本发明属于光纤传感领域，具体地说，涉及一种本征温度减敏的蓝宝石光纤耐高温包层制备方法。
背景技术：
1、蓝宝石光纤在紫外到中红外波段透光性能优异，熔点高于2000℃，具有高激光损伤阈值，是理想的耐高温波导，广泛应用于高温传感领域。目前，商用的蓝宝石光纤采用提拉法、导模法、激光加热基座法等方式生长制备，单晶生长速度快、周期短、尺寸可控(wangd,hou w,na l i,et al.defects and optical property of single-crystal sapphirefibers grown by edge-defined film-fed growth method[j].journal ofinorganicmaterials,2020,35(9):573)。然而，目前商用蓝宝石光纤面临两方面劣势：一、存在大量高阶模式，不利于信号接收和解调；二、存在温度串扰，不利于单一参量的高精度测量(a b w,ay n,a x q,et al.review ofhigh temperature measurement technology based onsapphire optical fiber[j].measurement,2021,184:1009868)。
2、不同于常见的石英光纤，商用蓝宝石光纤为单晶，外表面无包层结构。因此，传输光无法有效束缚于光纤中，易于激发高阶模式，导致蓝宝石光纤传感器对于待测信号难以分辨，信号解调困难，测量精度大幅度降低。近年来，研究人员通过磁控溅射、气相沉积、溶液腐蚀、化学处理等方式，在蓝宝石光纤表面制备包层结构，有效抑制高阶模式，降低蓝宝石光纤传输损耗(chen h,buric m,ohodnicki p r,et al.review and perspective:sapphire optical fiber cladding development for harsh environment sensing[j].applied physics reviews,2018,5(1):011102)。然而，目前报道的蓝宝石光纤包层往往存在制备工艺复杂、加工成本高、高温不耐受等诸多问题。此外，已报道的附加包层结构均无法降低传感器的温度漂移。由于蓝宝石光纤的热光系数(12.6×10-6/℃)和热膨胀系数(5×10-6/℃)均较高，因此在实际使用过程中，传感器不可避免地存在温度串扰问题，即待测物理量和环境温度交叉敏感。尤其对准静态信号检测时，温度扰动引起的信号响应不易滤除，导致待测物理量的区分和识别存在困难，难以实现单一参量的高精度测量。目前，针对蓝宝石光纤传感器温度串扰问题，通常的解决方案是采用一个仅对温度敏感的参考光纤传感器在相同环境下进行测试，从而剔除温度影响，实现温度补偿。该方法简单方便、应用广泛，但在实际工况中热量以非单一路径传递，实验传感器和参考传感器的温度场分布存在差异，这将引起系统误差。综合测量精确性、灵敏性、简便性、集成性等多方面需求，蓝宝石光纤传感器的温度交叉敏感问题的研究应考虑从非本征补偿向本征补偿转变。
技术实现思路
1、若附加包层结构可有效抑制温度串扰，同时降低光纤模式，将起到一箭双雕的效果。
2、本发明针对目前蓝宝石光纤模式复杂、传感过程温度串扰等问题，本发明基于负膨胀材料和紫外固化技术，提出一种具有模式抑制及温度减敏特性，同时耐受高温的蓝宝石光纤包层制备方法。
3、本发明通过在蓝宝石光纤外表面制备耐高温的负膨胀包层，减小蓝宝石光纤传输模式，同时起到温度减敏的效果。本发明采用β-锂霞石负膨胀材料和紫外固化成型技术，实现蓝宝石光纤包层的可控制备，简化工艺流程，降低制备成本、缩短加工周期，适用于不同结构的蓝宝石光纤传感器。
4、为了实现上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：
5、本发明的目的在于提供一种本征温度减敏的蓝宝石光纤耐高温包层制备方法，包括以下步骤：
6、步骤1、将紫外吸收剂、光敏剂、抑制剂、交联剂和负膨胀材料β-锂霞石纳米颗粒混合，充分搅拌，得到紫外敏感树脂液；
7、步骤2、对蓝宝石光纤进行清洁处理，然后至于聚四氟毛细管，填充紫外敏感树脂液，密封，紫外光固化，固化完毕后剥离毛细管；
8、步骤3、然后分阶段脱脂；
9、步骤4、然后高温烧结，在蓝宝石光纤表面得到所述包层。
10、进一步地限定，所述紫外吸收剂为对苯二酚。
11、进一步地限定，所述光敏剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。
12、进一步地限定，所述抑制剂为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯及2-苯氧基乙醇。
13、进一步地限定，所述交联剂为2-苯氧基乙醇四(乙二醇)二丙烯酸酯。
