一种阵列式光纤扫描器件的制作方法

一种阵列式光纤扫描器件，属于光纤领域，特别是可用于扫描、成像的光纤装置。

背景技术：

光纤是一种重要的光波导器件，应用光纤对于光源出射光进行导向或收集光纤端的图像信息是光纤应用的两个重要方面，比如医疗用内窥镜系统、激光投影系统等。通常完整纤芯直径在几十微米到上百微米不等，为了形成具有一定尺寸的光源出射面或图像采集端，大多采用光纤集束的形式来扩大光纤端面面积，从而增大信息采集面。这种光纤应用方式难以完全发挥光纤的优势，不仅所形成的端面有限，而且尺寸也难以降低。

通过将光纤与具有振动特性的压电器件整合，实现光纤的振动扫描是光纤应用的一个重要突破。发展至今，市场上也涌现出许多基于这一理念实现的光纤扫描系统。目前，基于光纤的扫描器件多采用具有可控振动器件与光纤进行绑定制备而成，例如压电陶瓷片、压电陶瓷柱以及压电陶瓷管等。所有这类可控振动器件大都具有独立的结构，因而与光纤组合成具有扫描功能的系统多采用器件之间的高温键合、粘合等工艺来实现系统组装。一方面这种毫米尺寸下器件的组装工艺难度较大，另一方面基于此类组装工艺实现的光纤扫描系统受到可控振动器件的尺寸限制，难以做到与光纤相比拟的尺寸。

从基于光纤扫描成像系统的应用市场来看，从小型化向微型化发展，缩减系统尺寸，减少其在整个应用系统中的占比是发展的一个重要方向，而且现在也已经有相当大的市场，特别是在医疗用内窥系统中，比如内窥镜应用中降低其尺寸，使其更加适宜于应用到心脏内窥、肺气管内窥等，再比如手机投影系统中替代传统振镜结构，实现微米级别的扫描结构等。但是单根光纤的扫描成像通常难以满足高质量的图像需求，为此，本发明提出一种阵列光纤扫描器件，该器件集成了多个单光纤扫描系统，同时通过合理的布局能够形成较好的图像。

技术实现要素：

在本发明中针对现有技术存在的问题提出了一种阵列光纤扫描器件，以绝缘体管为阵列基底，通过合理设计光纤扫描器件间距，可以获得具有高分辨率的光纤扫描系统。

一种阵列式光纤扫描器件，其特征在于包含了由光纤(1)和压电陶瓷管(2)构成的光纤振动器件，以及含有四个等径孔道的绝缘体管(3)，光纤(1)穿过压电陶瓷管(2)并固定于压电陶瓷管中心，压电陶瓷管(2)外径与绝缘体管(3)四等径孔道内径一致，并贯穿固定在绝缘体管(3)中的等径孔道内。

作为优选，上述的一种阵列式光纤扫描器件，其绝缘体管(3)为氧化铝、二氧化硅、pvc、pmma材料中的一种，且孔道沿绝缘体管(3)轴向贯穿；

作为优选，上述的一种阵列式光纤扫描器件，其等径孔道横截面按照正方形排布分布在氧化铝棒的截面上且圆心间距在1mm到3mm之间；

作为优选，上述的一种阵列式光纤扫描器件，其压电陶瓷管(2)为锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌锌酸铅钛酸铅、铌镍酸铅钛酸铅中的一种；

作为优选，上述的一种阵列式光纤扫描器件，其压电陶瓷管(2)的内外两侧均覆盖金属电极，且外侧金属电极层沿光纤轴向等分切割为n等份，n取值为2，4，6，8中之一。

作为优选，上述的一种阵列式光纤扫描器件，其绝缘体管(3)四个等径孔道的压电陶瓷管(2)均可独立加载电压。

作为优选，上述的一种阵列式光纤扫描器件，其光纤(1)在压电陶瓷管(2)内固定采用的胶体材料(4)为紫外固化胶、环氧树脂胶、pr1500胶中的一种；

与现有技术相比，本发明具有如下优点:通过集成式的单光纤扫描器件上，形成具有更高分辨率的扫描图像。

附图说明

1.图1为一种阵列式光纤扫描器件的剖面图。

2.图2为一种阵列式光纤扫描器件的俯视图。

3.图3为一种阵列式光纤扫描器件的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图2对本发明中描述的一种阵列式光纤扫描器件以及其使用方式作进一步详细描述。

一种阵列式光纤扫描器件，具体结构如下：采用四孔通道的氧化铝管为绝缘体陶瓷管，通道的内径均为1mm。每个通道内内置外径均为1mm的锆钛酸铅压电陶瓷管，管内部和外部均镀有金电极。所有压电陶瓷管的外部电极均分为四份，分别取为电极1，电极2，电极3，电极4。基于玻璃纤芯的光纤1作为光出射端，光纤1采用紫外固化胶固定在压电陶瓷管2的中心。

工作时，在外部等分的电极1和电极3上分别加载20v正弦电压，-20v正弦电压，相对电极2，4分别空置，压电陶瓷管内部电极接地。这样，单个压电陶瓷在电极1和电极3所加反向电压驱动下产生相反方向的形变，这种相反方向形变最终会推动光纤向同一方向偏离。在周期信号控制下，光纤就实现了沿电极1与3方向的线性扫描。当其他压电陶瓷管根据扫描区域做相对应方向的线性扫描，就产生对其他压电陶瓷管扫描图像的补充，最终提高扫描图像分辨率。

本发明不仅限于上述实施方式，可以在实施阶段在不脱离其主旨的范围内变形结构要素并使其具体实现。此外，通过在上述实施方式中公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明方式。

技术特征：

技术总结
一种阵列光纤扫描器件，该扫描器由光纤1和压电陶瓷管2构成的光纤振动器件，以及含有四个等径孔道的绝缘体管3构成。该装置将基于压电振动控制的光纤振动器件互补集成到绝缘体管3上，并通过分别独立的加载控制电压，实现各个单光纤器件扫描图像的互补，最终提高扫描图像的分辨率。该装置通过集成实现了阵列光纤振动扫描功能，有效提高振动扫描图像的扫描区域及扫描质量，有利于高质量投影及微纳扫描系统中应用。

技术研发人员：孟彦龙;李裔;裘燕青
受保护的技术使用者：杭州菲柏斯科技有限公司
技术研发日：2018.12.24
技术公布日：2019.03.29