第２８卷第１期 ２０１３年２月 光电技术应用 ＥＬＥＣＴＲＯ—ＯＰＴＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０Ｎ ＶＯ１．２８．Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１３ ・光电器件与材料・ 光纤面板放大像畸变的产生机理分析 张 弦，刘 辉，贾金升 （中国建筑材料科学研究总院，北京１０００２４） 摘要：放大像畸变是光纤面板常见像畸变的一种，由于它的存在，极大地影响了相关元器件的成像质量和精度。研究了光纤 面板内部放大像畸变的分布，发现板段内横向放大率变化趋势为由大变小然后又逐渐增大，靠近边缘位置存在一个突变区；纵向上 中心放大率最小，两端放大率最大。根据单纤维的局部微观受力情况分析了该种放大率分布产生的原因及影响因素，通过增加润滑 材料，以及优化光纤面板毛坯板段的热压温度和下压刻度等工艺参数，实现了有效控制放大像畸变在１％以内的目标。 关键词：光纤面板；像畸变；放大率 中图分类号：ＴＮ２０４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１２５５（２０１３）一０１—００２９—０３ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｔｅ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎ，ＬＩＵ Ｈｕｉ，ＪＩＡ Ｊｉｎ－ｓｈｅｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２４，ＣｈｉｎａＪ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｉｎ ｉｆｂｅｒ ｐｌａｔｅ，ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｒｅｌａ— ｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｒｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｉｉｃａｔｆｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｇｒｅａｔｌｙ．Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｉｎ ｆｉｂｅｒ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｆｒｏｍ ｈｉｇｈ ｔｏ ｌｏｗ ｔｈｅｎ ｇｒｏｗｓ ｈｉｇｈ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ａｂｒｕｐｔ ａｒｅａ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｅｄｇｅｓ．Ｃｅｎｔｅｒ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ａｔ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｎｄ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｔ ｂｏｔｈ ｅｎｄｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｆｏｒｃｅｄ ｓｔａｔｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆｉｂｅｒ ａｔ ｌｏｃａｌ ｍｉｃｒｏ ａｒｅａ，ｐｒｏｄｕｃ— ｉｎｇ ｒｅａｓｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｈｅ ｍａｇｎｉｔｉｆｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒｅ ａａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍａｇｎｉｉｃａｔｆｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎ １％ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅｒ— ｍｏ－ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ ｓｃａｌｅ ｅｔｃ．ｏｆ ｒｏｕｇｈｃａｓｔ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｐｌａｔｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒ ｐｌａｔｅ；ｉｍａｇｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ｍａｇｎｉｉｆｃａｔｉｏｎ 光学纤维面板是由许多根规则排列的光学纤维 经过高温熔压而成的一种硬性光纤元件。它具有集 像经过光纤面板的传递后会产生一定程度上放大或 缩小。当作为输入输出窗口的光纤面板存在放大或 光性能好、分辨率高、可以无失真地传递图像等特 点，广泛应用于各种电子光学器件的输入、输出屏， 缩小作用时，必然会导致所传图像的放大或缩小，尤 其是当整个面板的放大缩小不一致时，会形成枕形 可以显著改善电子光学器件的性能，尤其是作为夜 视用微光像增强器的核心器件，它的使用显著提高 了成像质量【 。 畸变或者桶形畸变，影响成像质量［２］。为改善这一像 畸变，部分系统会采用数字方法对该畸变进行校正［３１， 这显然提高了系统的复杂性，不利于设备的小型 但是，由于制造工艺等因素的影响，光纤面板中 会存在一些结构缺陷，导致成像畸变，进而影响瞄准 设备的观察和瞄准精度，必须严格加以控制。放大 （缩小）像畸变就是这些像畸变中的一种，它是指图 收稿日期：２０１２—１１－２８ 化。由于同一块光纤面板输入输出面的变化会导致 成像放大缩小效应的转换，为统一起见，以下将放大 缩小像畸变统称为放大像畸变。 文中将从光纤面板毛坯板段的放大像畸变测试 作者简介：张弦（１９８１一），男，湖北人，硕士，工程师，现主要从事光纤面板与微通道板的生产研发以及特种光学玻璃的研发工作 第１期 陈伟等：全光时延线的实现和应用 ７５ （上接第３１页） 由于板段的边缘与中心区域通常存在１０℃一 变小于１％的产品合格率大于８０％。 参考文献 ［１］Ｄａｖｉｄ Ｗ．Ｓｔｏｗｅ ｅｔｃ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｐｌａｔｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｃｅｌｌｓ，Ｉｎｃｏｍ：２００７（１Ｏ）． ２０℃的温差［９Ｊ，当原料的粘度随着温度的变化而变化 较大时（即料性较短），由于温差所导致的伸长性能 差异也会导致放大像畸变的产生。 另外，为保证皮料的熔合性能，芯料粘度会比皮 料粘度稍高（较理想的匹配为芯料 比皮料 高 ６０ ｏＣ）［１０】，若芯皮玻璃的粘度差别较小，熔压过程中 芯料变形量较大，也会导致放大像畸变的产生。 ［２】 Ｚｈａｎｇ Ｑｉｎｇ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｉｍａｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ ｕｓｉｎｇ ＣＣＤ Ｃａｍｅｒａ，ＩＣＣＡＳＭ ２０１０：Ｖ１３－４４４． ［３］邓志成．一种像增强器图像失真的校正方法［¨深圳大学 学报（理工版），２００６（７）：２５８—２６１． ４结论 ［４】顾肇业．光学纤维面板测试方法【ｓ】．中华人民共和国国家 国标，ＧＢ１ １４４７—８９． 产生放大像畸变的原因主要是熔压过程中不同 区域的纤维变形不一致。毛坯板段中放大像畸变的 ［５］钟汉民．真空气压光学纤维面板工艺初探［Ｊ】．光学技术， １９８６（５）． 具体分布情况为横向放大像畸变变化趋势为（从中 心到边缘）由大变小然后又逐渐增大，靠近边缘位置 存在一个突变区；纵向上中心放大像畸变最小，两端 放大率最大； 压缩量、压板温度、保温时间、模具摩擦和原材 ［６】林治平．锻压变形力的工程计算［Ｍ１．北京：机械工业出版 社．１９８６：７０—７１． ［７］许光明，崔建忠．金属成型过程中摩擦的分析【Ｊ］．有色矿 冶，２００，１６（５）：４４—４７． ［８］刘艳霞，朱宇姝，皮亚南．金属成型加工时坯料与模具间 的摩擦特点【Ｊ］．江西科学，２００２，２０（４）：２４５—２４９． 【９］齐艳．大尺寸光纤产品毛坯制作初探【Ｊ１＿机械管理与开 发，２０１１（４）． ［１０］Ｌｅｅ Ｃｏｏｋ，Ｓｕｓａｎ Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ．Ｎｅｗ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ ｆａｃｅｐｌａｔｅ ｇｌａｓｓ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｔｕｂｅｓ ａｎｄ Ｉｍａｇｅ ｉｎ— ｔｅｎｓｉｆｉｅｒｓ １９９０，１２４３：１７６． 料性能等因素都会影响毛坯板段的放大像畸变； 通过在模具与复丝之间增加润滑材料，减少模 具对板段伸长的摩擦阻力，可以有效控制板段的放 大像畸变。 通过综合采取以上措施，最终实现了放大像畸