PDMS光學器件的制備技術

PDMS光學器件的制備技術

文摘：介紹了一種基于部分固化聚二甲基矽氧烷（PDMS）纖維拉伸的制備聚二甲基矽氧烷（PDMS）光纖及其結構的新工藝。這項技術允許在各種直徑和不同長度的PDMS纖維的制造。我們展示了這種制備的PDMS光纖在多種典型和非常規光纖結構上的潛力，如多模光纖、環形和扭曲光纖以及光纖耦合器。

一、引言

聚二甲基矽氧烷（PDMS）是一種矽酮彈性體，其性能使其在不同的光學應用中具有吸引力。PDMS是一種高透光材料，具有寬頻率範圍、化學惰性、熱穩定性、氣體滲透性、各向同性和均勻性、操作簡單、流變特性有趣[1]–[3]。

出于光學目的，PDMS的折射率在25°C時為1.4118，波長為598 nm，在25°C時為1.3997，波長為1554 nm[4]。在400至1600 nm的波長範圍内，PDMS中的光吸收損耗低于5 dbcm−1[5]。折射率和光吸收損耗略微取決于PDMS固化條件，也取決于PDMS生産商[4]–[7]。

二。技術說明

對于PDMS光纖的制造，我們使用矽膠LS-6941（Nusil技術），作為兩部分液體組件套件提供。将預聚物（A部分）和固化劑（B部分）以10:1的比例混合後，将制備的彈性體在室溫下固化8-9小時。然後，彈性體達到了PDMS纖維拉伸的适當一緻性，對于纖維拉伸，我們采用了一種簡單的方法，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。在拉伸過程中形成了PDMS纖維。制備纖維的直徑取決于PDMS粘度、拉伸速度、制備纖維的長度以及塑料棒末端的PDMS量。該技術具有很強的柔性，可以控制纖維的直徑和長度。

三、制備纖維及纖維結構

利用上述技術，我們制備了直徑幾毫米到幾微米的PDMS纖維，長度在毫米到50厘米之間。我們制備了直徑為10μm–2000μm的光纖。光纖的制備速度從1到10 cm−1不等。如圖2所示，預制纖維具有平坦的表面和規則的圓形截面。

部分固化PDMS的纖維拉伸技術可以制備直徑波動較小的纖維（圖3）。平均直徑為45.2μm的37mm長纖維的直徑波動在44.2-46.4μm之間。

四、結論

在這封信中，我們描述了一個有前途的簡單的PDMS光纖和光纖結構的新技術。利用這項技術，我們能夠生産具有圓形截面的PDMS纖維，直徑從幾微米到幾毫米，長度可達十分之一厘米。與光學玻璃、熔融石英和大多數聚合物相比，聚二甲基矽氧烷具有更好的彈性性能，這些聚合物通常用于光纖的制造。PDMS也是制造不同光纖結構的一個很好的選擇，如彎曲、環形和扭曲的光纖結構、不同類型的光纖環形諧振器、光纖耦合器等，如我們的結果所述。

我們認為，所述技術能夠制造具有獨特幾何和流變特性的PDMS光纖和PDMS光纖結構。PDMS光纖結合所提出的技術，在新型光纖器件和光纖傳感器的制造方面具有巨大的潛力。

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