一种新型共轭聚合物塑料光纤放大器材料制备及性能研究

针对传统塑料光纤在传输过程中损耗大,使用长度较短的问题,提出在光纤连接部位制备一种新型共轭聚合物CN-PPV掺杂塑料光纤放大器材料,并对其制备工艺、荧光特性和增益特性进行研究。试验结果表明,在25 mL MMA、0.032 g BPO、20~75μL n-BM的工艺条件下制备的预制棒表面状态良好,内部无气泡出现,并在拉伸温度为150~177℃的条件下成功拉丝。塑料光纤最大发射截面为1.7×10^(-20) m^(2);当泵浦光传输距离增加,光谱出现明显红移现象,最大红移波长为12 nm。在光纤长度为50 cm的条件下,掺杂质量浓度为1 mg/L的光纤存在最大增益值,达到25 dB。而掺杂质量浓度为0.2 mg/L的光纤具备持续光放大能力,更适合作为光纤放大器的制备材料。

聚合物光纤发光面料的设计与开发

为了满足人们对纺织品个性化和多样化的需求,以聚合物光纤(POF)为发光体,依据光纤侧面发光原理设计开发聚合物光纤发光机织面料,介绍面料的灵感来源、光纤分布设计、组织设计、纱线设计及其排列、穿综设计、上机织造工艺等,在半自动打样机上进行试织并说明织造要点。结果表明:合理利用发光体和其他纱线,结合纬向管状组织、平纹小提花组织以及缂丝技术等,开发出更加时尚化、个性化的发光面料。发光面料主要应用于装饰纺织品,其结构独特、配色协调、立体感强,具有较强的装饰性和乐趣性,在一定程度上也起到安全警示作用。

有机聚合物塑料光纤的辐照特性

在分析了塑料光纤耐辐照机理的基础上，讨论了一种聚合物塑料光纤的辐照特性，该塑料光纤由一种改良的聚碳酸酯聚合物材料组成．用γ－射线、电子束、质子束三种辐射源分别对其进行照射．结果发现，在低剂量（＜ １ ｋＧｙ）辐照时，辐照后塑料光纤的透过率非但没有下降，反而有所上升；尔后随时间的推移，透过率趋于稳定值．在高剂量（＞ １ ｋＧｙ）辐照时，辐照后透过率降低，随着时间的推移，透过率逐渐回升至稳定值．

基于聚合物膜片和光纤复合结构的局部放电声传感器

本文提出了一种基于聚合物膜片和单模—多模—单模光纤复合结构的用于局部放电探测的声传感器。将长度为5cm的多模光纤植入单模光纤之间作为声敏感单元。当光从单模光纤进入多模光纤时,会激发光纤内的高阶模式形成干涉,以实现声传感,并将该光纤串入聚合物膜片中,用于改善其灵敏度。实验结果表明:该传感器在空气中的声传感灵敏度可达-30.8 dBm(0 dBm定义为1 V/μBar)。根据IEC 60270标准分别在空气和油介质中对传感器进行了局部放电声传感测试证明了该方案的可行性。由于其结构简单、成本低廉和不受电磁干扰等优点,该传感器有望在电力设备局部放电检测等领域得到应用。

聚合物光纤通信及传感研究进展

光纤技术的诞生使得信息传输速度显著提高,目前已经进入了光纤技术应用的全新阶段。在这个阶段中,聚合物光纤作为一种新型光纤备受关注,由于其材料的性质,比硅光纤更加柔软、轻便以及成本更低廉;同时,聚合物光纤的成型和处理方式也比硅光纤更加灵活,可以根据不同的需求和应用进行定制。随着制造和性能的不断改进,聚合物光纤在传输和传感领域都显示出了强大的潜力和多种应用的可能性,如光纤通信、物理研究、健康监测、生物医疗和环境监测等。介绍了聚合物光纤在上述领域的应用,总结了聚合物光纤在光纤通信和传感应用中的前景,最后指出了未来的研究方向。

高保偏聚合物光子晶体光纤的化学制备技术研究

研究了大尺寸高保偏聚合物光子晶体光纤(polymerPhotonicCrystalFibers,pPCFs)预制棒的化学原位制备技术.采用预聚物浇铸后加热聚合方法,成功制备了具有高保偏性能的光纤预制棒,给出了聚合反应的最佳条件.对此预制棒进行二次拉伸及光学和化学性质的测试表明,该方法得到的预制棒力学结构稳定、光学透明度高,且拉伸所得光纤微结构保持完好、微孔坍塌率低、非固有损耗小.若在聚合反应体系中加入适量的激光染料或其它稀土有机螯合物等物质,可得到具有荧光性的高保偏聚合物光子晶体光纤预制棒,为保偏型聚合物光子晶体光纤激光器的研制提供新材料.

