CN110703381B - 一种光纤面板制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤面板制备方法，其将多根光纤复丝紧密堆积成柱状的芯段，再在芯段的外侧紧密堆积多根替品丝以形成能包裹芯段的工废段，工废段与芯段共同组成毛坯组合体，将毛坯组合体压制成型后加工去除工废段。本发明通过在光纤复丝组成的芯段外包裹多根替品丝以共同熔压成型，再去除替品丝所形成的工废段，得到光纤面板。在保证光纤面板的成品质量同时，避免了现有技术中工废段的光纤复丝被浪费的现象，减少了制备过程中光纤复丝的材料损耗，且缩短了制作周期，起到降本增效的效果。

Description

一种光纤面板制备方法

技术领域

本发明涉及光学纤维技术领域中的一种制备方法，特别是一种光纤面板制备方法。

背景技术

高性能光学纤维面板(以下简称光纤面板)是由成千上万根规则紧密排列的光导纤维经过排板、热熔压、退火、粗加工和精加工等工序加工成型的光纤元件，它在光学上具有传光效率高，级间耦合损失小，传像清晰真实、零厚度等特点。光纤面板广泛地应用于各种阴极射线管、摄像管、CCD耦合及其他需要传送图像的仪器和设备中。

现有的光纤面板制作工艺主要分为以下几个步骤：

一、复合光纤丝的拉制。将纤芯玻璃棒与纤皮玻璃管进行套装组合，在拉丝设备上高温拉制得到单光纤丝。再将单光纤丝进行多次组合拉制，最后得到符合要求的复合光纤丝。

二、复合光纤丝的排列组合。将复合光纤丝进行定长切割，然后在辅助设备中进行有序排列组合。排列组合完毕后，通过捆扎等方式对复合光纤丝组合体进行垂直光纤方向上的固定。最终复合光纤丝组合体的形状及尺寸必须与热熔压模具内部成型腔相匹配。

三、光纤面板毛坯的高温压制成型。将复合光纤丝组合体放入热熔压模具成型腔内，再完成模具其余部件的组装。然后将模具整体放入热熔压炉中进行升温、保温。在600℃～800℃的高温环境下，对热熔压炉进行抽气处理，再使用液压设备对模具施加特定方向的压力，推动模具部件挤压离散光纤复丝进行高温聚合，光纤面板毛坯成型。

四、光纤面板成品光学加工。通过切割、铣磨、抛光等方式对光纤面板毛坯进行加工，最后得到光纤面板成品。

由前述工艺流程可知，光纤面板毛坯是由多次组合拉制后得到的复合光纤丝高温聚合而成的。由于光纤面板成品形状一般为圆形，且光纤面板毛坯外围复合光纤在高温挤压过程中变形较严重，传像效果不佳，因此在后续的光学加工中，毛坯外围的工废段是要通过磨削去除的。参照图1，将光纤面板毛坯外围的工废段12磨削去除，意味着部分的光纤复丝1无法得到有效利用。考虑到复合光纤1拉制时间周期长，加工原材料昂贵，上述工艺极大地提高了光纤面板的制作成本。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种光纤面板制备方法，其能在保证光纤面板质量的前提下，降低制作成本。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种光纤面板制备方法，其将多根光纤复丝紧密堆积成柱状的芯段，再在芯段的外侧紧密堆积多根替品丝以形成能包裹芯段的工废段，工废段与芯段共同组成毛坯组合体，将毛坯组合体压制成型后加工去除工废段。

作为上述技术方案的进一步改进，包括以下步骤：

A.在排列辅助模中放入并排列光纤复丝及替品丝，组装排列辅助模，使替品丝形成的工废段紧密包裹光纤复丝形成的芯段，得到毛坯组合体；

B.熔压毛坯组合体，得到成型的光纤面板毛坯；

C.将光纤面板毛坯脱模退火，然后进行机加工去除工废段。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤A前先制备光纤复丝，制备步骤包括：先通过管棒组合拉制得到圆柱状的单光纤丝，然后将单光纤丝组合拉制得到六棱柱状的一次复合光纤丝，再将一次复合光纤丝组合拉制得到二次复合的光纤复丝，所述光纤复丝呈六棱柱状。

