光敏感材料
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-30
光敏感材料的實例教程
作為環(huán)境刺激響應材料的重要組成一員，光敏感材料的諸多關鍵性質在外界光照作用下能夠發(fā)生可控且往復的變化，包括光學性質（顏色、折射率、透射率）、力學性質（模量、硬度、粘彈性）、電學性質（導電性、介電性）等。相比于其它環(huán)境刺激源來說，例如溫度、pH、電場、光照、磁場、氣體、水等，光作為刺激源其優(yōu)勢主要體現在兩個方面：其一，光照在時間與空間上精確可控；其二，光照可不接觸材料進行控制。于是，光敏感材料在生物醫(yī)藥、癌癥治療、芯片制造、信息存儲、航空航天、保密防偽、制版印刷、微流控技術等領域都擁有巨大的吸引力。
光敏感材料性質可控的機理來源于分子的光致異構化。然而，光敏感分子在異構化過程中往往伴隨著顯著的結構變化，這導致絕大多數的光敏感分子雖然在溶液體系中可以顯示出快速高效的異構化行為，但在固體狀態(tài)下的異構化卻受到抑制。這無疑限制了光敏感材料的發(fā)展與應用：一方面，受到抑制的異構化過程要求更強的光照強度或更長的光照時間，不利于快速響應需求；另一方面，光照強度與時間的增加有可能造成光敏感分子的分解，不利于材料的可靠持續(xù)使用。于是，獲得在固體狀態(tài)下仍可快速高效響應的光敏感材料是推動該領域發(fā)展需要解決的關鍵問題。
近日，來自電子科技大學的鄭永豪/王東升課題組基于給體-受體斯坦豪斯加合物（DASAs），通過金屬-有機框架（MOFs）材料納米空間的負載，制備了超快速高效光致變色固體粉末材料，并報道了MOFs的納米空間微環(huán)境對DASAs光致異構化性質的作用機理。
圖1.
展開 Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時域反射技術，主要利用光脈沖在光纖中傳播時,由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過干涉儀觀測散射光與發(fā)射光的相位差異，從而分析光纖狀態(tài)和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學/振動傳感器使用。
本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統(tǒng)布局。
圖1.Φ-OTDR系統(tǒng)布局
利用Φ-OTDR組件模擬基于瑞利散射的光纖振動傳感器的行為。該組件可用于感應不同位置的多種振動。用戶輸入振動次數及其位置、光纖長度和光纖參數、激光特性和發(fā)射脈沖條件。然后，基于瑞利散射效應的Φ-OTDR分量計算振動頻率和位置。如圖2-圖4所示，依次設置傳輸光纖、發(fā)射脈沖以及振動分布。
圖2.光纖參數設置
圖3.發(fā)射脈沖設置
圖4.振動分布設置
我們依次在光纖1、2和3次不同位置的振動，比較結果。
a） 只考慮1處位置振動的振幅分布
b） 只考慮1處位置振動的頻率分布
圖5.只考慮1處位置振動
a） 考慮2處位置振動的振幅分布
b） 考慮2處位置振動的頻率分布
圖6.考慮2處位置振動
a） 考慮3處位置振動的振幅分布
b） 考慮3處位置振動的頻率分布
圖7.考慮3處位置振動
我們也可以導入實驗中測量的瑞利散射數據。
圖8.導入實驗測量瑞利散射數據
圖9.導入數據后的振幅分布
展開 摘要：
目前，FRED溫度敏感性的評價可使用腳本語言實現。本文演示了一個雙折射材料的折射率隨溫度變化而變化腳本。
雙折射簡介：
雙折射（birefringence）是指一條入射光線產生兩條折射光線的現象。
尋常光線（o光線）——遵守折射定律，且在入射面內 ；
非常光線（e光線）——不遵守折射定律，一般不在入射面內；
光軸—晶體中存在的一個特殊方向，光在晶體中沿此方向行進時，不產生雙折射現象，對于單軸晶體，則o,e光的傳播方向相同，且其傳播速度也相同。
步驟1：創(chuàng)建雙折射材料KDP（磷酸二氫鉀晶體），命名為KDP Baseline。在樹形文件夾中選擇Materials>Create a New Material>Sampled Birefringent and/or Optically Active Material，按照如圖所示的數據輸入如下數值（KDP材料的創(chuàng)建方法請見本文后的備注）。
注意：axis選項為軸向方向，在OXY平面為45°角。
步驟2：復制KDP BaseLine到Materials樹形文件夾下，具體操作為鼠標左鍵選中KDPBaseline，右鍵選擇Copy，并在Materilas 下選擇paste，并命名為KDP。
