第十二卷 第二期 - 2010年一月一日 PDF
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以紫外光聚合法製備集束性塑膠光纖棒之新製程
劉瑞祥*、邱逸閎
國立成功大學工學院化學工程學系
 
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圖一所示,將一傾斜紫外燈置於玻璃管反應器旁,由於燈源為一不均勻性(incoherent)光源,因此玻璃管內之聚合反應,會因光能量之分佈,由底部往上端開始進行反應,並由外圍往內部開始聚合。如圖一所示,玻璃管內將形成一V字型膠體區,慢慢由玻璃管底部往上端聚合,最後將完全聚合成高分子聚合物。如此反應機構之設計,可防止因聚合時體積之收縮而形成氣泡在塑膠棒中,因而造成所製得光纖棒之光學特性瑕疵。塑膠棒中存在有氣泡時,光能量傳送將因而散亂,無法具有影像傳送、或光傳送機能。

圖一、紫外光聚合裝置,使用一傾斜紫外燈光源照射玻璃管內之單體配方,因能量之分佈,玻管內將形成一V字型膠體區,避免氣泡之生成。

圖二所示為以上述裝置所製得之塑膠光纖棒之折射率分佈圖,此為典型之GRIN型光纖棒之折射率分佈,其具有影像傳送功能。由所製得塑膠光纖棒之光學特性證實,本研究所開發之新製程為一可行的方法。
圖二、所製得塑膠光纖棒之折射率分佈圖,最大值在中心軸,往外圍漸次減小分佈,此為GRIN型光纖之典型折射率分佈。光起始劑濃度:圓形:1.0 wt.%; 稜型1.5 wt.%; 三角形2.0 wt.%。

為了進一步證實所製得光纖棒之光學特性,將所製得光纖棒做影像傳送特性測試,結果如圖三所示,具有倒立、縮小影像之傳送功能,證實其可被使用為平面透鏡,亦證實了其具有GRIN透鏡之功能。
圖三、所製得塑膠光纖棒之影像傳送功能,所傳送之影像為一倒立、縮小之影像,證實其具有平面透鏡功能。

本研究所設計之新製程非常簡單、實用,因而受到光學領域最佳期刊Optics Letter之認可,刊登於該期刊雜誌。本製程證實,使用自外光能量控制,可製得GRIN光纖棒,使用於光學元件。
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