تصنيع وتوصيف المختلين بوليمر ألياف البصرية لعرضية أندرسون توطين الضوء

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصنيع وتوصيف الألياف الضوئية المضطربة لتوطين أندرسون العرضي للضوء. يتم تحقيق ذلك عن طريق خلط خيوط البولي ميثيل والميثاكريلات والبوليسترين أولا ، وعمل تشكيل لعملية السحب. الخطوة الثانية هي تصوير ملف تعريف معامل الانكسار للألياف المرسومة.

بمجرد إذابة ألياف PMMA باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني الماسح. بعد ذلك ، يتم شق عينات الألياف المسحوبة وصقلها من أجل التوصيف البصري لتوطين أندرسون. الخطوة الأخيرة هي اختبار العينات في الإعداد البصري عن طريق إضاءة الألياف المضطربة بضوء ليزر النيون الهيليوم.

في النهاية ، يتم تصوير ملف تعريف شدة الإخراج للحزمة الموضعية على ملف تعريف شعاع كاميرا CCD. لإظهار توطين أندرسون المستعرض للضوء ، ابدأ بنشر حوالي 200 خيط PMMA على طاولة ، ثم نشر نفس العدد من خيوط البوليسترين فوق PMMA. اخلطي الخيوط معا ثم ضعيها على جانب واحد.

كرر هذا الإجراء حتى يتم خلط 40،000 خيط من PMMA بشكل عشوائي مع 40،000 خيط من البوليسترين. ثم قم بتجميع الخيوط المختلطة عشوائيا في مربع ، وقم بتشكيل جوانب حوالي 2.5 بوصة. بعد ذلك ، قم بسحب التشكيل في ألياف ضوئية بقطر 250 ميكرون من قبل شركة متخصصة في هذا النوع من الإجراءات.

يمثل هذا انخفاضا بمقدار 64،000 مرة تقريبا في مساحة المقطع العرضي للألياف الأصلية. ثم اغمر الألياف الضوئية البوليمرية في النيتروجين السائل لمدة 10 دقائق تقريبا ، بحيث يمكن عمل كسر نظيف. يقوم النيتروجين السائل بتبريد الألياف بسرعة ويجعلها هشة للغاية مع برودة الألياف.

تحضير حمام من الكحول الإيثيلي وتسخينه إلى 65 درجة مئوية. بعد 10 دقائق ، قم بإزالة الألياف من النيتروجين السائل وقم بتقسيمها بسرعة إلى نصفين. كسر ما لا يقل عن 20 أليافا للتصوير حيث أن معدل النجاح للحصول على سطح أملس لا يزال حوالي 15٪ فقط باستخدام هذه الطريقة ثم اغمر الأطراف المكسورة للعينات في 70٪ كحول إيثيلي لمدة ثلاث دقائق تقريبا.

خلال هذا الوقت ، يذوب الكحول الإيثيلي مواقع PMMA في الألياف تاركا وراءه ألياف البوليسترين فقط. بعد ذلك ، ضع الألياف على حامل عينة وقم بتغطية كل عينة بطبقة بسمك 10 نانومتر من البلاديوم الذهبي. ثم ضع العينات المطلية في غرفة المجهر الإلكتروني الماسح لتصوير الصورة ، وملف معامل الانكسار للعينات باستخدام شعاع إلكترون فولت خمسة كيلو بتكبير يسمح بأفضل دقة للألياف التي يبلغ قطرها 0.9 ميكرون.

قم بإعداد عينات ألياف بطول 25 سم للتوصيف البصري عن طريق التسخين المسبق للألياف إلى 37 درجة مئوية وشفرة منحنية تستخدم لقطع الألياف إلى 65 درجة مئوية. تمنع درجات الحرارة هذه تشوه طرف الألياف الذي يمكن أن يحدث أثناء عملية الشق. بعد ذلك ، خط من الألياف على سطح القطع بحيث يمكن إجراء قطع عمودي نظيف عبر الحافة.

ثم ضع الشفرة على جانب الألياف وقم بلف الشفرة بسرعة عبرها. حافظ على شفرة الحلاقة في الزاوية اليمنى للألياف في جميع الأوقات. افحص طرف الألياف باستخدام مجهر ضوئي للتأكد من أن طرف الألياف مشقوق بشكل عمودي على جوانب الألياف.

هذا يسمح بتحسين الاقتران في وقت لاحق من الإجراء. بعد ذلك ، قم بتلميع كل ألياف واحدة تلو الأخرى عن طريق الإمساك بها على بعد 1.5 ملم من أحد طرفيها وسحب الألياف بطول بوصة واحدة. الشكل ثمانية مسارات على شكل ورق تلميع أكسيد الألومنيوم 0.3 ميكرون.

