石英传像光纤发展现状
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理 论
石英传像光纤发展现状
王 蓉
（ 南京春辉 实业有 限公 司，南京 ２ １ ０ ０ １ ２ ）
摘 要 ：本 文介 绍 了 目前 传像 光 纤的用途及特 点 ，阐述 了石 英传像光 纤与多组分玻璃传像 光纤所特 有的优势 以 及 目前 石英传像 光纤的应 用情 况。分析 了 目前石 英传像 光纤的制造技术和 国内外该技术 的进展和 市场情 况。 关键 词 ：传像光 纤；分辨 率 ；单丝直径
２ ０ ｌ ｑ！ 肖 赏电子 ２ ９ ８
近年来 图像传输技术在各个领 域得 到了十分广泛的应用。 目前 ，用来传输图像 的方式主要有传 统光学系统、玻璃传像光 纤、Ｃ Ｃ Ｄ以及 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ 方法。传统光学系统 （ 如显微镜，望远镜等） 的重量和体积均不易减小 、所需元器件数量较多、系统结构复 杂 且刚性不 易弯 曲。Ｃ Ｃ Ｄ和 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ都 是一种 高感 光度 的半导体 材料组成 ，能把光线转变成 电荷 ，通过模数转换器芯片转换成 数字信号 ，并借助于计算机的处理手段 ，根据需要和想象来修 改 图像 。 但是 ， 由于成像过程涉及 到光 电转换， 因而不能在电磁 、 核辐射和高温 易腐蚀 的场合下工作。玻璃传像光纤是一种可 以 任意弯 曲的传输 图像 的无源器件 ，它与上述成像器件相 比有 以 下优 点： （ １ ）玻璃传像 光纤具有柔软 、使用 自由度 大、易实 现复杂空间结构 的图像传输等特 点，打破了传统光学系统必须
中图分类号 ：Ｆ ６ ２ ６
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：１ ６ ７ ４ — ７ ７ １ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ２ ０ — ０ ２ ９ ８ 一 Ｏ １
（ 二 ）制 备工艺 。 目前在 石英传像 光纤制备技术 上， 日 本具 有 比较 高的优势 ，相关专 利也 比较 多。资料上描述 的石 英传 像光纤制 备工艺上基本 是大 同小异 的，相同 的是 大多都 是将 石英传 像光纤预 制棒拉制 成 ２ ０ ０ ｕ ｍ 一 ３ ０ ０ Ｈ ｍ的光 纤 丝 ， 然后将 １ ２ ０ ０ — ６ ０ ０ ０根这样 的光纤丝 截成定长 后集束 ，放入 石 英套 管 内，最后通 过工艺上控 制温 度、真空度 等 以及一些 辅 助手段拉制成石英传像光纤 。现在光 电子技术正在 日益发展 ， 国际上对 于光纤传 像束的研究逐渐 从制作工 艺转 向了广泛 的 应用领域 ，这也对传像 光纤 的性 能方面有 了更多 的期望 ，石 英传像光 纤与 多组 分玻璃传像光 纤相 比，从本 身的材料性 能 和光学性 能上具有 显著的优点 ，可 以替代多组分 玻璃传像光 纤，也可 以应 用在 更复杂，更恶略 的环境 ，长距 离高效 的传 输光信 息，在医疗 、工 业、军事、航天 探测等领域 有着更广 泛的应用 前景 。但是 由于我 国对传 像束 的研 究起 步较晚 ，因 此，在石英传 像光纤方 面做的工作还 有不足 ，要想 形成稳定 的产 品 ， 要 进 行 的 研 究 工 作 还 是 很 多 的 。 