一种Φ40mm大尺寸光纤倒像器及其表面加工方法、应用与流程

一种
φ
40mm大尺寸光纤倒像器及其表面加工方法、应用
技术领域
1.本发明涉及玻璃棒表面加工和光纤传像元件制造领域，特别涉及一种φ40mm大尺寸光纤倒像器及其表面加工方法、应用。

背景技术：

2.光纤传像元件包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等是一种性能优异的光电成像元器件，具有结构简单、体积小、重量轻、分辨率高、数值孔径大、级间耦合损失小、传像清晰、真实、传光效率高、在图像传输上具有光学零厚度以及能改善边缘像质等特点。光纤传像元件被广泛地应用于军事、刑侦、夜视、航天、医疗等领域的各种阴极射线管、摄像管、电荷耦合元件(ccd，charge-coupled device)耦合、医疗器械显示屏以及高清晰度电视成像和其他需要传送图像的仪器和设备中，是本世纪光电子行业的高科技尖端产品，随着信息技术的发展，光纤倒像器在微光夜视领域起到越来越重要的作用。
3.其中有效区尺寸大于φ40mm的光纤倒像器称为大尺寸光纤倒像器。大尺寸光纤倒像器具有体积大、分辨力高、大视野等特点，图像传输稳定，被广泛应用于机器视觉、飞行模拟器等方面的瞄准，可用于主战坦克的瞄准、潜望镜侦察监视、核实验图像及时采集、大型装甲车、坦克、大型舰船的微光夜视系统中。大尺寸光纤倒像器是一种由成千上万根具有单元纤维丝径小于6μm的光学纤维经过紧密堆积排列、热熔压成型、扭转成型制备的可传递图像的硬质光纤传像元器件。光纤倒像器中的每根光学纤维都具有很好的光学绝缘性，因此每根光学纤维都能够独立传光传像，而不受临近其它光学纤维的影响，作为光学耦合传像器件具有高分辨率、零畸变、传光效率高等特点，同时具有倒像的功能，可以获得大尺寸、大视野、远距离的观测。
4.由于大尺寸光纤倒像器是用来制作大视场微光成像器的关键器件，主要用于阴极射线管、摄像管、像增强器等需要传送图像的仪器和设备中，成像视场要求大，使得大尺寸光纤倒像器在探测仪器和医疗设备上得到重用的应用，与小尺寸光纤倒像器相比，大尺寸光纤倒像器的制作难度加大，工序、工装、设备等均需做相应改进或重新设计以制作大尺寸光纤倒像器。制作大尺寸光纤倒像器的关键是毛坯的熔压、扭转成型、冷加工等工序。其中冷加工是大尺寸光纤倒像器制作的最后一道工序，直接影响了光纤器件的成品质量，因此对产品制作工艺要求极高。大尺寸光纤倒像器由于直径大，表面积大，体积大，在冷加工过程中，光纤倒像器体积越大，表面加工过程越困难，需要操作的精细程度也就越高，冷加工过程也就越困难，大尺寸光纤倒像器在表面加工过程中表面被腐蚀划伤的几率就越大，会导致大尺寸光纤倒像器的表面产生凹坑、凸硌等缺陷，并且会因为制备的芯皮材料的耐腐蚀性不均匀等问题导致坑、硌等缺陷增多，制造难度大。而为了提高φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面光洁程度和透光度，一般会对φ40mm大尺寸光纤倒像器进行表面抛光处理，常用的抛光方法有化学抛光法和机械抛光法，化学抛光法是利用酸溶液或碱溶液对玻璃棒表面进行化学腐蚀处理，缺点是会腐蚀掉玻璃棒表面的一些有效化学组分或造成芯皮界面的离子扩散，且化学溶液腐蚀能力强、对人体和环境有危害，以及废液不能回收和处理废液困难
等问题；机械抛光法是利用抛光粉进行表面抛光处理的方法，缺点是加工周期长、效率低、需要使用大量辅材、生产成本高以及存在抛光不均匀等问题，而且抛光处理过程中会在玻璃棒的表面残留有抛光粉等抛光介质，抛光介质由于颗粒小，很容易黏附在玻璃棒表面而无法清除，这些杂质颗粒碎屑进入到表面会影响大尺寸光纤倒像器的传光质量，进而影响内部传像质量。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的用于制备φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面抛光问题，提升大尺寸光纤倒像器的表面质量，本发明提供了一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，旨在解决传统的φ40mm大尺寸光纤倒像器抛光方法中的抛光效率低、抛光效果差、表面产生凹坑等问题。
6.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
7.一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，包括以下步骤：
