CN108594362B - 红外光纤面板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种红外光纤面板及其制备方法，其制备方法包括：通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；将芯料熔融，置于所述的坯板一端并加压，在坯板另一端抽真空，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工，得到红外光纤面板。本申请的红外光纤面板在1000‑2000nm红外波长下有响应，大大提升光纤面板在各个领域的使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学纤维技术领域，特别是涉及一种红外光纤面板及其制备方法。
背景技术
光学纤维面板(简称光纤面板)，由数千万根光纤规则排列而成，具有数值孔径高、级间耦合损失小、分辨率高、光学零厚度等特点，可以无失真地传递高清晰度图像，广泛应用于微光像增强器、高亮度高清晰显示器、光电耦合(CCD、CMOS)及其它高清晰图像接收、传输和耦合的仪器和设备中。
光纤面板的常规制备工艺要经历三次拉丝和一次熔压四次高温成型过程，对基体玻璃的稳定性、粘度、抗析晶性能有一定要求。红外玻璃由于稳定性差、粘度小、抗析晶性能差，难以通过常规工艺制备成红外光纤面板。因此现有的光纤面板的光谱响应范围在400-900nm之间，对900nm以上的红外光不敏感，制约了其使用范围。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型的红外光纤面板及其制备方法，所要解决的技术问题是使其避免了常规工艺中的四次高温成型过程，对玻璃稳定性、抗析晶性能要求不高，得到的红外光板对1000-2000nm红外光有响应，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种红外光纤面板的制备方法，其包括：
通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；
通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；
将芯料熔融，置于所述的坯板一端并加压，在坯板另一端抽真空，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工，得到红外光纤面板。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的微孔骨架单元的孔径为4-50μm。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的光纤面板皮层为红外非晶体材料。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的光纤面板皮层的厚度为0.5-5μm。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的芯料为红外玻璃材料。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的芯料的折射率大于光纤面板皮层的折射率。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的加压为气压或机械压，加压压力为0-5MPa。
优选的，前述的红外光纤面板的制备方法，其中所述的抽真空的真空度小于等于1Pa。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种红外光纤面板，由前述的方法制备而得；所述的红外光纤面板，其包括：
微孔结构骨架，包括多个微孔骨架单元；
光纤面板皮层，附着在所述的微孔骨架单元的内壁；
芯料，填充在所述的光纤面板皮层的微孔内，附着在所述的光纤面板皮层的内壁。
借由上述技术方案，本发明红外光纤面板及其制备方法至少具有下列优点：
本申请提出通过原子层沉积技术应用于红外光纤面板的制备，首先通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗工艺制成微孔结构的玻璃骨架，然后通过原子层沉积工艺在微通道内沉积一层低折射率的红外非晶体作为光纤面板皮料，最后在一端加压另一端负压作用下填充熔融高折射率的红外玻璃作为光纤面板芯料。该技术的实现，将突破现有材料和工艺的限制，制备出红外光纤面板，在1000-2000nm红外波长下有响应，大大提升光纤面板在各个领域的使用性能。
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是红外光纤面板的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的红外光纤面板及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明的一个实施例提出的一种红外光纤面板的制备方法，其包括：
通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；
通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；
将芯料熔融，置于所述的坯板一端并加压至0-5MPa，在坯板另一端抽真空至真空度小于等于1Pa，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工，得到红外光纤面板。
优选的，微孔骨架单元的孔径为4-50μm，同轴度为10-20μm，平行度为1-2μm，平面度为0.1-0.2μm。
优选的，光纤面板皮层为红外非晶体材料。厚度为0.5-5μm。红外非晶体材料为ZnS、ZnCl2、ZnBr2、BeF2或ZrF4。
优选的，芯料为红外玻璃材料。芯料为硫系红外芯玻璃、氯化物玻璃、碲酸盐玻璃、锗酸盐玻璃或铝酸钙玻璃。
芯料折射率大于光纤面板皮层的折射率，二者差值越大数值孔径越大，即采光性能越强。
