[发明专利]复合聚合物纤维

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物纤维，更具体地说，本发明涉及形成为光子晶体的海岛型聚合物纤维。

背景技术

光子晶体装置具有在多种结构中控制光的潜力。例如，人们已经通过构造具有以特定的图案形式排布的一系列纵孔的玻璃光纤来形成光子晶体光纤，其中所述图案对光沿着光纤的传播提供限制作用。

然而，光子晶体装置迄今尚未大量投入市场。其中的一个原因就是很难制造光子晶体光纤，从而导致这些装置价格昂贵。

发明概述

本发明的一个实施方案涉及一种复合聚合物纤维，该复合聚合物纤维包含聚合物填充材料和多根设置在所述填充材料内的聚合物散射纤维。该散射纤维的纵轴基本上平行于所述复合聚合物纤维的纵轴。所述填充材料和所述散射纤维中的至少一种由双折射材料形成，对于以第一偏振态入射在所述复合聚合物纤维上的光来说，所述填充材料和所述散射纤维的折射率基本上匹配，而对于以垂直于所述第一偏振态的第二偏振态入射在所述复合聚合物纤维上的光来说，所述填充材料和所述散射纤维的折射率基本上不匹配。

本发明的另一个实施方案涉及一种光学体，该光学体包含聚合物基质和多根设置在所述聚合物基质内的聚合物复合纤维。所述聚合物复合纤维中的至少一根包含多根位于填料内的散射纤维，该散射纤维由第一聚合物材料构成，该填料由不同于所述第一聚合物材料的第二聚合物材料构成。所述聚合物复合纤维以基本上平行于所述聚合物基质的方式排布，所述聚合物基质、所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的至少一种是双折射性的。

本发明的另一个实施方案涉及一种光学体的制造方法。该方法包括：挤出复合纤维，每一根复合纤维均包含多根分散在填料中的散射纤维，该散射纤维由第一聚合物构成，该填料由第二聚合物构成，该第二聚合物是可溶性的。对所述第一聚合物进行取向，以便使所述第一聚合物变为双折射性的。形成含有经过所述取向的复合纤维的纱，然后在溶剂中清洗所述的纱，以除去所述第二聚合物。形成纱的阵列，其中所述的纱的阵列具有优选的朝向。用树脂浸渍所述的纱的阵列，以及使所述树脂硬化。

本发明的另一个实施方案涉及一种光学体的制造方法，该方法包括：挤出复合纤维，其中每一根复合纤维均包含多根由第一聚合物构成的散射纤维。该散射纤维分散在由第二聚合物构成的填料中。所述第一聚合物和所述第二聚合物中的至少一种是可取向的。将所述复合纤维排布在一起，以及经熔结而形成熔结光学体。

以上的发明概述无意描述本发明的每个示出的实施方案或者每种实施方式。下述附图和发明详述更详细地示例出这些实施方案。

附图简要说明

结合附图考虑以下对本发明的多个实施方案所做的详细描述可以更全面地理解本发明，其中：

图1示意性地示出根据本发明的包含聚合物纤维的光学元件；

图2A-2K示意性地示出根据本发明原理的复合纤维的多种实施方案的剖视图；

图3A-3I示意性地示出根据本发明原理的复合纤维的多种额外的实施方案的剖视图；

图3J-3M示意性地示出根据本发明原理的复合纤维的更多实施方案的剖视图，所述剖视图示出散射纤维的横截面尺寸沿着所述散射纤维的变化情况；

图4是示出光散射效率与散射纤维半径的函数关系的图；

图5示意性地示出根据本发明原理的、所含散射纤维具有皮芯结构的复合纤维实施方案；

图6示意性地示出根据本发明原理的复合纤维纱的实施方案；

图7A-7E示意性地示出根据本发明原理的、包含复合纤维的光学元件实施方案的剖视图；

图7F-7J示意性地示出根据本发明原理的、具有结构化表面的光学元件实施方案的剖视图；

图8A-8D示意性地示出根据本发明原理的、包含复合纤维的光学元件的制造方法实施方案中的步骤；

图9示意性地示出根据本发明原理的、可以用于复合纤维光学元件的制造方法实施方案中的复合纤维束；

图10示意性地示出根据本发明原理的、可以用于复合纤维光学元件的制造方法实施方案中的复合纤维织物；

图11A和11B示意性地示出根据本发明原理的、可以用于复合纤维光学元件中的复合纤维织物的实施方案的剖视图；

图12A和12B示意性地示出根据本发明原理的、将多根复合纤维熔结以形成熔结复合纤维光学元件的步骤的实施方案；以及

图13是共挤出的复合纤维在拉伸前的横截面照片。