石磊[1]2002年在《新型液芯光纤芯液材料及性能研究》文中认为光纤用于复合材料的自诊断，这一方面已有不少成果报道，但只是应用空心光纤或实心光纤埋入复合材料中，当复合材料受损或变形时，诊断复合材料损伤或变形情况，并不能实时修复；且当材料受损光纤也受损，不再具有损伤自诊断功能。本论文研制了一特种液芯光纤(LCOF)的芯液，利用此种芯液制成的新型液芯光纤，在诊断到复合材料损伤状况的同时，还可利用液芯光纤的芯液去修复损伤部位，并且恢复自诊断功能，以实现智能结构损伤的实时自诊断和自修复。 本文主要研究内容有： ①阐明光敏胶粘剂的性能与特点，以及光敏胶粘剂的光固化机理； ②研究不同成份对光敏胶粘剂的固化速度的影响、对其固化性能、固化时间的影响及不同功率、波长对光敏胶粘剂固化的影响； ③研制特种液芯光纤芯液，采用紫外固化光敏胶粘剂作为液芯光纤的芯液，并测量其主要参数，研究其特性； ④研究了特种液芯光纤芯液材料与复合材料的兼容性； ⑤研究芯液注入光纤后的传光性能，以及不同芯液材料主要参数的变化，分析其变化的原因和规律，比较空心光纤与液芯光纤的参数与性能。 研究结果表明，本文研制的芯液材料具有短波固化、长波传光的特性，可满足具有传感和修复的特种液芯光纤的需要。 本文研究的芯液构成新型特种液芯光纤可用于复合材料损伤的自诊断、自修复，有较好的应用前景和重要的应用价值。
陈玉明[2]2004年在《新型液芯光纤性能与实验研究》文中研究说明液芯光纤(LCOF)是一种新型结构的光纤，采用透明液体作为光纤的芯料。针对不同需要的传输波长范围，可以选择不同的溶液体系，所以光纤芯料的选择范围相当广泛，可以达到较好的应用效果。近年来，液芯光纤的研究也有不少报道，但这些研究大多停留在对其光谱特性以及一些简单的应用研究，其应用层次比较低，应用面比较窄，并没有得到广泛的推广。 根据目前国内外复合材料智能结构的研究现状，本文创造性提出用于航空复合材料智能结构损伤监测与修复的具有双重功能的液芯光纤研究，解决当前只能对复合材料进行损伤监测而不能对其进行实时修复的问题。本文对自研制的液芯光纤进行了性能实验和初步的应用研究，主要研究内容有： (1)液芯光纤承载性能的实验研究：通过与普通光纤承载性能的对比，结果表明 本文研制的液芯光纤和普通光纤一样具有良好的承载传感性能。 (2)液芯光纤固化监测实验研究：探索当芯液固化时液芯光纤光强输出变化的规 律。 (3)液芯光纤损伤与修复的实验研究：对损伤的液芯光纤进行承载实验研究；将 损伤后的液芯光纤进行光固化修复，对修复全程进行监控，对修复后的液芯 光纤进行了承载实验研究。 (4)液芯光纤温度影响的实验研究：对比了石英、塑料光纤与液芯光纤的温度敏 感性能的差异。 (5)液芯光纤微弯性能的实验研究，研究液芯光纤的轴向微小弯曲和光强损失之 间的关系。 (6)液芯光纤与复合材料的兼容性研究：采用较成熟的全息干涉计量术，研究埋 入液芯光纤与复合材料的兼容性。 研究结果表明，本文研制的液芯光纤有着良好的承载、温度、微弯传感性能，与航空用的复合材料具有良好的兼容性。当液芯光纤受到损伤时，利用芯液对损伤处进行修复，修复后的液芯光纤依然保持着良好的承载传感性能，可以继续对复合材料结构进行监控。所研制的液芯光纤能够用于复合材料损伤的自诊断、自修复智能结构，具有重要的应用价值。
杨富龙[3]2009年在《离子液体液芯光纤的设计与研究》文中研究指明液芯光纤(LCOF)是一种新型结构光纤,采用透明液体作为光纤芯料。针对不同传输波长的需要,可以选择不同的溶液体系,所以光纤芯液的选择范围非常广泛,可以达到较好的应用效果。本文首次将新型软光电功能材料——离子液体注入到内径为0.32mm石英管中制成了能同时传输光电信号的液芯光纤,文中选用了10种不同的离子液体,并用实验方法研究了液芯光纤的主要特性,如光电信号之间的相互影响、数值孔径、衰减、阻抗、耐压等,研究发现:当所传输的电信号频率10Hz时,光电信号之间互不影响;其数值孔径可达0.554优于传统的液芯光纤;其衰减特性与光波波长和离子液体种类有关;不同离子液体制成的液芯光纤阻抗值相差可达一个数量级以上。本文采用新方法系统地研究离子液体在交流电场下的稳定性,发现在交流电场下离子液体稳定电压(离子液体不发生电解时承受的最大电压值)随着频率的升高而升高,并且电化学窗口越宽其交流电场下稳定电压也越大,同时稳定电压随频率变化不是线性关系。用叁种电极(玻碳、铂、金电极)测试离子液体稳定电压其结果相差很大,比同电极下电化学窗口之间差距更明显,玻碳电极下离子液体稳定电压大于铂电极下的稳定电压、铂电极大于金电极。本文的研究结果表明离子液体成为新型芯液材料的可行性。
