【摘 要】
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梯度折射率聚合物光纤具有制造简单、价格便宜、质量轻、韧性和可绕性好、数值孔径大、中继距离长、抗干扰、保密性好等优点非常适用于局域网中的短距离连接,以及开发制造数
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梯度折射率聚合物光纤具有制造简单、价格便宜、质量轻、韧性和可绕性好、数值孔径大、中继距离长、抗干扰、保密性好等优点非常适用于局域网中的短距离连接,以及开发制造数字化士兵服装、医疗仪器光传感产品。
本论文是上海市科委光科技行动专项项目“梯度折射率聚合物光纤的研究”的一部分,研制梯度折射率聚合物光纤预制棒,并用以制备出高带宽梯度折射率聚合物光纤。
本论文进行了100余次实验,筛选出由偶氮二异丁腈AIBN和十二硫醇组成的引发剂、链转移剂体系,和热稳定性好的二苯亚砜作为搀杂小分子,解决了搀杂小分子与甲基丙稀酸甲酯(MMA)相容性,明确了聚合过程中因单体挥发、引发剂分解产生气泡和因聚合物体积收缩产生真空泡,是聚合过程中的关键技术问题。
为了解决聚合过程中产生气泡这一工艺技术关键,本论文探索两条制备工艺方法:一是在第二步反应中,采用加压与界面凝胶聚合相结合的制备方法；二是在第二步反应中,采用旋转离心与界面凝胶本体聚合相结合的制备方法。
采用加压法制备预制棒的过程中,遇到了很多问题,如产生气泡时间难以预料,反应需要相当长的时间等,测试结果和拉丝实验表明制备出的预制棒,防止气泡的效果不是很理想。
经过数百次实验研究,本论文探索得到了具有自主知识产权的旋转离心与界面凝胶聚合相结合的制备梯度折射率聚合物光纤预制棒工艺设备和技术。第一步利用MMA单体的本体聚合反应制备空心管；第二步在空心管中利用MMA单体的本体聚合和界面凝胶效应制备出梯度折射率聚合物光纤(GI-POF)预制棒。
本论文通过凝胶渗透色谱、远场扫描等测试手段对在不同的配方和反应条件下制备得到的聚合物光纤空心预制棒进行了分子量和分子量分布以及预制棒折射率分布的测试分析,研究工艺配方和工艺条件对预制棒化学性能和折射率分布的的影响规律,改进聚合设备和工艺方法、调整聚合配方、控制聚合工艺条件,聚合制得小分子搀杂剂与聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)本体无相分离、无气泡、外观形态和光学性能良好的梯度折射率预制棒,通过改变聚合配方和工艺条件可以制造不同折射率分布的预制棒。
利用制备的预制棒热拉伸成纤,得到传输距离带宽积达到57.2GHz·m的高带宽PMMA GI-POF,达到国内领先水平。
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