[发明专利]利用光纤光栅检测激光与物质相互作用热效应的方法

权利要求书

1.利用光纤光栅检测激光与物质相互作用热效应的方法，其步骤如下：

(1)制备作为温度敏感元件的Bragg光纤光栅

制备Bragg光纤光栅的方法是相位掩模法、逐点扫描直写法或全息干涉法，制备Bragg光纤光栅所需的光纤材料是纯石英光纤、掺杂石英光纤、蓝宝石光纤、氟化玻璃光纤或光子晶体光纤；

(2)绘制温度敏感元件的波长-温度敏感特性曲线

上述步骤制备的Bragg光纤光栅进行等时退火实验以分析温度敏感元件的温度灵敏特性，并绘制出波长-温度敏感特性曲线；

(3)搭建反射式或透射式热效应检测系统

检测系统包括作为温度敏感元件的Bragg光纤光栅、宽带光源、以及用于记录反射谱或透射谱变化的光谱分析仪；

Bragg光纤光栅的一端通过光纤环行器或耦合器连接宽带光源和光谱分析仪，另一端置于折射率匹配液中，构成反射式热效应检测系统，通过光谱分析仪用以检测和分析Bragg光纤光栅反射谱的变化；

Bragg光纤光栅的两端分别连接宽带光源和光谱分析仪，构成透射式热效应检测系统，通过光谱分析仪用以检测和分析Bragg光纤光栅透射谱的变化；

(4)使激光与温度敏感元件相互作用，检测Bragg光纤光栅的谐振波长并通过波长-温度敏感特性曲线实现对激光与物质相互作用热效应的检测。

2.如权利要求1所述的利用光纤光栅检测激光与物质相互作用热效应的方法，其特征在于：步骤(2)中等时退火实验过程是将Bragg光纤光栅自然放置在普通高温炉中，在普通大气环境下进行退火，退火温度从室温到1000℃，升温速度控制在10℃/min，每次温度增加100℃，共选取11个测试点进行测试；Bragg光纤光栅在每个测试点保持1小时，待光谱稳定后用光谱分析仪检测Bragg光纤光栅的光谱，在光谱中读取谐振峰的峰值波长即Bragg光纤光栅的谐振波长，其与室温时光栅谐振波长的差值即为退火温度引起的Bragg光纤光栅谐振波长的变化量，对测试得到的11组温度及对应波长变化量的数据使用Origin软件进行分析，并通过线性拟合绘制出波长-温度敏感特性曲线，拟合曲线的斜率即为该Bragg光纤光栅的波长-温度灵敏度，该敏感特性曲线及灵敏度将被用于后续对热效应引起的平均化等效温度的定标。

3.如权利要求1所述的利用光纤光栅检测激光与物质相互作用热效应的方法，其特征在于：步骤(4)中采用上述搭建的反射式或透射式热效应检测系统，使激光与Bragg光纤光栅相互作用，所述的激光光源是飞秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器或者纳秒脉冲激光器。

4.如权利要求3所述的利用光纤光栅检测激光与物质相互作用热效应的方法，其特征在于：激光作用于Bragg光纤光栅的方式是直接照射、或通过球面透镜聚焦后照射、或通过柱面透镜聚焦后照射到Bragg光纤光栅区域。

5.如权利要求1所述的利用光纤光栅检测激光与物质相互作用热效应的方法，其特征在于：步骤(4)中使激光与Bragg光纤光栅相互作用后，再利用光谱分析仪检测光栅的反射谱或透射谱，光谱中的峰值波长为Bragg光纤光栅的谐振波长，其与未经激光作用时Bragg光纤光栅谐振波长的差值即为热效应导致的谐振波长变化量Δλ_B，并结合Bragg光纤光栅的波长-温度敏感特性曲线即可分析获得激光作用区域的等效温度T_eq。