溶胶-凝胶薄膜修饰的微结构聚合物光纤氟离子传感探头

通过对微结构聚合物光纤修饰桑色素-铝配合物掺杂的凝胶薄膜,制备了一种氟化物光纤传感探头。这种探头的结构基于微结构聚合物光纤实现,其内部具有贯穿的微孔道结构,这种微孔道结构可以作为敏感材料的载体以及微传感池。敏感层的修饰通过溶胶-凝胶过程实现,将掺有桑色素-铝的溶胶直接吸入光纤内部,可以在光纤微孔阵列中形成凝胶敏感膜。微结构光纤内部可以容纳微量液体,传感过程在微孔道内进行。基于荧光淬灭原理实现传感,氟离子对凝胶膜中桑色素-铝具有强烈的荧光淬灭作用,因此,传感探头对于不同浓度的氟离子溶液表现不同的荧光强度。在pH值为4.6的条件下,探头对于氟离子具有良好的响应,可在5～50mmol/L内传感。

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。

单偏振单模微结构聚合物光纤理论设计

采用全矢量有限元法并结合完美匹配边界条件,得到了一种新型结构的单偏振单模微结构光纤,以聚合物聚甲基丙烯酸甲酯为基材,对其偏振模场、快轴模和慢轴模截至波长和约束损耗进行了研究.结果发现,通过改变光纤结构参量,可以使光纤基模两个正交偏振态截止波长不同,光纤中只能传输基模的一个偏振态(慢轴模).若调整光纤单偏振单模工作区在聚合物光纤通信窗口650nm附近,该光纤传输慢轴模的约束损耗低于0.05dB/m.

微结构聚合物光纤制备技术研究

微结构聚合物光纤以其制备工艺简单,实用性强而倍受研究人员关注。在国家自然科学重点基金的资助下,提出了微结构聚合物光纤预制棒的化学原位本体聚合技术和PMMA颗粒料挤出技术以及微结构聚合物光纤预制棒的套管法二次拉伸技术,成功制备了微结构掺诺丹明6G型、椭圆芯高双折射型、无限单模型和布拉格光栅光纤型等各种微结构聚合物光纤。通过对微结构聚合物光纤制备工艺的研究,对几种已经成功开发的微结构聚合物光纤进行报道。

单偏振单模微结构聚合物光纤理论设计

采用全矢量有限元法并结合完美匹配边界条件,设计实现了一种新型结构的单偏振单模(single polarization single mode,SPSM)微结构光纤(Microstructured optical fibers,MOFs),以聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)为基材,对其偏振模场、快轴模和慢轴模截至波长和约束损耗进行了研究。结果发现,通过改变光纤结构参数,可以使光纤基模两个正交偏振态截止波长不同,光纤中只能传输基模的一个偏振态(慢轴模)。若调整光纤单偏振单模工作区在聚合物光纤通信窗口650nm附近,该光纤传输慢轴模的约束损耗低于0.06 dB/m。该研究为本体聚合技术制备单偏振单模微结构聚合物光纤提供了理论依据。

纳米银修饰的微结构聚合物光纤作为化学-光学传感材料的初步研究

通过调节在微结构聚合物纤维(Microtubes Polymer Opeical Fibers,MPOF)孔道中进行的动态化学反应——银镜反应的条件,可以得到管状或岛状纳米Ag修饰的MPOF.扫描电镜分析显示:在高反应物浓度下,在孔洞阵列中进行反应得到管状银修饰的MPOF;该Ag微管-MPOF复合纤维是导电性的,可以直接作为阵列电极制造电化学传感器.研究结果显示,MPOF复合纤维对治癌物质硝酸根或亚硝酸根有高的可逆氧化还原活性;在低反应物浓度下,在孔洞阵列中进行反应得到岛状银修饰MPOF;当把岛状银修饰MPOF插入有机荧光物质的水溶液中时,观察到荧光有明显的增强效应.

