本发明专利技术公开了一种光纤载氢增敏装置，由氢气瓶，反应釜，电磁加热台，光纤载氢盘，真空抽气泵，第一气阀，第二气阀，第三气阀，压力表，真空表，高压氢气出口，无线温度传感器，固定螺栓组成。用光纤载氢盘对光纤进行缠绕放入反应釜中，通过真空抽气泵对反应釜进行真空处理，通过氢气瓶把高压氢气注入到反应釜中，通过电磁加热台将反应釜加热，载氢完成后通过高压氢气出口把氢气排出。由于载氢盘与被载光纤接触面积小，加热均匀迅速和真空处理的特点，该发明专利技术具有良好的载氢效果，高效的载氢效率，安全便捷的操作流程等优点，具有很好的实用价值和应用前景。用前景。用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种光纤载氢增敏装置
[0001]本专利技术属于光纤光栅制造领域，具体涉及一种光纤载氢增敏技术以及载氢增敏装置。
技术介绍
[0002]光纤光栅作为光纤激光器的核心元器件，随着高功率光纤激光系统的不断发展逐渐成为不可或缺的无源器件之一。
[0003]目前光纤增敏技术主要有对普通光纤载氢和在光纤中掺杂离子制成光敏光纤两种方法。但是高掺杂光敏光纤成的激光器普遍效率较低，价格昂贵，而对普通光纤进行载氢可使光纤光敏性提高几十甚至上百倍。
[0004]普通光纤在载氢后，氢分子逐渐扩散到光纤的包层和纤芯中。当特定波长的紫外光照射载氢后的光纤时，纤芯被照部分中的氢分子与锗发生反应形成Ge
‑
OH键和Ge
‑
H键，从而使该部分的折射率发生永久性的增加。
[0005]现有技术中的载氢装置能够实现载氢处理，但没有采取有效措施来排空系统中的空气。
[0006]光纤载氢过程需要将光纤绕在载氢盘上，并放入压力釜中进行，载氢完成后取出。但现有的光纤载氢盘载氢效率不高，内层光纤常无法取得较好的载氢效果。
技术实现思路
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光纤载氢增敏装置，提高了现有载氢设备对于光纤载氢增敏的效率和效果。
[0008]本专利技术通过以下技术方案实现：光纤载氢增敏装置，由氢气瓶(1)，反应釜(2)，电磁加热台(3)，光纤载氢盘(4)，真空抽气泵(5)，第一气阀(6)，第二气阀(7)，第三气阀(8)，压力表(9)，真空表(10)，高压氢气出口(11)，无线温度传感器(12)，固定螺栓(13)组成。其特征在于：光纤载氢盘(4)对光纤按照环形凹槽进行均匀螺旋缠绕并固定后放入反应釜(2)中，可避免光纤重叠，增大光纤与氢气的接触面积，拧紧固定螺栓(13)，关闭第二气阀(7)且打开第三气阀(8)，使用真空抽气泵(5)对反应釜(2)进行真空处理后，关闭第三气阀(8)，打开第二气阀(7)与第一气阀(6)，氢气瓶(1)把高压氢气通过高压氢气出口(11)注入到反应釜(2)后，关闭第一气阀(6)与第二气阀(7)，断开高压氢气出口(11)，通过电磁加热台(3)对反应釜(2)进行加热，载氢完成后打开第二气阀(7)，通过高压氢气出口(11)把氢气排出。
[0009]所述的光纤载氢盘(4)的圆柱外侧上上刻有环形凹槽，凹槽宽度为0.3mm，圆柱间距为75mm。
[0010]所述的反应釜(2)在注入氢气前，釜内真空度控制在
‑
0.09MPa。
[0011]所述的反应釜(2)在充入氢气后，釜内气压控制在12MPa
[0012]所述的反应釜(2)在注入氢气后，釜内温度控制在60℃。
[0013]本专利技术的工作原理是：光纤在高压氢气中放置一段时间，氢气分子逐渐扩散到光
纤的包层和纤芯中，当特定波长的紫外光照射载氢后的光纤时，纤芯被照部分中的氢分子与锗发生反应形成Ge
‑
OH键和Ge
‑
H键，从而使该部分的折射率发生永久性的增加。由于存在游离的氢气，光纤在1245nm处存在一个比较明显的吸收峰。光纤中氢气的摩尔分子数C
H2
(单位mol％)可以简单地通过测量每米光纤上这个吸收峰的大小α
1245
(单位dB/m)来确定，它们满足以下的关系：C
H2
≈0.33α
1245
ꢀꢀꢀ
(1)氢在硅玻璃中的扩散满足如下方程：D＝D0exp(
‑
E
α
/RT)
ꢀꢀꢀ
(2)其中，D为扩散系数，单位cm2s
‑
1，D0是与温度和压强无关的常量，T是绝对温度，R是普适气体常量。对于氢气，D0＝5.65
×
10
‑
4cm2s
‑
1，E
α
