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【飞秒智能制造】产品与解决方案(四):光纤布拉格光栅
来源: | 作者:topphotonics | 发布时间: 2022-05-20 | 856 次浏览 | 分享到:


光纤布拉格光栅

用于科学研究和工业自动化


典型应用场景:光通信、光传感


光纤布拉格光栅(FBG)经过20余年的发展,技术已经日趋成熟,成为光纤通信和传感中最重要的器件之一,已形成一个数亿美元的产业和一个稳定的研究领域。


FBG具有附加损耗小、体积小、能与光纤很好地耦合、可与其他光纤器件融成一体等特性,是全光网中的关键技术器件,FBG技术可以为全光通信系统中光源、光放大、色散补偿、光终端复用器(OTM) 、光交叉连接(OXC)等关键部件提供解决方案,并随着全光通信网络和光纤传感技术的发展发挥出越拉越重要的作用。


FBG的商业化方面已广泛应用于:半导体激光器的选频、光纤激光器反射镜、掺铒光纤放大器增益平坦及降噪、DWDM系统中的波分复用器、高速光通信系统中的色散补偿。


FBG优异的性能指标和强大的环境适应能力,使其在传感采矿、大型结构的应变及温度准分布式测量、油(气)井下压力和流量的测量、航天器运行状态监测、桥梁变形测量、输电工程等行业也有着广泛的应用。并且其应用范围随着科研水平和制造能力的发展还在不断扩大。


行业挑战


●  传统方法的弊端

传统的FBG制作方法是采用紫外光照射和相位掩模结合的方法,尽管该方法通量大,但缺乏灵活性,必须在紫外(< 250nm)照射前剥离光纤以去除聚合物涂层,使其容易发生断裂,并在光栅形成后强制重涂。只有使用光敏光纤才能获得最佳效果。


●  现在普遍制造FBG的方法

另外一种制备FBG的方法是使用飞秒激光直写工艺,这种方法不需要剥离和重涂过程,而且广泛适用于多种光纤。更重要的是,该方法具有灵活性,可以制造出不同参数和形状的FBG。此外,纤芯的折射率会被永久地改变,与用紫外光制造的情况相比,它不会因热而退化。事实证明,只要设备符合要求,良好控制飞秒激光直写可以产生高质量、高反射率的FBG。


●  飞秒激光直写FBG面临的挑战

传统FBG加工方法的瓶颈主要是加工过程中多个环节依赖于人的经验判断和人为操控。加工结果因人而异,无法很好地实现稳定性和一致性,从而有效控制FBG的制造质量。此外,刚接触FBG的人需要接受深入的培训,以积累足够的经验,从而获得高质量的FBG。这样的过程降低了FBG制造的可重复性和成品率,延迟了可用加工结果的产生,并且对于质量控制非常不利。这样的训练过程对FBG加工的质量管控并不是十分理想。确保加工的过程快捷、高效、成功率高,每次制造的FBG都具有高质量、可重复性、一致性且受到的人为影响最小才是FBG加工最需要解决的问题。