作者单位
摘要
1 山东大学晶体材料国家重点实验室,晶体材料研究院,济南 250100
2 山东省工业技术研究院,济南 250100
蓝宝石单晶光纤结合了蓝宝石单晶熔点高、物理化学性能稳定的性能特点和光纤长径比大的结构优势,在高温传感、辐射探测等领域得到了广泛的研究。本文通过激光加热基座(LHPG)法成功制备出高质量蓝宝石单晶光纤,其最小直径为50 μm,具有极高的柔韧性。在此基础上系统研究了晶体取向、晶体直径、退火温度等因素对蓝宝石单晶光纤应力分布及力学性能的影响规律,所制备的蓝宝石单晶光纤抗拉强度超过3 000 MPa,展现出了优异的力学性能。
单晶光纤 蓝宝石光纤 单晶生长 激光加热基座法 光纤应力 抗拉强度 single crystal fiber sapphire crystal fiber single crystal growth laser-heated pedestal growth method fiber stress tensile strength 
人工晶体学报
2023, 52(7): 1335
何俊 1,2徐锡镇 1,2贺佳 1,2吴嘉烽 1,2[ ... ]王义平 1,2,*
作者单位
摘要
1 深圳大学 物理与光电工程学院 光电子器件与系统教育部重点实验室,广东 深圳 518060
2 深圳大学 广东省光纤传感技术粤港联合研究中心,广东 深圳 518060
在高速飞行器、航空发动机、核反应堆等**安全和国民经济的重要领域,需要实现1800 ℃以上的高温原位测量。常规石英光纤传感器受限于材料特性,无法在1000 ℃以上高温环境中长期稳定使用。单晶蓝宝石光纤具有极高的熔点(2053 ℃)和较低的传输损耗,是一种良好的高温传感材料。在单晶蓝宝石光纤内部刻写布拉格光栅,可以研制出蓝宝石光纤光栅传感器,具有耐温性能好、测量精度高、便于多点测量等优点,是当前最具发展前景的新型高温传感器件。首先介绍了蓝宝石光纤光栅高温传感器的工作原理和理论模型,接着介绍了利用飞秒激光制备蓝宝石光纤光栅的三种主流技术,包括相位掩模板扫描法、双光束干涉法、直写法,并从制备效率、光谱质量等方面比较了三种技术的优劣,指出飞秒激光直写法是制备蓝宝石光纤光栅高温传感器的最佳手段;然后介绍了蓝宝石光纤光栅的光谱优化方法,包括如何减小光栅光谱带宽和如何降低光谱噪声;进一步介绍了蓝宝石光纤光栅的高温传感特性、封装工艺及高温温度、应变传感应用;最后展望了蓝宝石光纤光栅传感器的未来发展趋势。蓝宝石光纤光栅高温传感器的快速发展和大规模推广应用,必将有助于解决当前我国航空航天、核电等领域重大装备结构健康监测的卡脖子难题。
高温传感器 蓝宝石光纤光栅 飞秒激光微加工 high-temperature sensor sapphire fiber Bragg grating femtosecond laser micromachining 
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220700
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
2 包头师范学院 物理科学与技术学院, 内蒙古 包头 014030
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 光纤传感器 法布里-珀罗腔 超高温 sapphire fiber optical fiber sensor Fabry-Perot cavity ultra-high temperature 
半导体光电
2022, 43(4): 704
作者单位
摘要
1 同济大学 物理科学与工程学院, 上海 200092
2 江苏师范大学 物理与电子工程学院, 徐州 221116
通过导模法(EFG)成功生长了蓝宝石单晶光纤(直径400~1000 μm, 长度500 mm)。光纤的横截面大致为圆形, 侧面无明显的小面, 直径变化小于40 μm。本研究对晶体缺陷, 例如微气泡, 包裹物和生长条纹等进行观察与分析, 得出: 大多数微气泡是球状的, 且存在于光纤的外侧缘; 在蓝宝石光纤外侧面也观察到少量的钼包裹物元素; 新模具在前几次使用中往往会产生更多的钼夹杂物, 在多次使用后降低。通过对熔体膜流体流动的实验和数值模拟, 研究蓝宝石光纤中微气泡尺寸和分布, 实验和数值模拟的结果显示出良好的一致性。微气泡的分布取决于熔体膜处的流体流动模式, 流体流动的涡流使微气泡在热毛细对流作用下移动到蓝宝石光纤外侧缘。633 nm处的吸收损耗为9 dB/m, 包裹物和表面不规则性会增加散射损耗。
蓝宝石光纤 导模法(EFG) 微气泡 钼包裹物 sapphire fibers edge-defined film-fed growth method micro bubble Mo inclusion 
无机材料学报
2020, 35(9): 1053
作者单位
摘要
上海大学 特种光纤与光接入网省部共建国家重点实验室培育基地, 上海 200444
单晶蓝宝石光纤具有热稳定性好、机械性能强、化学性能稳定等优点,在高温、高压等恶劣环境中的应用受到广泛关注. 介绍了单晶蓝宝石光纤的制备方法、基本特性及高温传输特性. 重点讨论了目前基于单晶蓝宝石光纤制备的高温传感器件,包括法布里-珀罗干涉仪、布拉格光栅、以及迈克尔逊干涉仪,并分析了这些传感器的制备方法和工作原理. 最后针对单晶蓝宝石光纤与传统单模光纤难兼容的问题,介绍了蓝宝石衍生光纤的制备及其传感器的最新进展,并展望了未来蓝宝石光纤的发展方向.
