折射率作為物質(zhì)的重要光學(xué)參數(shù)之一,對(duì)它的測(cè)量可有效反映出物質(zhì)的濃度、糖度和pH值等物理特性。因此,折射率傳感技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在特殊物質(zhì)的鑒別、溶液濃度的檢測(cè)和食品質(zhì)量的控制等領(lǐng)域。多年以來(lái),光纖折射率傳感器因具有輕巧靈敏、抗電磁干擾、可遠(yuǎn)程操作等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究。目前,絕大部分光纖折射率傳感功能都是在石英光纖上實(shí)現(xiàn)的,但是,石英材料的質(zhì)地堅(jiān)硬、韌性差,使得對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾和改造比較困難。而塑料光纖質(zhì)地柔軟,可塑性強(qiáng),易于光纖結(jié)構(gòu)的修飾和改造,因而在折射率傳感技術(shù)方面受到廣泛關(guān)注。此外,商用塑料光纖的大芯徑尺寸,使其與光源、探測(cè)器的耦合對(duì)準(zhǔn)非常容易,是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的折射率傳感器的理想光纖材料。光纖長(zhǎng)周期光柵（LPG）能夠?qū)⒐饫w中傳輸?shù)男緦幽ｑ詈蠟榘鼘幽?從而在特定波長(zhǎng)處引起損耗,而包層模極易受到外界環(huán)境變化的影響。因此,LPG是一種對(duì)外界環(huán)境折射率變化極為敏感的光學(xué)器件。因此,本文對(duì)商用塑料光纖進(jìn)行了周期性結(jié)構(gòu)修飾,提出了基于表面皺褶LPG和螺旋形結(jié)構(gòu)的兩種塑料光纖折射率傳感器,并分別對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)塑料光纖的折射率傳感特性進(jìn)行了研究,得到的主要結(jié)果如下:采用機(jī)械壓模技術(shù),在塑料光... 

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017-2022年中國(guó)塑料光纖行業(yè)需求預(yù)測(cè)

第一章緒論5塑料光纖在經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和演變，已逐漸在國(guó)際光纖市場(chǎng)占有一席之地。就全球塑料光纖市場(chǎng)來(lái)看，其國(guó)際市場(chǎng)總額年增長(zhǎng)率約為25%。我國(guó)作為塑料光纖的主要消費(fèi)國(guó)之一，其市場(chǎng)需求呈現(xiàn)不斷攀升的趨勢(shì)。圖1.1所示，為2017-2022年中國(guó)塑料光纖行業(yè)需求預(yù)測(cè)[14]。從圖1.1可以看出，塑料光纖行業(yè)將有一個(gè)廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。二、塑料光纖的結(jié)構(gòu)及材料塑料光纖是以高分子聚合物材料或有機(jī)材料而制成的一類光導(dǎo)纖維，其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)石英光纖（GlassOpticalFiber,GOF）一樣，也是由纖芯（Core）、包層（Cladding）和涂覆層（Jacket）構(gòu)成的一種多層圓柱體，如圖1.2所示。圖1.2光纖結(jié)構(gòu)示意圖。涂覆層對(duì)光纖具有機(jī)械保護(hù)的功能，具有魯棒性，它通常是由聚氨酯構(gòu)成[15]。纖芯主要由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）和氟化聚合物（PF）等材料構(gòu)成，包層主要由PMMA、氟化塑料等材料構(gòu)成。通常意義上的光纖只指裸光纖（纖芯+包層），不包括涂覆層。裸塑料光纖直徑通常在125-2000μm范圍內(nèi)，數(shù)值孔徑為0.5左右[16]。三、塑料光纖的分類目前，塑料光纖根據(jù)自身結(jié)構(gòu)、用途等大體可分為普通塑料光纖和特殊塑料光纖兩大類，如圖1.3所示。階躍折射率多模塑料光纖因?yàn)槠鋷捿^窄和損耗較高，一般用于照明、裝飾和傳感領(lǐng)域。漸變折射率多模塑料光纖以其低損耗和高帶寬，通常應(yīng)用在短距離、高速率、大容量數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。雖然階躍折射率單模塑料光纖[17]可以增加帶寬，但較小的芯徑（一般為5-20μm）已使其失去了傳統(tǒng)塑料光纖低價(jià)格、易處理的優(yōu)勢(shì)，但單模塑料光纖在傳感領(lǐng)域同樣有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，已經(jīng)商用化的為階躍和漸變折射率多模塑料光纖，應(yīng)用在傳感領(lǐng)域多為階躍折射率多模塑料光

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文6纖，因此，本文無(wú)特別說(shuō)明所提到的塑料光纖都為階躍折射率型。特殊塑料光纖的出現(xiàn)[18]，極大的擴(kuò)展了塑料光纖的應(yīng)用，為新一代高性能、多功能和多用途的塑料光纖傳感器的設(shè)計(jì)和研制提供了有力的保障。圖1.3塑料光纖的分類。四、塑料光纖的基本特性（1）光學(xué)特性：塑料光纖是由單體聚合而成的一種纖維狀長(zhǎng)鏈分子，其密度均勻性較差，因而光傳輸損耗較大。光吸收系數(shù)（一般為0.008-0.0018cm-1）比光學(xué)玻璃（約為0.00002-0.00001cm-1））高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，光損耗通常都大于20dB/km，如表1.1所示。（2）機(jī)械特性：塑料光纖韌性好，耐彎折。把直徑1mm的塑料光纖按曲率半徑6mm做180°彎曲，反復(fù)操作100多次，其結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能并無(wú)太大變化，但塑料光纖硬度差，表面易磨損和劃傷，從而影響其光學(xué)質(zhì)量。（3）熱學(xué)特性：一般塑料光纖的工作溫度范圍為-50-70℃，部分可達(dá)200℃左右，超出工作溫度范圍，光纖開(kāi)始失去剛性和透明性，因此塑料光纖熔點(diǎn)低，易老化。（4）化學(xué)特性：塑料光纖抗化學(xué)腐蝕性能差，在有機(jī)溶劑（丙酮、乙酸乙酯或苯）的作用下，易腐蝕變質(zhì)，嚴(yán)重影響光學(xué)性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Refractive index sensor based on a step index multimode polymer optical fiber with a micro-hole created by a miniature numerical control machine[J]. 辛高鵬,彭坤,谷志民,趙健,范瑞琴,劉璐,徐曉峰.  Chinese Optics Letters. 2013(02)
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[3]彎曲增敏型光纖曲率傳感器的優(yōu)化分析[J]. 付宜利,狄海廷.  光電子.激光. 2010(02)
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博士論文
[1]塑料光纖的結(jié)構(gòu)修飾及其折射率傳感特性研究[D]. 滕傳新.吉林大學(xué) 2017
[2]宏彎曲塑料光纖折射率傳感特性研究[D]. 景寧.吉林大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3400164