[发明专利]一种在线制备光纤光栅阵列自动切换波长的装置及方法

说明书

本发明提供一种在线制备光纤光栅阵列自动切换波长的装置，包括用于根据拉丝塔主动牵引轮转动角度发送脉冲信号的光电编码器；脉冲计数器；相位掩膜板阵列；移动机构用于调节相位掩膜板阵列的位置，使得相位掩膜干涉区按照顺序依次对准准分子激光器进行光栅的刻写；脉冲计数器的计数达到设定值时，激光器发射激光脉冲，直线电机移动相位掩膜板。本发明将相位掩膜干涉区按顺序排列，通过获取光纤拉丝的长度进而控制准分子激光器的激光发射和移动机构的移动，使相位掩模板阵列按照设计要求准确移动，具有切换速度快、重复性好、精度高的特点。

技术领域

本发明属于光纤光栅制备领域，具体涉及一种在线制备光纤光栅阵列自动切换波长的装置及方法。

背景技术

随着光纤传感器应用规模不断扩展、传感能力快速增强、传感种类日益丰富，光纤传感技术正朝着高性能、密集化和网络化的方向持续发展，发展新一代大容量密集光纤传感器网络已成为新一轮信息化浪潮的重大课题。

光纤光栅是近几年发展十分迅速的新一代光无源器件，具有制作简单、稳定性好、体积小、使用灵活、易于同光纤集成及可构成网络等有点，为光纤传感技术开辟了一个全新领域。利用波长调制解调器可以实现密集测量。单一的波分复用或者时分复用技术由于受到光源带宽、光栅带宽、焊点多、损耗大等问题影响，因而复用数量有限，远远满足不了大容量组网要求。波分、时分混合复用网络结合波分复用和时分复用两种方法优点，是在时间和波长二维空间应用的混合网络，能够极大提高光栅复用容量。光源经调制器发出的光脉冲信号进入具有不同波长的光纤光栅阵列，各光纤光栅反射的波长信号由光电探测器在时序上分开或各光栅反射的时域信号由探测器在波长上分开。这种技术不仅能够复用大量的光纤光栅传感器，同时在时分基础上进行光栅位置分区，并通过波长识别在位置分区内实现光纤光栅传感器密集分布。因而，在线制备多波长光纤光栅阵列不仅能够保证焊点少、损耗低，还能够极大的提升复用的传感器数量。

中国专利申请CN105259610A发明了一种在线制备光纤光栅阵列的多波长有序切换装置及方法，采取双燕尾轨道，这种结构启停速度慢，难以实现掩模板快速切换，对夹具上光路有一定的影响，从而影响光栅的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种在线制备光纤光栅阵列自动切换波长的装置及方法，从而可以制备多波长的光纤光栅阵列，提高光栅的刻写效率，并且刻写光栅位置精确。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种在线制备光纤光栅阵列自动切换波长的装置，其特征在于：它包括：

根据拉丝塔主动牵引轮转动角度发送脉冲信号的光电编码器，脉冲信号周期对应光纤长度的最小分辨率，最小分辨率根据光电编码器的码数和主动牵引轮的半径确定；

脉冲计数器，用于对脉冲信号进行计数；

相位掩膜板阵列，包括基片，和位于基片上按照所需要刻写的光栅顺序间隔排列的相位掩膜干涉区，用于与准分子激光器发出的激光脉冲配合，完成光栅的刻写；

移动机构，用于精确调节相位掩膜板阵列的位置，使得准分子激光器依次对相位掩膜干涉区进行光栅的刻写；

控制器，用于当脉冲计数器的计数达到设定值时触发准分子激光器发射激光脉冲，控制脉冲计数器清零重新计数，并触发移动机构移动。

按上述方案，所述的移动机构包括直线电机及电机驱动器，和固定在直线电机上用于固定相位掩膜板阵列的多维可调夹具。

按上述方案，所述的直线电机包括电机驱动器、与直线电机连接的直线滑道、以及与直线滑道平行的光栅标尺；电机的移动距离依据所述光栅标尺的坐标。

按上述方案，所述的多维可调夹具包括上下调节机构、前后调节机构、左右调节机构、上下俯仰调节机构和左右俯仰调节机构。