塑料光纖傳感器ppt課件(已修改)
2025-05-19 22:02 本頁面
【正文】 ? 塑料光纖 (polymer optical fiber, 簡寫為 POF)是由高折射率的聚合物材料為纖芯和低折射率的聚合物材料為包層所構(gòu)成的光纖。 ? 作為塑料光纖的聚合物纖芯材料主要有 PMMA， PS，PC等 ? 最成熟和廣泛商業(yè)化應用（光纖傳感、局域網(wǎng)、光纖到戶、照明等）和在汽車、軍事上應用的，主要是低損耗 PMMA塑料光纖。 光纖光纜實物圖 11112022 Dasheng POF 3 塑料光纖與其它傳輸介質(zhì)比較 傳輸介質(zhì) 雙絞線 同軸電纜 石英光纖 塑料光纖 價格 高 一般 貴 一般 損耗 高 高 最低 稍高 連接 容易 較容易 難 非常容易 處理 容易 容易 需要培訓 容易 柔韌性 柔韌 柔韌 易碎 柔韌 工作媒介 電 電 紅外 可見光 數(shù)值孔徑 低 高 帶寬 低 低 最高 高 電磁干擾 高 低 沒有 沒有 單段最大距離 100米 185米 幾十公里 幾百米 ? 1964年美國 Dupont(杜邦 )公司最早開始研究 ， 隨后日本 、 德國 、 法國 、 韓國等紛紛投入大量資金進行研究開發(fā) 。 早期的塑料光纖由于受到制作工藝和條件的限制 ， 損耗較大 ， 應用一直受到限制 。1980年以后 ， 低損耗的塑料光纖的基礎(chǔ)和應用研究日趨活躍 ， 并逐漸進入商業(yè)應用 。 一 塑料光纖的工作原理、類型 二 塑料光纖的制備、特性 三 塑料光纖傳感器 主要內(nèi)容 一 塑料光纖工作原理、類型 ? 和石英光纖一樣，塑料光纖傳光也是利用光的全反射原理，光纖纖芯是光密介質(zhì)，包層是光疏介質(zhì)，這樣，只要一個光線射入的角度合適，那么這束光線就會在光纖內(nèi)部不停地進行全反射而傳向另一端。 塑料光纖結(jié)構(gòu)圖 ? 塑料光纖的芯材和皮材必須滿足以下幾個條件： （ 1）兩者都是透明的無定形聚合物，具有耐高溫度和強 韌性； （ 2）兩者的折射率之差應滿足 n芯 n皮 ≥，以 確保有一定的受光角； （ 3）兩者具有良好的匹配性，界面黏結(jié)性良好。 纖芯材料主要是聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）和聚苯乙烯（ PS）。 （ 1）低損耗塑料光纖 由 于 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯(PMMA)中含有大量的 pH鍵產(chǎn)生高次諧波和電子躍遷損耗 ， 固有損耗主要取決于分子振動吸收和瑞利散射 ， 其損耗不能顯著降低 。用氘取代 C— H中的 H是降低損耗的重要途徑 ， 氘化的主要作用是降低分子振動吸收 ， 氘代度越高 ，損耗水平越低 。 由于氘化單體的聚合速率較緩慢 ， 聚合物的內(nèi)應力小 ， 所以氘化也能降低瑞利散射 。 塑料光纖的類型 （ 2）耐熱塑料光纖 普通的塑料光纖耐熱性不高 ， 如聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA） 和聚苯乙烯 （ PS） 芯材的長期使用溫度要求在 80℃ 以下 ， 而無機光纖至少可在 100℃ 以上的溫度下使用 。 因此 ， 提高塑料光纖的耐熱性就成了塑料光纖的研究熱點之一 。 ? 通常采用三種方法提高塑料光纖的耐熱性： ①保護層法，在塑料光纖外套塑或涂覆一層保護層，阻礙 氧氣在芯皮材中傳輸，防止芯皮材在高溫下氧化，并在 一定程度上阻礙塑料光纖的變形； ②清洗法，芯皮材采用溶劑清洗，清除殘余單體和低分子 量副產(chǎn)物等； ③選用玻璃化溫度高的芯皮材。 前兩種方法都是輔助方法，只有第三種方法才是最有效的方法。 （ 3） 耐濕塑料光纖 塑料光纖與無機光纖相比容易吸潮 ， 而水能增強芯材聚合物 C— H的振動吸收 ， 使光纖的損耗增大 。 將脂肪環(huán) 、苯環(huán)和長鏈烷基引入芯材聚合物中 ， 能提高塑料光纖的耐濕性 。 另外 ， 改善包層或增加包層數(shù)也可以改善塑料光纖的耐濕性 。 （ 4）熒光塑料光纖 熒光塑料光纖是在芯材中摻入一定量的熒光劑，其入射端面輸入特定波長的光，這種光為熒光劑所吸收，然后發(fā)出另一特定波長的光，由塑料光纖出射端面輸出。熒光塑料光纖可制成特殊的光纖傳感器，也可制作成功率放大器。 （ 5） 非線性塑料光纖 采用偶極性有機材料同芯材混合 ， 用垂直機頭牽引擠出成型 ， 并在靠近模頭處設(shè)置高強直流電場 ， 這樣處于黏流態(tài)聚合物中的偶極性有機物獲得電場取向 ， 隨著黏流態(tài)聚合物的冷卻成型 ， 非線性有機材料偶極取向固定 ， 從而獲得非線性塑料光纖 。 這種非
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