قم بعمل ما يقرب من ثماني حلقات لضمان صقل الطرف بالكامل. ثم ينبعث زوجان من ليزر النيون الهيليوم بطول موجي 633 نانومتر من الضوء إلى ألياف SMF 630 HP قطرها أربعة ميكرون. لتحقيق هذا المركز الأول ، هدف 20 × على مرحلة بثلاث درجات من الحرية.

ضع أيضا مرآتين مسطحتين بدرجتين من الحرية. في البداية ضع ألياف SMF على بعد ثمانية ملليمترات من طرف الهدف ، ثم أعد وضع المرايا والهدف لتوجيه ضوء الليزر إلى طرف الألياف. بمجرد المحاذاة ، قم بتوصيل الجانب الآخر من ألياف SMF بعداد الطاقة.

استمر في ضبط موضع المرايا والهدف حتى يتم تحقيق طاقة مقترنة تبلغ مللي واط واحد. ملي واط واحد هو طاقة كافية لقياسات توصيف الألياف. الزوجان التاليان ، ألياف SMF 630 HP إلى الألياف الضوئية البوليمرية.

باستخدام مرحلة آلية ، يجب أن تكون المرحلة الآلية قادرة على التحرك في جميع الاتجاهات الديكارتية الثلاثة. أولا ، قم بتوسيط الألياف معا باستخدام التحكم المستعرض. ثم استخدم الإزاحة الطولية لتحريك ألياف SMF قدر الإمكان من ألياف البوليمر.

ستقلل فجوة الهواء الأصغر بين ألياف SMF وألياف البوليمر من تمدد الحزمة. في المرتبة التالية ، الإعداد بأكمله في مرحلة آلية ثانية تتحرك في الاتجاه الطولي. سيتم استخدام المرحلة الآلية الثانية لمحاذاة الشعاع مع كاميرا CCD.

ثم راقب موضع الألياف باستخدام مجهر بصري ومرآة بزاوية قائمة. يمكن أن يؤدي الإمالة الصغيرة أو التشوه في طرف ألياف البوليمر بسبب عمليات الشق أو التلميع إلى الحد الأدنى من فجوة الهواء بين SMF وألياف البوليمر. بعد ذلك ، استخدم ملف تعريف شعاع كاميرا CCD لقياس إخراج الألياف باستخدام هدف 40 ×.

أولا ، قم بتشبع كاميرا CCD لمراقبة حدود ألياف البوليمر باستخدام المقابض الموجودة على حامل الهدف. تأكد من إمكانية ملاحظة حدود ألياف البوليمر على CCD. ثم استخدم المرحلة الآلية لتركيز الصورة على كاميرا CCD عن طريق تحريك الإعداد بعيدا أو نحو هدف 40 × أثناء تثبيت CCD والهدف.

أخيرا ، قم بمسح الحزمة الساقطة التي تخرج من SMF عبر طرف ألياف البوليمر لمراقبة التوطين في مناطق مختلفة من ألياف البوليمر. قم بقياس شدة شعاع الإخراج لمواضع شعاع الحادث المختلفة مع إطفاء الأضواء. اجمع البيانات في خمسة مواقع مختلفة من الحزمة الساقطة وقم بإجراء القياسات ل 20 عينة من الألياف ليصبح المجموع 100 قياس مختلف.

ثم يتم حساب متوسط 100 قياس مختلف لملامح الشعاع لإظهار توطين أندرسون المستعرض للألياف. يظهر هنا المنتج النهائي لطرف ألياف البوليمر المصقول. تظهر صورة المجهر الإلكتروني لطرف ألياف البوليمر أن معظم المناطق ينتهي بها الأمر إلى أن تكون مصقولة جيدا باتباع هذا البروتوكول.

عندما تذوب ألياف بولي ميثيل ميثاكريلات بعيدا وتبقى الإيثانول فقط ألياف البوليسترين. هذا ما يعرف باسم ملف معامل الانكسار ، والذي يعرض بسهولة ترتيب ألياف البوليسترين والبولي ميثيل ميثاكريلات. يظهر هنا مثال على ملف تعريف الشدة كما تم قياسه بواسطة كاميرا CCD بعد خمسة سنتيمترات من الانتشار.

اللون الأحمر إلى المظهر الجانبي الموضعي والأصفر هو ذيل الشدة. هذه الصورة عبارة عن ألياف موضعية في الاتجاه العرضي للألياف المضطربة.