CN114966952A - 一种长周期光纤光栅制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种长周期光纤光栅制备方法,应用于光纤制备装置;所述光纤制备装置包括:装置主体、夹具与放电器;所述夹具用于夹持光纤,且可转动设置于所述装置主体上;所述放电器设置于所述装置主体上;该方法包括以下步骤:剥除光纤的涂覆层使得所述光纤表面形成刻写段;通过所述放电器和所述夹具对所述刻写段进行旋转刻写工序;对进行刻写工序后的所述刻写段表面覆盖纳米纤维层。纳米纤维层覆盖于刻写段上,可以于长周期光纤光栅表面形成保护膜,增加长周期光纤光栅整体的机械强度,同时不影响长周期光纤光栅本身的性能,有效解决现有的长周期光纤光栅制作后整体机械强度较低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及光纤光栅技术领域,尤其涉及一种长周期光纤光栅制备方法。
背景技术
根据光纤光栅周期的长短不同,可将周期性的光纤光栅分为短周期(∧<1μm)和长周期(∧>1μm)两类。在长周期光纤光栅常用的写入方法中,由于电弧放电法不需要对光纤进行增敏处理且不需要复杂昂贵的激光设备,因此应用较广。同时,由于螺旋的长周期光纤光栅具备与光栅旋转方向相关的圆偏振选择性,因此逐渐受到关注。
制造长周期光纤光栅需要将光纤的涂覆层剥除,但这事实上会导致光纤光栅整体的机械强度降低。。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的是提供一种长周期光纤光栅制备方法,用于解决现有的长周期光纤光栅制作后整体机械强度较低的问题。
为达到上述技术目的,本申请提供一种长周期光纤光栅制备方法,应用于光纤制备装置;
所述光纤制备装置包括:装置主体、夹具与放电器;
所述夹具用于夹持光纤,且可转动设置于所述装置主体上;
所述放电器设置于所述装置主体上;
该方法包括以下步骤:
剥除光纤的涂覆层使得所述光纤表面形成刻写段;
通过所述放电器和所述夹具对所述刻写段进行旋转刻写工序;
对进行刻写工序后的所述刻写段表面覆盖纳米纤维层。
进一步地,所述旋转刻写工序包括:扭转步骤与刻写步骤;
所述扭转步骤为所述夹具带动所述光纤的扭转预设角度;
所述刻写步骤为所述放电器对扭转后的所述光纤进行刻写。
进一步地,所述旋转刻写工序中,所述扭转步骤与刻写步骤循环预设次数。
进一步地,所述预设角度为60°。
进一步地,所述光纤的两端分别连接光谱仪与光源。
进一步地,所述刻写段由两段端部剥除涂覆层的光纤拼接而成。
从以上技术方案可以看出,本申请提供一种长周期光纤光栅制备方法,应用于光纤制备装置;所述光纤制备装置包括:装置主体、夹具与放电器;所述夹具用于夹持光纤,且可转动设置于所述装置主体上;所述放电器设置于所述装置主体上;该方法包括以下步骤:剥除光纤的涂覆层使得所述光纤表面形成刻写段;通过所述放电器和所述夹具对所述刻写段进行旋转刻写工序;对进行刻写工序后的所述刻写段表面覆盖纳米纤维层。纳米纤维层覆盖于刻写段上,可以于长周期光纤光栅表面形成保护膜,增加长周期光纤光栅整体的机械强度,同时不影响长周期光纤光栅本身的性能,有效解决现有的长周期光纤光栅制作后整体机械强度较低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种光纤制备设备示意图;
图2为本申请实施例提供的一种长周期光纤光栅制备方法的流程图;
图3为本申请实施例提供的一种长周期光纤光栅制备方法制备的光栅在13个周期数情况下的透射光谱示意图;
图4为本申请实施例提供的一种长周期光纤光栅制备方法制备的光栅在25个周期数情况下的透射光谱示意图;
图5为本申请实施例提供的一种长周期光纤光栅制备方法制备的光栅在经扭转步骤再经刻写步骤后的光栅透射光谱示意图;
图中:10、装置主体;20、夹具;30、放电器;31、电极;40、光纤;50、移动桩。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请所请求保护的范围。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可更换连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
请参阅图1,本申请实施例中提供的一种长周期光纤光栅制备方法,应用于光纤制备装置;光纤制备装置包括:装置主体10、夹具20与放电器30;夹具20用于夹持光纤40,且可转动设置于装置主体10上;放电器30设置于装置主体10上。
其中,夹具20可以包括两个,从而分别夹持光纤40的两端。夹具20在装置主体上;以光纤40的轴向为水平方向,则夹具20在装置主体10上的转动方向为竖直方向,与光纤40的轴向垂直。放电器30可以由两个电极31组成。两个电极31分别设置于光纤40沿径向的两端。为了便于调控夹具20的位置,夹具20可以安装于滑动桩50上;滑动桩50沿光纤40的轴向可滑动设置于装置主体10上。
请参阅图2,本方法包括以下步骤:
S1、剥除光纤40的涂覆层使得光纤40表面形成刻写段。
