[發(fā)明專利]一種球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111673493.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN114526835A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭皓文;康利軍;殷俊;單娟;周航;翟凱旋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安和其光電科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32;G01K1/12;G02B6/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本發(fā)明涉及熒光光纖結(jié)構(gòu)，具體涉及一種球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)及制備方法，用于解決現(xiàn)有平端面熒光光纖結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、合格率低、不適用于高電場(chǎng)環(huán)境、采用的耐高溫光學(xué)膠水在過(guò)高溫度下后會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的碳化和黃變現(xiàn)象而阻隔測(cè)溫層對(duì)熒光的傳輸?shù)牟蛔阒?。該球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)包括熒光光纖，所述熒光光纖一端端部為半球形結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置在半球形結(jié)構(gòu)球面上的測(cè)溫結(jié)構(gòu)，所述測(cè)溫結(jié)構(gòu)包括與半球形結(jié)構(gòu)的球面連接的測(cè)溫層和設(shè)置在測(cè)溫層外的加固層；所述測(cè)溫層為二氧化硅和熒光物質(zhì)的混合物，加固層為耐高溫環(huán)氧樹脂膠。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種球形端面熒光光纖制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熒光光纖結(jié)構(gòu)，具體涉及一種球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)

熒光光纖測(cè)溫原理基于稀土熒光物質(zhì)的材料特性實(shí)現(xiàn)測(cè)溫功能，當(dāng)某些特種稀土敏感材料在受光激勵(lì)后，發(fā)射出可見的線性光譜，即熒光，激勵(lì)光消失后，熒光通常以指數(shù)的形式衰落，指數(shù)衰落的時(shí)間常數(shù)稱為熒光壽命，熒光壽命與溫度之間具有單調(diào)性，可以利用熒光壽命對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。熒光光纖測(cè)溫要求具有穩(wěn)定的激勵(lì)光源和信息通道，因此在定量的激勵(lì)光源激發(fā)下，為了更好更多的激發(fā)光學(xué)信號(hào)，光纖端面的結(jié)構(gòu)起著決定性的作用。

現(xiàn)有熒光光纖的探頭部位采用研磨工藝制備的平端面結(jié)構(gòu)，其測(cè)溫結(jié)構(gòu)為設(shè)置在平端面結(jié)構(gòu)上的熒光粉和耐高溫光學(xué)膠水的混合物，制備時(shí)先將液態(tài)混合物涂抹于平端面結(jié)構(gòu)上，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)峁袒?，現(xiàn)有平端面熒光光纖結(jié)構(gòu)具有以下不足之處：(1)工藝復(fù)雜，加工耗時(shí)，工人掌握難度大，每一次研磨需要和不同的研磨紙對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)四道研磨，對(duì)研磨壓力的調(diào)節(jié)，需要根據(jù)平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作，無(wú)法標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)；(2)光纖端面的合格率低，加工時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低，需要大量耗材，浪費(fèi)資源；(3)產(chǎn)出的光纖端面平整、棱角分明，在高電場(chǎng)環(huán)境下放電幾率較大，因此不適用于高電場(chǎng)的環(huán)境；(4)耐高溫光學(xué)膠水在過(guò)高溫度下后會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的碳化和黃變現(xiàn)象而阻隔測(cè)溫層對(duì)熒光的傳輸，從而影響測(cè)溫信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有平端面熒光光纖結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、合格率低、不適用于高電場(chǎng)環(huán)境、采用的耐高溫光學(xué)膠水在過(guò)高溫度下后會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的碳化和黃變現(xiàn)象而阻隔測(cè)溫層對(duì)熒光的傳輸?shù)牟蛔阒?，而提供一種球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)及制備方法。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了如下技術(shù)解決方案：

一種球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)，包括熒光光纖，所述熒光光纖一端端部為半球形結(jié)構(gòu)，其特殊之處在于：還包括設(shè)置在半球形結(jié)構(gòu)球面上的測(cè)溫結(jié)構(gòu)，所述測(cè)溫結(jié)構(gòu)包括與半球形結(jié)構(gòu)的球面連接的測(cè)溫層和設(shè)置在測(cè)溫層外的加固層；所述測(cè)溫層為二氧化硅和熒光物質(zhì)的混合物，加固層為耐高溫環(huán)氧樹脂膠。

進(jìn)一步地，所述半球形結(jié)構(gòu)為樹脂半球透鏡。

進(jìn)一步地，所述半球形結(jié)構(gòu)為通過(guò)熔接方式燒制的半球形光纖。

進(jìn)一步地，所述測(cè)溫結(jié)構(gòu)粘附在半球形結(jié)構(gòu)的球面上，通過(guò)熱固化方式進(jìn)行固定。

進(jìn)一步地，所述二氧化硅為二氧化硅粉末，所述熒光物質(zhì)為熒光粉，所述二氧化硅和熒光物質(zhì)之間的質(zhì)量比是1:4～6。

同時(shí)，本發(fā)明還提供一種球形端面熒光光纖制備方法，其特殊之處在于，基于上述球形端面熒光光纖結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

步驟(1)、將二氧化硅和熒光物質(zhì)按照質(zhì)量比為1:4～6混合，形成測(cè)溫層混合物，將測(cè)溫層混合物放置于加熱裝置內(nèi)設(shè)置的陶瓷容器中升溫至500℃以上，直至測(cè)溫層混合物由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)；

步驟(2)、將熒光光纖的半球形結(jié)構(gòu)伸入步驟(1)所得液態(tài)測(cè)溫層混合物中，使液態(tài)測(cè)溫層混合物包裹于半球形結(jié)構(gòu)的球面上，隨后將半球形結(jié)構(gòu)提出液態(tài)測(cè)溫層混合物并在加熱裝置內(nèi)懸停，直至液態(tài)測(cè)溫層混合物變?yōu)榫w狀且附著于半球形結(jié)構(gòu)的球面上，形成測(cè)溫層；