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1、(10)申请公布号 CN 103172260 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103172260 A *CN103172260A* (21)申请号 201310086832.5 (22)申请日 2013.03.19 C03C 3/095(2006.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街 92 号 (72)发明人 李金宗 李冬冬 朱兵 (74)专利代理机构 北京北新智诚知识产权代理 有限公司 11100 代理人 满靖 (54) 发明名称 具有抗辐照、 高透过率和均匀对称性能的光 纤面板 (57) 摘要 本发明公开了一种具有。
2、抗辐照、 高透过率和 均匀对称性能的光纤面板， 它由芯玻璃材料、 皮玻 璃材料、 光吸收玻璃材料熔结而成， 其中 ： 芯玻璃 材料含有氧化铈、 氧化锶和氧化钡， 皮玻璃材料含 有氧化铈、 氧化锶， 光吸收玻璃材料含有二氧化硅 和三氧化二硼。本发明的抗辐照性能强， 透过率、 均匀性和对称性高， 可广泛应用于远、 近场目标标 志器等设备中。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103172260 A CN 103172260 A *CN103172260A* 1。
3、/1 页 2 1. 一种具有抗辐照、 高透过率和均匀对称性能的光纤面板， 它由芯玻璃材料、 皮玻璃材 料、 光吸收玻璃材料熔结而成， 其特征在于 ： 该芯玻璃材料含有氧化铈、 氧化锶和氧化钡， 该氧化铈占芯玻璃材料总重量的 0.02%2%， 该氧化锶占芯玻璃材料总重量的0.03%3%， 该氧化钡占芯玻璃材料总重量的 19% 25% ； 该皮玻璃材料含有氧化铈、 氧化锶， 该氧化铈占皮玻璃材料总重量的 0.02% 2%， 该氧 化锶占皮玻璃材料总重量的 0.03% 3% ； 该光吸收玻璃材料含有二氧化硅和三氧化二硼， 该二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量 的 58% 66%， 该三氧化二硼占光吸收玻。
4、璃材料总重量的 9% 12%。 2. 如权利要求 1 所述的光纤面板， 其特征在于 ： 所述氧化铈占芯玻璃材料总重量的 1.5%， 所述氧化锶占芯玻璃材料总重量的 2%， 所述 氧化钡占芯玻璃材料总重量的 25% ； 所述氧化铈占皮玻璃材料总重量的 1.5%， 所述氧化锶占皮玻璃材料总重量的 2% ； 所述二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的 58%， 所述三氧化二硼占光吸收玻璃材料总 重量的 9%。 权 利 要 求 书 CN 103172260 A 2 1/4 页 3 具有抗辐照、 高透过率和均匀对称性能的光纤面板 技术领域 0001 本发明涉及一种光纤面板， 尤指一种具有抗辐照、 高透过率和均。
5、匀对称性能的光 纤面板。 背景技术 0002 光纤是迄今为止发现的最适合传导光的传输媒介， 是光纤通信系统中不可缺少的 组成部分。从上世纪 70 年代初以来， 光纤通信迅猛发展， 现已在长途干线网中逐步取代同 轴电缆、 微波等而成为主要传输手段。 0003 光纤面板是光学纤维面板 （Fiber Optic Plates） 的简称， 由芯玻璃材料、 皮玻璃 材料、 光吸收玻璃材料 （这三种材料间的配比可根据实际需要而定） 熔结而成， 是一种将辐 射光束从一表面传到另一表面的光电子传像器件。 一般来说， 芯玻璃材料由三氧化二硼、 氧 化钡 （极少量） 、 三氧化二镧、 二氧化钛、 二氧化硅、 五氧。
