[发明专利]一种飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压测试方法

说明书

本发明涉及一种飞秒激光直写光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的金属镀膜气压探针。该传感器首先使用飞秒激光直写技术进行FBG制备，将带涂覆层的光纤置于三维移动平台上，保证视野清晰，将飞秒激光光斑聚焦至纤芯，采用直写方式在纤芯区域制备FBG。其次使用光纤精密切割装置将光纤光栅切断，并在其端面进行金属镀膜，制成光纤气压探针。采用本发明提供的技术方案制作的飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压探针为全光纤结构，可避免电磁干扰，耐高温，结构及制作工艺简单，可靠性好、灵敏度高。

技术领域

本发明属于光纤传感器件领域，特别涉及一种飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压测试方法。

背景技术

光纤传感器具有诸多优良特性，可实现复杂环境下的测量工作具有非常广泛的应用价值。它具有抗电磁干扰、抗辐射、灵敏度高、重量轻、绝缘防爆、耐腐蚀等特点，且光纤尺寸微小，具有良好的光传输性能。在光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是常见的传感器件，具有结构简单、体积小、动态范围大、灵敏度高等优势，在航空航天、桥梁水利、周界安防、生物医学等重要领域中受到广泛关注。FBG是一种在纤芯内形成的空间相位周期性分布的栅类结构，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。

然而，如何改变传统光纤FBG传感器单点检测的局限性、扩展检测对象范围，是光纤传感器的发展方向。普通光纤FBG传感器为圆柱型结构，无法直接对周围环境的压力特性进行检测。通过在光纤光栅的截断面进行金属镀膜，当外界环境的压力大小改变时，金属镀膜的反射率发生变化，导致光纤光栅反射端的光强发生变化，从而实现外界气压环境的传感。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种飞秒激光直写 FBG的金属镀膜气压测试方法，本发明提供的技术方案制作的飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压探针为全光纤结构，可避免电磁干扰，耐高温，结构及制作工艺简单，可靠性好、灵敏度高，增加装置的适用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压探针制备方法，所述方法具体包括以下步骤：

(a)飞秒激光制备光纤布拉格光栅，步骤a1、将带涂覆层的单模光纤置于三维移动平台上，保证视野清晰；步骤a2、将飞秒激光光斑聚焦至所述单模光纤的纤芯上，采用直写方式在所述纤芯区域制备光纤布拉格光栅；

(b)制备光纤气压探针，步骤b1、采用光纤精密切割设备定位到所述飞秒激光制备的光纤布拉格光栅位置，从所述光栅栅区截至处切断，形成端面；步骤b2、在所述端面进行压力敏感型金属镀膜，制成光纤气压探针。

一种飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压测试方法，所述方法具体包括以下步骤：步骤201、将光纤气压探针置于密闭气室内，通过光纤环行器与光源、光纤传感分析仪相连；步骤202、改变所述光纤气压探针待测环境内的气体压力，进行气压传感测试；步骤203、所述光纤环行器将光纤布拉格光栅的反射干涉光谱传输至所述光纤传感分析仪，所述光纤传感分析仪形成反射光谱谱线。

优选的，所述光源采用波段范围为1520-1610nm的ASE光源。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的技术方案制作的飞秒激光直写FBG的金属镀膜气压探针为全光纤结构，可避免电磁干扰，耐高温，结构及制作工艺简单，可靠性好、灵敏度高。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为基于飞秒激光制备FBG的加工原理图；

图2为采用直写方式在纤芯区域制备FBG的结构；