高温再生光纤光栅温度传感器封装技术 被引量：21

1

作者 薛渊泽 王学锋 +1 位作者 唐才杰 蓝天 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第5期49-51,共3页

针对光纤光栅高温再生后机械强度降低、易断裂的问题,开展了高温再生光纤Bragg光栅(RFBG)温度传感器封装技术研究,提出了一种石英—陶瓷管封装的高温再生光纤光栅温度传感器结构。通过1 000℃高温退火得到了高温再生光纤光栅温度传感器... 针对光纤光栅高温再生后机械强度降低、易断裂的问题,开展了高温再生光纤Bragg光栅(RFBG)温度传感器封装技术研究,提出了一种石英—陶瓷管封装的高温再生光纤光栅温度传感器结构。通过1 000℃高温退火得到了高温再生光纤光栅温度传感器,并对其进行了标定,对其测量精度和高温稳定性进行了测试。结果表明:制得的再生光纤光栅温度传感器反射光谱信号良好,测量精度优于±3℃,1 000℃高温下保持5 h的温度偏差为±0. 6℃。 展开更多

关键词 光纤光学 再生光纤Bragg光栅 退火 高温传感

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再生光纤布拉格光栅的研究进展 被引量：14

2

作者 薛渊泽 王学锋 +2 位作者 罗明明 唐才杰 蓝天 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第2期63-72,共10页

再生光纤布拉格光栅是通过对普通光纤布拉格光栅进行高温退火处理得到的一种耐高温光纤光栅,因其在高温下具有光栅光谱不衰退的特性,光纤光栅传感应用于高温环境成为可能。由于再生光纤光栅具有制作简单、成本低廉、传感性能良好等优势... 再生光纤布拉格光栅是通过对普通光纤布拉格光栅进行高温退火处理得到的一种耐高温光纤光栅,因其在高温下具有光栅光谱不衰退的特性,光纤光栅传感应用于高温环境成为可能。由于再生光纤光栅具有制作简单、成本低廉、传感性能良好等优势,国内外学者对再生光纤光栅的性能及其传感应用进行了大量的研究。从再生光纤光栅的形成机理、制作方法、特殊类型光栅再生以及光纤光栅机械强度保护4个方面对现阶段再生光纤光栅的研究进行总结、分析,并根据已经进行的研究内容对其高温传感应用进行了展望。 展开更多

关键词 光纤光学 再生光纤布拉格光栅 退火 高温传感

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光纤Bragg光栅高温传感技术研究 被引量：12

3

作者 刘钦朋 乔学光 +2 位作者 贾振安 王向宇 李婷 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期147-149,共3页

从温度传感理论模型的角度研究了光纤Bragg光栅(FBG)的温度传感特性,推导了封装后的FBG温度传感器的温度响应灵敏度系数的解析式,分析了FBG的高温响应特性,提出了在高温环境中降低FBG的非线性响应效应的方法。实验结果表明,提高基体材... 从温度传感理论模型的角度研究了光纤Bragg光栅(FBG)的温度传感特性,推导了封装后的FBG温度传感器的温度响应灵敏度系数的解析式,分析了FBG的高温响应特性,提出了在高温环境中降低FBG的非线性响应效应的方法。实验结果表明,提高基体材料的热膨胀系数能有效降低FBG传感器在高温环境中的非线性的影响。 展开更多

关键词 光纤Bragg光栅(FBG) 光纤传感 高温传感 线性度

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一种全光纤Fabry-Perot型高温应变传感器

4

作者 李春辉 宋志强 +2 位作者 张博 杨淑辉 武万祥 《强度与环境》 CSCD 2024年第3期60-64,共5页

本文研制了一种全光纤Fabry-Perot型高温应变传感器,将两根制备好的单模光纤穿入空芯光纤构成非本征Fabry-Perot干涉仪(EFPI),使用白光干涉解调仪测量EFPI腔长,通过求解EFPI腔长相对测点距离的变化得到被测件应变。通过开展等强度梁和... 本文研制了一种全光纤Fabry-Perot型高温应变传感器,将两根制备好的单模光纤穿入空芯光纤构成非本征Fabry-Perot干涉仪(EFPI),使用白光干涉解调仪测量EFPI腔长,通过求解EFPI腔长相对测点距离的变化得到被测件应变。通过开展等强度梁和高温力学试验机试验验证,该传感器在常温下的应变测量准确度优于3%,耐高温能力不低于1100℃,可满足我国航天飞行器研制、试验、生产和应用等各阶段高温应变测量需求。 展开更多

