Изготовление флуоресцирующих полимерных волокон и измерение их оптических характеристик

Левин В. М., Баскаков Г.Г., Кизеветтер Д.В., Савина А.Ю.

Тверь, Санкт-Петербург

К настоящему времени достигнут значительный прогресс как в развитии теории распространения излучения в волоконных световодах, так и в технологии их изготовления. В настоящем докладе представлен способ получения флуоресцирующих полимерных оптических волокон (ФПОВ) по периодической схеме соэкструзией полимеров ядра и отражающей оболочки из расплава.

Основными стадиями технологического процесса производства полимерных световодов являются:

1. Подготовка исходных компонентов для синтеза оптически чистых полимеров и сополимеров, применяемых в качестве слоев световода, по следующей схеме: ректификация и микрофильтрация мономеров; очистка инициаторов и агентов передачи цепи.

2. Синтез сополимеров путем сополимеризации в массе метилметакрилата (ММА) с метилакрилатом (МА) для ядра и сополимеров на основе фтор(мет)акрилатов периодическим способом с использованием ампульной технологии.

3. Синтез сополимеров содержащих люминофоры.

4. Формование полимерных световодов с люминофорами расплавным методом путем соэкструзии полимеров ядра и отражающей оболочки.

В качестве материала ядра ПОВ использовался сополимер метилметакрилата с метилакрилатом в соотношении 95%/5% с добавкой родамина (6Ж и С) соответственно:

• 2 мг/кг;
• 5 мг/кг;
• 25 мг/кг;
• 50 мг/кг,

а в качестве отражающей оболочки использовались полифторакрилаты.

ФПОВ были получены методом экструзии при температуре 195-200°С.

Параметры сердцевины ФПОВ:

• показатель преломления (ПП): 1,4895;
• диаметр: 950 мкм.

Параметры отражающей оболочки:

• показатель преломления (ПП): 1, 4201;
• толщина: 25 мкм.

Были изготовлены образцы ФПОВ длиной до 100 м, а также полимерное волокно без добавления красителя.

Измерены спектральные характеристики флуоресценции волокон при различных условиях.

Методом бокового освещения ФПОВ был определен коэффициент затухания α излучения. В частности, при концентрации родамина 6Ж 5 мг/кг и использовании оптической накачки по всей длине ФПОВ получены следующие значения α:

• на длине волны 555 нм – более 3·10⁴ дБ/км;
• на длине волны 600 нм – 1000 дБ/км;
• на длине волны 650 нм – 400 дБ/км.

Измеряемая величина α зависела от условий возбуждения и распространения излучения флуоресценции по световоду, в частности, от потерь в отражающей оболочке волокна.