GB/T 26597-2011 光学纤维传像元件试验方法

　　ICS 37. 020 N 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 26597—2011

　　光学纤维传像元件试验方法

　　Testing method offiberopticdevicesforimagetransmission

　　2011-06-16发布 2011-11-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 26597—2011

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 试验方法 4

　　GB/T 26597—2011

　　前 言

　　本标准由中国机械工业联合会提出 。

　　本标准由全国光学和光子学标准化技术委员会(SAC/TC103)归 口 。

　　本标准主要起草单位 : 山西长城微光器材股份有限公司 、中国计量学院 、北京理工大学 、上海理工大学 。

　　本标准主 要 起 草 人 : 庄 松 林 、倪 国 强 、王 玲 玲 、张 淑 琴 、刘 秀 琴 、高 稚 允 、吕 正 中 、金 尚 忠 、陈 斌 赟 、董前民 、陈钢 。

　　Ⅰ

　　GB/T 26597—2011

　　光学纤维传像元件试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了光学纤维传像元件的术语和定义 、试验方法 。

　　本标准适用于像增强器 、变像管 、像增强型 CCD等光电器件中使用的光学纤维传像元件 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 16920 玻璃 平均线热膨胀系数的测定

　　3 术语和定义

　　GB/T 16920确立的以及下列术语和定义适用于本标准 。

　　3. 1

　　光学纤维传像元件 fiberopticaldevicesfor image transmission

　　由光学纤维按一定规则排列成型 ,能把图像从输入端面传输到输出端面的元件 。

　　本标准中光学纤维传像元件包括以下三种产品 :

　　a) 光学纤维面板(简称光纤面板) ;

　　b) 光学纤维倒像器(简称倒像器) ;

　　c) 光学纤维锥(简称光锥) 。

　　3. 1. 1

　　光纤面板 fiberopticalfaceplate

　　能把图像从输入端面传输到输出端面 , 图像大小 、方向不发生改变的光学纤维传像元件 。 3. 1. 2

　　倒像器 fiberopticalinverter

　　输出端面相对于输入端面整体绕中心轴扭转 180°,从而使输出端面的图像与输入端面的图像互为倒立的光学纤维传像元件 。

　　3. 1. 3

　　光锥 fiberopticaltaper

　　能使输出图像与输入图像具有一定放大/缩小比的锥状光学纤维传像元件 。

　　3. 2

　　光学纤维 ;光纤 opticalfiber

　　利用全反射原理 , 由纤芯和纤皮组成的独立的传光单元 。

　　3. 3

　　复合光纤 multifiber

　　按一定规则排列的光纤列阵 。

　　3. 3. 1

　　一次复合光纤 multi-fiber

　　将单纤维按一定规则排列经拉制而成的光纤列阵 。

　　1

　　GB/T 26597—2011

　　3. 3. 2

　　二次复合光纤 multimulti-fiber

　　将一次复合光纤按一定规则排列再经拉制而成的光纤列阵 。

　　3. 4

　　纤外吸收 absorption outside the fibers

　　光学纤维传像元件中各单光纤之间及周围对杂散光的吸收 。

　　3. 4. 1

　　填隙式纤外吸收 absorption outside the fiberswith the filling material

　　将纤外吸收材料以任意的或规则的方式放置在部分或全部光纤之间或周围所产生的光吸收 。 3. 4. 2

　　统计式纤外吸收 statisticalabsorption outside the fiberswith substituting material

　　用吸收材料取代单根光纤的全部或其截面的一部分 ,并将其以任意的或规则的方式放置在整个光学纤维传光单元间形成的吸收 。

　　3. 5

　　光纤中心距 fiberpitch;width between neighbor fibercenters

　　规则排列的相邻两根光纤的中心距离 。

　　3. 6

　　理论数值孔径 theoreticalnumeralaperture

　　NAt

　　理论数值孔径定义为(NAt) ,按式(1)计算 :

　　NAt ………………………( 1 )

