外表面發光的聚合物光纖的製作方法
2023-06-11 02:26:21 1
專利名稱：外表面發光的聚合物光纖的製作方法
一種外表面發光的聚合物光纖，是對現有聚合物光纖的改進，涉及纖維光學技術領域。
現有的光導纖維一般都由纖芯和皮層兩部分組成，即通過以芯、皮結構的光纖中二者折射率的差異，使光在折射率高的芯和折射率低的皮的界面發生全反射而使光無洩漏地向前傳播，以達到光纖傳光的目的。目前國內外所研究的光纖一般屬於這類範圍，這種僅僅由端面發光的光纖顯然導光面積太小，光纖發光的有效利用率太低，不能滿足當前某些領域的需要。國外(如日本)對側面(亦即外表面)發光的光纖稱之為線性光纖，一般通過以下做法來達到(1)在原光纖基礎上通過加熱或加壓，使芯、皮界面產生凹凸效應，從而破壞光的全反射，以達到側面漏光的目的；(2)用金屬砂等物在皮層上不均勻劃痕，使皮層破損，從而達到側面漏光的目的；(3)在原光纖外面塗一層螢光物質以達側面發光的目的。上述做法雖然能達到側面發光的目的，但存在著側面發光不均勻，光纖強度下降的缺點，而且實際操作困難，難以實現工業化生產。日本專利《特開平5-341125》一文中談到在芯、皮層外面塗復一層具有光擴散性的樹脂；或在原有的塑料光纖的外層採用空氣層，在空氣層外面再套有光擴散層，以達其側面發光的目的。上述做法的缺點是光擴散層處於最外層，因而缺少外保護層，光擴散層一旦破損，同樣存在著發光不均勻和光纖強度下降的缺點；而更為關鍵的是該光纖的第二層(文中稱為皮層)是白濁的不透明層，而作為光擴散層的第三層是半透明的含氟樹脂層，由於該光纖的透明度不高，光能損失較大以致於外表面的光亮度不夠，因而缺少一定的實用性。
本發明的目的在於提供一種在纖芯和外保護層之間有層中間的光線彌散層的聚合物光纖；當光源照射光纖端面後，其外表面可以通體發光也可以局部發光。
本發明的特點是在纖芯和外保護層3之間有光線彌散層2。光線彌散層2可以是含氟樹脂層也可以是空氣層。沿光纖長度方向若需要通體發光時，可採取如下措施中的一種(1)沿光纖長度方向光線彌散層2通體為含氟樹脂層；(2)沿光纖長度方向光線彌散層2通體為空氣層；(3)沿光纖長度方向由含氟樹脂層和空氣層共同組成光線彌散層2。若沿光纖長度方向只需局部發光時，則在光纖的局部有光線彌散層2，也就是局部有不同結構的含氟樹脂層。光線彌散層2的厚度為0.5～1000μm。纖芯通常採用丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯類共聚物，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；光線彌散層2通常採用低折射率的含氟樹脂層或空氣層，含氟樹脂層通常採用丙烯酸類的含氟樹脂或其它含氟樹脂製成具有彌散光功能的半透明層；外保護層3為透明聚合物，如聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚乙烯等。
本聚合物光纖的特點是導光面積大，發光有效利用率大大提高，因而具有省電、節能和使用壽命長的優點，當光源照射光纖端面後，其外表面可以通體發光也可以局部發光，不受空中、水下及坑道等因素限制，可滿足對特殊場合的照明要求；可用於機場跑道、高速公路、礦井、遊泳池、醫療器械、廣告標牌、工藝品及裝飾、裝璜等領域，具有廣闊的應用前景。
附
圖1為本聚合物光纖的結構圖1——纖芯2——光線彌散層3——外保護層實施例1纖芯1為PMMA，折射率N1為1.49，纖芯直徑為2mm；光線彌散層2採用含氟丙烯酸酯層，折射率N2為1.42，塗層厚度為30μ；外保護層3為透明聚氯乙烯，折射率N3為1.53，外保護層厚度為0.8mm；此例為外保護層折射率N3＞纖芯折射率N1，適合於製成短距離(3米以內)和外表面要求高亮度的光纖。
實施例2纖芯1仍為PMMA，N1＝1.49，纖芯直徑為2.9mm；光線彌散層2為空氣層，其折射率N2＝1，空氣層厚度為1μm；外保護層3為透明的含氟氯乙烯，其折射率N3為1.43，外保護層厚度為0.5mm；此例為纖芯折射率N1＞外保護層折射率N3，適合製成要求外表面傳光發光距離較長的光纖。
實施例3纖芯1為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯的共聚物，N1＝1.49，纖芯直徑為3mm；光線彌散層2為二部分組成(1)含氟丙烯酸樹脂層，N2＇為1.42厚度為20μm；(2)0.5μm的空氣層，N2＇＇為1；外保護層3為透明聚三氟氯乙烯，N3為1.42，外保護層厚度為0.5mm；適合於製成外表面傳光發光距離較長的光纖。
上述的聚合物光纖可在-20℃～+50℃環境下長期使用。
權利要求
1.一種外表面發光的聚合物光纖，由纖芯和皮層組成，其特徵在於纖芯(1)和外保護層(3)之間有光線彌散層(2)。
2.根據權利要求1所述的聚合物光纖，其特徵在於光線彌散層(2)為含氟樹脂層。
3.根據權利要求1所述的聚合物光纖，其特徵在於光線彌散層(2)為空氣層。
4.根據權利要求1、2所述的聚合物光纖，其特徵在於沿聚合物光纖的長度方向通體有光線彌散層(2)。
5.根據權利要求1、2所述的聚合物光纖，其特徵在於沿聚合物光纖的長度方向局部有光線彌散層(2)。
6.根據權利要求1、2、3所述的聚合物光纖，其特徵在於光線彌散層(2)的厚度為0.5～1000μm。
全文摘要
一種外表面發光的聚合物光纖，是對現有聚合物光纖的改進，涉及纖維光學技術領域。本光纖的特點在於在纖芯和外保護層中間有光線彌散層。當光源照射光纖端部時，該光纖外表面可以通體發光，也可以根據需要製成只有局部外表面可以發光的光纖。該光纖由於導光面積大大增加，因而具有省電、節能，使用壽命長的優點，用途廣泛，不受空中、水下及坑道等限制，可用於機場跑道、高速公路、礦井、遊泳池、醫療器械、廣告標牌以及裝璜、裝飾等領域，具有廣闊的應用前景。
文檔編號G02B6/00GK1162750SQ9611689
公開日1997年10月22日 申請日期1996年4月16日 優先權日1996年4月16日
發明者王美娜, 張耀明, 胡亞民 申請人:國家建築材料工業局南京玻璃纖維研究設計院