高温传输和传感器用的蓝宝石光纤

介绍了美国费城Drexel大学研究出来的多晶氧化铝包层蓝宝石光纤的两种制造方法。该种光纤可用于高温场合，如红外光的传输和高温传感器。     

高温蓝宝石光纤温度传感器校准测试系统研究

为满足高温蓝宝石光纤温度传感器的标定和测试需要,分析了传感器的测量结构和标定原理,设计了一套基于氧乙炔高温综合测试平台和上位机测试应用软件的标定测试系统。试验结果表明,该系统能够实现传感器在多温度下的标定,并能模拟真实测温方式进行测试试验,具有较好的可靠性和稳定性。     

蓝宝石光纤高温Fabry-Perot传感器综述

蓝宝石为晶体材料,其熔点为2045℃,具有高强度、高耐热性、高抗腐蚀性等良好的高温物理化学性能。单晶蓝宝石光纤可以在高于1000℃的超高温下传输光信号,基于其制作的蓝宝石光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器耐超高温、本征安全,适用于危险、恶劣的环境中,近年来,得到广泛研究,已研制出用于超高温环境的蓝宝石光纤温度、压力、振动传感器。文章综述了蓝宝石光纤F-P传感器的研究进展,介绍了课题组在蓝宝石光纤传感技术方面的研究成果,最后对传感器的研制提出了改进建议。     

蓝宝石光纤高温光学特性研究

实验研究了蓝宝石光纤在高温环境下(大于1000℃)的光学稳定性,以及光纤的自辐射、塑性弯曲对出射光信号的影响,结果表明蓝宝石光纤在高温下的光学传输损耗随时间增加,温度测量精度由信号的稳定性和光纤自辐射决定,而蓝宝石光纤的塑性弯曲引起的信号额外损耗比较小,在900nm处小于0.1 dB.光纤表面在高温下的永久损伤是产生这些性能劣变的主要原因,损伤的主要机制为外部杂质在高温下与光纤表面的相互作用.

Abstract：

The performance stability,self-radiation and plastically bend of sapphire fiber under high temperature are studied.Experimental results show the optical transmitter loss increases with time when sapphire fiber under high temperature environment.Temperature measurement precision depends on the stability of signal and the self-radiation of fiber.The additional loss caused by a single plastically bend is less than 0.1 dB at 900 nm,less than the loss.before bend.The permanent injury of the sapphire fiber surface is the main reason for deterioration.It is found that the surface injury is mainly attributed to the pollution of the fiber surface and the mutual reaction between the sapphire fiber and the polluted substance in the ambient environment.     

蓝宝石光纤高温光学特性研究

蓝宝石光纤物理化学性能稳定,熔点高（超过2000℃）,在0.3-4.0μm波段范围内透光性好,具有光波导的特点,在高温光纤传感和近红外传感等领域有很好的应用前景.实验从蓝宝石光纤在高温环境下（大于1000℃）的光学稳定性、光纤的自辐射、塑性弯曲对出射光信号的影响3个方面进行研究,结果表明,蓝宝石光纤在高温下的光学传输损耗随时间增加,温度测量精度由信号的稳定性和光纤自辐射决定,而蓝宝石光纤的塑性弯曲引起的信号额外损耗比较小,在900 nm处小于0.1dB.光纤表面在高温下的永久损伤是产生这些性能劣变的主要原因,损伤的主要机制为外部杂质在高温下与光纤表面的相互作用.为了保护蓝宝石光纤传感头在高温下的稳定工作,有必要在光纤表面制作保护层和采用合适的保护套.     