具体来说,可以准备两段光纤40,并剥除二者的端部表面的涂覆层,通过无尘纸沾上酒精擦洗进行清洁后,将内端面切割平整,最后通过光纤熔接机将二者熔接,形成刻写段。
S2、通过放电器30和夹具20对刻写段进行旋转刻写工序。
S3、对进行刻写工序后的刻写段表面覆盖纳米纤维层。
具体来说,纳米纤维层可以将整个长周期光纤光栅包覆,从而可以保护长周期光纤光栅不被氧化,增加整体的韧性与机械强度。同时,由于纳米纤维的直径与光波长相当,因此纳米纤维层还可以增强整体的透光性,同时使得被纳米纤维层缠绕的长周期光纤光栅的光纤传感器温度灵敏度与应力灵敏度均更高。
需要说明的是,纳米纤维层可以由静电纺丝机QZNT-E01通过静电纺丝制作纳米纤维。并将制作后电纺纳米纤维用小钳子一圈一圈的缠绕在长周期光纤光栅表面形成纳米纤维层。纳米纤维因为具有较大的比表面积与较高的机械性能,使得基体材料和纤维之间的相互作用得到了增强。
同时,通过本实施例提供的光纤制备装置,可以直接对光纤40进行扭转,并配合放电器30进行同步电弧放电操作。相比于现有的预先制备以扭转螺旋的长周期光纤光栅的方式来说,具备更高的灵活度。
光纤制备设备连接有计算机,可以对长周期光纤光栅的光栅周期和光栅周期数、放电器30的放电时间和放电强度以及夹具20的旋转角度和旋转速度等参数进行自动调节。使得可以通过计算机实现一键自动化制造长周期光纤光栅。
如图3所示,通过本实施例提供的光纤制备装置,在电极放电强度Iarc为16.8mA,放电时间Tarc为0.7s,光栅周期∧为650μm,周期数N为13个,使用的光纤型号是G.652D,插入损耗为2dB。
如图4所述,通过本实施例提供的光纤制备装置,电极放电强度Iarc为16.8mA,放电时间Tarc为0.7s,光栅周期∧为650μm,周期数N为25个,使用的光纤型号是G.652D,插入损耗为2dB。
作为进一步地改进,旋转刻写工序包括:扭转步骤与刻写步骤;扭转步骤为夹具20带动光纤40的扭转预设角度;刻写步骤为放电器30对扭转后的光纤40进行刻写。
具体来说,通过本实施例提供的光纤制备装置,可以在夹具20对光纤40进行扭转的同时,启动放电器30对光纤40进行同步刻写。而在本实施例中,通过先进行扭转步骤后,再进行刻写步骤的方式,可以增加长周期光纤光栅的透射光谱的谐振峰深度以及增加消光比。
请参阅图5,在电极放电强度Iarc为11.5mA、放电时间Tarc为1.5s、光栅周期∧为554μm、周期数N为5个、使用的光纤型号是G.652D的情况下,主谐振峰位于1563.2nm处,而且只用了5个周期消光比就达到了接近51dB。
其中,在完整的旋转刻写工序中,扭转步骤与刻写步骤循环预设次数。也即在进行第一次扭转步骤后,放电器30进行第一次刻写步骤;之后进行第二次扭转步骤后,放电器30进行第二次刻写步骤,如此循环直至达到预设次数要求。
需要说明的是,在每一次进行完扭转步骤后,可以通过滑动桩50带动夹具20移动光纤40的位置。
在本实施例中,预设角度为60°,可以在较少的周期内刻写出了较深的谐振峰,减少了刻写的次数。
进一步地,光纤40的两端分别连接光谱仪与光源,从而可以通过光谱仪实时监测长周期光纤光栅制备过程中透射光谱,以此可以实时分析每个周期光谱的变化,也可以分析在放电时光谱的变化,光纤40移动时光谱的变化,夹具20旋转时光谱的变化。
通过本实施例提供的长周期光纤光栅制备方法可以在普通单模光纤,多模光纤,双包层光纤,少模光纤,光子晶体光纤,空芯光纤和微结构光纤上制备长周期光纤光栅,实现自动化控制制造长周期光纤光栅,整体操作简易方便且可以提高长周期光纤光栅的制造效率和稳定性。
以上为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照实例对本申请进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但是凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种长周期光纤光栅制备方法,其特征在于,应用于光纤制备装置;
所述光纤制备装置包括:装置主体、夹具与放电器;
所述夹具用于夹持光纤,且可转动设置于所述装置主体上;
所述放电器设置于所述装置主体上;
该方法包括以下步骤:
剥除光纤的涂覆层使得所述光纤表面形成刻写段;
通过所述放电器和所述夹具对所述刻写段进行旋转刻写工序;
对进行刻写工序后的所述刻写段表面覆盖纳米纤维层。
2.根据权利要求1所述的长周期光纤光栅制备方法,其特征在于,所述旋转刻写工序包括:扭转步骤与刻写步骤;
所述扭转步骤为所述夹具带动所述光纤的扭转预设角度;
所述刻写步骤为所述放电器对扭转后的所述光纤进行刻写。
3.根据权利要求2所述的长周期光纤光栅制备方法,其特征在于,所述旋转刻写工序中,所述扭转步骤与刻写步骤循环预设次数。
4.根据权利要求3所述的长周期光纤光栅制备方法,其特征在于,所述预设角度为60°。
5.根据权利要求1所述的长周期光纤光栅制备方法,其特征在于,所述光纤的两端分别连接光谱仪与光源。
6.根据权利要求1所述的长周期光纤光栅制备方法,其特征在于,所述刻写段由两段端部剥除涂覆层的光纤拼接而成。
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