CN113776690A - 端部稀土离子Sm3+掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器及其测温方法和探头制备方法，属于光纤温度传感器技术领域。耐高温氧化物YAG单晶光纤的端部掺杂稀土离子Sm³⁺，构成一体型耐高温光纤荧光温度传感器探头。用紫外或蓝色半导体光源通过Y型光纤激发稀土离子Sm³⁺发出荧光，由于稀土离子Sm³⁺所发出的荧光与温度相关，通过检测稀土离子Sm³⁺荧光谱中相关荧光谱线之荧光强度比确定传感头所处温度。本发明具有测温范围宽，测温范围可达‑45—755℃，传感器探头热响应快，YAG单晶光纤与稀土离子Sm³⁺荧光材料一体连接，无光学胶粘剂和探头固定外套，整体结构具有耐高温等显著特点。

Description

端部稀土离子Sm3+掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器

技术领域

本发明属于光纤温度传感器技术领域，具体涉及一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器及其测温方法和探头制备方法。

背景技术

目前稀土荧光材料广泛用于照明、显示和防伪等领域，通常稀土离子掺杂的荧光材料在外部激发光源的激发下发射荧光，其荧光强度或荧光寿命随温度变化，利用荧光的温度相关性，发展了荧光寿命型和荧光强度比例型等各种荧光温度传感器，这其中荧光强度比例型温度传感器是利用荧光材料发射的两个荧光谱线之强度比随温度的关系实现测温，具有原理简明、技术实现相对简单等优点引起了人们广泛的关注。

荧光强度比例型光纤温度传感器通常将荧光材料通过粘结剂等手段将作为温度传感元件的荧光发射体置于石英光纤的端部。将上述石英光纤连接到Y型光纤的公共端，激励光源从Y型光纤的一个分支导入石英光纤端部的荧光材料发出荧光，端部发出的荧光从Y型光纤的另一个分支导出，经过一个截止滤光片滤除激发信号后将荧光输入到光电信号检测电路得到两个特定荧光谱线之荧光强度比信号后用于确定温度。但是普通的基于石英光纤的荧光温度传感探头难以在高温下使用。

发明内容

经发现普通的基于石英光纤的荧光温度传感探头难以在高温下使用主要是因为石英光纤本身工作温度和机械强度限制，而本发明提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器及其测温方法和探头制备方法，利用YAG单晶光纤具有溶点高、物理化学稳定性好和耐化学腐蚀优点。通过在YAG单晶光纤的一端制备小段稀土离子Sm³⁺掺杂荧光材料，使得掺杂部分具有良好的荧光发射性能，解决了普通的基于石英光纤的荧光温度传感探头难以在高温下使用的问题。

本发明实施例提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，包括荧光温度传感器探头和光源，所述荧光温度传感器探头所处温度通过在所述光源激发下检测稀土离子Sm³⁺所发荧光光谱中不同荧光谱线之荧光强度比确定；

其中，所述荧光温度传感器探头包括：YAG单晶光纤以及在YAG单晶光纤的端部掺杂稀土离子Sm³⁺而形成的荧光温度传感器探头的头部，所述荧光温度传感器探头的头部与所述YAG单晶光纤一体成型。

在一个或多个实施例中，所述荧光温度传感器探头所处温度通过在紫外或蓝色半导体光激发下检测稀土离子Sm³⁺所发荧光光谱中不同荧光谱线之荧光强度比确定，所述紫外或蓝色半导体的光源为半导体激光器或半导体LED光源，其中，半导体激光器或半导体LED光源的波长为405nm或465nm，所述紫外或蓝色半导体的光源具有能够与Y型光纤耦合的SM905光纤耦合输出接口。

在一个或多个实施例中，所述YAG单晶光纤采用激光加热基座法制备。

在一个或多个实施例中，所述YAG单晶光纤长度为5—40cm，其直径为200—1200μm。

在一个或多个实施例中，所述荧光温度传感器探头的稀土离子Sm³⁺掺杂于YAG晶体材料中，使得所述荧光温度传感器探头与所述YAG单晶光纤熔合在一起，其中，所述荧光温度传感器探头中的稀土离子Sm³⁺掺杂浓度为0.2—2.0mol％。

