镀金光纤光栅温度传感器的低温特性

介绍了用相位掩膜方法制作光纤布拉格光栅(FBG)以及镀金的FBG温度传感器.通过实验研究了-70℃～0℃之间的裸FBG和镀金FBG温度传感器的中心波长低温变化特性.实验结果表明裸FBG和镀金FBG温度传感器的中心波长在-70℃～0℃的区间随温度线性变化,重复性较好并且几乎没有迟滞现象.裸光纤布拉格光栅和镀金FBG温度传感器的温度灵敏系数KT分别为0.0101nm/℃和0.0283nm/℃.并且它们的线性拟合度都超过0.999.     

耐高温光纤Bragg光栅的响应特性研究

以耐高温光纤光栅和普通的光纤光栅为实验研究对象,研究了其高温特性。普通的FBG，当温度超过300℃以上，光纤光栅已变黑变脆，虽然有传感特性，但已不能在实际中应用；通过对耐高温光栅裸栅进行300℃以上的高温实验，发现耐高温FBG处于20℃～350℃之间时反射波长与温度之间有着良好的线性关系，且光栅性能良好，没有出现被碳化现象，灵敏度为0.01nm/MPa；随着温度进一步升高，FBG反射波长与温度开始呈现非线性关系。实验结果表明，耐高温光栅适合于高温油气井下应用。     

光纤光栅的双向温度/波长调谐技术研究

为了对光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG) 的中心反射波长进行双向调谐,提出了采用半导体致冷器、热敏电阻配合控制电路对FBG的工作温度进行双向精确控制实现温度/波长调谐的方法,讨论了温度/波长调谐的实现技术,并研制了FBG双向温度调谐器样品.在0℃、20℃、40℃环境温度条件下对调谐器进行了范围为－20℃~60℃、步进为10℃的温度扫描测试.实验结果表明：FBG调谐器的中心反射波长与设定的温度有较好的线性关系,除波长外其它光栅特性基本不随调谐温度改变;调谐装置准确度优于0.05 nm,且受环境温度变化的影响较小.     

脉管制冷-90℃ 低温冰箱研究

基于真空绝热板(VIP)超低热导率的优点,开展了-90℃低温冰箱的设计和实验研究.分析了同轴型脉管制冷机的结构特点和制冷性能属性,研究了VIP和聚氨酯发泡层组成复合绝热层结构以及低温冰箱箱体的漏热损失计算方法,实验验证了容积为27.6L的低温冰箱良好的制冷效果和保温性能,在135 W的电功输入下可提供-90℃的低温环境.该研究为空间及商用长寿命深低温冰箱的研究提供一定的参考.     

双光纤光栅外腔半导体激光器相干失效研究

根据双光纤Bragg光栅(FBG)外腔半导体激光器相干失效的物理过程, 运用速率方程和双FBG耦合模理论, 分析了双FBG外腔半导体激光器相干失效产生和控制的条件, 提出了实现和控制双FBG外腔半导体激光器相干失效多模稳定工作的方法. 双FBG外腔半导体激光器在相干失效下具有多模的稳定工作状态, 相干失效长度缩短, 相干失效长度内光谱稳定. 实验测量结果表明, 外腔反射率为3%时, 从非相干失效状态到相干失效状态, 半峰值全宽度从0.5 nm突然展宽到0.9 nm. 在相干失效状态下, 功率稳定, 边模抑制比大于45 dB, 在0℃–70℃工作温度范围内峰值波长漂移小于0.5 nm, 最小相干失效长度小于0.5 m. 双FBG外腔半导体激光器相干失效的应用对提高光纤放大器和光纤激光器的性能具有重要意义. 关键词： 非线性 半导体激光器 双光纤Bragg光栅 相干失效     

材料封装型光纤布拉格光栅宽温域应变传感性能研究

针对用于高温油气井下的光纤布拉格光栅(FBG)传感器弹性封装材料宽温域应变问题,将奥氏体不锈钢材料和试制的铌基恒弹合金材料设计加工成弹性应变元件,并将FBG粘贴于其上封装成传感器.在30～250℃宽温域范围内对两个传感器施加拉力进行应变传感实验,对比研究了两种材料的应变传感性能.结果 表明:两种合金材料在不同温度下的应变响应线性度均超过0.999;但随着温度的升高,两种合金材料的应变响应灵敏度有下降趋势,重复性降低,迟滞增大,温度影响弹性材料的应变传感性能;在30～250℃温度范围内,用试制的铌基恒弹合金材料封装的传感器在重复性、迟滞、线性拟合度和灵敏度稳定性方面均优于奥氏体不锈钢材料封装的传感器.因此试制的铌基恒弹合金可用于宽温域FBG传感器的弹性封装材料.     