14、进一步地限定，紫外吸收剂、光敏剂、抑制剂、交联剂的体积比为2：1：3：4。
15、进一步地限定，紫外敏感树脂液中，所述β-锂霞石的摩尔浓度为20％-40％，颗粒尺寸为50nm-200nm。
16、进一步地限定，385nm光照下紫外光固化。
17、进一步地限定，聚四氟毛细管的直径为100μm-500μm。
18、进一步地限定，紫外光源与蓝宝石光纤距离为20cm-60cm,光强为100mw/cm2
19、进一步地限定，分阶段脱脂过程如下：先10min内从室温升至150℃，保温30min；再20min内升至325℃，保温30min；尔后10min内升至375℃，保温30min；然后15min内升至450℃，保温30min；再15min内升至600℃，保温120min后；自然冷却至室温。
20、进一步地限定，高温烧结过程如下：先120min内从室温升至800℃，保温60min；再120min内升至1200℃，保温60min；然后10min内升至1300℃，保温60min；④自然冷却至室温。
21、一种上述任意一项所述方法获得的包层。
22、本发明通过光纤模场分布观测、模场半径测量及光学仿真，可确定负膨胀包层有效抑制高阶模式，减小光纤模式数量。同时，通过在蓝宝石光纤刻写光栅或制备f-p腔传感器等方式，可确定负膨胀包层降低了蓝宝石光纤温度串扰，提高了测量准确性。
23、本发明通过材料及结构设计，结合紫外固化快速成型工艺，在蓝宝石光纤表面制备负膨胀包层。本发明方法可有效抑制蓝宝石光纤的高阶模式，降低温度灵敏度，同时避免光纤高温损伤，从而提升传感器的解调精度，减小传输光损耗。本发明结构简单、成本低廉、省时高效，可应用于光栅、fabry-perot、michelson、mach-zehnder等蓝宝石光纤高温传感器。
24、本发明制备方法，在抑制蓝宝石光纤高阶模式激发的同时，本征降低光纤温度灵敏度，有效提高传感器精度；
25、本发明采用紫外固化技术，实现了蓝宝石光纤包层的可控制备，避免了繁琐的工艺流程，缩短加工周期，大幅度降低成本。
26、本发明基于模式抑制、温度减敏、高温耐受等优异特性，蓝宝石光纤负膨胀包层可灵活应用于不同结构的高温传感装置。
27、为了能够更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明详细说明与附图，然而所附的附图仅提供参考和说明之用，并非用来对本发明加以限制。
1.一种本征温度减敏的蓝宝石光纤耐高温包层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，紫外吸收剂为对苯二酚；光敏剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦；抑制剂为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯及2-苯氧基乙醇；交联剂为2-苯氧基乙醇四(乙二醇)二丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，紫外吸收剂、光敏剂、抑制剂、交联剂的体积比为2∶1∶3∶4。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，紫外敏感树脂液中，所述β-锂霞石的摩尔浓度为20％-40％，颗粒尺寸为50nm-200nm。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，385nm光照下紫外光固化。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，聚四氟毛细管的直径为100μm-500μm。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，紫外光源与蓝宝石光纤距离为20cm-60cm，光强为100mw/cm2。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，分阶段脱脂过程如下：先10min内从室温升至150℃，保温30min；再20min内升至325℃，保温30min；尔后10min内升至375℃，保温30min；然后15min内升至450℃，保温30min；再15min内升至600℃，保温120min后；自然冷却至室温。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，高温烧结过程如下：先120min内从室温升至800℃，保温60min；再120min内升至1200℃，保温60min；然后10min内升至1300℃，保温60min；④自然冷却至室温。
10.一种权利要求1-9任意一项所述方法获得的包层。