关键词 高温传感 光纤传感器 应变传感器 光纤白光干涉测量技术

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一种主动冷却的高温光纤式叶尖定时传感器 被引量：4

5

作者 何赒 蒋佳佳 +2 位作者 叶德超 段发阶 李杨宗 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第1期88-92,共5页

针对现有高温光纤式叶尖定时传感器最高耐温只到650℃,无法满足更高温度条件下燃气轮机叶片振动监测需求的问题,研究并设计一种采用主动冷却方式的高温光纤式叶尖定时传感器。为提高传感器的耐温性能,采用中空式的结构设计以及主动冷却... 针对现有高温光纤式叶尖定时传感器最高耐温只到650℃,无法满足更高温度条件下燃气轮机叶片振动监测需求的问题,研究并设计一种采用主动冷却方式的高温光纤式叶尖定时传感器。为提高传感器的耐温性能,采用中空式的结构设计以及主动冷却的降温方式提高传感器探头的耐温性能。应用Ansys有限元分析软件进行热-流-固耦合分析,对传感器设计的可靠性进行理论论证。在此基础上,对设计的高温光纤式叶尖定时传感器进行高温试验验证。结果表明:试验结果与仿真结果具有良好的一致性,该传感器工作温度最高可达1300℃,满足大多数高温环境下燃气轮机叶片振动参数监测的要求。 展开更多

关键词 光纤传感器 叶片振动 叶尖定时 高温传感 主动冷却

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基于光纤布拉格光栅的准分布式高温监测系统 被引量：3

6

作者 司晓龙 吴林坊 +2 位作者 庄岩 牟成博 刘云启 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第1期118-125,共8页

光纤布拉格光栅(FBG)具有复用能力强、灵敏度高、体积小、耐腐蚀等优点,广泛应用于多种工程监测中。使用193 nm准分子激光器在标准通信单模光纤(康宁,SMF-28)上制备了高反射率FBG阵列,并对其进行了约两个月的长期退火实验研究;设计了一... 光纤布拉格光栅(FBG)具有复用能力强、灵敏度高、体积小、耐腐蚀等优点,广泛应用于多种工程监测中。使用193 nm准分子激光器在标准通信单模光纤(康宁,SMF-28)上制备了高反射率FBG阵列,并对其进行了约两个月的长期退火实验研究;设计了一种光纤高温传感系统,可在400℃以下对环境的温度进行准分布式测量,测温误差小于0.2℃。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤布拉格光栅 准分布式测温 高温传感 光纤传感器

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蓝宝石光纤法布里-珀罗高温传感的实验研究 被引量：3

7

作者 江俊峰 吴凡 +4 位作者 王双 刘琨 张伟航 张学智 刘铁根 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期347-353,共7页

进行了基于蓝宝石光纤及晶片的光纤法布里-珀罗(F-P)高温传感器研究。理论仿真分析了传感器温度传感灵敏度及干涉光谱信号质量随蓝宝石晶片厚度变化趋势。结果表明,在信噪比(SNR)为30dB、晶片厚为75μm时,可避免干涉光谱信号波峰干涉级... 进行了基于蓝宝石光纤及晶片的光纤法布里-珀罗(F-P)高温传感器研究。理论仿真分析了传感器温度传感灵敏度及干涉光谱信号质量随蓝宝石晶片厚度变化趋势。结果表明,在信噪比(SNR)为30dB、晶片厚为75μm时,可避免干涉光谱信号波峰干涉级次跳变问题,同时获得3.114nm/℃(1 080℃)的温度传感灵敏度。建立了高温传感器系统,并基于干涉光谱相位分析算法进行解调,实现了130~1 080℃测温范围,测温误差小于±2.45℃,1 080℃下温度传感灵敏度测试值为2.973nm/℃,与理论温度传感灵敏度基本吻合。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤法布里-珀罗(F-P)传感器 蓝宝石光纤 高温传感 解调算法

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致密非晶SiCN低压热稳定性及高温导电行为

8

作者 牛家宏 贾浩楠 +2 位作者 易法军 彭祖军 陈伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期155-162,共8页

