光纤倒像器边缘分辨力消失问题的研究_电子论文

(光纤倒像器边缘分辨力消失问题的研究 76页 29718字包括开题报告文献综述任务书外文翻译程序电路图答辩记录等）
摘要：光纤倒像器是一种特殊的光纤面板，它是光纤面板通过热扭转而制成的能将像扭转180°，成倒立像的光学仪器。它属于硬型光纤元件的一种。它是一种重要的光电真空器件，集荧光屏基板、图象传递及倒转于一体，可缩短像增强器后继光路距离，使微光夜视仪结构更加紧凑。目前主要用于贴近式二代微光管，使夜视仪的体积减小，重量减轻。但由于光纤倒像器的特殊结构，造成光纤纤芯随着距扭转轴心的距离增加，纤芯的包皮因扭距的增大而变薄，使光纤倒像器传光时产生光泄露的现象，造成分辨力的降低。随着扭距的增加，最外层的纤芯的包皮被拉的最薄，因此光泄露现象最严重。使光纤倒像器边缘的分辨力变低甚至消失。因此解决这一问题，我们通过改进玻璃系统，加厚纤芯的包皮，使其热扭转之后包皮不会变的过薄，造成光损耗。从而提高光纤倒像器的分辨力，解决光纤倒像器边缘分辨力消失的问题。
本文论述光纤倒像器中扭转光学纤维的形状和尺寸及其特别的传光性能。用定性和定量的方法，分析影响光纤倒像器分辨力的若干因素，给出分辨力随扭距变化而变化关系。提出在制造、应用和测试这种光学元件时应该注意的有关问题。

关键词：光纤面板；光纤倒像器；包层厚度；分辨率
中图分类号：TN253

The study of the disappear of the resolving power in fiber image inverter
Abstract：The study of the disappear of the resolving power in fiber image inverter Image inverter is one of a special fiber-optic plate,to heat the fiber-optic plate and reverse 180° become a new hard fiber-optic components.It’s an important vacuum of optoelectronic devices,which aggregate screen substrate，Image transmission and invert， it also may shorten the optical distance of the Image intensifier,so make Night Vision smaller. At present,most of them are used in the dim light of the second generation,to reduce the size and weight of the night vision equipment. However,due to the special structure of the image inverter,makes course the fiber core being larger with the distance to the reverse axis and the foreskin of the core being thinner leading to a light leak during the optical transmission of the fiber image inverter and a lowering of resolution. With the increasing of the inverse distance,the cladding on the surface will be thinner,so its light leak phenomenon would be the most serious. To make the resolving power that in fiber-optic inverter lower or even disappear. In order to solve this problem,by improving the glass system,and thickening the cladding,so the cladding would not too thin to generate light loss. We improve resolving power of image inverter,resolve the problem of the disappear of the resolving power in fiber image inverter.
The shape size and light-transmitting ability of the twisted optical fiber are discussed. the effect of some factors on the resolution ratio of fiber-optic image inverter is analyzed,and the relation of between the resolution ratio and inverse distance is given. and the relation of the transmission between radial position and aperture angle is given.

Keywords: fiber-optic plate; fiber-optic inverter；thickness of clad；fiber-optical panel（board）Cladding thickness resolution ratio
Classification：TN253

目次
摘要 I
目次 III
0 前言 1
1 纤与光纤倒像器 4
1．1光纤; 4
1．2光纤倒像器; 4
1．3光纤倒像器的生产工艺流程; 5
2 学纤维倒像器的传光原理 8
2．1光纤的传光原理; 8
2．2 光纤倒像器的传光原理; 9
3 光纤倒像器的分辨力问题的研究 11
3．1 光纤倒像器的分辨力消失的主要原因; 11
3．2 光纤倒像器纤维伸长变形后的光绝缘变化情况; 12
3．3 提高分辨率的方法; 13
4 结论 16
4.1 总结归纳 16
4.2 毕业设计心得 16
参考文献 17
作者简介 19
学位论文数据集 20

