包邊玻璃及光學纖維傳像元件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學纖維技術領域，尤其涉及一種包邊玻璃及光學纖維傳像元件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]光學纖維是一種光傳導工具，而光學纖維傳像元件(包括光纖面板、光纖倒像器、光纖光錐等)是由數(shù)千萬根平行排列的光學纖維經(jīng)熔壓形成的高分辨力圖像傳像元件，光學纖維傳像元件具有結構簡單，體積小，數(shù)值孔徑大，傳光效率高，級間耦合損失小，傳像清晰、真實，在光學上具有零厚度，能改善邊緣像質等特點。最典型的應用是作為微光像增強器的光學輸入、輸出窗口，對提高成像器件的品質起著重要的作用，廣泛地應用于軍事、刑偵、航天、醫(yī)療等領域的各種陰極射線管、攝像管、CCD耦合、醫(yī)療器械顯示屏以及高清晰度電視成象和其他需要傳送圖像的儀器和設備中，是當今世紀光電子行業(yè)的高科技尖端產(chǎn)品Ο
[0003]光學纖維傳像元件制備過程中的芯料由于要使用折射率高的玻璃料，并且近年來隨著國際上環(huán)保觀念的逐漸深入，一些重金屬元素氧化物如As203、Sb203、BaO、PbO、CdO等逐漸被禁止使用，所以芯料玻璃必須使用稀土氧化物如La203、Nb205、Y203以提高玻璃的折射率，而提高光學纖維傳像元件的芯料玻璃的折射率，不僅可以提高玻璃的有效數(shù)值孔徑，而且能很好的提高光纖面板、光纖倒像器、光纖光錐等的性能，并且通常光學纖維傳像元件用的芯料玻璃成分中稀土氧化物占30% -50%的質量百分比，這種較高比例的稀土氧化物的使用大大提高了光學纖維傳像元件的原材料成本。
[0004]光學纖維傳像元件由于制造工藝和后續(xù)制管裝配過程的需要，從半成品坯板到最終成品，有一部分材料無需傳像功能但又對光學纖維傳像元件在制造過程中起保護作用或在后續(xù)裝配中起連接作用，如型號為21.85倒像器，其成品外圓尺寸為21.85mm，半成品還板外圓尺寸約為26.85mm，其中，在半成品還板的后續(xù)冷加工過程將厚度約為2.5mm的外圓狀材料磨削掉形成最終產(chǎn)品，被磨削掉的這部分光學纖維材料在上述坯板中約占33.8%的質量比，造成了原材料的浪費；又如型號為40/13-的光纖面板，成品外圓尺寸約為Φ50.6mm，有效傳像尺寸約為Φ43.25mm，光學纖維面板的最外層厚度約3.68mm為封接部分，用于與其他元件裝配，上述封接部分的材料是無需傳像功能的，該部分光學纖維材料約占26.7%的質量比，也造成了原材料的浪費。由上述可知，由于光學纖維材料的芯料玻璃中使用了稀土氧化物而提高了其成本，現(xiàn)又因光學纖維傳像元件因其工藝和后續(xù)裝配原因而存在一部分不必具有傳像功能的光學纖維材料，因此造成了光學纖維材料的浪費，增加了光學纖維傳像元件的生產(chǎn)成本，產(chǎn)生了嚴重的經(jīng)濟損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種包邊玻璃及光學纖維傳像元件及其制備方法，主要目的是降低光學纖維傳像元件的生產(chǎn)成本。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明主要提供了如下技術方案:
[0007]—方面，本發(fā)明提供了一種包邊玻璃，其原料由如下質量百分含量的組分組成:
[0008]Si02 60 % -75%, B203 7 % -16 %, A1203 0.5 % -4.5 %, K20 5 % -10 %, Na204% -8%，CaO 和 / 或 MgO 1% -3%, Li20 0.2% -1%, CaF2 0.2% ~1%0
[0009]作為優(yōu)選，所述包邊玻璃的原料由如下質量百分含量的組分組成:Si0265% -70%,B203 9% -12%,A1203 2% ~4.5%,K20 5% -8%,Na20 5%-7%，CaO 和 / 或 MgO1% -3%, Li20 1 %, CaF2 1%。
[0010]作為優(yōu)選，所述包邊玻璃在20 °C -300 °C條件下的膨脹系數(shù)為74X 10 7-84X 10 71/°C ;所述包邊玻璃的軟化溫度為580°C _630°C。
