[发明专利]一种高柔性Al

说明书

本发明涉及一种高柔性Al₂O₃单晶光纤及其制备方法和应用，所述高柔性Al₂O₃单晶光纤为三方晶系，直径范围为140～250μm，长度为100～460mm。

技术领域

本发明涉及一种直径百微米量级的高柔性Al₂O₃单晶光纤及其制备方法，属于晶体生长与器件技术领域。

背景技术

单晶光纤是由单晶材料制成的一种新型高性能光学纤维，区别于普通石英玻璃或透明聚合物拉制而成的普通光纤，单晶光纤是由单晶组成。因此单晶光纤既具有光纤的高比表面积、光波导的特性又具有单晶材料优异的理化性能，综合了单晶优良的光学、热学性能与光纤独特的尺寸优势。

采用光纤温度传感器测温相比于传统温度测量技术具有灵敏度高、电绝缘性好、抗电磁干扰、体积小重量轻等优点，因此适用于高温、强电磁场、核辐射和化学腐蚀性环境等传统测温手段难以工作的场合。测量高温时，首先需要解决光纤本身的耐温问题。Al₂O₃单晶熔点高达2045℃，远高于硅光纤和石英光纤的软化温度，因此Al₂O₃单晶光纤具有耐高温的特点，适合作为高温环境下的光波导材料。此外，Al₂O₃单晶在红外波段具有较好的透过率，Al₂O₃单晶光纤具有显著优于石英光纤的红外热辐射信号传导能力，在近红外监测和光纤高温传感领域有着较好的应用前景。

目前常用单晶光纤的制备方法有导模法，微下拉方法(Micro PD method)和激光加热基座方法(Laser Heated Pedestal Growth,简称LHPG)。LHPG方法是现阶段唯一能够稳定制备直径小于200μm的单晶光纤的晶体生长方法，在制备高长径比的单晶光纤时具有显著的优势。但现有的Al₂O₃单晶光纤的制备由于生长过程中拉速比、激光功率等工艺因素的影响以及激光加热基座设备性能的限制，生长速度较慢，所得光纤长度较短且柔韧性不够。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供了一种具有高柔性的Al₂O₃单晶光纤的制备方法。

一方面，本发明提供了一种高柔性Al₂O₃单晶光纤，所述高柔性Al₂O₃单晶光纤为三方晶系，直径范围为140～250μm，长度为100～460mm，优选＞300mm。

在本公开中，单晶光纤由高纯Al₂O₃组成。Al₂O₃单晶光纤是拥有极大长径比的光纤状Al₂O₃单晶，兼具单晶与光纤形态材料的优点。本发明所制备的Al₂O₃单晶光纤最小直径范围可达140～250μm，最大长度可达460mm，显示出可弯折的高柔性特征。

较佳的，所述高柔性Al₂O₃单晶光纤长径比≥1900:1，弯折曲率半径不大于6cm。

较佳的，所述高柔性Al₂O₃单晶光纤的密度3.96～4.01g/cm³，热膨胀系数为5×10^-6～6.6×10^-6/K。

另一方面，本发明还提供了一种上述的高柔性Al₂O₃单晶光纤的制备方法，包括：

(1)将Al₂O₃单晶切割成长棒分别作为籽晶和第一料棒；