通過(guò)高溫（850～950℃）退火方法使光纖布拉格光柵在高溫擦除后重新生長(zhǎng)形成熱重生光纖光柵,其能夠在大于1 000℃以上的高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作,但經(jīng)高溫退火處理后的熱重生光纖光柵機(jī)械強(qiáng)度較一般光纖布拉格光柵顯著下降.本文通過(guò)采用單模石英光纖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)光纖光柵的軸向應(yīng)力和光纖光柵中石英分子組分的變化進(jìn)行研究分析.結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)高溫?zé)嵬嘶鸷蟮臒嶂厣饫w光柵與未退火的光纖布拉格光柵相比,纖芯處壓應(yīng)力減少了80 MPa,遠(yuǎn)離纖芯的包層處拉伸應(yīng)力由22 MPa逐漸減小;同時(shí),隨著熱退火氣氛中氧含量的增加,退火后生成的熱重生光纖光柵SiO₂逐漸增加,占比從52.99%上升至69.92%.雖然SiO₂具有較高的密度,其機(jī)械強(qiáng)度大于Si₂O₃,但熱退火后的熱重生光纖光柵脆性仍增大,故推論:組分變化對(duì)熱重生光纖光柵脆性增大無(wú)明顯影響,脆性增大主要原因?yàn)楦邷貙?dǎo)致的應(yīng)力松弛.本文研究為提高熱重生光纖光柵的機(jī)械性能,解決其脆性問(wèn)題提供了可靠的理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù). 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

光纖光柵的熱重生及高溫反射譜實(shí)時(shí)測(cè)試裝置

退火前后FBG和RFBG的典型光譜如圖3(a）.退火前的透射深度為-20.3 dB，反射率為99.1%，中心波長(zhǎng)1 548.44 nm,3 dB帶寬為0.26 nm.退火后的透射深度為-3.1 dB，反射率為50.6%，中心波長(zhǎng)藍(lán)移至1 546.70 nm,3 dB帶寬減少為0.15 nm.帶寬變化是由于光柵反射譜強(qiáng)度降低，帶寬同時(shí)減小，中心波長(zhǎng)藍(lán)移是由于降溫后柵區(qū)之間的光柵周期減小導(dǎo)致.退火后光譜的強(qiáng)度良好，且重生后的光譜譜形較好.按同樣的退火程序?qū)BG置于氬氣中處理，觀測(cè)其光譜，光譜特性與在空氣中的RFBG無(wú)明顯差異，溫度測(cè)試與耐高溫特性測(cè)試均與在空氣中處理的RFBG的測(cè)試結(jié)果相同.將制備好的RFBG置于管式爐中進(jìn)行溫度測(cè)試，測(cè)試范圍為100～1 000℃.測(cè)試結(jié)果如圖3(b），黑點(diǎn)為實(shí)際測(cè)溫點(diǎn)，經(jīng)線性擬合后可得波長(zhǎng)與溫度的漂移關(guān)系.可以看出，制備好的RFBG具有良好的線性測(cè)溫性能.其中擬合直線的斜率代表該RFBG的測(cè)溫靈敏度，為15.6 pm/℃，擬合直線的判定系數(shù)R2為0.999 31.

為了研究退火重生后RFBG的耐高溫特性，將RFBG在100～1 000℃之間測(cè)試，檢測(cè)其反射光譜，測(cè)試結(jié)果如圖4.由圖可知，RFBG反射光譜的強(qiáng)度基本保持不變，制備好的RFBG重生達(dá)到飽和且具有較好的耐高溫特性.圖4 耐高溫特性測(cè)試

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多模光纖光柵溫度傳感特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 姜德生,李劍芝,梅家純.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2004(02)
[2]光纖光柵傳感器的應(yīng)用概況[J]. 姜德生,何偉.  光電子·激光. 2002(04)



本文編號(hào)：3031964