二 、 国 内外 市 场 状 况 关于石 英传像光纤 的市场方面 ，国外 目前是 日本的技术 比较 领先 ， 日本的奥林 巴斯 公司在制作 光纤传像束 的技术处 于国际领先地 位，除 了生产 高品质 的多组分玻璃光纤 传像束 外 ，生产 的石 英传像光 纤的质量也 比较 稳定 ，分辨率 高，也 形成 了一 系列 的石 英传 像光 纤产 品，但在 ９ Ｏ年代的时候还在 对 中国实行禁运 ，后来在 日本 又有其他 企业 也能制作 出石英 传像光纤 ，国内才 逐渐 可以进 口到石 英传 像光 纤。 我 国对光 纤传像束 的研 究起步较 晚，在 国内 目前 只见有 石英传 像光纤 的相 关研究文 献，但还没有见 到能够实现产 业 化生产 的厂家 ，在 国 内石英传 像光纤产业化 生产上 ， 目前 还 是空 白。 由于石英传像 光纤与多 组分玻璃光纤传 像束相 比所具 有 透过 率极高 ，传像 距离长 ，保色 性好 ，直径 细，化学稳定 性 好等优 点，可 以在 医疗 ，工业 ，军工等方面 更广泛 的应用 。 但是 国内 由于石英 传像光纤都 要依赖进 口，极大的 限制 了石 英传像光纤应用 的研究 。 三、重 点企业 及竞争态势 石英 传像光纤 国外 目前是 以日本的奥林 巴斯公司为主 要 生产企业 ，还有 日本 的藤仓 公司以及美 国的一些研究机构 ， 所做的石英传像光纤有 １ ６ ０ ０ 像 素、６ ０ ０ ０像素、１ ５ ０ ０ ０ 像素 ， 单丝直径可 以达到 ３ ｕ ｍ ，光 纤 直径 可 以做 到 １ ． Ｏ ｍ ｍ以下 。 日 本石英传 像光纤 的制 备及应用技 术 比较成熟 ，想 要在 国际市 场上与这 些技术成 熟的企业竞 争，难 度还是 非常大的 。而 国 内由于 目前还没有制作 石英传像 光纤产 品的企业 ，所 以基本 可以说是不存在竞争 。 由于 国际市场上有 日本 的石 英传像光纤产 品，而 国内全 部是依靠进 口， 国内 目前还没有 能制 作石英传像 光纤产 品企 业 ，那么 一旦研制成功 ，形成稳 定的产 品，在 国内填补 了这 方面产品的空 白，就可 以在 国内市场上 占据主动 。 参考文献 ： ［ １ 】 李响 ， 梁中翥 ， 郭鹏 ． 光 纤传像 束研 究进展 Ｕ 】 ＿ 光机 电 信息 ， ２ ０ ０ ９ ．
成直线或 空间折线的僵直、呆板格局 ； （ ２ ）它 是无 源 、 实 时 的传像系统，能实现点、环 、线或其他形式问的光转换 ； （ ３ ） 传输光谱 范围宽， 且光斑集中； （ ４ ） 易于和 Ｃ Ｃ Ｄ摄像系统耦接 ， 转换为视频观察形式； （ ５ ）抗 电磁干扰性能好。
石英传像 光纤与玻璃传像光纤相 比，具有 以下优点： （ １ ） 可实现超细直径 ，更适 于医疗窥 镜的应用； （ ２ ）光学传输性 能卓越 ，图像质 量高 ； （ ３ ）分辨 率高 ； （ ４ ）可实现 长距离 的光学传输 ； （ ５ ）化学稳定性高 ，机械耐久性 高。 玻璃 传像光 纤广 泛的应用 于各种光 纤 内窥镜和 探测系统 等方面 ，特 别是在 医学、工业和 军工等领 域，而石 英传像光 纤又具有 比多组分玻 璃光纤传 像束更显 著的优 点，所 以具有 更广 泛 的 应 用 前 景 。 技 术 现 状 及 发 展趋 势 （ 一 ）技术发展 。利 用光 纤传 输 图像 的设想最初提 出于 ２ ０世纪二 、三十 年代 ，直到五十年 代 中期 ，才 首先 由美 国人 Ｈ ． Ｈ ． Ｈ ｏ ｐ ｋ ｉ ｎ ｓ 和Ｎ ． Ｓ ． Ｋ ａ ｐ ａ ｎ ｙ 研 制 出可实 用的玻璃传像 光纤 ， 并发 表 了利用 玻璃传像 光纤传输 图像 的报 告，并在之后 将其 成 功的应用 于医疗 内窥镜 中。