8.(1)将φ40mm大尺寸光纤倒像器先用7-10微米的金刚砂进行研磨，将研磨后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用纯净水超声净化处理；
9.(2)净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器再用抛光介质进行表面抛光处理。
10.所述的抛光介质包括以下质量百分含量的物质：
11.稀土氧化物含量为61-70％；
12.润滑剂含量为5-10％；
13.水的含量为20-25％；
14.其他物质为1-5％；
15.所述其他物质选自硝酸锌、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。
16.所述稀土氧化物为氧化铈和氧化镧，所述氧化铈与氧化镧的质量比为(12-16)∶1，所述稀土氧化物的颗粒度为0.5μm～3μm。
17.所述润滑剂为乙二醇和十二烷基磺酸钠中的至少一种，起到使抛光介质悬浮分散，不易沉淀且稳定的作用效果；和/或所述的水为自来水或去离子水，优选为去离子水。
18.所述稀土氧化物的颗粒度为1.0-2.0μm。
19.所述超声净化处理的时间为50-80分钟；所述抛光处理的时间为0.5-2.0小时；所述φ40mm大尺寸光纤倒像器的抛光转速为150-300rad/min；所述抛光环境的清洁度在十万级以上；所述φ40mm大尺寸光纤倒像器上、下平面的研磨磨削量均为0.04mm。
20.本发明还提供一种φ40mm大尺寸光纤倒像器，按照所述的表面加工方法处理后得到。
21.所述φ40mm大尺寸光纤倒像器包括纤芯玻璃和皮层玻璃：
22.所述纤芯玻璃具有1.79-1.82的折射率，由以下摩尔百分含量的组份组成：sio
2 20-25％、b2o
3 19-27％、cao 0.5-5％、sro 1-5％、bao 15-25％、tio
2 10-15％、la2o
3 5-15％、gd2o
3 7.1-10％、nb2o
5 1-5％；
23.所述皮层玻璃具有1.48～1.51的折射率，由以下摩尔百分含量的组分组成：sio
2 73.0-78.0％，al2o
3 1.0-5.0％，b2o
3 1.0-5.0％，na2o 0.1-2.9％，k2o 7.1-12.0％，mgo 5.1-10.0％，sro 0.1-5.0％，zno 0.1-1.0％，f
2 1.1-2.5％。
24.本发明又提供一种光纤传像元件，包括所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器。
25.本发明再提供一种φ40mm大尺寸光纤倒像器在微光像增强器中的应用。
26.与现有技术相比，本发明的一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法具有以下特性：
27.(1)可以有效提高φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面光学均匀性，有利于表面质量的提高，表面缺陷少，抛光后的φ40mm大尺寸光纤倒像器表面光滑平整，粗糙度低，没有凹坑缺陷，划伤率低，能够兼顾芯皮玻璃材料耐腐蚀性和φ40mm大尺寸光纤倒像器表面粗糙度和划伤性能指标，本发明为获得无损伤表面的最好的工艺方法；
28.(2)本发明通过化学和机械力获得φ40mm大尺寸光纤倒像器光滑表面的加工过程，利用微小颗粒和化学溶液混合而成的浆料与φ40mm大尺寸光纤倒像器表面发生一系列化学反应，实现了抛光效果优良、抛光效率高且抛光后无杂质产生的目的，φ40mm大尺寸光纤倒像器表面形成透明光滑的抛光面，表面光滑容易清洗；
29.(3)本发明能最大限度的减少φ40mm大尺寸光纤倒像器抛光过程中辅材的使用，稀土氧化物能有效提高抛光效果，抛光效果优良，润滑剂能防止玻璃棒的抛光面划伤，降低划伤率，其他物质的加入也有利于抛光质量的提高和生产成本的降低；
30.(4)本发明的表面加工方法生产成本较低、能耗少、无毒害、绿环保，能够很好的满足工业化生产需求。
附图说明
31.下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。
32.图1为本发明实施例提供的组成φ40mm大尺寸光纤倒像器的光学纤维内部结构示意图；
33.图2为本发明实施例提供的φ40mm大尺寸光纤倒像器的光学纤维全反射示意图。
34.其中，1为光吸收料玻璃，2为纤芯玻璃，3为皮层玻璃。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，但不作为对本发明的限定。
