Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие современной оптики, оптоэ-лектроиики, лазерной техники невозможно бег применения полимерных оптически;: материалов.
Особенно перспективным является применение указанных материалов для изготовления световодов - полимерных оптических волокон (НОВ). ПОВ используются в медицине, ядерной физике и технике,, коротких линиях связи, " качестве датчиков-шдиг^торов, для декоративных и рекламах целей. Они имеют бесспорное преимущество перед стеклянными световодами по механическим параметрам: гибкости, устойчивости к динамическим нагрузкам. Большие значения диаметра и числовой апертуры облегчают стыковку ПОВ между собой и с источниками излучения. 1KB относительно дешевы и просты-в изготовлении.
Однако широкое применение ПОВ в значительной степени ограничивается высокими светспотсрш.от. Иехакис:~г потерь в стеклянных световодах изучены достаточно глубоко, однако этого нельзя сказать о ПОВ. Существенные отлігчия кок хіг ".;;: ского состава материала, так и геометрических п~р-четров ПОВ от стеклянных световодов не позволяют механически порояеети нак~тленный тоорзги-ческяй и експериментальний штерпзл по псслодо?.:: п ев- :. .:: .:-:-.-в сте-тяняых световодах ка ПОВ.
Из этого вытекает актуальность тесрэт::чоской и злозпор:'1.,::!-тальной разработки физико-хишічесісих методов, позволяющих исследовать механизмы потерь энергии в НОВ и тем сэ.&гм целенаправленно совершенствовать технологию их изготовления.
Кроме того, в результате таких исследований 'югут быть найдены новые области применения уже сущестъ/ютцих ПОВ.
Цель работы: Исследовать механизма светопотері. в ПОВ и заметить пути улучззпия оптических харзктегіл-глк ПСВ.
В состьетстзни с этой це.тч> кеобхо;;;:гс рй..;;ь с:,:-' 'з задачи:
-теоретически обосновать методы р-з,-? "*?''.''- кодкы;: потерь d ПОС на поглощение и рассеяние,оценки потерь на границе раздела сердцег -на - оболочка,неразрушающего измерения потерь в ШВ;
-па основе разработанных мг-"одов создать экспериментальную установку для исследования с ітичеоких характеристик ПОВ;
-провести сравнительное исследование спектров потерь на
Л Л
поглощение и рассеяние в различных по хйшічесісому строению ШВ;
-выявить взаимосвязь между параметрами технологического процесса получения ПОВ и оптическими свойствами ПОВ;
-исследовать влияние некоторых внешних факторов (УФ-облуче-ния,обработки гидростатическим-давлением,ориеитациониой вытяжки и отжига) на светопстери ШВ;
Объекты исследования. Основным объектом исследования являлись ШВ, представляющие собой бикомпонентное волокно (сердцевина-оболочка) .. В качестве оптических материалов для сердцевины іі оболочки использовались следующие полимеры: полистирол (ПС), полиметилметакрилат (ПША), полифторакрилаты (ПФА), сополішер поливинилоденфторида с тетрафторэтиденом, дейтерированные поли-метилметакрилаты (ДПША). ПОВ сформованы в Инженерном Центре НОВ (ИЦ ШВ), г.Тверь. Исходные полимеры синтезированы ИЦ ПОВ (г.Тверь), ОНПО Пластполимер (r.C.-Пеїербург), НИИ полимеров (г.Дзержинск), Шевченковском заводе пластмасо, Кусковском заводе пластмасс.
Научная новизна. Разработан физико-химический подход к проблеме оценки оптических свойств ПОВ, при реализации которого впервые получены данные о потерях на поглощение и рассеяние в ШВ, установлена роль технологических условий формования и внешних воздействий,проведена оценка потерь на границе раздела сердцевина - оболочка,разработаны методы неразруизщего контроля ШВ,теоретически и экспериментально исследовано распределение рассеянного света вдоль ПОВ.
На защиту выносится:
1. Метод разделения полных потерь света в ПОВ на поглощение и рассеяние с помощью интегрирующей"сферы.
2.Метод .'оценки качества границы раздела сердцеЕкна - оболочка в ПОВ по зависимости светопотерь от угла ввода излучения в ШВ.
3.Метод непрерывного измерения полных СЕєтопотерь в процессе формования ПОВ.
4.Зависимость потерь, -вызванных релеевским рассеянием, от твлературы формования ПОВ из ПС/ГВ.Ї/А.
5.Зависимость потерь на рассеяние от двойного лучепреломления (ДЛП) в ПОВ из ПС/ПША.
6.Спектральная зависимость избыточных потерь на поглощение
*
в области '500 - 000 км. в ВОВ с сердцевиной из ПША и оболочки ив ПФА,связанная о образованием сложной снеси нероксидЕых групп при термоокисленпи.
7. Вывод о неэффективности применения дополнительной вытяд-ки я отжига о целью улучшения оптических озойств ПОВ.
3.Вывод о механизме фотолиза ПОВ с сердцевиной из ПША, связанном о образованием радикалоз алкнльиого типа на граница раздела сердцевина-ободочка при і ^облучении П08 (\-253,7ш).
Практическая ценность. Разработаны метода наследования механизмов светопотерь з ПОЗ и создана универсальная экспериментальная установка, позволяюіцзя измерять потери на рассеяние я поглощение з ПОВ, распределение рассеянного излучения по длине ПОВ, производить неразрушаэдее измерение потерь в ПОВ, оценивать" качество границы раздела сердцевина - оболочка.
Использование разработанных методов помогло усовершенствовать режимы синтеза полимеров и формования ІЮВ. . В результате светопотери ПОВ о сердцевиной из полистирола и оболочкой из по-диметилметакрилата снжены с 1000 - 1БС0 до 300 - 500 дБ/юл, ПОВ о сердцевиной из полиметшкетакрялата и оболочкой из подкф-торакщлата - с 1000 - 1200 до 200 - S00 дБ/км а ПОЗ с сердцевиной из . дейтерированного полимегавметакридата и оболочкой из покифторакрилата - с 500 - 700 до 30 - 50 дБ/км.
Апробация результатов работы. Теоретические пс -ояеяия и практические .выводы работы неоднократно оосуядались и были одобрены на семинарах во. ВНИИСВ (г.Тверь), Всесоюзной конферея-ции по технологии волоконных световодов (г.Горький, 1983), 2 и 3 Воесыззных семішарах по проблемам развития "омпонєнїяой базы СССПИ в Москве (1983,1936), 4 Международном симпозиуме по химическим волокнам (г.Калинин, 1986), В Всесоюзном КЕюрдинациопном совещании по спектроскопии полимеров (Минск, 1989), Всесоюзной конференции "Волоконная оптика" (Мисква,1990), Научно-технической конференции "Химические волокна и материалы на их основе." (Ленинград,1990).
Публикации. Основные результаты исследований опубликовани в 23 работах,в которых автором изложены все основные экспериментальные результаты,выполнены соответствующие расчеты,прове-дена интерпретация экспериментальных данных.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация со-
стоит из веєдєния, пяти глаз, приложения, выводов, описка литературы. Диссертация изложена на 160 страницах, содержит Є таблиц и 45 рисунков. Библиография включает 120 наименований.