我 国最早开展 玻璃传像光 纤研 究工 作的主要有西安光机所 、北玻所 、电子 ４ ６所 。南京春辉 科技 实业 有限公司在 ９ ０ 年代初也开展 了这方面 的研 究。目前 ， 南京 春辉 已经 成为 国内生产光纤传 像束 的主 要厂家 ，并 且在 “ 系 列光导纤 维传像束及 工业 内窥 镜规模化 生产技术研 究 ” 以及 “ 大信息量 玻璃光纤传 像束研 究”等方面 处于全 国领 先 地位 。石英传像光 纤是 ８ ０年代在石英通信光纤 的基 础上发展 起来 的，它和 目前广泛采用 的长度仅能到 １ —３ 米 的玻璃 传像 光纤相 比， 其透过率 高、 分辨率高 、 保色性好 、 化学稳定性好 、 直径细 、传输距离 可达 几十 米，弥补 了玻璃传像光纤 的不足 。 在２ ０世 纪 ８ Ｏ年代 中期 ， 日本利用 其独特 的 Ｖ Ａ Ｄ法研 制 出石 英多芯传 像光纤 ，并 用于工业 、医疗 、国防等领域 ，为 了满足 国 内的需要，机械 电子工业部第 四十六研 究所所 与北 方交通 大学合 作，研制 出 了像 素 １万至 ３万个 ，长度 １ 米 至 ２ ０米 、分辨率 为 ６ ６线对 ／毫米 、每米透过 率为 ９ ６ ％ 、传输 图 象清 晰、保色性好 的各种规格 的传像光 纤，该种 光纤是利用 国产设备 和原料研 制 的，工 艺简便 ，造 价低 ，具 有重大 的经 济、社会效益 。由简水 生院士主持研制 Ｍ Ｃ Ｖ Ｄ 法 制造的大芯径 、 大数值孔径石英光纤预制件 ，一 次复丝达 到了 ３ Ｏ 万像素 ，属 国 内首创 ，达到 国际先进水平 。
一
、Hale Waihona Puke Baidu
石英传像光纤发展现状
王 蓉
（ 南京春辉 实业有 限公 司，南京 ２ １ ０ ０ １ ２ ）
摘 要 ：本 文介 绍 了 目前 传像 光 纤的用途及特 点 ，阐述 了石 英传像光 纤与多组分玻璃传像 光纤所特 有的优势 以 及 目前 石英传像 光纤的应 用情 况。分析 了 目前石 英传像 光纤的制造技术和 国内外该技术 的进展和 市场情 况。 关键 词 ：传像光 纤；分辨 率 ；单丝直径
２ ０ ｌ ｑ！ 肖 赏电子 ２ ９ ８
近年来 图像传输技术在各个领 域得 到了十分广泛的应用。 目前 ，用来传输图像 的方式主要有传 统光学系统、玻璃传像光 纤、Ｃ Ｃ Ｄ以及 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ 方法。传统光学系统 （ 如显微镜，望远镜等） 的重量和体积均不易减小 、所需元器件数量较多、系统结构复 杂 且刚性不 易弯 曲。Ｃ Ｃ Ｄ和 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ都 是一种 高感 光度 的半导体 材料组成 ，能把光线转变成 电荷 ，通过模数转换器芯片转换成 数字信号 ，并借助于计算机的处理手段 ，根据需要和想象来修 改 图像 。 但是 ， 由于成像过程涉及 到光 电转换， 因而不能在电磁 、 核辐射和高温 易腐蚀 的场合下工作。玻璃传像光纤是一种可 以 任意弯 曲的传输 图像 的无源器件 ，它与上述成像器件相 比有 以 下优 点： （ １ ）玻璃传像 光纤具有柔软 、使用 自由度 大、易实 现复杂空间结构 的图像传输等特 点，打破了传统光学系统必须
中图分类号 ：Ｆ ６ ２ ６