如图1所示，本发明的另一实施例提出一种红外光纤面板，由前述的方法制备而得；所述的红外光纤面板，其包括：
微孔结构骨架1，包括多个微孔骨架单元2；
光纤面板皮层3，附着在所述的微孔骨架单元2的内壁；
芯料4，填充在所述的光纤面板皮层3的微孔内，附着在所述的光纤面板皮层3的内壁。
实施例1
本发明的一个实施例提出的一种红外光纤面板的制备方法，其包括：
通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；微孔骨架单元的同轴度为10μm，平行度为2μm，平面度为0.1μm，孔径为4μm。
通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；光纤面板皮层材料为ZnS，厚度为0.5μm。
将芯料加热至650℃熔融，置于所述的坯板一端，在坯板另一端抽真空至真空度小于等于10-2Pa，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工获得成品尺寸，得到红外光纤面板。其中芯料为硫系红外芯玻璃。
本发明的另一实施例提出一种红外光纤面板，由实施例1的方法制备而得；所述的红外光纤面板，其包括：
微孔结构骨架，包括多个微孔骨架单元；
光纤面板皮层，附着在所述的微孔骨架单元的内壁；
芯料，填充在所述的光纤面板皮层的微孔内，附着在所述的光纤面板皮层的内壁。
实施例1的红外光纤面板在1000-2000nm红外波长范围内均有响应。
实施例2
本发明的一个实施例提出的一种红外光纤面板的制备方法，其包括：
通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；微孔骨架单元的同轴度为10μm，平行度为1μm，平面度为0.2μm，孔径为25μm。
通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；光纤面板皮层材料为ZnCl2，厚度为2μm。
将芯料加热至680℃熔融，置于所述的坯板一端并加压至3MPa，在坯板另一端抽真空至真空度小于等于1Pa，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工获得成品尺寸，得到红外光纤面板。其中芯料为氯化物玻璃。
本发明的另一实施例提出一种红外光纤面板，由实施例2的方法制备而得；所述的红外光纤面板，其包括：
微孔结构骨架，包括多个微孔骨架单元；
光纤面板皮层，附着在所述的微孔骨架单元的内壁；
芯料，填充在所述的光纤面板皮层的微孔内，附着在所述的光纤面板皮层的内壁。
实施例2的红外光纤面板在1000-2000nm红外波长范围内均有响应。
实施例3
本发明的一个实施例提出的一种红外光纤面板的制备方法，其包括：
通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；微孔骨架单元的同轴度为20μm，平行度为1.5μm，平面度为0.15μm，孔径为15μm。
通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；光纤面板皮层材料为ZrF4，厚度为2μm。
将芯料加热至660℃熔融，置于所述的坯板一端并加压至5MPa，在坯板另一端抽真空至真空度小于等于10-2Pa，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工获得成品尺寸，得到红外光纤面板。其中芯料为铝酸钙玻璃。
本发明的另一实施例提出一种红外光纤面板，由实施例3的方法制备而得；所述的红外光纤面板，其包括：
微孔结构骨架，包括多个微孔骨架单元；
光纤面板皮层，附着在所述的微孔骨架单元的内壁；
芯料，填充在所述的光纤面板皮层的微孔内，附着在所述的光纤面板皮层的内壁。
实施例3的红外光纤面板在1000-2000nm红外波长范围内均有响应。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种红外光纤面板的制备方法，其特征在于，其包括：
通过棒管组合、拉丝、排板、熔压、酸洗，得到微孔结构骨架；其中微孔结构骨架包括多个微孔骨架单元；
通过原子层沉积法在所述的微孔骨架单元内沉积光纤面板皮层，得到坯板；
将芯料熔融，置于所述的坯板一端并加压，在坯板另一端抽真空，将所述的芯料填充至所述的坯板的微孔内，机械加工，得到红外光纤面板。
2.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的微孔骨架单元的孔径为4-50μm。
3.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的光纤面板皮层为红外非晶体材料。
4.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的光纤面板皮层的厚度为0.5-5μm。
5.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的芯料为红外玻璃材料。
6.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的芯料的折射率大于光纤面板皮层的折射率。
7.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的加压为气压或机械压，加压压力为0-5MPa。
8.根据权利要求1所述的红外光纤面板的制备方法，其特征在于，所述的抽真空的真空度小于等于1Pa。
9.一种红外光纤面板，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的方法制备而得；所述的红外光纤面板，其包括：
微孔结构骨架，包括多个微孔骨架单元；
光纤面板皮层，附着在所述的微孔骨架单元的内壁；
芯料，填充在所述的光纤面板皮层的微孔内，附着在所述的光纤面板皮层的内壁。
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