[發明專利]采用量子點納米復合材料的光纖溫度測量

在審

• 申請號: 202011625397.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN113075762A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: C·梅爾;H·塞因
• 申請（專利權）人: 萊尼電纜有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/44;G01K11/32
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨

本發明涉及一種用于光纖溫度測量的方法和裝置。本發明還涉及采用包含聚合物和量子點(QD)的納米復合材料(NK)的多模石英玻璃纖維及其制造。這些是基于光纖的表面上的量子點的依賴于溫度的發射。

技術領域

本發明涉及一種用于光纖溫度測量的方法和裝置。本發明還涉及采用包含聚合物和量子點(QD)的納米復合材料(NK)的多模石英玻璃纖維及其制備。這些是基于光纖表面上量子點的依賴于溫度的發射。

背景技術

對于許多應用來說，光學溫度測量(固定或空間分辨)提供了較之電氣測量的優勢，并且在某些情況下是必不可少的。一些優點是例如更高的精度、與HV環境的兼容性、在測量點與評估裝置之間可實現的大距離以及與通信網絡中的光學數據傳輸的兼容性。

對于以下應用，光學溫度測量已經比電氣溫度測量更優選：

-金屬氧化物壓敏電阻作為可變電阻器，用于電容器組保護(固定測量)

-基于物理接觸的接通/關斷開關(固定測量)

-中壓線和連接點(取決于位置)。

基于關鍵部件和大型工廠的狀態測量，對大量數據進行智能評估和預防性維護可幫助避免大型工廠更長的停機時間。因此，新的光纖傳感器支持數字業務模型。

US 2010/0188652公開了涂覆有包含量子點(QD)的介質的單模光纖，該介質被施加到光纖段而沒有包層。介質的折射率低于纖芯的折射率(參見其[0044]段)。例如，在US2010/0188652中，建議對此介質使用PMMA。PMMA具有為1.48的折射率(在436nm的波長下)，并且因此不適合用作包層材料，也不適合于聚合物涂覆的石英玻璃纖維的多模應用。此外，該材料不能采用紫外線燈(汞蒸氣燈，LED)來固化。

US 2013/0048841 A1公開了在光纖的包層或芯部中的QD。包層還具有允許光通過光纖傳播的折射率(參見其第[0029]段)。但是，該文獻沒有提及在包層中具有紫外線固化聚合物的石英玻璃纖維。

US 2002/186921 A1公開了在光纖的包層中的QD，但是該包層不由聚合物組成。

US 2015/0369986 A1描述了具有纖芯和包層、用于發射出可見波長的漫輻射光纖，其中將散射層和可選的磷光體層施加到包層上。磷光體層可例如包含量子點。但是，包層不包含量子點。此外，沒有詳細解釋包含QD的納米復合材料。

Bueno等人(Temperature Sensor Based on Colloidal Quantum Dots-PMMANanocomposite Waveguides)描述了具有PMMA和QD(例如CdSe和CdTe)包層但不具有多模石英玻璃纖維的平面波導。如已經提到的，使用PMMA是不利的。PMMA在436nm波長處的折射率高于1.49[1,2,3]，并隨波長減小而增加。在該波長下，石英玻璃的折射率低于1.47。這意味著，采用PMMA作為包層時，無法產生在石英芯中傳播光的波導(沒有給出全反射的條件)。因此，PMMA不適合用作包層材料。

Bueno等人提出了將量子點用于光學溫度測量。但是，Bueno等人發現依賴于環境溫度(25-50℃)，CdSe QD的中心波長的變化可忽略不計。