新型藍寶石光纖傳感器能經受住聚變和飛行的嚴酷考驗

據了解，這項研究的核心傳感器類型為光纖布拉格光柵(FBG)傳感器，它可以用于監測光通信系統中的溫度和應變等情況。這種光纖通常以二氧化硅光纖的形式存在，但當工作溫度低于1000°C時，這種設計就會出現問題。

由藍寶石纖維制成的FBG則在更高的溫度下擁有更高的穩定性，它已經被證明可以在高達1900°C的溫度下使用，這將使它們可以在極端環境下使用，如監測噴氣發動機的燃氣輪機。此外，藍寶石抗輻射，這使得它適合在核反應堆和太空中使用。

但藍寶石FBG也有自己的問題。雖然這些纖維非常細，測量不到半毫米寬，但這仍比光的波長要厚得多，這就為注入的光在內部以不同波長反彈創造了充足的機會。由于傳感器依賴特定波長的反射光來讀取溫度，如這種額外的噪聲會混淆信號，所以這會讓傳感器失效。

為了克服這個問題，牛津大學的研究小組使用飛秒激光沿著藍寶石光纖蝕刻出一條通道，以引導光線沿著一條直而窄的路徑行進，據悉，溝槽直徑為百分之一毫米。這使得藍寶石FBG傳感器主要反射單一波長的光。

英國原子能管理局(AEA)的Rob Skilton表示：“這些藍寶石光纖將在聚變能源發電廠的極端環境中有許多不同的潛在應用。這項技術有潛力顯著提高該領域未來傳感器和機器人維護系統的能力，并幫助UKAEA實現其向電網提供安全、可持續、低碳聚變電力的使命。”

目前，藍寶石光纖傳感器的長度只有1厘米長，但研究人員認為，開發幾米長的版本是完全可能的。在航空航天領域，這將允許對整個噴氣發動機進行溫度測量，如允許在飛行過程中對發動機狀況進行調整以提高飛行效率。

羅爾斯·羅伊斯的大學研究聯絡主任Mark Jefferies表示：“這是一個令人振奮的消息，也是我們跟牛津大學長期合作取得的又一重要科學成就。這項基礎研究可以及時實現在惡劣環境中更高效、更準確的多點溫度測量并提高控制、效率和安全性。我們期待著跟牛津大學合作以此探索其潛力。”