6、化二铌、 氧化锌等成分混合制成， 皮 玻璃材料由二氧化硅、 三氧化二硼、 氧化钾、 氧化钠、 三氧化二铝等成分混合制成， 光吸收玻 璃材料一般是在皮玻璃材料的基础上再增加氧化钴、 氧化铁、 二氧化锰、 氧化镍等成分后混 合制成。 0004 在具有主动光源的远、 近场目标标志器的实际应用中发现， 光纤面板对辐射光束 的均匀性、 对称性、 集中性等光学性能有着重大影响， 光纤面板的制作至关重要， 但是， 对于 现有光纤面板， 其抗辐照能力并不强， 不能满足其在强辐照环境下工作的要求， 且其对辐射 波束的透过率、 均匀性、 对称性也不能满足航天领域等高精密仪器的使用要求。 发明内容 0005 本发明。
7、的目的在于提供一种光纤面板， 该光纤面板的抗辐照性能强， 应用于主动 光源的远、 近场目标标志器中， 可大大提高辐射光束的透过率、 均匀性和对称性。 0006 为了实现上述目的， 本发明采用了以下技术方案 ： 0007 一种具有抗辐照、 高透过率和均匀对称性能的光纤面板， 它由芯玻璃材料、 皮玻璃 材料、 光吸收玻璃材料熔结而成， 其特征在于 ： 0008 该芯玻璃材料含有氧化铈、 氧化锶和氧化钡， 该氧化铈占芯玻璃材料总重量的 0.02%2%， 该氧化锶占芯玻璃材料总重量的0.03%3%， 该氧化钡占芯玻璃材料总重量的 19% 25% ； 0009 该皮玻璃材料含有氧化铈、 氧化锶， 该氧化。
8、铈占皮玻璃材料总重量的 0.02% 2%， 该氧化锶占皮玻璃材料总重量的 0.03% 3% ； 0010 该光吸收玻璃材料含有二氧化硅和三氧化二硼， 该二氧化硅占光吸收玻璃材料总 重量的 58% 66%， 该三氧化二硼占光吸收玻璃材料总重量的 9% 12%。 0011 例如， 所述氧化铈占芯玻璃材料总重量的 1.5%， 所述氧化锶占芯玻璃材料总重量 的 2%， 所述氧化钡占芯玻璃材料总重量的 25% ； 所述氧化铈占皮玻璃材料总重量的 1.5%， 所 述氧化锶占皮玻璃材料总重量的 2% ； 所述二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的 58%， 所述 说 明 书 CN 103172260 A 3 2/。
9、4 页 4 三氧化二硼占光吸收玻璃材料总重量的 9%。 0012 本发明的优点是 ： 0013 与现有光纤面板相比， 通过对光纤面板的用料成分设计， 本发明大幅提高了抗辐 照能力， 应用于主动光源的远、 近场目标标志器中， 可大幅提高辐射光束的透过率、 均匀性、 对称性， 且本发明的稳定性、 可靠性高， 使用寿命长， 可广泛应用于环境恶劣且精度要求高 的远、 近场目标标志器等设备中。 具体实施方式 0014 光纤面板对辐射光束的均匀性、 对称性、 集中性有着重大影响， 因此， 光纤面板的 制作至关重要。 一般来说， 光纤面板由芯玻璃材料、 皮玻璃材料、 光吸收玻璃材料熔结而成， 这三种材料间的。
10、配比可根据实际需要而定 （本领域公知技术） 。 0015 为了使光纤面板能够应用在强辐照环境中以及提高其透过率、 均匀性和对称性， 本发明采取了如下措施 ： 0016 芯玻璃材料在原有成分的基础上添加有氧化铈 （CeO2） 、 氧化锶 （SrO）和氧化钡 （BaO） 三种成分， 有的芯玻璃材料会含有极少量的氧化钡， 则需要增大氧化钡的含量， 总 之， 使得该氧化铈占芯玻璃材料总重量的 0.02% 2%， 该氧化锶占芯玻璃材料总重量的 0.03% 3%， 该氧化钡占芯玻璃材料总重量的 19% 25% ； 0017 皮玻璃材料在原有成分的基础上添加有氧化铈、 氧化锶两种成分， 使得该氧化铈 占皮玻。