在一个或多个实施例中，所述荧光温度传感器探头的头部呈圆柱形、半球形、锥形或者锥形与圆柱形的组合体形，组合体的连接段呈锥形而自由段呈圆柱形，所述组合体的连接段作为所述荧光温度传感器探头的头部与其他部分的连接部分。

在一个或多个实施例中，所述荧光温度传感器测温范围为-45—755℃。

在一个或多个实施例中，Sm³⁺荧光中波长544nm-581nm范围荧光强度与波长582nm-634nm荧光强度之比FIR满足下述表达式：

FIR＝2.27×10^-1+6.95×10^-4T-7.19×10^-7T²+3.57×10^-10T³

本发明实施例提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Y₂O₃(4N)、Al₂O₃(4N)、Sm₂O₃(4N)三种高纯氧化物作为原料，每种原料的化学计量比由如下化学方程式计算得出：

3(1-x)Y₂O₃+5Al₂O₃+3xSm₂O₃＝2[Y_(1-x)Sm_x]₃al₅O₁₂

其中x为0.3—2mol％，将称量所得原料放入玛瑙研钵，在其中加入无水乙醇并在室温下研磨30分钟，然后将玛瑙研钵加玻璃盖子自然晾干，使混合物中的无水乙醇完全挥发，得到干燥混合粉末；称取适量粉末，用粉末压片机和模具将粉末压制成致密的1.5mm×1.5mm×50mm的粉末源棒，并将其放入设定温度为1280℃的高温炉中煅烧4h以完全成形，得到所需稀土离子Sm³⁺浓度的粉末源棒；

(2)以一定长度的YAG单晶光纤作为籽晶，将CO₂激光聚焦在粉末源棒顶端，使端部熔化形成熔融区，然后降低籽晶高度，将籽晶点入熔区，通过调节输入CO₂激光的加热功率，控制熔区形状，同时设定合理的籽晶提拉速度和源棒馈送速度，Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤即可缓慢生长，熔区稳定时，生长的单晶光纤的直径d₁满足如下关系：

其中d₂表示源棒截面边长，v₁表示Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤生长速率，v₂表示源棒馈送的速率，ρ₁和ρ₂分别为Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤和粉末源棒的密度；完成端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的制备。

本发明实施例提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的测温方法，包括如下步骤：

Y型光纤的一端与紫外或蓝色半导体光源输出接口耦合，激励光使位于YAG单晶光纤端部的荧光材料发射荧光，荧光从Y型光纤另一端导出与光纤光谱仪相连接，截止滤光片用于滤除荧光信号中夹杂的激发光信号，光纤光谱仪用于收集荧光信号并记录，通过计算稀土离子Sm³⁺两个相关荧光谱线之荧光强度比值可以确定温度。

本发明实施例中的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头采用YAG单晶光纤具有溶点高、物理化学稳定性好和耐化学腐蚀优点。通过在YAG单晶光纤的一端制备小段稀土离子Sm³⁺掺杂荧光材料，使得掺杂部分具有良好的荧光发射性能。得到一体型稀土Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤传感器，采用这样的结构具有明显的优点，如与现有荧光温度传感器相比具有测温范围宽，传感器探头热响应快，YAG单晶光纤与稀土离子Sm³⁺荧光材料一体连接，无光学胶粘剂和探头固定外套，整体结构具有耐高温优点。由于YAG单晶光纤和荧光发射体YAG：Sm³⁺通过熔合、生长结合在一起，同时由于稀土离子Sm³⁺在高温下还具有较强的荧光辐射，使得这种传感器测温范围宽、响应速度快、机械强度好和耐化学腐蚀特点，十分适合应用于高温﹑高压和有化学腐蚀等恶劣环境下的传感应用，解决了普通的基于石英光纤的荧光温度传感探头难以在高温下使用的问题；同时，本发明实施例中也提供了端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器测温方法和探头制备方法。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一实施例中端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器探头结构图；

