[发明专利]金属毛细管环烯烃聚合物电介质膜太赫兹空芯光纤及制备

说明书

本发明公开了一种金属毛细管/环烯烃聚合物电介质膜太赫兹空芯光纤及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：将环烯烃聚合物溶解于甲苯溶剂中配制溶液；将溶液注入金属毛细管内，控制甲苯溶液从底端流出使甲苯溶液液面匀速下降，在金属毛细管内壁上形成环烯烃聚合物厚液膜；待甲苯溶液排出后将金属毛细管浸入异性溶剂中，环烯烃聚合物厚液膜中的甲苯溶剂分子扩散至异性溶剂中，在金属毛细管内壁上形成环烯烃聚合物电介质膜；向金属毛细管内通入氮气或空气缓慢干燥，获得金属毛细管/环烯烃聚合物电介质膜太赫兹空芯光纤。该光纤的低损耗窗口的位置可以通过改变环烯烃聚合物电介质膜的厚度进行调节，从而实现不同频率太赫兹波的传输。

技术领域

本发明涉及光电子材料和器件领域，尤其涉及一种金属毛细管/环烯烃聚合物(COC)电介质膜太赫兹空芯光纤及制备方法。

背景技术

太赫兹(Terahertz,THz)波是指频率在0.1～10THz(波长30～3000μm)范围内的电磁波，又称为远红外射线。THz波除了在物理、化学、天文学、生命科学等基础领域具有重大的科学研究价值之外，在室内短距离无线通信、卫星通信、医学成像、环境监测、射电天文和军用雷达等应用研究领域也具有广阔应用前景。由于缺乏有效的THz波导传输技术，目前大多数太赫兹系统都只能在自由空间中处理THz波。这些系统占用空间大、功率消耗高、受环境影响大、性能稳定性差、使用校准难度大，严重限制了其应用和推广。研究有效的THz波导传输手段，已经成为搭建多功能、高可靠性、低能耗、易操作、易维护和易携带的新型“柔性化”太赫兹器件的关键。

近年来人们提出了传输太赫兹波的各种光纤结构，包括金属波导、玻璃或塑料毛细管/金属镀层/电介质膜空芯波导、塑料或硅介质空芯微结构带隙波导和塑料介质实芯、多孔或空芯管波导。这些波导有的结构复杂，难以调控制备；有的材质为玻璃或塑料，难以与太赫兹源或探测器紧固连接，使用中对焦稳定性差。由于这些原因，如何研制出结构更简单、制备工艺更简便、与太赫兹源或探测器连接兼容性更好的太赫兹光纤结构仍然是该领域国内外最为关注的热点问题之一。

为了克服现有技术中的这些缺陷，本发明提出了一种金属毛细管/环烯烃聚合物(COC)电介质膜太赫兹空芯光纤及其制作方法。该光纤包括金属毛细结构管及其内表面上的电解质反射膜。在传统的金属/电解质膜太赫兹空芯光纤结构中，一般是使用玻璃或塑料毛细管作为结构管，再通过银镜反应在管内表面上制备金属银反射层，最后再在银膜表面形成聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯等聚合物电介质反射膜。发明中使用金属毛细管代替传统的玻璃或塑料结构管，同时金属毛细管的内表面直接代替传统金属镀银反射膜，结构更简单。此外，本发明还提出了在金属毛细管内制备均匀聚合物电介质膜的方法及装置。该方法与传统的真空泵抽吸或蠕动泵推动聚合物溶液在毛细管内流动成膜工艺相比，在膜的厚度和均匀性控制方面更容易操控。

发明内容

本发明还提出了一种金属毛细管/环烯烃聚合物电介质膜太赫兹空芯光纤的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将环烯烃聚合物溶解于甲苯溶剂中，配制重量百分比为10-35％的溶液；

步骤二：将环烯烃聚合物的甲苯溶液注入竖立的金属毛细管内，控制溶液从所述金属毛细管的底端流出使溶液液面匀速下降，在所述金属毛细管内壁上形成环烯烃聚合物溶液液膜；

步骤三：待环烯烃聚合物的甲苯溶液排出后将所述金属毛细管浸入异性溶剂中，所述环烯烃聚合物溶液液膜中的甲苯溶剂分子扩散至所述异性溶剂中，在所述金属毛细管内壁上形成凝固膜；步骤四：向液膜凝固后的金属毛细管内通入洁净的氮气或空气缓慢干燥，流量1-10ml每分钟，持续时间12-24小时，获得金属毛细管/环烯烃聚合物电介质膜太赫兹空芯光纤。

本发明提出的所述金属毛细管/环烯烃聚合物电介质膜太赫兹空芯光纤的制备方法中，所述异性溶剂不能溶解环烯烃聚合物，但能与甲苯混溶；所述异性溶剂包括乙醇或丙酮。