[发明专利]光纤传像束及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤传像束及其制造方法。

背景技术

光纤传像束是由数千根到一百多万根具有良好波导结构的光纤紧密有序地相干排列而成，光纤丝量达五十万以上的光纤传像束俗称大信息量光纤传像束。大信息量光纤传像束具有体积小、重量轻、可在任意弯曲状态下传像，使用自由度大、无源抗干扰等特点，图像传输过程不受空间限制、易实现图像的旋转和图像稳定，因此大信息量光纤传像束已广泛应用于机器视觉(Machine Vision)、危险的恶劣环境(Hazardous Environments)、飞行模拟器(FlightSimulator)等方面瞄准，军事应用已见报道，可用于主战坦克的机关枪瞄准、轻武器瞄准、潜望侦察监视、核爆轰实验图像即时采集等。

目前制造光纤传像束的主要方法有两种：酸溶法和层叠法。专利申请号200510112352.7“一种酸溶法制造小截面柔性光纤传像束的制造方法”和专利号03147087.4“生产蚀刻光导纤维束的方法和改良的蚀刻光导纤维束”都公开了酸溶法制造光纤传像束的工艺方法，光纤直径可小到8μm，即理想极限分辨率可达到72lp/mm，但传像截面一般只能做到以下，即光纤丝量少于15万，因为截面若过大，传像束中间部分的可溶性玻璃由于酸溶不进去而无法被腐蚀掉，如果延长腐蚀时间会急剧增加断丝和暗丝，光纤直径越细，采用酸溶法会使断丝率和暗丝率增高，即制造同样困难，为了制造大信息量光纤传像束，前苏联曾采用酸溶复合法，即用酸溶法制造小截面传像束(光纤丝量达3万)作为子束，然后将子束进行复合，但是复合后的各子束间就有明显的六角形黑框，虽然子束的分辨率高，但复合后的传像束的分辨率不高，同时图像的传输易发生扭曲和失真。层叠法是制造大截面传像束的有效方法之一，问题是光纤丝径一般不低于12μm，这是由于受限于拉丝工艺和排片工艺，成熟的光纤丝直径分布于15～16μm，即极限分辨率只能达33lp/mm，显然分辨率不高。

专利申请号200410073591.1“高分辨率光纤传像束的制造方法”提出先拉制1～2mm的粗光纤丝，将7根或19根粗光纤丝复合拉制12～18μm的复丝，然后将12～18μm的复丝通过排片、上胶再层叠来制成传像束，经分析该方法只能是一种想法，不具有实用性，原因如下：1、因粗光纤丝的直径太细，7根或19根粗光纤丝复合就不能太长，否则拉出的复丝端面的一一对应关系就会被破坏，即图像传输就会变形和扭曲，同时7根或19根粗光纤丝复合长度短，则拉丝作业时间短，这对复丝直径精度控制及拉丝作业极为困难；2、因粗光纤丝的直径太细，7根或19根粗光纤丝复合的直径就小，则拉丝作业时间短，显然复丝废品率高；3、复丝直径12～18μm，7根或19根粗光纤丝复合的直径又小，而组合体的送入炉内的速度不能低于0.5mm/分钟，则复丝的牵引速度就快，且不论对设备要求，就是拉丝作业时的引丝、换拉丝筒、复丝张力控制等都极为困难，同时容易断丝，如果复丝的张力控制得不好，极不易于复丝的排片；4、复丝结构过于简单，拉复丝时复丝易产生分叉，如果提高炉温来防止分叉，则复丝变形严重且暗丝增多，所制成的传像束因断暗丝率高而不具实用性。

发明内容

本发明提供一种光纤传像束，制造方法简单易行，且可以同时具有大截面和高分辨率。

本发明还提供了上述光纤传像束的制造方法。

所述光纤传像束，包括光纤复丝，所述光纤复丝包括轴向平行的光纤单丝、玻璃管和EMA纤维，光纤单丝排列在玻璃管中，EMA纤维填充于光纤单丝之间或光纤单丝与玻璃管之间。

所述光纤传像束的制造方法，包括以下步骤：将多根光纤棒复合为复式光纤棒，拉制成光纤复丝后经排片、叠片，制成光纤传像束，将多根光纤棒复合为复式光纤棒的方法是：将光纤棒和EMA纤维插入玻璃管中，使EMA纤维填充于光纤棒之间或光纤棒与玻璃管之间，光纤棒、玻璃管和EMA纤维轴向平行。

光纤棒和光纤单丝具有芯皮结构，其中光纤棒直径为5～10mm、截取长度为0.5～1m，直径的选择和长度的截取视传像束对光纤单丝直径和传像截面尺寸的要求。柔软的传像束所采用的光纤单丝的数值孔径一般为0.6左右，不同于光纤面板和光锥所采用的光纤丝(其数值孔径为1)，为防止光纤单丝皮层太薄而漏光产生暗丝，因此光纤棒和光纤单丝的芯皮直径关系需满足(d_芯/d_皮)²≤0.64，其中d_芯为芯层直径，d_皮为皮层直径。