隨著科學技術的發(fā)展和人類社會的進步，新能源尤其是太陽能的開發(fā)和利用越來越得到人們的重視。太陽能資源豐富、廉價、清潔、分布廣泛，取之不盡，用之不竭，是人類未來的主要能源之一。隨著世界人口的長，能源極度短缺，環(huán)境污染日益嚴重，社會越來越關注太陽能利用技術的研究。
利用傳光材料對可見光進行傳輸是太陽能利用領域中的重點。通過將可見光傳至陰暗房間、地下商場、人防工事、礦井、隧道等建筑物內，可以起到照明和日光浴的作用，對于節(jié)約能源和進人體健康都具有重要意義。通常采用光學玻璃纖維作為傳光材料，但其傳光效率比較低，大大限制了它的發(fā)展?？招舅芰瞎饫w是在高透明有機材料上蒸鍍金屬反射膜而成，大大提高了傳光材料的彎曲性能，同時由于采用了空芯結構，從而降低了損耗，是一種比較理想的傳光材料，如所示。
1傳光機理分析11光線傳輸中，射向光纖的光束可分為光線1和光線2兩部分。下面首先討論光線1的傳輸機理。
當光線1從空芯塑料光纖的空腔射向透明材料層時，根據菲涅耳定律，有反射系數由于透明材料層具有*的透射率（可達93%以上），光波的大部分能量透過該層而射向金屬反射膜只有少部分被反射回空芯層而繼續(xù)向前傳播。
對于介質一金屬界面來說菲涅耳定律也同樣適用。但由于金屬的折射率與普通介質不同，艮即n―k，稱為復折射率。實部n影響光波在介質中的傳播速率或位相，是金屬的實折射率。虛部只影響振幅大小或光強度，稱為消光系數。
金屬具有很好的導電性能，這一特征與金屬中存在數目很大的自由電子有關?？梢宰C明，在不是特別高頻率的電磁場作用下，金屬內部的自由電子只分布于金屬表面上，金屬內部電荷體密度為零，并且自由電子在表面層形成表面電流。這一電流的存在將使入射波產生強烈的反射。如果用基金項目：國家自然科學基金資助項目（59708814）者簡介男碩士金屬的復折射率代替透明介質的n，則菲涅耳公式對金屬依然適用。在入射角很小或正入射時，金屬表面的反射系數可寫成，大多數金屬的吸收很強，有kn，P1，即金屬具有*的反射率。本文所介紹的空芯塑料光纖的金屬反射膜對可見光的反射率可達92%以上。這樣，入射至金屬反射膜處的光線大部分經透明材料層被反射回空芯塑料光纖的空心層并繼續(xù)向前傳播。為所蒸鍍的金屬反射膜的反射能力隨波長的變化關系。由可知，在可見光范圍內，該金屬反射膜具有*的反射率，且隨波長的變化比較平穩(wěn)。
光線2是從透明材料層射入空芯光纖的光，其傳播原理與普通光纖相同，即依靠全反射使光線向前傳播，從而達到傳播能量的目的。也就是說，當光線2進入透明材料層后，首先發(fā)生折射，然后到達透明材料與金屬膜交界處，此時，只要條件合適，根據折射定律，就會發(fā)生全反射，即入射光線全部被反射回入射介質。中的稱為光纖的受光角。經計算民=60因此，空芯塑料光纖具有較大的受光角，這是普通光纖所*子，特別是過渡金屬正離子和水分子中的氫氧基負離子。水分子中的氫氧基負離子會引起嚴重損耗。
散射損耗包括材料散射和光波導散射。材料散射主要有本征散射和非線性效應散射兩種。本征散射由于透明材料中原子熱起伏凍結而引起材料密度和折射率變化不均勻，從而引起散射損耗，這種損耗是光纖損耗的基本限度，這種散射，也稱瑞利散射。光波導散射也稱為輻射損耗，這是由于光纖尺寸沿長度發(fā)生變化而產生的。
