高温光纤光栅的研究进展

为了满足航空航天、导弹制导、冶炼等一些高温领域的传感测量需求,国内外学者对高温光纤光栅进行了大量的研究工作。对已报道的主要的高温光纤光栅进行了综述,按照光栅结构、特点和所用光纤的不同,将其分为Ⅱ型光纤光栅、ⅡA型光纤光栅、化学组分光纤光栅、掺杂特殊离子的光纤光栅、结构变化型长周期光纤光栅等,逐类进行了说明并对它们的制作方法、高温特性、优缺点等进行了介绍和简评,并对其发展前景和应用进行了展望。     

光纤高温传感器的研究进展及应用

对高温光纤温度传感器的最新研究进展做了简单的归纳和总结,阐述了几种典型的光纤高温传感器,对各种光纤传感器的工作原理和特点进行了详细的论述,最后对其应用前景进行了展望.研究表明:高温光纤温度传感器具有优良的特性,能够在恶劣环境下测量极高的温度.     

基于BOTDA的分布式光纤高温传感研究（特邀）

基于布里渊光时域分析（Brillouin optical time-domain analysis, BOTDA）测量技术分别研究了单模光纤、光子晶体光纤和镀金光纤在1100 ℃、1200 ℃和1000 ℃的高温传感特性,通过对石英光纤的布里渊频移（Brillouin frequency shift, BFS）跳跃现象和涂覆层燃烧现象进行研究,指出石英光纤均需要退火才能够达到热稳定状态。退火后,三种光纤的布里渊频移随温度呈非线性变化。其中,单模光纤和光子晶体光纤高温状态下涂覆层气化,二氧化硅发生晶化导致其机械强度大幅下降,因此仅能作为一次性高温传感器;镀金光纤由于金涂层具有较高的熔点和良好的气密性,高温退火后仍然能够保持良好的机械强度,因此可以作为一种重复使用的高温传感器。该研究有望为高温传感应用（如涡轮发动机内部温度监测）提供一种技术参考。     

光纤高温传感器研究现状及应用前景

重点论述几种典型光纤高温传感器的测温原理、研究现状、各自特点及适用环境,并对应用前景进行展望。研究结果表明,光纤高温传感器具有的众多优势使其能够在易燃易爆、剧烈震动、强电磁场和高速高焓等恶劣环境下准确测量高温。     

截面折变非对称型长周期光栅高温应变特性

研究了基于高频CO_2激光脉冲单侧写入的截面折变非对称型长周期光纤光栅(LPFG)高温特性及其在高温环境中的轴向应变特性。理论和实验表明在200～1000℃之间长周期光纤光栅的谐振峰漂移呈线性趋势;同时,在高温环境中其谐振峰随轴向应变也呈线性漂移,且不同谐振峰的温度和应变灵敏度也不同。利用这种新型长周期光纤光栅独特的高温应变特性可用一根光纤光栅实现对高温和应变的同时测量。     

光纤光栅高温应变测量及工作温区调控方法

光纤光栅由于自身材料限制,当测量500 ℃以上高温应变时,基底材料的热膨胀通常会导致光纤光栅断裂,因而在高温环境中光纤光栅的应用受限。为解决此问题,该文提出了一种为光纤光栅提供冗余光纤高温应变测量思路,探索了冗余光纤的控制方法及工艺。通过搭建测试高温应变实验平台,对冗余光纤控制方法进行了实验验证。实验结果表明,此方法封装的光纤光栅可实现500~1 000 ℃下应变测量,进行应变测量时表现出良好的线性特性,相关系数超过0.999,应变灵敏度为1.44 pm/με,与常温下光纤光栅性能相同。该方法操作简单,具有可重复性,极大地提高了光纤光栅的高温应变测量范围,具有良好的应用前景。     

激光脉冲制作的长周期光纤光栅/法布里-珀罗高温-应变组合传感器

在很多高温环境应用中,诸如发动机、飞机和宇航器、复合材料的健康监测,需要精确测量应变。针对这种场合提出了一种基于激光脉冲制作的长周期光纤光栅/法布里-珀罗(LPFG/F-P)温度-应变组合光纤传感器。该传感器由长周期光纤光栅与光纤法布里-珀罗干涉传感器级联构成,其中长周期光纤光栅由高频CO2激光脉冲制作,用于监测温度;光纤法布里-珀罗干涉传感器由157nm准分子激光脉冲制作,用于监测应变。这种新型组合光纤传感器最大的特点是能承受500℃的高温并能在高温环境下实现应变的精确测量,可望在高温恶劣环境条件下的结构(如飞机发动机)健康监测、复合材料生产过程监测等应用中发挥重要作用。     

光纤高温传感器

本文报道的光纤高温传感器是由镀制在高温光纤端头的陶瓷膜黑体腔,高低温光纤传输系统和光电探测器组成。仪器经检定,测温范围为200～1200℃,可分辨温度优于0.6℃,空间分辨率约1.5厘米。     

传感用耐热光纤技术

分析了普通光纤高温下的破坏机理,设计了新型耐热光纤的结构,通过采用分解温度高的有机聚合物作为光纤的内涂层和缓冲层,不但可以大幅度提高光纤的耐热性能,而且光纤的光学性能良好.实验制备出的800余米光纤样品,主要性能可以满足实际应用的基本要求,经过在200℃的温度下,恒温24小时的高温试验,光纤涂层没有受到明显破坏,仍然具有一定的机械强度,可以满足200℃环境下的使用要求.     

