[发明专利]基于流体的光导结构及其制造

说明书

提供了一种用于制造包括光导结构的结构的解决方案。光导结构可以由氟聚合物类材料形成，并包括一个或更多个区域，每个区域被对具有目标波长的辐射(诸如紫外辐射)透明的流体填充。可以使用填料材料产生该区域，填料材料至少基本上被氟聚合物类材料包围并随后从每个区域去除。该结构还可以包括集成到光导结构中的至少一个光学元件。

本申请是申请日为2015年9月14日、申请号为201580049242.2、题为“基于流体的光导结构及其制造”的专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及一种光导结构，更具体地，涉及包括流体的光导结构的制造。

背景技术

液芯波导(liquid core waveguide)或光导结构可以例如由于诸如纯净水的一些液体的低UV吸收性质而有利于引导紫外(UV)辐射。水的普遍可用性允许制造可容易地用于工业用途的对于UV辐射的相对便宜的光导。与由具有低UV吸收性和其它有益性质(例如，化学惰性、低生物污染性)的氟聚合物形成的光导外壳结合，可以容易地增进薄光导UV层的优点。

已经开发了用于光谱的紫外区、可见光区和红外区中的光谱学应用的这些光导结构，或所谓的液芯波导或流动池(flow cell)。这样的流动池在与用于光传输的光导纤维结合时是特别合适的，能够设计柔性传感器系统。已经设计了用于吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱的具有长的光程长度的多个流动池。与光导纤维相似，通过液芯/壁界面或液芯/覆层(涂层)界面处的全内反射(TIR)，光被限定在(液)芯内在这样的流动池中。唯一的要求是液芯折射率高于环境的折射率。对于包括纯净水的液芯和空气作为环境，容易满足该要求。

采用基于液体的光导结构的一种方法描述了利用TIR和流动管对水进行UV处理的反应器构造。圆柱形罐式反应器单元的入口和芯是透明的流动管，所述透明的流动管被密封的、同心体积的具有比流动管中流动的流体的折射率低的折射率的材料围绕，当UV光被轴向引导到流动管中时能够实现UV光的TIR。另一种方法公开了一种通过光辐射对流体和气体进行同轴处理的方法和反应器，其包括管或容器，所述管或容器由透明材料(优选为石英玻璃)制成、被空气围绕并具有流体入口、流体出口以及适用于将来自外部光源的光传输到管中的至少一个开口或窗口。与能够TIR的处理的流体相比，管或容器外部的空气具有较低的折射率。又一种方法讨论了液芯光导的各方面。一种这样的方法讨论了液芯波导光子能量材料处理系统。

其它方法讨论了液体光导层的制造。图1A和图1B示出根据现有技术的用于制造氟聚合物类外壳的一种方法。在该方法中，如1A中所示，将氟聚合物颗粒2置于容器4中。接着，施加热，这致使氟聚合物颗粒2熔化成连续的氟聚合物类外壳6，如图1B中所示。这样的方法在外壳6可以制造得多薄和外壳6的尺寸达到何种精确度方面受到限制。另外，形成颗粒2的氟聚合物材料和容器4的材料的选择需要使氟聚合物类外壳6与容器4之间没有明显的粘附性，以便将氟聚合物类外壳6从容器4去除。

图2A和2B分别示出根据现有技术的氟聚合物类外壳8的侧视图和俯视图。在此情况下，氟聚合物类膜被折叠并随后沿边缘9A-9C融合。这样的方法需要柔性的氟聚合物类膜，并且导致在一些应用中会不利的柔性氟聚合物类外壳8。另外，与其它方法相似，外壳的精确尺寸、具体厚度难以精确控制。

发明内容

发明人认识到需要一种提供制造薄光导层和/或具有额外的光学组件和漫散射组件的光导层的方法的解决方案。

发明的各方面提供一种用于制造包括光导结构的结构的解决方案。光导结构可以由氟聚合物类材料形成，并包括一个或更多个区域，所述一个或更多个区域中的每个区域被对具有目标波长的辐射(诸如紫外辐射)透明的流体填充。可以使用填料材料产生该区域(或多个区域)，所述填料材料至少基本上被氟聚合物类材料包围并且随后从每个区域去除。该结构还可以包括集成到光导结构中的至少一个光学元件。