[發明專利]基于FBG-FP結構光纖激光器的溫度測量方法

在審

• 申請號: 201811614306.0
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109632132A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 祝連慶;何巍;宋言明;姚齊峰;孟凡勇;董明利;婁小平
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

本發明公開了一種基于FBG?FP結構光纖激光器的溫度測量方法，方法包括：利用飛秒激光器構建FBG直寫系統，對單模光纖進行刻寫，得到FBG?FP結構光纖傳感器；將FBG?FP結構光纖激光器與泵浦源、波分復用器、耦合器、光譜儀、摻雜光纖構成可調諧光纖激光器溫度測試系統；對該光纖激光器進行溫度標定，在設定溫度范圍內逐漸增高或降低溫度，記錄縱模漂移的數值，得到縱模隨溫度變化的曲線；通過得到溫度與激光縱模之間的標定曲線對溫度進行測量，利用溫度標定曲線，確定諧振腔所處溫度，實現溫度測量。本發明實現了高穩定性的可調諧激光輸出，使得光纖激光器的溫度測試更加簡單化，提高了測試效率的同時也提高了測試的準確性，實用性強，易于推廣使用。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，尤其涉及一種基于FBG-FP結構光纖激光器的溫度測量方法。

背景技術

光纖激光器作為一種具有廣闊應用前景的激光光源，具有寬帶可調諧、較高的信噪比、較窄的輸出激光線寬等優勢廣泛地應用于光纖傳感、光纖通信、光學加工等領域。光纖激光器由泵浦源、諧振腔和增益介質三部分構成，光纖激光器的腔長越長，光纖的非線性效應就越明顯，因此有必要縮短摻鉺光纖的長度，同時短腔也是光纖激光器實現單縱模運作的重要條件。波長可調諧環形腔光纖激光器結構簡單且易于實現，該結構通常由一對波分復用器、耦合器、泵浦源和連接在中間的增益介質組成。環形腔光纖激光器通常用于產生窄線寬激光輸出，在環形腔激光器中插入干涉濾波結構可以實現波長靈活可調諧。光纖激光器具有輸出縱模個數少且輸出穩定無跳模現象等優勢，常被用于光纖傳感領域，因此設計一種波長可調諧光纖激光器的縱模傳感系統具有重要的理論意義和應用價值。

光纖光柵在光纖激光器和光纖傳感領域的研究和應用非常重要，其特點是同向傳輸的纖芯基模和包層模之間耦合，基本無后向反射光，屬于透射型帶阻濾波器。光纖布拉格光柵（Fiber Bragg grating, FBG）的諧振波長和諧振強度對外界環境的變化非常敏感，具有更大的溫度靈敏度系數，作為溫度傳感器能夠對800℃的高溫進行測量；同時，在光纖激光器領域，利用其敏感特性可以對透射譜峰進行調諧，作為可調諧濾波器能夠實現波長可切換激光輸出。因此，光纖布拉格光柵具有更多的優點，在光纖傳感和光纖激光領域具有更大的發展潛力和應用前景。A. M. Vengsarkar等人于1996年首次在載氫光纖上成功刻寫光纖布拉格光柵，在此基礎上，國內外對光纖布拉格光柵的制作方法進行了全面的研究，但是在1800-1900nm光譜范圍內制備FBG仍然鮮有報道，而該波段光對大氣和煙霧的穿透能力強，在軍事上可用于激光測距和激光雷達，在石油開采、天然氣管道泄露探測、大氣中溫室氣體探測等領域都具有重大的研究意義和廣闊的應用前景。

相比于以上介紹的光纖布拉格光柵的傳統制備方法，利用飛秒激光光源，采用逐點刻寫方法在各種光纖內制作布拉格光柵用于光纖傳感和光纖激光等領域的研究已經成為熱點。飛秒激光加工技術具有傳統激光加工技術中加工精高度、操作簡便、效率高的技術特點，又憑借其飛秒量級的超短脈寬和帕瓦量級的超強峰值功率在光纖微納材料的高精密、高分辨率和低損傷的加工中顯示出其獨特的優勢。利用飛秒激光脈沖照射硅基材料能產生永久性的折射率變化，采用飛秒激光直寫或者相位掩模技術調制纖芯折射率，可在光纖中制造出光纖光柵結構。此方法不需要光敏光纖，光柵周期可以靈活選取，并且刻寫的光柵具有很高的熱穩定性。綜上所述，飛秒激光加工技術已經成為現代工業加工中的研究熱點之一，國內外研究機構采用飛秒激光加工技術制備光纖布拉格光柵已經取得了一定的研究成果。

本發明提供一種基于飛秒激光直寫FBG-FP的光纖激光器的溫度測量方法，利用可調諧的光纖激光器可以對溫度進行測定。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于FBG-FP結構光纖激光器的溫度測量方法。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種基于FBG-FP結構光纖激光器的溫度測量方法，方法包括以下步驟：