＝43.54kJ/mol。在圆柱坐标下解扩散方程，得到氢气在光纤中的扩散方程。当时间t＝0时，对于氢气进入光纤的情况，归一化浓度C＝0，对于溢出的情况C＝1。向内扩散：向外扩散：其中，r是归一化半径，a是光纤半径，D是扩散系数，t是时间，J0,J1分别是零阶和一阶Bessel函数，α
n
是J0(αa
n
)的根。电磁加热功率：C为电导率，f为感应电流频率，B为感应磁场强度，V为有效体积载氢光纤中氢气摩尔分数的饱和值H与温度T和压力P有关：H＝6.9
×
10
‑
11
exp(7.8
×
102/T)P
ꢀꢀꢀ
(6)式中T为热力学温度，P的量纲为Pa，H为无量纲值。而氢气在光纤中扩散的时间又取决于光纤的半径和T的高低，对于一段裸光纤来讲，扩散时间满足下面的关系式t
diff
量纲为s，其中当t＝t
diff
时，光纤中氢气的浓度达到其饱和值H的63％。将T＝333k，r
cl
＝32.5
×
10
‑6m带入上式，t
diff
约为7天。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术的设计中以光纤载氢盘，真空抽气泵，反应釜，电磁加热台为一体，载氢盘可以防止由于缠绕而导致内层光纤无法较好的接触氢气从而载氢不均匀，载氢盘环形凹槽的设计既更有利于固定光纤避免因为高压而产生滑动，还能方便光纤缠绕。电磁加热台温度易控制，加热均匀，升温速度快，使用寿命长，装卸反应釜方便。利用真空抽气泵在每次注入氢气前进行真空处理，减少氢气爆炸风险确保实验安全。
附图说明
[0015]图1是光纤载氢增敏装置结构示意图。
[0016]图2是光纤载氢盘结构示意图。
[0017]图3是光纤载氢盘俯视图。
[0018]图4是光纤载氢盘光纤夹具放大图
具体实施方式
[0019]如图1所示，光纤载氢增敏装置，由氢气瓶(1)，反应釜(2)，电磁加热台(3)，光纤载氢盘(4)，真空抽气泵(5)，第一气阀(6)，第二气阀(7)，第三气阀(8)，压力表(9)，真空表(10)，高压氢气出口(11)，无线温度传感器(12)，固定螺栓(13)组成。光纤载氢盘(4)对光纤按照环形凹槽进行均匀螺旋缠绕，并用位于载氢盘(4)顶部与底部卡扣固定后放入反应釜(2)中，使用载氢盘(4)可避免光纤重叠，增大光纤与氢气的接触面积，拧紧固定螺栓(13)，关闭第二气阀(7)且打开第三气阀(8)，使用真空抽气泵(5)将反应釜(2)抽至
‑
0.09MPa，关闭第三气阀(8)，打开第二气阀(7)与第一气阀(6)将氢气通过高压氢气出口(11)注入到反应釜(2)中至12MPa后关闭第一气阀(6)与第二气阀(7)，断开高压氢气出口(11)，将反应釜(2)放入电磁加热台(3)，通过电磁加热台(3)对反应釜(2)进行60℃持续加热，加热7天后载氢完成，打开第二气阀(7)，通过高压氢气出口(11)把本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光纤载氢增敏装置，由氢气瓶(1)，反应釜(2)，电磁加热台(3)，光纤载氢盘(4)，真空抽气泵(5)，第一气阀(6)，第二气阀(7)，第三气阀(8)，压力表(9)，真空表(10)，高压氢气出口(11)，无线温度传感器(12)，固定螺栓(13)组成；其特征在于：所述的光纤载氢盘(4)的圆柱外侧上上刻有环形凹槽，底座上装有卡扣固定装置，将光纤均匀缠绕并固定在光纤载氢盘(4)上，所述的反应釜(2)底部有用来固定光纤载氢盘(4)的圆形凹槽，把缠绕后的载氢盘(4)放入反应釜(2)中，所述的反应釜(2)上有用于测量反应釜(2)内部压力值的压力表(9)，反应釜(2)上有用于测量反应釜(2)内部真空度的真空表(10)，真空抽气泵(5)对反应釜(2)进行真空处理后，氢气瓶(1)把高压氢气通过高压氢气出口(11)注入到反应釜(2)中，所述的电磁加热台(3)内电磁线圈与反应釜(2)直接接触，再通过电磁加热台(3)对反应釜(2)进行加热，并通过温度传感器(12)监测反应釜(2)内部温度，载氢完成后打开第二气阀(7)，通过高压氢气出口(11)把氢气排出。2.根据权利要求1所述的光纤载氢增敏装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈常宇，任紫峭，王富祥，武俊，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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