[發明專利]一種波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列的制備方法

有效

• 申請號: 202010742581.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111830626B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 童杏林;王沁宇;張翠;鄧承偉;許歐陽;張特
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

本發明涉及一種波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列的制備方法，該方法包括以下步驟：步驟1)，飛秒激光刻寫裝置在同一根聚酰亞胺光纖上連續刻寫多個不同波長的光纖布拉格光柵，形成聚酰亞胺光纖光柵陣列；步驟2)，將步驟1)得到的聚酰亞胺光纖光柵陣列從剛性導熱管的開口處置入其內腔，然后采用橡膠限位管將聚酰亞胺光纖光柵陣列固定，最后在剛性導熱管的開口處注入耐高溫無機膠進行固定，制得波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列。本發明制備得到低反射率、低偏振相關、低插損和耐高溫性好的光纖光柵，可以在300?1000℃高溫條件下穩定工作，適合航空航天、機載過熱、石油化工和電力工業等極端環境。

技術領域

本發明涉及光纖光柵傳感陣列領域，更具體地說，涉及一種波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列的制備方法。

背景技術

隨著光纖傳感技術的發展及其傳感能力的飛速提升，光纖傳感網絡正在向大容量和多參量測量方向發展。在光纖傳感技術中，光纖光柵傳感技術是其非常重要的一種傳感技術。它除了包括光纖傳感技術的所有優點以外，還有其特有的一些優勢：可以在單根光纖中寫入很多光柵，組成傳感陣列，實現分布式傳感等，廣泛用于各類設備及環境監測。但在許多極端條件下，如飛機發動機溫度監測中，普通光纖傳感器難以在在高溫環境下保持穩定工作，傳感器如果不能及時發現問題，將會給人們生命安全帶來極大威脅。

專利申請號為201710188727.0的中國發明專利公開了“一種光纖，其制備方法及其光纖光柵陣列”，其利用紫外激光透過紫外光透明涂層材料，直接在石英玻璃光纖芯部刻寫光柵。但該技術方案中紫外激光制備的光纖光柵熱穩定性差，高溫條件下易被擦除，需要繁瑣的光纖載氫預處理，因此難以滿足極端高溫環境中的應用需求。呂京生等人提出一種基于動態相位掩模板法的啁啾光纖光柵的制作方法(激光與光電子學進展，2017，54(02)：020603)，其在對光纖的掃描曝光過程中，相位掩模板沿長度方向周期性抖動，抖動幅度隨光柵掃描長度的變化而變化，使FBG的相位隨著掩模板位置的變化而變化，實現了FBG周期的線性調制。但該方法易受到震動影響，對柵裝置的機械穩定性和誘導光源穩定性要求較高，得到光柵耐高溫性差。

目前，制備波分時分復用光纖光柵陣列的方法，存在工序復雜，生產效率低，得到的光柵耐高溫性差，反射率不理想等問題，亟待解決。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決現有技術存在的問題，本發明提供一種波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列的制備方法，該方法與現有技術相比，加工工序更簡單，加工速度更快，制備的光纖光柵陣列具有更好的高溫穩定性和低反射率，適合航空航天、機載過熱、石油化工和電力工業等極端環境。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

設計一種波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1)，飛秒激光刻寫裝置在同一根聚酰亞胺光纖上連續刻寫多個不同波長的光纖布拉格光柵，形成聚酰亞胺光纖光柵陣列；

步驟2)，將步驟1)得到的聚酰亞胺光纖光柵陣列從剛性導熱管的開口處置入其內腔，然后采用橡膠限位管將聚酰亞胺光纖光柵陣列固定，最后在剛性導熱管的開口處注入耐高溫無機膠進行固定，制得波分時分復用低反射率高溫光纖光柵陣列。

在上述方案中，所述步驟1)中，所述聚酰亞胺光纖是由在直徑80-660μm的裸光纖外涂覆單邊厚度為10-25μm的聚酰亞胺涂層制得。

在上述方案中，所述步驟1)中，所述聚酰亞胺光纖光柵陣列的中心波長為1520-1558nm，相鄰光柵的波長間隔為2nm。

在上述方案中，所述步驟1)中，相鄰光柵的間距為5cm，光柵的長度為5-10mm，光柵的3db帶寬為0.2-0.3nm。