一種光纖光柵的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在線的光纖光柵制備方法，屬于光纖光柵制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖光柵是目前最具有代表性、最具有發(fā)展前途的光纖無源器件之一，具有插入損耗小、消光比高等優(yōu)點(diǎn)，在光纖激光器、光纖放大器、光纖濾波器、光纖傳感器和光纖通信系統(tǒng)等方面有廣泛用途。在光纖傳感領(lǐng)域，光纖光柵的優(yōu)勢尤其突出，大規(guī)模復(fù)用將能構(gòu)成長距離多參量光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)。
[0003]大數(shù)量的光纖光柵串接成為陣列,是構(gòu)成大規(guī)模光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)上制備光纖光柵陣列的方法是，先將成品光纖截成段，將光纖表面的有機(jī)保護(hù)層剝除，采用激光曝光制備光柵，對(duì)光柵進(jìn)行二次涂敷，再采用焊接的方法將每一小段的光纖，也就是每一個(gè)單獨(dú)的光柵串接起來。由于是單個(gè)制備光柵，制備效率低，光柵的質(zhì)量不穩(wěn)定。剝除光纖表面的有機(jī)保護(hù)層會(huì)大大損害光纖的抗拉強(qiáng)度，而且光纖焊接處也容易出現(xiàn)斷纖的情況，導(dǎo)致光纖系統(tǒng)的可靠性變差。此外，光纖焊接造成接入損耗顯著增高，無法做到大數(shù)量復(fù)用和較低損耗。
[0004]在光纖拉絲塔上，在拉制光纖的過程中制備光纖光柵并形成陣列的方法可以解決以上問題。在光纖拉制過程中，對(duì)裸光纖進(jìn)行激光曝光，實(shí)現(xiàn)在線寫入光柵，再對(duì)光纖及光柵進(jìn)行涂覆，能有效地避免剝除有機(jī)保護(hù)層對(duì)光纖強(qiáng)度造成損害。在光纖移動(dòng)過程，對(duì)光纖多次曝光而寫入多個(gè)光柵并形成陣列，可以免去焊接過程，避免焊接光纖而增高接入損耗。
[0005]但現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)在線制備光纖光柵的方法也存在著一些問題:其一，米用光分光路干涉法制備光柵，是通過旋轉(zhuǎn)兩塊反射鏡的角度來改變寫入光柵的布喇格波長。由于布喇格波長對(duì)反射鏡的角度非常敏感，波長精度控制在Inm以內(nèi)時(shí)需要性能極高的控制設(shè)備，因而控制難度大，導(dǎo)致光柵的一致性差；其二，刻寫采用的光路較長，需要經(jīng)過多次反射、轉(zhuǎn)折，因此要求有很好的隔振平臺(tái)和穩(wěn)定的工作環(huán)境，但在實(shí)際操作過程中，影響因素很多，這也會(huì)影響光柵的一致性差；第三，刻寫光源為248nm激光，激光束的均勻性、激光脈沖的穩(wěn)定性、激光束瞄準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性以及相干性較低，使得所制備的光柵譜形差、一致性差，導(dǎo)致光柵陣列的質(zhì)量不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種動(dòng)態(tài)在線光纖光柵的制備方法，它不僅工藝簡便合理，制作效率高，而且制成的光柵精度高、光柵譜形好、一致性高。
[0007]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
將石英玻璃基質(zhì)光纖預(yù)制棒裝夾于光纖拉絲塔上進(jìn)行熔融拉絲，在不斷下行的裸光纖上，先進(jìn)行光柵刻寫，然后涂覆涂料并用紫外光固化，最終收于收線盤，其特征在于所述的光柵刻寫采用相位掩模法配置193nm的準(zhǔn)分子激光對(duì)裸光纖進(jìn)行單脈沖曝光寫入光柵。