　　式中 :

　　n1— 阶跃光纤纤芯的折射率 ;

　　n2— 阶跃光纤纤皮的折射率 。

　　3. 7

　　串光 crosstalk light

　　从一根光纤进入到其他光纤中的光 。

　　3. 8

　　斑点 spot

　　同周围区域相比 ,透射比变化大于规定值的局部区域 。

　　3. 9

　　鸡丝 chickenwire

　　复合光纤边界明显视觉增强的 、且宽度不大于两根光纤的线状图案 。

　　注 : 对形成比较完整的复合光纤边界的鸡丝 ,也称网格 。

　　3. 10

　　剪切畸变 sheardistortion

　　光学纤维传像元件对传递的直线图形产生的短小线段的位移或旋转 。

　　3. 11

　　蛇形畸变 snakeshapedistortion;grossdistortion

　　光学纤维传像元件对通过端面中心传递的直线所产生的曲线图形对该直线的位移 。

　　3. 12

　　枕形/桶形畸变 barrel/pincushion distortion

　　从光学纤维传像元件输出端面观测到的图形相对于从其输入端面输入的基准正方形图形所产生的

　　2

　　GB/T 26597—2011

　　枕形/桶形变形 。

　　3. 13

　　像倒转角 image inversion angle

　　倒像器有效区内传输的图像围绕中心轴旋转的角度 。理想像倒转角为 180°。

　　3. 14

　　像位移 framerun-out

　　以通过光学纤维传像元件输入端面中心的十字交叉点为基准 ,从输出端面所观察到的图形相对于该基准的最大整体位移 。

　　3. 15

　　放大率 magnification

　　输出端面图形/图像与输入端面图形/图像的尺度大小的比值 。

　　3. 16

　　放大率相对误差 relativemagnification error

　　所获得的输出端面图像与输入图像的实际放大率和理论放大率的差值与理论放大率之比值 。

　　3. 17

　　透射比 transmissivity

　　光学纤维传像元件有效共轭传输区输出光通量与输入光通量之比值 。

　　3. 17. 1

　　准直光透射比 collimated transmissivity

　　准直光垂直入射到光学纤维传像元件端面上的透射比 。

　　3. 17. 2

　　朗伯光透射比 lambert’s transmissivity

　　朗伯光入射到光学纤维传像元件端面上的透射比 。

　　3. 17. 3

　　朗伯光光谱透射比 lambert’s spectraltransmissivity

　　在适用光谱段内 , 随波长变化的朗伯光透射比 。

　　3. 18

　　分辨力 resolvingpower;resolution

　　可以区分观测到的目标上两点的最小间隔定义为分辨极限 ,其倒数即为分辨力 ,是分辨图像细节的能力 。

　　3. 19

　　真空气密性 vacuum integrity

　　当光学纤维传像元件一个端面处于一定真空状态 ,另一端面处于大气压状态时 ,在其端面的等效空气泄漏率 。

　　3. 20

　　耐热性 thermalstability

　　光学纤维传像元件经规定温度处理后 ,其外形 、几何尺寸 、内部结构等主要性能与指标保持不变的能力 。

　　3. 21

　　热稳定性 thermalsteadiness

　　光学纤维传像元件经受剧烈的温度变化而不破坏的性能 。

　　3

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　　3. 22

　　刀口响应(效应) knife-edgeresponse(effect)

