[發(fā)明專利]再生弱光柵陣列的制備方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811242313.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109445018B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐健冠;商福發(fā);甘維兵;郭會勇;南秋明;劉芳;鄧艷芳;楊明紅
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種再生弱光柵陣列的制備方法及系統(tǒng)，其中方法包括以下步驟：將弱光柵陣列光纖在一定的壓力環(huán)境下載氫，直到氫分子的完全滲入弱光柵陣列光纖中；所述弱光柵陣列光纖為反射率1％～2％的弱光柵陣列光纖；將高溫爐升至光柵再生溫度900℃～1000℃，并保持穩(wěn)定；將載氫后的弱光柵陣列光纖快速插入高溫爐的高溫恒溫區(qū)；觀測光柵的反射譜，當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定的反射峰時，得到再生光纖。本發(fā)明獲得的高溫傳感陣列光柵高溫性能良好，能實現(xiàn)低溫至1000℃的超大范圍溫度測量，反射率一致性較高，易于解調(diào)系統(tǒng)檢測，整個傳感陣列無任何焊點(diǎn)，損耗低，制備過程全自動化，大大提高了制備的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖光柵領(lǐng)域，尤其涉及一種再生弱光柵陣列的制備方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光纖傳感器因具有靈敏度高、測量速度快、信息容量大、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為傳感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在所有的光纖傳感技術(shù)中，光纖光柵傳感技術(shù)是一個具有典型的代表，并且在很多方面已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，測量溫度、濕度、應(yīng)變、振動等技術(shù)日趨成熟。隨著光纖傳感技術(shù)的不斷完善，光纖光柵陣列正朝著大規(guī)模、多單元的方向發(fā)展。武漢理工大學(xué)設(shè)計的基于全同弱光柵陣列的光纖傳感系統(tǒng)，可實現(xiàn)傳感陣列的全光纖化、細(xì)線徑、遠(yuǎn)距離和高靈敏度的檢測，大大簡化了結(jié)構(gòu)，減少了耦合器和熔接點(diǎn)數(shù)目，為實現(xiàn)大規(guī)模、多要素測量提供了實驗條件，但普通光纖弱光柵在200-300℃時開始退化，在500℃時持續(xù)工作不到一小時，壽命極短，這極大地限制了光柵陣列的使用環(huán)境。適合高溫環(huán)境的光纖光柵傳感器主要有Ⅱ型光柵、藍(lán)寶石光柵、再生光柵等。其中，Ⅱ型光柵、藍(lán)寶石光柵等無論是在制作要求上還是在性能上均很難滿足大規(guī)模傳感陣列的工作條件，再生光柵可通過對普通光纖布拉格光柵進(jìn)行高溫?zé)崽幚慝@得，所得的再生光柵最高能耐受1000℃以上的高溫，且再生光柵反射譜與種子光柵反射譜具有一致性，符合高溫光柵陣列所需要的基本條件。

從理論上分析，光柵再生機(jī)理目前并未有統(tǒng)一的結(jié)論，強(qiáng)光柵的再生工藝已十分成熟而弱光柵再生研究基本上是空白，且從未有反射率為1％～3％之間的弱光柵再生文獻(xiàn)發(fā)表。通過實驗發(fā)現(xiàn)，弱光柵陣列在制作再生弱光柵陣列的過程中，存在以下難題：一是弱光柵反射率低，在高溫中衰減很快，掌握不好，光柵很容易消失或者再生性能光柵的信噪比特別差，再生失敗的可能性特別大，不同摻雜成分的再生溫度不一致，并且傳統(tǒng)再生方法耗時超過兩小時，工作效率較低；二是需要人工操作，高溫危險性較高，很難實現(xiàn)自動化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：利用在線制備出反射率在1％～3％之間的耐高溫金屬涂敷的摻鍺或硼鍺共摻的弱光柵陣列，在高溫環(huán)境下克服弱光柵逐漸退化消失的特點(diǎn)，使弱光柵陣列在高溫環(huán)境下快速再生，從而降低再生時間，提高生產(chǎn)效率實現(xiàn)自動化再生，制備出耐高溫，低反射率的弱光柵陣列光纖。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

提供一種再生弱光柵陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將弱光柵陣列光纖在一定的壓力環(huán)境下載氫，直到氫分子的完全滲入弱光柵陣列光纖中；所述弱光柵陣列光纖為反射率1％～2％的弱光柵陣列光纖；

將高溫爐升至光柵再生溫度900℃～1000℃，并保持穩(wěn)定，將載氫后的弱光柵陣列光纖快速插入馬弗爐爐膛高溫恒溫區(qū)，并觀測光柵的反射譜，當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定的反射峰時，得到再生光纖。

接上述技術(shù)方案，所述弱光柵陣列光纖為使用摻鍺或硼鍺共摻的高敏光纖在線單脈沖制備而成的反射率為1％～3％的弱光柵陣列。

接上述技術(shù)方案，在弱光柵陣列光纖上打有光柵的標(biāo)記點(diǎn)。

本發(fā)明還提供了一種再生弱光柵陣列的制備系統(tǒng)，包括DSP控制器、解調(diào)儀、高溫爐、收纖盤、放纖盤、打標(biāo)識別傳感器；

高溫爐預(yù)先加熱至光柵再生溫度900℃～1000℃，并保持穩(wěn)定；

解調(diào)儀與DSP控制器連接；