Zjawiska pizooptyczne i elastooptyczne w fotonicznych kompozytach polimerowych. Zeszyt "Fizyka" nr 57

W pracy przedstawiono zwięzłą analizę zarówno numeryczną, jak i eksperymentalną, zjawisk piezooptycznych i elastooptycznych w fotonicznych kompozytach polimerowych. Do analizy wymienionych zjawisk użyto mikrostrukturalnych światłowodów polimerowych, co w bardzo przejrzysty sposób uwidoczniło odkształcenia, jakie pojawiają się w kompozycie polimerowym w momencie laminacji. Eksperyment ten ułatwił w znacznym stopniu analizę numeryczną wpływu, jaki wywiera na dowolny światłowód skurcz polimeryzacyjny oraz umożliwił ocenę stopnia wpływu zjawiska elastooptycznego na mikrostrukturalny światłowód polimerowy, a przez to rozróżnienie go od zjawiska piezooptycznego. Przeprowadzona analiza otrzymanych wyników wykazała, że znaczenie ma także orientacja głównych osi światłowodu względem włókien zbrojenia. W zależności od orientacji światłowodu w fotonicznym kompozycie polimerowym, zjawiska piezooptyczne lub elastooptyczne mogą wzmocnić lub osłabić wpływ skurczu polimeryzacyjnego. Dodatkowo istnieje możliwość zmiany charakterystyki włókna światłowodowego – wzmocnienie lub osłabienie czułości światłowodu na wybrany czynnik zewnętrzny. W pracy wykazano również, że wpływ temperatury na zmianę naprężeń we włóknie światłowodowym ma swoje główne źródło w zjawisku zwanym rozszerzalnością cieplną i dotyczy głównie deformacji kompozytu polimerowego. Analizowane problemy związane z laminacją włókien światłowodowych mogą zostać rozwiązane poprzez zastosowanie miękkiej warstwy lakieru pokrywającego światłowód. Zebrana wiedza została wykorzystana do zaprojektowania hybrydowego czujnika światłowodowego do równoczesnego pomiaru naprężeń i temperatury w kompozycie polimerowym.