[发明专利]蓝宝石光子晶体光纤光栅超高温分布式传感器的制备工艺

权利要求书

1.一种蓝宝石光子晶体光纤光栅超高温分布式传感器的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，依靠蓝宝石特种材料管棒制备工艺及技术，生产出符合光子晶体特种光纤制备要求的蓝宝石特种材料棒体及套管；

步骤二，基于步骤一提供的蓝宝石特种材料棒体及套管，依靠光子晶体特种光纤制备工艺及技术，生产出符合超快飞秒激光刻制光纤光栅要求的蓝宝石光子晶体特种光纤；

步骤三，基于步骤二提供的蓝宝石光子晶体特种光纤，依靠超快飞秒激光刻制光纤光栅制备工艺及技术，在蓝宝石光子晶体特种光纤中制备分布式光纤光栅传感单元；

步骤四，对基步骤三提供的具有分布式光纤光栅传感单元的蓝宝石光子晶体特种光纤进行封装及保护，制备出蓝宝石光子晶体光纤光栅超高温分布式传感器；

所述套管包括第一套管和第二套管，步骤二中蓝宝石光子晶体光纤制备工艺包括如下步骤：

第一步，蓝宝石毛细管的拉制：使用第一套管，在专用的光纤拉丝塔中，根据蓝宝石材料熔融温度设定拉丝炉温度，然后根据设定的拉丝炉温度设定进棒速度和拉丝速度，拉制出直径为0.95mm±0.02mm的蓝宝石毛细管，并在拉制过程中截取成多根蓝宝石毛细管；

第二步，将所述多根蓝宝石毛细管，每根依次放置在比长磨具上进行固定长度切割，获得多根等长度的蓝宝石毛细管；

第三步，使用氢氧焰将蓝宝石毛细管的两端处烧结并拉断，使用氢氧焰将拉断处烧结圆润；

第四步，拉制蓝宝石毛细棒：使用蓝宝石管棒原材料中实心棒型号，在专用的光纤拉丝塔中，设定拉丝炉温度，根据设定的拉丝炉温度设定进棒速度和拉丝速度，拉制出直径为0.95mm±0.02mm的毛细棒，并在拉制过程中，使用斜口钳截取成长度与蓝宝石毛细管长度匹配的蓝宝石毛细棒；

第五步，将多根封口之后的蓝宝石毛细管和1根蓝宝石毛细棒依次进行酸洗、去离子水洗、碱洗、去离子水洗；

第六步，将清洗完毕的蓝宝石毛细管与蓝宝石毛细棒放入温控箱烘烤，待温度回复室温时，将蓝宝石毛细管与蓝宝石毛细棒取出；

第七步，将蓝宝石毛细管与蓝宝石毛细棒集束成型：在台架上，将蓝宝石毛细管堆积成多层正六边形结构，将中间的蓝宝石毛细管用蓝宝石毛细棒代替，然后，使用钽丝缠绕固定蓝宝石毛细管束的一端，另一端使用四氟胶带缠绕固定；

第八步，制备蓝宝石光子晶体预制棒：将已经集束成型的蓝宝石毛细管束放入第二套管，其中四氟胶带固定端为掉头端，在放入拉丝炉前使用镊子取掉四氟胶带，另一端为抽气端，使用橡胶堵头密封，并预留抽气接口，进行蓝宝石光子晶体预制棒制备；

第九步，拉制蓝宝石光子晶体光纤：将蓝宝石光子晶体预制棒放入拉丝塔的拉丝炉中，设定掉头子的温度，待头子掉下来后，降低一定温度后进行拉丝，通过控制进棒速度和拉丝速度的比例，进而控制蓝宝石光子晶体光纤直径和涂覆层外径；在拉丝过程中，通过预留接口，对预制棒内部使用抽气机对其抽气，使毛细管之间的三角形空气孔坍塌。

2.如权利要求1所述的蓝宝石光子晶体光纤光栅超高温分布式传感器的制备工艺，其特征在于：步骤二最终制备的蓝宝石光子晶体光纤结构参数为：包层直径125μm，纤芯直径10.9μm，空气孔直径2.7μm，空气孔间距为6.8μm，空气占空比为40％，可保证使用波长范围内光的单模传输。

3.如权利要求1所述的蓝宝石光子晶体光纤光栅超高温分布式传感器的制备工艺，其特征在于：步骤三中在蓝宝石光子晶体特种光纤中制备分布式多个光纤光栅传感单元包括两种方案，分别是飞秒激光脉冲逐点直写法和飞秒激光相位掩模板刻写法。