CN1828348A - 一种酸溶法制造小截面柔性光纤传像束的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸溶法柔性光纤传像束的制造方法。该方法采用芯料玻璃、皮料玻璃和酸溶玻璃棒材作为原料，在一个三套坩埚内同时加热熔化，制造成三层同轴的单丝，该单丝经过排列后再制造成复丝，复丝经过酸溶之后制成柔性光纤传像束。该柔性光纤传像束具有40～50％的芯料截面积，因此具有优异的有效透过率。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸溶法小截面柔性光纤传像束的制造方法，属于柔性光纤传像束制造领域。
背景技术
柔性光纤传像束一般有两种生产工艺。一是排丝法，即将双层同轴单丝有序缠绕，然后用有机胶粘剂粘合后切断成束。二是酸溶法，该方法首先制造三层同轴单丝，然后排列成束，热熔拉制成复丝，最后浸入酸液中去除酸溶玻璃以形成柔性光纤束。酸溶法中三层同轴单丝的制造也有两种方法：其一是管棒法，将酸溶玻璃、皮料和芯料分别制成管和棒，然后套合在一起，热熔成纤。该方法成本高、效率低。其二是坩埚法，就是将酸溶玻璃、皮料和芯料在一个特制的三套坩埚内直接制造三层同轴光纤，优点是分辨率高、产品性能好、生产效率高。1420096拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统涉及一种拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，该系统由投料装置、熔料装置、控温装置和排绕装置组成，熔料装置底部装有分别与两个隔离腔体埚身连通的整体式同心双管出料漏嘴；投料装置中安置了与熔料装置相同金属材质构成的芯料预熔器和皮料预熔器，预熔器其上端为进料口，下端为伸入熔料装置的出液口；埚身内或预熔器中固定有台阶状排气泡结构。由于玻璃在进入埚身前预先熔化，从而减少了双坩埚内玻璃液位和温度的波动，保证了光纤丝径的均匀性；而整体式同心双管出料漏嘴和台阶状排气泡结构，则使得拉制的光纤丝皮层厚度均匀、透过率高。但双坩埚法制造的单丝只能采用排丝法制造传像束，存在着断丝率高，分辩率低等缺点。
CN1103325酸溶法光纤传象束单纤维酸溶玻璃附着方法针对现有的三坩埚法三层玻璃间存在浸渗现象以及棒管法酸溶玻璃管制备上的困难，采用酸溶玻璃丝沿圆周排列的方法。但这种方法本身仍是棒管法概念的拓展，不能改变棒管法生产效率低下的根本问题。
特开平8-262242可挠性光学纤维束发明了一种酸溶法柔性光纤传像束的制造工艺。但是，特开平8-262242可挠性光学纤维束芯料直径a与纤维直径c的比值为0.48＜(a/c)＜0.57，折算成芯料的有效截面积为23.0～32.5％，使得光学纤维束的有效透过率低下。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种酸溶法制造小截面柔性光纤传像束的方法，该传像束的直径为0.6～2.0mm，芯料截面积的比率提高到40～50％，提高光纤传像束的有效透过率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酸溶法制造小截面柔性光纤传像束的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)原料玻璃棒材的制备：
按照组成要求制成芯料、皮料和酸溶料的玻璃配合料，芯料玻璃、皮料玻璃以及酸溶玻璃在铂金坩埚中熔化澄清，铸制或拉制成玻璃的棒材，三种棒材的直径分别为：芯料玻璃25～30mm，皮料玻璃棒材20～25mm，酸溶料玻璃棒材15～20mm；
(2)同轴三层单丝制造：将芯料玻璃、皮料玻璃和酸溶玻璃棒材加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，将该三个区域的温度分别控制在1250～1300℃、950～1000℃和800～850℃，在三套坩埚的口部拉制成三层同轴的单丝，使单丝的直径为0.3～0.4mm，将单丝的参数设置为a/b＝0.69～0.75，a/c＝0.60～0.68；