11、璃材料总重量的 0.02% 2%， 该氧化锶占皮玻璃材料总重量的 0.03% 3% ； 0018 光吸收玻璃材料在原有成分的基础上， 减少二氧化硅 （SiO2） 和三氧化二硼 （B2O3） 的含量 （原有成分中会含有大量的 SiO2、 B2O3） ， 使得该二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的 58% 66%， 该三氧化二硼占光吸收玻璃材料总重量的 9% 12%。 0019 大量试验表明， 氧化铈、 氧化锶和氧化钡使得本发明光纤面板的抗辐照能力显著 提高， 可满足本发明在强辐照环境下工作的要求， 二氧化硅和三氧化二硼的减少使得在具 有主动光源的远、 近场目标标志器的应用中通过本发明光纤面板辐射出的。
12、波束均匀性、 对 称性提高了， 损失减少了， 效率提高了。 0020 举例 ： 0021 芯玻璃材料由三氧化二硼 （B2O3） 、 氧化钡 （BaO） 、 三氧化二镧 （La2O3） 、 二氧化钛 （TiO2） 、 二氧化硅 （SiO2） 、 五氧化二铌 （Nb2O5） 、 氧化锌 （ZnO） 等成分混合制成， 各成分间的配 比可根据实际需要而定。皮玻璃材料由二氧化硅 （SiO2） 、 三氧化二硼 （B2O3） 、 氧化钾 （K2O） 、 氧化钠 （Na2O） 、 三氧化二铝 （Al2O3） 等成分混合制成， 同样地， 各成分间的配比可根据实际 需要而定。光吸收玻璃材料一般是在皮玻璃材料的基础。
13、上再增加氧化钴 （Co2O3） 、 氧化铁 （Fe2O3） 、 二氧化锰 （MnO2） 、 氧化镍 （Ni2O3） 等成分后混合制成， 同样地， 各成分间的配比可根 据实际需要而定。当然， 芯玻璃材料、 皮玻璃材料和光吸收玻璃材料也可包含其它成分， 并 不限于上述。 0022 需要提及的是， 在芯玻璃材料中添加了氧化铈、 氧化锶两种成分并增加了氧化钡 成分的含量， 该氧化铈占芯玻璃材料总重量的 0.02% 2%， 该氧化锶占芯玻璃材料总重量 的 0.03% 3%， 该氧化钡占芯玻璃材料总重量的 19% 25%， 在皮玻璃材料中添加了氧化 铈、 氧化锶两种成分， 该氧化铈占皮玻璃材料总重量的 0。
14、.02% 2%， 该氧化锶占皮玻璃材料 说 明 书 CN 103172260 A 4 3/4 页 5 总重量的 0.03% 3%， 并且， 减少了光吸收玻璃材料中的二氧化硅和三氧化二硼两种成分 的含量， 使得在光吸收玻璃材料中， 该二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的 58% 66%， 该 三氧化二硼占光吸收玻璃材料总重量的 9% 12%。 0023 例如， 光纤面板中， 氧化铈占芯玻璃材料总重量的 1.2%， 氧化锶占芯玻璃材料总重 量的 2.1%， 氧化钡占芯玻璃材料总重量的 20%， 氧化铈占皮玻璃材料总重量的 1.2%， 氧化锶 占皮玻璃材料总重量的 2.2%， 二氧化硅占光吸收玻璃材料总。
15、重量的 66%， 三氧化二硼占光 吸收玻璃材料总重量的 10%。 0024 例如， 光纤面板中， 氧化铈占芯玻璃材料总重量的 0.02%， 氧化锶占芯玻璃材料总 重量的 3%， 氧化钡占芯玻璃材料总重量的 19%， 氧化铈占皮玻璃材料总重量的 0.02%， 氧化 锶占皮玻璃材料总重量的 3%， 二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的 60%， 三氧化二硼占光 吸收玻璃材料总重量的 12%。 0025 例如， 光纤面板中， 氧化铈占芯玻璃材料总重量的 2%， 氧化锶占芯玻璃材料总重量 的 0.03%， 氧化钡占芯玻璃材料总重量的 25%， 氧化铈占皮玻璃材料总重量的 2%， 氧化锶占 皮玻璃材料总重量。
