[发明专利]全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法及系统

摘要

本发明提供了一种全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法及系统，将稀土薄膜涂覆在待测量的器件样品表面；将激光照射到稀土薄膜表面，采集稀土薄膜激发的两种不同波长的荧光；将两种不同波长的荧光分离，并将不同波长荧光下的稀土薄膜分别成像；对不同波长荧光下的稀土薄膜成像分别进行解调，通过计算不同波长荧光下的稀土薄膜成像对应点的能量比，获得待测量器件表面的二维温度分布。本发明具有测温快、精度高等优点，并能够实时显示器件表面的二维温度分布状况。

主权项

1.一种全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量系统，其特征在于：包括激光器、光纤环形器、光纤透镜、稀土薄膜、光纤耦合器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一滤光片、第一探测器、第二滤光片、第三光纤准直器、第四光纤准直器、第二探测器和三维位移平台；所述的稀土薄膜所述的稀土薄膜是将摩尔比为100：10：5的β-NaLuF4、Yb3+和Ho3+粉末均匀涂覆在透明的塑料薄膜表面，稀土薄膜涂覆在待测量器件样品表面，待测量器件样品固定于三维位移平台上；所述激光器发出的激发光源经光纤耦合输出后由端口1进入光纤环形器，由光纤环形器的端口2输出，经光纤透镜会聚于稀土薄膜表面；通过三维位移平台调整光束经过光纤透镜后在稀土薄膜表面的焦点位置；稀土薄膜受激发光源激发后发出两种不同波长的荧光，两种不同波长的荧光的能量比其中，B为常数，通过温度定标方法确定，定标时，测量温度T1时的能量比η1，在已知ΔE和k时就能够得到B，ΔE为热耦合能级差，取值为0.188eV，k为玻尔兹曼常数，T为待测量器件样品表面的温度；两种荧光混合在一起被光纤透镜收集，从端口2进入光纤环形器并从端口3输出，经光纤耦合器分为光束1和光束2，光束1经第一光纤准直镜准直到第一滤光片；光束2第二光纤准直镜准直到第二滤光片，第一滤光片和第二滤光片均为窄带滤光片，第一滤光片仅允许波长1的光通过，第二滤光片仅允许波长2的光通过；滤波后波长1的荧光经第三光纤准直器收集传导到第一探测器，波长2的荧光经第四光纤准直器收集传导到第二探测器；通过对第一探测器和第二探测器所探测到的信号进行解调，计算两种不同波长荧光的能量比，获得待测量器件表面位于光纤透镜焦点处的温度；通过调整三维位移平台使光纤透镜的焦点遍历稀土薄膜表面，得到待测量器件样品表面的二维温度分布。