نقل الضوء باستخدام ألياف Sapphire الضوئية في البيئات القاسية
مخطط تفصيلي
مقدمة
ألياف الياقوت الضوئية هي وسيط نقل أحادي البلورة عالي الأداء، مُطوّر للتطبيقات البصرية التي تتطلب متانة استثنائية، ومقاومة للحرارة، واستقرارًا طيفيًا. مصنوعة منالياقوت الصناعي (أكسيد الألومنيوم أحادي البلورة، Al₂O₃)، توفر هذه الألياف نقلًا بصريًا ثابتًا منمرئية حتى مناطق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (0.35–5.0 ميكرومتر)، متجاوزًا إلى حد كبير حدود الألياف التقليدية القائمة على السيليكا.
بسببهابنية أحادية البلورةتتميز ألياف الياقوت بمقاومة فائقة للحرارة والضغط والتآكل والإشعاع. فهي تُمكّن من نقل الإشارات بثبات في البيئات القاسية والتفاعلية، حيث تذوب الألياف العادية أو تتدهور أو تفقد شفافيتها.
الخصائص المميزة
-
قدرة تحمل حرارية لا مثيل لها
تحتفظ الألياف البصرية الياقوتية بسلامتها البصرية والميكانيكية حتى عند تعرضها لـدرجات حرارة تتجاوز 2000 درجة مئوية، مما يجعلها مناسبة للمراقبة في الموقع في الأفران والتوربينات وغرف الاحتراق. -
نافذة طيفية واسعة
تدعم المادة نقل الضوء بكفاءة من الأشعة فوق البنفسجية إلى أطوال الموجات تحت الحمراء المتوسطة، مما يسمح بالاستخدام المرن فيتطبيقات التحليل الطيفي والقياس الحراري والاستشعار. -
متانة ميكانيكية عالية
يوفر الهيكل البلوري المفرد قوة شد عالية ومقاومة للكسر، مما يضمن الموثوقية في ظل الاهتزاز أو الصدمات أو الضغط الميكانيكي. -
استقرار كيميائي استثنائي
تتميز ألياف الياقوت بمقاومتها للأحماض والقلويات والغازات التفاعلية، وتعمل بشكل فعال في الأجواء العدوانية كيميائيًا، بما في ذلكالبيئات المؤكسدة أو المختزلة. -
مادة مقواة بالإشعاع
يتمتع الياقوت بمقاومته الطبيعية للاسوداد أو التدهور تحت تأثير الإشعاع المؤين، مما يجعله مثاليًا لـالفضاء والطيران والنووي والدفاعالعمليات.
تكنولوجيا التصنيع
يتم إنتاج الألياف البصرية الياقوتية عادة باستخدامنمو القاعدة المسخنة بالليزر (LHPG) or النمو المغذي بالفيلم المحدد بالحافة (EFG)الأساليب. أثناء النمو، يتم تسخين بلورة بذرة الياقوت لتكوين منطقة منصهرة صغيرة، ثم يتم سحبها إلى الأعلى بمعدل متحكم فيه لتكوين ألياف ذات قطر موحد واتجاه بلوري مثالي.
تعمل هذه العملية على إزالة حدود الحبوب والشوائب، مما يؤدي إلىألياف أحادية البلورة خالية من العيوب. ثم يتم تلميع السطح بدقة، وتلطيفه، وطلائه بشكل اختياري بـطبقات واقية أو عاكسةلتعزيز الأداء والمتانة.
مجالات التطبيق
-
استشعار درجة الحرارة الصناعية
يستخدم لمراقبة درجة الحرارة واللهب في الوقت الحقيقيفي الأفران المعدنية، والتوربينات الغازية، والمفاعلات الكيميائية. -
مطيافية الأشعة تحت الحمراء ورامان
يوفر مسارات بصرية عالية النقل لـتحليل العمليات واختبار الانبعاثات والتعرف على المواد الكيميائية. -
توصيل طاقة الليزر
قادر علىنقل أشعة الليزر عالية الطاقةبدون تشوه حراري، مثالي لعمليات اللحام بالليزر ومعالجة المواد. -
الأدوات الطبية والطبية الحيوية
تم تطبيقه فيالمناظير، والتشخيصات، ومسبارات الألياف القابلة للتعقيمالتي تتطلب متانة عالية ودقة بصرية. -
أنظمة الدفاع والفضاء الجوي
يدعمالاستشعار البصري والقياس عن بعدفي ظروف الإشعاع العالي أو التبريد الشديد مثل محركات الطائرات النفاثة ووحدات الدفع الفضائية.
البيانات الفنية
| ملكية | مواصفة |
|---|---|
| مادة | Al₂O₃ أحادي البلورة (الياقوت) |
| نطاق القطر | 50 ميكرومتر – 1500 ميكرومتر |
| طيف الإرسال | 0.35 – 5.0 ميكرومتر |
| درجة حرارة التشغيل | حتى 2000 درجة مئوية (هواء)، >2100 درجة مئوية (فراغ/غاز خامد) |
| نصف قطر الانحناء | ≥40× قطر الألياف |
| قوة الشد | حوالي 1.5-2.5 جيجا باسكال |
| معامل الانكسار | ~1.76 @ 1.06 ميكرومتر |
| خيارات الطلاء | طبقات من الألياف العارية أو المعدن أو السيراميك أو البوليمر الواقي |
التعليمات
س1: كيف تختلف ألياف الياقوت عن ألياف الكوارتز أو الكالكوجينيد؟
ج: الياقوت بلورة أحادية، وليس زجاجًا غير متبلور. يتميز بدرجة انصهار أعلى بكثير، ونافذة نفاذية أوسع، ومقاومة فائقة للتلف الميكانيكي والكيميائي.
س2: هل يمكن طلاء ألياف الياقوت؟
ج: نعم. يمكن استخدام الطلاءات المعدنية أو الخزفية أو البوليمرية لتحسين المناولة والتحكم في الانعكاس ومقاومة العوامل البيئية.
س3: ما هي الخسارة النموذجية للألياف البصرية الياقوتية؟
أ: التوهين البصري هو تقريبًا 0.3–0.5 ديسيبل/سم عند 2–3 ميكرومتر، اعتمادًا على تلميع السطح وطول الموجة.
معلومات عنا
تتخصص شركة XKH في تطوير وإنتاج وبيع الزجاج البصري الخاص ومواد الكريستال الجديدة عالية التقنية. تخدم منتجاتنا الإلكترونيات البصرية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والقطاعات العسكرية. نقدم مكونات بصرية من الياقوت، وأغطية عدسات الهواتف المحمولة، والسيراميك، وLT، وSIC كربيد السيليكون، والكوارتز، ورقائق الكريستال شبه الموصل. بفضل خبرتنا الماهرة ومعداتنا المتطورة، نتميز في معالجة المنتجات غير القياسية، ونسعى لأن نكون شركة رائدة في مجال المواد البصرية الإلكترونية عالية التقنية.