310 ℃和350 ℃下锆-4合金中沉淀相非晶化研究

用大束流加速器和透射电子显微镜研究了Zr-4合金在310 ℃和350 ℃下的质子辐照效应。当质子能量为2 MeV，在310 ℃和350 ℃下质子辐照产生原子离位损伤达5 dpa（注量率为8.5×1013 cm-2·s-1），辐照前后的明场像、高分辨相和电子衍射花样均表明:在310 ℃辐照产生原子损伤达到5 dpa，沉淀相Zr(Cr,Fe)2边缘5～10 nm的区域已经非晶化，而在350 ℃时质子辐照却没有非晶化发生。沉淀相Zr(Cr,Fe)2的元素分布图像和浓度分布表明，铁元素向基体扩散并且聚集在非晶化边界区域。     

750℃和850℃下MgB2纤维超导体的制备及性能研究

MgB2纤维超导体样品在750℃和850℃下被制备了出来,将它们与950℃下制备的MgB2纤维超导体样品相比较,具有了能弯曲的能力,不再像950℃下制备的样品那么脆而易断,不能弯曲.扫描电镜图像的观察表明750℃和850℃下制备的MgB2纤维超导体的结构是一层数百纳米厚的MgB2的薄膜生长在了硼纤维表面.由于硼纤维中绝大部分单质硼的存在,使750℃和850℃下制备出的MgB2纤维超导体样品具有了弯曲能力.     

750℃和850℃下MgB2纤维超导体的制备及性质研究

MgB2纤维超导体样品在750℃和850℃下被制备了出来，将它们与950℃下制备的MgB2纤维超导体样品相比较，具有了能弯曲的能力，不再像950℃下制备的样品那么脆而易断，不能弯曲。扫描电镜图像的观察表明750℃和850℃下制备的MgB2纤维超导体的结构是一层数百纳米厚的MgB2的薄膜生长在了硼纤维表面。由于硼纤维中绝大部分单质硼的厚在，使750℃和850℃下制备出的MgB2纤维超导体样品具有了弯曲能力。     

光纤应变、温度、振动同时测量新技术的研究

本文介绍了集成式Bragg光纤光栅(FBG)和非本征型Fabry-Perot干涉腔(EFPI)复合传感器的结构及应用该传感器同时测量静态应变、温度和振动的原理.利用FBG、EFPI和低相干性干涉信号解调方法实现了用一个传感器同时测量三个参量.实验结果表明温度精度达±1℃,应变精度为±20με,振幅分辨率达1nm,测量重复性好.     

阵列波导光栅中心波长温度稳定性的研究

阵列波导光栅中心波长的温度不稳定性成为限制其应用的主要原因。为了设计温度不敏感阵列波导光栅,结合弹性多层板热应力理论和应力集中效应给出掩埋波导芯层应力的解析解,利用等效折射率法计算阵列波导的有效折射率及其温度系数,考虑波导材料折射率和波导长度随温度的变化得到了硅基二氧化硅阵列波导光栅中心波长的温度系数。并研究了贴有应力板的阵列波导光栅中心波长的温度特性,结果表明在芯片底部贴有0.37 mm厚的铝板时,TE模和TM模中心波长的温度系数分别是5.9 pm/℃和8.0 pm/℃,下降到传统阵列波导光栅中心波长温度系数的一半。     

玻璃各温度段热膨胀系数的一种计算方法

本文提出一种计算玻璃各温度段热膨胀系数的方法。该方法是根据同类玻璃的组成及实验数据,利用加和性原理,写成线性方程组,利用计算机求其计算系数,然后,再求已知配方玻璃的热膨胀系数或已知各温度段的热膨胀系数,求玻璃的配方组成。     

聚氨酯泡沫低温下平均线膨胀系数的测定

使用相对比较法对聚氨酯泡沫从液氮温度到室温的平均线膨胀系数进行了测试。采用的试验装置具有微机自动测温系统、抽真空系统以及电加热系统 ,保证了测试的准确性。结果表明 :聚氨酯泡沫具有非常低的平均线膨胀系数 ,在平行与垂直发泡方向的膨胀性能差异不大。最后对试验进行了误差分析 ,得到最大相对误差为 8%。     

