專利名稱：電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能同時傳輸電子和光子的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合 物光纖。
技術(shù)背景目前，在傳輸領(lǐng)域中，光纖是光的主要傳輸介質(zhì)，金屬等導(dǎo)體是電的主 要傳輸載體，長期以來，光和電的傳輸一直在這兩類不同的載體內(nèi)分別進(jìn)行。 在很多同時涉及光電信號傳輸?shù)那闆r下，這種分別傳輸?shù)姆绞讲粌H為實際操 作帶來了復(fù)雜性，而且在材料利用率方面也產(chǎn)生了不小的浪費。如果能制造 一種光子-電子傳輸一體化載體光子-電子雙傳輸纖維，將節(jié)省大量的材料 資源費和施工費。聚合物光纖具有良好的機械性能，而聚合物光子晶體光纖除了具有柔韌 性好及光傳輸方面的一些特殊優(yōu)點外，其結(jié)構(gòu)也具有普通光纖不具備的特 點在這種光纖中，包層可以是不同直徑、不同排列周期、以及不同形狀的 空氣孔陣列，光子可以在這些孔道陣列包圍起來的芯區(qū)內(nèi)傳輸。如果在聚合 物光纖孔道的內(nèi)壁表面，沉積上導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料層，就可能實現(xiàn)光纖與導(dǎo) 體半導(dǎo)體的有序結(jié)合的新功能材料，從目前的報道來看，有美國人用有較低融點的導(dǎo)體Sn，無定形半導(dǎo)體(As—Se—Te—Sn和As2Se3)和有較高玻璃化 溫度的透明性有機絕緣體制成夾心式預(yù)制棒。然后預(yù)制棒被加熱拉制成電子 -光子雙重傳輸光纖。這種多層結(jié)構(gòu)可以把光限制到低折射率纖芯中，同時 周闈為直徑為微米尺寸的Sn金屬陣列，然而他們所制造的預(yù)帝U棒尺寸很小，力學(xué)結(jié)構(gòu)不完整，很難實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供一種力學(xué)結(jié)構(gòu)完 整，可實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的能同時傳輸電子和光子的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合 物光纖，其特殊之處在于該聚合物光纖包括光纖基質(zhì)、內(nèi)包層和外包層， 光纖基質(zhì)設(shè)置在外包層內(nèi)，內(nèi)包層設(shè)置在光纖基質(zhì)中，內(nèi)包層由空氣孔道組 成，空氣孔道的內(nèi)表面設(shè)置有導(dǎo)電層。上述空氣孔道為一個或多個。上述空氣孔道為多個時，內(nèi)包層是由具有微結(jié)構(gòu)光纖特征的周期性分布的空氣孔道構(gòu)成。上述光纖基質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等熱塑性透明聚合物材料。上述導(dǎo)電層的材料為導(dǎo)電高分子材料、半導(dǎo)體材料或金屬材料。 如果讓高反射率的金屬材料結(jié)合在聚合物光纖壁表面上，形成納米至微 米級厚度的薄膜，這不僅不影響光傳輸，而且還會因為內(nèi)壁反射率的增加而 降低光傳輸損耗同。時這種復(fù)合纖維中導(dǎo)體材料具有高比表面積，這將有效 提高其電導(dǎo)率，從而也大大提高材料的利用率，因此本發(fā)明采用化學(xué)或物理 手段在塑料光子晶體光纖預(yù)制棒內(nèi)表面修飾導(dǎo)電層材料，然后對導(dǎo)電層以及 光纖基質(zhì)共拉伸，形成可同時傳輸電子和光子的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚 合物光纖，該光纖的電學(xué)和光學(xué)傳輸性質(zhì)在空間上是離散的、獨立的，被傳播的光子-電子間沒有相互作用，同時這種光纖不僅柔軟而且機械韌性好可 以編織，這些新穎的光纖結(jié)構(gòu)對于制作光電功能的織物提供了可能性。并且 由于在光纖中材料分界面處電子和光子性質(zhì)的差別，光纖能達(dá)到亞微米尺 、丄—，能達(dá)到任意長度，因此這種光纖能使光電功能在更大面積上實現(xiàn)。本發(fā) 明使光纜-電纜一體化?？蓱?yīng)用到涉及光電信號同時傳輸，或者需要傳輸反 饋信號的許多器件領(lǐng)域，如傳感器、光電通訊等。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本發(fā)明包括光纖基質(zhì)1、內(nèi)包層5和外包層4，光纖基質(zhì)1 設(shè)置在外包層4內(nèi)，內(nèi)包層5設(shè)置在光纖基質(zhì)1中，內(nèi)包層5由空氣孔道2 組成，空氣孔道2的內(nèi)表面設(shè)置有導(dǎo)電層3，空氣孔道2可以為一個或多個， 當(dāng)空氣孔道2為多個時，內(nèi)包層5是由具有微結(jié)構(gòu)光纖特征的周期性分布的 空氣孔道2構(gòu)成，其中外包層4用來對管線起到保護(hù)和支撐作用，導(dǎo)電層3 用來傳輸電子，內(nèi)包層5中的氣孔道2用來傳輸光子。