中国建筑材料科学研究总院，绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024
本文通过熔融金属法在线制备镀锌石英光纤，并探究涂覆温度对镀锌石英光纤表面质量和力学性能的影响。通过图像处理软件统计镀层包覆率，通过扫描电子显微镜、偏反光显微镜和激光共聚焦显微镜分别测量镀层厚度、晶粒尺寸和粗糙度，发现随着涂覆温度的升高，镀层包覆率和镀层厚度均减小；镀层凝固时间延长，晶粒尺寸增大；镀层粗糙度逐渐增大。通过抗拉试验机测量镀锌石英光纤的最大拉断力，与裸光纤相比，提升了139%。
镀锌石英光纤 熔融金属法 涂覆温度 镀层包覆率 界面结合 抗拉性能 Zn coated silica fiber molten metal method coating temperature coating coverage rate interface combination tensile property
1 北京科技大学能源与环境工程学院, 北京 100083
2 河钢集团钢研总院, 石家庄 050023
3 北京联合大学生物化学工程学院, 北京 100023
工业烟气一氧化碳(CO)的催化净化对高活性耐久结构型催化剂的需求日渐迫切。将多元金属氧化物催化剂涂覆到堇青石蜂窝载体上制得了一系列结构型催化剂。结果表明, 硅溶胶与热风吹动干燥可促进粉末催化剂均匀致密平铺在载体表面, 提高了结构型催化剂的抗脱落性能与催化性能, 优选催化剂超声60 min后的涂层脱落率为0.97%; 在7 500 h-1空速、1% CO、8%水蒸气含量、110 ℃可达到99% CO催化效率, 并在72 h内保持稳定; 在实际烧结烟气条件下, 720 h后CO催化效率可稳定在86%以上。
结构型催化剂 涂覆制备 一氧化碳 催化净化 脱落率 structural catalyst coating preparation carbon monoxide catalytic removal shedding rate
1 广安职业技术学院土木工程学院，广安 638000
2 四川农业大学土木工程学院，都江堰 611800
通过对混凝土试件进行试验研究，在应变率为0.000 3 s-1和0.065 s-1的加载条件下进行三点弯曲试验，模拟静态荷载和冲击荷载，评估聚氨酯(PU)涂层在静态荷载和冲击荷载作用下增强混凝土试件力学响应的有效性。结果表明，PU涂层(在混凝土试件的正面或反面)的应用对提高混凝土结构的延性具有积极作用，最大应变和累积应变能随着PU涂层厚度的增加近似线性增加，反面涂覆的方法在静态荷载作用下对混凝土结构的加固效率更高，采用正面涂覆的方法可增强混凝土结构的抗冲击性，通过增加涂层厚度能有效提高加固能力。PU涂层在试件的最终破坏过程中不会脱胶，这意味着材料具有良好的附着力，能有效减弱试件的破碎效应。
聚氨酯 混凝土梁 涂覆厚度 动态加载 三点弯曲 裂纹模式 polyurethane concrete beam coating thickness dynamic loading three point bending fracturing mode
中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
金属涂层光纤较传统有机涂层光纤具有高热稳定性、抗振动干扰等显著优势，但金属涂层光纤的连续在线制备技术在国内仍处于探索研发阶段，这也直接导致金属涂层光纤无法大批量连续生产，一定程度制约了我国高功率光纤激光器的飞速发展。提出并研制了一种基于熔融金属冷凝涂覆法的金属涂层光纤在线制备装置，经与光纤拉丝塔耦合，能够实现边拉丝边涂覆金属，并且涂层厚度可控。基于该工艺成功拉制了涂层均匀、涂层表面质量良好、直径稳定的铝涂层光纤。通过实验和模拟计算，探讨了影响光纤金属涂覆层质量的影响因素，主要包括了光纤入口温度、液铝温度、模具孔径、接触距离等。通过研究，确定了最佳铝液温度为663~690 ℃，且发现涂覆厚度与铝液温度的线性递减关系；计算了拉丝速度与冷却距离的关系；给出了陶瓷上下模具螺丝的孔径大小、光纤与液态铝接触深度的最佳值。研究成果为金属涂覆光纤的批量生产问题提供了解决方案，为打破国际技术垄断奠定了基础。
金属涂层光纤 熔融金属冷凝涂覆 在线金属涂覆 光纤激光器 metal-coated fiber molten metal condensation coating online metal-coated fiber laser 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210269
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工信部重点实验室, 江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 211106
