一种柔性光纤传像束的制备方法与流程

本发明属于光纤领域，特别涉及一种柔性光纤传像束的制备方法。

背景技术：

近年来，随着光纤技术的日益更新和快速发展，对高分辨柔性光纤传像束已成为纤维光学发展的重要发展方向之一。高分辨率柔性光纤传像束因其柔软可弯曲性能好、单丝直径细和分辨率高等优势，已作为高清晰度成像仪器中的核心光学器件广泛应用在医学、工业、科研和军事和航空航天领域中。

目前，柔性光纤传像束的制备步骤如下：首先在拉丝炉中拉制出多根单丝，保证单丝直径的一致性，然后将多根单丝整齐排列与一个平面上，单丝结合处涂上粘合剂，使其固定呈片状，最后再将多个单片层叠，涂上粘合剂，粘合剂干后形成传像素。

然而，现有存在柔性光纤传像束的制备方法多方面的缺陷：第一，该方法需要通过拉丝、排丝、上粘合剂、固化、叠片、上粘合剂、固化多个步骤才能实现，步骤复杂，且成功率低；第二，单丝尺寸较粗，分辨率低；第三，曲率半径大，弯曲程度小且传像素易损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述柔性光纤传像束的制备方法的多方面的缺陷，本发明提供了一种柔性光纤传像束的制备方法，其特征在于：

(1)前期准备

选取待拉丝的棒料、及匹配型号的玻璃管；采用外圆切割机在棒料、玻璃管各自地一端切出0.5-1.5mm凹槽，切槽后先用清水清洗凹槽，并扎上铁丝；再清洗玻璃管和棒料，用毛刷沾洗洁精清洗棒料和玻璃管内外壁，用水冲刷干净后用去离子水冲洗玻璃管和棒料，将其放入烘箱中烘干1-3h，干净后备用；

(2)单丝制备

将棒料扎在单丝接头上，再套入玻璃管中，单丝接头与玻璃管接缝处，缠绕生料带，保证密闭性；将连接有单丝接头的这一端a端固定在送料丝杠上，另一端b端放入加热炉中，设定温度为680-780℃，当温度到达后，b端发生熔化且光纤丝形变拉长，将形变后光纤丝b端放入拉丝轮中，设定相应的拉力值、轮压值、负压值及自动演算值后，送料丝杠以一定的送料速度匀速向下运动，拉丝轮在一定速度下转动，获得丝径为φ(2.48±0.01)mm，椭圆度≤0.01mm，长度为900-1100mm的单丝；将单丝放入玻璃管中保存；

(3)一次复丝制备

在净化工作台上，将单丝排入模具中，用铜丝扎好单丝的一端a端与拉丝接头相连，并将这一端固定在送料丝杠上，单丝的另一端b端放入加热炉中，设定温度为690-715℃，当温度到达后，b端发生熔化且光纤丝形变拉长，将形变后光纤丝b端放入拉丝轮中，设定相应的拉力值、轮压值、负压值及自动演算值后，送料丝杠以一定的送料速度匀速向下运动，拉丝轮在一定速度下转动，获得对边丝径为(1.00±0.01)mm，椭圆度≤0.01mm，长度为450-690mm的复丝；将复丝放入玻璃管中保存；

(4)二次复丝制备

再将步骤(3)中复丝排入模具中，用铜丝扎好复丝的一端a端与拉丝接头相连，并将这一端固定在送料丝杠上，复丝的另一端b端放入加热炉中，设定温度为693-700℃，当温度到达后，b端发生熔化且光纤丝形变拉长，将形变后光纤丝b端放入拉丝轮中，设定相应的拉力值、轮压值及自动演算值后，送料丝杠以一定的送料速度匀速向下运动，拉丝轮在一定速度下转动，获得丝径为φ(2.05±0.03)mm，椭圆度≤0.03mm，长度为590-630mm的复丝；将复丝放入玻璃管中保存；

(5)复丝软化且后处理

将获得的复丝包裹后，放入一定溶度的盐酸溶液中，恒温恒湿下静置，当复丝变成可弯曲的柔性传像束后，对其两端进行研磨、抛光后处理，即得。

作为改进，步骤(2)中设定的拉力值为5-7kg、轮压值0.015-0.35mpa、负压值(-0.04～-0.07)mpa、送料速度3-6mm/min、拉丝轮的速度0.578-0.715m/min、自动演算值为-0.613～-0.6554mm。

作为改进，步骤(3)中设定的拉力值为1.8-3.4kg、轮压值0.018-0.025mpa、负压值(-0.015～-0.035)mpa、送料速度2-3.5mm/min、拉丝轮的速度1.534-1.678m/min、自动演算值为-0.081～-0.15mm。