朱钰[4]2008年在《亚微米液芯光纤的理论与实验研究》文中研究指明随着器件设计理论和制备工艺技术的发展,以及对器件工作性能和能量消耗等要求的提高,减小器件尺寸、提高集成度,将光子器件与微电子、光电子器件在纳米尺度上混合集成己经成为必然趋势,这就要求光波导线宽向亚波长和纳米尺寸发展。到上个世纪末,随着光纤拉锥制造技术的发展,直径达到亚微米和纳米量级的新型光纤由于其较小的尺寸和很好的非线性与色散性质又重新引起了大家的强烈兴趣。同时,液芯光纤是一种新型的结构的光传输器件,具有大芯径、大数值孔径、能量传输效率高,使用寿命长等特点,特别适合用于非线性光学研究、光谱研究、荧光检测等方面。本文结合液芯光纤与目前先进的光纤拉锥技术,创造性的提出了亚微米液芯光纤,并从理论与实验两个方面对它进行了系统的研究。我们从叁层的圆柱模型出发,利用麦克斯韦方程组和边界条件,理论上系统的研究了亚微米液芯光纤的传输特性,并与传统的亚微米二氧化硅光纤的性质一一做了比较。以二硫化碳作为纤芯为例,我们完成了理论上的模拟工作。主要研究了包括传播常数、单模条件、模场分布、传输效率、非线性参数、群速度以及总色散等重要的参数。研究理论模拟的结论表明:相比与亚微米二氧化硅光纤,亚微米液芯光纤对纤芯中传播的能量具有更强的束缚作用;由于液体本身较大的叁阶非线性系数和亚微米尺度下比较小的有效作用面积,亚微米液芯光纤具有很大的非线性参数;在我们研究的波长范围内,亚微米液芯光纤的总色散始终为负且不存在色散零点。我们研究的亚微米液芯光纤,当其液体芯径减小到小于1个微米时,外径仍然保持在几个到数十个微米。与传统的亚微米二氧化硅光纤相比,这样的光纤更易拉制,且使用中具有更高的力学稳定性。对于亚微米液芯光纤,通过充入不同材料的高折射率的液体,我们可以得到具有不同传播性质的亚微米液芯光纤,满足不同科学研究的需要。因此我们接下来分别计算了以二硫化碳(carbon disulfide)甲苯(Toluene)硝基苯(Nitrobenzene)苯(Benzene)四种液体材料为纤芯的亚微米液芯光纤的各种传播参量,并在最后通过求解非线性薛定谔方程,模拟了超短脉冲在光纤中传输产生超连续谱的过程。最后结论表明通过调整液体材料的种类或调整光纤的直径,我们可以得到可调谐的非线性参数和光纤的总色散。之后我们取长度为1cm,内径为0.5μm的充满二硫化碳的亚微米液芯光纤为例,得到了相应的超连续光谱模拟结果。该超连续谱具有大约1000nm的谱宽,且相比于传统的方法,我们需要的光纤长度短得多。利用液体的折射率对温度具有很大的敏感性这个特性,把甲苯与氯仿的混合物充入空心光纤之中形成混合型液芯光纤,与亚微米光纤拉锥技术相结合,我们研制出了一种新型的强度调制型温度传感器。对于这种传感器,通过简单的改变混合液体中各组分的比例,我们可以得到很高的灵敏度和很宽的调谐范围。我们实验实现了对20-60℃.之中不同范围温度的传感。实验数据显示,这种传感器具有4 dB/K到5dB/K的灵敏度。这种传感器还具有制作简单,价格低廉的优点。
曲超[5]2012年在《离子液体液芯光纤的构建与衰减特性的研究》文中指出液芯光纤是一种新型结构的光传输产品,它采用液体材料作为芯、聚合物材料作为光学包层和保护层,具有大芯径、大数值孔径、光谱传输范围广、光谱传输效率高、使用寿命长的特点。根据实际需要选择相应的液体材料作为芯液,以达到较好的应用效果。本文以新型软功能材料——离子液体为对象,筛选出符合要求的离子液体作为芯液,选用在可见光范围传光效果较好的聚四六氟乙丙烯管作为外包层,并涂镀优化后的Teflon AF1600膜作为内包层,构建离子液体液芯光纤。