空芯塑料光纖由于具有特殊的空芯結構，大大地降低了光纖的吸收損耗，從而降低了光纖的整體損耗，提高了可見光的透過率。
13傳光效率如果忽略入射光在自由空間的傳播模式向波導混雜模￡1尤合轉換的損耗，只考慮光纖損耗，則光束通過光纖的表示式為其中，Pe為光在光纖出射端的功率；為在入射處的功率；為光纖長度；為波導模EHlm的損耗系數，其表達式為Re（Y），A為波長；為光纖半徑；Ulm為貝塞耳方程/-i（Um）=0的解。對于EHim模，Y=（e+1）（e一1）1/2/2且e=（n―ik）2為光纖材料的復折射系數。
將空芯光纖的內徑、長度及材料的復折射率和消光系數分別代入上式，即可求得空芯光纖的透過率。理論上預測，空芯金屬波導的透過率可達40%左右，而空芯光纖的透過率則可達90%以2制備工藝實驗采用的設備為真空鍍膜機，極限真空度為105Pa.將準備蒸鍍的材料在10%~20%的氫氧化鈉溶液中煮沸15min，以除去表面的氧化層。然后在蒸餾水或去離子水中沖洗干凈，浸在無水乙醇中備用。
基片用乙醇清洗，再用蒸餾水清洗。對于基片材料來說，其表面處理極為重要，任何刮痕、塵粒和表面不完整性都將在鍍上的薄膜上顯示出來，例如，塵粒可形成薄膜的“針孔”。所以基片必須平耗的原潘是材料中中著0滓雜質丨巧清潔。特別是在制備單晶薄膜時更為/重要xnki.net將鎢絲通電緩慢加熱，使蒸鍍材料熔化而粘附在鎢螺旋上，這一過程稱為預熔。預熔的目的是將原來吸附在蒸鍍材料內的氣體和雜質原子排除出去，這樣，蒸鍍材料在蒸鍍時就不會大量放氣而破壞真空度，同時也有利于獲得純凈的膜層。預熔時應先將基片移開，以免預熔時的少量的蒸鍍材料噴到基片上。應采用低電流、長時間的預熔方式。由于蒸鍍材料對W的濕潤性，可使W加熱器的毛細作用均勻，不易產生液滴的飛濺。但預熔時間也不能太長，否則蒸鍍材料容易熔化而脫落。實驗表明，在1. 0~1.2kA的電流下預熔15 ~20szui為合適。預熔完畢后，即可采用快速閃蒸，對基片進行蒸鍍，此時電流應控制在1.7~1.8kA.采用快速蒸發(fā)方法，可使蒸氣分子對基片的有效入射頻率遠高于殘氣分子對基片的入射率，同時也抑制殘氣分子進入金屬膜及與蒸氣分子反應，確保金屬膜的純度。
本實驗所采用的基底材料為高透明材料，當金屬膜蒸鍍完畢后，有可能觀察到在淀積完畢后薄膜與襯底發(fā)生彎曲或收縮的現(xiàn)象。這是因為薄膜和襯底物質的力學和熱學性質不*相同，以及淀積過程的不平衡性使剛生成的薄膜處于應變狀態(tài)的，從而產生了內應力的緣故。歸納起來，引起內應力的原因大致有兩類：一類是與體積變化有關的各種因素；另一類是與表面（界面）效應有關的各種因素。體積相關因素包括熱收縮、相變、空位消失、雜質、填隙原子效應等。表面相關因素包括表面張力與表面層、表面張力一晶粒間界、界面畸變層等因素。
結語采用鍍膜空芯塑料光纖傳輸太陽能，具有低損耗、易布線等優(yōu)點，其制造方法以真空蒸鍍工藝為基礎，過程簡單易于操作，成本低廉，對于推動建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展和太陽能的利用有著深遠的意義。