图2为本发明一实施例中端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器探头结构图；

图3为本发明一实施例中端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器探头结构图；

图4为本发明一实施例中所述端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器探头结构图；

图5为本发明一实施例中端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器探头结构制备方法；

图6为本发明一实施例中端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器测温系统框图；

图7为本发明一实施例中YAG:Sm³⁺辐射跃迁对应荧光光谱段示意图；

图8为本发明一实施例中30～905℃温度范围YAG:Sm³⁺(0.5mol％)荧光材料的发射光谱；

图9为本发明一实施例中-50～15℃温度范围内I_G1/I_G2两谱线之荧光强度比随温度变化示意图；

图10为本发明一实施例中-45～755℃温度范围内I_G1/I_G2荧光强度比与温度之间的依赖关系。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1和图6所示，本发明实施例提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头，包括荧光温度传感器探头和光源9，荧光温度传感器探头所处温度通过在光源9激发下检测稀土离子Sm³⁺所发荧光光谱中不同荧光谱线之荧光强度比确定；

其中，荧光温度传感器探头包括：YAG单晶光纤1以及在YAG单晶光纤1的端部掺杂稀土离子Sm³⁺而形成的荧光温度传感器探头的头部2，荧光温度传感器探头的头部2与YAG单晶光纤1一体成型。

图中1YAG单晶光纤1和荧光温度传感器探头的头部2之间等直径，YAG单晶光纤1和荧光温度传感器探头的头部2之间没有连接间隙，也无端面反射等光学损耗。

本发明实施例中的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头采用YAG单晶光纤具有溶点高、物理化学稳定性好和耐化学腐蚀优点。通过在YAG单晶光纤的一端制备小段稀土离子Sm³⁺掺杂荧光材料，使得掺杂部分具有良好的荧光发射性能。得到一体型稀土Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤传感器，采用这样的结构具有明显的优点，由于YAG单晶光纤和荧光发射体YAG：Sm³⁺通过熔合、生长结合在一起，同时由于稀土离子Sm³⁺在高温下还具有较强的荧光辐射，使得这种传感器测温范围宽、响应速度快、机械强度好和耐化学腐蚀特点，十分适合应用于高温﹑高压和有化学腐蚀等恶劣环境下的传感应用，解决了普通的基于石英光纤的荧光温度传感探头难以在高温下使用的问题。同时，YAG单晶光纤1与在YAG单晶光纤1的端部掺杂稀土离子Sm³⁺而形成的荧光温度传感器探头的头部2一体连接，荧光温度传感器探头的头部2部位无需粘结剂和外部套管，具有宽温度范围、耐高温、动态响应特性好等优点。同时利用稀土Sm³⁺离子强荧光辐射可以实现宽温度范围温度测量，具有非常明显的优越性。

图6所示，在一实施例中，荧光温度传感器探头所处温度通过在紫外或蓝色半导体光激发下检测稀土离子Sm³⁺所发荧光光谱中不同荧光谱线之荧光强度比确定。

用紫外或蓝色半导体光源通过Y型光纤激发稀土离子Sm³⁺发出荧光，由于稀土离子Sm³⁺所发出的荧光与温度相关，通过检测稀土离子Sm³⁺荧光谱中相关荧光谱线之荧光强度比确定传感头所处温度(例即，端部稀土离子Sm³⁺掺杂的YAG单晶光纤荧光温度传感器采用荧光强度比测温方法，利用稀土Sm³⁺离子所发荧光的不同荧光谱线之荧光强度比与温度单调关系实现测温)实现从低温-45～755℃荧光温度传感。

图5所示，在一实施例中，YAG单晶光纤采用激光加热基座法制备，其中，涉及到加热用CO₂激光束5、生长熔区6和源棒7。

图1所示，在一实施例中，YAG单晶光纤1长度为5—40cm，其直径为200—1200μm，这样的YAG单晶光纤具有较好的光学透过率和稳定的物理、化学特性，同时具有耐高温的特点。

