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光纤传像束是将多根一定长度的多组分玻璃光纤相关排列集合成束,两端一一对应,能够传递图象的一种光学元件,其工作原理为光在折射率不同的两种物质的交界面处产生全反射。酸溶法柔性光纤传像束由皮料玻璃、芯料玻璃和酸溶玻璃拉制而成,广泛应用于工业,医学,科研等众多领域。但其拉制工艺十分复杂,到目前为止,我国在柔性传像束上的生产能力还很有限。
本文研究了硼硅酸盐系统皮料玻璃、酸溶料玻璃的组成及性能,使其符合拉丝工艺参数,从而制造出满足既定要求的光纤丝。对酸溶玻璃而言,研究不同玻璃形成体和二价金属氧化物对其性能的影响,使酸溶玻璃具有良好的酸溶性和抗析晶性能,以及与芯料玻璃和皮料玻璃相匹配的工艺性能。另外,本文重点研究了皮料玻璃的化学稳定性、膨胀系数以及折射率,并讨论了钠离子、钾离子带来的混合碱效应对玻璃性能的影响。
为了进一步优化拉丝工艺过程,达到以高效率、低成本生产出高质量光纤的目标,本文分析了双坩埚法同轴光纤拉丝工艺的成型过程。从数学模型的角度,推导出了拉丝张力公式。并讨论了芯料、皮料玻璃液在坩埚口部的出口速度,提出了对两种材料的相关性质的要求。另外提出了如何通过坩埚口部的内、外半径的大小来控制玻璃光纤的芯、皮半径比值。