作为上述技术方案的进一步改进，所述替品丝为单光纤丝或玻璃棒，所述玻璃棒为圆柱状或六棱柱状。

作为上述技术方案的进一步改进，当替品丝为单光纤丝或圆柱状的玻璃棒时，所述替品丝的外径与光纤复丝横截面的内接圆直径相等。

作为上述技术方案的进一步改进，当替品丝为六棱柱状的玻璃棒时，玻璃棒为六棱柱状，玻璃棒的横截面尺寸与复合光纤的横截面尺寸相同。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤A中，毛坯组合体的两端均伸出排列辅助模，绑扎毛坯组合体的两端以固定光纤复丝与替品丝的排列位置。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤B中，将绑扎好的毛坯组合体放入熔压成型模中，熔压成型。

作为上述技术方案的进一步改进，替品丝的横截面颜色与光丝复丝的横截面颜色不相同。

本发明的有益效果是：本发明通过在光纤复丝组成的芯段外包裹多根替品丝以共同熔压成型，再去除替品丝所形成的工废段，得到光纤面板。在保证光纤面板的成品质量同时，避免了现有技术中工废段的光纤复丝被浪费的现象，减少了制备过程中光纤复丝的材料损耗，且缩短了制作周期，起到降本增效的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是现有技术中光纤面板毛坯的横截面示意图；

图2是本发明的实施例一中光纤面板毛坯的横截面示意图；

图3是本发明的实施例二中光纤面板毛坯的横截面示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

实施例一

本实施例中的光纤面板制备方法，选用单光纤丝2作为替品丝，包括以下步骤：

一、光纤复丝的制备。

通过管棒组合拉制得到单光纤丝2，然后将单光纤丝2组合拉制得到六棱柱状的一次复合光纤丝，再将一次复合光纤丝组合拉制得到六棱柱状的光纤复丝1。

二、光纤复丝的排列与熔压成型。

A.在排列辅助模中放入并排列光纤复丝1及单光纤丝2，排列的位置参照图2。由于单光纤丝2制作的周期短，因此能提高整个制备过程的效率。

排列的方式既可是在模具中从下到上逐层放入光纤复丝1与单光纤丝2；也可是先将多根光纤复丝1紧密堆积成柱状的芯段11，再将多根单光纤丝2均匀地包裹在芯段11的外侧，最后将排列好的毛坯组合体放入模具中。

使光纤复丝1与单光纤丝2的两端均伸出排列辅助模，在组装排列辅助模前，绑扎毛坯组合体的两端，以相对固定各光纤复丝1与单光纤丝2的位置。优选地，可使单光纤丝2的长度大于光纤复丝1，光纤复丝1的两端均位于排列辅助模内，单光纤丝2的两端均伸出排列辅助模，绑扎毛坯组合体中工废段12的两端，由于单光纤丝2均包裹在芯段11的外侧，因此在绑紧工废段12的单光纤丝2时，同时也固定了工废段12内侧的光纤复丝1的位置。

单光纤丝2的直径与光纤复丝1的内接圆直径相等，保证光纤复丝1与单光纤丝2能紧密堆积。由于单光纤丝2与复合光纤1的材料相同，软化温度区间和热膨胀系数等指标都较为接近，因此使用单光纤丝2在熔压的过程中，不会对芯段11的光纤复丝造成影响。

B.将毛坯组合体从排列辅助模中取出，毛坯组合体整体放入熔压成型模中。在600～800℃的高温下，熔压毛坯组合体，得到成型的光纤面板毛坯，光纤面板毛坯的横截面为正六边形。

C.将光纤面板毛坯脱模退火，然后磨削去除光纤面板中的工废段12。由于单光纤丝2在传光性能上与复合光纤1有较大差异，在光照条件下两者的截面呈现不同的颜色，因此可在光纤面板毛坯的其中一端设置光源，一边观察光纤面板毛坯另一端呈现的颜色以区分芯段11与工废段12的界线，一边磨削去除工废段12。

优选地，当步骤A中选用了长度大于复合光纤1的单光纤丝2时，则可直接磨削去除工废段12，因为工废段12的长度大于符合光纤1的长度，所以芯段11与工废段12的界线易于区分。

实施例二

本实施例中的光纤面板制备方法，选用六棱柱状的玻璃棒3作为替品丝，包括以下步骤：

一、光纤复丝的制备。

通过管棒组合拉制得到单光纤丝2，然后将单光纤丝2组合拉制得到六棱柱状的一次复合光纤丝，再将一次复合光纤丝组合拉制得到六棱柱状的光纤复丝1。

二、光纤复丝的排列与熔压成型。

A.在模具中放入并排列光纤复丝1及六棱柱状的玻璃棒3，排列的位置参照图3。

排列的方式既可是在排列辅助模中从下到上逐层放入光纤复丝1与玻璃棒3；也可是先将多根光纤复丝1紧密堆积成柱状的芯段11，再将多根玻璃棒3均匀地包裹在芯段11的外侧，最后将排列好的毛坯组合体放入排列辅助模中。