准确量化高超声速飞行器高温热端部件的气动加热量是开展热防护系统设计、提高热端部件可靠性的关键。通过开展致密非晶SiCN在低压环境下的热稳定性及高温导电行为研究探讨了将非晶SiCN应用于高超声速飞行器传感领域的可行性。结果表明... 准确量化高超声速飞行器高温热端部件的气动加热量是开展热防护系统设计、提高热端部件可靠性的关键。通过开展致密非晶SiCN在低压环境下的热稳定性及高温导电行为研究探讨了将非晶SiCN应用于高超声速飞行器传感领域的可行性。结果表明致密非晶SiCN在低压环境下表现出更低的高温稳定性及抗结晶能力,即在1300℃发生较明显的结晶及热分解,温度较常压高温处理非晶SiCN低约200℃;低压环境促进自由碳的有序化转变,导致1000℃低压高温处理非晶SiCN的电阻较常压高温处理非晶SiCN低约4个数量级,表现出更低的温度敏感性。总之非晶SiCN在低压环境下仍能保持优异的温度感知能力,但使用温度有所下降,降低约200℃。 展开更多

关键词 高温传感 SICN 低压 高温稳定性 高温导电 微结构演变

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环境温度宽范围变化对光纤布里渊频移的影响 被引量：2

9

作者 赵丽娟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期6219-6223,共5页

搭建了光纤布里渊频移测量系统,实现了色散位移光纤20℃到820℃布里渊频移的测量,并对测量数据进行拟合.在环境温度大范围变化时,目前采用的布里渊频移-温度一阶线性关系式对测量数据分析误差较大,针对这个问题,本文从纯石英光纤的结构... 搭建了光纤布里渊频移测量系统,实现了色散位移光纤20℃到820℃布里渊频移的测量,并对测量数据进行拟合.在环境温度大范围变化时,目前采用的布里渊频移-温度一阶线性关系式对测量数据分析误差较大,针对这个问题,本文从纯石英光纤的结构特点和材料的物性系数出发,在分析光纤的热膨胀系数、光纤密度、折射率、弹性模量和泊松比与宽范围温度关系的基础上,根据布里渊频移与各物性参数的关系式理论推导了宽范围温度变化与布里渊频移之间的二次项关系式.理论推导结果与实验数据基本符合,验证了理论分析的正确性,从而为光纤宽范围布里渊温度传感奠定了基础. 展开更多

关键词 光纤 高温传感 布里渊散射 布里渊频移

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飞秒写光纤光栅激光器有源高温传感技术

10

作者 李晓楠 陈海滨 +1 位作者 赵琼 申佳鑫 《光电子．激光》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1129-1134,共6页

针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统。将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设... 针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统。将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设计搭建了飞秒写光纤光栅型激光器光路。此光路系统输出光信号带宽为3.45 GHz峰值强度为31.94 dBm,2 h内连续光谱检测最大波长漂移为3.25 pm,可视为无跳模现象,实现了高达60 dB的高信噪比、窄线宽、高功率信号输出,同时输出光信号可线性表征光纤光栅温度感应。实验结果表明此传感系统实现了50℃到1000℃大范围温度的线性传感检测,线性度可达0.9975,波长-温度灵敏度为13.8 pm/℃。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 环形光纤激光器 高温传感 飞秒写光纤光栅

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掺杂型晶纤高温传感头研究

11

作者 沈永行 叶林华 +1 位作者 童利民 丁祖昌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第6期778-781,共4页

提出新型的掺杂型晶体光纤（简称晶纤）高温传感头，在理论上和实验上就其高温辐射性能作了探讨，认为其能满足高温环境下接触式测温的要求。

关键词 高温传感 晶体光纤 传感器 温度传感器

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应用800nm飞秒激光制备长周期光纤光栅 被引量：15

12

作者 苗飞 张玲 +5 位作者 冯德军 隋青美 陈霄 贾磊 刘汉平 刘辉兰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期685-691,共7页

利用800nm钛蓝宝石飞秒激光器制备了长周期光纤光栅,并实验验证了长周期光纤光栅的高温特性。基于摄像头和电动位移平台设计了激光精确对准光纤纤芯的方案;以计算机控制1.3mW飞秒激光,使用逐点曝光法在未经载氢处理的光纤上刻写了长周... 利用800nm钛蓝宝石飞秒激光器制备了长周期光纤光栅,并实验验证了长周期光纤光栅的高温特性。基于摄像头和电动位移平台设计了激光精确对准光纤纤芯的方案;以计算机控制1.3mW飞秒激光,使用逐点曝光法在未经载氢处理的光纤上刻写了长周期光纤光栅,实验显示该光栅在1 200～1 700nm波段的主谐振峰值可达-17dB。利用高温箱对长周期光纤光栅进行高温传感特性实验,在300～800℃得到的主谐振峰温度响应灵敏度为0.056nm/℃,线性度为0.992。实验结果表明,提出的以800nm钛蓝宝石飞秒激光器制备长周期光纤光栅的方法稳定可靠,写制的光栅在高温环境下变化均匀,不易退化,响应特性良好,适用于高温检测。 展开更多