蓝宝石光纤 光纤传感器 布拉格光栅 法布里-珀罗干涉仪 迈克尔逊干涉仪 蓝宝石衍生光纤 Sapphire fiber Fiber sensor Fiber Bragg grating Fabry-Perot interferometer Michelson interferometer Sapphire-derived fiber 
光子学报
2019, 48(11): 1148004
作者单位
摘要
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 长春新产业光电技术有限公司, 吉林 长春130103
超连续谱激光是超快激光光源出现后的新方向, 是多种非线性光学效应的集中体现, 可应用于光谱探测、显微测量和化学传感等领域。利用可调谐飞秒激光器的不同波长输出抽运蓝宝石光纤, 获取光纤两端面输出的超连续谱。根据这些连续谱特征, 建立了一套以光纤前端面和半导体可饱和吸收镜(SESAM)反射面构成的较强谐振腔结构的超连续谱激光系统, 输出了中心波长为640 nm, 半峰全宽大于250 nm的超连续谱激光。结果表明, SESAM谐振腔结构能够减弱噪声并输出时谱一致的宽光谱激光。
激光器 超连续谱 半导体可饱和吸收镜 蓝宝石光纤 
中国激光
2017, 44(9): 0901002
梁伟龙 1,2,*周次明 1,2范典 1,2欧艺文 1,2[ ... ]李岩 1
作者单位
摘要
1 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学 光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室, 武汉 430070
提出并研制了一种基于蓝宝石晶片的光纤法布里-珀罗(法珀)高温传感器.该传感器采用斜端面蓝宝石光纤作传输波导, 蓝宝石晶片作法珀干涉仪, “陶瓷插芯-陶瓷套管”结构做为传感器的固定结构.通过傅里叶变换-最小均方差联合算法解调传感器的反射光谱, 实现了20℃~1 000℃范围内的温度测量, 测试准确度为±2.5℃.该传感器具有体积小、成本低、制作简单以及重复性高的优点, 可用于高温环境下稳定、精确的温度测量.
光纤法珀传感器 蓝宝石晶片 高温测量 蓝宝石光纤 算法 Fiber-optic Fabry-Perot sensor Sapphire wafer High temperature measurement Sapphire fiber Algorithm 
光子学报
2016, 45(12): 1228003
作者单位
摘要
浙江大学 光电科学与工程学院, 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
为了实现从室温到1000℃范围内的多点温度实时测量, 基于红蓝宝石光纤传感探头, 研制了一种连续快速温度测量的多通道光纤温度传感器.该系统结合了荧光测温和辐射测温原理, 可同时测量8个传感探头的温度随时间的变化信号.提出基于面积平衡计算的数字迭代算法用来计算荧光寿命.与快速傅里叶变换算法的仿真对比结果表明, 该算法计算速度快、抗噪声能力强、结果稳定性好、测量精度高.对系统进行长期的温度和稳定性实验, 结果表明该系统具有较高的稳定性和测量精度, 测温范围从室温到1000℃, 精度达±1℃.
光纤传感器 温度测量 蓝宝石光纤 辐射测温 数字迭代算法 Fiber optic sensors Temperature measurement Sapphire-ruby fibers Radiation Digital iteration algorithm 
光子学报
2016, 45(7): 070706001
作者单位
摘要
长春理工大学 理学院, 长春 130022
对飞秒激光作用蓝宝石光纤产生超连续谱进行了实验研究。选用脉冲宽度为50 fs的飞秒激光器作为泵浦光, 9 cm蓝宝石光纤为非线性介质; 当激光器中心波长分别为1 200 nm、1 300 nm、1 400 nm 、1 500 nm时,在蓝宝石光纤输出端均可获得红外和可见波段的超连续光源; 为了寻求可见波段更好的超连续光源输出, 在实验装置中加入半导体可饱和吸收体(SESAM), 利用光纤端面和SASEM构成谐振腔, 通过SESAM的反馈实现多次作用光纤。结果表明, 在可见波段内能够获得460~780 nm平坦稳定的超连续光源输出。
蓝宝石光纤 超连续光源 sapphire fiber super continuous light source semiconductor saturable absorber mirror (SESAM) SESAM 
光电技术应用
2015, 30(1): 22
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
综合分析了不同基质掺Yb3+光纤的材料特性,在改进的极限输出功率理论模型的基础上,对Yb3+掺杂的硅光纤、磷酸盐光纤、YAG晶体(或陶瓷)光纤以及蓝宝石光纤的单频极限输出功率特性进行了详细分析。计算结果表明,YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝宝石光纤单频极限输出功率可以达到10 kW以上。分析了单模情况下的极限输出功率,结果表明YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝宝石光纤在单模情况下也有较大优势,目前的单频激光功率还有很大的提升空间。对于单频激光光纤材料而言,降低受激布里渊散射(SBS)增益系数、提高导热性能是提高极限输出功率的有效途径。
激光器 单频光纤激光 极限输出功率 硅光纤 磷酸盐光纤 YAG光纤 蓝宝石光纤 
光学学报
2014, 34(1): 0114003

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