CN1162750A

CN1162750A - 外表面发光的聚合物光纤

Info

Publication number: CN1162750A
Application number: CN 96116897
Authority: CN
Inventors: 王美娜; 张耀明; 胡亚民
Original assignee: Nanjing Glass Fiber Research & Design Inst State Bureau Of Building Material I
Current assignee: Nanjing Glass Fiber Research & Design Inst State Bureau Of Building Material I
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1997-10-22

Abstract

一种外表面发光的聚合物光纤，是对现有聚合物光纤的改进，涉及纤维光学技术领域。本光纤的特点在于在纤芯和外保护层中间有光线弥散层。当光源照射光纤端部时，该光纤外表面可以通体发光，也可以根据需要制成只有局部外表面可以发光的光纤。该光纤由于导光面积大大增加，因而具有省电、节能，使用寿命长的优点，用途广泛，不受空中、水下及坑道等限制，可用于机场跑道、高速公路、矿井、游泳池、医疗器械、广告标牌以及装璜、装饰等领域，具有广阔的应用前景。

Description

外表面发光的聚合物光纤

一种外表面发光的聚合物光纤，是对现有聚合物光纤的改进，涉及纤维光学技术领域。

现有的光导纤维一般都由纤芯和皮层两部分组成，即通过以芯、皮结构的光纤中二者折射率的差异，使光在折射率高的芯和折射率低的皮的界面发生全反射而使光无泄漏地向前传播，以达到光纤传光的目的。目前国内外所研究的光纤一般属于这类范围，这种仅仅由端面发光的光纤显然导光面积太小，光纤发光的有效利用率太低，不能满足当前某些领域的需要。国外(如日本)对侧面(亦即外表面)发光的光纤称之为线性光纤，一般通过以下做法来达到：(1)在原光纤基础上通过加热或加压，使芯、皮界面产生凹凸效应，从而破坏光的全反射，以达到侧面漏光的目的；(2)用金属砂等物在皮层上不均匀划痕，使皮层破损，从而达到侧面漏光的目的；(3)在原光纤外面涂一层萤光物质以达侧面发光的目的。上述做法虽然能达到侧面发光的目的，但存在着侧面发光不均匀，光纤强度下降的缺点，而且实际操作困难，难以实现工业化生产。日本专利《特开平5-341125》一文中谈到在芯、皮层外面涂复一层具有光扩散性的树脂；或在原有的塑料光纤的外层采用空气层，在空气层外面再套有光扩散层，以达其侧面发光的目的。上述做法的缺点是光扩散层处于最外层，因而缺少外保护层，光扩散层一旦破损，同样存在着发光不均匀和光纤强度下降的缺点；而更为关键的是该光纤的第二层(文中称为皮层)是白浊的不透明层，而作为光扩散层的第三层是半透明的含氟树脂层，由于该光纤的透明度不高，光能损失较大以致于外表面的光亮度不够，因而缺少一定的实用性。

本发明的目的在于提供一种在纤芯和外保护层之间有层中间的光线弥散层的聚合物光纤；当光源照射光纤端面后，其外表面可以通体发光也可以局部发光。

本发明的特点是在纤芯和外保护层3之间有光线弥散层2。光线弥散层2可以是含氟树脂层也可以是空气层。沿光纤长度方向若需要通体发光时，可采取如下措施中的一种：(1)沿光纤长度方向光线弥散层2通体为含氟树脂层；(2)沿光纤长度方向光线弥散层2通体为空气层；(3)沿光纤长度方向由含氟树脂层和空气层共同组成光线弥散层2。若沿光纤长度方向只需局部发光时，则在光纤的局部有光线弥散层2，也就是局部有不同结构的含氟树脂层。光线弥散层2的厚度为0.5～1000μm。纤芯通常采用丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯类共聚物，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；光线弥散层2通常采用低折射率的含氟树脂层或空气层，含氟树脂层通常采用丙烯酸类的含氟树脂或其它含氟树脂制成具有弥散光功能的半透明层；外保护层3为透明聚合物，如聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚乙烯等。

本聚合物光纤的特点是导光面积大，发光有效利用率大大提高，因而具有省电、节能和使用寿命长的优点，当光源照射光纤端面后，其外表面可以通体发光也可以局部发光，不受空中、水下及坑道等因素限制，可满足对特殊场合的照明要求；可用于机场跑道、高速公路、矿井、游泳池、医疗器械、广告标牌、工艺品及装饰、装璜等领域，具有广阔的应用前景。

附图1为本聚合物光纤的结构图

1——纤芯 2——光线弥散层 3——外保护层

实施例1：纤芯1为PMMA，折射率N₁为1.49，纤芯直径为2mm；光线弥散层2采用含氟丙烯酸酯层，折射率N₂为1.42，涂层厚度为30μ；外保护层3为透明聚氯乙烯，折射率N₃为1.53，外保护层厚度为0.8mm；此例为外保护层折射率N₃＞纤芯折射率N₁，适合于制成短距离(3米以内)和外表面要求高亮度的光纤。

实施例2：纤芯1仍为PMMA，N₁＝1.49，纤芯直径为2.9mm；光线弥散层2为空气层，其折射率N₂＝1，空气层厚度为1μm；外保护层3为透明的含氟氯乙烯，其折射率N₃为1.43，外保护层厚度为0.5mm；此例为纤芯折射率N₁＞外保护层折射率N₃，适合制成要求外表面传光发光距离较长的光纤。

实施例3：纤芯1为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯的共聚物，N₁＝1.49，纤芯直径为3mm；光线弥散层2为二部分组成：(1)含氟丙烯酸树脂层，N₂＇为1.42厚度为20μm；(2)0.5μm的空气层，N₂＇＇为1；外保护层3为透明聚三氟氯乙烯，N₃为1.42，外保护层厚度为0.5mm；适合于制成外表面传光发光距离较长的光纤。

上述的聚合物光纤可在-20℃～+50℃环境下长期使用。

Claims

1、一种外表面发光的聚合物光纤，由纤芯和皮层组成，其特征在于纤芯(1)和外保护层(3)之间有光线弥散层(2)。

2、根据权利要求1所述的聚合物光纤，其特征在于光线弥散层(2)为含氟树脂层。

3、根据权利要求1所述的聚合物光纤，其特征在于光线弥散层(2)为空气层。

4、根据权利要求1、2所述的聚合物光纤，其特征在于沿聚合物光纤的长度方向通体有光线弥散层(2)。

5、根据权利要求1、2所述的聚合物光纤，其特征在于沿聚合物光纤的长度方向局部有光线弥散层(2)。

6、根据权利要求1、2、3所述的聚合物光纤，其特征在于光线弥散层(2)的厚度为0.5～1000μm。