[发明专利]基于可移动透镜系统的弱反射光栅的反射率控制方法、制作装置

说明书

本发明提供了一种基于可移动透镜系统的弱反射光栅的反射率控制方法、制作装置，制作装置包括：激光器、凹透镜、凸透镜、柱面镜、相位掩模版和至少用于调整凹透镜位置的控制装置。其中，激光器发射出的激光通过凹透镜、凸透镜、柱面镜整形后被相位掩模版衍射产生相干，在光纤上刻写弱反射光栅；本发明通过至少调节凹透镜的位置可以实现光栅长度的调整，进而调整光栅的反射率。本发明通过调节弱反光栅制作装置的透镜扩束系统实现弱反射光栅的反射率调整，相较于传统光衰减器，避免了长时间激光照射导致的设备损毁，从而在不降低光纤刻写系统稳定性的情况下实现了光栅反射率的调整。

技术领域

本发明涉及光栅制作领域，特别涉及一种基于可移动透镜系统的弱反射光栅的反射率控制方法和弱反光栅制作装置。

背景技术

弱反射光栅一般是指反射率在1‰以下的光纤光栅，这类光栅通常被用于基于光栅的反射光波长或反射强度随应力或者温度变化的光纤光栅传感系统中。相较于普通光纤光栅，这类光栅的传输损耗相较于正常光栅低很多，同时光栅之间的反射信号的串扰效应也比较弱，所以弱反射光栅可以实现普通光栅无法实现的单光纤上的多光栅串联，极大的提升了光栅串联复用的数量，从而降低了光纤光栅传感系统的复杂程度，极大的促进了光纤光栅传感系统的发展。

目前常见的弱反射光栅的制作装置的基本原理十分相似，都是利用了光致光纤折射率变化。以248nm紫外光为例，248nm激光会导致光纤中锗氧缺陷发生变化，从而导致光纤中产生色心，进而改变光纤的折射率。激光器发射出的紫外光通过相位掩模版后产生的±1级衍射条纹在掩模版的附近形成相干条纹或者通过泰伯干涉仪产生相干条纹，将光纤置于相干条纹处即可在光纤上形成弱反射光栅。然而弱反射光栅的反射率需要进行调整，以确保在不降低光纤光栅传感系统的传感灵敏度的情况下，其反射率尽可能低，从而能够充分延长弱反射光纤光栅的传感长度。光栅的反射率可以通过调节光栅长度和光致折射率变化的强度来调整，然而由于激光器的脉冲能量一般无法连续调节，所以需要各种其它方式来进一步精确调节激光器的脉冲强度。

目前常用的调节方式为使用连续光衰减器，然而光衰减器在承受过高的光功率时会产生损伤，无法使用在高光功率的设备中，同时在连续长时间制作弱反光栅时也会受到损伤，因而探索新的光栅反射率调节方法十分有必要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于可移动透镜系统的弱反射光栅的反射率控制装置。本发明提出通过调节用于激光器光束整形的透镜系统来控制光栅反射率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于可移动透镜系统的弱反射光栅的反射率控制方法，所述弱反射光栅通过激光器发射出的激光经凹透镜、凸透镜、柱面镜整形后被相位掩模版衍射产生相干，在光纤上刻写获得；该方法具体为：

通过至少调整凹透镜(或同时调节凹透镜凸透镜、柱面镜)的位置实现光纤处光栅长度的调整，进而调整弱反射光栅的反射率。其中，凹透镜与凸透镜之间的距离越大，光纤处光斑长度越小，装置所制作的弱反射光栅的反射率越小。

包括：激光器、凹透镜、凸透镜、柱面镜、相位掩模版。其中，激光器发射出激光通过凹透镜、凸透镜、柱面镜整形后被相位掩模版衍射产生相干，在光纤上刻写弱反射光栅，通过调节凹透镜的位置可以实现光栅长度的调整，进而调整光栅的反射率。

进一步地，通过分析光路根据凸透镜与所述凹透镜之间的距离与光纤处光斑长度的关系调整凹透镜的位置：

其中：