[发明专利]一种阻氢涂碳光纤光栅串及其制备方法和制备装置

权利要求书

1.一种阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）向拉丝炉中通入惰性保护气体，同时光纤预制棒经过拉丝炉进行熔融拉丝，得到裸光纤，其中惰性保护气体流向与光纤预制棒拉丝的方向相反；

（2）裸光纤依次进行涂碳处理和光栅的刻写，然后进行涂覆固化处理，收线得到阻氢涂碳光纤光栅串；

所述阻氢涂碳光纤光栅串的制备装置，包括依次设置的预制棒夹持送料装置、加热炉、碳涂覆反应器、刻写光栅装置、涂覆固化系统和收线装置，其中，加热炉、碳涂覆反应器、刻写光栅装置和涂覆固化系统均有同轴设置的光纤通道；加热炉内通入的保护气体流向与光纤运行方向相反；

光纤预制棒从加热炉中上端开口处进入炉腔，炉腔内设置第一加热器，第一加热器围绕光纤预制棒均匀布置；光纤预制棒经过第一加热器加热熔融，拉丝成光纤；在第一加热器的上方，加热炉侧壁上开设上气封保护气入口，保护气从上气封保护气入口进入炉腔，在第一加热器和加热炉上端之间形成第一气幕区；在第一加热器的下方，加热炉侧壁上从上往下依次开设炉内保护气入口和下气封保护气入口，下气封保护气入口通入的保护气，在第一加热器和加热炉下端之间形成第二气幕区，气幕区内的气幕隔绝空气；炉内保护气入口通入的保护气，自下而上经加热炉上口与光纤预制棒之间的缝隙排出。

2.根据权利要求1所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，步骤（1）中光纤预制棒采用掺锗光纤预制棒或者纯二氧化硅纤芯的光纤预制棒。

3.根据权利要求1所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，光纤预制棒竖直向下拉丝，惰性保护气体流向从下往上；拉丝速度为100m/min。

4.根据权利要求1所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，步骤（2）的涂碳处理是在碳涂覆反应器中进行的，反应气体流向与裸光纤运动方向一致；反应温度在800～1000℃。

5.根据权利要求4所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，碳涂覆反应器中还通入氩气和含Cl化合物，反应气体与氩气和含Cl化合物的流速比为1:（18～36）：0.4；反应气体为乙炔或丙烷，碳涂覆层厚度为300Å～500Å。

6.根据权利要求1所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，光栅的刻写采用相位掩模法配置193nm的准分子激光对涂碳光纤进行单脉冲曝光写入光栅；相位掩模法中采用的掩模板的栅距为1071nm，激光脉冲能量为10mJ，激光的脉宽小于或者等于4ns。

7.根据权利要求1所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，光栅的刻写中，在涂碳光纤上刻有间距相等或者不等的光栅形成光栅阵列；光栅阵列参数为：光栅间距0.8～1.2m，单个光栅的反射率为2%～0.0001%，中心波长1552nm士0.1nm。

8.根据权利要求1所述的阻氢涂碳光纤光栅串的制备方法，其特征在于，步骤（2）中经过两级涂覆固化处理，每级涂覆固化处理均是在涂碳光纤上涂覆聚丙烯酸酯然后进行紫外固化处理，或者在涂碳光纤上涂覆聚酰亚胺然后进行热固化处理。

9.如权利要求1-8任一项所述制备方法制得的阻氢涂碳光纤光栅串。