一種在線光纖光柵制備系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在線光纖光柵的制備系統，屬于光纖光柵制備技術領域。
【背景技術】
[0002]光纖光柵是目前最具有代表性、最具有發展前途的光纖無源器件之一，具有插入損耗小、消光比高等優點，在光纖激光器、光纖放大器、光纖濾波器、光纖傳感器和光纖通信系統等方面有廣泛用途。在光纖傳感領域，光纖光柵的優勢尤其突出，大規模復用將能構成長距離多參量光纖光柵傳感網絡。
[0003]大數量的光纖光柵串接成為陣列，是構成大規模光纖光柵傳感網絡的基礎。傳統上制備光纖光柵陣列的方法是，先將成品光纖截成段，將光纖表面的有機保護層剝除，采用激光曝光制備光柵，對光柵進行二次涂敷，再采用焊接的方法將每一小段的光纖，也就是每一個單獨的光柵串接起來。由于是單個制備光柵，制備效率低，光柵的質量不穩定。剝除光纖表面的有機保護層會大大損害光纖的抗拉強度，而且光纖焊接處也容易出現斷纖的情況，導致光纖系統的可靠性變差。此外，光纖焊接造成接入損耗顯著增高，無法做到大數量復用和較低損耗。
[0004]在光纖拉絲塔上，在拉制光纖的過程中制備光纖光柵并形成陣列的方法可以解決以上問題。在光纖拉制過程中，對裸光纖進行激光曝光，實現在線寫入光柵，再對光纖及光柵進行涂覆，能有效地避免剝除有機保護層對光纖強度造成損害。在光纖移動過程，對光纖多次曝光而寫入多個光柵并形成陣列，可以免去焊接過程，避免焊接光纖而增高接入損耗。
[0005]但現有的動態在線制備光纖光柵的系統也存在著一些問題:其一，米用光分光路干涉法制備光柵，是通過旋轉兩塊反射鏡的角度來改變寫入光柵的布喇格波長。由于布喇格波長對反射鏡的角度非常敏感，波長精度控制在Inm以內時需要性能極高的控制設備，因而控制難度大，導致光柵的一致性差；其二，刻寫采用的光路較長，需要經過多次反射、轉折，因此要求有很好的隔振平臺和穩定的工作環境，但在實際操作過程中，影響因素很多，這也會影響光柵的一致性差；第三，刻寫光源為248nm激光，激光束的均勻性、激光脈沖的穩定性、激光束瞄準點的穩定性以及相干性較低，使得所制備的光柵譜形差、一致性差，導致光柵陣列的質量不高。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的問題在于針對上述現有技術存在的不足提供一種動態在線光纖光柵的制備系統，它不僅設置合理，性能穩定，制作效率高，而且制成的光柵精度高、光柵譜形好、一致性高。
[0007]本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為:
包括拉絲塔和光柵刻寫裝置，所述的拉絲塔包括拉絲爐和安設在拉絲爐上方的預制棒夾持送料裝置，在拉絲爐出爐口下方安設裸光纖測徑儀，在裸光纖測徑儀的下方安設刻寫光柵裝置，順著裸光纖的垂直下行方向在刻寫光柵裝置的下方設置光纖涂覆固化裝置，光纖涂覆固化裝置的下方設置抽絲收線機構，其特征在于所述的刻寫光柵裝置包括相位掩模板和193nm準分子激光器，相位掩模板緊靠裸光纖中心設置，193nm準分子激光器輸出端間隔安設光闌和透鏡，193nm準分子激光器輸出單脈沖激光束，通過光闌整形，再經過透鏡聚焦，照射到相位掩模板上。
[0008]按上述方案，所述的光闌和透鏡沿激光束直線方向設置，單脈沖激光束保持直線傳輸并垂直于裸光纖，激光束通過掩模板輻照到裸光纖上。
[0009]按上述方案，所述的193nm的準分子激光器輸出的單脈沖激光束的脈寬小于或等于4ns ；193nm的準分子激光器與計算機相聯。
[0010]按上述方案，所述的相位掩模板與裸光纖中心間距小于或等于0.5mm。
[0011]按上述方案，在光纖涂覆固化裝置下方安設光纖測徑儀。
[0012]按上述方案，所述的抽絲收線機構包括張力測量儀和安設在其一側的抽絲輪，抽絲輪的另一側設置抽絲收線速度匹配裝置和收線盤。
[0013]按上述方案，在抽絲輪和抽絲收線速度匹配裝置之間設置有光柵位置標記裝置。
[0014]按上述方案，所述的光纖涂覆固化裝置為二級涂覆固化裝置，包括順著裸光纖的垂直下行方向順序設置一級涂覆器和一級紫外固化爐、二級涂覆器和二級紫外固化爐。
[0015]按上述方案，所述的抽絲輪的拉絲速度為2~30m/min，通常為15m/min。
[0016]本發明的有益效果在于:1、設置合理，可動態在線連續制備光纖光柵陣列，制作效率高；2、采用相位掩模法，對于指定的光纖和特定的相位掩模板，光纖的有效折射率和掩模板的周期是固定的，所制作的光纖光柵的波長是一個穩定值，可以達到精確控制光柵布喇格波長的目的，特別是可以在一根光纖制備多個相同的光柵，從而可以制備出高質量光柵陣列；3、193nm準分子激光相干性、均勻性和穩定性好，峰值功率高，脈寬窄，光柵制作效率高，刻寫的光柵中心波長穩定，光柵譜形好、光柵的反射率一致性高；4、激光器輸出的單脈沖激光束經整形光闌、聚焦透鏡、相位掩模板，輻照到裸光纖上寫入光柵，光路為直線并垂直于裸光纖，不采用反射鏡來改變光路走向，提高了光路的穩定性，從而提高光柵陣列的一致性。本發明解決了拉絲塔上在線制備光柵的穩定性差、可靠性差和光柵質量差、效率低的冋題。
【附圖說明】
[0017]圖1為用于本發明的拉絲塔系統示意圖。
[0018]圖2為圖1中刻寫光柵裝置及其光路部分的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖來進一步說明本發明的實施例。
[0020]由拉絲塔和刻寫光柵裝置組成，包括拉絲爐2和安設在拉絲爐上方的預制棒夾持送料裝置1，在拉絲爐出爐口下方安設裸光纖測徑儀3，在裸光纖測徑儀的下方安設刻寫光柵裝置5，順著裸光纖4的垂直下行方向在刻寫光柵裝置的下方順序設置一級涂覆器6和一級紫外固化爐7、二級涂覆器8和二級紫外固化爐9，二級紫外固化爐下方安設光纖測徑儀10用以檢測涂覆光纖11的外徑，涂覆光纖然后通過張力測量儀12轉接抽絲輪13，經過光柵位置標記裝置14和抽絲收線速度匹配裝置15收攏至收線盤16。抽絲輪的拉絲速度為2~3