[發明專利]弱光纖光柵法布里-珀羅腔傳感陣列在線制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201510814779.5
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105259735B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 郭會勇;周次明;李小甫;余少華;余海湖
• 申請（專利權）人: 武漢烽理光電技術有限公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G02B6/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種弱光纖光柵法布里?珀羅腔傳感陣列在線制備裝置及方法，該裝置包括一維平移臺和相位掩模板陣列，一維平移臺上設置有用于固定和調節相位掩模板陣列的可移動夾具；相位掩模板陣列的入射面上固定設置有帶有多個狹縫的FP掩模板，固定的激光束輻射在狹縫后，在相位掩模干涉區上形成光斑區，并透過相位掩模干涉區輻射在光纖上；夾具沿一維平移臺移動，并帶動相位掩模板陣列和FP掩模板移動，使激光束輻射到不同的狹縫和相位掩模干涉區上。本發明能夠實現不同光柵長度、不同腔長的光柵的制備，且裝置結構簡單，控制實施容易，FP掩模板切換速度快，提高了工作效率。

技術領域

本發明涉及光纖光柵傳感技術領域，尤其涉及一種弱光纖光柵法布里-珀羅腔傳感陣列在線制備裝置及方法。

背景技術

隨著光纖光柵傳感應用規模不斷擴展、傳感需求多樣化，光纖光柵傳感技術正朝著高性能、集約化和網絡化的方向持續發展；隨著物聯網技術的推廣和深入發展，尋求新一代大容量、長距離光纖光柵傳感器網絡已成為信息獲取技術的重大課題。

常規光柵傳感系統多采用波分復用方式，由于光源帶寬限制，該方法復用的光柵數量有限，遠遠不能滿足大容量要求。武漢理工大學光纖傳感技術中心申請了基于時分復用能力強的弱反射率光柵構建大容量傳感系統的發明專利(超大容量時分波分光纖光柵傳感系統及其查詢方法[發明專利].中國,專利號:ZL.201210390000.8.和一種超弱光纖光柵傳感系統及其查詢方法[發明專利].中國,專利號:ZL.201210391578.5.)。由于時分復用方法基于不同位置光柵的反射光到達探測器的時間不同進行信號解調，所以同一波長上能復用多個光柵；隨著光柵反射率的降低，同一波長上光柵復用數量會成倍增加，從而實現光柵傳感系統的大復用量。

以上發明專利借助兩個SOA的高速開關及光放大特性，通過控制兩個SOA的開關時延鎖定光柵陣列中的某光柵對其反射信號進行采集，并通過掃描各光柵的時延實現光柵陣列的信號解調。該方法結構簡單，實施成本低；同時因能避免大量非光柵處冗余數據的采集及處理，從而提高系統的解調速度。然而，由于大容量檢測基于超弱反射率光纖光柵，為了實現光開關SOA足夠的功率增益以達到對光柵超弱反射信號的檢測，光源帶寬需要限制在較窄范圍(4nm左右)內，有限的波長帶寬較難滿足大多數實際工程的結構應力監測。

如何解決該檢測方法的窄光源帶寬與工程檢測所要求的寬工作帶寬之間的矛盾，以完善超大容量時分波分光纖光柵傳感系統及其查詢方法[發明專利].中國,專利號:ZL.201210390000.8.和一種超弱光纖光柵傳感系統及其查詢方法[發明專利].中國,專利號:ZL.201210391578.5.在實際工程應用中應力檢測的可行性，實現更加實用可行的超大容量、長距離光纖光柵傳感網絡成為本發明申請提出的關鍵所在。

光纖光柵法布里-珀羅腔(FP)陣列，用光柵FP替代超弱光纖光柵作為傳感基元。由于其干涉腔內介質是光纖，光在腔內來回反射的損耗非常小，因此，光纖光柵FP腔傳感陣列具有光纖光柵陣列低插入損耗的特點，可以實施大容量、長距離傳感。用兩光柵間的FP腔作為傳感部件，通過檢測光柵FP腔干涉譜的變化實現傳感被測量的檢測。相對于以光纖光柵作為傳感單元的傳感系統，光纖光柵FP傳感器具有以下優點：

1、由于光纖光柵FP腔的傳感部分為兩光柵間的光纖，光柵本身并不參與應力傳感，因此并不存在光纖光柵本身作為傳感單元因應力作用使其Bragg波長飄出光源帶寬的情況，光纖光柵FP腔具有更寬的動態響應范圍。

2、光纖光柵在不均勻應力作用下會出現啁啾現象，導致Bragg波長解調不準，而光纖光柵FP以腔中光纖作為傳感部件，其干涉譜變化僅與腔長變化有關，因此并不會出現光柵啁啾現象導致檢測難度增加。