【正文】 光學(xué)效應(yīng)與材料的損傷有直接關(guān)系。使制備出高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜生成快，而且有高品質(zhì)的薄膜。 2 持續(xù)時間非常短 飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時間非常短，可以短至幾飛秒，對相對較低的脈沖能量采用多級唰啾脈沖放大(CPA)技術(shù)可以獲得拍瓦(1015W)量級的峰值功率。 3 極高的峰值強(qiáng)度 脈沖寬度極短，所以在較低的脈沖能量下獲得極高的峰值強(qiáng)度。例如：對幾個飛秒脈沖寬度激光，1J能量聚焦在直徑為10m的光斑上可達(dá)到1018W／cm2的光功率密度，而脈沖寬度為10ns的長脈沖激光，卻要100J的能量才能達(dá)到同樣的峰值強(qiáng)度，因此當(dāng)脈沖持續(xù)時間足夠短，峰值足夠高時，可以實(shí)現(xiàn)對任何材料的精細(xì)加工、修復(fù)和處理。 4 準(zhǔn)確且較小的損傷閾值 飛秒激光的脈沖能量在時間上高度集中，同等能量的情況下，其峰值強(qiáng)度大于納秒長脈沖的105倍，因此飛秒激光加工所需的脈沖能量閾值一般為毫焦耳或微焦耳量級，較傳統(tǒng)激光加工消耗的光能量低。而且飛秒激光燒蝕過程主要取決于激光的能墾甯度，有精確的能督燒蝕閾值，只有高于燒蝕閾值的部分產(chǎn)生燒蝕，而硅脈沖的統(tǒng)計燒蝕闋值，能景在根大范圍變動，仍可以引起燒蝕。 5 作用于物體的熱影響區(qū)小、精度高。 這是飛秒作用于物體的重要特征。由于超短脈沖激光能量被限制在趨膚深度范圍內(nèi)，而且在極短的時問和極小的空間內(nèi)與物質(zhì)相互作用，能量還投來得及擴(kuò)散，材料作用區(qū)域內(nèi)的溫度就在瞬間內(nèi)急劇上升，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料的熔化和氣化溫度值，直接以氣相蒸發(fā)，這樣在材料內(nèi)形成很大的溫度梯度。脈沖在濺射之前結(jié)束，飛秒脈沖不會和出射的靶材作用，所以等離子體濺射及納米粒子合成的分子流體力學(xué)和熱力學(xué)分析不會有任何的外部干擾，避免了復(fù)雜的二次作用。而且氣相蒸發(fā)帶走大部分熱量，使得周圍熱影響區(qū)很小，作用區(qū)域內(nèi)的溫度驟然下降，大致恢復(fù)到激光作用前的溫度狀態(tài)。最終實(shí)現(xiàn)精密加工，提高了激光能量的利用效率[3841]。 在制備高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜中，飛秒激光器比傳統(tǒng)的激光器有很大的優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)的激光器只能在真空條件下制備成薄膜，而飛秒激光在參雜少量空氣的情況下也能制備成薄膜；傳統(tǒng)的激光器制備出的傳感頭薄膜含有顆粒狀而且不均勻，而用飛秒激光器制備出的薄膜質(zhì)量更高。飛秒激光有非常高的瞬時功率、超快速、高分辨率以及良好的空間聚焦特性，使其在鍍膜領(lǐng)域中將有廣闊的應(yīng)用前景。 本章小結(jié)本章具體介紹了PLD技術(shù)制備藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜的研究。對傳感頭的輻射特性進(jìn)行理論分析，并對藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭探頭進(jìn)行研究，通過對靶材感溫材料與保護(hù)膜材料的比較，完成光纖鍍膜方案。通過飛秒脈沖激光器與傳統(tǒng)激光器的比較，用飛秒激光器制備出的薄膜質(zhì)量更高。傳感器傳感頭鍍膜的過程是由飛秒激光器發(fā)出的光束經(jīng)聚焦透鏡后，光束射到靶材上，產(chǎn)生的高功率脈沖激光束聚焦作用與靶材相互作用產(chǎn)生等離子體，這種等離子體定向局域膨脹發(fā)射形成羽輝，羽輝射到高溫基片上，使藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭在襯底上沉積而形成薄膜。5 總結(jié) 本文對脈沖激光沉積技術(shù)制備藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜的工藝進(jìn)行研究。首先介紹了課題研究的背景、目的和意義，藍(lán)寶石高溫光纖傳感器、脈沖激光沉積技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景，指出用脈沖激光沉積技術(shù)制備藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜在工業(yè)、科研上的重要意義。 