光纖傳像元件分辨率測試方法-編制說明

《光纖傳像元件分辨率測試方法》編制說明任務來源及計劃要求經中國材料與試驗團體標準委員會（CSTM標準委員會）光電材料及產品領域委員會審查，CSTM標準委員會批準CSTM標準《光纖傳像元件分辨率測試方法》由中國科學院西安光學精密機械研究所牽頭，項目公告文件號：材試標字[2020]175號，歸口管理委員會為CSTM/FC60、TC01光電材料及產品領域委員會光學玻璃標準化技術委員會，標準計劃編號為CSTMLX600100490-2020。編制說明編制原則本標準符合國家有關法規(guī)和政策，貫徹貫徹執(zhí)行國家標準、國家軍用標準和行業(yè)標準的有關規(guī)定，充分吸收適用于本技術要求的相關國家標準、國家軍用標準的內容，與相關標準協(xié)調一致。本標準的構成、內容、文字的表述、條文的編排、文件的引用等符合GB/T1.1—2020，GB/T20001.4給出的規(guī)則要求。編制出的標準應具有先進性、適用性、科學性和可操作性。工作分工本標準由中國科學院西安光學精密機械研究所牽頭，長春理工大學、中國建筑材料科學研究總院有限公司、南京春輝科技實業(yè)有限公司和北京玻璃研究院為聯(lián)合承研單位。具體分工如下：1）中國科學院西安光學精密機械研究所負責大綱的匯總、征求意見的組織和歸納；2）長春理工大學負責標準項目研制申請報告和測試方法的確定，標準的起草及編制；3）中國建筑材料科學研究總院有限公司、南京春輝科技實業(yè)有限公司和北京玻璃研究院負責協(xié)助征求意見的組織和歸納反饋。自接到標準任務后，根據電子科技大學李炳成教授的提議，根據計劃要求成立了由中國科學院西安光學精密機械研究所、長春理工大學、中國建筑材料科學研究總院有限公司、南京春輝科技實業(yè)有限公司和北京玻璃研究院的相關技術人員和標準化人員共同組成的項目編制組,并編制了標準編制計劃表，按照計劃表開展具體工作。結合中國科學院西安光學精密機械研究所長期積累的經驗及調研情況進行分析，前期在西安召開了標準意見征求會，邀請了西安飛秒，南京春輝等科研和生產單位，結合這些單位的科研生產實際情況，確定了光學顯微分析為基礎的光纖傳像束分辨率測試方法，西安飛秒提供了部分光纖傳像束的測試結果，與長春理工大學的測試結果相互校驗，編制出了標準草案。標準草案完成后，2020年7月和長春理工大學組織項目組進行了討論，確定了修改原則，并對標準草案進行了修改完善，最終形成標準征求意見稿初稿。主要技術內容的說明范圍主要是基于光纖傳像元件中光纖排列規(guī)律，針對光纖傳像元件分辨率的測試儀器、測試步驟和數據處理等內容做出規(guī)定，本標準使用于光纖傳像束、光纖面板、光纖光錐等光纖傳像元件分辨率的測量。分辨率分辨率是本標準的核心要點，也是影響光纖成像質量的一個重要指標，是各個光纖成像器件生產廠家在產品生產、銷售時所必須提供的一個關鍵技術指標。本標準采用光學顯微鏡測試端面與單纖直徑計算的分辨率，測試的分辨率表征為像元數，結果直觀，準確率高。正六邊形假設分辨率計算的一個重要假設三正六邊形假設，是本標準的另一個核心要點。在光纖傳像元件制備過程中，通常選擇緊密排列的形式。光纖緊密排列時，相鄰光纖之間的排列以正六邊形為最密堆結構。因此本標準采用正六邊形排列形式為基礎進行分辨率計算，從理論上講更為合理，實踐結果也表明正六邊形假設誤差小，低于0.5%，在大多數情況下均能滿足對分辨率表征的精度要求。測試原理和方法在2019年，本標準項目組召集國內有關專家對測試原理和方法進行了討論，最后認為光學顯微鏡為光纖傳像元件研制/生產單位的必備設備，且該方法簡單、適用性強，有利于作為CSTM團體標準的推廣。現有針對光學纖維傳像元件的國家標準（GB/T26597-2011），其中針對分辨力的測試方法采用“可以區(qū)分觀測到的目標上兩點的最小間隔定義為分辨極限，其倒數即為分辨力，是分辨圖像細節(jié)的能力”。GB/T26597-2011測試過程中需要使用經標定的基準分辨力靶標，且得到的測試結果體現的是分辨圖像的能力，無法直接得到光纖的單元直徑及其單位面積光纖的數量。根據光纖傳像元件中光纖的排列特點，選用光學顯微鏡作為測試工具，可實現光纖傳像元件分辨力的測試。該方法操作簡單、儀器設備需求低，且只需測試人員熟練掌握顯微鏡使用方法即可，無需專業(yè)培訓即可實現。因此，作為團體標準，本標準的適應性較廣，且精度也有保障。測試方法和步驟根據光纖的排列規(guī)律和光學顯微的基本原理，測試光纖外徑D和單纖直徑d，利于公式計算可獲得光纖的分辨率N，計算量不大。標準中對光纖外徑D和單纖直徑d的數據采集量未做上限規(guī)定，使用標準者可根據自己對結果精度的需求采用統(tǒng)計學法進行優(yōu)化。試驗驗證的情況和結果長春理工大學材料科學與工程學院是國內最早從事光纖傳像束研制生產的單位之一，合作單位中國科學院西安光學精密機械研究所具有豐富的光纖傳像元件的制備經驗，在總結過年研究生產經驗的基礎上，使用單位制定的光纖傳像元件分辨力的測試方法，對光纖傳像元件分辨力測試所需的試驗設備、試驗條件、試驗程序等進行規(guī)范，統(tǒng)一試驗流程，保證試驗結果的可比性和可再現性。對幾種常見光纖傳像元件測試的驗證：對石英光纖傳像束測試情況：樣品1光纖外徑D10.498mm光纖外徑D20.500mm光纖外徑D30.502mm光纖外徑D0.500mm光纖中心距d13.8μm光纖中心距d13.9μm光纖中心距d14.0μm光纖中心距d3.9光纖分辨率N12097暗絲數6實際排絲數：12000誤差為：+97，小于0.8%。對硫系光纖傳像束測試情況：樣品1光纖外徑D113.96mm光纖外徑D214.00mm光纖外徑D314.04mm光纖外徑D14.00mm光纖中心距d1116.2μm光纖中心距d1120.0μm光纖中心距d1123.8μm光纖中心距d120光纖分辨率N9919暗絲數3實際排絲數：10000誤差為：-81，-0.81%。采用國際先進標準的情況目前未發(fā)現國際上針對光纖傳像元件分辨率測試的相關標準，因而未采用。標準涉及的知識產權情況說明無。與現行法律法規(guī)、標準的關系本標準符合我國目前法律、法規(guī)的規(guī)定。實施標準的要求和措施建議建議需求方可根據需求在光纖傳像元件分辨率測試中采用本標準。本標準的光纖結構模型和分辨率計算方法，也可作為以后實際光纖傳像元件結構設計的基礎。修改或廢止有關標準的建議及理由無。標準印刷數量建議具體發(fā)行量由機關確定。其他需說明的事項無。參考資料清單無

密級：公開CSTM團體標準編制說明（征求意見稿）標準名稱光纖傳像元件分辨率測試方法主編單位中國科學院西安光學精密機械研究所參編單位長春理工大學、中國建筑材料科學研究總院有限