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)主要依賴以下兩個因素(1)預(yù)制棒孔道內(nèi)表面的化 學(xué)或物理修飾；(2)導(dǎo)電層(金屬或有機半導(dǎo)體)與光纖高分子材料基質(zhì) 的共拉伸性。因此采用化學(xué)或物理手段在塑料光子晶體光纖預(yù)制棒內(nèi)表面修 飾導(dǎo)電層材料，然后對賦有導(dǎo)電層的預(yù)制棒共拉伸形成本發(fā)明的聚合物光 纖。采用普通化學(xué)沉積、電化學(xué)沉積、氣相沉積等方法實現(xiàn)對預(yù)制棒內(nèi)壁的 修飾，采用的材料可以選擇金屬材料或者導(dǎo)電高分子材料，為了提高內(nèi)壁表面物質(zhì)(如PMMA)的反應(yīng)活性，可以針對不同修飾材料首先將其進(jìn)行化學(xué)處理，使其氨基化或羥基化，然后再進(jìn)行修飾，形成的導(dǎo)電層材料具有連 續(xù)均一的分布?？紤]到導(dǎo)電層3與光纖基質(zhì)1的共拉伸性，必須選擇拉伸性質(zhì)與基質(zhì)材料(如PMMA)相近的材料。這些材料可以是導(dǎo)電高分子(如 聚苯胺)、半導(dǎo)體(如As2Se》或金屬(如錫)，它們在拉伸過程中能保證與 光纖同步，并且與光纖內(nèi)壁保持緊密結(jié)合。光纖基質(zhì)1可以為聚甲基丙烯酸 甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯類高透明熱塑性高分子材料，外包層4可以是與 基質(zhì)相同的高分子材料或者其他高分子材料。
權(quán)利要求
1. 一種電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖，其特征在于該聚合物光纖包括光纖基質(zhì)(1)、內(nèi)包層(5)和外包層(4)，所述光纖基質(zhì)(1)設(shè)置在外包層(4)內(nèi)，所述內(nèi)包層(5)設(shè)置在光纖基質(zhì)(1)中，所述內(nèi)包層(5)由空氣孔道(2)組成，所述空氣孔道(2)的內(nèi)表面設(shè)置有導(dǎo)電層(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖，其特征在于所述空氣孔道(2)為一個或多個。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖，其特征 在于所述空氣孔道(2)為多個時，所述內(nèi)包層(5)是由具有微結(jié)構(gòu)光纖 特征的周期性分布的空氣孔道(2)構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖， 其特征在于所述光纖基質(zhì)(1)為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸 酯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖， 其特征在于所述導(dǎo)電層(3)的材料為導(dǎo)電高分子材料、半導(dǎo)體材料或金屬材料。
6、 據(jù)權(quán)利要求5所述的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖，其特征在 于所述導(dǎo)電層(3)的材料為聚苯胺、AS2Se3或錫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能同時傳輸電子和光子的電子-光子雙傳輸微結(jié)構(gòu)聚合物光纖，其技術(shù)解決方案為該聚合物光纖包括光纖基質(zhì)(1)、內(nèi)包層(5)和外包層(4)，所述光纖基質(zhì)(1)設(shè)置在外包層(4)內(nèi)，所述內(nèi)包層(5)設(shè)置在光纖基質(zhì)(1)中，所述內(nèi)包層(5)由空氣孔道(2)組成，所述空氣孔道(2)的內(nèi)表面設(shè)置有導(dǎo)電層(3)。其具有力學(xué)結(jié)構(gòu)完整、可規(guī)模化生產(chǎn)還能同時傳輸電子和光子的優(yōu)點。
文檔編號G02B1/04GK101246234SQ200710017440
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者楊興華, 王麗莉, 衛(wèi) 趙 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所