高温特种单晶光纤

需求的背景和应用场景

在航空航天发动机试车、高超声速飞行器研制以及能源勘探等尖端科技领域，经常需要面对超高温、高含氧量、粒子沉积、强辐射、强腐蚀或强电磁干扰等极端环境。这些极端条件对高温传感技术提出了前所未有的挑战。传统的玻璃光纤与蓝宝石单晶光纤传感器，受其材料本身熔点的限制，无法满足2000℃以上超高温环境的测温需求。因此，亟需开发一种新型的高熔点、抗氧化、抗辐照、抗腐蚀的单晶光纤传感材料，以应对这些极端温度场中的测量难题。该技术的成功研发，将为航空航天、高超声速飞行以及能源勘探等领域提供关键的高温传感解决方案，推动相关技术的进一步发展。

要解决的关键技术问题

本项目旨在通过激光加热基座（LHPG）技术制备超高熔点（>2400℃）的单晶光纤材料，以突破现有光纤材料的耐温上限。具体需要解决的关键技术问题包括：

• 高纯原料合成：确保原料的纯度，以满足高温环境下对材料性能的高要求。
• 高致密陶瓷棒制备：制备出高密度、无缺陷的陶瓷棒，作为单晶光纤生长的基础。
• 高温氧化物单晶光纤应力集中：解决在高温生长过程中由于材料热膨胀系数差异导致的应力集中问题，确保光纤的稳定性和可靠性。
• 直径起伏控制：在光纤生长过程中精确控制光纤的直径，避免直径起伏对传感性能的影响。

效果要求

通过本项目的实施，预期将实现以下效果：

• 突破耐温上限：开发出能够耐受2400℃以上高温的新型单晶光纤材料，填补现有光纤材料在高温传感领域的空白。
• 提升传感性能：新型单晶光纤传感器将具备更高的灵敏度、稳定性和抗干扰能力，能够在极端环境下实现精确的温度测量。
• 增强竞争优势：该技术将为我国在航空航天、高超声速飞行以及能源勘探等领域提供具有自主知识产权的高温传感技术，增强国际竞争力。
• 推动技术创新：项目的成功实施将推动相关领域的材料科学、光学传感以及激光技术等的创新发展，为未来的科技进步奠定坚实基础。