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.