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新型蓝宝石光纤：厚度不到半毫米，却可以承受超过2000°C的高温

文章来源：贤集网更新时间：2022-04-26 14:22:47

4月22日消息，牛津大学的研究人员开发了一种由蓝宝石纤维制成的传感器，可以承受极端温度，有可能显着提高航空航天和发电的效率，并减少排放。

蓝宝石光纤。图片来源：Julian Fells/牛津大学

这项发表在《光学快报》杂志上的工作使用了蓝宝石光纤——一种工业生产的蓝宝石线，厚度不到半毫米——可以承受超过 2000°C 的温度。当光被注入到蓝宝石光纤的一端时，一些光会从沿光纤的某个点反射回来，该点已被修改为对温度敏感（称为布拉格光栅）。该反射光的波长（颜色）是该点温度的量度。

该研究解决了现有传感器存在 20 年的一个问题——虽然蓝宝石光纤看起来很细，但与光的波长相比却是巨大的。这意味着光可以沿着蓝宝石光纤走许多不同的路径，从而导致许多不同的波长同时被反射。研究人员通过沿光纤长度写入通道来克服这个问题，这样光就被包含在直径为百分之一毫米的微小横截面内。通过这种方法，他们能够制造出一种主要反射单一波长光的传感器。

最初的演示是在一段 1 厘米长的蓝宝石光纤上进行的，但研究人员预测，最长可达几米的长度是可能的，沿着这个长度有许多单独的传感器。例如，这将使整个喷气发动机的温度测量成为可能。使用这些数据来调整飞行中的发动机条件有可能显着减少氮氧化物排放并提高整体效率，从而减少对环境的影响。蓝宝石的抗辐射性也适用于太空和聚变发电行业。

蓝宝石光纤。图片来源：Julian Fells/牛津大学

研究团队成员牛津大学工程科学系 Mohan Wang 博士表示：“传感器是使用具有极短脉冲的高功率激光器制造的，在此过程中防止蓝宝石破裂是一个重大障碍。”

劳斯莱斯 plc 大学研究联络主任 Mark Jefferies 表示：“这是令人振奋的消息，也是我们与牛津大学长期合作取得的又一重要科学成就。这项基础研究可以及时实现更高效、更准确的多学科研究。在恶劣环境中进行点温度测量，提高控制、效率和安全性。我们期待与牛津大学合作，探索其潜力。”

蓝宝石光纤。图片来源：Julian Fells/牛津大学

英国原子能局 RACE 研究负责人 Rob Skilton 表示：“这些蓝宝石光纤将在聚变能源发电厂的极端环境中具有许多不同的潜在应用。这项技术有可能显着提高未来传感器和该领域的机器人维护系统，帮助 UKAEA 完成向电网提供安全、可持续、低碳聚变电力的使命。”

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_508816.html
来源：贤集网
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