光纤微位移法测量固体线膨胀系数

本文绘出了一种金属固体线膨胀系数的测量方法,即采用光纤位移传感器的方法（光纤微位移法）来测量固体的线膨胀系数．测量了黄铜的线胀系数,分别用逐差法和线性回归法处理了实验数据,并与标准值进行了比较．     

低热应力热稳定曲线型阵列波导光栅复用器

相对方形阵列波导光栅波分复用器芯片而言,采用曲线切割的复用器芯片可以成倍地增加单个晶圆上的复用器产出率,但是曲线切割复用器的中心波长更加容易受到热应力的影响,该热应力是由于封装盒与耦合到复用器芯片上的带状光纤之间的线膨胀系数差异所引起的.本文实验分析了封装热应力对复用器中心波长的影响,结果表明,封装热应力与复用器中心波长之间的变化成线性关系.即使采用比较软的硅橡胶将复用器上的带状光纤固定到封装盒上,对于热稳定封装的曲线复用器而言,当环境温度在-20~65℃之间变化时,其中心波长也会有46 pm的变化.通过在热稳定复用器封装用的加热片上贴一片高硼硅玻璃,同时将带状光纤用硅橡胶固定到高硼硅玻璃上的方法,既保证了带状光纤相对封装盒固定,又减小了它们之间线膨胀系数不一致导致的热应力.实验结果表明,在-20到65 ℃温度范围内,这种复用器模块的中心波长高低温变化典型值小于5 pm,而且光纤所受的应力典型值小于0.029 MPa.     

Comparisons of Performances of a Flat Tube Bank Fin Model Mounted Vortex Generators and the Real Heat Exchanger

Abstract

In this article, we compared the model results obtained by the naphthalene sublimation method with the results obtained by experiments with the real heat exchanger based on the model used in the naphthalene sublimation experiment. The results reveal that in the Reynolds number region studied in the present article, the experimental results obtained by naphthalene sublimation agree with the experimental data of the real heat exchanger under the working conditions within a 10% deviation. The heat/mass transfer coefficient obtained with an isothermal condition using naphthalene sublimation can be applied to the mixed thermal boundary condition. The effects of mounted and punched vortex generators on thermal-hydraulic performances are limited to the configuration studied in this article.     

Isobaric expansion coefficient and isothermal compressibility for a finite-size ideal Fermi gas system

Due to quantum size effects (QSEs), the isobaric thermal expansion coefficient and isothermal compressibility well defined for macroscopic systems are invalid for finite-size systems. The two parameters are redefined and calculated for a finite-size ideal Fermi gas confined in a rectangular container. It is found that the isobaric thermal expansion coefficient and isothermal compressibility are generally anisotropic, i.e., they are generally different in different directions. Moreover, it is found the thermal expansion coefficient may be negative in some directions under the condition that the pressures in all directions are kept constant.     

耐高温光刻胶光栅模板的制作与转移技术及其应用

作为试件变形传感元件的云纹光栅的制作是云纹干涉法的关键技术。本文提出了在１２０～２００℃高温下使用的光刻胶光栅模板的制作及在此温度下试件栅的复制工艺，并利用此技术研究了新型微电子封装组件在１２５～２０℃温度载荷下的热变形。实验结果表明：采用该方法可以获得高质量的试件栅，云纹条纹质量好，可用于试件微小区域内热变形的精确测量     

一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法

本论文提出一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法.该方法利用光杠杆将金属棒受热膨胀时的伸长量转化为F-P标准具干涉光场中干涉条纹半径的变化,通过测量干涉条纹的间距便可实现对金属线膨胀系数的测量.由于该方法仅需测量F-P标准具干涉光场中外侧条纹的间距,并且F-P标准具的多光束等倾干涉可以产生锐利的干涉条纹,因此测量过程更加简便,实验结果的精确度更高.通过实验测量验证了该方法的可行性与可靠性.     

传导冷却单巴高功率半导体激光器热应力和smile研究

利用有限元模型分别研究了回流过程和工作过程中传导冷却高功率半导体激光器的正应力、切应力和形变,并借助理论公式分析了热应力和smile的产生原因和分布规律.分析表明,在回流过程中热膨胀系数不匹配造成的切应力是正应力和变形的根源,而在工作过程中,热膨胀系数不匹配和温度梯度共同影响着热应力和变形.在此基础上,将回流导致的剩余应力和变形作为初始条件施加在有限元模型上,对工作状态器件的热应力和smile进行模拟,以获得更精确的模拟结果.最后,通过有限元模型和实验手段研究了不同热沉温度对smile的影响.结果表明,工作过程会导致器件的smile增大,热沉温度的升高也会造成smile进一步增大.