关键词 长周期光纤光栅 飞秒激光 光栅制备 高温传感

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基于窄线宽扫频光源的高分辨率阵列式光纤光栅温度传感系统

13

作者 陈伟 刘庆文 +2 位作者 常晏铭 刘姝廷 何祖源 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期24-30,共7页

高精度温度传感器在地球物理、海洋科学、石油化工等领域具有广泛应用。针对传统光纤光栅温度传感器分辨率较低的问题,提出一种基于光纤光栅的高精度多点复用温度传感系统,该系统采用封装好的不同中心波长的π相移光纤光栅作为温度敏感... 高精度温度传感器在地球物理、海洋科学、石油化工等领域具有广泛应用。针对传统光纤光栅温度传感器分辨率较低的问题,提出一种基于光纤光栅的高精度多点复用温度传感系统,该系统采用封装好的不同中心波长的π相移光纤光栅作为温度敏感单元,以扫频激光器和波分复用技术检测各光纤光栅谐振波长,并引入氰化氢标准气体吸收室作为波长参考,用非平衡马赫-曾德尔干涉仪补偿光源扫频过程中的非线性,以提升波长测量精度。实验实现了对10个温度传感探头的同时探测,温度分辨率达到10^(-4)℃水平,测量范围达到0~100℃。该光纤光栅温度传感系统在高精度温度测量领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 光纤光学 高精度温度传感 扫频激光 相移光纤光栅 光纤光栅封装 光纤光栅阵列

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含耐高温涂覆层长周期光纤光栅的温度特性研究 被引量：2

14

作者 孙伟胜 施解龙 +1 位作者 陈园园 杨清 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1490-1493,共4页

利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20℃～300℃的温度传感实验,结果表明:在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度... 利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20℃～300℃的温度传感实验,结果表明:在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度之间仍能保持大的灵敏度(0.060 5nm/℃)和好的线性度,且光纤耐高温涂覆层不受破坏,光纤耐高温涂覆在高温下不会出现碳化现象,光栅传感性能良好.实验证明该方法制作的光栅适合于长期在高温环境下使用,应用价值巨大. 展开更多

关键词 长周期光纤光栅 飞秒激光脉冲 耐高温光纤 高温光纤传感

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长周期光纤光栅高温传感特性 被引量：3

15

作者 关寿华 郑建洲 于清旭 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2008年第5期559-563,共5页

为使温度传感应用范围更广、价值更大，分析了影响长周期光纤光栅温度特性的各种因素，用三束高频聚焦CO2激光脉冲对称写入法制备长周期光纤光栅，并对温度特性进行了实验研究.结果表明，在23-700℃变化范围内，谐振波长温度灵敏度随温... 为使温度传感应用范围更广、价值更大，分析了影响长周期光纤光栅温度特性的各种因素，用三束高频聚焦CO2激光脉冲对称写入法制备长周期光纤光栅，并对温度特性进行了实验研究.结果表明，在23-700℃变化范围内，谐振波长温度灵敏度随温度升高而增强，高温处温度灵敏度比低温处增强了约72%，而平均温度灵敏度约为0.11 nm/℃；峰值损耗对温度变化不敏感，在23-450℃范围内起伏不超过1.5 dB，具有良好的高温稳定性和可重复性.基于这一良好的温度特性，此种长周期光纤光栅可以制成温度传感器，在高温传感领域有着较大的应用价值. 展开更多

关键词 传感器 长周期光纤光栅 CO2激光脉冲 高温传感特性 温度灵敏度

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飞秒激光烧蚀长周期光纤光栅的高温特性研究 被引量：1

16

作者 周江夏子 孙小燕 +4 位作者 罗志 董欣然 周剑英 谭超 邓旺 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1128-1131,共4页