混合聚合物光纤光栅封装元件的温敏实验

用两种不同聚合材料按一定比例均匀混合后对光纤光栅进行封装处理 ,并对其进行了温敏实验 .实验表明 ,光纤光栅封装元件在 2 0℃～ 80℃常温区 ,具有良好的线性温敏性 ;而在 1 0 0℃～ 3 0 0℃高温区 ,则具有较好的温度不敏感性 ,与裸光纤光栅的温敏性接近 .

聚合物光纤与功能器件的研究与应用

本文综述了国内外聚合物光纤与功能器件研究工作的最近进展,并着重介绍本实验室相关的研究工 作,同时讨论一些聚合物光纤器件和产品在通信与光电子方面的应用。

大直径内置光纤光栅玻璃纤维增强聚合物锚杆梁杆黏结试验

纤维增强聚合物筋是一种新型复合材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,用其替代钢筋用于边坡加固是解决锚杆耐久性问题的途径之一。采用内置光纤光栅的GFRP筋制作锚杆结构模型,用空心液压千斤顶施加拉拔荷载,用光栅传感技术监测杆体应变,研究大直径喷砂GFRP锚杆在框架梁锚固条件下的受力破坏机制。研究表明,本试验大直径25 mm GFRP锚杆在拉拔力、平均黏结强度方面均达到相同直径螺纹钢筋锚杆的设计指标,最合理的框架梁厚度为30～40 cm;瞬时荷载循环对GFRP锚杆界面黏结状态无明显影响;持续荷载作用下杆体界面的黏结状态会发生蜕化,随时间延续蜕化向深部扩展,荷载越大扩展深度越大,蜕化速度越快;光纤光栅监测技术是发现和观察锚杆界面黏结状态蜕化过程的有效手段。

聚合物光纤织物的特性及其应用

介绍聚合物光纤的结构和特性,简述由其织制而成的聚合物光纤织物的存在形式及特点。系统介绍了聚合物光纤织物在发光纺织品、柔性显示器以及传感器方面的研究进展。分析认为:聚合物光纤织物具有柔韧性好,质量轻,服用性能优良,使用持久安全,易与光源连接及可发散光和传输光的特点,其产品在服用、装饰、医疗、安全警示及智能控制等领域具有广泛的应用空间,并且随着新型聚合物光纤的开发及织造技术的不断提高,聚合物光纤织物将向着产品多元化和易织造的方向发展。

聚合物光纤网络器件及其通信链路系统

通过自行研制的聚合物光纤波长转换器和集线器,实现了石英光纤传输介质到聚合物光纤传输介质的工作波长转换,以及多路聚合物光纤传输信息的交换和局域网信息的全聚合物光纤传输.系统测试结果显示,数据交换传输速率达到100Mbps,通信眼图清晰.链路系统传输信号随传输距离成指数衰减,与聚合物光纤的光强衰减规律一致.用商用的发射接收器测得传输距离达到60m以上.聚合物光纤弯曲半径为25mm时,给系统接收端接收信号强度带来0.1~0.4dB的衰减,表明聚合物光纤弯曲对链路系统工作影响较小.

聚合物封装的纵向微结构光纤分布式压力传感系统

提出了一种基于纵向微结构光纤的分布式压力传感方案,该方案同时采用波长编码与频率编码技术,实现了单根光纤上的准分布式压力测量,具有实现大容量复用、高空间分辨率和高精度测量的潜力。采用硫化硅橡胶聚合物材料对光纤进行封装,使纵向微结构光纤的压力灵敏度提升至1.032×10-3相对波长变化/MPa,是裸光纤光栅压力灵敏度的500多倍。构建了包含6个光纤微结构的单纤传感系统,并进行了分布式压力测试实验,实验结果显示出很好的线性度和较高的测量精度。该传感方案具有长距离、高分辨率测压(HRM)的潜力,可广泛运用于土木结构健康监测、管道泄漏监控、人体体内压力分布式传感等工程领域中。

nmSiO_2对聚合物光纤光栅封装材料的改性研究

分析了刚性纳米粒子改性聚合物的原理,重点分析了nmSiO2/硅氧烷(硅橡胶)复合材料的改性机理.采用120号溶剂性汽油为分散剂,通过共混法制得nmSiO2—乙烯基硅氧烷、含氢硅氧烷硫化而成的复合材料.用AJ-Ⅲa型原子力显微镜分析研究了该材料的组团结构并测试了其力学性能.结果表明,硅氧烷橡胶改性后,材料的弹性模量增加了15.4%;拉伸强度增加了19.4%;扯断伸长率增加了30%.用改性后的硅氧烷聚合物材料封装光纤Bragg光栅(FBG)压力传感器,可有效改善封装材料与光纤光栅的耦联性能;通过粒子含量控制可以增韧增强硅氧烷,从而可制作变量程压力传感器,同时可以延长传感器的使用寿命.

