光纤布拉格光栅表面化学镀Ni-Cu-P合金

摘要

光纤光栅是一种性能优良价格低廉的光纤无源器件，广泛应用于通信及传感等领域。石英光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、线性度好、波长编码以及可实现准分布式传感等优点，可以用于应力、温度、电流、加速度等多种物理参数的传感测量，现已广泛地应用于土木工程、石油开采、军事、航天等领域。通常在制备光纤光栅时，需要除去保护层，从而导致其机械强度大大降低。因此作为传感使用的光纤光栅应有良好的封装保护。传统用于通信和传感领域的光纤光栅在紫外写入后，会再次涂上一层有机聚合物涂覆层，该涂覆层可以有效的提高光纤及光栅的机械特性；粘贴时也采用高分子胶粘剂进行封装。但是有机聚合物涂覆层和高分子胶都存在易老化、蠕变、与被固定光纤或光栅容易产生相对位移而导致测量不准确等缺点，大大限制了光纤及光栅的应用范围。而金属化封装具有稳定牢固、延展性好、耐高温、可焊性强等优点，成为光纤封装的研究热点。 本实验采用化学镀方法在石英光纤表面涂镀镍-铜-磷合金，制备出镀层致密、均匀、结合力好、可焊性好的金属化石英光纤；并测量金属化光纤光栅的温度灵敏度，与化学镀镍光纤光栅的温度灵敏度进行比较，并讨论了一种交叉敏感性的解决方案。 本论文工作主要包括： (1)化学镀前光纤预处理 通过预处理使石英光纤表面清洁、粗化、且具有催化活性，为保证自催化反应持续进行提供前提。预处理包括去保护层、除油、粗化、热处理、敏化、活化等步骤，预处理效果直接影响镀层质量。 (2)化学镀镍-铜-磷工艺研究 通过对化学镀镍-铜-磷镀液主要成分的分析和研究，确定了镀液组分。通过与化学镀镍试验相结合，得出镀液最佳配方和工艺参数，探讨了各主要因素对工艺的影响。 (3)测量镀镍-铜-磷合金光纤光栅的温度灵敏度 对镍-铜-磷化学镀的光纤光栅的温敏系数进行测量，并与裸光纤光栅、镀镍光纤光栅的温敏系数进行比较。并讨论了一种利用光纤光栅化学镀镍-铜-磷来解决交叉敏感性问题的方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1本文研究的目的和意义

1.2光纤金属化技术研究现状

1.3光纤光栅简介

1.3.1光纤简介

1.3.2 光纤传感技术

1.3.3光纤光栅与光纤光栅传感器

1.3.4光纤光栅传感器的应用

2石英光纤表面化学镀前的预处理

2.1 非金属表面化学镀前处理工艺概述

2.1.1 浸钯法

2.1.2光化学法

2.1.3 自催化活化法

2.1.4利用介电层放电(DBD)活化法

2.1.5气相沉积法

2.2石英光纤化学镀镍-铜-磷的预处理

2.2.1去保护层

2.2.2 除油

2.2.3粗化

2.2.4热处理

2.2.5敏化和活化

2.2.6解胶

2.3本章小结

3光纤表面化学镀镍-铜-磷

3.1 化学镀镍-铜-磷合金概述

3.1.1化学镀镍-铜-磷合金的机理

3.1.2化学镀镍-铜-磷合金的特点

3.2化学镀镍-铜-磷镀液的组分及作用

3.3实验装置

3.4化学镀镍-铜-磷镀液最佳工艺条件的确定

3.4.1主盐与还原剂配比

3.4.2其余组分、pH值和温度影响

3.4.3最优工艺条件

3.5本章小结

4化学镀镍-铜-磷的光纤光栅温度特性研究

4.1金属化光纤光栅的温度敏感性测量

4.2交叉敏感性

4.2.1双光栅法

4.2.2双参量法

4.2.3应变(温度)补偿法

4.2.4利用光纤光栅金属化解决交叉敏感性

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