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新型藍寶石光纖：厚度不到半毫米，卻可以承受超過2000°C的高溫

文章來源：賢集網更新時間：2022-04-26 14:22:47

4月22日消息，牛津大學的研究人員開發了一種由藍寶石纖維制成的傳感器，可以承受極端溫度，有可能顯著提高航空航天和發電的效率，并減少排放。

藍寶石光纖。圖片來源：Julian Fells/牛津大學

這項發表在《光學快報》雜志上的工作使用了藍寶石光纖——一種工業生產的藍寶石線，厚度不到半毫米——可以承受超過 2000°C 的溫度。當光被注入到藍寶石光纖的一端時，一些光會從沿光纖的某個點反射回來，該點已被修改為對溫度敏感（稱為布拉格光柵）。該反射光的波長（顏色）是該點溫度的量度。

該研究解決了現有傳感器存在 20 年的一個問題——雖然藍寶石光纖看起來很細，但與光的波長相比卻是巨大的。這意味著光可以沿著藍寶石光纖走許多不同的路徑，從而導致許多不同的波長同時被反射。研究人員通過沿光纖長度寫入通道來克服這個問題，這樣光就被包含在直徑為百分之一毫米的微小橫截面內。通過這種方法，他們能夠制造出一種主要反射單一波長光的傳感器。

最初的演示是在一段 1 厘米長的藍寶石光纖上進行的，但研究人員預測，最長可達幾米的長度是可能的，沿著這個長度有許多單獨的傳感器。例如，這將使整個噴氣發動機的溫度測量成為可能。使用這些數據來調整飛行中的發動機條件有可能顯著減少氮氧化物排放并提高整體效率，從而減少對環境的影響。藍寶石的抗輻射性也適用于太空和聚變發電行業。

藍寶石光纖。圖片來源：Julian Fells/牛津大學

研究團隊成員牛津大學工程科學系 Mohan Wang 博士表示：“傳感器是使用具有極短脈沖的高功率激光器制造的，在此過程中防止藍寶石破裂是一個重大障礙。”

勞斯萊斯 plc 大學研究聯絡主任 Mark Jefferies 表示：“這是令人振奮的消息，也是我們與牛津大學長期合作取得的又一重要科學成就。這項基礎研究可以及時實現更高效、更準確的多學科研究。在惡劣環境中進行點溫度測量，提高控制、效率和安全性。我們期待與牛津大學合作，探索其潛力。”

藍寶石光纖。圖片來源：Julian Fells/牛津大學

英國原子能局 RACE 研究負責人 Rob Skilton 表示：“這些藍寶石光纖將在聚變能源發電廠的極端環境中具有許多不同的潛在應用。這項技術有可能顯著提高未來傳感器和該領域的機器人維護系統，幫助 UKAEA 完成向電網提供安全、可持續、低碳聚變電力的使命。”

原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_508816.html
來源：賢集網
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