[发明专利]大容量弱光栅阵列加工设备及方法

权利要求书

1.一种大容量弱光栅阵列加工设备，其特征在于，它包括中心控制系统(1)、预加工原料装料装置(2)、裸纤直径监测装置(3)、光纤加工温度控制装置(4)、FBG刻写平台(5)、双重涂覆和固化单元(7)和FBG缠绕装置(8)，所述预加工原料装料装置(2)的裸纤输出端对应裸纤直径监测装置(3)的裸纤输入端，裸纤直径监测装置(3)的裸纤输出端对应光纤加工温度控制装置(4)的裸纤输入端，光纤加工温度控制装置(4)的裸纤输出端连接双重涂覆和固化单元(7)的裸纤输入端，双重涂覆和固化单元(7)的光纤输出端连接FBG缠绕装置(8)的光纤输入端，所述光纤加工温度控制装置(4)具有光纤光栅刻写缝隙(10)，所述FBG刻写平台(5)的激光器刻写装置(6)用于通过光纤加工温度控制装置(4)的光纤光栅刻写缝隙(10)进行中心波长随机间距分布的弱布拉格反射光纤光栅阵列刻写操作；

所述中心控制系统(1)的装料控制信号输出端连接预加工原料装料装置(2)的控制信号输入端，裸纤直径监测装置(3)的信号输出端连接中心控制系统(1)的裸纤直径监测结果输入端，中心控制系统(1)的温度控制信号输出端连接光纤加工温度控制装置(4)的控制信号输入端，中心控制系统(1)的光纤光栅刻写控制信号输出端连接激光器刻写装置(6)的控制信号输入端，中心控制系统(1)的FBG缠绕控制信号输出端连接FBG缠绕装置(8)的控制信号输入端；

它还包括用于随时监视光纤光栅刻写过程的FBG在线刻写监视装置(9)；

所述光纤加工温度控制装置(4)为半导体材温度控制装置，该半导体材温度控制装置正向通电后，半导体材温度控制装置的外表面为冷面，半导体材温度控制装置的内表面为与裸纤(12)接触的热面，半导体材温度控制装置反向通电时，冷热面交换，实现温控。

2.根据权利要求1所述的大容量弱光栅阵列加工设备，其特征在于：所述光纤加工温度控制装置(4)的外表面加装散热装置(11)。

3.一种利用权利要求1所述大容量弱光栅阵列加工设备进行光栅阵列加工的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：中心控制系统(1)控制预加工原料装料装置(2)用预制棒拉制裸纤(12)，并结合裸纤直径监测装置(3)的闭环控制使其裸纤拉制速度和裸纤丝径达到稳定状态；

步骤2：中心控制系统(1)控制光纤加工温度控制装置(4)对处于光纤加工温度控制装置(4)内的裸纤(12)的温度进行调控；同时，中心控制系统(1)对激光器刻写装置(6)的脉冲周期进行预设，使激光器刻写装置(6)通过光纤加工温度控制装置(4)的光纤光栅刻写缝隙(10)在光纤光栅刻写目标间隔的90～110％范围对裸纤(12)内进行中心波长随机间距分布的弱布拉格反射光纤光栅阵列刻写操作；

步骤3：所述双重涂覆和固化单元(7)对步骤2刻写光栅后的裸纤(12)进行涂覆、固化形成光栅光纤(13)，并将光栅光纤(13)进行装盘。

4.根据权利要求3所述的光栅阵列加工方法，其特征在于：所述步骤3后还包括步骤4：FBG在线刻写监视装置(9)随时监视光纤光栅刻写过程中的突发状况。

5.根据权利要求3所述的光栅阵列加工方法，其特征在于：所述光纤加工温度控制装置(4)对光纤加工温度控制装置(4)内的裸纤(12)的温度在20～100℃范围内调整。

6.根据权利要求3所述的光栅阵列加工方法，其特征在于：所述步骤2中，进行中心波长随机间距分布的弱布拉格反射光纤光栅阵列刻写操作时，中心控制系统(1)通过对激光器刻写装置(6)的控制，使刻写的弱布拉格反射光纤光栅阵列的反射光功率和光谱质量均到达光纤光栅刻写目标的要求；

所述步骤2中，中心波长随机间距分布的弱布拉格反射光纤光栅阵列刻写操作的中心波长随机间隔范围在1nm以内可控。

7.根据权利要求3所述的光栅阵列加工方法，其特征在于：中心控制系统(1)通过对激光器刻写装置(6)的强度进行控制，可实现中心波长随机间距分布的弱布拉格反射光纤光栅阵列中单个光栅的反射光功率相等。

8.根据权利要求3所述的光栅阵列加工方法，其特征在于：所述中心波长随机间距分布的弱布拉格反射光纤光栅阵列由等反射光功率的弱反射率光纤光栅构建。