中文摘要：

面向重大装备安全运行的需要，针对高温结构健康监测的难题，研究高温环境下光纤与光纤光栅传感器的破坏机理与长期耐久性。通过测量光纤及其涂层的基本力学性能，评估涂层和基体的完整性；建立显微装置下光纤高温原位拉伸试验系统，实现高温环境下裸光纤及带涂层光纤裂纹成核、扩展至断裂的物理过程的原位观察与测量；形成光纤及其涂层的失效判据和损伤容限准则，建立考虑温度效应和界面效应的修正模型；针对带金属涂层CCG的高温光纤传感器，研究其高温下长时间的光学稳定性和机械可靠性。在此基础上实现高温光纤传感器在高温装置中的应用。

结论摘要：

面向保障重大高温装置安全运行的迫切需要，针对缺乏高温下可靠传感装置的问题，项目组成员致力于高温下光纤破坏模式、光纤传感器耐久性两个方面的研究，较好地完成了项目的预期计划。主要研究工作及成果包括（1）建立了高温下光纤拉伸试验系统，研究了高温下光纤宏观力学性能，构建了宏观尺度下光纤强度和动态疲劳性能与温度的相关性和变化规律，揭示了高温退化处理对光纤强度的影响规律及破坏机制；（2）通过单纤维压出试验，研究金属涂层/光纤界面的结合性能，获得了涂层材料、电镀工艺和退火温度对金属涂层/光纤界面结合强度的影响规律，形成了较为系统的金属涂覆光纤传感器制备工艺方法；研究了光纤表面金属涂层微/纳力学性能，揭示了微纳尺度下涂层硬度和模量的影响因素及演化规律；（3）基于锗硅光纤和硼锗共掺光纤制备了再生光纤布拉格光栅(RFBG)，系统研究了高温下两种RFBG温度/应变响应的重复性和稳定性，提出了优化的RFBG制备工艺；基于光纤布拉格光栅(FBG)传感理论和多层金属涂覆光纤结构应变分析，建立了多层金属涂覆光纤光栅传感器温度灵敏度预测模型，较为准确地描述了金属涂覆材料性能、几何尺寸与光栅温度灵敏度之间的关系；（4）基于应用磁控溅射和电镀工艺，研制了新型耐高温再生光纤布拉格光栅(RFBG)传感器；分析了金属涂覆RFBG温度传感器和金属封装RFBG应变传感器的涂层/封装结构的界面完整性，以及金属涂覆/封装对光谱特性的影响规律，验证了金属涂覆/封装的工艺可行性；（5）系统评估了高温下金属涂覆RFBG温度传感器温度响应、金属封装RFBG应变传感器应变响应的重复性和高温稳定性，揭示了金属涂覆封装对传感器重复性和高稳定性的影响机制。研究成果为高可靠长寿命耐高温FBG传感器的设计制造提供了一定的理论基础。项目实施以来共发表学术论文17篇，其中SCI检索论文9篇，授权国家发明专利2项、申请国际PCT专利1项。项目负责人获国家科技进步奖一等奖1项（排名2）、国家科技进步二等奖1项（排名1），项目组成员获国际学术会议最佳论文奖1项、最佳海报奖1项，作国际学术会议邀请报告11次。培养博士研究生3名、硕士研究生3名。