[发明专利]一种波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列的制备方法

说明书

本发明涉及一种波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1)，飞秒激光刻写装置在同一根聚酰亚胺光纤上连续刻写多个不同波长的光纤布拉格光栅，形成聚酰亚胺光纤光栅阵列；步骤2)，将步骤1)得到的聚酰亚胺光纤光栅阵列从刚性导热管的开口处置入其内腔，然后采用橡胶限位管将聚酰亚胺光纤光栅阵列固定，最后在刚性导热管的开口处注入耐高温无机胶进行固定，制得波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列。本发明制备得到低反射率、低偏振相关、低插损和耐高温性好的光纤光栅，可以在300‑1000℃高温条件下稳定工作，适合航空航天、机载过热、石油化工和电力工业等极端环境。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感阵列领域，更具体地说，涉及一种波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列的制备方法。

背景技术

随着光纤传感技术的发展及其传感能力的飞速提升，光纤传感网络正在向大容量和多参量测量方向发展。在光纤传感技术中，光纤光栅传感技术是其非常重要的一种传感技术。它除了包括光纤传感技术的所有优点以外，还有其特有的一些优势：可以在单根光纤中写入很多光栅，组成传感阵列，实现分布式传感等，广泛用于各类设备及环境监测。但在许多极端条件下，如飞机发动机温度监测中，普通光纤传感器难以在在高温环境下保持稳定工作，传感器如果不能及时发现问题，将会给人们生命安全带来极大威胁。

专利申请号为201710188727.0的中国发明专利公开了“一种光纤，其制备方法及其光纤光栅阵列”，其利用紫外激光透过紫外光透明涂层材料，直接在石英玻璃光纤芯部刻写光栅。但该技术方案中紫外激光制备的光纤光栅热稳定性差，高温条件下易被擦除，需要繁琐的光纤载氢预处理，因此难以满足极端高温环境中的应用需求。吕京生等人提出一种基于动态相位掩模板法的啁啾光纤光栅的制作方法(激光与光电子学进展，2017，54(02)：020603)，其在对光纤的扫描曝光过程中，相位掩模板沿长度方向周期性抖动，抖动幅度随光栅扫描长度的变化而变化，使FBG的相位随着掩模板位置的变化而变化，实现了FBG周期的线性调制。但该方法易受到震动影响，对栅装置的机械稳定性和诱导光源稳定性要求较高，得到光栅耐高温性差。

目前，制备波分时分复用光纤光栅阵列的方法，存在工序复杂，生产效率低，得到的光栅耐高温性差，反射率不理想等问题，亟待解决。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列的制备方法，该方法与现有技术相比，加工工序更简单，加工速度更快，制备的光纤光栅阵列具有更好的高温稳定性和低反射率，适合航空航天、机载过热、石油化工和电力工业等极端环境。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

设计一种波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1)，飞秒激光刻写装置在同一根聚酰亚胺光纤上连续刻写多个不同波长的光纤布拉格光栅，形成聚酰亚胺光纤光栅阵列；

步骤2)，将步骤1)得到的聚酰亚胺光纤光栅阵列从刚性导热管的开口处置入其内腔，然后采用橡胶限位管将聚酰亚胺光纤光栅阵列固定，最后在刚性导热管的开口处注入耐高温无机胶进行固定，制得波分时分复用低反射率高温光纤光栅阵列。

在上述方案中，所述步骤1)中，所述聚酰亚胺光纤是由在直径80-660μm的裸光纤外涂覆单边厚度为10-25μm的聚酰亚胺涂层制得。

在上述方案中，所述步骤1)中，所述聚酰亚胺光纤光栅阵列的中心波长为1520-1558nm，相邻光栅的波长间隔为2nm。

在上述方案中，所述步骤1)中，相邻光栅的间距为5cm，光栅的长度为5-10mm，光栅的3db带宽为0.2-0.3nm。