optické vlastnosti polymerů

Transkript

1 optické vlastnosti polymerů V.Švorčík, Definice světelného paprsku světlo se šíří ze zdroje podél přímek (paprsky) Maxwell: světlo se šířív módech (videch) = = jediná možná cesta šíření sin φ k = n 2 /n 1 n 1 Φ k kritický úhel n 2 φ k n 1 > n 2

2 φ k φ k n jádro > n obal nejméně 1% φ max Numerická apertura sin φ max = NA = (n j2 n o2 ) 1/2 NA - schopnost přenášet světlo je větší, když je větší rozdíl n j a n o, tlustší jádro a kratší λ

3 útlum optických vláken V.Švorčík, při šíření optického signálu ve vlákně dochází ke ztrátám energie měřítkem celkových ztrát pro danou λ je útlum světlovodu ψ (db/km) Ψ = 10/L. log I 0 /I, kde I 0 je intenzita signálu na vstupu I je intenzita na výstupu L délka vlákna v km např.: pokles I na 1%, tj. I 0 poklesne 100x, Ψ = 20dB/km

4

5 n vstup výstup mnohavidové se skokovým profilem n 50um 1400 modů mnohavidové s gradientovýmprofilem n 200 modů při 1300 nm jednovidové tloušťka um srovnatelná s λ přenášeného světla

6 Optické vlákno 3 základní části jádra, obalu jádra a primární ochrany Jádro základ vlákna, přenos informace, tloušťka vláken - 8.3, 50 a 62.5 um Obal jádra slouží k prvotní ochraně a zpevnění jádra a doplňuje jeho průměr na typizovaných 125 mikrometrů Primární ochrana ochrana vlákna od základních vlivů okolní, většinou akrylátový lak vytvrzovaným UV při výrobě vlákna, primární ochrana zvyšuje průměr na 250 um sekundární ochranou polymerní hadička o průměru 900 um (těsná sekundární ochrana) nalepenou na primární ochranu dále navazují ostatní ochrany proti různým povětrnostním, chemickým nebo mechanickým vlivům (ochrana vlákna před poškozením 99% průřezu celého kabelu)

7 polymery pro OV V.Švorčík, většina polymerů nepoužitelných malá propustnost pro Vis a IR světlo nejsou transparentní kvůli krystalinitě optická čistota jádro amorfní, čištění monomeru, polymerace v bloku, vysoký n PS má n 1.59, PMMA 1.45 obal o 1% nižšín než jádro, dobrá adheze k jádru, čistota, vysoké Tg výroba POV tažení z preformy vytlačování tyče (J) a trubky nad Tg (O) tažení jádra koextruzí vytlačuje se J a současně z roztoku nebo taveniny O problém: čistota, adheze, odpařování rozp. koextruze J a O se současně vytlačují v plastickém stavu současně

8

9

10 APLIKACE OPTICKÝCH VLÁKEN Energetika Průmysl Stavebnictví Školství, věda a výzkum Telekomunikace Zabezpečovací technika Zdravotnictví

11

12 Využití laserů v medicíně např. v dermatologii, akné, nevzhlednými jizvami, varixy, lupénkou nebo toužíte po omlazení pleti, odstranění nežádoucího ochlupení, pigmentace či tetování, Oční operace Kolonoskopie V.Švorčík, vaclav.svorcik@vscht.cz operace očních vad (krátkozrakost, dalekozrakost) prohlédnout dolní část trávicí trubice konečník a tlusté střevo

13

14 PMMA ± electrical field cm O.Lyutakov, I.Huttel, V.Švorčík, J. Mater. Sci. Mater. Electr. 19, 363 (2008).

15 Experiment spin-coating z roztoku PMMA z roztoku PMMA s porfyrinem deep-coating dotace povrchu

16 Formování polymerních vrstev skenovaných laserovým svazkem Marangoni jev redistribuce hmoty spojena s gradientem povrchového napětí O. Lyutakov, I. Huttel,, J Siegel,, V. Švorčík, Appl. Phys. Lett.. 95, (2009).

17 Vlnovodná zkouška navázání paprsku do vlnovodu vidová spektroskopie Θ Λ Λ = n e λ cosθ Polymer SiO 2

18 Metamateriály - struktura technologie přípravy: skleněný substrát negativní fotoresist SU-8 laserová litografie napaření stříbra

19 PMMA + porfyrin skleněný substrát Technologie přípravy PMMA + porfyrin skleněný substrát laser

20 AFM mikroskop 500 nm 250 nm 0 nm 22 µm 22 µm 11 µm 11 µm 0 µm