁厚为1
‑
2mm，所述石英玻璃管的长度与所述芯丝的长度相同，所述石英玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭飞，李鹏，陈巧，吕大娟，熊良明，张立岩，罗杰，
申请(专利权)人：湖北光谷实验室，
类型：发明
国别省市：