[实用新型]光纤光栅的在线制作装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤通信和光纤传感领域的光纤无源器件，尤其涉及一种光纤光栅的制作装置。

背景技术

光纤光栅是近年来发展最为迅速的光无源器件之一，鉴于它的许多独特的优点，因而在光纤通信和光纤传感领域均有极为广阔的前景。由于光纤光栅的出现，使许多复杂全光通信和传感方式成为可能，极大地拓宽了光纤技术的应用范围。

光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，即外界入射光子和光纤纤芯内锗离子相互作用引起折射率的永久性变化，从而在光纤纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在光纤纤芯内形成一个窄带的透射或反射滤波器或反射镜。利用这一特性可构成许多独特性能的光纤无源器件。例如，利用光纤光栅的窄带高反射率特性构成光纤反馈腔，依靠掺铒光纤等为增益介质即可制成光纤激光器；用光纤光栅作为激光二极管的外腔反射器，可以构成外腔可调谐激光二极管；利用光纤光栅可构成Michelson干涉仪型、Mach-Zehnder干涉仪型、以及Fabry-Perot干涉仪型的光纤滤波器；利用非均匀光纤光栅可制成光纤色散补偿器等等。此外，利用光纤光栅还可制成用于检测应力、应变、温度等参数的光纤传感器和光纤传感网络。

光纤布拉格光栅(FBG，fiber Bragg grating)的原理是光纤纤芯区折射率周期变化造成光纤波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，使其透射光谱和反射光谱出现奇异特性.图1表示光纤光栅区域的折射率分布情况以及入射光、反射光和透射光的光谱图。其中，n₁为光纤包层折射率，n₂为光纤纤芯初始折射率，n₃为光致折射率变化函数，Λ为光栅周期。光纤光栅的反射布拉格波的中心波长为：λ_B＝2n_effΛ式中，n_eff为光纤纤芯光栅区域有效折射率。

光纤光栅的传统制造方法是：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地写入光栅。光纤的光致折射率变化的光敏性主要表现在在波长为244nm的紫外光的吸收峰附近，所以利用紫外光与光纤纤芯中的锗离子的相互作用引起折射率的永久性变化，从而在光纤纤芯内形成折射率呈周期性变化的空间相位光栅。光纤光栅的制造方法通常分为横向干涉法及相位掩模法两大类。前者是利用双光束干涉所产生的干涉条纹对光纤曝光以形成光纤光栅，后者是使用一个周期为Λ的相位掩模器，对衍射光束进行分离，当紫外光垂直照射到相位掩模器上时，在其后面即得到节距为Λ/2的光纤衍射图样，从而在紫外光敏光纤中形成节距为Λ/2的光纤布拉格光栅。在制备光纤光栅时，需去除成栅段光纤的涂层，因为涂层会吸收紫外光能，影响光纤光栅的刻写。另外，当光纤纤芯吸收氢气或其同位素(如氘气)后能增强其吸收紫外线的能力。因此光纤成栅前需进行载氢处理，就是在刻写FBG前，需将普通光纤浸泡在一定温度下，在氢气和氦气混合气压中一段时间，使光纤中的氢达到饱和，这样可以提高光纤纤芯区对UV(紫外光)的吸收率以及提高成品FBG的带宽和反射率。通常在100标准大气压，100℃温度下，需载氢48小时，如增大压力、增高温度可减少载氢时间，反之亦然。

上述光纤成栅方法有下列缺点；首先是光纤光栅均为单个制作，手工量大，生产效率低，成本高；其次在成栅工艺中，去除光纤涂层将导致光纤强度的严重下降，成栅后需再次涂敷，而涂敷工艺对光纤光栅的光学特性具有显著影响，随机非均匀涂敷将造成FBG器件工作参数的随机漂移，影响系统的重复性和稳定性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种制作效率高、成本低、涂层均匀的光纤光栅在光纤拉丝过程中的在线制作装置。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光纤光栅的在线制作装置，包括安装在拉丝塔支架上的光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、UV固化炉、牵引轮以及收排线装置，其中，光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、UV固化炉与牵引轮平行设置，加热炉与冷却管之间设置有光纤外径测量装置，UV固化炉与牵引轮之间设置有涂层外径测量装置。

根据本实用新型的另一个实施例，光纤光栅的在线制作装置进一步包括所述加热炉内的温度2000℃。

根据本实用新型的另一个实施例，光纤光栅的在线制作装置进一步包括所述加热炉内的温度2000℃。

根据本实用新型的另一个实施例，光纤光栅的在线制作装置进一步包括所述光纤光栅刻写装置与冷却管之间设置有V型导轮。