Das Fasergitter ist eine Art Beugungsgitter, das durch die axiale periodische Modulation des Brechungsindex des Faserkerns durch ein bestimmtes Verfahren gebildet wird, und es ist eine passive Filtervorrichtung. Weil das Fasergitter die Vorteile einer geringen Größe, eines geringen Spleißverlusts, einer vollständigen Kompatibilität mit optischen Fasern und der Fähigkeit zum Einbetten intelligenter Materialien aufweist und seine Resonanzwellenlänge empfindlicher auf Änderungen der äußeren Umgebung wie Temperatur, Dehnung, Brechungsindex, und Konzentration wird es in der Glasfaserkommunikation verwendet und das Erfassungsfeld ist weit verbreitet.
Optische Fasern werden in rauen Umgebungen verwendet. Die Hauptursachen für Schäden sind Wasserstoffschäden am Faserkern und Schäden an der Faserstruktur durch Strahlen. Um das Auftreten der obigen Situation zu vermeiden, müssen die Struktur und Zusammensetzung der optischen Faser speziell behandelt werden. Studien haben gezeigt, dass das Wasserstoffelement mit den Ionen im Faserkern reagiert, um die Struktur des Faserkerns zu zerstören, was zu einem erhöhten Übertragungsverlust führt; während die Strahlung Energie überträgt, wodurch die äußeren Elektronen der Atome im Faserkern Übergänge eingehen, was zu einer Faserleistung führt. Verschlechterung. Um das Auftreten der obigen Situation zu vermeiden und den damit verbundenen Schaden zu verringern, ist es notwendig, optische Fasern mit speziellen Strukturen oder Materialien zu verwenden. Studien haben gezeigt, dass die Verwendung einer mit Fluor dotierten Ummantelung und eines reinen Siliciumdioxidkerns den Wasserstoffverlust und die Strahlungseffekte erheblich reduzieren kann.
Dies wird jedoch unvermeidlich neue Probleme mit sich bringen, das heißt, das in dem oben erwähnten Lichtleiterkern hergestellte optische Fasergitter wird in der Umgebung mit hoher Temperatur, hohem Druck und hoher Korrosion in Ölquellen, Kernkraftwerken und im kosmischen Raum verwendet. dauerhafte Schäden und Übertragung verursachen. Der Verlust steigt. Da das herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Fasergittern auf dem Excimer-Laserbelichtungsverfahren zur Herstellung von Fasergittern basiert, muss der verwendete Faserkern eine hohe Lichtempfindlichkeit aufweisen und der Faserkern muss mit Germanium- und Borelementen dotiert sein. Der reine Siliciumdioxidkern weist jedoch keine Lichtempfindlichkeit auf, und herkömmliche Verfahren können nicht zur Herstellung von Fasergittern verwendet werden.
Eine neue Art von Fasergitter-Vorbereitungstechnologie, die auf einem Femtosekundenlaser basiert, löst die obigen Probleme gut. Die Verwendung der Femtosekundenlasertechnologie nutzt die Vorteile des Femtosekundenlasers mit hoher Momentanenergie, nicht thermischer Verarbeitung und hoher Verarbeitungsgenauigkeit. Die Systemstruktur ist in der obigen Abbildung dargestellt. Mit einem 800-nm-Femtosekundenlaser wird er nach der Strahlformung auf den Faserkern fokussiert, nachdem er von einer Mikroskopobjektivlinse fokussiert wurde. Da es nicht möglich ist, direkt zu beobachten, ob sich die Fokusposition im Faserkern befindet, ist es notwendig, die Fokusposition durch Beobachtung des nach hinten gerichteten CCD und der Form des nach hinten gerichteten Lichtflecks zu beurteilen. Gleichzeitig kann durch Verbinden einer Breitbandlichtquelle und eines Spektrometers die Änderungen des Spektrums während der Vorbereitung des Gitters in Echtzeit überwacht und die Vorbereitung des Gitters beurteilt werden.
Die Herstellung von Fasergittern durch Femtosekundenlasertechnologie kann im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren nicht nur Gitter auf nicht lichtempfindlichen Fasern wie reinen Siliciumdioxidfasern, Fluoridfasern usw. herstellen, sondern hat auch andere Vorteile. Erstens erfordert die Femtosekundenlaser-Präparation keine Verwendung einer Phasenschablone, so dass die Einschränkung der Phasenschablone aufgehoben werden kann. Theoretisch können Fasergitter mit einer beliebigen Reflexionswellenlänge hergestellt werden, beispielsweise können 2 & mgr; m- und 3 & mgr; m-Fasergitter auf Fluoridfasern hergestellt werden; zweitens 800 nmfemtosekunden Der Laser kann die Beschichtungsschicht (Acrylat, Polyimid usw.) der optischen Faser durchdringen, daher besteht keine Notwendigkeit, die Beschichtungsschicht der optischen Faser während des Gitterherstellungsprozesses zu entfernen, was die Festigkeit von stark verbessert das vorbereitete Fasergitter. Noch wichtiger ist, dass durch Excimer hergestellte Fasergitter hohen Temperaturen nicht standhalten können. Wenn die Temperatur höher als 150 ° C ist, beginnt sich die Faserleistung zu verschlechtern, während mit Femtosekundenlasern hergestellte Gitter Temperaturen von bis zu 1000 ° C standhalten und in Umgebungen mit hohen Temperaturen verwendet werden können.
Daher hat das Aufkommen der Femtosekundenlaser-Präparation der Fasergittertechnologie die Anwendung der Fasergitter-Sensortechnologie in einer Vielzahl von rauen Umgebungen stark gelöst. Im Bereich der Öl- und Gastechnik müssen Fasergitter gegen Wasserstoffverlust beständig sein und in vielen Fällen auch hohen Temperaturen von 300 ° C standhalten. Auf dem Gebiet der Faserlaser müssen 2 μm- und 3 μm-Faserlasersysteme Fluoridfasergitter verwenden. In Kernkraftwerken müssen in Strahlenumgebungen wie dem kosmischen Raum Fasergitter einer hohen Strahlenergie standhalten. In diesen besonders rauen Umgebungen können mit Femtosekundenlasern hergestellte Fasergitter alle speziellen Anforderungen erfüllen und die Anwendungsbereiche der Fasergitter-Sensortechnologie erheblich erweitern.