本發(fā)明涉及光纖元件領(lǐng)域，特別是涉及一種新型低畸變光纖面板及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、光纖面板是由數(shù)千萬根微米級光學(xué)纖維規(guī)則排列熔合而成的一種光學(xué)元件。這些光學(xué)纖維由高折射率纖芯和低折射率包層復(fù)合而成，光線按照全反射原理在光纖內(nèi)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了光信號的高效傳輸和圖像的高保真?zhèn)鬏敗９饫w面板的工作原理主要涉及光信號的輸入、分配和輸出三個關(guān)鍵步驟，且每根光纖都作為獨(dú)立的傳像單元傳輸光學(xué)信息，具有傳光效率高，級間耦合損失小，傳像清晰、真實(shí)，在光學(xué)上具有零厚度等特點(diǎn)。

2、制備光纖面板的工藝十分繁瑣，當(dāng)前國內(nèi)外普遍采用棒管配合法與三次拉絲工藝。整個流程涵蓋玻璃棒管制備、單絲拉制、復(fù)絲排列、真空熔壓、高溫拉伸及精密光學(xué)加工等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過設(shè)計的六方緊密堆積排列，結(jié)合光吸收絲與填隙絲的插入，有效提升陣列的透過率與成像質(zhì)量，最終制成光纖面板成品。由于光纖面板在制備時，單絲的排列通常遵循正密排六方結(jié)構(gòu)，由于不可避免的人為失誤以及當(dāng)前技術(shù)水平的限制，單絲之間有時會出現(xiàn)對頂?shù)那闆r，即兩根或多根單絲在排列時頂端相互接觸。在后續(xù)的拉絲和加壓處理過程中，對頂?shù)膯谓z由于承受不均勻的張力，容易產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中，導(dǎo)致材料在這些區(qū)域發(fā)生塑性變形。而在熔壓過程中，受到絲徑偏差、以及模具精度的影響，對頂?shù)膯谓z以及單絲由于互相嚙合不能發(fā)生相互錯動，孔隙周圍的單絲經(jīng)過位移變形將孔隙填充，會因壓力分布不均而產(chǎn)生變形，這種變形往往是不可逆的，對棒其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性和光學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，熔壓時，壓板溫度越高，玻璃的粘度越低，中心伸長所需的拉應(yīng)力以及邊緣復(fù)絲被壓縮所需的應(yīng)力越小，導(dǎo)致中心區(qū)域的復(fù)絲伸長與邊緣復(fù)絲的伸長差別也越大，其側(cè)向位移也加大，因此在相同下壓刻度下，壓板溫度越高，中心畸變也會越大。同時，由于板段的邊緣與中心區(qū)域通常存在溫差，當(dāng)原料的粘度隨著熔壓溫度較高而變化較大時，由于溫差所導(dǎo)致的伸長性能差異也會進(jìn)一步導(dǎo)致畸變的產(chǎn)生。這些畸變均降低了圖像傳輸?shù)那逦燃胺€(wěn)定性，嚴(yán)重影響了光纖單絲的結(jié)構(gòu)完整性和最終的性能表現(xiàn)。

3、傳統(tǒng)的光纖面板在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，一次復(fù)絲與二次復(fù)絲均有一定程度的噪聲，尤其是部分二次復(fù)絲邊緣處的光纖單絲已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重變形，形成了較為明顯的噪聲。故二次復(fù)絲在熔壓壓制后，會產(chǎn)生明顯的網(wǎng)格噪聲。相比之下，一次復(fù)絲的網(wǎng)格噪聲較不明顯。因此，如何調(diào)整工藝流程以減少光纖錯位以及嚙合等不可避免的問題導(dǎo)致的畸變和網(wǎng)格噪聲影響、減少高溫熔壓引起光纖單絲畸變問題，成為了光纖制造領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于，提供一種低形變、無網(wǎng)格噪聲的光纖面板的制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種新型低畸變光纖面板的制備方法，包括以下步驟：

4、一次復(fù)絲排版：將一次復(fù)絲進(jìn)行排板，形成緊密堆積排列的正六邊形棒，得到一次復(fù)絲棒；

5、一次復(fù)絲棒固化處理：利用澆注固化法，給一次復(fù)絲棒中的縫隙填充紫外固化膠，再對紫外固化膠進(jìn)行固化，得到初步的坯棒；

6、低低溫熔壓：將坯棒在第一預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行低溫熔壓，得到光纖棒毛坯；

