制造具有不同芯尺寸的成像纤维装置和光纤装置的方法制造方法及图纸

形成成像纤维装置的方法包括将棒排列为形成各自包括相应多个棒的多个叠层，其中：对于每个叠层，所述相应多个棒包括具有不同芯尺寸的棒，所述具有不同芯尺寸的棒以选定排列方式排列，并且所述具有不同芯尺寸的棒排列为使得每个叠层具有相应选定形状；其中所述一种或多种选定形状使得所述叠层以所需排列方式层叠在一起；所述方法还包括：拉伸所述多个叠层中的每一个；将多个被拉伸的叠层以所需排列方式层叠在一起以形成进一步叠层；拉伸所述进一步叠层；和使用被拉伸的进一步叠层形成成像纤维装置，其中在每个叠层中的所述棒的选定排列方式和所述叠层的一种或多种选定形状使得所述进一步叠层包括不同芯尺寸的棒的重复图案。

Methods of manufacturing imaging fiber devices and fiber devices with different core sizes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有不同芯尺寸的成像纤维装置和光纤装置的方法领域本专利技术涉及光纤装置，例如空间相干成像纤维，以及制造光纤装置的方法。背景相干成像纤维(可以称为纤维束)可以包括数千个光导芯，其中的每一个沿着纤维长度传输图像的一部分。每个芯可以充当像素以构建图像。为了构建高分辨率图像，可以将纤维的芯紧密放置在一起。对于可以将芯彼此放置多紧密可能存在限制。当芯在一起过于紧密时，在一个芯中的光可能会从该芯中耦合出来并且到另一个芯中。这种芯之间的光的耦合可能会使传输的图像变差。减少芯与芯的耦合的一种方法可以是增加芯的数值孔径。然而，玻璃制造限制可以决定包括增加数值孔径的方法可以多成本有效。增加芯的数值孔径可能会导致背景荧光。纤维可以使用锗掺杂二氧化硅形成。然而，包含锗掺杂二氧化硅的纤维的制备可能会是困难的和/或涉及高应力。减少芯与芯的耦合的另一种方法可以是使相邻的芯不相似。例如，相邻的芯可以由不同材料制成。相邻的芯可以具有不同尺寸。可以通过将不同的芯一起随机填充在套管中并且将芯和套管拉伸成纤维来形成成像纤维。然而，由于芯分布的随机性质，随机填充可能会导致一些最邻近的芯是相同的。在最邻近的芯之间可能会发生芯与芯的耦合。可从SchottAG获得的纤维层叠为由与包层玻璃相比具有高折射率对比度的特种玻璃制成的均匀芯的阵列。SchottAG还提供了具有吸收间隙元件或淋滤纤维束的纤维，其中间隙玻璃被蚀刻掉，留下在纤维每一末端连接并且沿着纤维长度被空气分开的分离芯的束。Fujikura,Ltd制造了基于掺杂二氧化硅玻璃的成像纤维，其中通过使用具有随机尺寸差异和随机空间分布的高NA(～0.4)阶梯状芯抑制了串扰(crosstalk)。可能难以获得经济地制造这种纤维的原料。这可能会导致高制造成本。内窥镜成像纤维的广泛使用目前在生物学和医学中是常见的。这些纤维可以实现显微镜检查、组织的快速成像和手术指导，潜在地降低对用于诊断的侵入性组织移除的需求。在20世纪50年代末最初开发的当前临床现有技术水平内窥镜成像纤维花费数千美元，需要在使用之间灭菌，并且具有有限的使用寿命周期。例如，在一些当前系统中，使用次数的上限可以是20次使用，之后可能需要以相当大的成本替换成像纤维。概述在本专利技术的第一方面中，提供了一种形成光纤装置的方法，所述方法包括将棒排列为形成各自包括相应的多个棒的多个叠层。对于每个叠层，相应的多个棒可以包括具有不同芯尺寸的棒，具有不同芯尺寸的棒以选定排列方式排列，并且具有不同芯尺寸的棒排列为使得每个叠层具有相应的选定形状。一种或多种选定形状可以使得叠层以所需排列方式层叠在一起。所述方法还可以包括：拉伸多个叠层中的每一个；将多个被拉伸的叠层以所需排列方式层叠在一起以形成进一步叠层；和拉伸进一步叠层。所述方法可以包括使用被拉伸的进一步叠层形成光纤装置。光纤装置可以包括成像纤维装置。在每个叠层中的棒的选定排列方式和叠层的一种或多种选定形状可以使得进一步叠层包括不同芯尺寸的棒的重复图案。重复图案可以横跨全部叠层或至少多个叠层延伸。对于全部叠层或至少多个叠层，可以得到基本上相同的重复图案。因此，光纤装置可以包括不同芯尺寸的棒的重复图案，例如横跨基本上全部其纤维横截面区域。