其中，a为芯料半径，b为芯料半径与皮料厚度之和，c为三层同轴的单丝的半径；单丝参数的最佳设置为a/b＝0.70～0.75，a/c＝0.65～0.68；
(3)排丝：
根据传像束像素总量要求，用三层同轴单丝排列成含一定单丝数量的丝束；
(4)复丝制造：
将步骤(3)的丝束加热至850～900℃，拉制成刚性复丝，复丝的直径为0.6～2.0mm；
(5)酸溶：
复丝两端采用蜡封，以免受到酸溶液的侵蚀，将复丝浸入酸溶液中，酸溶玻璃(不包括蜡封的两端)在酸溶液的作用下溶解，单丝分离，传像束从刚性转变成柔性，即形成柔性光纤传像束。
芯料是用于传送光线的，当选定了一种玻璃之后，芯料面积越大，有效传光面积越大，透过率越高。但当a/b＞0.75，或a/c＞0.68时，芯料面积过大，皮料或酸溶料的功能就难以发挥。当a/b＜0.69，或a/c＜0.60时，芯料面积过小，有效透光面积不足，透过率会下降。皮料的作用是使光线在芯料中传播过程中进行全反射，当a/b＜0.69，皮料层太厚，使芯料相对比例下降，降低了传像束的有效透光面积。当a/b＞0.75，皮料层太薄，不能形成全反射，产生漏光现象，传像束就无法工作。酸溶料是一种过度介质，在最终产品中只是保留在传像束的两头，将单丝粘合在一起，中间部分在酸溶过程中都被溶解，使单丝分离，传像束从刚性转变成柔性。当a/c＜0.60，酸溶层太厚，不仅延长了酸溶时间，也使芯料和皮料的相对比例下降，传像束的有效传光面积减小，透过率随之下降。当a/c＞0.68，酸溶层太薄，单丝难以在酸溶过程中完全分离，传像束的弯曲性能差，非常容易产生断丝。
有益效果
该柔性光纤传像束直径为0.6～2.0mm；具有40～50％以上的芯料截面积，因此有效传光面积大，透过率高。采用以上(1)～(5)的步骤切实可行，可以制造出符合设计要求的柔性光纤传像束。
附图说明
图1为本发明的单丝构造横截面示意图，其中，a为芯料半径，b为芯料半径与皮料厚度之和，c为三层同轴的单丝的半径。
图2为本发明的单丝构造示意图，其中，d：芯料，e：皮料，f：酸溶料。
图3为本发明的由单丝排列而成的丝束示意图，其中，d：芯料，e：皮料，f：酸溶料，g：单丝排列形成的空隙。
图4为本发明的复丝示意图，其中，d：芯料，e：皮料，f：酸溶料。
图5为本发明的柔性光纤传像束示意图，其中，h：硬端面，i：中间可弯曲部分。
以下通过具体实施例对本发明作进一步阐述，但所举之例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)原料玻璃棒材的制备：按照组成要求制成芯料、皮料和酸溶料的玻璃配合料，在铂金坩埚中熔化澄清，拉制成玻璃的棒材。芯料玻璃棒材的直径为30mm，皮料玻璃棒材的直径为28mm，酸溶料玻璃棒材的直径为18mm；
(2)同轴三层单丝制造：将芯料玻璃、皮料玻璃和酸溶玻璃棒材加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，将该三个区域的温度分别控制在1280℃、960℃和820℃，就可以从坩埚中拉制出然后在三套坩埚的口部拉制成三层同轴的单丝；然后在三套坩埚的口部拉制出三层同轴的单丝，单丝的直径为0.4mm，单丝的构造如表1所示：
表1：
| 微米 | |
| 单丝直径 | 400 |
| 芯料直径(2a) | 260 |
| 芯料和皮料的直径和(2b) | 371 |
| 芯料、皮料和酸溶料的直径和(2c) | 400 |
| a/b | 0.70 |
| a/c | 0.65 |
(3)排丝：取10000根单丝排列后形成单丝束；
(4)复丝制造：丝束在一个电炉内加热到860℃之后拉制成0.7mm的复丝；
(5)酸溶：复丝两端采用蜡封，然后浸入酸溶液体中，一段时间后取出，漂洗酸溶液，干燥后再用胶管套封，就制成了具有10000像素的柔性光纤传像束。
实施例2
(1)原料玻璃棒材的制备：按照组成要求制成芯料、皮料和酸溶料的玻璃配合料，在铂金坩埚中熔化澄清，拉制成玻璃的棒材。芯料玻璃棒材的直径为30mm，皮料玻璃棒材的直径为28mm，酸溶料玻璃棒材的直径为18mm；