36.参见图1和图2，皮层玻璃管和纤芯玻璃棒匹配后拉制成单丝，单丝包括外部的皮层玻璃3和内部的纤芯玻璃2，多个单丝经过紧密排列成横截面为正六边形的六方体，在相邻的单丝之间设有光吸收料玻璃1拉制而成的光吸收丝，六方体中插入光吸收丝后组成一次复合棒，一次复合棒拉制成如图1所示的一次复丝。
37.在本发明中，术语“颗粒度”是指颗粒的尺寸，当颗粒为球体时，则颗粒度用球体的直径表示，当颗粒为立方体时，则颗粒度用立方体的边长表示，当颗粒为不规则的形状时，则颗粒度用恰好能够筛分出该颗粒的筛网的网孔尺寸表示。
38.本发明的抛光介质包括以下质量百分含量的物质：
39.稀土氧化物含量为61-70％；
40.润滑剂含量为5-10％；
41.水的含量为20-25％；
42.其他物质为1-5％；
43.其中，其他物质包含硝酸锌、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种，这些物质能够短时间内在玻璃棒的表面形成一层结合力弱的膜层，在这种情况下，化学作用的均匀性好，抛光处理均匀性和一致性好，有利于提高抛光效果和节省抛光时间。当抛光介质的组合物的在上述范围内时，在抛光过程中，机械作用和化学作用达到对等状态，在这种情况下，化学作用的均匀性好，使得表面张力小，处理一致性好，可以得到良好的玻璃棒表面抛光效果。本发明φ40mm大尺寸光纤倒像器的抛光转速根据抛光时间来设定，优选φ40mm大尺寸光纤倒像器的抛光转速为150-300rad/min。
44.由于存在于φ40mm大尺寸光纤倒像器表面的凹坑深度一般为几微米，所以需要2-5次抛光才能完全除去，可以对研磨之前光纤倒像器的整体高度进行测量，研磨之后再对其整体高度进行测量，当上、下平面研磨的磨削量达到0.04mm时，研磨完成。为了防止抛光过程中φ40mm大尺寸光纤倒像器被污染，所以选择清洁的房间进行，抛光环境清洁度在十万级以上。
45.本发明所述的高折射率纤芯玻璃材料，具有合适的热膨胀系数，在30～300℃范围的平均线热膨胀系数为(89
±
4)
×
10-7
/℃；具有高折射率，折射率nd为1.79～1.82；具有良好的抗析晶性能，析晶温度大于850℃；耐水、耐酸化学稳定性好于ii级，具有良好的对可见光辐射透明和良好的化学稳定性等优点。
46.本发明所述的皮层玻璃是一种低折射率玻璃，由sio
2-al2o
3-b2o
3-ro-r2o玻璃系统组成的，并且引入f2作为玻璃澄清剂以消除气泡和降低玻璃的折射率，引入碱金属氧化物ro和碱土金属氧化物r2o来改善玻璃的抗析晶性能和高温粘度特性，提高玻璃的析晶温度下限，同时引入一定量的zno来调节玻璃的粘度，有效改善析晶性能，能得到一种满足光纤传像元件领域内的皮层玻璃配方及制作工艺。
47.对本发明用于光纤传像元件的芯皮玻璃所测定的参数及测定方法和仪器如下：
48.(1)折射率nd[λ＝589.3nm时玻璃的折射率]；
[0049]
(2)30-300℃的平均热膨胀系数α
30/300
[10-7
/℃]；
[0050]
(3)玻璃的析晶温度tc(℃)。
[0051]
其中，玻璃的折射率nd采用折射率测试仪来测定；30-300℃的线膨胀系数采用卧式膨胀仪测量，以平均线膨胀系数表示，采用iso 7991规定的方法测量，玻璃的抗析晶温度采用的是astm c829-1981规定的用梯度炉法测量玻璃的液化温度的规程方法来测量。
[0052]
在本文中，所有的“摩尔百分比mol.％”是基于最终的玻璃组合物的总摩尔量，在表1和表2中分别详细列出了纤芯玻璃和皮层玻璃实施例的化学组成(mol.％)。
[0053]
表1纤芯玻璃实施例的化学组成(mol.％)和玻璃性能
[0054][0055]
表2皮层玻璃实施例的化学组成(mol.％)和玻璃性能
[0056][0057]
以下实施例中制备φ40mm大尺寸光纤倒像器所用芯皮玻璃材料的原料及原料要求如下：
[0058]
纤芯玻璃所用原料及原料要求如下：
[0059]
石英砂(高纯，150μm筛上物为1％以下、45μm筛下物为30％以下、fe2o3含量小于0.01wt.％)、硼酸或硼酐(400μm筛上物为10％以下、63μm筛下物为10％以下)、碳酸钙(分析
纯，平均粒径250μm)、碳酸锶(分析纯，纯度≥99.0％)、硝酸钡(分析纯，纯度≥99.0％)、二氧化钛(化学纯)、三氧化二镧(5n)、三氧化二钆(5n)、五氧化二铌(5n)。
[0060]
皮层玻璃所用原料及原料要求如下：
[0061]
石英砂(高纯，150μm筛上物为1％以下、45μm筛下物为30％以下、fe2o3含量小于1ppm)，氢氧化铝或氧化铝(分析纯，平均粒径50μm)，硼酸或硼酐(400μm筛上物为10％以下、63μm筛下物为10％以下)，碳酸钠(工业纯碱)，碳酸钾或硝酸钾(分析纯，纯度≥99.0％)，碱式碳酸镁(化学纯，平均粒径50μm)，氟化镁(分析纯，平均粒径45μm筛上物为1％以下)，碳酸锶(分析纯，纯度≥99.0％)，氧化锌(分析纯)。