7、切割、拋光：將所述光纖棒毛坯切割成一定厚度的面板毛坯，對面板毛坯進(jìn)行光學(xué)拋光處理，得到新型低畸變光纖面板。

8、所述第一預(yù)設(shè)溫度150~230℃，所述紫外固化膠的折射率為1.46~1.51。

9、所述一次復(fù)絲棒固化處理包括：

10、將一次復(fù)絲棒放置在注膠器內(nèi)的墊臺上，將紫外固化膠進(jìn)行脫泡處理后填充在注膠器內(nèi)，直至紫外固化膠的膠層厚度超過一次復(fù)絲棒底部第一預(yù)設(shè)高度時，停止紫外固化膠的注入，靜置一定時間，紫外固化膠通過毛細(xì)血管作用流動到一次復(fù)絲棒上表面，充分浸透一次復(fù)絲之間的縫隙，并用固化燈照射紫外固化膠，待紫外固化膠固化后，得到初步的坯棒。

11、所述紫外固化膠進(jìn)行脫泡處理包括：

12、將紫外固化膠倒入脫泡筒內(nèi)，將脫泡筒放入脫泡機(jī)中，脫泡筒的體積為5-20ml，所述脫泡機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000~2000rpm，所述排氣泡處理的時間為5~10min，所述靜置的時間為20~40min，對紫外固化膠進(jìn)行排氣泡處理。

13、所述注膠器的內(nèi)部形狀大小與所述一次復(fù)絲棒的外形大小相一致，所述一次復(fù)絲棒的六方對邊尺寸為10~100mm；所述墊臺的高度為0.5~2mm，所述注膠器的壁厚為2~5mm，所述注膠器的高度50-300mm；所述第一預(yù)設(shè)高度為3-20mm。

14、所述一次復(fù)絲的制備方法包括以下步驟：

15、（1）制備光纖棒：

16、將皮玻璃管套裝在芯玻璃棒上，制成光纖棒；

17、（2）將光纖棒拉制成光纖裸絲：

18、將光纖棒在石墨爐中加熱至第二預(yù)設(shè)溫度，待石墨爐中的光纖棒達(dá)到熔融狀態(tài)后,拉制成光纖單絲；

19、（3）拉制一次復(fù)絲：

20、將光纖單絲進(jìn)行六方緊密堆積排列，將光吸收單絲與填隙絲均勻填充在六方堆積的光纖單絲之間的間隙中，得到一次復(fù)合棒，將一次復(fù)合棒在第三預(yù)設(shè)溫度下，以一定的拉絲速度拉制成一次復(fù)絲。

21、所述第二預(yù)設(shè)溫度為700~820℃，所述光纖單絲的絲徑為2.00~2.05mm，所述拉絲速度為10-14m/min，所述第三預(yù)設(shè)溫度為750~850℃。

22、所述皮玻璃管的折射率為1.45~1.51，所述皮玻璃管包括以下質(zhì)量百分含量的組分：

23、二氧化硅（sio2）63.0%~78.0%、氧化鋁（al2o3）3.0%~5.0%、氧化硼（b2o3）2.0%~5.0%、氧化鈉（na2o）1.1%~2.9%、氧化鉀（k2o）5.1%~12.0%、氧化鎂（mgo）2.1%~10.0%、氧化鍶（sro）0.1%~7.0%、氧化鋅（zno）0.1%~2.0%、氟（f2）0.1%~4.5%；

24、所述芯玻璃棒的折射率為1.79~1.81；所述芯玻璃棒包括以下質(zhì)量百分含量的組分：

25、二氧化硅（sio2）10%~45%、氧化硼（b2o3）1%~15%、氧化鋁（al2o3）2%~13%、氧化鋅（zno）4%~11%、氧化鈣（cao）3%~17%、氧化鉛（pbo）14%~40%、氧化鋰（li2o）0%~12%、氧化鈦（tio2）2%~12%、氧化鋯（zro2）3%~10%、氧化鉍（bi2o3）1%~13%。

26、本發(fā)明還提供一種新型低畸變光纖面板，按照所述的制備方法制備得到。

27、本發(fā)明又提供一種所述的新型低畸變光纖面板在與電荷耦合器件chargecoupled?device，ccd或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體complementary?metal-oxidesemiconductor，cmos耦合時的應(yīng)用，所述耦合時用的膠水與所述紫外固化膠為同種型號的物質(zhì)。

28、借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：

29、本發(fā)明發(fā)現(xiàn)在熔壓的過程中，二次復(fù)絲形成的形變較大，網(wǎng)格噪聲較多，而一次復(fù)絲變形相對較小，傳像造成的噪聲也相對較少。因此，本發(fā)明將一次復(fù)絲進(jìn)行排板，形成緊密堆積排列的正六邊形棒；然后利用紫外固化膠澆注，進(jìn)行一次復(fù)絲間的耦合加固，形成統(tǒng)一的整體；由于紫外固化膠自身熔點(diǎn)相對較低，故在150~230℃溫度下進(jìn)行低溫熔壓，進(jìn)行進(jìn)一步的成型，使坯體結(jié)構(gòu)更加緊密，兼顧傳像效果的同時有效的減少二次復(fù)絲由于高溫熔壓造成的六邊形復(fù)絲界面處的纖維變形。

30、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。