为了探索包层去除型长周期光纤光栅的高温传感特性,利用中心波长为800 nm,脉冲宽度为120 fs的飞秒激光烧蚀直写而成并对其进行高温传感检测。首先,通过两块轴线互相垂直的柱透镜将入射激光聚焦成细长焦线,并借助垂直方向CCD成像系统精... 为了探索包层去除型长周期光纤光栅的高温传感特性,利用中心波长为800 nm,脉冲宽度为120 fs的飞秒激光烧蚀直写而成并对其进行高温传感检测。首先,通过两块轴线互相垂直的柱透镜将入射激光聚焦成细长焦线,并借助垂直方向CCD成像系统精确定位光纤与焦点的相对位置;然后,通过激光器内嵌shutter与运动平台的耦合控制,实现光纤光栅的精确去除加工;最后,将写制的光纤光栅置于800℃的高温炉中放置2 h。利用高温管式电热炉对所加工光纤光栅在30～1100℃内进行温度传感测试,发现其在30～300℃内谐振波长的温度灵敏度为51 pm/℃,线性度为0.956;但在高温段300～1100℃内,其温度灵敏度达到了135pm/℃,线性度高达0.999。实验结果表明,这种通过包层表面定量去除的长周期光纤光栅更适用于高温及超高温环境的传感检测。 展开更多

关键词 飞秒激光 长周期光纤光栅 烧蚀直写 高温传感

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基于BOTDA的分布式光纤高温传感研究(特邀)

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作者 徐鹏柏 王晓龙 +7 位作者 温坤华 郑永秋 周金运 董永康 董新永 杨军 王云才 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期32-40,共9页

基于布里渊光时域分析(Brillouin optical time-domain analysis,BOTDA)测量技术分别研究了单模光纤、光子晶体光纤和镀金光纤在1100℃、1200℃和1000℃的高温传感特性,通过对石英光纤的布里渊频移(Brillouin frequency shift,BFS)跳跃... 基于布里渊光时域分析(Brillouin optical time-domain analysis,BOTDA)测量技术分别研究了单模光纤、光子晶体光纤和镀金光纤在1100℃、1200℃和1000℃的高温传感特性,通过对石英光纤的布里渊频移(Brillouin frequency shift,BFS)跳跃现象和涂覆层燃烧现象进行研究,指出石英光纤均需要退火才能够达到热稳定状态。退火后,三种光纤的布里渊频移随温度呈非线性变化。其中,单模光纤和光子晶体光纤高温状态下涂覆层气化,二氧化硅发生晶化导致其机械强度大幅下降,因此仅能作为一次性高温传感器;镀金光纤由于金涂层具有较高的熔点和良好的气密性,高温退火后仍然能够保持良好的机械强度,因此可以作为一种重复使用的高温传感器。该研究有望为高温传感应用(如涡轮发动机内部温度监测)提供一种技术参考。 展开更多

关键词 分布式光纤高温传感 布里渊光时域分析仪 光子晶体光纤 镀金光纤

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用于红外激光传输及光纤传感应用的矩形Y_2O_3-ZrO_2单晶光波导

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作者 楼静漪 童利民 徐云飞 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期397-400,共4页

通过精确的切割和良好的抛光 ,从Y2 O3 稳定的ZrO2 块状单晶制得可用于红外激光传输及光纤高温传感的高品质Y2 O3 ZrO2 单晶矩形光波导 .获得的矩形波导截面大于 1mm× 1mm ,长度在 4 5mm～ 6 5mm之间 .波导的光学性能比用常规LHP... 通过精确的切割和良好的抛光 ,从Y2 O3 稳定的ZrO2 块状单晶制得可用于红外激光传输及光纤高温传感的高品质Y2 O3 ZrO2 单晶矩形光波导 .获得的矩形波导截面大于 1mm× 1mm ,长度在 4 5mm～ 6 5mm之间 .波导的光学性能比用常规LHPG系统生长的Y2 O3 ZrO2 单晶光纤优越得多 ,在 90 0nm波长处的光学损耗小于 0 .0 3dB cm ,对 1.0 6 μmNd :YAG激光脉冲的损伤阈值为 0 .98MW cm2 ,并且能耐受 2 30 0℃的高温 .实验结果表明 ,这些波导有望在红外激光传输和 2 0 0 0℃以上的高温光纤传感等领域得到应用 . 展开更多

关键词 Y2O3-ZrO2单晶 抛光 矩形波导 红外激光传输 高温光纤传感

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