Sensori Ottici Polimerici per la Biomedicina

I materiali polimerici godono, nell’ambito dell’ottica integrata, di un grande interesse grazie alla loro possibilità di esibire specifiche proprietà che è possibile sfruttare in molteplici applicazioni. Per la realizzazione di fibre ottiche, è possibile utilizzarli per ottenere un contrasto di indice di rifrazione molto piccolo o molto grande tra core e cladding a seconda delle esigenze e con perdite relativamente basse alle lunghezze d’onda λ = 1310 nm λ = 1550 nm. Diversamente dalle fibre ottiche in vetro, le fibre polimeriche hanno una elevata facilità delle operazioni di posa, caratteristiche specifiche dipendenti dal tipo di polimero con cui sono realizzate, resistenza meccanica elevata, attenuazione più elevata e scarsa resistenza termica: queste caratteristiche hanno fatto in modo che questo tipo di fibra fosse principalmente utilizzato su piccole distanze. I polimeri utilizzati per la fabbricazione di fibre ottiche polimeriche devono essere trasparenti alla radiazione utilizzata, quindi è necessario che essi siano completamente amorfi; tra i più utilizzati è necessario menzionare:
- i policianurati: molecole che derivano dalla chimica dei poliuretani. L'introduzione di strutture cicliche come isocianurati ne aumenta la stabilità termica. I sistemi fortemente cross-linked costituiti da isocianurati possiedono un'eccellente stabilità termo-ottica e termo-dimensionale. Questo tipo di fibre ha perdite tipiche di 10 dB/m @ 1300 nm e 100 dB/m @ 1550 nm; i polisulfoni e polietersolfoni: questo genere di materiali si presta alla realizzazione per fibre ottiche in campo biomedico in virtù della robustezza e flessibilità di cui godono;
- i policarbonati: hanno un'elevata temperatura di transizione vetrosa, tuttavia hanno delle perdite di segnale molto elevate, sono molto fragili e non possiedono un'elevata stabilità termo-ottica. Per via della sua elevata temperatura di transizione vetrosa è stato utilizzato come core nelle applicazioni automotive in combinazione con un cladding di Teflon AF; i polisilossani: presenta molecole molto simili al vetro, caratterizzate da un legame chimico fra l'ossigeno e il silicio. Questo tipo di fibre ottiche, realizzate mediante un processo di vulcanizzazione, sono stabili anche a temperature elevate, duttili come una gomma e può vantare proprietà ottiche superiori.