当与其中棒具有相同尺寸的叠层相比时，在每个叠层中包括具有不同芯尺寸的棒可以减少在叠层中的棒之间的串扰。使用具有不相似的芯尺寸的芯代替其他串扰减少方法可以使得能够使用较低成本材料。在一些情况中，具有不相似的芯的较低成本材料的性能可以与具有均匀芯尺寸的较高成本材料的性能相似。棒可以包含可以用于形成光纤的任何材料，例如可以进行拉伸过程以制造具有所需性质的光纤的任何适合的纤维。叠层可以包括棒的任何适合的排列方式，例如其中棒彼此紧邻排列并且沿其长度基本上平行的任何适合的排列方式。在一些排列方式中，可以在棒之间设置额外的材料。各多个棒可以包括具有至少三种不同芯尺寸的棒。一种或多种选定形状可以使得叠层在拉伸时以所需排列方式层叠在一起。所需排列方式可以包括铺瓦式排列(tiling)。所需排列方式可以包括空间填充的排列方式。一种或多种形状可以包括可以在平面上铺设或镶嵌的形状的任何组合。每个棒可以包括芯和覆层。对于每个叠层，相应的多个棒可以包括具有不同外部尺寸的棒。不同的外部尺寸可以包括不同的覆层尺寸。不同的外部尺寸可以包括以下各项中的至少一种：不同的外径、不同的外部横截面、不同的覆层直径、不同的覆层横截面。对于每个叠层，相应的多个棒中的每一个可以具有基本上相同的芯尺寸与外部尺寸的比。不同芯尺寸的棒可以各自具有基本上相同的芯尺寸与覆层尺寸的比。例如，每个棒可以具有相同的芯直径与覆层直径的比。所述方法还可以包括通过拉伸至少一个预制件来得到棒。得到棒可以包括拉伸选定类型的预制件。可以通过不同地拉伸相同选定类型的预制件来得到不同的芯尺寸。例如，可以通过以不同速度拉伸相同选定类型的预制件来得到不同的芯尺寸。可以通过改变拉伸速度，而无需进行其他改变例如重新加装外套，将单一预制件拉伸为不同的棒尺寸。当与其中由不同的纤维预制件拉伸棒的方法相比时，通过由单一选定类型的纤维预制件得到不同的芯尺寸，可以降低成本和/或复杂性。选定类型的纤维预制件可以包括由基本上相同材料制成的不同纤维预制件。单一类型的纤维预制件可以包括具有基本上相同的外径和芯直径的纤维预制件。棒可以由基本上相同类型的不同纤维预制件形成，或者由单一长度的选定预制件形成。使用由相同预制件拉伸的不同棒尺寸可以以低成本得到具有所需成像性能的相干成像纤维。可以通过相邻棒之间的尺寸差来减少成像芯之间的串扰。所述方法可以包括，例如在拉伸进一步叠层之前或之后，为进一步叠层加装外套。使用被拉伸的进一步叠层形成成像纤维装置可以包括为进一步叠层加装外套。所述方法可以包括将进一步叠层任选与至少一个另外的元件、例如填充玻璃一起放置在套管中，和对进一步叠层和套管的组合进行例如加热过程和/或压缩过程和/或进一步拉伸过程。当对多个叠层进行拉伸过程时，多个棒可以是基本上未加装外套的。当对进一步叠层进行拉伸时，进一步叠层可以是基本上未加装外套的，或者可以是加装外套的。选定排列方式可以使得对于每个棒，与所述棒最邻近的棒具有与所述棒不同的芯尺寸。对于每个叠层，排列具有不同芯尺寸的相应的多个棒可以包括将相应的多个棒排列为使得最邻近的棒具有不同的芯尺寸。排列可以以使得没有棒与具有相同芯尺寸的另一个棒相邻。将棒排列为使得最邻近的棒具有不同的芯尺寸可以减少芯之间的串扰。减少串扰可以改善通过光纤装置的信号传输。例如，如果装置用于成像，可以改善成像质量。选定排列方式可以使得对于每个棒，与所述棒次邻近的棒具有与所述棒不同的芯尺寸。排列具有不同芯尺寸的多个棒可以包括以规则阵列排列多个棒。所述选定形状或每个选定形状，例如叠层的横截面的形状，可以包括规则形状。所述选定形状或每个规则形状可以包括正方形、矩形、菱形、平行四边形、六边形、正多边形中的至少一种。叠层中的每一个可以具有基本上相同的选定形状。可以将被拉伸的叠层层叠在一起以使得每个叠层处于相同的取向。进一步叠层可以包括棒的周期性排列方式。