[發明專利]一種電控光纖光柵的制備方法

在審

• 申請號: 202010193674.3
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111338021A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 劉申;王義平;趙媛媛;羅俊賢;陳燕蘋;楊勇
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 李健威

本發明公開了一種電控光纖光柵系統的制備方法，包括步驟S1：對光纖進行預處理，以在所述光纖沿軸向分布的法位光柵調制區上制作覆蓋一電磁感應材料層，形成光纖光柵元件；步驟S2：采用交變磁場與所述電磁感應材料層相作用，使所述電磁感應材料層發熱進而對所述光纖的法位光柵調制區進行加熱，以改變所述法位光柵調制區的折射率，形成光纖光柵。該制備方法無需使用昂貴的儀器設備，極大地節約了設備成本，簡化了制備工藝，光纖光柵元件只有放入交變磁場中才會被加熱，安全系數大大提高，光纖光柵的寫制光譜可實時調制，良品率更高，制備時間可控，有利于實現批量化生產，且可對光纖光柵元件回收重復利用以制備不同的光纖光柵。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術，尤其涉及一種電控光纖光柵的制備方法。

背景技術

光纖光柵因具有體積小、熔接損耗小、全兼容于光纖、能埋入智能材料等優點，并且其諧振波長對溫度、應變、折射率、濃度等外界環境的變化比較敏感，因此在光纖通信和傳感領域得到了廣泛的應用。現有的光纖光柵制備方法主要有CO2 激光刻蝕法、電弧放電法、HF濕法刻蝕、周期性形變、振幅掩膜法和飛秒激光直寫法等。作為說明，其中比較典型加工方式如下：

CO2 激光刻蝕法：單個激光脈沖通過聚焦鏡并照射在光纖上，并且在光纖上架設成像系統來觀察光柵刻寫過程中光線是否發生形變光柵通過單側的激光逐點寫入，利用開關來控制激光的通斷，在一個位置照射后通過軸向移動光纖位置來進行下一個柵區的刻寫。此項寫制技術優勢明顯，無需對光纖進行增敏，可以通過電腦方便的控制激光運動軌跡，但是存在一定缺陷，刻寫過程中通過電腦操作激光的通斷以及光纖的位移，很難保證聚焦激光光斑和光纖每次對準的精確度，不利于光柵刻寫的穩定性和一致性。

振幅掩膜法：此種方法的關鍵在于振幅掩模版，當紫外光透過振幅掩模版對光纖進行橫向曝光后，可以誘導光纖內部出現周期性的折射率改變，制成長周期光柵結構。由于長周期性的光纖光柵的周期較大，可以保證掩模版的制作精度，因此容易獲得一致性高的符合光譜需求的光柵，故此種方法一直沿用下來并處于制備工藝的主流位置。但是這種方法也存在不少弊端，首先必須采用光敏光纖，而且制成的成品在高溫下不穩定，必須對LPG采用退火處理來保證它在高溫下能被使用，又因其次振幅掩模版的周期固定，沒辦法根據需求來靈活的調整周期長度，大大增加了制備成本。

飛秒激光直寫法：用物鏡聚焦后的飛秒激光焦點入射到摻鍺的光纖纖芯中， 被激光照射到的區域折射率會增大，同時平行移動光纖，就會在玻璃內部形成周期性的波導結構。利用飛秒激光直接刻寫光纖光柵，可以不需要相位（振幅）掩模板，只需通過控制光斑焦點在光纖纖芯上的相對位置，即可制備任意類型的光纖光柵，但是用于制備長周期性的光纖光柵過程十分復雜，且難以操作，成本大。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明提供一種電控光纖光柵系統的制備方法，無需使用昂貴的儀器設備，極大地節約了設備成本，簡化了制備工藝，光纖光柵元件只有放入交變磁場中才會被加熱，安全系數大大提高，光纖光柵的寫制光譜可實時調制，良品率更高，制備時間可控，有利于實現批量化生產，且可對光纖光柵元件回收重復利用以制備不同的光纖光柵。

本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：

一種電控光纖光柵的制備方法，包括如下步驟：

步驟S1：對光纖進行預處理，以在所述光纖沿軸向分布的法位光柵調制區上制作覆蓋一電磁感應材料層，形成光纖光柵元件；

步驟S2：采用交變磁場與所述電磁感應材料層相作用，使所述電磁感應材料層發熱進而對所述光纖的法位光柵調制區進行加熱，以改變所述法位光柵調制區的折射率，形成光纖光柵。

進一步地，在步驟S2之后，還包括如下步驟：

步驟S3：通過控制所述交變磁場將所述光纖光柵的實時寫制光譜調制為所需寫制光譜。

進一步地，步驟S3包括如下步驟：