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(wù)來源及計劃要求經(jīng)中國材料與試驗團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會）光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域委員會審查，CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)CSTM標(biāo)準(zhǔn)《光纖傳像元件分辨率測試方法》由中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所牽頭，項目公告文件號：材試標(biāo)字[2020]175號，歸口管理委員會為CSTM/FC60、TC01光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域委員會光學(xué)玻璃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，標(biāo)準(zhǔn)計劃編號為CSTMLX600100490-2020。編制說明編制原則本標(biāo)準(zhǔn)符合國家有關(guān)法規(guī)和政策，貫徹貫徹執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，充分吸收適用于本技術(shù)要求的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。本標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成、內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有先進(jìn)性、適用性、科學(xué)性和可操作性。工作分工本標(biāo)準(zhǔn)由中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所牽頭，長春理工大學(xué)、中國建筑材料科學(xué)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(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所負(fù)責(zé)大綱的匯總、征求意見的組織和歸納；2）長春理工大學(xué)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)項目研制申請報告和測試方法的確定，標(biāo)準(zhǔn)的起草及編制；3）中國建筑材料科學(xué)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(fù)責(zé)協(xié)助征求意見的組織和歸納反饋。自接到標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)后，根據(jù)電子科技大學(xué)李炳成教授的提議，根據(jù)計劃要求成立了由中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、長春理工大學(xué)、中國建筑材料科學(xué)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(guān)技術(shù)人員和標(biāo)準(zhǔn)化人員共同組成的項目編制組,并編制了標(biāo)準(zhǔn)編制計劃表，按照計劃表開展具體工作。結(jié)合中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所長期積累的經(jīng)驗及調(diào)研情況進(jìn)行分析，前期在西安召開了標(biāo)準(zhǔn)意見征求會，邀請了西安飛秒，南京春輝等科研和生產(chǎn)單位，結(jié)合這些單位的科研生產(chǎn)實際情況，確定了光學(xué)顯微分析為基礎(chǔ)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(jié)果，與長春理工大學(xué)的測試結(jié)果相互校驗，編制出了標(biāo)準(zhǔn)草案。標(biāo)準(zhǔn)草案完成后，2020年7月和長春理工大學(xué)組織項目組進(jìn)行了討論，確定了修改原則，并對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了修改完善，最終形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿初稿。主要技術(shù)內(nèi)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(shù)據(jù)處理等內(nèi)容做出規(guī)定，本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的核心要點，也是影響光纖成像質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，是各個光纖成像器件生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售時所必須提供的一個關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)采用光學(xué)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(shù)，結(jié)果直觀，準(zhǔn)確率高。正六邊形假設(shè)分辨率計算的一個重要假設(shè)三正六邊形假設(shè)，是本標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)。因此本標(biāo)準(zhǔn)采用正六邊形排列形式為基礎(chǔ)進(jìn)行分辨率計算，從理論上講更為合理，實踐結(jié)果也表明正六邊形假設(shè)誤差小，低于0.5%，在大多數(shù)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(biāo)準(zhǔn)項目組召集國內(nèi)有關(guān)專家對測試原理和方法進(jìn)行了討論，最后認(rèn)為光學(xué)顯微鏡為光纖傳像元件研制/生產(chǎn)單位的必備設(shè)備，且該方法簡單、適用性強(qiáng)，有利于作為CSTM團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的推廣?，F(xiàn)有針對光學(xué)纖維傳像元件的國家標(biāo)準(zhǔn)（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(biāo)上兩點的最小間隔定義為分辨極限，其倒數(shù)即為分辨力，是分辨圖像細(xì)節(jié)的能力”。GB/T26597-2011測試過程中需要使用經(jīng)標(biāo)定的基準(zhǔn)分辨力靶標(biāo)，且得到的測試結(jié)果體現(xiàn)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(shù)量。根據(jù)光纖傳像元件中光纖的排列特點，選用光學(xué)顯微鏡作為測試工具，可實現(xiàn)光纖傳像元件分辨力的測試。該方法操作簡單、儀器設(shè)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(xùn)即可實現(xiàn)。因此，作為團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性較廣，且精度也有保障。測試方法和步驟根據(jù)光纖的排列規(guī)律和光學(xué)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(biāo)準(zhǔn)中對光纖外徑D和單纖直徑d的數(shù)據(jù)采集量未做上限規(guī)定，使用標(biāo)準(zhǔn)者可根據(jù)自己對結(jié)果精度的需求采用統(tǒng)計學(xué)法進(jìn)行優(yōu)化。試驗驗證的情況和結(jié)果長春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院是國內(nèi)最早從事光纖傳像束研制生產(chǎn)的單位之一，合作單位中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所具有豐富的光纖傳像元件的制備經(jīng)驗，在總結(jié)過年研究生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)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(shè)備、試驗條件、試驗程序等進(jìn)行規(guī)范，統(tǒng)一試驗流程，保證試驗結(jié)果的可比性和可再現(xiàn)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(shù)6實際排絲數(shù)：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(shù)3實際排絲數(shù)：10000誤差為：-81，-0.81%。采用國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況目前未發(fā)現(xiàn)國際上針對光纖傳像元件分辨率測試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因而未采用。標(biāo)準(zhǔn)涉及的知識產(chǎn)權(quán)情況說明無。與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)符合我國目前法律、法規(guī)的規(guī)定。實施標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議建議需求方可根據(jù)需求在光纖傳像元件分辨率測試中采用本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)的光纖結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。修改或廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議及理由無。標(biāo)準(zhǔn)印刷數(shù)量建議具體發(fā)行量由機(jī)關(guān)確定。其他需說明的事項無。參考資料清單無

密級：公開CSTM團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明（征求意見稿）標(biāo)準(zhǔn)名稱光纖傳像元件分辨率測試方法主編單位中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所參編單位長春理工大學(xué)、中國建筑材料科學(xué)研究總院有限