[發(fā)明專利]一種光纖光柵陣列的尾纖端面結(jié)構(gòu)及制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810367437.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN108646351B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宇;羅志會(huì);程文勝;劉敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/26
• 分類號(hào): G02B6/26
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

一種光纖光柵陣列的尾纖端面結(jié)構(gòu)及制作方法，首先通過對(duì)端面傾斜切割后，然后在端面外涂覆折射率與纖芯折射率相近的橢球形UV膠滴，使端面的反射率降到0.001%以下。該方法避免了傳統(tǒng)匹配液、打圈、鍍膜等方法的繁瑣操作，有效降低端面反射的背景噪聲，提升了光纖光柵傳感系統(tǒng)的性能，具有結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，減反射效果顯著，在光纖傳感領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及一種光纖光柵陣列的尾纖端面結(jié)構(gòu)及制作方法。

背景技術(shù)

隨著弱光纖光柵制作工藝的成熟，弱光柵傳感器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。弱光纖光柵傳感器相比于其他的電傳感器在溫度監(jiān)測(cè)、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域具有更大的優(yōu)勢(shì)。但弱光纖光柵的反射率低一般低于0.1％，而普通光纖端面的反射率可以達(dá)到0.2％，端面反射的連續(xù)光疊加在信號(hào)光上，被光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，會(huì)形成難以去除的噪聲，大大降低系統(tǒng)的信噪比，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的解調(diào)精度；此外，端面對(duì)脈沖光信號(hào)反射，在弱光柵解調(diào)儀的解調(diào)過程中，會(huì)將尾端的光纖光柵誤判為一個(gè)光柵。已有文獻(xiàn)(張自麗等，端面反射引起的光纖光柵傳感陣列的串?dāng)_分析[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2016，12:87-93.)對(duì)上述影響進(jìn)行了研究分析，但沒有提出可行的改進(jìn)方案。因此，對(duì)弱光纖光柵陣列的尾纖端面進(jìn)行減反射處理，是傳感系統(tǒng)構(gòu)建的重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的尾纖端面減反射方法主要是通過在光纖光柵陣列的尾端打圈或浸入匹配液，其中，打圈方法相對(duì)方便，主要是通過人為纏繞使光纖彎曲，讓透射到端面的光能量通過彎曲損耗衰減，可降低反射光的強(qiáng)度；通常還需要將尾纖端面進(jìn)行傾斜切割，減小光能量在光纖和空氣交界面的反射，使能量更多的發(fā)送到空氣中。該方法有一定的效果，能將端面反射光的光強(qiáng)降到0.01％左右。但通過在光纖尾部打圈的方法需要將光纖的彎曲直徑減小到6毫米以下、圈數(shù)超過3圈以上才有明顯的效果，且隨著抗彎曲光纖的出現(xiàn)，通過打圈減反的效果越來越差。此外，過度彎曲容易導(dǎo)致光纖折斷，實(shí)際操作的成功率低，難度較大；由于光纖纖芯的折射率與無水乙醇比較接近，實(shí)驗(yàn)室中也通常將光纖光柵的尾纖成端后，直接浸入無水乙醇中來降低斷面的反射率。這種方法需要在光纖尾部加掛容器裝置，可靠性差，工程應(yīng)用不便，多用于實(shí)驗(yàn)室的臨時(shí)處理；文獻(xiàn)(高婷等.光纖端面寬帶減反射膜制備[J].光電子·激光2014，4:687-691.)提出了一種通過在尾纖端面鍍減反射膜的方法來降低光纖光柵端面的反射率，但鍍膜操作復(fù)雜，成本較高，不利于光纖光柵的在使用過程中靈活的分割以及接續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有方法的減反射效果不佳、制作工藝復(fù)雜、不便于成纜等問題；以及現(xiàn)有光纖光柵尾纖端面噪聲大、不便于成纜、操作難度大、處理成本高等的問題。本發(fā)明提供一種光纖光柵陣列的尾纖端面結(jié)構(gòu)及制作方法，首先通過對(duì)端面傾斜切割后，然后在端面外涂覆折射率與纖芯折射率相近的橢球形UV膠滴，使端面的反射率降到0.001％以下。該方法避免了傳統(tǒng)匹配液、打圈、鍍膜等方法的繁瑣操作，有效降低端面反射的背景噪聲，提升了光纖光柵傳感系統(tǒng)的性能，具有結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，減反射效果顯著，在光纖傳感領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種光纖光柵陣列的尾纖端面結(jié)構(gòu)，包括楔形端面和UV膠滴。

楔形端面與光纖軸線夾角為20～40°，表面光滑整齊，用于改變光纖中的光束從尾纖的端面入射到UV膠滴中的入射角度。

UV膠成分為丙烯酸酯，其固化后的折射率1.475～1.550，與纖芯折射率1.475一致，外形呈橢球形，直徑約為1～2mm，用于將纖芯中的光束透射出去。如圖1所示，橢球形的UV膠滴使得從纖芯中透射出的光束在橢球形內(nèi)經(jīng)過多次折射后幾乎全部透射出去，由于纖芯的直徑為10um，在橢球形UV膠滴內(nèi)的反射光幾乎不會(huì)反射回纖芯中。

采用上述光纖尾部成端的原理如下：