为了提高光纤宏弯温度传感器的性能,提出了一种基于聚酰亚胺(PI)涂覆的新颖光纤宏弯温度传感器。利用基于纤芯-包层-无限涂覆层结构的光纤弯曲损耗-温度测量方法确定了传感器的光纤弯曲半径,将PI薄膜涂覆在1060-XP光纤包层外获得了新型的光纤宏弯温度传感器。该传感器的温度传感实验结果表明,PI涂覆不仅能提升光纤的机械性能和耐热性,还可实现温度灵敏度和温度测量分辨能力的显著提高。该新颖的光纤宏弯温度传感器可实现-20~100 ℃的宽温测量范围,温度灵敏度为0.072 dB/℃,分辨能力为0.14 ℃。与其他光纤宏弯温度传感器相比,所设计的传感器的温度传感性能显著提高。
光纤光学 光纤传感器 光纤宏弯 纤芯-包层-无限涂覆层结构 温度传感 聚酰亚胺
1 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430070
传统石英光纤的涂覆层一般是聚合物，在高温下极易发生降解，这种特性是光纤在高温环境下难以被应用的主要原因。金属材料比聚合物具有更好的耐高温特性，可以有效地保护光纤表面免受侵蚀，是耐高温光纤涂覆层材料的研究热点。本文分析和对比了五种主要的光纤表面金属化涂覆方法（真空蒸镀、溅射、电镀、化学镀、熔融涂覆）。结果表明，金属化光纤适宜在极端环境中进行信息的传输和传感，因为化学镀较为经济环保，已成为目前光纤小范围金属化的主要方法；熔融涂覆技术利用拉丝塔在线制备耐高温光纤，是金属化工业生产的主流选择。
光纤光学 光纤 金属涂层 涂覆方法 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0500002
1 安徽工程大学机械工程学院，安徽 芜湖 241000
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
惯性约束核聚变系统中，SiO2溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中，但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺，该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜进行了探究，对涂覆后的光栅表面形貌使用光学显微镜、轮廓仪及原子力显微镜进行了检测，并对光栅零级和负一级衍射效率的大小和均匀性进行了测试。结果表明，相比于旋涂法，弯月面法涂覆后的光栅表面更为光滑，光栅槽填充一致性更好，原始槽型保持度更高，工艺可重复性更好且膜厚更均匀。衍射效率测试结果表明，弯月面法涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜可有效提高光束采样光栅的零级衍射效率，与未涂覆相比增大了约3.8%，与理论计算结果基本吻合，且涂覆后光栅衍射效率的均匀性变得更好。
光栅 光束采样光栅 SiO2溶胶凝胶增透膜 弯月面涂覆 旋涂 衍射效率 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0105001
特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海先进通信与数据科学研究院，上海大学，上海 200444
本文基于TDLAS技术，采用设计制备的微纳光纤气体吸收池，搭建了一套全光纤的NH3浓度检测系统。NH3检测系统的核心部分气体传感通过1.51 μm的微纳光纤完成，该系统检测结果表明，NH3在20000 ppm-100000 ppm浓度范围内，解调的二次谐波幅值与对应浓度之间具有良好的线性关系(拟合方程相关系数R=0.9962)。为了提高NH3浓度的检测性能，采用纳米金涂覆微纳光纤以增强光纤的倏逝场效应。根据实验结果，纳米金涂覆后的微纳光纤NH3浓度检测系统灵敏度有了很大提升，NH3浓度的检测下限可达到260 ppm。对不同浓度的NH3反复监测显示该检测系统稳定性良好，最大相对误差为5.38%，适用于长期稳定性的NH3监测，具有广泛的应用前景。
TDLAS技术 微纳光纤 纳米金涂覆 NH3浓度检测 technology of TDLAS microfiber gold-nanosphere coating NH3 concentration detection
为了研究单模光纤宏弯损耗特性与温度变化的关系, 文章根据Faustini L提出的理论公式进行了热光效应和热膨胀效应修正, 基于该公式对温度影响下的纤芯—包层—无限涂覆层结构SMF28和1060XP单模光纤宏弯损耗分别进行了仿真分析, 探究了温度、波长和弯曲半径等因素对单模光纤宏弯损耗特性的影响, 并得到两种单模光纤与温度之间的线性拟合结果。研究结果表明, 宏弯损耗随弯曲半径的减小而增大, 随波长的增大而增大, 随温度的升高而减小; 当弯曲半径和波长一定时, 宏弯损耗与温度之间具有单调性; 增大弯曲圈数可有效增加其对温度的灵敏度。
单模光纤 宏弯损耗 纤芯-包层-无限涂覆层 温度传感器 single-mode fiber macro-bending loss core-cladding-infinite coating temperature sensor
