科学探索|新型蓝宝石光纤传感器能经受住聚变和飞行的严酷考验新型蓝宝石光纤传感器能经受

来自牛津大学的科学家们开发了一种新型传感器，它由非常细的蓝宝石丝制成，可以承受住极端的高温和辐射。这项突破被宣传为解决了该领域长达20年的问题，研究人员认为，他们研制的这种耐用的新型传感器可以在核聚变反应堆的恶劣环境中工作，另外还能使空中旅行的效率变得更高。

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【科学探索|新型蓝宝石光纤传感器能经受住聚变和飞行的严酷考验】据了解，这项研究的核心传感器类型为光纤布拉格光栅(FBG)传感器，它可以用于监测光通信系统中的温度和应变等情况。这种光纤通常以二氧化硅光纤的形式存在，但当工作温度低于1000°C时，这种设计就会出现问题。
由蓝宝石纤维制成的FBG则在更高的温度下拥有更高的稳定性，它已经被证明可以在高达1900°C的温度下使用，这将使它们可以在极端环境下使用，如监测喷气发动机的燃气轮机。此外，蓝宝石抗辐射，这使得它适合在核反应堆和太空中使用。
但蓝宝石FBG也有自己的问题。虽然这些纤维非常细，测量不到半毫米宽，但这仍比光的波长要厚得多，这就为注入的光在内部以不同波长反弹创造了充足的机会。由于传感器依赖特定波长的反射光来读取温度，如这种额外的噪声会混淆信号，所以这会让传感器失效。
为了克服这个问题，牛津大学的研究小组使用飞秒激光沿着蓝宝石光纤蚀刻出一条通道，以引导光线沿着一条直而窄的路径行进，据悉，沟槽直径为百分之一毫米。这使得蓝宝石FBG传感器主要反射单一波长的光。
英国原子能管理局(AEA)的Rob Skilton表示：“这些蓝宝石光纤将在聚变能源发电厂的极端环境中有许多不同的潜在应用。这项技术有潜力显著提高该领域未来传感器和机器人维护系统的能力，并帮助UKAEA实现其向电网提供安全、可持续、低碳聚变电力的使命。”
目前，蓝宝石光纤传感器的长度只有1厘米长，但研究人员认为，开发几米长的版本是完全可能的。在航空航天领域，这将允许对整个喷气发动机进行温度测量，如允许在飞行过程中对发动机状况进行调整以提高飞行效率。
罗尔斯·罗伊斯的大学研究联络主任Mark Jefferies表示：“这是一个令人振奋的消息，也是我们跟牛津大学长期合作取得的又一重要科学成就。这项基础研究可以及时实现在恶劣环境中更高效、更准确的多点温度测量并提高控制、效率和安全性。我们期待着跟牛津大学合作以此探索其潜力。”