[发明专利]一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法

说明书

本发明提供了一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法，所述应变测量方法包括如下步骤：a、搭接双程MZ结构，所述双程MZ结构包括光源、第一光耦合器、第二光耦合器以及第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤；b、将长周期光纤光栅熔接到所述双程MZ结构中，其中将刻有长周期光纤光栅的光纤两端分别与第三光纤和第四光纤熔接，所述长周期光纤光栅构成双程MZ结构的反射端；c、将b熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构整体结构置于温箱中，改变温控箱的应变，利用光谱仪监测波长移动；d、绘制波长与应变变化的关系曲线，利用所述关系曲线对待测应变材料的应变进行测量。本发明能够有效降低透射峰的宽度，提高测量的精确度。

技术领域

本发明涉及光纤测量技术领域，特别涉及一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法。

背景技术

光纤光栅在光纤激光器和光纤传感领域的研究和应用非常重要，光栅周期为几十至几百微米的光纤光栅称为长周期光纤光栅(Long period fiber grating,LPFG)，其特点是同向传输的纤芯基模和包层模之间耦合，基本无后向反射光，属于透射型带阻滤波器。与光纤布拉格光栅相比(Fiber Bragg grating,FBG)，长周期光纤光栅的谐振波长和谐振强度对外界环境的变化非常敏感，具有更大的应变灵敏度系数；同时，在光纤激光器领域，利用其敏感特性可以对透射谱峰进行调谐，作为可调谐滤波器能够实现波长可切换激光输出。因此，长周期光纤光栅具有更多的优点，在光纤传感和光纤激光领域具有更大的发展潜力和应用前景。

相比于以上介绍的长周期光纤光栅的传统制备方法，利用飞秒激光光源，采用逐点刻写方法在各种光纤内制作布拉格光栅用于光纤传感和光纤激光等领域的研究已经成为热点。飞秒激光加工技术具有传统激光加工技术中加工精高度、操作简便、效率高的技术特点，又凭借其飞秒量级的超短脉宽和帕瓦量级的超强峰值功率在光纤微纳材料的高精密、高分辨率和低损伤的加工中显示出其独特的优势。目前飞秒激光制备光纤光栅主要是掩模法，掩模法是指将掩模板放置于光纤上方，采用飞秒激光照射工作波长为800nm的掩模板，使光纤纤芯发生折射率变化。虽然该方法成栅一致性较好，但是由于掩模板成本较高，且制备长周期光纤光栅灵活性较差。另外，长周期光纤光栅透射谱较宽，在实际测量中容易受到环境变化的影响，容易对应变测量的精确度造成误差。

因此，需要一种有效降低透射谱的宽度，提高测量的精确度的熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法，所述应变测量方法包括如下步骤：

a、搭接双程MZ结构，所述双程MZ结构包括光源、第一光耦合器、第二光耦合器以及第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤；其中

所述第一光纤与第二光纤熔接在所述第一光耦合器与第二光耦合器之间，所述第三光纤和第四光纤的一端与第二光耦合器连接；

b、将长周期光纤光栅熔接到所述双程MZ结构中，其中长周期光纤光栅的光纤两端分别与第三光纤和第四光纤熔接，所述长周期光纤光栅构成双程MZ结构的反射端，其中

第三光纤和第四光纤选用纤芯直径为10/125微米的SMF-28E光纤；

c、将步骤b熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构中熔接长周期光纤光栅的一侧与应变材料相贴合，逐渐改变应变材料的应变大小，选取长周期光纤光栅的波谷为采样点，利用光谱仪监测波长移动；

d、利用步骤c监测到的波长移动绘制波长与应变变化的关系曲线，利用所述关系曲线对待测应变的材料应变进行测量。

优选地，通过长周期光纤光栅直写系统制备所述长周期光纤光栅。

优选地，所述改变应变材料的应变大小采用对应变材料进行拉伸、弯曲或压缩的方式。