　　通过光学纤维传像 元 件 传 递 的 标 准 测 量 刀 口 边 缘 的 像 在 不 透 明 区 域 内 垂 直 刀 口 方 向 上 的 强 度分布 。

　　3. 23

　　橘皮状 orangepeel

　　光学纤维传像元件表面粗糙 。

　　3. 24

　　擦伤 scratch

　　光学纤维传像元件表面划痕 。

　　3. 25

　　残留物 residue

　　光学纤维传像元件表面粘附的杂质 。

　　3. 26

　　污斑 stains

　　像残留物一样出现在光学纤维传像元件表面 ,但无明显深度的物质 。

　　3. 27

　　带状阴影 banding

　　显现于光学纤维传像元件端面的明显带状亮影或暗影 。

　　3. 28

　　裂纹 crack

　　由于机械 、加热造成的 ,在光学纤维传像元件材料内部或表面产生的应力断面 。

　　3. 29

　　破边 chip

　　光学纤维传像元件边缘存在的缺 口 。

　　3. 30

　　雾状 haze

　　光学纤维传像元件抛光表面出现的发雾现象 。

　　4 试验方法

　　4. 1 光纤中心距

　　4. 1. 1 试验工具

　　金相/测量显微镜 ,读数分辨力 1 μm ,物镜放大倍数不小于 40倍 ,具有精确测试分划线的目镜放大倍数不小于 10倍 。

　　4. 1. 2 试验程序

　　a) 用漫射光垂直照射光学纤维传像元件的一个端面 ;

　　b) 从光学纤维传像元件的另一端面 , 用金相/测量显微镜上的分划线观察(如另有规定 , 可用其他适当仪器 ,如图像分析计算机) , 在有效的刻度范围内 ,测量一次复合光纤区域内沿直线连续排列的光纤数量 ;

　　c) 用该刻度除以所获得的光纤数量 , 即为在规定位置和方向上的光纤平均中心距 。

　　4. 2 斑点

　　4. 2. 1 试验工具

　　投影仪或光学显微镜 ,放大倍数不小于 10倍 。

　　4

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　　4. 2. 2 试验程序

　　用漫射光照射光学纤维传像元件的一个端面 ,用投影仪或显微镜 ,沿光学纤维传像元件的另一端面的垂直方向进行观察 ,在规定的区域内测量斑点的大小和数量 。

　　4. 3 鸡丝

　　4. 3. 1 试验工具

　　投影仪或光学显微镜 ,放大倍数不小于 10倍 。

　　4. 3. 2 试验程序

　　用漫射光照射光学纤维传像元件的一个端面 ,用投影仪或显微镜 ,沿光学纤维传像元件的另一端面的垂直方向进行观察 ,在规定的区域内测量鸡丝的大小和数量 。

　　4. 4 剪切畸变

　　4. 4. 1 试验工具

　　a) 投影仪或测量显微镜 ,放大倍数不小于 10倍 ;

　　b) 同一间距和线宽的栅状测试分划板 。

　　4. 4. 2 试验程序

　　a) 将光学纤维传像元件放在测试分划板上 ,用漫射光垂直照射测试分划板 ;

　　b) 通过投影仪投影或显微镜观察光学纤维传像元件另一端面输出的分划板图形 ,利用基准线测量其最大偏移量 。

　　4. 5 蛇形畸变

　　4. 5. 1 试验工具

　　a) 投影仪或测量显微镜 ,放大倍数不小于 10倍 ;

　　b) 十字基准分划板及夹具 。

　　4. 5. 2 试验程序

　　a) 将光学纤维传像元件的一端面置于十字基准分划板的夹具中 ,用漫射光垂直照射测试分划板 ,通过投影仪投影或显微镜观察光学纤维传像元件另一端面输出的分划板图形 ;

　　b) 旋转光学纤维传像元件 ,依据投影屏上的测量十字基准线与输出端面的有效区边沿的两端交点 ,找到并测量垂直正向位移 X2 的绝对值|X2 |与垂直负向位移 X1 的绝对值|X1 |之和的最大值 max(|X1 |+ |X2 |) ,max(|X1 |+ |X2 |)/2即为蛇形畸变(见图 1) 。

　　图 1 蛇形畸变示意图

　　4. 6 枕形/桶形畸变

　　4. 6. 1 试验工具

　　a) 投影仪 ,放大倍数不小于 10倍 ;

　　b) 正方形网络十字基准分划板及夹具 。

　　4. 6. 2 试验程序

　　a) 将光锥的小端面置于正方形网格分划板的夹具中 ,用漫射光垂直照射测试分划板 ,通过投影仪投影或显微镜观察光学纤维传像元件另一端面输出的分划板图形 ;

　　b) 在投影屏上选取与有效区内接的正方形测试图样 ,读取图样经测量件输出后正方形边长的最大的变形量 H1 或 H2 ,见图 2a) 、图 2b) ;

　　c) 枕形畸变 Db 与桶形畸变 Dp 分别按式(2)和式(3)计算 :