图1所示，在一实施例中，荧光温度传感器探头的稀土离子Sm³⁺掺杂在YAG单晶光纤材料中，使得荧光温度传感器探头与YAG单晶光纤熔合、生长在一起。该荧光温度传感器探头具有光学损耗低、不需要粘结剂、耐高温、动态响应好的特点。

图1所示，在一实施例中，荧光温度传感器探头中的稀土离子Sm³⁺掺杂浓度为0.2—2.0mol％。例如在一个优选的实施例中，荧光温度传感器探头中的稀土离子Sm³⁺掺杂浓度为0.5mol％。

具体地，图7显示了YAG:0.5mol％Sm³⁺荧光材料在405nm半导体激光器激发下辐射跃迁对应荧光光谱示意图，由于YAG:0.5mol％Sm³⁺荧光光谱存在多个荧光谱线,为了方便，以I_G1、I_G2代表Sm³⁺离子⁴G_5/2→⁶H_{J(J＝5/2,7/2)}辐射跃迁的荧光强度积分。各个光谱段的波长范围为I_G1:544nm-581nm,I_G2:582nm-634nm。

图2所示，在一实施例中，荧光温度传感器探头的头部2呈半球形，可以起到汇聚荧光作用，有利于增强荧光信号，YAG单晶光纤1和荧光温度传感器探头的头部2之间没有连接间隙，也无端面反射等光学损耗。

图3所示，在一实施例中，荧光温度传感器探头的头部2呈锥形，相比于图2中结构，有利于增加探头的响应时间，提高温度测量的动态响应特性，YAG单晶光纤1和荧光温度传感器探头的头部2之间没有连接间隙，也无端面反射等光学损耗。

图4所示，在一实施例中，荧光温度传感器探头的头部2呈锥形与圆柱形的组合体形，组合体的连接段呈锥形而自由段呈圆柱形，组合体的连接段作为荧光温度传感器探头的头部与其他部分的连接部分，相比于图3中结构，这种结构可以进一步减少探头尺寸，提高温度测量的动态响应特性，YAG单晶光纤1和荧光温度传感器探头的头部2之间没有连接间隙，也无端面反射等光学损耗。

图6所示，在一实施例中，紫外或蓝色半导体的光源为半导体激光器或半导体LED光源，其中，半导体激光器或半导体LED光源的波长为405nm或465nm，紫外或蓝色半导体的光源具有能够方便与Y型光纤耦合的SM905光纤耦合输出接口。

本发明实施例提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Y₂O₃(4N)、Al₂O₃(4N)、Sm₂O₃(4N)三种高纯氧化物作为原料，每种原料的化学计量比由如下化学方程式计算得出:

3(1-x)Y₂O₃+5Al₂O₃+3xSm₂O₃＝2[Y_(1-x)Sm_x]₃al₅O₁₂

其中x为0.3—2mol％，将称量所得原料放入玛瑙研钵，在其中加入适量无水乙醇并在室温下研磨30min，然后将玛瑙研钵加玻璃盖子自然晾干，使混合物中的无水乙醇完全挥发，得到干燥混合粉末。称取适量粉末，用粉末压片机和模具将粉末压制成致密的1.5mm×1.5mm×50mm的粉末源棒，为了进一步提高粉末棒的强度，将其放入设定温度为1280℃的高温炉中煅烧4h以完全成形，得到所需稀土离子Sm³⁺浓度的粉末源棒。

(2)由于YAG单晶的熔点高达1950℃，采用传统的高温合成方法很难制备，因此采用两束CO₂激光聚焦加热的方式，使材料达到能够保证单晶正常生长的理想温度，如图5所示，制备过程中以粉末棒作为源棒，以一定长度的YAG单晶光纤作为籽晶，将CO₂激光聚焦在源棒顶端，使端部熔化形成熔融区，然后降低籽晶高度，将籽晶点入熔区，通过调节输入CO₂激光的加热功率，控制熔区形状，同时设定合理的籽晶提拉速度和源棒馈送速度，Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤即可缓慢生长。熔区稳定时，由于进入熔区的质量与流出熔区的质量守恒，于是熔合、生长的Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤的直径d₁满足如下关系：