(2)同轴三层单丝制造：将芯料玻璃、皮料玻璃和酸溶玻璃棒材加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，将该三个区域的温度分别控制在1280℃、960℃和800℃，就可以从坩埚中拉制出三层同轴的单丝，单丝的直径为0.3mm，单丝的构造如表2所示：
表2：
| 微米 | |
| 单丝直径 | 300 |
| 芯料直径(2a) | 195 |
| 芯料和皮料的直径和(2b) | 278 |
| 芯料、皮料和酸溶料的直径和(2c) | 300 |
| a/b | 0.70 |
| a/c | 0.65 |
(3)排丝：取22000根单丝排列后形成单丝束；
(4)复丝制造：丝束在电炉中加热至860℃之后拉制成1.1mm的复丝；
(5)酸溶：复丝两端采用蜡封，然后浸入酸溶液体中，一段时间后取出，漂洗酸溶液，干燥后再用胶管套封，制成具有22000像素的柔性光纤传像束。
Claims (2)
1、一种酸溶法制造柔性光纤传像束的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)原料玻璃棒材的制备：
按照组成要求制成芯料、皮料和酸溶料的玻璃配合料，芯料玻璃、皮料玻璃以及酸溶玻璃在铂金坩埚中熔化澄清，铸制或拉制成玻璃的棒材，其中，三种棒材的直径分别为：芯料玻璃25～30mm，皮料玻璃棒材20～25mm，酸溶料玻璃棒材15～20mm；
(2)同轴三层单丝制造：将芯料玻璃、皮料玻璃和酸溶玻璃棒材加入到一个三套坩埚内同时加热熔化，三套坩埚放置在一个电炉内，电炉的温度分上、中、下三个区域控制，将该三个区域的温度分别控制在1250～1300℃、950～1000℃和800～850℃，在三套坩埚的口部拉制成三层同轴的单丝，使单丝的直径为0.3～0.4mm，将单丝的参数设置为a/b＝0.69～0.75，a/c＝0.60～0.68；
其中，a为芯料半径，b为芯料半径与皮料厚度之和，c为三层同轴的单丝的半径；
(3)排丝：
根据传像束像素总量要求，用三层同轴单丝排列成含一定单丝数量的丝束；
(4)复丝制造：
将步骤(3)的丝束加热至850～900℃，拉制成刚性复丝；
(5)酸溶：
复丝两端采用蜡封，将复丝浸入酸溶液中，酸溶玻璃在酸溶液的作用下溶解，单丝分离，传像束从刚性转变成柔性，即形成柔性光纤传像束。
2、如权利要求所述的酸溶法制造柔性光纤传像束的方法，其特征在于，所述方法的步骤(2)中，单丝参数设置为a/b＝0.70～0.75，a/c＝0.65～0.68。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: GUANGZHOU HONGSHENG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO., Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: GUANGZHOU OPTICAL FIBER FACTORY; EAST CHINA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 105 Hedong North Road, Guangzhou, Guangdong, Conghua: 510925 Co-patentee after: East China University of Science and Technology Patentee after: Guangzhou Hongsheng Photoelectric Technology Co., Ltd. Address before: No. 105 Hedong North Road, Guangzhou, Guangdong, Conghua: 510925 Co-patentee before: East China University of Science and Technology Patentee before: Guangzhou optical fiber factory |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071128 Termination date: 20111229 |