步驟3：創(chuàng)建一個折射率隨溫度變化20k后的折射率變化模型，我們利用FRED軟件自帶的VB腳本實現此功能。在樹形文件夾選擇Embedded Scripts，右鍵選擇Create a New Embedded Scrips，注意刪除腳本編輯器里面的所有內容，然后粘貼如下的程序到此編輯器中。
步驟4：在腳本編輯器中按下Ctrl +B運行腳本，最后我們觀測KDP材料的折射率變化。
展開 雙折射簡介：
目前，FRED溫度敏感性的評價可使用腳本語言實現。本文演示了一個雙折射材料的折射率隨溫度變化而變化腳本。
摘要：
步驟1：創(chuàng)建雙折射材料KDP（磷酸二氫鉀晶體），命名為KDP Baseline。在樹形文件夾中選擇Materials>Create a New Material>Sampled Birefringent and/or Optically Active Material，按照如圖所示的數據輸入如下數值（KDP材料的創(chuàng)建方法請見本文后的備注）。
光軸—晶體中存在的一個特殊方向，光在晶體中沿此方向行進時，不產生雙折射現象，對于單軸晶體，則o,e光的傳播方向相同，且其傳播速度也相同。
非常光線（e光線）——不遵守折射定律，一般不在入射面內；
尋常光線（o光線）——遵守折射定律，且在入射面內 ；
步驟2：復制KDP BaseLine到Materials樹形文件夾下，具體操作為鼠標左鍵選中KDPBaseline，右鍵選擇Copy，并在Materilas 下選擇paste，并命名為KDP。
注意：axis選項為軸向方向，在OXY平面為45°角。
步驟3：創(chuàng)建一個折射率隨溫度變化20k后的折射率變化模型，我們利用FRED軟件自帶的VB腳本實現此功能。
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雙折射簡介：
雙折射（birefringence）是指一條入射光線產生兩條折射光線的現象。
尋常光線（o光線）——遵守折射定律，且在入射面內 ；
非常光線（e光線）——不遵守折射定律，一般不在入射面內；
光軸—晶體中存在的一個特殊方向，光在晶體中沿此方向行進時，不產生雙折射現象，對于單軸晶體，則o,e光的傳播方向相同，且其傳播速度也相同。
步驟1：創(chuàng)建雙折射材料KDP（磷酸二氫鉀晶體），命名為KDP Baseline。在樹形文件夾中選擇Materials>Create a New Material>Sampled Birefringent and/or Optically Active Material，按照如圖所示的數據輸入如下數值（KDP材料的創(chuàng)建方法請見本文后的備注）。
注意：axis選項為軸向方向，在OXY平面為45°角。
步驟2：復制KDP BaseLine到Materials樹形文件夾下，具體操作為鼠標左鍵選中KDPBaseline，右鍵選擇Copy，并在Materilas 下選擇paste，并命名為KDP。
步驟3：創(chuàng)建一個折射率隨溫度變化20k后的折射率變化模型，我們利用FRED軟件自帶的VB腳本實現此功能。在樹形文件夾選擇Embedded Scripts，右鍵選擇Create a New Embedded Scrips，注意刪除腳本編輯器里面的所有內容，然后粘貼如下的程序到此編輯器中。
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雙折射（birefringence）是指一條入射光線產生兩條折射光線的現象。
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尋常光線（o光線）——遵守折射定律，且在入射面內 ；
非常光線（e光線）——不遵守折射定律，一般不在入射面內；
光軸—晶體中存在的一個特殊方向，光在晶體中沿此方向行進時
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目前，FRED溫度敏感性的評價可使用腳本語言實現。本文演示了一個雙折射材料的折射率隨溫度變化而變化腳本。
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尋常光線（o光線）——遵守折射定律，且在入射面內 ；
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本文原刊登于Ansys Blog：《Lighting the Path Ahead with New Materials》
作者：Scott Wilkins | Ansys 首席產品營銷經理
編輯整理：葉一帆 | Ansys 高級應用工程師
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來源：cnBeta
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