0 前言
光电成像技术作为一门科技含量高的新兴科学，随着在夜战、国防、公安、医学、航天等领域需求的不断发展，新概念、新思想、新工艺和新技术的涌现，推动着成像器件和技术向着高灵敏度、高响应速度、高分辨力、低噪声、宽光谱响应、大动态范围、小型化、固体化的方向发展光纤通信系统是一种典型的通信系统。在介绍新型的光学产品之前，首先简单的介绍一下光纤通信系统的主要组成以及它的各部件的功能。一个光纤通信系统通常包括：传输器，光纤和接受器。
所要传输的信息进入电传输器，在其中经过一系列常规的准备工作—即信息被转换为电信号，然后被调制和复用。然后信号移至光纤传输器中，在此进一步转换成光信号并最终通过光纤来传输。接收端，光纤探测器将光信号重新转换回电信号，这一过程则是通过电接受器来完成，它将信号“还原真实面目”—即信号的原始形式（声音，图像，或数据输出）。
通信系统包括电器件和光器件。其中电器件处理信号的原始形态与电形态。而光器件则是用于准备和传输光信号。光器件组成了一个光纤传输系统。传输器的关键组成部分是光源。光源的主要功能是将要被传输的信息从它的电信号转换成光信号。现今被光纤传输系统用作光源的器件有二极管和激光二极管等。两者都是微小的半导体器件能有效地将电信号转换为光信号。它们需要提供能量的回路和调制回路。所有的这些器件都建造在完整的个体上。在光纤传输系统中，其传输中介即为光纤。光纤是将光从传输器引导到接受器的一种透明可弯曲的丝状体。光信号从传输端通过光纤被传输到接收端。就像铜导线和同轴电缆导电一样，光线“导”光。光纤通常由硅玻璃做成，有时也由塑料制成（但在现今不是很普遍）。其粗细相当与人的一根头发丝。为了保护这么脆弱的光纤不受周边环境的损伤，其外会有一层保护层。而裸光纤，被密封在其它不同的层中后，共同组成了被广泛应用的光纤导线。接受器的关键组成器件是它的光探测器。光电探测器的主要功能是将光信号转换回电信号（光电流）。
光纤传输技术已经和正在以惊人的速度改变着通信技术领域。事实上，因为通信技术在信息的容纳量上只有更多，没有最多的这一要求，近年来商业传输系统的带宽已经增加了100多倍。一根光纤潜在的信息承载量被估计为50Tbps，但从实际角度来说，商业连接已达到传输远小于100Gbps的传输，而这个数字已经是其它传输介质所无法达到的惊人速度。两项最近的技术进展---波分复用器（WDM）和掺铒光纤放大器（EDFA）---这两项技术大大提高了现有系统的容量，对正在开发中的系统的信息承载量也有显著的提高。事实上，波分复用器已经快速成为对容量进行连贯可控制的增加的技术选择。
要记住的是：通信技术正以猛烈的速度发展着，其中光纤通信系统是最有
生机的领域之一。为了能让自己跟上不断更新的光纤技术及其产品，即要掌握该领域的最新动态，可以参阅相关书刊杂志，或亲临相关产品会展的现场，还可以仔细研究各个公司在该领域的大量产品文献。
而光纤制品中硬光纤传像元件的一种：光学纤维面板正在被更多的领域所使用。光纤面板具有传光效率高，级间耦合损失小、传像清晰、真实，在光学上具有零厚度等特点。光学纤维面板中的一种产品光学纤维倒像器能将图像反转180°，使传输的像成为倒立的像，它具有分辨率高、传像清晰、体积小、重量轻等特点，用来替代微光夜视仪的中继透镜系统，使便携式微光夜视仪的出现成为了可能；另一种产品光学纤维锥具有放大和缩小图像作用，它可作为新型光学中继传输器件和耦合器件。光学纤维倒像器的性能指标要求有以下几项：1、光纤尺寸（光纤间距），是指相邻两根光纤的中心距。可通过金相显微镜来检测；2、数值孔径NA，是反映光纤集光能力大小的参数，理论上数值孔径为：n0sina ＝（n12-n22）1/2，实际值可通过数值孔径测试仪来测出；3、透射比，包括准直光透射比和朗伯光透射比；4、斑点（Spots、Blemish），是指局部透过率低于平均透过率30%的部分。可通过显微镜、投影仪来检测；5、鸡丝(chicken-wire)，是指那些宽度小于两根光纤尺寸的长形斑点。可通过具有朗伯光源的双目显微镜检测出；6、真空气密性，其定义为在一定真空灵敏度下不产生漏气的性能，其检测仪器为氦质谱检漏仪；7、剪切畸变(shear distortion)，它的定义是图像经过光纤元件后产生明显的位移或旋转。检测仪器包括分划板、投影仪。8、蛇形畸变(gross distortion)，是指图像经过光纤元件后产生明显的弯曲。它也可以通过分划板、投影仪来检测；9、像位移(frame run out)，其定义为图像经过光纤元件后产生明显的位移。与前面两项技术指标一样，也可通过分划板和投影仪来检测出；10、像反转(Imagine Inverse)，是指图像经过光纤传像元件后发生的反转角度，其检测仪器亦为分划板与投影仪；11、图像放大率（缩小率）(Magnification)，指的是图像经过光纤传像元件后发生的放大（或缩小）的比率，同前三项一样也是通过分划板、投影仪来检测；12、枕形（桶形）畸变，顾名思义指的是图像经过光纤传像元件后发生的大枕形（桶形）的畸变，检测仪器：分划板、投影仪。本文主要介绍光纤倒像器。
光纤倒像器于20世纪首先由美国研制成功。其后一直由它向世界各国生产微光夜视仪的厂家供货。在1991年的海湾战争中，由于荷兰DEP公司向伊拉克出售微光夜视仪，因此而遭到美国军方的制裁。DEP公司面临倒闭的困境，不得不向他国寻求新的合作伙伴。经过多方考察确认之后，于1995年与中国山西长城微光器材股份有限公司全面启动开发研制光纤倒像器的合作项目。经合作双方的共同努力，该产品于1996年在山西长城微光器材股份有限公司通过技术鉴定并达到小批量的生产能力。到2002年其年产量达到5万多件，产品远销荷兰、法国、德国、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度、以色列、新加坡等国，总销量覆盖了欧洲市场的80%以上，各项技术指标均达到国际先进水平。彻底打破了美国对该产品在国际市场的垄断地位，使中国成为世界上能生产光纤倒像器的国家之一，也使山西长城微光器材股份有限公司成为国内能生产和出口光纤倒像器的唯一厂家。但是，随着科学技术领域的拓展和国际市场的需求，光纤倒像器的技术质量指标被不断地提高，要求越来越严格，特别是对剪切畸变指标的要求更高，目前成为该公司最大的压力。
随着微光成像、射像成像、微光电视和大面积数字传像等高科技的发展，对作为光电成像技术中的新型光电子传像元器件之一的光学纤维面板提出了更高的技术和质量要求，这就要求我们不断系统全面深入地分析和研究光学纤维面板的生产技术和工艺改进，以适应不断发展的微光技术对光纤产品的需求，为制造高质量的硬光纤传像产品提供可靠保障。

光纤倒像器边缘分辨力消失问题的研究

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