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结构健康监测中光纤光栅传感技术（三）光纤光栅写入方法1

更新时间：2015-10-24 00:29:14点击次数：20929次字号：T|T

光纤光栅由于在光通讯、光纤传感及集成光学等领域具有巨大的应用前景而受到广泛关注，目前国内外对光纤光栅制作技术的研究也很活跃。光纤光栅制作技术的研究目标是要做到写入效率高、对光源的相干性要求低、便于工业化生产。

到目前为止，光纤光栅的写入方法大致分为内部写入法、干涉法、逐点写入法以及相位掩模板写入法。其中，相位掩模板法由于其具有工艺简单、重复性好、成品率高、便于大规模生产、光栅周期与曝光用的光源波长无关等优点，得到了广泛的应用。

1.1 光纤材料的紫外增敏技术

采用适当的光源和光纤增敏技术，可以在几乎所有种类的光纤上不同程度的写入光栅。所谓光纤中的光折变是指激光通过光敏光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化，如这种折射率变化呈现周期性分布，并被保存下来，就成为光纤光栅。

光纤的光敏性是在光纤中形成Bragg光栅的关键，光纤中折射率依赖于许多参数,如光纤类型、掺杂浓度、光纤温度及光纤以前的历史，以及照射波长、曝光功率及曝光时间等等。如果不经过其它处理，光纤直接对紫外光曝光，折射率仅能增加到10^-4数量级便已饱和，这样小的调制在某些场合是不适用的。

光纤的光敏性与GeO空位缺陷有密切关系，锗缺陷的增加有助于光敏特性的提高。增加光纤的光敏性，可选用以下几种处理方法:

(1) 多种掺杂

在锗硅光纤材料中，掺入B、Sn或Al等元素可提高光纤材料的光敏性，其中以B/Ge双掺杂光纤材料的光敏性最强，其光敏性要比含锗量相当的单掺锗光纤材料高出约一个数量级。这些光纤都可采用MCVD技术生产。表3.1给出了四种不同类型光纤的相对光敏性比较结果。

表3. SEQ 表3. \* ARABIC 1 四种不同类型光纤的相对光敏性比较

光纤种类

光纤△n

饱和折射率

调制

2mm光栅的

最大反射率

反射达饱和时

所需时间

标准光纤

(掺Ge约4mol%)

0.005

3.4×10