[发明专利]一种光纤光栅和粗锥光纤温度与应变测试系统及其方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅和粗锥光纤温度与应变测试系统，包括飞秒激光器，所述飞秒激光器的输出端与光闸的输入端连接，并且光闸的输出端与高精度移动平台的输入端连接，所述高精度移动平台的输出端与光谱仪的输入端连接，并且高精度移动平台的输入端与宽带光源的输出端连接。该纤光栅和粗锥光纤温度与应变测试系统及其方法，飞秒激光加工技术具有传统激光加工技术中加工精高度、操作简便、效率高的技术特点，又凭借其飞秒量级的超短脉宽和帕瓦量级的超强峰值功率在光纤微纳材料的高精密、高分辨率和低损伤的加工中显示出其独特的优势，此方法不需要光敏光纤，光栅周期可以灵活选取，并且刻写的光栅具有很高的热稳定性。

技术领域

本发明涉及光纤温度与应变测试技术领域，具体为一种光纤光栅和粗锥光纤温度与应变测试系统及其方法。

背景技术

光纤光栅在光纤激光器和光纤传感领域的研究和应用非常重要，光栅周期为几十至几百微米的光纤光栅称为长周期光纤光栅，其特点是同向传输的纤芯基模和包层模之间耦合，基本无后向反射光，属于透射型带阻滤波器。与光纤布拉格光栅相比，长周期光纤光栅的谐振波长和谐振强度对外界环境的变化非常敏感，具有更大的温度灵敏度系数，作为温度传感器能够对800℃的高温进行测量；同时，在光纤激光器领域，利用其敏感特性可以对透射谱峰进行调谐，作为可调谐滤波器能够实现波长可切换激光输出。因此，长周期光纤光栅具有更多的优点，在光纤传感和光纤激光领域具有更大的发展潜力和应用前景。A.M.Vengsarkar等人于1996年首次在载氢光纤上成功刻写长周期光纤光栅，在此基础上，国内外对长周期光纤光栅的制作方法进行了全面的研究，在1200-1600nm范围内实现了LPFG的制备，但是在1800-1900nm光谱范围内制备LPFG仍然鲜有报道，而该波段光对大气和烟雾的穿透能力强，在军事上可用于激光测距和激光雷达，在石油开采、天然气管道泄露探测、大气中温室气体探测等领域都具有重大的研究意义和广阔的应用前景。

目前，光纤光栅在诸多的领域都有较高的使用效率，不具备传统激光加工技术中加工精高度、操作简便、效率高的技术特点，需要光敏光纤的配合使用，光栅周期达不到灵活的选取，并且刻写的光栅的热稳定性相对较低，在现代工业加工中的研究数据更加的缺失。

基于飞秒激光制备光纤光栅主要有掩模法和直写法，掩模法是指将掩模板放置于光纤上方，采用飞秒激光照射工作波长为800nm的掩模板，使光纤纤芯发生折射率变化，虽然该方法成栅一致性较好，但是由于掩模板成本较高，且制备LPFG灵活性较差，因此，本项目针对飞秒激光直写技术制备LPFG进行研究。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纤光栅和粗锥光纤温度与应变测试系统及其方法，解决了目前光纤光栅在诸多的领域都有较高的使用效率，不具备传统激光加工技术中加工精高度、操作简便、效率高的技术特点，需要光敏光纤的配合使用，光栅周期达不到灵活的选取，并且刻写的光栅的热稳定性相对较低，在现代工业加工中的研究数据更加缺失的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光纤光栅和粗锥光纤温度与应变测试系统，包括飞秒激光器，所述飞秒激光器的输出端与光闸的输入端连接，并且光闸的输出端与高精度移动平台的输入端连接，所述高精度移动平台的输出端与光谱仪的输入端连接，并且高精度移动平台的输入端与宽带光源的输出端连接。

优选的，所述宽带光源包括光纤激光，并且光纤激光的输出端与波分复用器的输入端连接，所述波分复用器的输出端与掺铥光纤的输入端连接，并且掺铥光纤的输出端与高精度移动平台的输入端连接。

优选的，所述光纤激光、波分复用器、掺铥光纤、高精度移动平台和光谱仪之间依次通过单模光纤连接。

优选的，所述飞秒激光器采用800nm，并且宽带光源采用1.8--1.9μm，所述光纤激光采用793nm。