作为改进，步骤(4)设定的拉力值为2.65-4.47kg、轮压值0.019-0.021mpa、送料速度1.5-2.6mm/min、拉丝轮的速度0.159-0.315m/min、自动演算值为-0.48～-0.62mm。

作为改进，步骤(5)中盐酸浓度为38wt％，设置的恒定温度为25-35℃，湿度为45-68％rh，静置时间为2.5-4.5h。

有益效果：本发明提供的一种柔性光纤传像束的制备方法，生产步骤简单，成功率高，制得的柔性光纤传像束单丝直径用千分尺检测在6微米左右；且制备的单丝直径小，获得的光纤传送的分辨率更高、曲率半径更小检测数值为1mm左右，从而实现光纤直径小的情况下，传送图像更清晰、传像束的可绕性达3万次以上。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明拉丝设备拉丝塔的结构示意图。

图2为本发明拉丝设备拉丝轮的结构示意图。

图3为本发明拉丝设备切丝装置的结构示意图。

图4为本发明的柔性传像束截面图。

图5为本发明的柔性传像束成品图。

附图中：1、单丝；2、复丝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

(1)前期准备

选取待拉丝的棒料、及匹配型号的玻璃管；采用外圆切割机在棒料、玻璃管各自地一端切出0.5-1.5mm凹槽，切槽后先用清水清洗凹槽，并扎上铁丝；再清洗玻璃管和棒料，用毛刷沾洗洁精清洗棒料和玻璃管内外壁，用水冲刷干净后用去离子水冲洗玻璃管和棒料，将其放入烘箱中烘干1-3h，干净后备用；

(2)单丝制备

将棒料扎在单丝接头上，再套入玻璃管中，单丝接头与玻璃管接缝处，缠绕生料带，保证密闭性；将连接有单丝接头的这一端a端固定在送料丝杠上，另一端b端放入加热炉中，设定温度为720℃，当温度到达后，b端发生熔化且光纤丝形变拉长，将形变后光纤丝b端放入拉丝轮中，设定相应的拉力值6.5kg、轮压值0.02mpa、负压值-0.06mpa及自动演算值-0.6448mm后，送料丝杠以送料速度5mm/min匀速向下运动，拉丝轮在0.638m/min速度下转动，获得丝径为φ(2.48±0.01)mm，椭圆度≤0.01mm，长度为1000mm的单丝；将单丝1放入玻璃管中保存；

(3)一次复丝制备

在净化工作台上，将单丝1排入模具中，用铜丝扎好单丝的一端a端与拉丝接头相连，并将这一端固定在送料丝杠上，单丝的另一端b端放入加热炉中，设定温度为705℃，当温度到达后，b端发生熔化且光纤丝形变拉长，将形变后光纤丝b端放入拉丝轮中，设定相应的拉力值2.3kg、轮压值0.02mpa、负压值-0.02mpa及自动演算值-0.01mm后，送料丝杠以送料速度3mm/min匀速向下运动，拉丝轮在速度1.645m/min下转动，获得对边丝径为(1.00±0.01)mm，椭圆度≤0.01mm，长度为600mm的复丝；将复丝2放入玻璃管中保存；

(4)二次复丝制备

再将步骤(3)中复丝2排入模具中，用铜丝扎好复丝的一端a端与拉丝接头相连，并将这一端固定在送料丝杠上，复丝的另一端b端放入加热炉中，设定温度为693-700℃，当温度到达后，b端发生熔化且光纤丝形变拉长，将形变后光纤丝b端放入拉丝轮中，设定相应的拉力值2.65-4.47kg、轮压值0.02mpa及自动演算值-0.52mm后，送料丝杠以送料速度2mm/min匀速向下运动，拉丝轮在速度0.298m/min下转动，获得丝径为φ(2.05±0.03)mm，椭圆度≤0.03mm，长度为610mm的复丝；将复丝放入玻璃管中保存；

(5)复丝软化且后处理

将获得的复丝包裹后，放入38wt％溶度的盐酸溶液中，恒温30℃恒湿60％rh下静置4h，当复丝变成可弯曲的柔性传像束后，对其两端进行研磨、抛光后处理，即得。

其中，获得的传像束有效区的有效径为d，有效区的中心点起半径为1/4d的区域为中心区，即获得的中心区直径为有效区直径的1/2。按照上述方法获得的光纤单丝直径可达6微米，由于直径很小，分辨率更高，曲率半径极小可小到1mm。在使用这些光纤后传送图像更清晰，传送束的可绕性极佳，可弯曲3万次以上，市场经济性良好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。