使光纤复丝1与玻璃棒3的两端均伸出排列辅助模，在组装排列辅助模前，绑扎毛坯组合体的两端，以相对固定各光纤复丝1与玻璃棒3的位置。优选地，使玻璃棒3的长度大于光纤复丝1，光纤复丝1的两端均位于排列辅助模内，单光纤丝2的两端均伸出排列辅助模，绑扎毛坯组合体中工废段12的两端，由于玻璃棒3均包裹在芯段11的外侧，因此在绑紧工废段12的玻璃棒3时，同时也固定了工废段12内侧的光纤复丝1的位置。

玻璃棒3的横截面尺寸与光纤复丝1的横截面尺寸相同，因此玻璃棒3能与光纤复丝实现无缝拼接，保证紧密堆积。选用的玻璃棒3，其软化温度区间与光纤复丝1的软化温度区间完全或部分重合，从而在高温下，玻璃棒3能充分软化，与光纤复丝1进行挤压聚合。另外，玻璃棒3的热膨胀系数与光纤复丝1的热膨胀系数相接近，避免在后续的升、降温过程中光纤面板毛坯由于热应力过大产生炸裂。

B.将毛坯组合体从排列辅助模中取出，毛坯组合体整体放入熔压成型模中。高温熔压毛坯组合体，得到成型的光纤面板毛坯，光纤面板毛坯的横截面为正六边形。

C.将光纤面板毛坯脱模退火，然后磨削去除光纤面板中的工废段12。由于玻璃棒3在材质、传光性能上与复合光纤1有较大差异，因此两者的截面呈现不同的颜色，可通过观察光纤面板毛坯端面呈现的颜色以区分芯段11与工废段12的界线，并磨削去除工废段12。

优选地，当步骤B中选用了长度大于复合光纤1的玻璃棒3时，则可直接磨削去除工废段12，因为工废段12的长度大于符合光纤1的长度，所以芯段11与工废段12的界线易于区分。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种光纤面板制备方法，其特征在于：将多根光纤复丝(1)紧密堆积成柱状的芯段(11)，再在芯段(11)的外侧紧密堆积多根替品丝以形成能包裹芯段(11)的工废段(12)，工废段(12)与芯段(11)共同组成毛坯组合体，将毛坯组合体压制成型后加工去除工废段(12)，所述替品丝为单光纤丝(2)或玻璃棒(3)，所述玻璃棒(3)为圆柱状或六棱柱状。

2.根据权利要求1所述的光纤面板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.在排列辅助模中放入并排列光纤复丝(1)及替品丝，组装排列辅助模，使替品丝形成的工废段(12)紧密包裹光纤复丝(1)形成的芯段(11)，得到毛坯组合体；

B.熔压毛坯组合体，得到成型的光纤面板毛坯；

C.将光纤面板毛坯脱模退火，然后进行机加工去除工废段(12)。

3.根据权利要求2所述的光纤面板制备方法，其特征在于，在步骤A前先制备光纤复丝，制备步骤包括：先通过管棒组合拉制得到圆柱状的单光纤丝(2)，然后将单光纤丝(2)组合拉制得到六棱柱状的一次复合光纤丝，再将一次复合光纤丝组合拉制得到二次复合的光纤复丝(1)，所述光纤复丝(1)呈六棱柱状。

4.根据权利要求1所述的光纤面板制备方法，其特征在于：当替品丝为单光纤丝(2)或圆柱状的玻璃棒(3)时，所述替品丝的外径与光纤复丝(1)横截面的内接圆直径相等。

5.根据权利要求1所述的光纤面板制备方法，其特征在于：当替品丝为六棱柱状的玻璃棒(3)时，玻璃棒(3)的横截面尺寸与复合光纤的横截面尺寸相同。

6.根据权利要求2所述的光纤面板制备方法，其特征在于：在步骤A中，毛坯组合体的两端均伸出排列辅助模，绑扎毛坯组合体的两端以固定光纤复丝(1)与替品丝的排列位置。

7.根据权利要求6所述的光纤面板制备方法，其特征在于：在步骤B中，将绑扎好的毛坯组合体放入熔压成型模中，熔压成型。

8.根据权利要求2所述的光纤面板制备方法，其特征在于：替品丝的横截面颜色与光丝复丝的横截面颜色不相同。

Images