白光照明和CCD投影成象在线检测聚合物光纤

提出了用白光照明 CCD投影成象对聚合物光纤在线检测的方法 ,阐述了其测量原理。介绍了球面镜聚光法 ,光学成象放大 ,数值量化电路结合边界处理软件及最佳积分时间等方法来提高测量精度。实验结果表明测量聚合物光纤直径范围为 0 .2～ 2 mm,精度可达 1 0 μm左右。

聚合物光纤光谱特性研究

本文根据不同的精度要求,采用CCD光谱仪和高精度光谱仪测量了聚合物光纤的光谱损耗、吸收谱与发射谱,分析了这几种光谱特性,讨论了有源聚合物光纤中的拉曼谱对荧光谱的影响等现象。

太赫兹聚合物光子晶体光纤关键制备工艺研究

针对太赫兹聚合物光子晶体光纤的应用需求,对聚合物光纤的制备材料、预制棒制备、拉伸工艺等关键制备工艺进行了研究.分析了聚合物材料的特性,并进行实验验证,结果表明ZEONEX材料的吸收系数低于3cm^(-1),吸水性低于0.01%,玻璃化转变温度和分解温度分别高达136℃和420℃,在太赫兹光纤制备中具有优良性能.预制棒制备和光纤拉伸的工艺方面,在注塑法的基础上改进了模具系统,使用可控的微压拉丝技术,在10200Pa范围内可实现±1.5Pa的微压差精确控制,较大程度上提高了光纤预制棒的成品率和光纤的形变控制,有望制备出高空气填充率的聚合物光子晶体光纤.

聚合反应条件对渐变型塑料光纤预制棒的折射率分布的影响

用甲基丙烯酸甲酯 (MMA)作为基质 ,采用界面 凝胶聚合技术成功地制备了渐变型塑料光纤预制棒 ,并探讨了掺杂剂浓度及其分子体积以及聚合温度对折射率分布的影响 .观察到聚合温度对折射率分布的影响以及掺杂剂分子的分子体积在极端情况下 (如溴苯与MMA分子的分子体积相似 ,联苯分子体积比MMA则要大的多 )对折射率分布的影响 ,清楚地显示出分子体积在界面 凝胶聚合过程中所起的重要作用 .实验结果表明了高温聚合有利于轴心Δn值的升高 ,可得数值孔径NA较大的预制棒 .低温聚合使得折射率分布趋于平缓化 .

光纤光栅传感器的聚合物封装增敏技术

基于聚合物封装光纤光栅温度、应变传感原理,从聚合物材料的特点、聚合物材料的选择、用聚合物对光纤光栅传感器进行封装的要求及封装工艺进行了综述,并介绍了目前解决光纤光栅压力和温度增敏及应变和温度同时区分测量的各种方法,同时介绍了聚合物封装的应用前景。

聚合物边孔封装无源光纤光栅水听器

报道了一种聚合物边孔封装的无源光纤光栅水听器的研究结果。采用边孔封装结构对裸光纤光栅进行了增敏封装,其静态压力灵敏度提高了17120倍,为光纤光栅的水声探测奠定了物理基础;利用可调谐窄带光源的线宽窄和其波长可调谐的特点,采用带工作点控制的强度调制方案进行信号解调,不仅实现了高精度的动态信号检测,并解决了温度变化对系统影响的问题。实验测量结果表明,所设计的光纤光栅水听器在500Hz频率处的声压灵敏度为-153.3 dB(0 dB=1 pm/μPa),且具有非常好的各向同性指向性,其最小可测声压为61 dB(0 dB=1μPa/(Hz)^(1/2))。

微结构聚合物光纤制备方法的研究进展

微结构光纤以优异的光学特性而受到广泛关注。微结构聚合物光纤作为微结构光纤的重要组成部分,也得到了科研人员的深入研究。综述了微结构聚合物光纤预制棒的制备方法,介绍了堆积法、钻孔法、浇注法、挤出法和挤出-成型法,并对这些方法的优缺点进行了分析和展望。