[0062]
本发明的φ40mm大尺寸光纤倒像器所用的芯皮玻璃具有以下性能：
[0063]
(1)具有良好的热学性能匹配，热膨胀系数相近；纤芯玻璃的热膨胀系数比皮层玻璃的膨胀系数高(3-10)
×
10-7
/℃，这样的热学性能匹配能大大提高光学纤维的抗弯、抗拉、抗扭的强度。
[0064]
(2)具有良好的化学性能相容性匹配，所拉制的光学纤维的芯、皮界面不会发生有害的离子扩散或化学反应，所制备的光纤传像元件的内部斑点缺陷数量少且尺寸小于50μm；
[0065]
(3)具有良好的光学性能相容性匹配，所制备的光纤传像元件具有优良的固定图案噪声性能，在500-600nm波长范围内透过率＞65％，且在10倍显微镜下观察无明显复丝边界。
[0066]
(4)本发明纤芯玻璃的软化点温度比皮层玻璃高30-100℃，在纤维拉制时，皮层玻璃料能够紧贴纤芯玻璃料；纤芯玻璃和皮层玻璃在拉丝温度下的粘度大致接近，有利于纤维丝径的稳定。两种玻璃匹配拉制光学纤维丝，在芯皮界面处不会发生中和反应和有害离子扩散。
[0067]
本发明的φ40mm大尺寸光纤倒像器所用的纤芯料玻璃棒使用稀土氧化物以提高玻璃的折射率，提高光纤传像元件芯料玻璃的折射率后，不仅可以提高玻璃的有效数值孔径，而且能很好的提高光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥等的各项性能。
[0068]
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0069]
实施例1
[0070]
按照以下质量百分含量的物质准备抛光介质：
[0071]
氧化铈的含量为60％；氧化镧的含量为5％；乙二醇含量为10％；去离子水的含量为20％；碳酸钠5％；氧化铈和氧化镧的颗粒度均为1.5μm。将上述物质均匀混合后得到抛光介质。
[0072]
本发明的润滑剂起到使抛光介质悬浮分散，不易沉淀且稳定的作用效果；
[0073]
一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，包括以下步骤：
[0074]
(1)选择清洁度在十万级以上的房间用10微米的金刚砂进行研磨，φ40mm大尺寸光纤倒像器上、下平面的研磨磨削量均为0.04mm，将研磨后的玻璃棒用纯净水超声净化处理1小时；
[0075]
(2)净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用抛光介质抛光处理1小时，φ40mm大尺寸光纤倒像器的转速为200rad/min，直到φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面用10倍显微镜观察没有凹坑缺陷为宜。
[0076]
所用的φ40mm大尺寸光纤倒像器所用的芯皮玻璃按照以下的方法制备：
[0077]
纤芯玻璃的制备方法：
[0078]
首先，按表1实施例1玻璃成份选择原料，并且要求对玻璃原料中的变价元素的氧化物如fe2o3等进行严格控制，成品玻璃fe2o3含量小于150ppm，并使其配料满足表1的玻璃化学组成，然后使用铂金坩埚在1550℃温度下熔融6小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2至3次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1420℃温度澄清2小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为605℃保温2小时后用24小时降温至100℃，再随炉冷却至室温。其测试性能如表1所示，(1)折射率为1.81；(2)30-300℃的平均线膨胀系数85
×
10-7
/℃。
[0079]
皮层玻璃的制备方法：
[0080]
按表2实施例1玻璃成份选择原料，并且要求对玻璃原料中变价元素的氧化物如fe2o3等进行严格控制，成品玻璃fe2o3含量小于1ppm，并使其配料满足表2的玻璃化学组成，然后使用纯铂金坩埚在1550℃温度下熔融6小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2至3次的搅拌，待玻璃熔融均匀后，将熔融玻璃液拉制成玻璃管，然后进行退火处理，其测试性能如表2所示，(1)折射率为1.48；(2)30-300℃的平均线膨胀系数85
×
10-7
/℃；(3)玻璃的析晶温度为910℃。
[0081]
实施例2
[0082]