文中采用插入法首次研究离子液体液芯光纤的衰减特性,研究发现离子液体液芯光纤的衰减符合光纤衰减规律,随着光纤长度的增加,光纤衰减线性增大；并且光纤的衰减随着芯液折射率的增大而逐渐减小,当数值孔径达到0.6之后,光纤衰减趋于稳定,[BMIm][C104]液芯光纤具有最低的衰减系数(0.32658dB/cm)。为了对比离子液体液芯光纤和商用氯化钙水溶液液芯光纤,本文对后者的衰减进行测量,发现两种离子液体液芯光纤具有较之更低的衰减系数。本文对[BMIm][C104]液芯光纤和CaCl2水溶液液芯光纤,分别在～-10℃和20℃-100℃下进行了传光性能的对比,发现[BMIm][C104]液芯光纤在上述温度下,传光效率均达到90%以上；而CaCl2水溶液液芯光纤由于在低温时发生结晶,在高温时出现气泡,传光效率均出现明显下降。
孙震[6]2014年在《液芯光纤的研究》文中研究指明随着信息通信的高速发展，以及各领域对信息资源的需求日益扩大，光纤由于具有优异的光传播性，已经成为信息高速传输的优选介质。液芯光纤是光纤的一种，与传统光纤相比有着优异的光学性能，并在紫外固化、荧光检测、增强拉曼光谱等方面有自己的独特优势。本文根据选用合适的材质自制了简易的液芯光纤，并且把制作完成的简易光纤作为实验对象，使用设计的检测系统对光纤性能进行测试，定性分析条件差异对透过率的影响。文章首先介绍液芯光纤的研究意义、科研现状、结构组成、特点优势及应用领域。阐述了光纤传输原理，介绍了光纤种类、光纤衰减分类及光纤衰减的原因，并且分析了液芯光纤不同于一般固体光纤的衰减原因。之后确定制作液芯光纤的设计方案，分别列出了光纤组成材料的选择要求，可供选择的材料种类，并通过比较选取了合适的液芯，包层材料，初步构建了液芯光纤，并且描述了制作的过程，研究过程中确立的材料选择标准合理有效,光纤结构设计合理,制造路线切实可行。其后再设计了检测电路，由光电转换电路、电源电路和放大电路组成，并列出了性能指标，画出了电路图，制作了电路板，并在软件上对各部分进行了仿真。最后将光学部分与检测部分连接起来，进行通光实验，研究制作好的光纤的性能指标，记录、分析数据，并总结规律。本文采用定性测量，在一定条件下分别测量液芯的液体，长度，芯径对通过率的影响。实验结果表明自制光纤能够传输能量，基本能够达到预期效果。
高明娟[7]2006年在《光纤特性测试及数据采集与处理》文中研究说明光纤的特征参数与光纤的应用有密切的联系。本文研究了多种非通信用光纤的一些特征参数(包括几何尺寸,传光性能等),并对多种光纤的传光特性进行比较,讨论不同光纤的承载敏感性。以实验验证了自制新型液芯光纤作为传感器敏感元件的可能性。另外,为使测量的后续数据记录处理实时化,创造性采用数字信号处理(DSP)技术实现数据采集与处理,即基于DSP技术设计相应的软硬件,实时观察光纤传输的光强大小,并将其应用于光纤的承载实验中。本课题的研究工作可以具体分为以下几个部分:1)光纤几何参数的测量:提出一种基于数字图像处理的高效、实用的方法来测量光纤的几何尺寸。2)光纤承载性能的实验研究:进行石英光纤、塑料光纤和液芯光纤承载性能测试的实验。检测当外界对各种光纤进行主动施压时,光强的变化情况与光纤承载大小、光纤形变程度的关系,并给出光强大小随承载大小变化的关系曲线图。3)液芯光纤固化实时监测的实验研究:液芯光纤的芯液在被短波长光照射的情况下会固化。芯液的固化情况对于液芯光纤的应用是十分重要的。4)液芯光纤损伤修复的实验研究:通过实验测试液芯光纤在损伤后自修复的效果。5)为简化测试过程中数据记录和处理等繁琐的工作,提高数据处理的速度和精度,实现数据采集处理的实时化,基于DSP设计了相应的软硬件并应用到承载实验中,实时观察光纤传输光强的情况。
王硕[8]2016年在《激光照明系统的散斑抑制》文中研究说明激光照明系统因为其高亮度,偏振特性,高能量等特性在军事侦查、医用层析、全息显示等领域的得到了日益广泛的应用。然而激光的高相干性引发的激光散斑问题对成像质量造成很大影响,成为激光照明技术应用的主要障碍。本研究以统计光学理论为基础,分析了激光散斑的迭加和时空相干性,并对激光通过液态光波导的传播传播过程建立了数学模型。在此基础上,采用蒙特卡罗方法模拟了激光经过液芯光纤的过程,分析不同介质、传播距离对激光散斑形成的影响。设计应用液芯光纤消散斑的激光照明系统,进行实验分析其消散斑效果,通过对比蒙特卡罗模拟结果得到了芯液材料与光纤长度对消散斑效果的影响,测量激光经过液芯光纤的透过率,选取了最优方案。散斑对比度降为3.57%,达到人眼可接受范围,光透过率在87%以上。
