飞秒激光刻写光栅

1、基本原理

光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)的制作一般都是选用紫外激光和相位模板的方法来实现,这样的方式无论从实现难度上还是批量化生产上都有很大的优势。但是从紫外光的穿透能力不强和保护相位掩模版不受污染两个方面考虑,一般的做法都是把光线的涂敷层剥除后进行刻写,然后进行涂敷。这样的制作工序会严重影响光纤的力学性能,以至于在使用光纤光栅作为应变传感器的时候,稍有不慎传感器容易断裂。

针对此问题,我公司推出了特色飞秒光栅。此工艺采用一种超短激光脉冲,能够穿透涂层进入纤芯而直接进行光纤光栅的刻制。如此工艺刻写的光纤光栅保持了光纤的原始高强度,并增加了新的性能特点:

A、力学强度高;

B、寿命长;

C、测温可达800摄氏度以上的高温,配以高温光纤,测温可达1800度;

D、方便进行级联,根据需求制作光栅串;

E、减少后续的传感器封装工艺,使传感器产品更加可靠;

由于非线性吸收效应,聚焦的高功率激光脉冲改变了光纤纤芯中玻璃材料的折射率,这些效应几乎与光纤或玻璃的掺杂水平无关。本方案采用特殊光学元件调制激光脉冲以形成独特的干涉图案,其与固定标准光纤的纵轴几何对准。直接聚焦到纤芯中,在沿光纤芯的选定局部长度上创建所需的调制折射率。以此来蚀刻出特定波长的光纤光栅。此外,可以通过沿纵向平移光纤来刻写FBG阵列。


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2、应用范围

采用飞秒脉冲可写的FBG可以使用到所有普通光纤光栅所能使用的场合。尤其适用于大应变量测量的传感领域。由于其力学性能与原始光纤保持一致,所以一般来讲可以测量近20000个微应变的高强度场合。在高温测量领域,采用一般的光纤便可以测量进800摄氏度的高温,如果配合采用蓝宝石光纤这样的高温光纤来做光栅,其测量的温度可以到达1800多度。所以,此种工艺生产的光纤光栅可以应用在很多极端应用场合。

     

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3、基本指标



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