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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:21300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BSnAl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。 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 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

(Ge4mol%)

0.005

3.4×10