[发明专利]一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器，其特征在于，包括单模光纤，所述单模光纤的纤芯两侧设有啁啾光纤布拉格光栅CFBG，所述啁啾光纤布拉格光栅所在平面平行于所述单模光纤纤芯的轴线，两个啁啾光纤布拉格光栅的周期和啁啾率相同，且两个啁啾光纤布拉格光栅之间具有一定的前后错位距离，两个啁啾光纤布拉格光栅反射的光在纤芯中传输，光栅反射的光的波长相同，其前后错位距离使两束反射光形成了光程差，最终产生了干涉现象，构成了光纤法布里-珀罗干涉仪，光栅的前后错位距离即为干涉腔长；

该弯曲传感器的曲率测量方法如下：当光纤弯曲时，两个CFBG的反射能量发生不同程度的损耗，使两个CFBG的反射能量差发生变化，导致多个干涉波谷的能量强度变化；曲率半径与干涉仪的多个干涉波谷的能量强度相关；通过测量干涉波谷强度即可测出光纤弯曲曲率；

该弯曲传感器的光纤弯曲方向测量方法如下：当光纤向上/向下弯曲时，由于弯曲方向不同，两个CFBG的反射率发生了不同程度的损耗，具体来说，弯曲方向外侧的CFBG会比弯曲方向内侧的CFBG损失更多的能量，从而使干涉波谷的强度相应增大/减小；通过监测干涉波谷的强度变化趋势即可判断光纤弯曲方向。

2.如权利要求1所述的一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器，其特征在于，所述两个啁啾光纤布拉格光栅之间的前后错位距离为100μm-1000μm，两个啁啾光纤布拉格光栅与纤芯的垂直距离为1μm-4μm。

3.如权利要求1所述的一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器，其特征在于，所述两个啁啾光纤布拉格光栅的反射率分别为R1及R2，其中，R1R2，范围为5％-95％。

4.如权利要求1所述的一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器，其特征在于，所述啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器的曲率半径率测量范围为0m^-1-20m^-1。

5.如权利要求1所述的一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：待加工光纤的预处理；

首先截取一段一定长度的单模光纤，用光纤剥线钳去除待加工部位的光纤涂覆层，使光纤包层暴露在空气中；依次经过乙醇和去离子水对去除光纤包层的光纤擦拭和冲洗，使光纤表面无涂覆层残留，最后将光纤表面残留的液体吹干，待加工光纤预处理完成；

步骤二：通过飞秒激光在光纤纤芯刻写两个错位并行的CFBG以构成啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器；

首先，将待加工的光纤固定在三维位移平台上，并采用光纤夹具夹紧，使加工部位由镜油浸没以消除光纤圆柱形截面相差；飞秒激光放大器出射飞秒激光，激光在经过倍频晶体、扩束准直系统、二向色镜和油浸物镜后聚焦在光纤纤芯内，通过显微相机可观察激光聚焦位置，汞灯光源出射光线经过油浸物镜L3和二向色镜M2，到达CCD相机；后通过调整三维平台来改变激光聚焦位置，使其位于光纤纤芯一侧；随后，在软件中输入预先设置好的加工程序，控制三维位移平台进行变速运动，沿光纤轴向对其进行变速扫描加工以获得CFBG，关闭光闸；在完成第一个CFBG刻写过程后，将加工位置先移至原点，然后移至光纤纤芯另一侧，之后再沿光纤轴向移动一定距离；打开光闸，重复第一个CFBG的加工程序从而获得第二个CFBG。

6.如权利要求5所述的一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器的制备方法，其特征在于，步骤一中所述截取的单模光纤的长度为20cm-80cm，去除光纤涂覆层长度为2cm-5cm。

7.如权利要求5所述的一种啁啾光纤布拉格光栅法布里-珀罗干涉仪弯曲传感器的制备方法，其特征在于，步骤二所使用的飞秒激光的光源是由振荡级和放大级组成的中心波长为1030nm的高重复频率飞秒激光器，飞秒激光重频的范围为40Hz-4000Hz，单脉冲能量为50nJ-150nJ。