藍(lán)寶石高溫光纖傳感器是具有重要的應(yīng)用前景的一類傳感器，它集藍(lán)寶石高溫單晶光纖和光纖傳感技術(shù)之所長，顯示了傳統(tǒng)傳感器所無可比擬的優(yōu)越性。利用藍(lán)寶石具有高機(jī)械強(qiáng)度、高硬度、可用于高壓和振動工作環(huán)境；它的熔點(diǎn)高、可在高溫條件下工作；它的熱導(dǎo)率高，是優(yōu)秀的激光基質(zhì)材料，而且具有很強(qiáng)的抗熱沖擊性等優(yōu)點(diǎn)。因此，藍(lán)寶石光纖制成的高溫傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。藍(lán)寶石光纖高溫傳感器是高溫光纖傳感器其中的一種，它由光纖黑體腔、傳輸光纖及信號檢測系統(tǒng)三部分組成。同時，介紹了傳感器動態(tài)測量標(biāo)定的方法，為進(jìn)一步改進(jìn)PLD加工工藝提供了依據(jù)。 傳統(tǒng)制備高溫光纖傳感頭的工藝有真空蒸發(fā)沉積法、濺射沉積法、化學(xué)氣相沉積法，它們在鍍膜技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中都顯出了不同的影響和地位，同時也存在一些局限性。而用脈沖激光沉積鍍膜技術(shù)制備藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜有很多優(yōu)點(diǎn)，如反應(yīng)迅速，生長快，通常情況下一小時可獲1μm左右的薄膜；定向性強(qiáng)、薄膜分辯率高，能實(shí)現(xiàn)微區(qū)沉積；生長過程中可原位引入多種氣體，引入活性或惰性及混合氣體對提高薄膜質(zhì)量有重要意義；易制多層膜和異質(zhì)膜，特別是多元氧化物的異質(zhì)結(jié)；沉積需要的溫度較低等等。介紹脈沖激光沉積鍍膜技術(shù)及系統(tǒng)，闡述了脈沖激光沉積技術(shù)的基本原理，通過對脈沖激光光源的對比，得出脈沖飛秒激光的優(yōu)勢，并介紹了脈沖激光沉積技術(shù)的特點(diǎn)。由脈沖激光沉積技術(shù)的原理、特點(diǎn)可知，它是一種極具有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぶ苽浼夹g(shù)。隨著輔助設(shè)備和工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，將在半導(dǎo)體薄膜、超晶格、超導(dǎo)、生物涂層等功能薄膜的制備方面發(fā)揮重要的作用；并能加快薄膜生長機(jī)理的研究和提高薄膜的應(yīng)用水平，加速材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)的研究進(jìn)程。脈沖激光沉積技術(shù)必將在薄膜的制備方面得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，其越來越多將用到科研與工業(yè)中。 最后具體介紹了用脈沖激光沉積技術(shù)制備藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜。首先對傳感頭的熱輻射特性進(jìn)行理論分析研究，對熱輻射而言腔內(nèi)藍(lán)寶石光纖接近全透明，因此光纖感溫腔內(nèi)表面的熱輻射相當(dāng)于空腔的熱輻射，可以把藍(lán)寶石光纖感溫腔看作一等漫射空腔，感溫介質(zhì)膜層材料的發(fā)射率非常接近于1時是一個穩(wěn)定的值，這樣的光纖感溫腔可被看作是一個光纖黑體腔。在制備傳感頭薄膜時，分別對感溫材料的金屬銥、錸和鉭與保護(hù)膜中的氧化鋯、氧化鋅和氧化鋁進(jìn)行了詳細(xì)的比較。對傳感頭鍍膜的過程是先在光纖上鍍制一層金屬鉭膜以形成黑體腔，目前藍(lán)寶石光纖黑體腔鍍膜材料多選用金屬鉭，但是鉭在高溫下容易氧化，為了保護(hù)鉭膜，選擇在鉭膜基礎(chǔ)上再鍍制一層氧化鋯膜保護(hù)膜。在制備藍(lán)寶石高溫光纖傳感器的傳感頭薄膜中，利用了飛秒激光有非常高的瞬時功率、超快速、高分辨率以及良好的空間聚焦特性等優(yōu)點(diǎn)，使制備出高質(zhì)量的傳感頭薄膜。 本論文詳細(xì)地介紹了PLD藍(lán)寶石光纖高溫傳感器工藝研究，提出用脈沖激光沉積技術(shù)制備傳感頭薄膜的方案，該方案具有較好的應(yīng)用前景和應(yīng)用價值。 參考文獻(xiàn)[1] 唐亞陸，（PLD）原理及其應(yīng)用[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2006,26(1):24～27. 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