本文選題：硫系玻璃 + 中紅外光纖傳像束��； 參考：《江蘇師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：以柔性硫系紅外光纖傳像束替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)傳光元件作為傳輸元件,與紅外探測(cè)器相連用于紅外圖像傳輸,極大的優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減小系統(tǒng)重量和體積,可顯著降低紅外成像系統(tǒng)的制備成本,提高系統(tǒng)性能;而且,紅外光纖傳像束可用于在強(qiáng)電磁輻射、危險(xiǎn)環(huán)境以及狹小空間中傳輸熱量分布,在國(guó)防、醫(yī)療、工業(yè)檢測(cè)、安防等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。因此,針對(duì)柔性高分辨率硫系紅外光纖傳像束的制備及其光學(xué)性能研究具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。然而,因硫系玻璃光纖化學(xué)鍵較弱引起的機(jī)械性能較差、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低等問題,導(dǎo)致單絲直徑通常很難小于50μm、與酸溶玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱膨脹系數(shù)等關(guān)鍵物理參數(shù)不匹配等。因此,柔性高分辨率硫系光纖傳像束的制備和應(yīng)用仍需克服諸多技術(shù)難題。本文旨在探索制備柔性硫系光纖傳像束方法和實(shí)現(xiàn)高分辨率的紅外熱像傳輸,通過提高單絲的機(jī)械性能、調(diào)整光纖單絲結(jié)構(gòu)、優(yōu)化單絲排列方式等改進(jìn)硫系光纖傳像束的制備工藝,并分析了改進(jìn)的制備工藝對(duì)硫系光纖傳像束的分辨率、填充率、串?dāng)_及與紅外CCD的耦合效果等影響,最終制備了高分辨柔性的光纖傳像束,并進(jìn)行了它們?cè)跓嵯駛鬏敺矫娴膽?yīng)用研究,主要工作和獲得的結(jié)果如下:(1)通過引入特征溫度與硫系玻璃相匹配的高性能熱塑性聚合物聚酰亞胺(PEI)作為光纖包層,有效提高了單絲光纖機(jī)械強(qiáng)度,降低光纖傳像束的斷絲率,結(jié)合復(fù)絲工藝制備了像元數(shù)為900、單絲直徑為80μm的As2S3/PEI光纖傳像束。計(jì)算得到其斷絲率為1%,分辨率為7lp/mm,串?dāng)_率為1%。通過制備的傳像束作為傳輸介質(zhì)得到了清晰的電烙鐵紅外圖像,但由于單絲直徑大、串?dāng)_率高等因素導(dǎo)致光纖傳像束分辨率低,通過其獲得的熱圖像細(xì)節(jié)不清晰。(2)為進(jìn)一步提高光纖傳像束的分辨率,通過復(fù)絲工藝制備了由~810000根單絲呈高度規(guī)則六邊形結(jié)構(gòu)堆積而成的As2S3/PEI光纖傳像束,其中單絲直徑為10μm、As2S3芯徑為9μm。經(jīng)計(jì)算,所得傳像束的橫截面面積為110 mm2,填充率為50%、分辨率為45lp/mm、串?dāng)_率為~2.5%。通過長(zhǎng)度為6cm的光纖傳像束獲得輪廓一致、細(xì)節(jié)清晰的電絡(luò)鐵熱像圖。但去除光纖表面的PEI包層使單絲間串?dāng)_率急劇增加,雖然實(shí)現(xiàn)柔性,但卻導(dǎo)致獲得圖像模糊。(3)為實(shí)現(xiàn)傳像束柔性的同時(shí),有效減小其串?dāng)_率,通過引入玻璃擠壓技術(shù)制備了具有超大芯包比例的單絲預(yù)制棒,制備了包含~200000根As40S60/As38S62/PEI纖芯/內(nèi)包層/外包層單絲結(jié)構(gòu)、橫截面積≥30mm2的傳像束,有效地將光纖傳像束的串?dāng)_率降低至1.5%;同時(shí),減小了復(fù)絲束外層的PEI保護(hù)層厚度,有效提高了光纖的填充率、減少了熱像圖中的黑色柵格,有效提高了熱像圖的清晰度。使用特定溶劑去除光纖傳像束單絲表面的PEI,最終獲得了柔性光纖傳像束。(4)為提高傳像束輸出端與紅外CCD的耦合效率,采用精密玻璃擠壓工藝得到橫截面為正方形結(jié)構(gòu)的As2S3光纖預(yù)制棒;并通過控制拉絲工藝,以PEI為外包層得到橫截面為正方形結(jié)構(gòu)的As2S3/PEI單絲,結(jié)合復(fù)絲工藝將單絲以正方形結(jié)構(gòu)排列制得As2S3/PEI光纖傳像束,顯著提高了填充系數(shù),達(dá)到≥85%。有效解決了傳像束輸出端面與CCD耦合不對(duì)稱的問題。
[Abstract]:The flexible sulfur system infrared optical fiber transmission beam is used instead of the traditional hard transmission element as the transmission element, which is connected with the infrared detector for infrared image transmission. It greatly optimizes the system structure, reduces the system weight and volume, and can significantly reduce the preparation cost of the infrared imaging system and improve the system performance. Furthermore, the infrared optical fiber transmission beam can be used. The distribution of heat distribution in strong electromagnetic radiation, dangerous environment and small space has an important application prospect in the fields of national defense, medical treatment, industrial testing, security and other fields. Therefore, it has very important application value for the preparation and optical properties of flexible high resolution sulfur based infrared optical fiber transmission beam. However, the sulfur based glass light is used. The weak mechanical properties and low glass transition temperature caused by the weak chemical bond of fiber lead to the difficulty of the monofilament diameter less than 50 mu m, the glass transition temperature of acid soluble glass, the key physical parameters such as the thermal expansion coefficient and so on. Therefore, the preparation and application of the flexible high resolution sulfur system optical fiber beam still need to overcome many techniques. The purpose of this paper is to explore the preparation of a flexible sulfur based optical fiber transmission method and the high resolution infrared thermal image transmission. By improving the mechanical properties of the monofilament, adjusting the structure of fiber monofilament, optimizing the