蓝宝石单晶光纤高温仪的研制

报道了双波长蓝宝石单晶光纤高温仪的研制工作．对蓝宝石单晶光纤高温传感头的热辐射特性进行了理论分析和实验研究，并在此基础上研制了双波长蓝宝石单晶光纤高温仪，仪器的测温范围为８００～１７００℃，测温精度可望达到０．２％（１０００℃时），分辨率为１℃，可应用于科研和工业生产中某些特殊环境下的温度测量．     

用于现代雷达系统的光波导

介绍了用于现代雷达系统的光波导的基本特性和设计考虑，包括其物理和传输性能。简介光波导的种类，讨论几种常用的光耦合技术和波导材料。指出光波导在现代雷达系统中应用的未来发展方向。     

用于红外激光传输及光纤传感应用的矩形Y_2O_3-ZrO_2单晶光波导

通过精确的切割和良好的抛光 ,从Y2 O3 稳定的ZrO2 块状单晶制得可用于红外激光传输及光纤高温传感的高品质Y2 O3 ZrO2 单晶矩形光波导 .获得的矩形波导截面大于 1mm× 1mm ,长度在 4 5mm～ 6 5mm之间 .波导的光学性能比用常规LHPG系统生长的Y2 O3 ZrO2 单晶光纤优越得多 ,在 90 0nm波长处的光学损耗小于 0 .0 3dB cm ,对 1.0 6 μmNd :YAG激光脉冲的损伤阈值为 0 .98MW cm2 ,并且能耐受 2 30 0℃的高温 .实验结果表明 ,这些波导有望在红外激光传输和 2 0 0 0℃以上的高温光纤传感等领域得到应用 .     

光波导用氟化物玻璃薄膜

系统回顾了光波导用氟化物玻璃薄膜的研究历史,总结了其制备方法与研究现状,重点介绍了氟化物玻璃薄膜在无源光波导和有源光波导上的应用,并对其前景进行了展望.     

填充混合液体的光子晶体光纤温度传感研究

为获得高灵敏度光子晶体光纤温度传感,在实心光子晶体光纤（PCF）空气孔中填充氯仿和酒精等高折射率热敏液体的混合物。理论上采用有限元法分析了温度对光纤模场面积和限制损耗的影响。通过调节液体的混合比,使损耗对温度的灵敏度达到最大值,实现了高灵敏度PCF温度传感。实验表明,填充液体的长为4mm的PCF温度传感器,灵敏度经检测...     

可弯曲的低损耗太赫兹波导研究进展

近年来,随着太赫兹(THz)时域光谱系统的发展,THz波导作为用于THz波传输的器件一直都是研究的重点,而寻找低损耗的材料和可弯曲的结构一直是研究人员的目标。介绍了THz时域光谱系统的现状,并总结了传统波导技术应用于THz领域时的一些不足之处。重点介绍了基于三种不同工作原理的新型THz波导,并对比了各自的优缺点,这三种原理分别是金属面反射、介质界面全反射以及反共振反射。最后简要介绍了可弯曲低损耗THz波导的应用现状及后续工作方向。     

用于大功率红外传输的特种光纤

评述了红外传输光纤中的氧化物光纤、氟化物光纤、硫族化物光纤、晶体光纤、空芯光纤、液芯光纤等国内外研制和应用的现状和特点.     

光纤传感器现状

分析了近年来世界范围内光纤传感器技术的应用和发展。与传统的各类传感器相比,光纤传感器有一系列独特的优点,如灵敏度高,抗电磁干扰、耐腐蚀,便于实现多路技术,结构简单,体积小,重量轻,耗电少等。应力、温度、气压是目前应用最广泛的光纤传感器,而光纤光栅传感是目前研究最广泛的光纤传感技术。光纤陀螺仪、光纤电流传感器是比较成熟的光纤传感器,已成功地实现了商业化。最后,讨论在应用光学动态发展中光纤传感器的技术与商业发展趋势。     

Light‐Guiding Biomaterials for Biomedical Applications

Optical techniques used in medical diagnosis, surgery, and therapy require efficient and flexible delivery of light from light sources to target tissues. While this need is currently fulfilled by glass and plastic optical fibers, recent emergence of biointegrated approaches, such as optogenetics and implanted devices, calls for novel waveguides with certain biophysical and biocompatible properties and desirable shapes beyond what the conventional optical fibers can offer. To this end, exploratory efforts have begun to harness various transparent biomaterials to develop waveguides that can serve existing applications better and enable new applications in future photomedicine. Here, the recent progress in this new area of research for developing biomaterial‐based optical waveguides is reviewed. It begins with a survey of biological light‐guiding structures found in plants and animals, a source of inspiration for biomaterial photonics engineering. The review then describes natural and synthetic polymers and hydrogels that offer appropriate optical properties, biocompatibility, biodegradability, and mechanical flexibility have been exploited for light‐guiding applications. Finally, perspectives on biomedical applications that may benefit from the unique properties and functionalities of light‐guiding biomaterials are discussed briefly.     

金属包层渐变折射率平板波导传播特性

本文采用多层线型分割近似，结合欧姆损耗微扰法，分析了金属包层渐变折射率平板波导的传播特性。按此方法计算了几类典型波导的传播常数数值，结果均与精确值相吻合，且物理概念清楚，计算方法简单。     

我国光纤传感技术现状和展望

光纤通信和光纤传感是光纤技术两大应用领域.光纤传感由于具有良好的抗电磁干扰、高电磁绝缘性、本质安全和可成网等诸多优点,因而对科学技术和国防建设的发展都有很大地促进作用,文中对我国光纤传感技术现状进行了介绍和分析。