[发明专利]一种高分辨率传像束光纤材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种高分辨率传像束光纤材料的制备方法，属于光学材料技术领域。

背景技术

光纤是光学纤维或光导纤维的简称，它是利用全内反射原理将光波约束在其界面内，并使光射线沿着轴线方向传播的一种光学元件。这种光学元件是用高透明的电介质材料在高温下拉制而成的具有传光、传像性能的纤维丝，其基本结构是由具有高折射率的纤芯和低折射率的包层所组成。光纤不仅具有束缚和传输从红外到可见光区域内的光信息功能，而且也具有传感功能。这种传输特性除了与波导结构有关以外，还与其材料的组成和结构有关。对于各种不同用途的光纤，其材料的选择也相应不同，一般主要考虑的因素有透光及衰减性能折射率控制预制棒形状控制热力学匹配和成纤能力化学稳定性、机械强度以及制造成本等。由于光纤具有重量轻、可绕性好、抗电磁干扰辐射能力强等优点，易实现复杂环境空间结构的光信息或图像传播，所以光纤在通信、医疗成像、工业、军工等领域具有广阔的应用前景。

目前，小截面柔性光纤传像束作为中继传像元件，现已实用化，主要是应用在各种光纤医疗仪器和工业窥镜领域，而大截面光纤传像束的图像传输技术具有巨大的发展潜力。为实现大截面柔性光纤传像束的工程化应用，迫切需要从大截面传像束的制备工艺方面进行深入研究，以开辟光纤传像束更为广泛的、新的应用领域，充分发挥其柔性传像特性的优点。柔性光纤传像束可用于清晰传像。但是，现有制备出的光纤传像束单丝直径粗，分辨率也比较低，且生产成功率也较低，对于图像的传输质量不高，所以，我国生产的光纤传像束不论是从产品质量上还是产品的数量方面都已经完全不能承载我国医学、军事、工业方面对于光纤内窥镜升级换代的急迫需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有光纤穿像束材料单丝直径粗，分辨率低，且生产成功率低的问题，提供了一种高分辨率传像束光纤材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，分别称量35～45份二氧化硅、25～30份氧化硼、10～15份氧化钙、10～15份氧化钠、3～5份氧化铝和5～8份氧化钡搅拌混合，球磨、过筛得球磨粉末；

（2）将过筛粉末置于石英管管道一侧，再按过筛粉末和二硫化钼质量比1:8，将二硫化钼粉末置于石英管另一侧，密封石英管并抽真空，升温加热至450～550℃，停止抽真空并对石英管二硫化钼一侧通入氩气，保温反应；

（3）待反应完成后，静置冷却至室温，停止通入氩气，收集得改性球磨粉末、洗涤、干燥，静置冷却至室温，制备得改性基料；

（4）将改性基料置于坩埚中，熔融反应后静置冷却至850℃，收集熔融液并浇注至模具中，将模具置于马弗炉中退火，静置冷却至室温，得基体玻璃棒；

（5）将基体玻璃棒置于拉丝设备中，升温加热至580～600℃，恒温处理后，牵引拉丝并气流切割，即可制备得一种高分辨率传像束光纤材料。

步骤（2）所述的抽真空为抽真空至3～5Pa。

步骤（2）所述的氩气通入速率为40～45mL/min。

步骤（3）所述的马弗炉退火温度为400℃。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过氧化硅、氧化硼等为原料，经二硫化钼高温沉积，包覆至基体材料表面，由于二硫化钼具有极好的柔韧性、稳健的载流子迁移率、层数相关的电子与光学特性，将其包覆至材料表面后，使基体颗粒粒径降低，制备的光纤材料单质直径大幅降低，从而有效提高材料的分辨率；

（2）本发明通过二硫化钼包覆基体粉末表面，经熔融、拉丝制备后，形成均一大小的光纤纤维，同时由于经包覆改性后，光纤纤维内部结构致密且力学性能优异，有效提高光纤纤维强度并降低光纤的断裂率，从而有效提高材料的分辨率。

具体实施方式