PLD高温光纤传感器工艺研究VIP免费

第1页共36页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共36页1绪论1.1课题的背景、目的及意义在过去的几十年中，蓝宝石高温光纤传感器的使用量迅速增长并广泛应用于工业和科研中。光纤黑体腔探头是热辐射测量中的辐射敏感元件，又是高温光纤传感器中最重要的部件之一。本文介绍了用脉冲激光沉积（PLD）技术制备高温光纤传感器的传感头薄膜，制备出的传感头薄膜耐高温、灵敏度高，有良好的使用效果和使用寿命。随着高功率脉冲激光技术和镀膜技术的发展，脉冲激光沉积镀膜技术应用越来越广泛，近年来使用范围广，是一种很有发展前景的制膜技术[1]。而激光脉冲沉积镀膜有独特的物理化学性能的特点和优势，表现在以下方面：激光能量的高度集中，能够沉积高质量薄膜，适用范围广；脉冲激光沉积镀膜技术系统简单、易于控制；精度高、灵敏度高、响应快、效率高、灵活性大。选择脉冲激光沉积镀膜技术来制备高温光纤传感器的传感头，能够得到高品质的多层黑体腔薄膜。本课题的研究目的是利用脉冲激光沉积镀膜技术的方法，在光纤传感器的传感头上制成薄膜。用脉冲激光沉积镀膜技术来制备高温光纤传感器的传感头具有良好的应用前景，具有一定的应用价值和重要的意义[2-5]。1.2国内外研究现状及发展前景七十年代以来光波导技术的发展极大地促进了辐射测温技术的发展，同时促进了一种新型检测仪器的出现，即光纤传感器。自20世纪80年代以来，高温光纤传感器在发达国家得到迅速的发展，各种光纤传感器以其独特的技术优势广泛应用于工业、国防、航空航天、交通运输和日常生活等各个领域[6]。1987年，Dijkkamp等人第一次成功地用高能准分子激光制备出高质量的高温超导薄膜[7]，使这一技术获得了迅速发展，成为被广泛应用和研究的制膜技术。1962年，布里奇与克罗斯利用红宝石激光器，汽化与激发固体表面的原子。1965年，史密斯与特纳利用红宝石激光器沉积薄膜，视为脉冲激光沉积（PLD）技术发展的源头。第2页共36页第1页共36页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共36页1965年，Smith等第一次尝试用激光制备了光学薄膜，但经分析发现，这种方法类似于电子束打靶蒸发镀膜，未显示出很大的优势，所以一直不为人们所重视。直到1987年美国Bell实验室首次成功地利用短波长脉冲准分子激光制备了高质量的钇钡铜氧(YBCO)超导薄膜[8]，脉冲激光沉积技术才成为一种重要的制膜技术，受到国际上广大科研工作者的高度重视。从那时候起，PLD技术广泛应用于在铁电、半导体、金刚石等，这是用脉冲激光沉积技术来制备高温光纤传感器传感头的基础[9]。自1987年成功制作高温的Tc超导膜开始[10]，用作膜制造技术的脉冲激光沉积获得普遍赞誉，并吸引了广泛的注意。不久以后，有人用脉冲激光沉积来制作具备外延特性的晶体薄膜。从那时候起，镀膜技术应用于高温光纤传感器越来越广泛，薄膜制造在各种应用上可以说已迈入新纪元，用脉冲激光沉积的方法制备高温光纤传感器将会越来越广泛地的得到应用[11]。往后十年，由于激光科技的急速发展，大大提升了PLD的竞争能力[12]。与早前的红宝石激光器相比，当时的激光有较高的重复频率，使薄膜制作得以实现[13]。随着激光技术的发展和激光器功率水平的提高，特别是近年来飞秒脉冲激光的出现，飞秒脉冲激光受到越来越多的重视[14]。因此，PLD能够用来做到将靶一致蒸发，并沉积出计量薄膜，用脉冲激光沉积镀膜技术来制备高温光纤传感器，在科研、国防和工业等方面得到很大的发展[15]。进入21世纪以后，人们对高温光纤传感器的研究十分活跃，传感器的型式层出不穷，其发展也日趋成熟，从较低温度的生物过程监视到高温工程测量，高温光纤传感器具有优良的特性，能够在恶劣条件下测量极高的温度，已经获得了较广泛的应用[16-19]。人们越来越多研究蓝宝石高温光纤传感器在各个领域的应用。传统的温度传感器在高温时难以进行有效的实时检测，而高温光纤传感器,为解决这些测试技术难题提供了途径。运用黑体腔高温光纤测温方法，该方法具有测温范围广、精度高和响应速度快等优点，从而得到广泛应用，在此基础上研制成新型蓝宝石光纤...