按照以下质量百分含量的物质准备抛光介质：
[0083]
氧化铈的含量为57％；氧化镧的含量为4％；乙二醇含量为4％；十二烷基磺酸钠含量为5％；去离子水的含量为25％；硝酸锌5％；氧化铈的颗粒度为1μm氧化镧的颗粒度为2.0μm。将上述物质均匀混合后得到抛光介质。
[0084]
本发明的润滑剂起到使抛光介质悬浮分散，不易沉淀且稳定的作用效果；
[0085]
一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，包括以下步骤：
[0086]
(1)选择清洁度在十万级以上的房间用7微米的金刚砂进行研磨，φ40mm大尺寸光纤倒像器上、下平面的研磨磨削量均为0.04mm，将研磨后的玻璃棒用纯净水超声净化处理50分钟；
[0087]
(2)净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用抛光介质抛光处理0.5小时，φ40mm大尺寸光纤倒像器的转速300rad/min；直到φ40mm大尺寸光纤倒像器以表面用10倍显微镜观察没有凹坑缺陷为宜。
[0088]
所用的φ40mm大尺寸光纤倒像器芯皮玻璃按照以下的方法制备：
[0089]
纤芯玻璃的制备方法：
[0090]
玻璃实际组成参照表1实施例2，使用与表1中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1500℃下熔融8小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2次搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1400℃温度澄清1.5小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为600℃保温1.5小时后用23小时降温至100℃，再随炉冷却至室温。
[0091]
采用与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.81；30-300℃的平均线膨胀系数91
×
10-7/℃。
[0092]
皮层玻璃的制备方法：
[0093]
玻璃实际组成参照表2实施例2，使用与表2中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1450℃下熔融10小时的熔化工艺制度和与实施例1相同的测试条件，在表2显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.49；(2)30-300℃的平均线膨胀系数82
×
10-7
/℃；(3)玻璃的析晶温度为915℃。
[0094]
实施例3
[0095]
按照以下质量百分含量的物质准备抛光介质：
[0096]
氧化铈的含量为65％；氧化镧的含量为5％；乙二醇含量为5％；自来水的含量为22％；硝酸锌1％；碳酸钠为2％；氧化铈的颗粒度为0.5，氧化镧的颗粒度为3.0μm。将上述物质均匀混合后得到抛光介质。
[0097]
本发明的润滑剂起到使抛光介质悬浮分散，不易沉淀且稳定的作用效果；
[0098]
一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，包括以下步骤：
[0099]
(1)选择清洁度在十万级以上的房间用8微米的金刚砂进行研磨，φ40mm大尺寸光纤倒像器上、下平面的研磨磨削量均为0.04mm，将研磨后的玻璃棒用纯净水超声净化处理80分钟；
[0100]
(2)净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用抛光毛毡和抛光介质抛光处理2.0小时，φ40mm大尺寸光纤倒像器的转速150rad/min；直到φ40mm大尺寸光纤倒像器以表面用10倍显微镜观察没有凹坑缺陷为宜。
[0101]
所用的φ40mm大尺寸光纤倒像器所用的芯皮玻璃按照以下的方法制备：
[0102]
纤芯玻璃的制备方法：
[0103]
玻璃实际组成参照表1实施例3，使用与表1中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1480℃下熔融10小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行3次搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1380℃温度澄清2.5小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为595℃保温2.5小时后用20小时降温至100℃，再随炉冷却至室温度