其中d₂表示源棒截面边长，v₁表示Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤生长速率，v₂表示源棒馈送的速率，ρ₁和ρ₂分别为Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤和粉末源棒的密度。根据实验需求,可通过调整v₁和v₂的比值改变Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤的直径；完成端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的制备。

本发明一实施例提供了一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的测温方法，包括如下步骤：

Y型光纤10的一端与紫外或蓝色半导体光源9(例如，半导体激光器或半导体LED)输出接口耦合，其中，紫外或蓝色半导体光源9与半导体光源电源8电性连接，激励光使位于YAG单晶光纤端部的荧光材料即头部2发射荧光，荧光从Y型光纤10另一端导出与光纤光谱仪15相连接，光纤光谱仪15用于收集荧光信号并记录，通过计算稀土离子Sm³⁺两个相关荧光谱线之荧光强度比值可以确定温度；截止滤光片14设置荧光从Y型光纤10另一端与光纤光谱仪15之间用于滤除荧光信号中夹杂的激发光信号，耦合器11用于Y型光纤10公共端与YAG单晶光纤1耦合，YAG单晶光纤1的端部为掺杂稀土离子Sm³⁺而形成的荧光温度传感器探头头部2，上述内容结构关系具体如图6所示。

图8和图9显示了温度范围为-50～905℃时，YAG:Sm³⁺(0.5mol％)单晶光纤荧光材料的发射光谱，其中波长选取范围为540nm-640nm，从图中可见两个未重叠的光谱发射带，其发射峰位置并不因温度改变而发生明显偏移。

如图10所示，在一实施例中，荧光温度传感器测温范围为-45—755℃。

其中，Sm³⁺荧光中波长544nm-581nm范围荧光强度与波长582nm-634nm荧光强度之比FIR满足下述表达式：

FIR＝2.27×10^-1+6.95×10^-4T-7.19×10^-7T²+3.57×10^-10T³

图10显示了荧光温度传感器在-45～755℃温度范围内I_G1/I_G2随温度变化的函数关系。图中的实验值与理论曲线总体一致，I_G1/I_G2随着温度单调递增，表明通过测量这组荧光强度比可实现温度传感。用FIR表示I_G1/I_G2，则FIR与温度满足如下表达式：

FIR＝2.27×10^-1+6.95×10^-4T-7.19×10^-7T²+3.57×10^-10T³

式中T为绝对温度。

本发明实施例中的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头采用YAG单晶光纤具有溶点高、物理化学稳定性好和耐化学腐蚀优点。通过在YAG单晶光纤的一端制备小段稀土离子Sm³⁺掺杂荧光材料，使得掺杂部分具有良好的荧光发射性能。得到一体型稀土Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤传感器，采用这样的结构具有明显的优点，由于YAG单晶光纤和荧光发射体YAG：Sm³⁺通过熔合、生长结合在一起，同时由于稀土离子Sm³⁺在高温下还具有较强的荧光辐射，使得这种传感器测温范围宽、响应速度快、机械强度好和耐化学腐蚀特点，十分适合应用于低温到高温﹑高压和有化学腐蚀等恶劣环境下的传感应用，解决了普通的基于石英光纤的荧光温度传感探头难以在高温下使用的问题；同时，本发明实施例中也提供了端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器测温方法和探头制备方法。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于，包括荧光温度传感器探头和光源，所述荧光温度传感器探头所处温度通过在所述光源激发下检测稀土离子Sm³⁺所发荧光光谱中不同荧光谱线之荧光强度比确定；

其中，所述荧光温度传感器探头包括：YAG单晶光纤以及在YAG单晶光纤的端部掺杂稀土离子Sm³⁺而形成的荧光温度传感器探头的头部，所述荧光温度传感器探头的头部与所述YAG单晶光纤一体成型。

