聚合物塑膠纖維特征消耗的測(cè)算

     PMMA中CH諧波吸收波譜的擬合一般用洛侖茲函數(shù)或高斯函數(shù)模擬光譜<3>。對(duì)塑料光纖CH振動(dòng)吸收來說，高斯函數(shù)模擬的波形下降太快，各次波形相互之間沒有影響，不符合實(shí)際情況，故本文選擇洛侖滋函數(shù)表示PMMA中量子數(shù)為v的CH吸收損耗波譜為（v）=1B2/4+（v-v0）2（1）式中：B為波譜的半峰寬（中線段AB）；v為任意波數(shù)；v0為量子數(shù)為v的波譜中心的波數(shù)。當(dāng)v=v0時(shí)，有
　　根據(jù)以上的模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，CH損耗值在較大波數(shù)時(shí)數(shù)值偏大（在20000cm-1時(shí)，損耗值大于103dB/km），這顯然與實(shí)際不符。這主要因?yàn)槁鍋銎?57第6期儲(chǔ)九榮，等：聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纖本征損耗的計(jì)算函數(shù)在距離對(duì)稱中心較遠(yuǎn)時(shí)下降較慢，導(dǎo)致低次諧波對(duì)高次諧波的影響太大，如所示。
　　考慮到諧波之間的相互影響，假設(shè)相鄰兩諧波之間有影響，其余無影響。把擬合結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的CH諧波吸收損耗結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
　　這與實(shí)際圖譜比較相符，說明擬合方法是正確、可行的。在短波長(zhǎng)時(shí)，擬合值比實(shí)際值要小，這主要因?yàn)閿M合值沒有包括散射損耗、電子轉(zhuǎn)移吸收損耗等其他本征損耗，而這些損耗在短波長(zhǎng)處不可忽略。
　　瑞利散射分析由于材料中存在體積較大的不均勻異質(zhì)體，導(dǎo)致密度波動(dòng)，從而產(chǎn)生本征瑞利散射<5>。利用有關(guān)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出PMMA芯塑料光纖的本征瑞利散射為R=iso+aniso=2.8710-16/4（6）資料報(bào)道<4>PMMA塑料光纖瑞利散射的經(jīng)驗(yàn)公式為R=2.1710-16/4（7）這與我們的計(jì)算結(jié)果差不多。由可見，在短波長(zhǎng)區(qū)域，瑞利散射損耗較大，而在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)，該損耗急劇下降到0.因此，如果把PMMA塑料光纖的通光窗口移向長(zhǎng)波方向，將很好地降低光纖的損耗。
　　PMMA塑料光纖的瑞利散射損耗3電子轉(zhuǎn)移吸收一般電子轉(zhuǎn)移吸收峰出現(xiàn)在紫外光譜區(qū)，而它們的吸收尾端部分影響光纖的光傳輸損耗。
　　對(duì)于制備PMMA的原料，它們的損耗與波長(zhǎng)呈線性關(guān)系，而PMMA在360nm波長(zhǎng)處有著大吸收，并且在較低和較高波長(zhǎng)區(qū)域也呈線性關(guān)系。在可見光及近紅外區(qū)域，PMMA電子轉(zhuǎn)移吸收的線性部分遵循Urbach關(guān)系<6>e=1.5810-12e1.1510-3（8）式中：?jiǎn)挝粸閏m，e單位為dB/km.從可見，電子轉(zhuǎn)移吸收對(duì)PMMA塑料光纖損耗的影響較小，在透光窗口處近似等于0。
　　PMMA塑料光纖本征損耗的計(jì)算根據(jù)上面的分析，塑料光纖的損耗極限（本征損耗）包括CH振動(dòng)吸收、瑞利散射吸收和電子轉(zhuǎn)移吸收<7>。利用前面推導(dǎo)的理論公式對(duì)PMMA的本征損耗進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見和。從可見，在518nm、567nm附近，PMMA塑料光纖的光纖的電子轉(zhuǎn)移吸收損耗損耗小于50dB/km是完全可能的，這里瑞利散射對(duì)損耗的影響比較大，它增大了塑料光纖的損耗值。