PDMS光学器件的制备技术
PDMS光学器件的制备技术
文摘：介绍了一种基于部分固化聚二甲基硅氧烷（PDMS）纤维拉伸的制备聚二甲基硅氧烷（PDMS）光纤及其结构的新工艺。这项技术允许在各种直径和不同长度的PDMS纤维的制造。我们展示了这种制备的PDMS光纤在多种典型和非常规光纤结构上的潜力，如多模光纤、环形和扭曲光纤以及光纤耦合器。
一、引言
聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种硅酮弹性体，其性能使其在不同的光学应用中具有吸引力。PDMS是一种高透光材料，具有宽频率范围、化学惰性、热稳定性、气体渗透性、各向同性和均匀性、操作简单、流变特性有趣[1]–[3]。
出于光学目的，PDMS的折射率在25°C时为1.4118，波长为598 nm，在25°C时为1.3997，波长为1554 nm[4]。在400至1600 nm的波长范围内，PDMS中的光吸收损耗低于5 dbcm−1[5]。折射率和光吸收损耗略微取决于PDMS固化条件，也取决于PDMS生产商[4]–[7]。
二。技术说明
对于PDMS光纤的制造，我们使用硅胶LS-6941（Nusil技术），作为两部分液体组件套件提供。将预聚物（A部分）和固化剂（B部分）以10:1的比例混合后，将制备的弹性体在室温下固化8-9小时。然后，弹性体达到了PDMS纤维拉伸的适当一致性，对于纤维拉伸，我们采用了一种简单的方法，将塑料棒浸入部分固化的PDMS的碗中。木棍卡住PDMS，立即将其拔出。在拉伸过程中形成了PDMS纤维。制备纤维的直径取决于PDMS粘度、拉伸速度、制备纤维的长度以及塑料棒末端的PDMS量。该技术具有很强的柔性，可以控制纤维的直径和长度。
三、制备纤维及纤维结构
利用上述技术，我们制备了直径几毫米到几微米的PDMS纤维，长度在毫米到50厘米之间。我们制备了直径为10μm–2000μm的光纤。光纤的制备速度从1到10 cm−1不等。如图2所示，预制纤维具有平坦的表面和规则的圆形截面。
部分固化PDMS的纤维拉伸技术可以制备直径波动较小的纤维（图3）。平均直径为45.2μm的37mm长纤维的直径波动在44.2-46.4μm之间。
四、结论
在这封信中，我们描述了一个有前途的简单的PDMS光纤和光纤结构的新技术。利用这项技术，我们能够生产具有圆形截面的PDMS纤维，直径从几微米到几毫米，长度可达十分之一厘米。与光学玻璃、熔融石英和大多数聚合物相比，聚二甲基硅氧烷具有更好的弹性性能，这些聚合物通常用于光纤的制造。PDMS也是制造不同光纤结构的一个很好的选择，如弯曲、环形和扭曲的光纤结构、不同类型的光纤环形谐振器、光纤耦合器等，如我们的结果所述。
我们认为，所述技术能够制造具有独特几何和流变特性的PDMS光纤和PDMS光纤结构。PDMS光纤结合所提出的技术，在新型光纤器件和光纤传感器的制造方面具有巨大的潜力。
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