[发明专利]一种光纤载氢增敏装置

说明书

本发明公开了一种光纤载氢增敏装置，由氢气瓶，反应釜，电磁加热台，光纤载氢盘，真空抽气泵，第一气阀，第二气阀，第三气阀，压力表，真空表，高压氢气出口，无线温度传感器，固定螺栓组成。用光纤载氢盘对光纤进行缠绕放入反应釜中，通过真空抽气泵对反应釜进行真空处理，通过氢气瓶把高压氢气注入到反应釜中，通过电磁加热台将反应釜加热，载氢完成后通过高压氢气出口把氢气排出。由于载氢盘与被载光纤接触面积小，加热均匀迅速和真空处理的特点，该发明具有良好的载氢效果，高效的载氢效率，安全便捷的操作流程等优点，具有很好的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于光纤光栅制造领域，具体涉及一种光纤载氢增敏技术以及载氢增敏装置。

背景技术

光纤光栅作为光纤激光器的核心元器件，随着高功率光纤激光系统的不断发展逐渐成为不可或缺的无源器件之一。

目前光纤增敏技术主要有对普通光纤载氢和在光纤中掺杂离子制成光敏光纤两种方法。但是高掺杂光敏光纤成的激光器普遍效率较低，价格昂贵，而对普通光纤进行载氢可使光纤光敏性提高几十甚至上百倍。

普通光纤在载氢后，氢分子逐渐扩散到光纤的包层和纤芯中。当特定波长的紫外光照射载氢后的光纤时，纤芯被照部分中的氢分子与锗发生反应形成Ge-OH键和Ge-H键，从而使该部分的折射率发生永久性的增加。

现有技术中的载氢装置能够实现载氢处理，但没有采取有效措施来排空系统中的空气。

光纤载氢过程需要将光纤绕在载氢盘上，并放入压力釜中进行，载氢完成后取出。但现有的光纤载氢盘载氢效率不高，内层光纤常无法取得较好的载氢效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光纤载氢增敏装置，提高了现有载氢设备对于光纤载氢增敏的效率和效果。

本发明通过以下技术方案实现：光纤载氢增敏装置，由氢气瓶(1)，反应釜(2)，电磁加热台(3)，光纤载氢盘(4)，真空抽气泵(5)，第一气阀(6)，第二气阀(7)，第三气阀(8)，压力表(9)，真空表(10)，高压氢气出口(11)，无线温度传感器(12)，固定螺栓(13)组成。其特征在于：光纤载氢盘(4)对光纤按照环形凹槽进行均匀螺旋缠绕并固定后放入反应釜(2)中，可避免光纤重叠，增大光纤与氢气的接触面积，拧紧固定螺栓(13)，关闭第二气阀(7)且打开第三气阀(8)，使用真空抽气泵(5)对反应釜(2)进行真空处理后，关闭第三气阀(8)，打开第二气阀(7)与第一气阀(6)，氢气瓶(1)把高压氢气通过高压氢气出口(11)注入到反应釜(2)后，关闭第一气阀(6)与第二气阀(7)，断开高压氢气出口(11)，通过电磁加热台(3)对反应釜(2)进行加热，载氢完成后打开第二气阀(7)，通过高压氢气出口(11)把氢气排出。

所述的光纤载氢盘(4)的圆柱外侧上上刻有环形凹槽，凹槽宽度为0.3mm，圆柱间距为75mm。

所述的反应釜(2)在注入氢气前，釜内真空度控制在-0.09MPa。

所述的反应釜(2)在充入氢气后，釜内气压控制在12MPa

所述的反应釜(2)在注入氢气后，釜内温度控制在60℃。

本发明的工作原理是：光纤在高压氢气中放置一段时间，氢气分子逐渐扩散到光纤的包层和纤芯中，当特定波长的紫外光照射载氢后的光纤时，纤芯被照部分中的氢分子与锗发生反应形成Ge-OH键和Ge-H键，从而使该部分的折射率发生永久性的增加。

由于存在游离的氢气，光纤在1245nm处存在一个比较明显的吸收峰。光纤中氢气的摩尔分子数C_H2(单位mol％)可以简单地通过测量每米光纤上这个吸收峰的大小α₁₂₄₅(单位dB/m)来确定，它们满足以下的关系：

C_H2≈0.33α₁₂₄₅ (1)

氢在硅玻璃中的扩散满足如下方程：