[0104]
采用与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.80；30-300℃的平均线膨胀系数93
×
10-7
/℃。
[0105]
皮层玻璃的制备方法：
[0106]
玻璃实际组成参照表2实施例3，使用与表2中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1500℃下熔融8小时的熔化工艺制度和与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.50；(2)30-300℃的平均线膨胀系数86
×
10-7
/℃；(3)玻璃的析晶温度为910℃。
[0107]
实施例4
[0108]
按照以下质量百分含量的物质准备抛光介质：
[0109]
氧化铈的含量为60％；氧化镧的含量为4％；十二烷基磺酸钠含量为10％；自来水的含量为25％；碳酸钾1％；氧化铈的颗粒度为1.5μm，氧化镧的颗粒度为2.0μm。将上述物质均匀混合后得到抛光介质。
[0110]
本发明的润滑剂起到使抛光介质悬浮分散，不易沉淀且稳定的作用效果；
[0111]
一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，包括以下步骤：
[0112]
(1)选择清洁度在十万级以上的房间用9微米的金刚砂进行研磨，φ40mm大尺寸光
纤倒像器上、下平面的研磨磨削量均为0.04mm，将研磨后的玻璃棒用纯净水超声净化处理1小时；
[0113]
(2)净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用抛光介质抛光处理1.5小时，φ40mm大尺寸光纤倒像器的转速250rad/min。
[0114]
所用的φ40mm大尺寸光纤倒像器所用的芯皮玻璃按照以下的方法制备：
[0115]
纤芯玻璃的制备方法：
[0116]
玻璃实际组成参照表1实施例4，使用与表1中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1450℃下熔融5小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2-3次搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1390℃温度澄清2小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为610℃保温2小时后用24小时降温至100℃，再随炉冷却至室温，
[0117]
采用与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.82；30-300℃的平均线膨胀系数89
×
10-7
/℃。
[0118]
皮层玻璃的制备方法：
[0119]
玻璃实际组成参照表2实施例4，使用与表2中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1480℃下熔融7小时的熔化工艺制度和测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.51；(2)30-300℃的平均线膨胀系数88
×
10-7
/℃；(3)玻璃的析晶温度为905℃。
[0120]
实施例5
[0121]
按照实施例1的物质质量百分含量的准备抛光介质；
[0122]
一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法如实施例1；
[0123]
所用的φ40mm大尺寸光纤倒像器所用的芯皮玻璃按照以下的方法制备：
[0124]
纤芯玻璃的制备方法：
[0125]
玻璃实际组成参照表1实施例5，使用与表1中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取相同熔化工艺制度和测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.79；30-300℃的平均线膨胀系数87
×
10-7
/℃。
[0126]
皮层玻璃的制备方法：
[0127]
玻璃实际组成参照表2实施例5，使用与表2中实施例1相同的原料及原料要求，并且采取相同熔化工艺制度和测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.51；(2)30-300℃的平均线膨胀系数84