[0008]按上述方案，所述的準(zhǔn)分子激光光路(束)保持直線傳輸并垂直于裸光纖，所述的193nm的準(zhǔn)分子激光的脈寬小于或等于4ns。
[0009]按上述方案，在光纖上刻有間距相等或不等的光柵，形成光柵陣列。
[0010]按上述方案,所述的光纖為摻鍺或者鍺硼共摻的低損耗光敏光纖,光纖在@1550nm窗口傳輸損耗低于或等于0.5dB/km。
[0011]按上述方案，所述的拉絲加工速度為2~30m/min,通常為15m/min。
[0012]按上述方案，所述的光柵中心波長波動(dòng)小于或等于0.lnm，光柵反射率波動(dòng)小于或等于3dB，光柵譜形對(duì)稱，譜形畸變小，旁瓣抑制比、消光比大于或等于13dB。
[0013]按上述方案，所述光纖為低反射率光柵，單個(gè)光柵的反射率為2%~0.0001%。
[0014]按上述方案，所述的相位掩模法是將相位掩模板緊靠(但不接觸)裸光纖，由193nm準(zhǔn)分子激光器輸出單脈沖激光束，通過光闌整形，再經(jīng)過透鏡聚焦，照射到相位掩模板上，在下移的裸光纖上寫入光柵。
[0015]按上述方案，在寫入光柵后對(duì)裸光纖進(jìn)行一次或二次涂覆和固化。
[0016]按上述方案，在裸光纖成形處和光纖涂覆固化后的收線處分別設(shè)置測徑儀對(duì)裸光纖和涂層光纖的外徑進(jìn)行測量。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:1、動(dòng)態(tài)在線連續(xù)制備光纖光柵陣列，工藝簡便合理，制作效率高；2、采用相位掩模法，對(duì)于指定的光纖和特定的相位掩模板，光纖的有效折射率和掩模板的周期是固定的，所制作的光纖光柵的波長是一個(gè)穩(wěn)定值，可以達(dá)到精確控制光柵布喇格波長的目的，特別是可以在一根光纖制備多個(gè)相同的光柵，從而可以制備出高質(zhì)量光柵陣列；3、193nm準(zhǔn)分子激光相干性、均勻性和穩(wěn)定性好，峰值功率高，脈寬窄，光柵制作效率高，刻寫的光柵中心波長穩(wěn)定，光柵譜形好、光柵的反射率一致性高；4、激光器輸出的單脈沖激光束經(jīng)整形光闌、聚焦透鏡、相位掩模板，輻照到裸光纖上寫入光柵，光路為直線并垂直于裸光纖，不采用反射鏡來改變光路走向，提高了光路的穩(wěn)定性，從而提高光柵陣列的一致性；5、用低損耗的光敏光纖制備低傳輸損耗的光纖光柵，光纖的傳輸損耗不高于
0.5dB/km (@1550nm)，可以用于長距離檢測和信號(hào)傳輸。本發(fā)明解決了拉絲塔上在線制備光柵的穩(wěn)定性差、可靠性差和光柵質(zhì)量差、效率低的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為用于本發(fā)明的拉絲塔系統(tǒng)示意圖。
[0019]圖2為圖1中刻寫光柵裝置及其光路部分的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0021]用于本發(fā)明制備方法的拉絲塔和刻寫光柵裝置如圖1、2所示，包括拉絲爐2和安設(shè)在拉絲爐上方的預(yù)制棒夾持送料裝置1，在拉絲爐出爐口下方安設(shè)裸光纖測徑儀3，在裸光纖測徑儀的下方安設(shè)刻寫光柵裝置5，順著裸光纖4的垂直下行方向在刻寫光柵裝置的下方順序設(shè)置一級(jí)涂覆器6和一級(jí)紫外固化爐7、二級(jí)涂覆器8和二級(jí)紫外固化爐9，二級(jí)紫外固化爐下方安設(shè)光纖測徑儀10用以檢測涂覆光纖11的外徑，涂覆光纖然后通過張力測量儀12轉(zhuǎn)接抽絲輪13，經(jīng)過光柵位置標(biāo)記裝置14和抽絲收線速度匹配裝置15收攏至收線盤16。所述的刻寫光柵裝置包括相位掩模板17和193nm準(zhǔn)分子激光器21，相位掩模板緊挨裸光纖設(shè)置，193nm準(zhǔn)分子激光