一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發明的目的在于提供一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置。由激光光源、光纖隔離器、光纖環形器、傾斜布拉格光纖光柵、凹槽、第一光功率計和第二光功率計組成。鍍膜時，將傾斜布拉格光纖光柵浸沒在凹槽的液體材料中。同時打開激光光源輸出一定功率的激光，當輸出的激光向右傳播至傾斜布拉格光纖光柵，一部分在纖芯中傳播的激光將會被反射進入光纖的包層中。因激光在該柵區的側表面產生的光熱和光壓效應，待鍍膜的材料分子會被吸附在傾斜布拉格光纖光柵的側表面，以達到均勻鍍膜的效果。第一光功率計和第二光功率計分別用于監測鍍膜時經過傾斜布拉格光纖光柵和被其反射回的激光的光功率大小。
【專利說明】
一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置
技術領域
[0001]本發明提出了一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，屬于光纖鍍膜領域。
【背景技術】
[0002]傾斜布拉格光纖光柵與布拉格光纖光柵類似，不同之處在于布拉格光纖光柵的光柵面與光纖軸向方向垂直，而傾斜布拉格光纖光柵的光柵面不再與光纖軸向方向垂直而是傾斜了一定的角度。當入射光進入傾斜光纖光柵的柵區時，部分纖芯光會被反射進入包層，從而激發出大量的包層模，激發出的包層模對外界環境的變化特別敏感，尤其是周圍折射率的變化。傾斜布拉格光纖光柵傳感器已經被廣泛地應用于傳感領域。在光纖光柵的側表面均勻鍍上薄膜材料可以制作成新型的基于傾斜布拉格光纖光柵的光纖薄膜傳感器。制成的光纖薄膜傳感器可應用于相對濕度、氣體、生物以及化學等傳感領域。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置。通過將一定功率的激光輸入到傾斜布拉格光纖光柵中，當激光經過傾斜的光柵柵區時，激光會被反射進入光纖包層，從而在光纖光柵的包層處產生大量熱量，同時，該柵區的側表面還會形成光壓。將光纖光柵浸入不同種類的液體材料后，利用該光熱效應以及光壓效應，可以在光纖光柵的側表面均勻鍍上不同種類的薄膜。
本發明通過以下技術方案實現:
[0004]本發明提供了一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:由激光光源(I)、光纖隔離器(2)、光纖環形器(3)、傾斜布拉格光纖光柵(4)、凹槽(5)、第一光功率計(6)和第二光功率計(7)組成;光纖隔離器(2)用于防止系統中反射回的激光對激光光源(I)造成損害;凹槽(5)用于放置待鍍膜的液體材料;第一光功率計(6)用于監測激光透過傾斜布拉格光纖光柵(4)后的輸出激光功率的大小;第二光功率計(7)用于監測被傾斜布拉格光纖光柵(4)反射回的激光功率的大小;光纖隔離器(2)左端與激光光源(I)連接，右端與光纖環形器(3)左邊第一接口連接，光纖環形器(3)右邊第二接口連接傾斜布拉格光纖光柵(4)，第一光功率計(6)與傾斜布拉格光纖光柵(4)右端口連接，第二光功率計(7)與光纖環形器(3)下邊第三接口連接。
[0005]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:激光光源(I)的波長和功率均可調諧，工作波長范圍900nm?1600nmo
[0006]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:鍍膜過程中，激光光源(I)輸出的光功率范圍3mW?300mW。
[0007]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:傾斜布拉格光纖光柵(4)的光柵傾斜角度范圍1°?10°。
[0008]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:待鍍膜材料為液狀溶液。
本發明的工作原理是:
[0009]激光光源(I)輸出的具有一定功率的激光傳播至傾斜布拉格光纖光柵(4)時，部分在纖芯中傳播的激光將會被傾斜的光柵面反射進入光纖的包層中，在光纖包層中傳播的激光將會產生大量的熱量，同時，該柵區的側表面還會形成光壓。將傾斜布拉格光纖光柵(4)浸入到待鍍膜材料的液狀溶液，其周圍的液體材料將會被均勻的加熱。因光熱和光壓效應，待鍍膜的材料分子會被吸附在傾斜布拉格光纖光柵(4)的側表面，以達到均勻鍍膜的效果。
[0010]通過調節激光光源(I)輸出光功率的大小，可以達到調節傾斜布拉格光纖光柵(4)附近產生的熱量的大小。該方法可以解決薄膜吸附不牢固的問題。
[0011]將傾斜布拉格光纖光柵(4)浸入到待鍍膜材料的液狀溶液的時間長短不同，最終傾斜布拉格光纖光柵(4)側表面鍍上的材料薄膜的厚度也將會不一樣。