将被拉伸的叠层层叠在一起以形成进一步叠层可以包括将被拉伸的叠层层叠以基本上填满期望的空间，以使得在被拉伸的叠层之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成成像纤维装置的方法，所述方法包括：将棒排列以形成各自包括相应的多个棒的多个叠层，其中：对于每个叠层，所述相应的多个棒包括具有不同芯尺寸的棒，所述具有不同芯尺寸的棒以选定排列方式排列，并且所述具有不同芯尺寸的棒排列为使得每个叠层具有相应的选定形状；其中所述一种或多种选定形状使得所述叠层以所需排列方式层叠在一起；所述方法还包括：拉伸所述多个叠层中的每一个；将多个被拉伸的叠层以所需排列方式层叠在一起以形成进一步叠层；拉伸所述进一步叠层；和使用被拉伸的进一步叠层形成成像纤维装置，其中在每个叠层中的所述棒的选定排列方式和所述叠层的一种或多种选定形状使得所述进一步叠层包括不同芯尺寸的棒的重复图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 GB 1700936.61.一种形成成像纤维装置的方法，所述方法包括：将棒排列以形成各自包括相应的多个棒的多个叠层，其中：对于每个叠层，所述相应的多个棒包括具有不同芯尺寸的棒，所述具有不同芯尺寸的棒以选定排列方式排列，并且所述具有不同芯尺寸的棒排列为使得每个叠层具有相应的选定形状；其中所述一种或多种选定形状使得所述叠层以所需排列方式层叠在一起；所述方法还包括：拉伸所述多个叠层中的每一个；将多个被拉伸的叠层以所需排列方式层叠在一起以形成进一步叠层；拉伸所述进一步叠层；和使用被拉伸的进一步叠层形成成像纤维装置，其中在每个叠层中的所述棒的选定排列方式和所述叠层的一种或多种选定形状使得所述进一步叠层包括不同芯尺寸的棒的重复图案。2.根据权利要求1所述的方法，其中对于每个叠层，所述相应的多个棒包括具有不同外部尺寸的棒。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中对于每个叠层，所述相应的多个棒中的每一个具有基本上相同的芯尺寸与外部尺寸的比。4.根据任一项前述权利要求所述的方法，所述方法还包括通过拉伸至少一个预制件来得到所述棒。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述得到所述棒包括拉伸选定类型的预制件，其中通过不同地拉伸相同选定类型的预制件来得到不同的芯尺寸。6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述使用被拉伸的进一步叠层形成成像纤维装置包括为所述被拉伸的进一步叠层加装外套。7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述选定排列方式使得对于每个棒，与所述棒最邻近的棒具有与所述棒不同的芯尺寸。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述选定排列方式使得对于每个棒，与所述棒次邻近的棒具有与所述棒不同的芯尺寸。9.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述选定形状或每个选定形状包括规则形状。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述选定形状或每个规则形状包括正方形、矩形、菱形、平行四边形、六边形、正多边形中的至少一种。11.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述叠层中的每一个具有基本上相同的形状。12.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述叠层中的每一个具有基本上相同的棒的选定排列方式。13.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中每个叠层包括多个行和多个列，并且其中对于每个叠层，所述叠层中的每行对于多种不同芯尺寸中的每一种包括至少一个棒，并且所述叠层中的每列对于所述多种不同芯尺寸中的每一种包括至少一个棒。14.根据权利要求13所述的方法，其中：所述多种不同芯尺寸包括N种不同芯尺寸；每个叠层包括棒的N乘N阵列；并且对于每个叠层，所述叠层中的每行对于所述N种不同芯尺寸中的每一种包括一个棒...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·斯通，
申请(专利权)人：巴斯大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB