具有嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，以及監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)健康度的相應(yīng)系統(tǒng)和方法。復(fù)合結(jié)構(gòu)包括復(fù)合材料和設(shè)置在復(fù)合材料內(nèi)的光纖。光纖包括用于增強(qiáng)其非線性光學(xué)特性的多個(gè)量子點(diǎn)。量子點(diǎn)可設(shè)置在纖芯，包層中和/或光纖的表面。光纖被配置為支持信號(hào)傳播且對復(fù)合材料內(nèi)的缺陷是敏感的。響應(yīng)于復(fù)合材料中的缺陷，量子點(diǎn)產(chǎn)生非線性效應(yīng)，如二階效應(yīng)。根據(jù)對包括量子點(diǎn)產(chǎn)生的非線性效應(yīng)的信號(hào)的檢測和分析，復(fù)合材料內(nèi)的缺陷可被檢測。
【專利說明】具有嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請是2011年8月23日提交的編號(hào)為13/215，969的共同在審美國專利申請的部分繼續(xù)申請,其全部內(nèi)容并入本文作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及復(fù)合結(jié)構(gòu)，更具體地涉及具有用于監(jiān)控復(fù)合材料健康度的嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004]復(fù)合結(jié)構(gòu)是包括通常具有給定順序的兩個(gè)或更多組件的結(jié)構(gòu)，其被用于各種各樣的應(yīng)用。例如，如航空器，航天器等的飛行器可使用復(fù)合結(jié)構(gòu)以利用其益處，即由復(fù)合材料提供的增加的強(qiáng)度重量比。其他可能包括復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用包括其他類型的車輛，如汽車，船舶，自行車等，以及其他各種結(jié)構(gòu)，如建筑物，橋梁等。通過適當(dāng)修改所用材料，結(jié)構(gòu)本身，或制造該結(jié)構(gòu)的過程，同樣可以生產(chǎn)和使用具有包括改變的熱、電、聲或機(jī)械特性的額外功能的的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0005]復(fù)合結(jié)構(gòu)可以以各種方式被制造，這些方式被設(shè)計(jì)成將預(yù)定的順序給予分散在樹脂或其他近似連續(xù)介質(zhì)中的多種元素，其他近似連續(xù)介質(zhì)例如，聚合物，玻璃，或膠合劑。通常，復(fù)合結(jié)構(gòu)包括嵌入在樹脂基體的多種結(jié)構(gòu)纖維，如玻璃纖維或其他元素，包括碳纖維、金屬化碳纖維、金屬或聚合物薄片、碳或聚合物層，預(yù)浸潰復(fù)合片材，纖維編織布、隨機(jī)或有序的纖維席紋布、金屬或聚合物網(wǎng)。樹脂基體可是許多熱塑性或熱固性聚合物的組合、粘合劑或其他粘結(jié)材料或膠合劑之中的任何一個(gè)。一旦復(fù)合結(jié)構(gòu)被貯存，比如以能夠產(chǎn)生所需的形狀或編織為預(yù)先確定的二維(2d)或三維(3d)結(jié)構(gòu)的方式，將多個(gè)復(fù)合層一個(gè)放在另一個(gè)上或?qū)⒍鄠€(gè)復(fù)合絲束一個(gè)挨著另一個(gè)放置，該復(fù)合結(jié)構(gòu)在一個(gè)或多于一個(gè)處理步驟中可被固化，融化或粘接。
[0006]雖然復(fù)合結(jié)構(gòu)擁有許多優(yōu)勢，但復(fù)合結(jié)構(gòu)可能偶爾有很多異常，如復(fù)合層之間分層，復(fù)合層之間的波浪狀起伏或卷曲，其中復(fù)合絲束的頂端至少一部分卷起，從而在復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)漩渦。雖然其中一些異?？捎蓮?fù)合結(jié)構(gòu)的目視檢查發(fā)現(xiàn)，大量的異常仍可留在復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)部以致使其在復(fù)合結(jié)構(gòu)的目視檢查中不能被發(fā)現(xiàn)。因此，多種利用諸如X射線，超聲波信號(hào)或類似信號(hào)的檢驗(yàn)技術(shù)已被開發(fā)，以探尋復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。雖然這些檢測技術(shù)可以檢測一些如層的分層的異常，其他可由復(fù)合結(jié)構(gòu)的樹脂內(nèi)的結(jié)構(gòu)纖維的取向差或錯(cuò)位而產(chǎn)生的異常，從檢測的角度來看可存在更大的挑戰(zhàn)。
[0007]就這方面而言，在復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的多數(shù)結(jié)構(gòu)纖維或其他元素一般在預(yù)定義的方向延伸，而復(fù)合結(jié)構(gòu)的物理特性取決于或至少部分取決于結(jié)構(gòu)纖維或其他元素的方向性。然而，在某些情況下，復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)構(gòu)纖維或其他元素可呈現(xiàn)不同的和意外的方向或位置，這可導(dǎo)致復(fù)合結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)也不同。例如，向近似樹脂富集區(qū)擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)纖維或其他元素可遷移或移向或進(jìn)入樹脂富集區(qū)，從而偏離其預(yù)定的方向。所述結(jié)構(gòu)纖維的非預(yù)期的方向或位置可以是重力、靜水壓力、化學(xué)或沸騰作用或機(jī)械作用的結(jié)果。由于這種在結(jié)構(gòu)纖維或其他元素的方向和位置偏差可能會(huì)影響復(fù)合結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)，所以需要以可靠的方式檢測在結(jié)構(gòu)纖維或其他元素的方向或位置偏差，以及在復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的其他缺陷，并且如果需要的話，做適當(dāng)?shù)男迯?fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供具有嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在這方面，嵌入式傳感系統(tǒng)可包括具有多個(gè)量子點(diǎn)的光纖，多個(gè)量子點(diǎn)可增強(qiáng)光纖的非線性光學(xué)性質(zhì)。因此，復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的缺陷或其他現(xiàn)有的或過去的變化或狀態(tài)(以下統(tǒng)稱“缺陷”)可導(dǎo)致量子點(diǎn)產(chǎn)生可容易辨別的非線性效應(yīng)，從而提供了復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)缺陷的可靠指示。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)健康度的系統(tǒng)和方法也被提出。在這樣的背景下，復(fù)合結(jié)構(gòu)的健康度包括其化學(xué)狀態(tài)，例如，固化程度，其力學(xué)狀態(tài)，例如應(yīng)力場，其環(huán)境，例如，溫度或濕度含量，存在的缺陷或孔隙度，如脫膠或?qū)游诲e(cuò)，其熱或電特性，或其離子密度，這其中任何一個(gè)都可能和所述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其功能有關(guān)系。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了監(jiān)視復(fù)合結(jié)構(gòu)健康度的系統(tǒng)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)包括復(fù)合材料，其具有樹脂和嵌入在樹脂內(nèi)的多種結(jié)構(gòu)元素和設(shè)置在復(fù)合材料內(nèi)的光纖，所述光纖包括增強(qiáng)其非線性光學(xué)特性的多個(gè)量子點(diǎn)。對于一個(gè)實(shí)施例，該光纖包括纖芯和圍繞該纖芯的包層，纖芯可包括多個(gè)量子點(diǎn)，以放大通過纖芯傳播的信號(hào)和/或提高光纖的靈敏度。另外地或替代地，所述光纖的包層可包括多個(gè)量子點(diǎn)，以通過光纖消失波增強(qiáng)與周圍的樹脂的相互作用。另外，所述多個(gè)量子點(diǎn)可被布置在光纖的表面，以便提供與局部應(yīng)變場，材料和消失波的較強(qiáng)的相互作用。本實(shí)施例中的系統(tǒng)，還包括配置為提供信號(hào)給光纖以使其沿光纖傳播的信號(hào)源。所述多個(gè)量子點(diǎn)響應(yīng)復(fù)合材料中的缺陷產(chǎn)生非線性效應(yīng)，如二階效應(yīng)，例如，二次諧波的產(chǎn)生。本實(shí)施例中的系統(tǒng)還包括檢測器，其配置為檢測包括通過光纖傳播后的非線性效應(yīng)在內(nèi)的信號(hào)。由于非線性效應(yīng)可以很容易地被確定，因此本實(shí)施例的系統(tǒng)可以可靠地檢測出在復(fù)合材料中的缺陷，以便進(jìn)行進(jìn)一步的檢查或修復(fù)。例如，諸如纖維束路徑或復(fù)合層的偏差之類的缺陷，可在某些實(shí)施例中與這種缺陷出現(xiàn)的位置一起被檢測出來。
[0010]一個(gè)實(shí)施例中的檢測器被配置為在信號(hào)反射后檢測該信號(hào)。例如，光纖可包括布拉格光柵或一個(gè)或更多部分反射鏡，其用于反射至少一部分所述信號(hào)。對于另一個(gè)實(shí)施例，其中，光纖在第一端和第二端之間延伸，且信號(hào)源定位于靠近所述光纖的第一端，系統(tǒng)還可包括定位在所述光纖的第二端的反射器，以便從第二端向第一端將信號(hào)反射通過光纖。
[0011]對于另一個(gè)實(shí)施例，一種具有嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)被提供。在這方面，該復(fù)合結(jié)構(gòu)包括具有樹脂和嵌入樹脂中的多個(gè)結(jié)構(gòu)元素的復(fù)合材料。該復(fù)合結(jié)構(gòu)還包括放置于復(fù)合材料內(nèi)的光纖。該光纖包括多個(gè)量子點(diǎn)，以增強(qiáng)光纖的非線性光學(xué)特性。對于一個(gè)實(shí)施例，其中光纖包括芯和圍繞該纖芯的包層，纖芯可包括多個(gè)量子點(diǎn)，以放大通過纖芯傳播的信號(hào)和/或提高光纖的靈敏度。另外地或替代地，光纖的包層包括多個(gè)量子點(diǎn)，以通過光纖消失波增強(qiáng)與周圍的樹脂的相互作用。進(jìn)一步地，多個(gè)量子點(diǎn)可被置于所述光纖的表面，以提供與局部應(yīng)變場，所述材料和所述消失波更強(qiáng)的相互作用。本實(shí)施例中的光纖被配置為支持信號(hào)沿其傳播并對復(fù)合材料內(nèi)的缺陷是敏感的。在這方面，所述多個(gè)量子點(diǎn)響應(yīng)復(fù)合材料內(nèi)的缺陷產(chǎn)生非線性效應(yīng)，如二階效應(yīng)，例如，二次諧波的產(chǎn)生。對于一個(gè)實(shí)施例，光纖可包括布拉格光柵或部分反射鏡，其用于反射至少部分光信號(hào)。
[0012]對于更進(jìn)一步的實(shí)施例，提供了一種用于監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)健康度的方法。該方法包括提供復(fù)合結(jié)構(gòu)和光纖，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)包括含有樹脂和嵌入在樹脂內(nèi)的多個(gè)結(jié)構(gòu)元素的復(fù)合材料，所述光纖被設(shè)置在復(fù)合材料內(nèi)，且具有用以增強(qiáng)所述光纖的非線性光學(xué)特性的多個(gè)量子點(diǎn)。對于一個(gè)實(shí)施例，其中光纖包括纖芯和圍繞該纖芯的包層，纖芯可包括多個(gè)量子點(diǎn)，以放大通過纖芯傳播的信號(hào)和/或增強(qiáng)所述光纖的靈敏度。另外地或替代地，所述光纖的包層可包括多個(gè)量子點(diǎn)，以通過光纖消失波增強(qiáng)與周圍的樹脂的相互作用。另外，所述多個(gè)量子點(diǎn)可被布置在光纖的表面，以便提供與局部應(yīng)變場、所述材料和所述消失波的更強(qiáng)的相互作用。該方法還包括給光纖提供信號(hào)以使其沿光纖傳播，如從光纖的第一端傳播到與其相對的第二端。一個(gè)實(shí)施例的方法還包括產(chǎn)生非線性效應(yīng)，如二階效應(yīng)，例如，多個(gè)量子點(diǎn)響應(yīng)復(fù)合材料中的缺陷而造成的二次諧波的產(chǎn)生。本實(shí)施例的方法還在通過光纖傳播信號(hào)后檢測信號(hào)，其包括非線性效應(yīng)。由于非線性效應(yīng)可被很容易地確定，因此在此實(shí)施例中的方法可以可靠地檢測出復(fù)合材料中的缺陷，以便進(jìn)行進(jìn)一步的檢查或修復(fù)。
[0013]對于信號(hào)源被定位為接近光纖的第一端的實(shí)施例，該方法還可包括從第二端向第一端反射信號(hào)通過光纖，信號(hào)最初是從第一端發(fā)射的。在本實(shí)施例中，對信號(hào)的檢測可包括檢測由光纖的第一端發(fā)射后又經(jīng)光纖反射的信號(hào)。
[0014]替代的實(shí)施例可按照如下聲明:
[0015]A.一種用于監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，該復(fù)合結(jié)構(gòu)具有嵌入在其中的光纖，所述光纖包括多個(gè)量子點(diǎn)，該方法包括:
[0016]給光纖提供沿其傳播的信號(hào)；并且
[0017]檢測離開所述光纖的信號(hào)。
[0018]B.根據(jù)權(quán)利要求A所述的方法，其包括纖芯和圍繞該纖芯的包層，并且所述纖芯包括多個(gè)量子點(diǎn)。
[0019]C.根據(jù)權(quán)利要求A所述的方法，其包括纖芯和圍繞該纖芯的包層，并且所述包層包括多個(gè)量子點(diǎn)。
[0020]D.根據(jù)權(quán)利要求A所述的方法，其中所述多個(gè)量子點(diǎn)置于所述光纖的表面。
[0021]E.根據(jù)權(quán)利要求A所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)在復(fù)合材料中的異常，通過多個(gè)量子點(diǎn)產(chǎn)生非線性效應(yīng)。
[0022]F.根據(jù)權(quán)利要求E所述的方法，其中產(chǎn)生非線性效應(yīng)包括響應(yīng)在復(fù)合材料中的異常來產(chǎn)生二階效應(yīng)。
[0023]AA.一種用于在復(fù)合結(jié)構(gòu)制造過程中監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:
[0024]將光纖嵌入處于未固化狀態(tài)的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，所述光纖包括多個(gè)量子點(diǎn)；
[0025]給光纖提供沿其傳播的信號(hào)，直到復(fù)合結(jié)構(gòu)達(dá)到固化狀態(tài)；并且
[0026]檢測離開光纖的信號(hào)，直至復(fù)合結(jié)構(gòu)達(dá)到固化狀態(tài)。
[0027]BB.根據(jù)權(quán)利要求AA所述的方法，其中所述光纖包括纖芯和圍繞該纖芯的包層，其中所述纖芯包括多個(gè)量子點(diǎn)。
[0028]CC.根據(jù)權(quán)利要求AA所述的方法，其中所述光纖包括纖芯和圍繞該纖芯的包層，其中所述包層包括多個(gè)量子點(diǎn)。[0029]DD.根據(jù)權(quán)利要求AA所述的方法，其中所述多個(gè)量子點(diǎn)置于所述光纖的表面。
[0030]EE.根據(jù)權(quán)利要求AA所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)在復(fù)合材料中的異常，通過多個(gè)量子點(diǎn)產(chǎn)生非線性效應(yīng)。
[0031]FF.根據(jù)權(quán)利要求EE所述的方法，其中產(chǎn)生非線性效應(yīng)包括響應(yīng)在復(fù)合材料中的異常來產(chǎn)生二階效應(yīng)。
[0032]根據(jù)本公開的實(shí)施例，提供了系統(tǒng)，方法和復(fù)合結(jié)構(gòu)，以可靠地識(shí)別復(fù)合材料內(nèi)的缺陷，從而以知情和有效的方式進(jìn)行進(jìn)一步的檢查或修復(fù)。然而，已經(jīng)討論的特征，功能和優(yōu)點(diǎn)可被獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，并且本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例可被合并到其他實(shí)施例，其進(jìn)一步詳情可參照詳細(xì)描述和附圖。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]已經(jīng)概括的介紹了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，現(xiàn)參照附圖，附圖不一定按比例繪制，且其中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)的截面示圖，其圖示了復(fù)合材料和嵌入式傳感系統(tǒng)，包括具有多個(gè)量子點(diǎn)的光纖，該光纖放置于所述復(fù)合材料中；
[0035]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖的局部透視圖；
[0036]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)健康度的系統(tǒng)的示意性表示；
[0037]圖4-6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖；并且
[0038]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)健康度的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明的實(shí)施例將在下文中通過附圖的參照更詳細(xì)的被描述，本發(fā)明示出了其中一些實(shí)施例，但并非全部實(shí)施例都被示出。事實(shí)上，這些實(shí)施例可以以許多不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)該被描述為限于本文所述的實(shí)施例；相反地，這些實(shí)施例被提供以使得本公開將滿足適用的法律要求。全文各處相同的數(shù)字指代相似的元件。
[0040]現(xiàn)在參看圖1，其圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有嵌入式傳感系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)
10。復(fù)合結(jié)構(gòu)10可用于各種各樣的應(yīng)用，其包括空中交通工具，如飛行器，航天器之類，地面交通工具，如汽車，卡車，拖車，自行車等，海上交通工具，建筑以及其它結(jié)構(gòu)。如圖1所示，復(fù)合結(jié)構(gòu)10包括復(fù)合材料，其中多個(gè)結(jié)構(gòu)元素12嵌入到樹脂14的基體內(nèi)。該復(fù)合材料可包括多個(gè)不同類型的結(jié)構(gòu)元素12，其包括結(jié)構(gòu)纖維，如玻璃纖維，碳纖維之類以及其他元素，如石墨板，碳面紗，織物預(yù)浸料，固體片和金屬或聚合物網(wǎng)。另外，復(fù)合材料可包括多個(gè)不同類型的樹脂14，其包括，例如環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂等。
[0041]在圖示的實(shí)施例中，該復(fù)合材料包括多個(gè)復(fù)合層，每個(gè)層都具有嵌入在樹脂14基體中的多個(gè)結(jié)構(gòu)元素12。復(fù)合層可以一個(gè)放置在另一個(gè)上，如圖1所示。然而，該復(fù)合材料可以以其他的方式來制造，例如，可一個(gè)挨一個(gè)地放置的多個(gè)復(fù)合絲束，或通過包括片，幕布，預(yù)浸潰的布，金屬或聚合物網(wǎng)等。在該復(fù)合材料的制造過程中，復(fù)合材料被鋪設(shè)或定形以形成所需的形狀，例如通過將復(fù)合層或復(fù)合絲束或其他元素鋪設(shè)在具有所需的形狀的芯?；蚬ぞ呱?。在復(fù)合材料的形成過程中，如在鋪設(shè)或放置多個(gè)復(fù)合層、復(fù)合絲束或之類時(shí)，并且在固化復(fù)合材料之前，一個(gè)或更多包括多個(gè)量子點(diǎn)18的光纖被放置在復(fù)合材料中，例如被嵌入在復(fù)合材料中，如圖1所示。在這方面，光纖16以這樣的方式被放置在復(fù)合材料中，即光纖的至少一個(gè)端，更典型的是，光纖的兩個(gè)相對的端都可接入，例如通過將光纖延伸到復(fù)合材料的一個(gè)邊緣或相對的兩個(gè)邊緣。盡管單個(gè)光纖16在圖1中被示出，復(fù)合材料10可包括多個(gè)光纖，多個(gè)光纖在另一實(shí)施例中可彼此平行延伸穿過復(fù)合材料。光纖16可被放置在復(fù)合層、復(fù)合絲束之類之間。一旦光纖16被放置在復(fù)合材料中，復(fù)合材料可被固化或處理以固化樹脂14，以使復(fù)合材料保持形狀，其中復(fù)合層或復(fù)合絲束被層疊放置。這個(gè)固化或復(fù)合材料的其他固化也可將光纖16束縛在復(fù)合材料內(nèi)，以使光纖16穿過該復(fù)合材料。
[0042]放置在復(fù)合材料中的光纖16包括多個(gè)量子點(diǎn)18。盡管多個(gè)量子點(diǎn)18在圖1的光纖16中被示出，量子點(diǎn)被圖示為比典型的大，是以圖示為目的，并不是以示例為目的。一個(gè)實(shí)施例中的光纖16被形成為包括量子點(diǎn)18，通過在光纖內(nèi)植入光譜增強(qiáng)特性，或在光纖內(nèi)誘導(dǎo)光纖結(jié)構(gòu)變化以導(dǎo)致光纖超極化率的增強(qiáng)。如下所述，相對于不包括量子點(diǎn)的可比光纖，多個(gè)量子點(diǎn)18增強(qiáng)了光纖16的非線性特性。
[0043]關(guān)于植入光譜增強(qiáng)特性或誘導(dǎo)光纖內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)改變，需要注意的是光譜增強(qiáng)在非線性光學(xué)的情況下與傳統(tǒng)的線性的情況有所偏差。在線性光譜學(xué)中，當(dāng)光頻率與材料激勵(lì)相匹配時(shí)，光更容易被材料吸收。一旦光被吸收，其可被重新發(fā)射或在材料內(nèi)被熱化，這取決于剩余的材料參數(shù)。
[0044]在非線性情況下，全部或任何光輸入頻率與材料激勵(lì)相匹配以產(chǎn)生所討論的效應(yīng)的光譜增強(qiáng)是沒有必要的。在一種情況下，例如，可有兩個(gè)輸入，其中之一與材料參數(shù)諧振，另一個(gè)不與材料參數(shù)諧振。在兩個(gè)輸入的和頻，將提高和頻生產(chǎn)的效率，即使其本身在材料中不存在吸收。在另一種情況下，兩個(gè)輸入都可不與材料激勵(lì)相匹配，但如果兩輸入的頻率差與材料激勵(lì)相匹配，在差頻的光的生產(chǎn)效率會(huì)提高。另外，二次諧波的產(chǎn)生可能會(huì)有不諧振的輸入信號(hào)，但如果二次諧波的頻率正好與材料激勵(lì)匹配，二次諧波產(chǎn)生過程將被增強(qiáng)。
[0045]可能會(huì)有與任何光纖或量子點(diǎn)材料相關(guān)聯(lián)的天然產(chǎn)生的材料激勵(lì)。這樣的話，光纖的輸入頻率可被選為允許非線性過程與一個(gè)或更多材料激勵(lì)共振。例如，如果有兩個(gè)不同的輸入頻率V1和V2,這樣的話V1可與一個(gè)或更多材料參數(shù)共振，或V2可與一個(gè)或更多材料參數(shù)共振，或v1+v2可與一個(gè)或更多材料參數(shù)共振，或V1-V2可與一個(gè)或更多材料參數(shù)共振。另外，幾個(gè)組合可同時(shí)共振。對于二次諧波來說，有頻率為V1的單一頻率輸入與V1共振或與2V1(V1+V2)共振。另外，具有量子點(diǎn)的光纖可與提供材料諧振的材料摻雜。與光纖摻雜材料可為但不限于為已知光譜特性的原子或分子材料。
[0046]另外，微觀結(jié)構(gòu)改變不包括能導(dǎo)致非線性信號(hào)增強(qiáng)的材料激勵(lì)。在這方面，在物理狀態(tài)上拉緊的光纖，其局部分子鍵會(huì)拉緊。在這方面，已經(jīng)確定，拉緊的分子鍵會(huì)通過更大的超極化率增加光纖的非線性響應(yīng)。還有，在物理狀態(tài)上拉緊的光纖將會(huì)具有凈取向，其在分子水平上被引入，也將增加超極化率的凈累積效應(yīng)。即使純光譜增強(qiáng)不可用，這兩個(gè)效應(yīng)的結(jié)合也會(huì)導(dǎo)致更大的非線性光學(xué)響應(yīng)。
[0047]光纖16可在一個(gè)或更多區(qū)域內(nèi)包括量子點(diǎn)18。如圖2所示，例如，一個(gè)實(shí)施例中的光纖16可包括纖芯16a,其被包層16b環(huán)繞,包層16b有與纖芯相比不同的折射率，以在很大程度上限制在纖芯內(nèi)沿纖芯傳播的信號(hào)。在圖示的實(shí)施例中，量子點(diǎn)18被包含在光纖的纖芯16a中。在該實(shí)施例中，光纖內(nèi)的量子點(diǎn)18可用來放大在光纖的纖芯中傳輸?shù)男盘?hào)，并且增強(qiáng)光纖對復(fù)合結(jié)構(gòu)的缺陷的敏感性。在另一個(gè)實(shí)施例中，光纖16可包括在纖芯16a和包層16b接口處的量子點(diǎn)。在又一個(gè)實(shí)施例中，光纖16可包括在包層16b中的量子點(diǎn)，從而增強(qiáng)沿光纖傳輸?shù)男盘?hào)和通過周圍的復(fù)合材料光纖消失波的相互作用。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，光纖16可包括在光纖外表面16c上的量子點(diǎn)18,例如,在包層的外表面。在該實(shí)施例中，放置于光纖16外表面上的多個(gè)量子點(diǎn)18可在復(fù)合材料中通過消失波與局部應(yīng)變場有更強(qiáng)的相互作用。光纖16可在以下區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域包括多個(gè)量子點(diǎn)18，這些區(qū)域是，光纖的纖芯16a,包層16b或外表面16c。另外,光纖16可在以下區(qū)域中的任兩個(gè)區(qū)域包括多個(gè)量子點(diǎn)，如光纖的纖芯16a，包層16b，或外表面16c，在一些實(shí)施例中，可在全部三個(gè)區(qū)域中包括多個(gè)量子點(diǎn)，三個(gè)區(qū)域?yàn)?，光纖的纖芯，包層，和外表面。
[0048]在另一個(gè)實(shí)施例中，光纖16可為包括多個(gè)量子點(diǎn)的梯度折射率光纖。因此，本文關(guān)于光纖的核心包括量子點(diǎn)的引用也意圖包含梯度折射率光纖包括量子點(diǎn)的實(shí)施例。在另一個(gè)實(shí)施例中，光纖16可為中空的光導(dǎo)管，其用于支持紅外線或其他信號(hào)沿其傳播。在該實(shí)施例中，光纖16可以也包括多個(gè)量子點(diǎn)18。例如，多個(gè)量子點(diǎn)18可被放置于光導(dǎo)管的內(nèi)表面，面向并定界其中空核心。盡管上面介紹了幾種不同的光纖16，前面的例子并不意味著包括一切，其他類型的光纖也可被應(yīng)用，其包括橢圓纖芯的光纖，多孔光纖，多核光纖，以及擁有大量內(nèi)部或表面結(jié)構(gòu)的光纖，其能影響放置于光纖之中或之上的任意的臨近量子點(diǎn)的環(huán)境。
[0049]不管光纖16的類型和/或其包括量子點(diǎn)18的區(qū)域，光纖可以以相對統(tǒng)一的方式，沿其長度包括量子點(diǎn)或可只在沿光纖長度的一個(gè)或多個(gè)分離的區(qū)域包括量子點(diǎn)。在這種情況下，光纖16接近包含量子點(diǎn)18的部分相對于不包含量子點(diǎn)的部分可對復(fù)合材料的缺陷更加敏感。
[0050]如上所述并在圖3中更詳細(xì)展示，光纖16的至少一個(gè)端，并且更典型的，例如通過延伸超過或達(dá)到復(fù)合材料的至少一個(gè)邊緣，光纖的相對的第一和第二端都可接入。如圖3所不，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)不僅包括復(fù)合結(jié)構(gòu)10,其包括復(fù)合材料和嵌入光纖16，該系統(tǒng)還包括信號(hào)源20，例如光源，用于給光纖提供沿其傳播的信號(hào)。在這方面，信號(hào)源20可被配置為引導(dǎo)信號(hào)通過光纖16的第一端以沿光纖的長度傳導(dǎo)向光纖的第二端。盡管系統(tǒng)可包括多種類型的信號(hào)源20，用以引導(dǎo)不同類型的信號(hào)沿光纖傳播，實(shí)施例的信號(hào)源是激光器，例如脈沖激光器，用以給光纖16產(chǎn)生沿其傳播的激光信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，其中光纖16是光導(dǎo)管，信號(hào)源20可為紅外線信號(hào)源，用于給光纖的第一端提供紅外信號(hào)。
[0051]信號(hào)源20可直接給光纖16提供信號(hào)，例如給光纖的第一端提供信號(hào)。然而，如圖3所示，信號(hào)源所產(chǎn)生的信號(hào)可為按照條件優(yōu)先被傳遞給光纖16。例如，系統(tǒng)可包括波長選擇設(shè)備22，例如波長濾波器，用于過濾信號(hào)源20產(chǎn)生的信號(hào)，以保證通過波長選擇器以傳遞給光纖16的信號(hào)只含有一個(gè)或更多預(yù)先確定的頻率或預(yù)先確定的一段頻率。系統(tǒng)也可包括極化設(shè)備24,例如格蘭-泰勒棱鏡，格蘭.湯普森棱鏡，渥拉斯頓棱鏡，薄膜偏振器，其與波板組合在一起，波板包括薄膜器件或光學(xué)活性材料，如石英，用于限制信號(hào)傳播超出那些具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)定偏振方向的偏振裝置。更進(jìn)一步的，系統(tǒng)可包括強(qiáng)度過濾器26，如中性密度過濾器，濾色器，可變衰減設(shè)備，例如楔形雙棱鏡或匹配棱鏡，或其他固定的或可變的光學(xué)衰減設(shè)備，以限制提供給光纖16的信號(hào)所攜帶的能量，來確保光纖16不被具有過高能量級(jí)的信號(hào)所損害。盡管圖示的實(shí)施例中的系統(tǒng)包括波長選擇設(shè)備22，極化敏感設(shè)備24和強(qiáng)度過濾器26中任何一個(gè)，在其他實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括一個(gè)組件或這些組件的任意組合。如圖3所示，系統(tǒng)也可包括光學(xué)設(shè)備28，例如鏡頭，其用于將信號(hào)聚焦到光纖的第一端，例如通過將信號(hào)匹配到光纖的數(shù)值孔徑。
[0052]同樣如圖3所示，系統(tǒng)也包括檢測器30，其配置為接收信號(hào)，其包括信號(hào)通過光纖16傳輸后產(chǎn)生的任何非線性效應(yīng)，例如通過復(fù)合結(jié)構(gòu)10的制造之后的光纖，這樣復(fù)合結(jié)構(gòu)是類固化的，或通過在復(fù)合結(jié)構(gòu)的制造過程中的光纖，以提供過程監(jiān)控。在一個(gè)實(shí)施例中，可放置檢測器30，以接收離開光纖16第二端的信號(hào)，光纖第二端與第一端相對，來自信號(hào)源20的信號(hào)從這里進(jìn)入光纖。但是，在圖示的實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為信號(hào)被反射并重新回到光纖16的第一端。這樣的話，該實(shí)施例中的檢測器30可被放置，以接收信號(hào)和信號(hào)離開光纖16第一端所產(chǎn)生的非線性效應(yīng)。通過構(gòu)造系統(tǒng)使得檢測器30接收從光纖16第一端反射回來的信號(hào)，該系統(tǒng)的大多數(shù)組件可共同協(xié)作，從而可能簡化了組件的設(shè)計(jì)和實(shí)施。
[0053]如圖3所示，分束器34可被放置以接收反射信號(hào)并把離開光纖16第一端的反射信號(hào)重定向到檢測器30。通過包括分束器34，即使檢測器偏離或超出了光纖的線性排列，檢測器30可接收離開光纖16第一端的信號(hào)，從而便于信號(hào)從信號(hào)源20到光纖第一端的引入，而不被檢測器阻礙。系統(tǒng)可包括各種類型的檢測器，其包括固體檢測器，例如光電二極管。檢測器可由基于被檢測信號(hào)的波長來選擇的材料制成，這是因?yàn)椋?，半?dǎo)體二極管一般檢測具有預(yù)定波長范圍的信號(hào)，該預(yù)定波長范圍的信號(hào)可被半導(dǎo)體材料吸收。在一個(gè)實(shí)施例中，硅光電二極管可被用于檢測返回的信號(hào)及其伴隨的非線性效應(yīng)。為了增加靈敏度，例如方便檢測比反射信號(hào)小的非線性效應(yīng)，檢測器可包括雪崩光電二極管。
[0054]沿光纖16傳播的信號(hào)可以各種方式被反射。例如,系統(tǒng)可包括反射器32,例如鏡子，以接收到達(dá)光纖16第二端的信號(hào)，并反射該信號(hào)，這樣該信號(hào)及其伴隨的非線性效應(yīng)也回到了光纖中，從光纖的第二端向第一端傳播，以被檢測器30吸收和檢測。另外，光纖16可包括布拉格光柵36或如部分反射器之類的其他類型的反射器，例如有一個(gè)或更多部分反射鏡的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，其形成于光纖內(nèi)部，如在美國專利第5，682，237號(hào)所描述的，用于反射沿光纖傳播的至少一部分的信號(hào)及其相關(guān)非線性效應(yīng)。對于一個(gè)實(shí)施例，在光纖16具有部分反射鏡的示例中，量子點(diǎn)18可被放置于反射鏡之中或之上。
[0055]關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，復(fù)合材料內(nèi)的缺陷可影響信號(hào)沿光纖16的傳播，例如通過改變信號(hào)的幅度和/或相位。例如，復(fù)合材料內(nèi)的缺陷導(dǎo)致光纖16彎曲或使光纖受到壓力或拉力，例如由于復(fù)合材料內(nèi)的結(jié)構(gòu)組件14的位移，層的波紋、起卷之類可導(dǎo)致沿光纖傳播的信號(hào)的改變。通過檢測沿光纖16傳播的信號(hào)并通過識(shí)別信號(hào)的任何改變，復(fù)合材料中缺陷可被識(shí)別。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，包括纖維絲束路徑上的偏差或復(fù)合層位置的偏差在內(nèi)的缺陷可根據(jù)從光纖16返回的信號(hào)被識(shí)別。
[0056]復(fù)合材料內(nèi)的一些缺陷可不僅改變沿光纖16傳播的光信號(hào)的特性，還可導(dǎo)致信號(hào)，或至少一部分信號(hào)被反射。同樣的，本實(shí)施例的檢測器30不僅只是檢測返回到光纖16第一端的信號(hào)，還可確定信號(hào)返回光纖第一端的時(shí)間。通過確定信號(hào)射入光纖16第一端的時(shí)間和反射信號(hào)離開光纖第一端的時(shí)間之差，以及信號(hào)沿光纖傳播的速度，檢測器30和/或相關(guān)的時(shí)域反射儀可確定缺陷被定位的沿光纖長度的相關(guān)位置，從而指導(dǎo)對復(fù)合材料的進(jìn)一步檢查和/或維修復(fù)合材料出問題的位置。
[0057]如上所述,光纖16包括多個(gè)量子點(diǎn)18。多個(gè)量子點(diǎn)18響應(yīng)復(fù)合材料中的缺陷而產(chǎn)生非線性效應(yīng)。例如，量子點(diǎn)可產(chǎn)生包括二階效應(yīng)在內(nèi)的多個(gè)非線性效應(yīng)，例如二次諧波的產(chǎn)生。關(guān)于這點(diǎn)，二階效應(yīng)，例如二次諧波的產(chǎn)生，是由一個(gè)實(shí)施例中的多個(gè)量子點(diǎn)產(chǎn)生的，該二階效應(yīng)被復(fù)合材料內(nèi)存在的缺陷引起的中心不對稱強(qiáng)烈影響，例如被結(jié)構(gòu)組件14的布局和定位的改變引起的缺陷所影響。另外或可替代地，多個(gè)量子點(diǎn)可產(chǎn)生三階效應(yīng)，例如三次諧波的產(chǎn)生。量子點(diǎn)具有本質(zhì)上是非線性的非線性光學(xué)響應(yīng)。由于他們小的物理尺寸，而且由于他們的光學(xué)折射率會(huì)根據(jù)周圍媒介而改變，所以任何光在其附近傳播是都會(huì)有局部場增強(qiáng)。因?yàn)榉蔷€性效應(yīng)是基于光強(qiáng)的，所以由量子點(diǎn)產(chǎn)生的局部場增強(qiáng)將會(huì)增大任何非線性響應(yīng)的大小。除了三次諧波的產(chǎn)生，其他增強(qiáng)的效應(yīng)可包括參量放大、拉曼散射、四波混頻?？傊?，二階非線性效應(yīng)在中心對稱的介質(zhì)中是不允許的。但是復(fù)合結(jié)構(gòu)的變形，加上量子點(diǎn)的存在，能打破材料對稱，允許二階響應(yīng)，例如二次諧波產(chǎn)生，和頻以及差頻的產(chǎn)生。同樣的，通過在光纖16中包括多個(gè)量子點(diǎn)18，其響應(yīng)復(fù)合材料中的缺陷而產(chǎn)生的非線性效應(yīng)，例如導(dǎo)致光纖產(chǎn)生不可預(yù)料的彎曲的缺陷，可作為可靠的且可辨別的缺陷的指示。這些非線性響應(yīng)可也沿光纖16傳輸并被檢測器30檢測。事實(shí)上，由多個(gè)量子點(diǎn)18產(chǎn)生的非線性響應(yīng)可具有幅度，其足夠被檢測器30輕易識(shí)別，從而作為復(fù)合材料內(nèi)缺陷的可靠的指示。更進(jìn)一步的，檢測器30可輕易檢測非線性響應(yīng)，因?yàn)榉蔷€性響應(yīng)不太可能被噪聲產(chǎn)生不利影響，噪聲可危害主信號(hào)的檢測和評估，尤其是在具有相對低的信噪比(SNR)的示例中。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多種方法可被提供。在圖4的框圖40中所示，具有多個(gè)量子點(diǎn)18的光纖16可被嵌入到復(fù)合結(jié)構(gòu)10中。一旦光纖16被嵌入到復(fù)合結(jié)構(gòu)10中，信號(hào)可被提供給光纖以沿其傳播。見框圖42。離開光纖16的信號(hào)可隨后被檢測，見框圖44。類似的，圖5圖示了一種方法，其提供信號(hào)給嵌入到復(fù)合結(jié)構(gòu)10中的光纖以使信號(hào)沿其傳播。見框圖50。光纖16包括多個(gè)量子點(diǎn)18。離開光纖16的信號(hào)可隨后被檢測。見框圖52。作為該方法的額外說明或代替與已固化的復(fù)合材料聯(lián)合使用的方法，該方法的實(shí)施例可與未固化的復(fù)合結(jié)構(gòu)10聯(lián)合使用。如圖6的框圖60所示，例如，包括多個(gè)量子點(diǎn)18的光纖16可被嵌入處于未固化狀態(tài)的復(fù)合結(jié)構(gòu)10中。一旦光纖16被嵌入復(fù)合結(jié)構(gòu)10中，信號(hào)可被提供給光纖以使信號(hào)沿其傳播，直到復(fù)合結(jié)構(gòu)達(dá)到固化狀態(tài)。見框圖62。離開光纖16的信號(hào)可隨后被檢測，直到復(fù)合結(jié)構(gòu)10達(dá)到固化狀態(tài)。見框圖64。
[0059]通過進(jìn)一步的解釋，一種方法可因此被提供，用以監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)10的健康度，例如，如圖7的流程圖所示。盡管復(fù)合結(jié)構(gòu)10的健康度可在其被制造后被監(jiān)控，例如其處于類固化狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可在其先于固化或其他樹脂固化的制造過程中監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的健康度，從而提供過程監(jiān)控。事實(shí)上，實(shí)施例中的系統(tǒng)或方法可監(jiān)控沒有固化的復(fù)合結(jié)構(gòu)以監(jiān)控層和復(fù)合絲束的方向。關(guān)于這點(diǎn)，復(fù)合結(jié)構(gòu)10可被提供，其包括復(fù)合材料或一個(gè)或更多置于復(fù)合材料內(nèi)的光纖16，如圖7的操作70所示。光纖16包括多個(gè)量子點(diǎn)，其用于增強(qiáng)光纖的非線性效應(yīng)。如操作72所示，信號(hào)可隨后被提供給光纖16以使信號(hào)沿其傳播，例如從信號(hào)被引入的第一端到與其相對的第二端。為響應(yīng)復(fù)合材料中的缺陷，例如可導(dǎo)致光纖以不可預(yù)計(jì)的方式彎曲的缺陷，或?qū)е率┘佑诠饫w上的不可預(yù)計(jì)的數(shù)量的壓力或拉力，非線性效應(yīng)可被多個(gè)量子點(diǎn)18產(chǎn)生，如操作74所示。許多非線性效應(yīng)可被產(chǎn)生，其包括二階效應(yīng)的產(chǎn)生，例如二次諧波的產(chǎn)生，三階效應(yīng)的產(chǎn)生，例如三次諧波的產(chǎn)生，或之類的對材料內(nèi)缺陷的響應(yīng)。該方法也可檢測信號(hào)，包括通過光纖16傳播后的非線性效應(yīng)，如操作76所示。通過分析包括非線性效應(yīng)在內(nèi)的信號(hào)，例如通過檢測器30或與檢測器相關(guān)聯(lián)并響應(yīng)檢測器的計(jì)算機(jī)的方式，其中復(fù)合材料有缺陷，該缺陷改變了沿光纖16傳播的信號(hào)并產(chǎn)生了非線性效應(yīng)的情況可被識(shí)別。見操作78。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，關(guān)于能被檢測到的缺陷，纖維束路徑上的偏移以及復(fù)合層路徑和位置上的偏移可被檢測。另外，在一些實(shí)施例中，缺陷的位置也可被確定，例如根據(jù)時(shí)域反射計(jì)(TDR)。根據(jù)檢測到的復(fù)合材料內(nèi)潛在的缺陷，實(shí)施例中的方法可提供對潛在缺陷的進(jìn)一步的檢測和分析，和/或作出適當(dāng)?shù)木S修以修復(fù)缺陷。
[0060]關(guān)于這點(diǎn)，檢測到的信號(hào)及其相關(guān)非線性效應(yīng)可被比較，例如被檢測器30或相關(guān)計(jì)算機(jī)比較，與通過復(fù)合材料不包括任何缺陷的情況下的光纖16傳輸后預(yù)期被檢測到的信號(hào)及其相關(guān)非線性效應(yīng)作比較。在信號(hào)和/或非線性效應(yīng)相偏離的示例中，例如以至少一個(gè)預(yù)定的量或百分比偏離，該方法可以識(shí)別復(fù)合材料內(nèi)潛在的缺陷，以允許對復(fù)合材料進(jìn)行更詳細(xì)的分析和/或修復(fù)，或通知用戶改變?nèi)蝿?wù)的需要。
[0061]通過包括多個(gè)量子點(diǎn)18來增強(qiáng)光纖16的非線性特性，復(fù)合材料內(nèi)的缺陷對通過光纖傳播的信號(hào)的影響相應(yīng)增強(qiáng)。在這方面，多個(gè)量子點(diǎn)18響應(yīng)復(fù)合材料內(nèi)的缺陷而產(chǎn)生的非線性效應(yīng)是充分可重復(fù)的，并且其幅度可被檢測器30輕易識(shí)別。因此，一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)和方法有利于檢測復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的缺陷，以便允許復(fù)合材料被進(jìn)一步分析或檢查和/或以及時(shí)促進(jìn)對復(fù)合材料更集中修復(fù)或響應(yīng)新信息。事實(shí)上，對由多個(gè)量子點(diǎn)18響應(yīng)復(fù)合材料內(nèi)缺陷而產(chǎn)生的非線性效應(yīng)的分析可允許缺陷以可靠的方式被識(shí)別，該方式不被相對低的信噪比所限制，相對低的信噪比可影響僅基于光纖16內(nèi)的反射信號(hào)而不考慮其相關(guān)非線性效應(yīng)的分析。
[0062]如上所述，復(fù)合材料的健康度可通過在復(fù)合材料內(nèi)嵌入多個(gè)光纖16來監(jiān)控，比如光纖陣列組，光纖包括量子點(diǎn)。由檢測器30檢測到的沿光纖陣列傳播后的信號(hào)及其相關(guān)非線性效應(yīng)可提供多維數(shù)據(jù)，例如二維或三維數(shù)據(jù)來指示復(fù)合材料的健康度，通過提供，例如，纖維絲束或復(fù)合層偏差的位置的指示，并且，在一些實(shí)施例中，利用光纖時(shí)域反射計(jì)提供偏差的位置。對于一個(gè)實(shí)施例，檢測器30可被配置為顯示多維數(shù)據(jù)的可視化表示，比如通過給正在被制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)10的模型覆蓋多維數(shù)據(jù)的可視化表示，使得模型能為由本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)收集的多維數(shù)據(jù)提供參考。
[0063]實(shí)施例所屬的本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到本發(fā)明的許多修改和其它實(shí)施例擁有前文描述及其附圖的限定的益處。因此，應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例不局限于特定公開的實(shí)施例，并且對實(shí)施例的修改以及其他實(shí)施例被打算包括在所附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。此外，盡管前文的描述及其相關(guān)附圖在某些元素和/或功能的示例性組合的上下文中描述了示例實(shí)施例，應(yīng)理解，不同的組件和/或功能的組合在不脫離其所附的權(quán)利要求書的范圍的前提下可被不同的實(shí)施例提供?？紤]到這一點(diǎn)，例如，前文所描述以外的元素和/或功能的不同組合也被認(rèn)為可由所附權(quán)利要求中的一些說明。雖然本文采用了特定術(shù)語，但其只被用于一般的和描述性的意義，而不是為了限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 所述復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的光纖，所述光纖包括多個(gè)量子點(diǎn)； 與所述光纖耦合的信號(hào)源，其為所述光纖提供信號(hào)以使所述信號(hào)沿所述光纖傳播；以及 與所述光纖耦合的檢測器，其檢測離開所述光纖的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光纖包括纖芯和圍繞所述纖芯的包層，并且其中所述纖芯包括所述多個(gè)量子點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光纖包括纖芯和圍繞所述纖芯的包層，并且其中所述包層包括所述多個(gè)量子點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)量子點(diǎn)被設(shè)置在所述光纖的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)量子點(diǎn)響應(yīng)所述復(fù)合材料中的異常而產(chǎn)生二階效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光纖進(jìn)一步包括布拉格光柵或法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具中的至少一個(gè)，該法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具包括一個(gè)或更多部分反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光纖在相對的第一端和第二端之間延伸，其中所述信號(hào)源接近所述光纖的第一端設(shè)置，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述光纖的第二端的反射器，以從所述第二端向所述第一端反射所述信號(hào)通過所述光纖，并且其中所述檢測器響應(yīng)從所述光纖的第一端發(fā)射并隨后通過所述光纖被反射的信號(hào)。
8.—種監(jiān)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: 在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌入光纖，所述光纖包括多個(gè)量子點(diǎn)； 提供信號(hào)給所述光纖以使其沿所述光纖傳播；以及 檢測離開所述光纖的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述光纖包括纖芯和圍繞所述纖芯的包層，并且其中所述纖芯包括所述多個(gè)量子點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述光纖包括纖芯和圍繞所述纖芯的包層，并且其中所述包層包括所述多個(gè)量子點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述多個(gè)量子點(diǎn)被設(shè)置在所述光纖的表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述復(fù)合材料內(nèi)的異常通過所述多個(gè)量子點(diǎn)產(chǎn)生非線性效應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中產(chǎn)生非線性效應(yīng)包括響應(yīng)于所述復(fù)合材料內(nèi)的所述異常而產(chǎn)生二階效應(yīng)。
14.一種監(jiān)控具有光纖嵌入其中的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，所述光纖包括多個(gè)量子點(diǎn)，所述方法包括: 提供信號(hào)給所述光纖以使所述信號(hào)沿所述光纖傳播； 檢測離開所述光纖的信號(hào)；
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述光纖包括纖芯和圍繞所述纖芯的包層，并且其中所述纖芯包括所述多個(gè)量子點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01N21/88GK103575740SQ201310328724
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】J·H·漢特, J·H·貝爾克 申請人:波音公司