超高温控制系统：氧化锆高温单晶光纤拉制系统技术研究

　　随着测温研究技术的不断深入，许多测试场合如军事应用中新武器的爆炸威力、作用性能评估迫切需要研究超过2000℃的高温传感器，蓝宝石单晶光纤是目前用于光纤高温传感器最成功和最成熟的晶体光纤，但是由于受α-Al2O3晶体熔点(约2045℃)的限制，其工作温度不能超过2000°。为了使光纤传感器能满足更高温度测量的要求，通过各项材料的比较，我们选择ZrO2作为在更高温度下代替α-Al2O3的试验材料。

　　目前拉伸熔点为2690℃的Y2O3-ZrO2（Y2O3稳定的ZrO2）单晶光纤主要利用激光加热基座法（LHPG法）来生成，但从生长出的Y2O3-ZrO2单晶光纤的光学特性可以看出生长的Y2O3-ZrO2单晶光纤由于生长过程中产生的热应力存在的很大的缺陷。于是本论文在LHPG法基础上设计了一种制备氧化锆单晶光纤的环形聚焦激光加热拉制系统，建立科学、合理的光学系统，产生环形的激光束加热ZrO2源棒，使之熔化，使熔晶区形成均匀、稳定的热源。待熔区稳定后，将籽晶点入熔区（籽晶可以用Pt丝或其它性质相似的单晶光纤），步进电机控制系统控制籽晶向上提拉时，晶纤随之长出。激光聚焦点位置保持不变，同时将源棒以一定的速度向上传送。精确控制仔晶的提拉速度和ZrO2源棒的升速就可以控制拉制的氧化锆单晶光纤的直径大小，环形热源加热源棒就可以降低晶体内部热应力的温度梯度，进而保证拉出的氧化锆单晶光纤在化学性能、机械性能、透光率方面的良好特性。

　　经过实验和综合调试，利用环形聚焦激光加热系统拉制出氧化锆单晶光纤，各方面性能基本上可以满足制备高温传感器的要求，对于超高温测试领域的发展具有极其重要的意义。