Полимерные оптические волокна
го термоокислении. Ярко
выраженное окрашивание наблюдается после выдержки ПС при 180-190°С в
течение нескольких часов. Длительный нагрев (примерно 1000 ч) при умеренных
температурах (около 60°С) почти не влияет на свойства ПС. Полистирол
обладает высокой водостойкостью и морозостойкостью. Его свойства не
изменяются при длительной выдержке в воде при температуре 50°С. Один из
недостатков ПС - его малая атмосферостойкость. При совместном действии
прямого солнечного света, влаги и тепла механические свойства значительно
ухудшаются уже через несколько суток. С течением времени наблюдается
сильное пожелтение полимера, уменьшается его прозрачность. Это практически
исключает использование ПС на открытом воздухе. Минимальное значение
коэффициента затухания 140 дБна длине волны 0,67 мкм.
Преимущество ПС перед ПММА в том, что он намного легче поддается очистке.
Для получения ПС достаточно нагреть его мономер. Коэффициент преломления у
ПС - наибольший среди полимерных материалов, применяющихся для изготовления
ПОВ.
ПС легко получить методом термоинициирования (ПММА - сложнее), его
гигроскопичность на порядок меньше аналогичного показателя ПММА, а
показатель преломления выше. Но ПС уступает ПММА по светопропусканию,
термостойкости и механическим свойствам.
Недостатком ПММА и ПС их сополимеров являются сравнительно низкие
теплостойкость и ударопрочность. Существенно выше эти показатели у
поликарбонатов (ПК).
ПК относится к аморфным полимерам с незначительными оптическими потерями на
рассеяние, обусловленными флуктуацией плотности, а также высокой
когезионной энергией молекул. Поэтому он может рассматриваться в качестве
материала для изготовления высокопрозрачного и термостойкого ПОВ.
Интервал рабочих температур ПК - от минус 120 до плюс 140°С. Для изделий из
ПК характерны стабильность размеров, малая ползучесть. Физико-механические
свойства стабилизированного ПК практически не изменяются после двухлетней
экспозиции в условиях атмосферного старения. По прозрачности ПК несколько
уступает ПММА и ПС.
Окно прозрачности с минимальными потерями для ПОВ на основе ПК находится на
длине волны 0,765 мкм, а потери составляют 0,8 дБ/м.
Полимерные материалы для оптической оболочки ПОВ
Основные требования к материалам оптической оболочки ПОВ: показатель
преломления должен быть меньше, чем показатель преломления сердцевины при
высокая стойкость к загрязнению; технологичность, обеспечивающая
стабильность геометрических размеров; высокая прозрачность для уменьшения
потерь, обусловленных рассеянием света на границе раздела сердцевина -
оптическая оболочка; достаточно высокая термостойкость; совместимость с
материалом сердцевины.
В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет кристаллический полимер
поли-4-метилпентен-1. Однако на границе раздела между аморфной сердцевиной
и кристаллической оболочкой вследствие различия модулей упругости
материалов могут возникать зазоры, что вызывает увеличение потерь. С этой
целью поли-4-метилпентен-1 дополнительно обрабатывают.
Коэффициент затухания ПОВ с оболочкой из данного материала и сердцевиной из
ПММА в смеси с метакрилатным сложным эфиром при 25°С составляет 210 дБ/км.
В качестве оболочки ПОВ могут также применяться: фторалкилметакрилаты
совместно с винилиденфторидом со статическими связями; фторсодержащие
полиолефины с привитым силановым полимером, сшитым молекулами воды.
Материалы буферного и защитных покрытий оптических волокон
Первичное защитное покрытие (ПЗП) наносится на поверхность ПОВ при его
непосредственном изготовлении в едином технологическом процессе. Оно
предназначено защищать ОВ от механических повреждений, влаги и других
внешних факторов.
Существует несколько важных требований к полимеру, используемому для
первичного покрытия. Он должен быть стоек при воздействии рабочих
температур; реагенты должны быть жидкими при комнатной температуре и иметь
достаточно низкую вязкость для наложения на световод в виде пленки толщиной
10-50 мкм концентричным слоем, постоянным по толщине. Реагирующие
компоненты материала должны полностью превращаться в твердый полимер
(свободный от растворителя или продуктов реакции) с гладкой поверхностью.
Время полимеризации должно быть соотнесено со скоростью вытяжки ОВ.
Показатель преломления полимера должен быть не менее 1,43. ПЗП должен иметь
хорошую адгезию к материалу оптической оболочки световода и быть
эластичным.
Первое защитное покрытие, как и другие виды покрытий, при его наложении на
световод не должно вызывать остаточных напряжений по всей его длине или в
локальных точках. Полимерное покрытие должно легко сниматься с поверхности
волокна. При выборе материала необходимо учитыватьТКЛР, который должен
приближаться к ТКЛР материала световода.
Большей частью в качестве материала световода ПЗП используются лаки. По
способу полимеризации они делятся на материалы теплового и
ультрафиолетового (УФ) отверждения. К первым из них можно отнести
силиконовые компаунды, превращающиеся в мягкую, прозрачную, каучукоподобную
композицию.
Материалы ПЗП УФ-утверждения включают в себя кремнийорганические компаунды
эпоксиакрилаты, уританокрилаты. Они обладают существенным преимуществом по
сравнению с материалами теплового отверждения, заключающимся в высокой
скорости полимеризации, а также лучшую однородность покрытия, так как
отверждение происходит практически мгновенно и при низкой температуре. В
качестве ПЗП могут выступать металлы и неорганические соединения.
Металлы наносят на поверхность ОВ в процессе его вытяжки. Используются
следующие металлы: олово, индий, свинец и алюминий. Неорганические ПЗП
выполняются из SiN4, SiC, TiC, TiO2. Разработана технология покрытия
световодов оболочкой из углерода.
При изготовлении ОВ с многослойным защитным полимерным покрытием в
некоторых случаях между основными слоями наносят дополнительный
промежуточный, получивший название буферного. Материал буферного слоя
должен иметь высокое значение модуля Юнга и играть роль демпфера,
уменьшающего воздействие защитных оболочек на ОВ. Буферный слой выполняется
из мягкого полимерного материала, например из кремнийорганических или
уретанакрилатных композиций.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
по химии радиоматериалов
на тему:
«ПОЛИМЕРНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА»
Выполнил:
студентка 2 курса ФТФ ОС2
Сороколетова Галина
Проверил:
Исаев Владислав Андреевич
г. Краснодар 2003 г.
ЛИТЕРАТУРА:
1.Патент Японии 3095888 10.10.2000. Способ изготовления оптических волокон
с введенными группами формила.
2.Патент Японии 3095902 10.10.2000. Способ изготовления оптических волокон
с введенными карбоксигруппами.
3.Патент Японии 2964702 18.10.1999. Пластиковое оптическое волокно.
4.Патент Германии 19822684 09.12.1999. Способ получения нужного профиля
гродиета показателя преломления в полимерных оптических волокнах.
5.Патент Японии 2940645 25.08.1999. Термостойкое пластиковое оптическое
волокно.
6.Патент Японии 2945108 06.09.1999. Способ изготовления пластикового
оптического волокна.
7.Патент Японии 2893046 17.05.1999. Способ изготовления полимерного
материала с распределенным показателем преломления.
8.Патент РФ 2018890 30.08.1994. Полимерное оптическое волокно.
| |  скачать работу |
Полимерные оптические волокна |