蓝宝石光纤法布里-珀罗高温传感的实验研究

进行了基于蓝宝石光纤及晶片的光纤法布里- 珀罗(F-P)高温传感器研究。理论仿真分析了传感器温度传感灵敏度及干涉光谱信号质量 随蓝宝石晶片厚度 变化趋势。结果表明,在信噪比(SNR)为30〖J P ＋2〗dB、晶片厚为75μm时,可避免干涉光谱信号波峰干涉级次跳 变问题, 同时获得3.114nm/℃(1080℃)的温度传感 灵敏度。建立了高温传感器系统,并基于干涉光谱相位分析算法 进行解调,实现了130～1080℃测温范围,测 温误差小于±2.45℃, 1080℃下温度传感灵敏度测试值为2. 973nm/℃,与理论温度传感灵敏度基本吻合。     

塑性弯曲蓝宝石单晶光纤的光学特性研究

为满足医用激光传能要求,使用CO2激光对直径分别为550um和750um的两组蓝宝石单晶光纤进行了塑性弯曲,平均弯曲半径为3.0mm,由单个弯曲引起的额外损耗在900nm处小于0.1dB,对脉冲Nd:YAG激光能量传输的损伤阈值高于30MW/cm^2。实验结果表明,塑性弯曲蓝宝石光纤完全可满足医用激光传能的要求,并可减小输出端弯曲光纤头的体积,增大光纤激光传输应用系统的灵活性。     

传感与传能用蓝宝石单晶光纤的生长与光学特性

用激光加热小基座法生长了直径为２００～１０００μｍ，长度达５０ｃｍ的蓝宝石单晶光纤．对蓝宝石单晶光纤的光学传输特性进行了分析和测试，结果表明蓝宝石单晶光纤在可见到近红外波段具有良好的光学传输特性，可应用于高温传感和医用近红外激光传输．     

基于蓝宝石光纤的黑体腔瞬态高温传感器设计

介绍了一种将接触式和非接触式相结合的蓝宝石光纤黑体腔瞬态高温高温传感器,从黑体腔制作和微光信号探测方面进行了详细分析,最后给出了实验结果.实验结果表明,由于采用新型光电探测器和膜层材料,大大提高了传感器的测温范围和信噪比.该高温传感器的测试范围上限大于2 000℃,响应时间小于100 ms,能够满足科研和工业生产中特殊环境下的温度测量.     

中红外多波长辐射温度计的设计

介绍了以高信噪比同时测量近室温目标温度和光谱发射率的中红外多波长辐射温度计,详细说明了其光学系统及电气系统设计．采用高像质、大光通量的折反式光学系统和闪耀光栅分光系统,通过多元碲镉汞探测器线列及电气系统,可同时检测目标温度及发射率．内置黑体炉和热管恒温视场光栏和孔径光栏减小了周围环境温度漂移及杂散光对温度测量的影响．     

近场光学探测的光纤微探针研制

近场光学显微镜可以突破传统光学显微镜的衍射极限限制，其分辨能力主要取决于探针的几何尺寸，而与波长无关。本文介绍了应用化学镀和烧结渗金镀制金膜制作纳米级光纤微探针的方法。     

红外光纤用于低温辐射测温的研究

探讨了将红外光纤（束）直接与靶目标和探测器耦合，用于低温辐射测温的理论和技术．导出了光纤的有效临界角．证明了在直接耦合时，光纤（束）接收和传输的功率与光纤和靶目标表面耦合间距无关；当耦合准直角变化在±１５°范围时，与准直角无关     

低损耗氟化物玻璃光纤的研制

介绍低损耗氟化物玻璃光纤的制备方法,包括高纯原料和光纤的制备,获得氟塑料包皮的氟锆酸盐玻璃光纤在2.4μm处的最低损耗为75dB/km.     

一种基于FBG和LPG的温控报警模型

文章依据FBG温度传感的原理以及LPG滤波技术,提出了一种新的光纤光栅温度报警模型.用MATLAB对系统所采用的方法进行了模拟,结果表明该系统能满足温度报警的要求.     

国际上光纤通信技术发展的新趋势

光纤通信技术具有广阔的应用前景。为扩大光纤通信技术的应用领域,必将对光纤通信技术的发展提出一系列的新要求。本文拟从光纤、连接技术、光源和探测器、光电子集成、光调制器和转换器等五个方面来具体阐述国际上光纤通信技术发展的新趋势。