Lichtübertragung in extremen Umgebungen mit Saphir-Glasfasern

Saphir-Lichtleitfaser – Lichtübertragung in extremen Umgebungen (Abbildung)

Kurzbeschreibung:

Saphir-Lichtwellenleiter sind ein Hochleistungs-Einkristall-Übertragungsmedium, das für optische Anwendungen entwickelt wurde, die außergewöhnliche Haltbarkeit, Temperaturbeständigkeit und spektrale Stabilität erfordern. Hergestellt ausSynthetischer Saphir (einkristallines Aluminiumoxid, Al₂O₃)Diese Faser gewährleistet eine gleichbleibende optische Übertragung vomsichtbarer bis mittlerer Infrarotbereich (0,35–5,0 μm)und übertrifft damit die Grenzen herkömmlicher siliziumdioxidbasierter Fasern bei Weitem.

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Merkmale

Detailliertes Diagramm

Einführung

Aufgrund seinermonokristalline StrukturSaphirfasern weisen eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Hitze, Druck, Korrosion und Strahlung auf. Sie ermöglichen eine stabile Signalübertragung in rauen und reaktiven Umgebungen, in denen herkömmliche Fasern schmelzen, sich zersetzen oder ihre Transparenz verlieren würden.

Besondere Merkmale

Unübertroffene thermische Belastbarkeit
Saphir-Lichtwellenleiter behalten ihre optische und mechanische Integrität auch bei Einwirkung vonTemperaturen über 2000°CDadurch eignen sie sich für die In-situ-Überwachung in Öfen, Turbinen und Brennkammern.
Breites Spektralfenster
Das Material unterstützt eine effiziente Lichtdurchlässigkeit von ultravioletten bis hin zu mittleren Infrarotwellenlängen und ermöglicht so einen flexiblen Einsatz inAnwendungen in den Bereichen Spektroskopie, Pyrometrie und Sensorik.
Hohe mechanische Robustheit
Die Einkristallstruktur sorgt für hohe Zugfestigkeit und Bruchfestigkeit und gewährleistet so Zuverlässigkeit unter Vibrationen, Stößen oder mechanischer Belastung.
Außergewöhnliche chemische Stabilität
Saphirfasern sind beständig gegen Säuren, Laugen und reaktive Gase und funktionieren daher auch in chemisch aggressiven Atmosphären effektiv, einschließlichoxidierende oder reduzierende Umgebungen.
Strahlungsgehärtetes Material
Saphir ist von Natur aus unempfindlich gegenüber Verdunkelung oder Zersetzung durch ionisierende Strahlung und ist daher ideal fürLuft- und Raumfahrt, Nukleartechnik und VerteidigungOperationen.

Fertigungstechnologie

Saphir-Lichtwellenleiter werden typischerweise hergestellt durchLaserbeheiztes Sockelwachstum (LHPG) or Kantendefiniertes Filmwachstum (EFG)Methoden. Beim Wachstum wird ein Saphir-Impfkristall erhitzt, um eine kleine Schmelzzone zu bilden, und anschließend mit kontrollierter Geschwindigkeit nach oben gezogen, um eine Faser mit gleichmäßigem Durchmesser und perfekter Kristallorientierung zu erzeugen.
Durch diesen Prozess werden Korngrenzen und Verunreinigungen beseitigt, was zu einemfehlerfreie EinkristallfaserAnschließend wird die Oberfläche präzise poliert, geglüht und optional beschichtet mitSchutz- oder Reflexionsschichtenzur Verbesserung von Leistung und Haltbarkeit.

Anwendungsgebiete

Industrielle Temperaturmessung
Wird verwendet fürEchtzeit-Temperatur- und Flammenüberwachungin metallurgischen Öfen, Gasturbinen und chemischen Reaktoren.
Infrarot- und Raman-Spektroskopie
Bietet optische Pfade mit hoher Transmission fürProzessanalyse, Emissionsprüfung und chemische Identifizierung.
Laserleistungsübertragung
Fähig zuÜbertragung von Hochleistungslaserstrahlenohne thermische Verformung, ideal für Laserschweißen und Materialbearbeitung.
Medizinische und biomedizinische Instrumente
Angewendet inEndoskope, Diagnostika und sterilisierbare Fasersondendie eine hohe Haltbarkeit und optische Präzision erfordern.
Verteidigungs- und Luftfahrtsysteme
Unterstütztoptische Sensorik und Telemetriebei hoher Strahlung oder kryogenen Bedingungen, wie sie beispielsweise in Strahltriebwerken und Raumfahrtantrieben auftreten.

Technische Daten

Eigentum	Spezifikation
Material	Einkristallines Al₂O₃ (Saphir)
Durchmesserbereich	50 μm – 1500 μm
Übertragungsspektrum	0,35 – 5,0 μm
Betriebstemperatur	Bis zu 2000 °C (Luft), >2100 °C (Vakuum/Inertgas)
Biegeradius	≥40× Faserdurchmesser
Zugfestigkeit	ca. 1,5–2,5 GPa
Brechungsindex	~1,76 @ 1,06 μm
Beschichtungsoptionen	Blankfaser-, Metall-, Keramik- oder Schutzpolymerschichten

Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Worin unterscheidet sich Saphirfaser von Quarz- oder Chalkogenidfasern?
A: Saphir ist ein Einkristall, kein amorphes Glas. Er hat einen deutlich höheren Schmelzpunkt, ein breiteres Transmissionsfenster und eine überlegene Beständigkeit gegenüber mechanischen und chemischen Beschädigungen.

Frage 2: Können Saphirfasern beschichtet werden?
A: Ja. Metall-, Keramik- oder Polymerbeschichtungen können aufgebracht werden, um die Handhabung, die Reflexionskontrolle und die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen zu verbessern.

Frage 3: Wie hoch ist der typische Verlust bei Saphir-Lichtwellenleitern?
A: Die optische Dämpfung beträgt je nach Oberflächenpolitur und Wellenlänge etwa 0,3–0,5 dB/cm bei 2–3 μm.

Über uns

XKH ist spezialisiert auf die Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Spezialglas und neuen Kristallmaterialien. Unsere Produkte finden Anwendung in der Optoelektronik, der Unterhaltungselektronik und im Militärbereich. Wir bieten optische Saphirkomponenten, Objektivabdeckungen für Mobiltelefone, Keramik, LT, Siliziumkarbid (SiC), Quarz und Halbleiterkristallwafer an. Dank unserer Expertise und modernster Ausrüstung zeichnen wir uns durch die Fertigung von Sonderanfertigungen aus und streben die Position eines führenden Hightech-Unternehmens für optoelektronische Materialien an.