16、的 0.03%， 二氧化硅占光吸收玻璃材料总重量的 58%， 三氧化二硼占光吸 收玻璃材料总重量的 9%。 0026 在实际中， 对本发明光纤面板进行了多次相关试验， 并且与现有光纤面板间进行 了对比， 如下表 1 和表 2 所示。 0027 表 1 不同辐照总剂量对光纤面板光功率透过率的影响 （试验条件 ： 室温 24， 湿度 34%） 0028 0029 表 2 远场目标标志器的光束非均匀度及其光纤面板的透过率 （试验条件 ： 室温 24， 湿度 34%） 说 明 书 CN 103172260 A 5 4/4 页 6 0030 0031 对于表 1 和表 2， 以本发明光纤面板的一实施例为。
17、试验对象， 氧化铈占芯玻璃材料 总重量的 1.5%， 氧化锶占芯玻璃材料总重量的 2%， 氧化钡占芯玻璃材料总重量的 25%， 氧化 铈占皮玻璃材料总重量的 1.5%， 氧化锶占皮玻璃材料总重量的 2%， 二氧化硅占光吸收玻璃 材料总重量的 58%， 三氧化二硼占光吸收玻璃材料总重量的 9%， 其它成分及其含量与现有 光纤面板一样。 0032 由上表 1 可见， 对于现有光纤面板， 1.5krad(Si) 的辐照总剂量使光功率透过率下 降量达到 2.79%， 而对于本发明光纤面板， 50krad(Si) 的辐照总剂量使光功率透过率下降 量达到2.89%， 显然， 这两种情况下对光功率透过率的影。
18、响是相当的。 在实际应用标准中， 若 规定辐照总剂量使光功率透过率下降量不得超过 3%， 则可以得出， 本发明光纤面板使得自 身抗辐照总剂量由 1.5krad(Si) 提高到了 50krad(Si)， 大大提高了抗辐照性能， 满足了本 发明在强辐照环境下工作的要求。 0033 由上表 2 可见， 对于使用现有光纤面板的远场目标标志器， 利用 PR-735 光谱辐射 度计在设定辐射波束圆锥角范围内测量的辐射光束的非均匀 （对称） 度不大于 7.8%， 现有光 纤面板在实际应用情况下的透过率不小于 78.07% ； 而对于使用本发明光纤面板的远场目 标标志器， 利用 PR-735 光谱辐射度计在设。
19、定辐射波束圆锥角范围内测量的辐射光束的非 均匀 （对称） 度不大于 3.02%， 本发明光纤面板在同样应用情况下的透过率不小于 88.46%， 比较起来， 使用本发明光纤面板的远场目标标志器辐射光束的均匀性 （即对称性） 提高了 4.59% 以上， 本发明光纤面板在实际应用情况下的透过率提高了 10% 以上。 0034 综上所述， 通过对光纤面板的用料成分设计， 本发明大幅提高了抗辐照能力， 应用 于主动光源的远、 近场目标标志器中， 则可大幅提高辐射光束的透过率、 均匀性、 对称性， 且 本发明的稳定性、 可靠性高， 使用寿命长， 可广泛应用于环境恶劣且精度要求高的远、 近场 目标标志器等设备中。 0035 以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理， 对于本领域的技术人员 来说， 在不背离本发明的精神和范围的情况下， 任何基于本发明技术方案基础上的等效变 换、 简单替换等显而易见的改变， 均属于本发明保护范围之内。 说 明 书 CN 103172260 A 6 。