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：１ ６ ７ ４ — ７ ７ １ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ２ ０ — ０ ２ ９ ８ 一 Ｏ １
（ 二 ）制 备工艺 。 目前在 石英传像 光纤制备技术 上， 日 本具 有 比较 高的优势 ，相关专 利也 比较 多。资料上描述 的石 英传 像光纤制 备工艺上基本 是大 同小异 的，相同 的是 大多都 是将 石英传 像光纤预 制棒拉制 成 ２ ０ ０ ｕ ｍ 一 ３ ０ ０ Ｈ ｍ的光 纤 丝 ， 然后将 １ ２ ０ ０ — ６ ０ ０ ０根这样 的光纤丝 截成定长 后集束 ，放入 石 英套 管 内，最后通 过工艺上控 制温 度、真空度 等 以及一些 辅 助手段拉制成石英传像光纤 。现在光 电子技术正在 日益发展 ， 国际上对 于光纤传 像束的研究逐渐 从制作工 艺转 向了广泛 的 应用领域 ，这也对传像 光纤 的性 能方面有 了更多 的期望 ，石 英传像光 纤与 多组 分玻璃传像光 纤相 比，从本 身的材料性 能 和光学性 能上具有 显著的优点 ，可 以替代多组分 玻璃传像光 纤，也可 以应 用在 更复杂，更恶略 的环境 ，长距 离高效 的传 输光信 息，在医疗 、工 业、军事、航天 探测等领域 有着更广 泛的应用 前景 。但是 由于我 国对传 像束 的研 究起 步较晚 ，因 此，在石英传 像光纤方 面做的工作还 有不足 ，要想 形成稳定 的产 品 ， 要 进 行 的 研 究 工 作 还 是 很 多 的 。 二 、 国 内外 市 场 状 况 关于石 英传像光纤 的市场方面 ，国外 目前是 日本的技术 比较 领先 ， 日本的奥林 巴斯 公司在制作 光纤传像束 的技术处 于国际领先地 位，除 了生产 高品质 的多组分玻璃光纤 传像束 外 ，生产 的石 英传像光 纤的质量也 比较 稳定 ，分辨率 高，也 形成 了一 系列 的石 英传 像光 纤产 品，但在 ９ Ｏ年代的时候还在 对 中国实行禁运 ，后来在 日本 又有其他 企业 也能制作 出石英 传像光纤 ，国内才 逐渐 可以进 口到石 英传 像光 纤。 我 国对光 纤传像束 的研 究起步较 晚，在 国内 目前 只见有 石英传 像光纤 的相 关研究文 献，但还没有见 到能够实现产 业 化生产 的厂家 ，在 国 内石英传 像光纤产业化 生产上 ， 目前 还 是空 白。 由于石英传像 光纤与多 组分玻璃光纤传 像束相 比所具 有 透过 率极高 ，传像 距离长 ，保色 性好 ，直径 细，化学稳定 性 好等优 点，可 以在 医疗 ，工业 ，军工等方面 更广泛 的应用 。 但是 国内 由于石英 传像光纤都 要依赖进 口，极大的 限制 了石 英传像光纤应用 的研究 。 三、重 点企业 及竞争态势 石英 传像光纤 国外 目前是 以日本的奥林 巴斯公司为主 要 生产企业 ，还有 日本 的藤仓 公司以及美 国的一些研究机构 ， 所做的石英传像光纤有 １ ６ ０ ０ 像 素、６ ０ ０ ０像素、１ ５ ０ ０ ０ 像素 ， 单丝直径可 以达到 ３ ｕ ｍ ，光 纤 直径 可 以做 到 １ ． Ｏ ｍ ｍ以下 。 日 本石英传 像光纤 的制 备及应用技 术 比较成熟 ，想 要在 国际市 场上与这 些技术成 熟的企业竞 争，难 度还是 非常大的 。而 国 内由于 目前还没有制作 石英传像 光纤产 品的企业 ，所 以基本 可以说是不存在竞争 。 由于 国际市场上有 日本 的石 英传像光纤产 品，而 国内全 部是依靠进 口， 国内 目前还没有 能制 作石英传像 光纤产 品企 业 ，那么 一旦研制成功 ，形成稳 定的产 品，在 国内填补 了这 方面产品的空 白，就可 以在 国内市场上 占据主动 。 参考文献 ： ［ １ 】 李响 ， 梁中翥 ， 郭鹏 ． 光 纤传像 束研 究进展 Ｕ 】 ＿ 光机 电 信息 ， ２ ０ ０ ９ ．
