[實(shí)用新型]光纖光柵傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220661628.2
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN202994328U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范元媛;沙鵬飛;宋興亮;趙江山;李慧;鮑洋;周翊;王宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種ArF準(zhǔn)分子激光器，尤其涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測ArF準(zhǔn)分子激光器腔內(nèi)溫度的光纖光柵傳感器，屬于光纖傳感領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

在ArF準(zhǔn)分子激光器中，作為激光工作增益介質(zhì)的氣體存在最佳溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)，激光器具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率和輸出能量穩(wěn)定性，所以輸出激光的性能在一定程度上取決于放電腔的工作溫度。而在準(zhǔn)分子激光器工作時(shí)，高壓氣體放電及風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等會引入大量廢熱，導(dǎo)致腔內(nèi)溫度升高，若不能采取有效的散熱措施，會導(dǎo)致激光輸出質(zhì)量下降，激光器能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性也會受到很大影響。因此需要對腔內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測以便采取相應(yīng)措施進(jìn)行溫控(如：確定散熱器的安放位置和散熱量)。但是，由于工作氣體F²具有強(qiáng)腐蝕性，常規(guī)的測溫方法都不再適用。?

目前測量準(zhǔn)分子激光器腔內(nèi)溫度大多依靠表面鍍鎳的鉑熱電阻實(shí)現(xiàn)，測量靈敏度較低，受外界因素影響較大，且多點(diǎn)測溫時(shí)，各點(diǎn)都要安放感應(yīng)裝置、控制裝置等，設(shè)備復(fù)雜，系統(tǒng)龐大。光纖光柵作為一種波長選擇反射器，反射光波長會受環(huán)境變化的影響從而產(chǎn)生移動，利用這一特性可以精確的探測溫度、應(yīng)力、位移等物理量，且本質(zhì)安全、重量輕、體積小、抗電磁干擾、抗高溫、抗高壓、靈敏度高，已被成功應(yīng)用于建筑、隧道、梯壩、電網(wǎng)、油罐等生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域。?

利用光纖光柵進(jìn)行ArF準(zhǔn)分子激光腔內(nèi)溫度測量時(shí)，由于腔內(nèi)具有強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，且腔內(nèi)壓強(qiáng)較高，光纖光柵不能直接裸露接觸，所以測試前需要對光纖光柵進(jìn)行一定的封裝處理。?

申請?zhí)枮?00410018765.4的中國發(fā)明專利中提到了一種光纖光柵溫度傳感器及其制造方法，但是這種傳感器金屬腔的兩端均直接用環(huán)氧樹脂等固化劑密封，無法用于高壓、高腐蝕性環(huán)境。?

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題?

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖光柵溫度傳感器無法用于密封高壓、強(qiáng)腐蝕性環(huán)境的問題。?

(二)技術(shù)方案?

本實(shí)用新型提供一種封裝簡單，無機(jī)械運(yùn)動的長壽命的用于精確測量ArF準(zhǔn)分子激光器腔內(nèi)溫度的光纖光柵傳感器。?

本實(shí)用新型提供的光纖光柵傳感器，用于精確測量激光腔內(nèi)溫度并實(shí)施相應(yīng)的熱管理。本實(shí)用新型所述的熱管理即對激光器腔內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而采取相應(yīng)的溫控冷卻方案，以盡量避免各種熱致激光輸出質(zhì)量、能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性等的下降。?

本實(shí)用新型提供的光纖光柵溫度傳感器能屏蔽壓力等其他物理量，只單獨(dú)監(jiān)測溫度這一個(gè)物理量，以達(dá)到精確測量ArF準(zhǔn)分子激光器腔內(nèi)溫度的目的。?

本實(shí)用新型提供的光纖光柵溫度傳感器體積小巧輕便，基本不會對所測環(huán)境的氣流場等產(chǎn)生影響。?

本實(shí)用新型提供一種精確測量ArF準(zhǔn)分子激光器腔內(nèi)溫度的光纖光柵傳感器，包括：表面鍍鎳的不銹鋼管、再涂覆后的光纖光柵傳感頭、充滿所述不銹鋼管內(nèi)部的導(dǎo)熱膠，所述光纖光柵傳感頭的一端連接傳輸光纖；由所述光纖光柵傳感頭、與所述光纖光柵傳感頭一端連接的傳輸光纖以及充滿不銹鋼管內(nèi)部的導(dǎo)熱膠組成的光纖光柵傳感元；所述不銹鋼管封裝所述光纖光柵傳感元；?

所述的不銹鋼管一端不開口，另外一端開口供光纖信號導(dǎo)出，其中要插入待測激光腔殼體的不銹鋼管一端是不開口的，以抵抗激光腔內(nèi)高壓，并隔離強(qiáng)腐蝕氣體。?

所述不銹鋼管的開口端設(shè)置光纜銜接管以及頂端凸出的出線管。?

在所述不銹鋼管的周圈設(shè)置有固定環(huán)臂、固定環(huán)臂上設(shè)置有固定螺孔，固定環(huán)臂內(nèi)側(cè)設(shè)置有密封圈。?

所述構(gòu)成光纖光柵傳感頭的光敏光纖是再涂覆結(jié)構(gòu)，其制作過程為：首先在去除涂覆層的裸光敏光纖上刻寫光纖光柵，然后利用涂覆液對其進(jìn)行再涂覆，以增強(qiáng)其機(jī)械性能并保護(hù)光柵不與外界直接接觸。?

所述光纖光柵傳感頭的一端與傳輸光纖是通過熔接而連接。?

所述不銹鋼管為表面鍍鎳的耐氟材料，厚度為2mm以上，管外徑略小于激光腔殼體所預(yù)留的測量孔直徑，管內(nèi)徑尺寸足夠放置光纖光柵及導(dǎo)熱硅膠。?

所述不銹鋼管不開口一端插入待測激光腔殼內(nèi)后，所述固定環(huán)臂、固定螺孔用于將傳感器與激光腔殼體固定，其中激光腔殼體上有與固定螺孔對應(yīng)的固定螺紋。?

所述密封圈為耐氟橡膠材料，纏繞于固定環(huán)臂內(nèi)側(cè)并置于固定環(huán)臂和激光腔殼體之間，以便密封激光腔殼體，防止腔內(nèi)高壓有毒氣體泄露。?