[发明专利]在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法及装置

权利要求书

1.一种在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的装置，其特征在于，包括：光纤预制棒及进料装置，石墨炉，涂覆装置，固化炉，主动牵引轮，相位掩模板；

光纤预制棒及进料装置用于按照预设速度将预制棒送入石墨炉中，石墨炉内温度梯度及温度大小可控，融化预制棒尖端，主动牵引轮根据设定速度带动光纤转动，安装在主动牵引轮后的光电编码器根据转动弧长大小发送脉冲；根据脉冲计数器指令，激光器发射激光脉冲，激光脉冲通过相位掩模板形成干涉条纹，在光纤上形成周期性的条纹，刻写一个长周期光纤光栅；涂覆装置接收指令，在光栅表面部分区域涂覆设定厚度、长度、材料的特种涂层，进入固化炉中；涂覆装置根据指令，在光栅表面部分区域涂覆设定厚度、长度、材料的特种涂层，然后进入固化装置中。

2.利用权利要求1所述装置的在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后，被激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射；步骤二，飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域，形成长周期光栅；步骤三，根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号，位于飞秒激光器中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射激光脉冲；步骤四，位于涂覆装置上的计数器接收脉冲信号并在计数达到设定值时启动；步骤五，涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度，随后进入固化炉中固化；步骤六，多个涂覆装置串联，在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器；主动牵引轮夹住光纤，根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号，由以下公式计算：

r＝2×π*R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即外弧边单位转动距离；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

3.根据权利要求2所述的在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法，其特征在于，激光器中脉冲计数器的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔，当计数值达到后清零。

4.根据权利要求2或3所述的在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法，其特征在于，当系统启动时，激光器发射第一个激光脉冲，随后各脉冲计数器全部清零，并以此为开始计数点，所刻写的光栅以刻写位置对称分布。

5.根据权利要求2或3所述的在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法，其特征在于，当涂覆装置中的脉冲计数器第一次计数时，其设定值为(L0±k)/r，其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度；随后脉冲计数器计数清零，并且后续设定值为L/r。

6.利用权利要求1所述装置的在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后，被激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射；步骤二，飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域，形成长周期光栅；步骤三，根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号，位于主动牵引轮中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射脉冲信号；步骤四，激光器接收脉冲信号并发射激光脉冲；涂覆装置接收脉冲信号，经过延时程序后，启动特种涂覆转置；步骤五，涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度，随后进入固化炉中固化；步骤六，多个涂覆装置串联，能够在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

7.根据权利要求6所述的在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法，其特征在于，主动牵引轮夹住光纤，根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号，由一下公式计算：

r＝2×π*R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即外弧边单位转动距离；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。