成直线或 空间折线的僵直、呆板格局 ； （ ２ ）它 是无 源 、 实 时 的传像系统，能实现点、环 、线或其他形式问的光转换 ； （ ３ ） 传输光谱 范围宽， 且光斑集中； （ ４ ） 易于和 Ｃ Ｃ Ｄ摄像系统耦接 ， 转换为视频观察形式； （ ５ ）抗 电磁干扰性能好。
石英传像 光纤与玻璃传像光纤相 比，具有 以下优点： （ １ ） 可实现超细直径 ，更适 于医疗窥 镜的应用； （ ２ ）光学传输性 能卓越 ，图像质 量高 ； （ ３ ）分辨 率高 ； （ ４ ）可实现 长距离 的光学传输 ； （ ５ ）化学稳定性高 ，机械耐久性 高。 玻璃 传像光 纤广 泛的应用 于各种光 纤 内窥镜和 探测系统 等方面 ，特 别是在 医学、工业和 军工等领 域，而石 英传像光 纤又具有 比多组分玻 璃光纤传 像束更显 著的优 点，所 以具有 更广 泛 的 应 用 前 景 。 技 术 现 状 及 发 展趋 势 （ 一 ）技术发展 。利 用光 纤传 输 图像 的设想最初提 出于 ２ ０世纪二 、三十 年代 ，直到五十年 代 中期 ，才 首先 由美 国人 Ｈ ． Ｈ ． Ｈ ｏ ｐ ｋ ｉ ｎ ｓ 和Ｎ ． Ｓ ． Ｋ ａ ｐ ａ ｎ ｙ 研 制 出可实 用的玻璃传像 光纤 ， 并发 表 了利用 玻璃传像 光纤传输 图像 的报 告，并在之后 将其 成 功的应用 于医疗 内窥镜 中。我 国最早开展 玻璃传像光 纤研 究工 作的主要有西安光机所 、北玻所 、电子 ４ ６所 。南京春辉 科技 实业 有限公司在 ９ ０ 年代初也开展 了这方面 的研 究。目前 ， 南京 春辉 已经 成为 国内生产光纤传 像束 的主 要厂家 ，并 且在 “ 系 列光导纤 维传像束及 工业 内窥 镜规模化 生产技术研 究 ” 以及 “ 大信息量 玻璃光纤传 像束研 究”等方面 处于全 国领 先 地位 。石英传像光 纤是 ８ ０年代在石英通信光纤 的基 础上发展 起来 的，它和 目前广泛采用 的长度仅能到 １ —３ 米 的玻璃 传像 光纤相 比， 其透过率 高、 分辨率高 、 保色性好 、 化学稳定性好 、 直径细 、传输距离 可达 几十 米，弥补 了玻璃传像光纤 的不足 。 在２ ０世 纪 ８ Ｏ年代 中期 ， 日本利用 其独特 的 Ｖ Ａ Ｄ法研 制 出石 英多芯传 像光纤 ，并 用于工业 、医疗 、国防等领域 ，为 了满足 国 内的需要，机械 电子工业部第 四十六研 究所所 与北 方交通 大学合 作，研制 出 了像 素 １万至 ３万个 ，长度 １ 米 至 ２ ０米 、分辨率 为 ６ ６线对 ／毫米 、每米透过 率为 ９ ６ ％ 、传输 图 象清 晰、保色性好 的各种规格 的传像光 纤，该种 光纤是利用 国产设备 和原料研 制 的，工 艺简便 ，造 价低 ，具 有重大 的经 济、社会效益 。由简水 生院士主持研制 Ｍ Ｃ Ｖ Ｄ 法 制造的大芯径 、 大数值孔径石英光纤预制件 ，一 次复丝达 到了 ３ Ｏ 万像素 ，属 国 内首创 ，达到 国际先进水平 。
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、Hale Waihona Puke Baidu