基于飞秒激光直写法制备的长周期光纤光栅的传感特性研究

发布时间：2025-05-05 02:33

　　光纤光栅类传感器具有体积小、耐高温、高压和抗电磁辐射干扰等优点,因此在涉及国防工业、航空航天等极端苛刻环境的传感领域中,受到了国内外专家学者们的青睐。长周期光纤光栅（Long-period fiber grating,LPFG）作为光纤光栅传感器大家族的重要成员之一,与光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）相比,LPFG光栅周期更大,通常为几十到几百微米,在内部是同向的纤芯基模和包层模之间的相互耦合,耦合波长对外界环境参量变化更加敏感,具有更高的温度、应变和折射率灵敏度,同时其还具备插入损耗小、带宽宽、背向反射低等优点,在光通讯和光纤传感领域有广阔的发展前景。传统的紫外（UV）激光刻写光栅技术可以制备出光谱性能优异的光纤光栅。但是这种方法需要事先对光纤进行增敏化处理,而且在温度过高的环境中（400℃以上）,会发生折变量的退化。飞秒激光技术作为近些年来光栅制作工艺的巨大突破,其对刻写的光纤没有光敏性要求,而且能够承受高温环境（1000℃）,增加了光纤光栅的实际应用价值。我们以飞秒激光微纳加工技术为手段,采用800nm红外飞秒激光,通过激光扫描直写法在单模石英光纤中...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1FBG原理示意图

图1.1FBG原理示意图1978年，加拿大通讯研究中心的K.O.Hill团队通过488nm可见光波长的氩离子激光器采用驻波干涉法制成了世界上第一根FBG[1]，但由于光栅制备方法的缺陷，写入光栅效率低下，在这之后很长一段时间内光纤光栅发展的脚步缓慢一直到198....

图1.2（a）双光束干涉法制备光栅装置示意图（b）相位掩模法制备光栅装置示意图

图1.1FBG原理示意图1978年，加拿大通讯研究中心的K.O.Hill团队通过488nm可见光波长的氩离子激光器采用驻波干涉法制成了世界上第一根FBG[1]，但由于光栅制备方法的缺陷，写入光栅效率低下，在这之后很长一段时间内光纤光栅发展的脚步缓慢。一直到19....

图1.3双光束干涉曝光光路

耦合的角度研究了FBG与LPFG的形成机理与光础[7]。栅的制备方法法五花八门，全息干涉曝光法、振幅掩模法、激电法、腐蚀刻槽法、机械弯曲法[8-27]，这些制作自的优点和不足。光法法是利用两束相干紫外光在光敏光纤侧面形成干相干光束间的夹角，可以改变干涉条纹的间距获激光光源....

图1.4离子注入法写入长周期光纤光栅

吉林大学硕士学位论文掩模法模法是目前制备LPFG最主要的方法，LPFG的光栅周期通常工精度不高的金振幅掩模板，紫外光经过掩模板照射到光敏FG。注入法能氢（H+）氦（He2+）离子束，沿光纤轴向方向周期性注入光包层周期性局部密度增加，这种方法最高可形成10-2折变量先对光纤....

本文编号：4042987