2.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：所述荧光温度传感器探头所处温度通过在紫外或蓝色半导体光激发下检测稀土离子Sm³⁺所发荧光光谱中不同荧光谱线之荧光强度比确定，所述紫外或蓝色半导体的光源为半导体激光器或半导体LED光源，其中，半导体激光器或半导体LED光源的波长为405nm或465nm，所述紫外或蓝色半导体的光源具有能够与Y型光纤耦合的SM905光纤耦合输出接口。

3.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：所述YAG单晶光纤采用激光加热基座法制备。

4.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：所述YAG单晶光纤长度为5—40cm，其直径为200—1200μm。

5.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：所述荧光温度传感器探头的稀土离子Sm³⁺掺杂于YAG晶体材料中，使得所述荧光温度传感器探头与所述YAG单晶光纤熔合在一起，其中，所述荧光温度传感器探头中的稀土离子Sm³⁺掺杂浓度为0.2—2.0mol％。

6.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：所述荧光温度传感器探头的头部呈圆柱形、半球形、锥形或者锥形与圆柱形的组合体形，组合体的连接段呈锥形而自由段呈圆柱形，所述组合体的连接段作为所述荧光温度传感器探头的头部与其他部分的连接部分。

7.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：所述荧光温度传感器测温范围为-45—755℃。

8.根据权利要求1所述的端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器，其特征在于：Sm³⁺荧光中波长544nm-581nm范围荧光强度与波长582nm-634nm荧光强度之比FIR满足下述表达式：

FIR＝2.27×10^-1+6.95×10^-4T-7.19×10^-7T²+3.57×10^-10T³。

9.一种如权利要求1—8中任意一项所述端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以Y₂O₃(4N)、Al₂O₃(4N)、Sm₂O₃(4N)三种高纯氧化物作为原料，每种原料的化学计量比由如下化学方程式计算得出：

3(1-x)Y₂O₃+5Al₂O₃+3xSm₂O₃＝2[Y_(1-x)Sm_x]₃Al₅O₁₂

其中x为0.3—2mol％，将称量所得原料放入玛瑙研钵，在其中加入无水乙醇并在室温下研磨30分钟，然后将玛瑙研钵加玻璃盖子自然晾干，使混合物中的无水乙醇完全挥发，得到干燥混合粉末；称取适量粉末，用粉末压片机和模具将粉末压制成致密的1.5mm×1.5mm×50mm的粉末源棒，并将其放入设定温度为1280℃的高温炉中煅烧4h以完全成形，得到所需稀土离子Sm³⁺浓度的粉末源棒；

(2)以一定长度的YAG单晶光纤作为籽晶，将CO₂激光聚焦在粉末源棒顶端，使端部熔化形成熔融区，然后降低籽晶高度，将籽晶点入熔区，通过调节输入CO₂激光的加热功率，控制熔区形状，同时设定合理的籽晶提拉速度和源棒馈送速度，Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤即可缓慢生长，熔区稳定时，生长的单晶光纤的直径d₁满足如下关系：

其中d₂表示源棒截面边长，v₁表示Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤生长速率，v₂表示源棒馈送的速率，ρ₁和ρ₂分别为Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤和粉末源棒的密度；完成端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器探头的制备。

10.一种如权利要求1—8中任意一项所述端部稀土离子Sm³⁺掺杂YAG单晶光纤荧光温度传感器的测温方法，其特征在于，包括如下步骤：

Y型光纤的一端与紫外或蓝色半导体光源输出接口耦合，激励光使位于YAG单晶光纤端部的荧光材料发射荧光，荧光从Y型光纤另一端导出与光纤光谱仪相连接，截止滤光片用于滤除荧光信号中夹杂的激发光信号，光纤光谱仪用于收集荧光信号并记录，通过计算稀土离子Sm³⁺两个相关荧光谱线之荧光强度比值可以确定温度。

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