[發明專利]復合聚合物纖維

有效

• 申請號: 200680006294.2
• 申請日: 2006-02-03
• 公開（公告）號: CN101128751A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 安德魯·J·歐德科克;奧勒斯特爾·小本森;詹姆斯·C·布雷斯特爾;羅伯特·L·布勞特;周允中;帕特里克·R·弗萊明;威廉·J·科佩基;黛安娜·諾思;羅格·J·斯塔莫;克里斯廷·L·通霍斯特;布魯斯·B·威爾遜
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G02B1/04
• 分類號: G02B1/04;D01F8/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁業平;張天舒

技術領域

本發明涉及聚合物纖維，更具體地說，本發明涉及形成為光子晶體的海島型聚合物纖維。

背景技術

光子晶體裝置具有在多種結構中控制光的潛力。例如，人們已經通過構造具有以特定的圖案形式排布的一系列縱孔的玻璃光纖來形成光子晶體光纖，其中所述圖案對光沿著光纖的傳播提供限制作用。

然而，光子晶體裝置迄今尚未大量投入市場。其中的一個原因就是很難制造光子晶體光纖，從而導致這些裝置價格昂貴。

發明概述

本發明的一個實施方案涉及一種復合聚合物纖維，該復合聚合物纖維包含聚合物填充材料和多根設置在所述填充材料內的聚合物散射纖維。該散射纖維的縱軸基本上平行于所述復合聚合物纖維的縱軸。所述填充材料和所述散射纖維中的至少一種由雙折射材料形成，對于以第一偏振態入射在所述復合聚合物纖維上的光來說，所述填充材料和所述散射纖維的折射率基本上匹配，而對于以垂直于所述第一偏振態的第二偏振態入射在所述復合聚合物纖維上的光來說，所述填充材料和所述散射纖維的折射率基本上不匹配。

本發明的另一個實施方案涉及一種光學體，該光學體包含聚合物基質和多根設置在所述聚合物基質內的聚合物復合纖維。所述聚合物復合纖維中的至少一根包含多根位于填料內的散射纖維，該散射纖維由第一聚合物材料構成，該填料由不同于所述第一聚合物材料的第二聚合物材料構成。所述聚合物復合纖維以基本上平行于所述聚合物基質的方式排布，所述聚合物基質、所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的至少一種是雙折射性的。

本發明的另一個實施方案涉及一種光學體的制造方法。該方法包括：擠出復合纖維，每一根復合纖維均包含多根分散在填料中的散射纖維，該散射纖維由第一聚合物構成，該填料由第二聚合物構成，該第二聚合物是可溶性的。對所述第一聚合物進行取向，以便使所述第一聚合物變為雙折射性的。形成含有經過所述取向的復合纖維的紗，然后在溶劑中清洗所述的紗，以除去所述第二聚合物。形成紗的陣列，其中所述的紗的陣列具有優選的朝向。用樹脂浸漬所述的紗的陣列，以及使所述樹脂硬化。

本發明的另一個實施方案涉及一種光學體的制造方法，該方法包括：擠出復合纖維，其中每一根復合纖維均包含多根由第一聚合物構成的散射纖維。該散射纖維分散在由第二聚合物構成的填料中。所述第一聚合物和所述第二聚合物中的至少一種是可取向的。將所述復合纖維排布在一起，以及經熔結而形成熔結光學體。

以上的發明概述無意描述本發明的每個示出的實施方案或者每種實施方式。下述附圖和發明詳述更詳細地示例出這些實施方案。

附圖簡要說明

結合附圖考慮以下對本發明的多個實施方案所做的詳細描述可以更全面地理解本發明，其中：

圖1示意性地示出根據本發明的包含聚合物纖維的光學元件；

圖2A-2K示意性地示出根據本發明原理的復合纖維的多種實施方案的剖視圖；

圖3A-3I示意性地示出根據本發明原理的復合纖維的多種額外的實施方案的剖視圖；

圖3J-3M示意性地示出根據本發明原理的復合纖維的更多實施方案的剖視圖，所述剖視圖示出散射纖維的橫截面尺寸沿著所述散射纖維的變化情況；

圖4是示出光散射效率與散射纖維半徑的函數關系的圖；

圖5示意性地示出根據本發明原理的、所含散射纖維具有皮芯結構的復合纖維實施方案；

圖6示意性地示出根據本發明原理的復合纖維紗的實施方案；

圖7A-7E示意性地示出根據本發明原理的、包含復合纖維的光學元件實施方案的剖視圖；

圖7F-7J示意性地示出根據本發明原理的、具有結構化表面的光學元件實施方案的剖視圖；

圖8A-8D示意性地示出根據本發明原理的、包含復合纖維的光學元件的制造方法實施方案中的步驟；

圖9示意性地示出根據本發明原理的、可以用于復合纖維光學元件的制造方法實施方案中的復合纖維束；

圖10示意性地示出根據本發明原理的、可以用于復合纖維光學元件的制造方法實施方案中的復合纖維織物；

圖11A和11B示意性地示出根據本發明原理的、可以用于復合纖維光學元件中的復合纖維織物的實施方案的剖視圖；

圖12A和12B示意性地示出根據本發明原理的、將多根復合纖維熔結以形成熔結復合纖維光學元件的步驟的實施方案；以及

圖13是共擠出的復合纖維在拉伸前的橫截面照片。