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　　Db = H1/L1 × 100% ( 2 )

　　Dp = H2/L2 × 100% ( 3 )

　　a) 枕形畸变 b) 桶形畸变

　　图 2 枕形/桶形畸变示意图

　　4. 7 像倒转角

　　4. 7. 1 试验工具

　　a) 投影仪或测量显微镜 ,角度分辨力为 1′,放大倍数不小于 10倍 。

　　b) 十字基准分划板及夹具 。

　　4. 7. 2 试验程序

　　a) 调整分划板 十 字 线 在 投 影 屏 上 的 投 影 , 使 它 与 投 影 屏 上 的 基 准 十 字 线 完 全 重 合 , 角 度 显 示清零 ;

　　b) 将倒像器的一端置于十字基准分划板的夹具中 , 用漫射光垂直照射测试分划板 , 通过投影仪投影或显微镜观察倒像器另一端面输出的分划板图形 ;

　　c) 旋转倒像器 ,找到并测量投影屏上基准十字线与分划板十字线投影像之间的最大夹角 ,该夹角与 180°的代数和 , 即为像倒转角 。

　　4. 8 像位移

　　4. 8. 1 像位移(光纤面板、光锥)

　　4. 8. 1. 1 试验工具

　　a) 投影仪或测量显微镜 ,读数分辨力 1 μm ,放大倍数不小于 10倍 ;

　　b) 十字基准分划板 。

　　4. 8. 1. 2 试验程序

　　a) 调整分划板 十 字 线 在 投 影 屏 上 的 投 影 , 使 它 与 投 影 屏 上 的 基 准 十 字 线 完 全 重 合 , 角 度 显 示清零 ;

　　b) 将光纤面板一端面/光锥小端面置于十字基准分划板的夹具中 , 用漫射光垂直照射测试分划板 ,通过投影仪投影或显微镜观察光纤面板/光锥另一端面输出的分划板图形 ;

　　c) 旋转光纤面板/光锥 ,使十字分划线 X 轴与投影屏上十字基准 X 轴完全重合 ,找到并测量十字分划线 Y 轴与投影屏上的十字基准 Y 轴的最大距离 D , 即为所测像位移(见图 3) 。

　　a) 分划板 b) 像位移

　　图 3 分划板与像位移示意图

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　　4. 8. 2 像位移(倒像器)

　　4. 8. 2. 1 试验工具

　　a) 投影仪或测量显微镜 ,放大倍数不小于 10倍 ;

　　b) 带刻度的十字基准分划板及夹具 。

　　4. 8. 2. 2 试验程序

　　a) 调整分划板 十 字 线 在 投 影 屏 上 的 投 影 , 使 它 与 投 影 屏 上 的 基 准 十 字 线 完 全 重 合 , 角 度 显 示清零 ;

　　b) 将倒像器的一端面置于十字基准分划板的夹具中 , 用漫射光垂直照射测试分划板 , 通过投影仪投影或显微镜观察倒像器另一端面输出的分划板图形 ;

　　c) 旋转倒像器 ,使十字分划线 X(Y)轴与投影屏上十字基准 X(Y) 轴完全重合 ;测量十字分划线Y(X)轴与投影屏上的十字基准 Y(X)轴的最大偏移位置 ;移动载物台使所成最大偏移线与投影屏 Y(X)基准轴重合 ,并标记零位 ;

　　d) 再次旋转倒像器 ,找到 Y(X)最大偏移 ;移动载物台使所成最大偏移线与投影屏 Y(X) 基准轴重合 ,并记录这段偏移值 D,D/2即为所测像位移(见图 4) 。