挤出法制备微结构聚合物光纤牵伸控制系统的研究

主要研究了挤出法制备微结构聚合物光纤的牵伸控制系统。通过单片机实现了转速反馈和直径测量反馈组成的双闭环控制牵伸电机转速,有效地提高了控制的精度;在控制上采用积分分离PID算法和模糊自适应PID算法组成的串级控制器,既保证了控制精度,也满足了系统的快速响应性。

微结构聚合物光纤制备材料的聚合工艺

针对制备微结构聚合物光纤(MPOF)所采用的反应系统,采用正交试验法,确定了影响甲基丙烯酸甲酯(MMA)本体聚合的主要工艺条件,改进了聚合工艺。实验结果表明在反应温度为135℃,反应时间为23 h,引发剂量为0.01%,链转移剂量为0.06%的条件下,MMA的转化率为86%,分子量为7.3万。

二氧化钛修饰的微结构聚合物光纤预制棒制备及其在光催化中应用的探索研究

用二氧化钛(TiO_2)纳米材料修饰的547孔微结构聚合物光纤(MPOF).二次预制棒作为阵列化微管式光催化反应器对亚甲基兰的光催化分解进行研究.将高光催化活性的P25型二氧化钛纳米粒子均匀分散在TiO_2溶胶中对547孔微结构聚合物光纤孔洞内壁进行铺膜,得到了负载光催化剂的阵列化微管材利该TiO_2MPOF有序复合的阵列化微管不仅对二氧化铁纳米粒子起到负载作用,还可以以作为光波导介质(rolling-up薄膜波导,聚光、导光进入二氧化铁薄膜层)、污染物反应流体通道.以有机染料亚甲基兰为模拟污染物,研究了TiO_2负载量、亚甲基兰的初始浓度及溶液pH值等因素对光降解效果的影响.该反应器547个孔道的内表面用于负载光催化剂,不仅增加了固-液接触面积.也提高了光的吸收效率,从而提高了光催化效率.迄今为止,这种兼具导光、聚光、传质、负载助能于一体的光催化反应器还未见报道.

热可调液晶填充微结构聚合物光纤设计及特性分析

通过在微结构聚合物光纤(mPOF)的包层空气孔中填充液晶材料获得了高度热可调的带隙型mPOE.带隙随温度的增加发生显著的蓝移,带隙上边界的温度灵敏度可达-5.5 nm/℃.采用全矢量有限元方法对模场特性以及基模有效模场面积的分析结果表明,该填充液晶的mPOF在带隙的中心波长附近具有大的有效模场面积,和相同结构未填充液晶的mPOF连接时具有较高的功率耦合效率.研究结论为mPOF在温度传感领域的应用及各种可调光纤器件的制备提供了理论参考.

微结构聚合物光纤化学修饰的pH值传感探头

为了拓展微结构聚合物光纤(MPOF)在化学传感领域内的应用研究以及对MPOF孔道内壁功能化修饰技术的深入研究,首先对36孔的MPOF孔道内壁进行酸催化水解处理,随后采用化学键合的方式将荧光探针曙红通过偶联剂负载于MPOF孔道内壁,从而制成用于pH值测定的传感探头。该传感探头被修饰后的多个孔道可以容纳微量的待测溶液,待测物与孔道内壁的荧光探针作用后,光信号将可以沿光纤传输,并被检测。整个化学反应的传感过程是在孔道内进行的,传导的光束能够和敏感材料相重叠,利于微量分析同时避免了对敏感膜的损坏。实验结果显示pH值在2.0～4.4范围内与荧光强度呈线性关系,该传感探头的重现性良好,并且采用此修饰方法制备的MPOF传感探头对于荧光探针的固定性比较好,无明显泄漏。

单偏振单模微结构聚合物光纤的设计

设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。采用全矢量平面波展开法并结合完美匹配边界条件,对其偏振特性进行了理论模拟。详细讨论了微结构光纤参数的变化对单偏振单模带宽和工作波长的影响,发现在0.57～0.71μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模。光束传播法计算表明,在波长0.65μm处具有7圈空气孔的单偏振单模微结构聚合物光纤的传导偏振模约束损耗仅为1.24dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。

