[发明专利]自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置与方法

权利要求书

1.一种自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置，其特征在于：它包括沿光纤运行方向依次设置的光纤放线模块（I）、涂覆层剥除模块（II）、光栅刻写模块（III）、涂覆模块（IV）和收纤模块（V）；所述光纤放线模块（I）包括绕制有待处理光纤的绕线盘（1）；所述涂覆层剥除模块（II）包括依次设置的CO₂脉冲激光器（3）及其驱动模块、第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、聚焦透镜和柱面反射镜（9），第一反射镜（5）和第二反射镜（6）平行设置，用于实现CO₂脉冲激光器（3）输出光光轴的平移，所述聚焦透镜和柱面反射镜（9）位于光纤的两侧，分别用于使聚焦后的激光和反射的激光到达光纤两侧的表面，实现涂覆层的剥除，所述第二反射镜（6）和聚焦透镜位于可移动平台上，可沿光纤延伸方向平移；所述光栅刻写模块（III）包括准分子激光器和相位掩膜板（12）；所述涂覆模块（IV）包括自动紫外光涂覆装置（14）；所述收纤模块（V）包括自动光纤收纤装置（15）。

2.根据权利要求1所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置，其特征在于：还包括计算机控制模块（VII），分别与CO₂脉冲激光器（3）的驱动模块、可移动平台和自动光纤收纤装置（15）连接，分别用于实现CO₂脉冲激光器（3）输出、可移动平台平移和收纤操作的控制。

3.根据权利要求1所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置，其特征在于：还包括光纤光栅阵列在线监控模块（VI）；所述光纤光栅阵列在线监控模块（VI）包括与自动光纤收纤装置（15）上光纤尾端连接的波/时分光纤光栅解调仪（16），用于监控所刻写光栅的反射光谱。

4.根据权利要求3所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置，其特征在于：所述光纤光栅阵列在线监控模块（VI）还包括高清摄像头，其设置于涂覆层剥除模块（II）处，用于监控光纤涂覆层剥除情况。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置，其特征在于：所述装置中设有若干光纤夹具，用于光纤的支撑和临时固定，以实现各模块执行的操作。

6.根据权利要求5所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的装置，其特征在于：所述光纤夹具为光纤电磁夹具（2、10、13），通过控制其电源开关能够自动打开和关闭。

7.一种自动静态连续制备光纤光栅阵列的方法，其特征在于：

针对未载氢的普通光纤，在光纤收放线的过程中：

1）临时固定光纤，利用窄脉冲红外光局部剥除其涂覆层；

2）移动剥除涂覆层的光纤部分至准分子激光器处临时固定，其输出光束经扩束和聚焦后通过相位掩膜板，对剥除涂覆层的光纤部分进行刻写；

3）将刻写完成后的光纤部分移动至紫外光涂覆设备处进行紫外光涂覆和固化；

4）重复步骤1）至3），在光纤上刻写多个光纤光栅，构成光纤光栅阵列。

8.根据权利要求7所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的方法，其特征在于：所述步骤1）中，采用CO₂脉冲激光器（3）作为光源，其后依次设置第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、聚焦透镜和柱面反射镜（9），第一反射镜（5）和第二反射镜（6）平行，光源发出的光依次经第一反射镜（5）和第二反射镜（6）后，送入聚焦透镜使光汇聚，聚焦后的激光使光纤正面的涂覆层被剥除，透过聚焦透镜的平行光经柱面反射镜（9）反射后汇聚并到达光纤背面，使光纤背面的涂覆层被剥除；沿光纤延伸方向平移第二反射镜（6）和聚焦透镜，实现涂覆层剥除长度的调节。

9.根据权利要求7或8所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的方法，其特征在于：所述步骤1）中，采用高清摄像头监控光纤涂覆层剥除情况。

10.根据权利要求7所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的方法，其特征在于：所述步骤2）中，根据设计的光纤光栅阵列规格，采用单脉冲刻写低反射率光纤光栅，或者采用多脉冲刻写高反射率光纤光栅。

11.根据权利要求10所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的方法，其特征在于：所述步骤2）中，光栅刻写完成后，利用波/时分光纤光栅解调仪（16）实时监控其反射光谱形状及光栅参数。

12.根据权利要求7所述的自动静态连续制备光纤光栅阵列的方法，其特征在于：所述步骤4）中，每重复步骤1）至3）若干次后，更换相位掩膜板，用于刻写分区全同的光纤光栅阵列。