　　a) 分划板 b) 第一次偏移 c) 第二次偏移

　　图 4 像位移测量试验示意图

　　4. 9 放大率及放大率相对误差

　　4. 9. 1 试验工具

　　a) 投影仪或测量显微镜 ,放大倍数不小于 10倍 ;

　　b) 带刻度的十字基准分划板及夹具 。

　　4. 9. 2 试验程序

　　a) 将光纤面板 、倒像器的一端面/光锥的小端面置于十字基准分划板的夹具中 ,用漫射光垂直照射测试特定长度为 L1 的直线段 ,通过投影仪投影或显微镜观察另一端面输出的直线段图形 ;

　　b) 在投影仪上读出经输出端面的该直线段的长度 L2 ;

　　c) 放大率 M 按式(4)计算 :

　　M =L2/L1 ( 4 )

　　d) 放大率相对误差 ΔM 按式(5)计算 :

　　…………………………( 5 )

　　式中 :

　　M1— 理想放大率 。

　　4. 10 准直光透射比

　　4. 10. 1 试验工具透射比测试仪 。

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　　4. 10. 2 试验程序

　　a) 用具有规定光谱特性和规定截面的准直光束垂直入射到具有规定相对光谱灵敏度的探测器上 ,测量其输出信号 Sin ;

　　b) 将光学纤维传像元件规定端面垂直置于上述准直光束的出 口处 ,用上述探测器测量通过该光学纤维传像元件的输出端面的输出信号 Sout ;

　　c) Sout和 Sin之比为光学纤维传像元件的准直光透射比 TC,按式(6)计算 :

　　TC = Sout/Sin …………………………( 6 )

　　式中 :

　　Sin— 输入端面的输出信号 ;

　　Sout— 输出端面的输出信号 。

　　4. 11 朗伯光透射比

　　4. 11. 1 试验工具透射比测试仪 。

　　4. 11. 2 试验程序

　　a) 用具有一定光谱分布范围和规定截面的朗伯光束垂直入射到具有规定相对光谱灵敏度的朗伯式探测器上 ,测量其输出信号 Sin ;

　　b) 将光学纤维传像元件规定端面垂直置于上述朗伯光束的出 口处 ,用上述探测器测量通过该光学纤维传像元件的输出端面的输出信号 Sout ;

　　c) Sout和 Sin之比为光学纤维传像元件的朗伯光透射比 TL,按式(7)计算 :

　　TL = Sout/Sin …………………………( 7 )

　　式中 :

　　Sin— 输入端面的输出信号 ;

　　Sout— 输出端面的输出信号 。

　　4. 12 朗伯光谱透射比

　　4. 12. 1 试验工具

　　光谱透射比测试仪 。

　　4. 12. 2 试验程序

　　a) 采用一定波长间隔 ,具有不同波长和规定截面的朗伯光束垂直入射到具有规定相对光谱灵敏度的朗伯式探测器上 ,测量其输出信号 Sin(λ) ;

　　b) 将光学纤维传像元件规定端面垂直置于上述朗伯光束的出 口处 ,用上述探测器测量通过该光学纤维传像元件的输出端面对应波长的输出信号 Sout(λ) ;

　　c) Sout(λ)和 Sin (λ) 之 比 为 光 学 纤 维 传 像 元 件 随 波 长 变 化 的 朗 伯 光 谱 透 射 比 TL (λ) , 按 式 (8)计算 :

　　TL (λ) = Sout(λ)/Sin(λ) …………………………( 8 )

　　式中 :

　　Sin(λ) — 输入端面的输出信号 ;