[0012]本發明的有益效果是:普通的加熱鍍膜會使得圓柱型的傾斜布拉格光纖光柵受熱不均勻，從而導致最終的鍍膜效果很不理想。本發明利用激光的光熱和光壓效應，可以使圓柱型傾斜布拉格光纖光柵受熱均勻，從而在傾斜布拉格光纖光柵的側表面獲得均勻的鍍膜效果。本發明提出的鍍膜裝置操作簡便且價格低廉，獲得的薄膜均勻度較佳。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置示意圖；
[0014]圖2是本發明的傾斜布拉格光纖光柵結構以及激光在其內部傳播時的光路不意圖；
[0015]圖3是本發明鍍膜方法的實驗光譜圖，液狀材料選取的是氧化石墨烯乙醇溶液。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述:
[0017]參見附圖1，一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:由激光光源(I)、光纖隔離器(2)、光纖環形器(3)、傾斜布拉格光纖光柵(4)、凹槽(5)、第一光功率計(6)和第二光功率計(7)組成;光纖隔離器(2)用于防止系統中反射回的激光對激光光源(I)造成損害;凹槽(5)用于放置待鍍膜的液體材料;第一光功率計(6)用于監測激光透過傾斜布拉格光纖光柵(4)后的輸出激光功率的大小;第二光功率計(7)用于監測被傾斜布拉格光纖光柵(4)反射回的激光功率的大小;光纖隔離器(2)左端與激光光源(I)連接，右端與光纖環形器(3)左邊第一接口連接，光纖環形器(3)右邊第二接口連接傾斜布拉格光纖光柵(4)，第一光功率計(6)與傾斜布拉格光纖光柵(4)右端口連接，第二光功率計(7)與光纖環形器(3)下邊第三接口連接。
[0018]將傾斜布拉格光纖光柵(4)懸空放置于凹槽(5)中并且兩端固定，將液體材料倒入凹槽(5)使傾斜布拉格光纖光柵(4)淹沒。同時打開激光光源(I)輸出一定功率的激光。輸出的激光經過光纖隔離器(2)后，由光纖環形器(3)左邊第一接口進入光纖環形器(3)，然后再由光纖環形器(3)右邊第二接口出射，射出的激光將會向右傳播至傾斜布拉格光纖光柵
(4)，此時，一部分在纖芯中傳播的激光將會被反射進入光纖的包層中。包層中傳播的激光將會產生大量的熱量，同時，該柵區的側表面還會形成光壓。因光熱和光壓效應，待鍍膜的材料分子會被吸附在傾斜布拉格光纖光柵(4)的側表面，以達到均勻鍍膜的效果。第一光功率計(6)用于監測鍍膜時經過傾斜布拉格光纖光柵(4)的激光功率的大小。
[0019]因傾斜布拉格光纖光柵(4)的特殊結構，會有一部分激光被反射回并沿著光纖往反方向傳播。被反射回的激光由光纖環形器(3)右邊第二接口進入光纖環形器(3)，然后由光纖環形器(3)下邊第三接口出射，出射激光的光功率由第二光功率計(7)監測。
圖3是采用本發明提出的鍍膜方法和鍍膜裝置，傾斜布拉格光纖光柵在鍍膜前、后的光譜變化圖。
【主權項】
1.一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:由激光光源(I)、光纖隔離器(2)、光纖環形器(3)、傾斜布拉格光纖光柵(4)、凹槽(5)、第一光功率計(6)和第二光功率計(7)組成;光纖隔離器(2)用于防止系統中反射回的激光對激光光源(I)造成損害；凹槽(5)用于放置待鍍膜的液體材料;第一光功率計(6)用于監測激光透過傾斜布拉格光纖光柵(4)后的輸出激光功率的大小;第二光功率計(7)用于監測被傾斜布拉格光纖光柵(4)反射回的激光功率的大小;光纖隔離器(2)左端與激光光源(I)連接，右端與光纖環形器(3)左邊第一接口連接，光纖環形器(3)右邊第二接口連接傾斜布拉格光纖光柵(4)，第一光功率計(6)與傾斜布拉格光纖光柵(4)右端口連接，第二光功率計(7)與光纖環形器(3)下邊第三接口連接。2.根據權利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:激光光源(I)的波長和功率均可調諧，工作波長范圍900nm?1600nmo3.根據權利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:鍍膜過程中，激光光源(I)輸出的光功率范圍3mW?300mW。4.根據權利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:傾斜布拉格光纖光柵(4)的光柵傾斜角度范圍1°?10°。5.根據權利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:待鍍膜材料為液狀溶液。
【文檔編號】C23C18/12GK105887052SQ201610289326
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】王友清, 沈常宇, 樓偉民, 申屠鋒營, 孫志強, 帥少杰
【申請人】中國計量大學