洪小芹, 赵志敏, 李鹏, 李伟[9]2009年在《基于光固化的液芯光纤及其性能》文中提出研究了液芯光纤及其芯液的性能,以及液芯光纤包层裂纹损伤的修复效果和修复原理。结果表明:该液芯光纤具有数值孔径大,传光性好等特点;芯液的光固化速度快,能够修复光纤包层裂纹,延长了光纤的使用寿命。该液芯光纤不仅可用于传感,而且由于芯液的特殊性使其能够用于光纤智能复合材料的自诊断和自修复。
闫贺[10]2009年在《基于光子晶体光纤的表面增强拉曼探针的实验研究》文中研究指明基于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)的光纤传感器,由于具有光纤的远程遥感能力和SERS带来的高灵敏度,引起了人们的广泛关注。光子晶体光纤的气孔结构给光与样品提供了一个理想的相互作用空间,具有较高激励光利用效率和较大传感区域的优点。本论文结合表面增强拉曼散射和光子晶体光纤这两个研究热点,研究了以下四个方面内容:一、空芯光子晶体光纤SERS探针。提出并实现了基于空芯光子晶体光纤的SERS探针,在光纤芯孔中传输的光能够直接地作用于芯孔内壁上的被测样品和金纳米颗粒,实现了对10-5mol/L罗丹明B分子的探测。进一步,基于一种七芯光子晶体光纤和银纳米颗粒,制作了多芯光子晶体光纤SERS探针,实现了一种多通道探测的方法。二、液芯光子晶体光纤SERS探针。实现了一种简单的制备液芯光纤的方法:用光纤熔接机的放电过程将空芯光子晶体光纤的包层气孔熔融封闭,使得液体样品仅进入光纤芯孔而不会破坏光子带隙。用银纳米颗粒作为SERS基底,液芯光子晶体光纤SERS探针实现了对低浓度(4.7×10-9mol/L)罗丹明6G分子的探测。进一步,用液芯光子晶体光纤SERS探针实现了对生物样品PSA(10-6mol/L)和Alpha-synuclein(10-4mol/L)的探测。叁、实芯光子晶体光纤的SERS探针。提出并实现了一种新型结构的实芯光子晶体光纤SERS探针,在实芯光子晶体光纤的实芯和气孔包层中间插入了四个大空气孔,作为光与样品相互作用的空间,激励光在实芯中传输,分布在四个气孔中的倏逝场与其中的样品和SERS基底发生作用。实验上制备了这种实芯光子晶体光纤SERS探针,实现了对10-7mol/L罗丹明B分子的探测。进一步探索了直接在实芯光子晶体光纤气孔中生长金颗粒制备SERS探针的方法。四、基于纳米颗粒二聚体增强的光纤SERS探针。提出一种基于两种电性相反的银纳米颗粒互相吸引形成二聚体结构的方法,在多模光纤的端面形成了纳米颗粒二聚体SERS“热点”分布,纳米颗粒二聚体能够得到更强的拉曼信号,实现了对10-9mol/L罗丹明6G分子的探测。
参考文献：
[1]. 新型液芯光纤芯液材料及性能研究[D]. 石磊. 南京航空航天大学. 2002
[2]. 新型液芯光纤性能与实验研究[D]. 陈玉明. 南京航空航天大学. 2004
[3]. 离子液体液芯光纤的设计与研究[D]. 杨富龙. 兰州大学. 2009
[4]. 亚微米液芯光纤的理论与实验研究[D]. 朱钰. 上海交通大学. 2008
[5]. 离子液体液芯光纤的构建与衰减特性的研究[D]. 曲超. 兰州大学. 2012
[6]. 液芯光纤的研究[D]. 孙震. 沈阳工业大学. 2014
[7]. 光纤特性测试及数据采集与处理[D]. 高明娟. 南京航空航天大学. 2006
[8]. 激光照明系统的散斑抑制[D]. 王硕. 长春理工大学. 2016
[9]. 基于光固化的液芯光纤及其性能[J]. 洪小芹, 赵志敏, 李鹏, 李伟. 理化检验(物理分册). 2009
[10]. 基于光子晶体光纤的表面增强拉曼探针的实验研究[D]. 闫贺. 清华大学. 2009