　　Sout(λ) — 输出端面的输出信号 。

　　4. 13 分辨力

　　4. 13. 1 试验工具

　　a) 分辨力测试仪 ;

　　b) 经标定的基准分辨力靶标 。

　　4. 13. 2 试验程序

　　a) 将上述靶标放置到分辨力测试仪的出口处 ,把光学纤维传像元件测试端面紧贴于靶标的规定

　　8

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　　位置 ;

　　b) 用分辨力测试仪的显微镜检测在光学纤维传像元件另一端面所形成的靶标图像 ;

　　c) 以靶标上可目视分辨的最高空间频率作为被测光学纤维传像元件的极限分辨力 。

　　4. 14 真空气密性

　　4. 14. 1 试验工具

　　a) 氦质谱检漏仪 ;

　　b) 超声波清洗机 ;

　　c) 烘烤炉 。

　　4. 14. 2 试验程序

　　a) 用清洗液清洁光学纤维传像元件 ,放入无水乙醇中浸泡并用超声波清洗 ,将其晾干后放入烘烤炉中 ,按规定的温度时间曲线烘烤 ;

　　b) 使用灵敏度不低于规定值的检漏仪 , 在规定温度条件下 ,将光学纤维传像元件的一端面用真空封脂密封在测试模具上 ,另一端面喷氦气进行检漏 ,按检漏仪技术提供的公式计算光学纤维传像元件的空气漏率 。

　　4. 15 耐热性

　　4. 15. 1 试验工具

　　马弗炉 。

　　4. 15. 2 试验程序

　　a) 用清洗液清洁光学纤维传像元件 ,放入无水乙醇中浸泡并用超声波清洗 ,将其晾干后放入烘烤炉中按规定的温度时间曲线烘烤 ;

　　b) 使用灵敏度不低于规定值的检漏仪 , 在规定温度条件下 ,将光学纤维传像元件的一端面用真空封脂密封在测试模具上 ,另一端面喷氦气进行检漏 ,按检漏仪技术提供的公式计算光学纤维传像元件的空气漏率 。

　　4. 16 热稳定性

　　4. 16. 1 试验工具

　　马弗炉 。

　　4. 16. 2 试验程序

　　将同批次的两块光学纤维传像元件 ,烘烤到规定的温度 ,分别将其迅速置于规定温度的空气或水中冷却 ,观察其表面变化情况 。

　　4. 17 高压测试

　　4. 17. 1 试验工具耐高压测试仪 。

　　4. 17. 2 试验程序

　　将导电橡胶板电极分别连接到光学纤维传像元件的两个端面 ,加上规定的电压 ,判断其耐高压 。

　　4. 18 刀口响应

　　4. 18. 1 定义

　　通过光学纤维传像元件传递的标准测量刀 口边缘的像在不透明区域内垂直于刀 口方向上的强度分布 。

　　4. 18. 2 试验工具

　　刀口响应测试仪 。

　　4. 18. 3 试验程序

　　a) 将按规定方法制 作 的 不 透 明 刀 口 , 按 规 定 的 位 置 和 方 向 与 光 学 纤 维 传 像 元 件 的 一 端 面 紧 密接触 ;

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　　b) 用具有规定光谱特性的朗伯光源 ,在规定的距离处垂直照射刀口和光学纤维传像元件端面的规定区域 ,在该区域上获得满足要求的均匀朗伯光 ;

　　c) 按规定程序与操作方法 ,调节符合要求的 、具有大数值孔径的显微物镜 ,使得在像面位置获得经光学纤维传像元件另一端面输出的清晰刀口像 ;

　　d) 在像面位置平面内用规定的扫描狭缝沿垂直于刀 口 的方向 ,对该刀 口像扫描 ,并用具有规定光谱灵敏度的测试系统测试刀口像通过扫描狭缝的光强分布 ;

　　e) 以测得的光强最大值为 100% , 随着扫描狭缝位置坐标的变化 ,将相对光强降到 50%时的位置定为坐标原点 ,所测得的各个不同坐标下用百分比值表示的相对光强( %) 即是对应的刀 口响应分布值 。

　　4. 19 橘皮状、擦伤、残留物、污斑、带状阴影、裂纹、破边、雾状外观质量

　　4. 19. 1 试验工具

　　投影仪 、显微镜或放大镜 。

　　4. 19. 2 试验程序

　　观察光学纤维传像元件表面质量 。

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