[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器及其制作方法

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• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109827678A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬飛;張萌
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;H01S3/067
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器，傳感器的結(jié)構(gòu)為單模光纖-多模光纖-懸掛三芯中空特種光纖-多模光纖-單模光纖結(jié)構(gòu)，具體包括單模光纖、多模光纖、懸掛三芯中空特種光纖、鉺鐿共摻碲酸鹽玻璃微球；所述的鉺鐿共摻碲酸鹽玻璃微球內(nèi)置于懸掛三芯中空特種光纖中，懸掛三芯中空特種光纖中部通過熔融拉錐形成錐腰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器，其特征在于，所述的鉺鐿共摻碲酸鹽玻璃微球組成成分為72TeO₂-20ZnO-5Na₂CO₃-1.5Y₂O₃-0.5Er₂O₃-1Yb₂O₃。

3.一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器的制作方法，具體包括如下步驟：

(1)建立增益微球在光纖內(nèi)部耦合激發(fā)理論模型，設(shè)計并制作特種光纖；

(2)制備一種可以內(nèi)置增益微球的光纖結(jié)構(gòu)，耦合激發(fā)內(nèi)置微球；

(3)制備多組分玻璃，并將玻璃制成高品質(zhì)因素增益玻璃微球；

(4)將微球置于光纖內(nèi)部，完成封裝；

(5)測試增益微球的發(fā)光性能，表征溫度傳感特性。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器的制作方法，其特征在于，所述的步驟(1)具體包括：

所述的特種光纖的光纖折射率及纖芯直徑等參數(shù)為光纖倏逝場耦合效率最大時的光纖參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器的制作方法，其特征在于，所述的步驟(2)具體包括：

焊接單模光纖-多模光纖-懸掛三芯中空特種光纖結(jié)構(gòu)，其中多模光纖長度為2mm，懸掛三芯中空特種光纖長度為0.5mm；將中空光纖拉錐，錐腰直徑為30μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器的制作方法，其特征在于，所述的步驟(3)具體包括：

(3.1)多組分玻璃配方為72TeO₂-20ZnO-5Na₂CO₃-1.5Y₂O₃-0.5Er₂O₃-1Yb₂O₃按組分配方稱取高純粉末狀原料20g，在瑪瑙研缽中充分混合均勻；

(3.2)將混合均勻的物料倒入200ml剛玉坩堝中，在900℃下在馬弗爐中熔化30min，然后將玻璃熔體倒入預(yù)熱的不銹鋼模具中，退火3小時，然后慢慢冷卻到室溫；

(3.3)將制備好的碲酸鹽玻璃磨成粉末，并經(jīng)過300目篩網(wǎng)篩成更細的粉末并使其分散開來；將粉末倒入通有高純氮的電爐中，溫度設(shè)置800℃，氣體流速設(shè)置2L/min，在電爐底部放置裝有去離子水的培養(yǎng)皿收集微球；

(3.4)30秒后關(guān)閉氣閥，帶培養(yǎng)皿中的去離子水蒸發(fā)，將微球轉(zhuǎn)移到載玻片上，并在顯微鏡下觀察微球形貌。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光的溫度傳感器的制作方法，其特征在于，所述的步驟(4)具體包括：

(4.1)利用光纖拉錐平臺拉制單模光纖，錐腰直徑為30μm，并在中間剪斷，制成半拉錐光纖；

(4.2)將步驟(4.1)中焊接好的單模光纖-多模光纖-懸掛三芯中空特種光纖結(jié)構(gòu)放置在三維調(diào)節(jié)平臺上，并用光纖夾具固定；

(4.3)用半拉錐光纖將步驟(3)中制備好的鉺鐿共摻碲酸鹽微球吸附在光纖前端，放置在另一個三維調(diào)節(jié)平臺上，并用光纖夾具固定；

(4.4)在顯微鏡的觀察下，調(diào)節(jié)三維平臺，將微球放置在中空光纖內(nèi)部；

(4.5)將內(nèi)置微球的中空光纖另一端與多模光纖-單模光纖結(jié)構(gòu)焊接，制備成單模光纖-多模光纖-懸掛三芯中空特種光纖-多模光纖-單模光纖結(jié)構(gòu)，完成封裝。