[0011]另一方面，本發(fā)明提供了上述包邊玻璃的制備方法，按原料配方制備玻璃配合料，將所述玻璃配合料熔化成玻璃液，將所述玻璃液澆注于經(jīng)過預熱的耐熱鋼模具內(nèi)，所述玻璃液固化后得到玻璃塊，將所述玻璃塊退火、冷卻并脫模，得到包邊玻璃。
[0012]作為優(yōu)選，所述熔化是在玻璃熔化爐中進行，所述熔化的溫度為1350°C -1450°C，熔化后保溫5-8小時，保溫期間對所述玻璃液進行3次機械攪拌；所述耐熱鋼模具的預熱溫度為450°C -650°C ;所述退火是在馬弗爐中進行，所述退火的溫度為550°C _650°C。
[0013]又一方面，本發(fā)明提供了一種光學纖維傳像元件的制備方法，包括排板過程和熔壓成型過程，通過排板得到光學纖維預熔體，所述光學纖維預熔體包括光學纖維傳像元件本體和包邊，所述包邊將所述光學纖維傳像元件本體的側表面包裹形成外包層；所述包邊的材料為權利要求1所述的包邊玻璃；將所述光學纖維預熔體熔壓成型及冷加工后得到具有包邊的光學纖維傳像元件。
[0014]作為優(yōu)選，光學纖維絲在20 V -300 °C條件下的膨脹系數(shù)為74X10 7-84X 10 71/°C。
[0015]作為優(yōu)選，所述光學纖維傳像元件本體為正六棱柱，所述光學纖維預熔體為正六棱柱；所述光學纖維預熔體是由所述包邊玻璃經(jīng)過切割、表面研磨及拋光處理后得到的玻璃片緊貼于所述光學纖維傳像元件本體的側表面而得到，或所述光學纖維預熔體是由所述包邊玻璃經(jīng)過切割、表面拋光及拉制成絲后得到的玻璃絲排列于所述光學纖維傳像元件本體的側表面而得到；所述玻璃絲的絲徑與二次光學纖維絲的絲徑相同。
[0016]又一方面，本發(fā)明提供了一種光學纖維傳像元件，所述光學纖維傳像元件包括光學纖維傳像元件本體和包邊，所述包邊將所述光學纖維傳像元件本體的側表面包裹形成外包層。
[0017]作為優(yōu)選，所述光學纖維傳像元件包括光學纖維傳像元件本體和包邊，所述包邊將所述光學纖維傳像元件本體的側表面包裹形成外包層；所述包邊的材料為權利要求1所述的包邊玻璃。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]本發(fā)明針對光學纖維傳像元件在其制造工藝和后續(xù)制管裝配過程中，存在部分無需具有傳像功能且生產(chǎn)成本較高的光學纖維材料而產(chǎn)生原材料浪費的技術問題，利用性能較好且成本較低的包邊玻璃代替上述部分不需具傳像功能且成本較高的光學纖維材料，從而達到了降低光學纖維傳像元件生產(chǎn)成本的技術目的。
【附圖說明】
[0020]圖1為光學纖維預熔體1 ;
[0021]圖2為光學纖維預熔體2。
[0022]附圖標記:1.光學纖維傳像元件本體，2.玻璃片，3.玻璃絲。
【具體實施方式】
[0023]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下以較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明申請的【具體實施方式】、技術方案、特征及其功效，詳細說明如后。下述說明中的多個實施例中的特定特征、結構、或特點可由任何合適形式組合。
[0024]實施例1
[0025]準確稱取如下原料:Si024 9 9 3g，B203 1149g，A1203 147g，K20 530.8g，Na20322.7g，CaO 268g，MgO 124g，Li20 167g，CaF2 64g ;As203 25g ;
[0026]將上述原料充分混合并研磨均勻后得到玻璃配合料；將上述玻璃配合料放入鉑金坩禍中，再將鉑金坩禍置于玻璃熔化爐中熔化，熔化溫度1420°C，熔化后保溫6小時，保溫期間對玻璃液進行3次機械攪拌以改善玻璃液的熔化質量與澄清質量；
[0027]將熔化的玻璃液澆鑄在經(jīng)過500°C預熱的U型耐熱鋼模具內(nèi)，再將固化后的玻璃試樣移至于550°C的馬弗爐中進行退火，保溫退火3小時后將電爐關閉，再隨爐冷卻自然降溫到室溫得到長方體玻璃塊，所述長方體玻璃塊即為包邊玻璃；同時，再用上述制備包邊玻璃的玻璃液澆鑄一個直徑為8mm，長度為60mm的玻璃棒制品以供性能測試，通過對玻璃棒制品的測試，得到包邊玻璃的膨脹系數(shù)為82X10 71/°C，軟化溫度(Tf)約為626°C。
[0028]實施例2
[0029]準確稱取如下原料:Si025 4 09g，B203 1077g，A120