×
10-7
/℃；(3)玻璃的析晶温度为905℃。
[0128]
由实施例获得的数据可以得知，本发明的φ40mm大尺寸光纤倒像器具有表面加工质量好，表面抛光质量高，生产成本低，表面缺陷少等优点，不含有对环境严重危害的重金属氧化物的优势，可应用在大尺寸微光像增强器中。
[0129]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将φ40mm大尺寸光纤倒像器先用7-10微米的金刚砂进行研磨，将研磨后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用纯净水超声净化处理；(2)净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器再用抛光介质进行表面抛光处理。2.根据权利要求1所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，其特征在于，所述的抛光介质包括以下质量百分含量的物质：稀土氧化物含量为61-70％；润滑剂含量为5-10％；水的含量为20-25％；其他物质为1-5％；所述其他物质选自硝酸锌、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。3.根据权利要求2所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化铈和氧化镧，所述氧化铈与氧化镧的质量比为(12-16)：1所述稀土氧化物的颗粒度为0.5μm～3μm。4.根据权利要求3所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，其特征在于，所述润滑剂为乙二醇和十二烷基磺酸钠中的至少一种；和/或所述的水为自来水或去离子水。5.根据权利要求3所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，其特征在于，所述稀土氧化物的颗粒度为1.0-2.0μm。6.根据权利要求1-5任一项所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法，其特征在于，所述超声净化处理的时间为50-80分钟；所述抛光处理的时间为0.5-2.0小时；所述φ40mm大尺寸光纤倒像器的抛光转速为150-300rad/min；所述抛光环境的清洁度在十万级以上；所述φ40mm大尺寸光纤倒像器上、下平面的研磨磨削量均为0.04mm。7.一种φ40mm大尺寸光纤倒像器，其特征在于，按照权利要求1-6任一项所述的表面加工方法处理后得到。8.根据权利要求7所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器，其特征在于，所述φ40mm大尺寸光纤倒像器包括纤芯玻璃和皮层玻璃：所述纤芯玻璃具有1.79-1.82的折射率，由以下摩尔百分含量配比的组份组成：sio
2 20-25％、b2o
3 19-27％、cao 0.5-5％、sro 1-5％、bao 15-25％、tio210-15％、la2o
3 5-15％、gd2o
3 7.1-10％、nb2o
5 1-5％；所述皮层玻璃具有1.48～1.51的折射率，由以下摩尔百分含量的组分组成：sio
2 73.0-78.0％，al2o
3 1.0-5.0％，b2o
3 1.0-5.0％，na2o 0.1-2.9％，k2o 7.1-12.0％，mgo 5.1-10.0％，sro 0.1-5.0％，zno 0.1-1.0％，f
2 1.1-2.5％。9.一种光纤传像元件，其特征在于，包括权利要求7或8所述的φ40mm大尺寸光纤倒像器。10.一种权利要求9所述的光纤传像元件在微光像增强器中的应用。

技术总结

本发明公开了一种φ40mm大尺寸光纤倒像器及其表面加工方法、应用，该表面加工方法包括以下步骤：将φ40mm大尺寸光纤倒像器先用7-10微米的金刚砂进行研磨，将研磨后的φ40mm大尺寸光纤倒像器用纯净水超声净化处理；净化处理后的φ40mm大尺寸光纤倒像器再用抛光介质进行表面抛光处理。本发明的φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面加工方法可以有效提高φ40mm大尺寸光纤倒像器的表面光学均匀性，抛光后φ40mm大尺寸光纤倒像器表面平整光滑，没有凹坑缺陷，划伤率低，抛光效果优良，表面光滑容易清洗，有利于表面质量的提高，能最大限度的减少各种抛光过程中辅材的使用，具有抛光质量高，生产成本低，表面缺陷少的优点。表面缺陷少的优点。表面缺陷少的优点。