生物传感器藏身微结构聚合物光纤内

丹麦研究人员发明了一种非同寻常的生物传感器，一种名为Topas材料制成的微结构聚合物光纤，传感物质仅存在于特定区段光纤的气孔内壁上。

Ag微米管阵列修饰的聚合物光子晶体光纤制备工艺研究

以聚合物光子晶体光纤空气孔阵列为模板,制备了Ag微米管阵列修饰的聚合物光子晶体光纤.讨论了银氨溶液和葡萄糖溶液浓度以及反应时间和温度对银微米管形貌的影响.在Ag(NH3)2+与C6H6O浓度比为2,反应时间为20min,温度为65℃条件下光纤孔洞表面获得了规则的Ag微米管状结构,并对Ag的生长机理进行了讨论.

单偏振单模聚合物光子晶体光纤设计

设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。利用全矢量有限元法和光束传播法相结合分析了这种光纤的偏振特性和约束损耗。通过优化光纤结构参数,发现在0.51μm～0.62μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模,从而实现单偏振单模运转。该11圈圆空气孔六角排列光纤结构的传导偏振模在0.57μm波长处约束损耗仅为1.13 dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。

新型光学聚合物——Topas环烯烃共聚物微结构光纤的设计及特性分析

以新型光学聚合物Topas环烯烃共聚物(折射率为1.53)为基质,设计了四种微结构聚合物光纤.应用有限元方法对各种光纤在波长0.5—2.0μm范围内的基模有效折射率、模场面积和数值孔径进行了计算.研究了结构参数对模场分布、单模特性和色散特性的影响.得出了具有极大/小模场面积、无限单模传输和平坦近零色散的光纤结构参数.与石英、聚甲基丙烯酸甲酯基质的微结构光纤相比,该光纤具有更大的数值孔径和较宽的平坦近零色散范围.为光纤的制备提供了理论指导.

聚合物微结构光纤型可调衰减器的研究

设计了一种基于聚合物微结构光纤(PMOF)及液晶选择注入技术的温控可调衰减器。拉制了高质量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)PMOF,并在光纤微孔中实现了选择性注入液晶5CB,制作了温控可调衰减器,器件消光比超过60 dB。实验结果与理论设计基本吻合。

低损耗Topas环烯烃共聚物光纤研究

以大直径空芯微结构Topas环烯烃共聚物光纤为太赫兹波传输媒介,数值计算得其在1.89和2.52 THz处的限制损耗约为1.25和1.59 dB/m.实验结果表明,该结构光纤能将1.89和2.52 THz的太赫兹波很好地限制在其空气芯中传输,存在较小的弯曲损耗,且1.89 THz处的约束损耗低于2.52 THz处,与计算结果吻合,并获得较好传输效果.

三段加热系统对大尺寸MPOF预制棒一步拉伸工艺

采用自行设计的微结构聚合物光纤专用拉丝系统对大尺寸微结构聚合物光纤预制棒的一步拉伸工艺进行了研究.该微结构聚合物光纤加热系统采用三段式梯度加热,可保持炉内温度的控制准确度在±2℃以内.在保持送料速度与牵引速度恒定、协调的条件下,通过对温度场温度梯度控制优化,确定了最佳拉丝温度组合,并得到了直径规格310μm、标准偏差为±20μm的较高质量的微结构聚合物光纤.

H_2O_2协同作用下的多通道光催化反应体系研究

使用具有547个孔道的微结构聚合物预制棒,建立了一种新型的光催化降解有机废水体系.通过微波热处理技术,TiO2纳米晶薄膜附着在光催化反应体系的孔道中.使得反应体系增加光催化剂和溶液的接触面积,提高了光催化效率,同时加入强氧化剂H2O2来协同TiO2用于光催化分解有机染料罗丹明B;研究了H2O2的浓度及RB的初始浓度对光催化的影响,表明该反应体系在光照的条件下具有降解有机染料的能力.