光纖傳像元件分辨率測(cè)試方法-編制說(shuō)明

《光纖傳像元件分辨率測(cè)試方法》編制說(shuō)明任務(wù)來(lái)源及計(jì)劃要求經(jīng)中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域委員會(huì)審查，CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)CSTM標(biāo)準(zhǔn)《光纖傳像元件分辨率測(cè)試方法》由中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所牽頭，項(xiàng)目公告文件號(hào)：材試標(biāo)字[2020]175號(hào)，歸口管理委員會(huì)為CSTM/FC60、TC01光電材料及產(chǎn)品領(lǐng)域委員會(huì)光學(xué)玻璃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃編號(hào)為CSTMLX600100490-2020。編制說(shuō)明編制原則本標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家有關(guān)法規(guī)和政策，貫徹貫徹執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)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(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所牽頭，長(zhǎng)春理工大學(xué)、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司、南京春輝科技實(shí)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(guó)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(jiàn)的組織和歸納；2）長(zhǎng)春理工大學(xué)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目研制申請(qǐng)報(bào)告和測(cè)試方法的確定，標(biāo)準(zhǔn)的起草及編制；3）中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司、南京春輝科技實(shí)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(jiàn)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(jì)劃要求成立了由中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、長(zhǎng)春理工大學(xué)、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司、南京春輝科技實(shí)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(xiàng)目編制組,并編制了標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃表，按照計(jì)劃表開(kāi)展具體工作。結(jié)合中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)及調(diào)研情況進(jìn)行分析，前期在西安召開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)意見(jiàn)征求會(huì)，邀請(qǐng)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(shí)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(cè)試方法，西安飛秒提供了部分光纖傳像束的測(cè)試結(jié)果，與長(zhǎng)春理工大學(xué)的測(cè)試結(jié)果相互校驗(yàn)，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(zhǎng)春理工大學(xué)組織項(xiàng)目組進(jìn)行了討論，確定了修改原則，并對(duì)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(jiàn)稿初稿。主要技術(shù)內(nèi)容的說(shuō)明范圍主要是基于光纖傳像元件中光纖排列規(guī)律，針對(duì)光纖傳像元件分辨率的測(cè)試儀器、測(cè)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(cè)量。分辨率分辨率是本標(biāo)準(zhǔn)的核心要點(diǎn)，也是影響光纖成像質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是各個(gè)光纖成像器件生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品生產(chǎn)、銷(xiāo)售時(shí)所必須提供的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)采用光學(xué)顯微鏡測(cè)試端面與單纖直徑計(jì)算的分辨率，測(cè)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(jì)算的一個(gè)重要假設(shè)三正六邊形假設(shè)，是本標(biāo)準(zhǔn)的另一個(gè)核心要點(diǎn)。在光纖傳像元件制備過(guò)程中，通常選擇緊密排列的形式。光纖緊密排列時(shí)，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(jì)算，從理論上講更為合理，實(shí)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(mǎn)足對(duì)分辨率表征的精度要求。測(cè)試原理和方法在2019年，本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目組召集國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家對(duì)測(cè)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(jiǎn)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(duì)光學(xué)纖維傳像元件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T26597-2011），其中針對(duì)分辨力的測(cè)試方法采用“可以區(qū)分觀測(cè)到的目標(biāo)上兩點(diǎn)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(cè)試過(guò)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(cè)試結(jié)果體現(xiàn)的是分辨圖像的能力，無(wú)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(diǎn)，選用光學(xué)顯微鏡作為測(cè)試工具，可實(shí)現(xiàn)光纖傳像元件分辨力的測(cè)試。該方法操作簡(jiǎn)單、儀器設(shè)備需求低，且只需測(cè)試人員熟練掌握顯微鏡使用方法即可，無(wú)需專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)即可實(shí)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(cè)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(cè)試光纖外徑D和單纖直徑d，利于公式計(jì)算可獲得光纖的分辨率N，計(jì)算量不大。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(duì)結(jié)果精度的需求采用統(tǒng)計(jì)學(xué)法進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)驗(yàn)證的情況和結(jié)果長(zhǎng)春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院是國(guó)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(guó)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(yàn)，在總結(jié)過(guò)年研究生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使用單位制定的光纖傳像元件分辨力的測(cè)試方法，對(duì)光纖傳像元件分辨力測(cè)試所需的試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程序等進(jìn)行規(guī)范，統(tǒng)一試驗(yàn)流程，保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性和可再現(xiàn)性。對(duì)幾種常見(jiàn)光纖傳像元件測(cè)試的驗(yàn)證：對(duì)石英光纖傳像束測(cè)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(shí)際排絲數(shù)：12000誤差為：+97，小于0.8%。對(duì)硫系光纖傳像束測(cè)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(shí)際排絲數(shù)：10000誤差為：-81，-0.81%。采用國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況目前未發(fā)現(xiàn)國(guó)際上針對(duì)光纖傳像元件分辨率測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因而未采用。標(biāo)準(zhǔn)涉及的知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況說(shuō)明無(wú)。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(guó)目前法律、法規(guī)的規(guī)定。實(shí)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(cè)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(jì)算方法，也可作為以后實(shí)際光纖傳像元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。修改或廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議及理由無(wú)。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(shuō)明的事項(xiàng)無(wú)。參考資料清單無(wú)

密級(jí)：公開(kāi)CSTM團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)稿）標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)光纖傳像元件分辨率測(cè)試方法主編單位中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所參編單位長(zhǎng)春理工大學(xué)、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限