新型液芯光纤性能与实验研究

【摘要】： 液芯光纤(LCOF)是一种新型结构的光纤，采用透明液体作为光纤的芯料。针对不同需要的传输波长范围，可以选择不同的溶液体系，所以光纤芯料的选择范围相当广泛，可以达到较好的应用效果。近年来，液芯光纤的研究也有不少报道，但这些研究大多停留在对其光谱特性以及一些简单的应用研究，其应用层次比较低，应用面比较窄，并没有得到广泛的推广。 根据目前国内外复合材料智能结构的研究现状，本文创造性提出用于航空复合材料智能结构损伤监测与修复的具有双重功能的液芯光纤研究，解决当前只能对复合材料进行损伤监测而不能对其进行实时修复的问题。本文对自研制的液芯光纤进行了性能实验和初步的应用研究，主要研究内容有： (1)液芯光纤承载性能的实验研究：通过与普通光纤承载性能的对比，结果表明 本文研制的液芯光纤和普通光纤一样具有良好的承载传感性能。 (2)液芯光纤固化监测实验研究：探索当芯液固化时液芯光纤光强输出变化的规 律。 (3)液芯光纤损伤与修复的实验研究：对损伤的液芯光纤进行承载实验研究；将 损伤后的液芯光纤进行光固化修复，对修复全程进行监控，对修复后的液芯 光纤进行了承载实验研究。 (4)液芯光纤温度影响的实验研究：对比了石英、塑料光纤与液芯光纤的温度敏 感性能的差异。 (5)液芯光纤微弯性能的实验研究，研究液芯光纤的轴向微小弯曲和光强损失之 间的关系。 (6)液芯光纤与复合材料的兼容性研究：采用较成熟的全息干涉计量术，研究埋 入液芯光纤与复合材料的兼容性。 研究结果表明，本文研制的液芯光纤有着良好的承载、温度、微弯传感性能，与航空用的复合材料具有良好的兼容性。当液芯光纤受到损伤时，利用芯液对损伤处进行修复，修复后的液芯光纤依然保持着良好的承载传感性能，可以继续对复合材料结构进行监控。所研制的液芯光纤能够用于复合材料损伤的自诊断、自修复智能结构，具有重要的应用价值。