arrangement of monofilament, and improving the preparation process of the optical fiber transmission beam of the sulfur system, the improved preparation process has been analyzed for the separation of the optical fiber transmission beam of the sulfur system. The resolution, the filling rate, the crosstalk and the coupling effect of the infrared CCD were influenced, and the high resolution flexible optical fiber bundles were prepared, and their applications in the thermal image transmission were studied. The main work and results were as follows: (1) the high performance thermoplastic polyimide (P) was introduced by the introduction of the characteristic temperature with the sulfur based glass. EI) as an optical fiber cladding, it effectively improves the mechanical strength of monofilament fiber and reduces the broken wire rate of the optical fiber transmission beam. The As2S3/PEI fiber transmission beam with the pixel number of 900 and the monofilament diameter of 80 m is prepared by the double filament process. The broken wire rate is calculated to be 1%, the resolution is 7lp/mm, the series interference rate is 1%. through the preparation of the transmission medium as the transmission medium. The infrared image of a clear electric soldering iron is clear, but because of the large diameter of the monofilament and the low crosstalk rate, the resolution of the optical fiber image beam is low, and the details of the thermal image obtained through it are not clear. (2) to further improve the resolution of the optical fiber transmission beam, the As of the ~810000 root monofilament is prepared by the complex filament process. 2S3/PEI fiber transmission beam, in which the diameter of the monofilament is 10 u m, and the diameter of the As2S3 core is 9 M., the cross section area of the image beam is 110 mm2, the filling rate is 50%, the resolution is 45lp/mm, the crosstalk rate is ~2.5%. through the fiber image bundle of the length 6cm, and the detail clear electric heat image of the electric collaterals is obtained. But the PEI cladding of the fiber surface is removed. The crosstalk rate of the monofilament is increased sharply, although the flexibility is realized, but the image is blurred. (3) in order to achieve the flexibility of the image beam, the crosstalk rate is reduced effectively. By introducing the glass extrusion technology to prepare the monofilament preform with the proportion of super core package, and the As40S60/As38S62/PEI core / inner cladding / outsource layer containing ~200000 root is prepared. The monofilament structure and the cross section area of the image beam of more than 30mm2 can effectively reduce the crosstalk ratio of the optical fiber image beam to 1.5%. At the same time, the thickness of the PEI protection layer in the outer layer of the compound wire is reduced, the filling rate of the fiber is improved, the black grid in the thermal image is reduced, the clarity of the thermal image is improved effectively. The optical fiber transmission beam is removed by a specific solvent. The PEI of the monofilament surface finally obtained the flexible optical fiber image beam. (4) in order to improve the coupling efficiency of the output end of the image beam and the infrared CCD, the As2S3 fiber preform with a square cross section of the cross section was obtained by the precision glass extrusion process, and the As2S3/PEI monofilament with a square cross section of the cross section was obtained by controlling the drawing process. The As2S3/PEI fiber image beam is arranged in square structure by combining the double filament technology. The filling coefficient is greatly improved, and the problem that the coupling asymmetry of the output end of the image beam and the CCD is solved effectively can be solved by more than 85%..
【學(xué)位授予單位】：江蘇師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：1928485