[发明专利]一种光纤，其制备方法及其光纤光栅阵列

说明书

技术领域

本申请涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于制备光纤光栅阵列的光纤，其制备方法，以及使用该光纤制备的光纤光栅阵列。

背景枝术

现有技术中用于制备光纤光栅阵列的光纤通常具有纤芯、包层和涂覆层结构，其中纤芯和包层为掺杂或未掺杂的二氧化硅，涂覆层为紫外固化的丙烯酸树脂。光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、损耗低、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。

目前制作光纤光栅阵列的方法主要有以下几种，一是首先在截成一定长度的光纤上刻写光纤光栅，然后封装成单个的光纤光栅传感器，再将光纤光栅传感器用光缆熔接成阵列。第二种方法是在光纤拉丝过程中光纤涂敷涂料前在裸光纤上每隔一定距离刻写上光栅，然后涂敷外涂层并固化，最终形成光纤光栅阵列。目前普通的光纤光栅刻写过程如下：首先将普通光纤进行载氢增敏，截成所需要的段长，需要刻栅的部位去除涂敷层，用紫外激光器通过掩模板照射光纤进行刻写，待形成光栅后立即涂敷外涂料固化进行保护，最后对光栅区域进行封装，制成需要的光纤光栅传感器。在工程应用中，再将单只的传感器用光缆熔接形成阵列。该方法刻写光栅和封装保护的工艺过程复杂；去除涂层造成光栅的可靠性降低；大量的现场熔接作业增加了工程施工的复杂性；对于相邻光栅之间的间隔不能灵活调整，难以满足某些应用场合对灵活调整敏感位置的要求。

在线刻写光栅阵列的工艺虽然消除了传统光纤光栅刻写工艺中去除涂层带来的可靠性的问题，但也存在生产过程中工艺影响因素多，稳定批量生产困难，光栅阵列形式不能灵活调整的问题。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的首要发明目的在于提出一种光纤。

本申请的第二发明目的在于提出该光纤的制备方法。

本申请的第三发明目的在于提出使用该光纤制备的光纤光栅阵列。

为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：

本申请涉及一种光纤，所述光纤包括纤芯、包层以及设置于包层表面的外涂层，所述外涂层的材料为紫外光透明材料。

优选的，所述紫外光透明材料的紫外光透过率大于50％，

进一步优选的，所述紫外光透明材料对光栅刻写用紫外光的紫外光透过率为30％～70％。

优选的，所述紫外光透明材料为氟碳树脂，优选乙烯-四氟乙烯共聚物、含氟丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、含氟烯烃和乙烯基醚的共聚树脂中的至少一种。

优选的，所述外涂层的厚度为20～100μm。

本申请还涉及一种光纤的制备方法，至少包括以下步骤：

制备得到具有纤芯和包层的裸光纤；

在所述裸光纤表面涂覆紫外光透明材料并固化，形成外涂层，得到所述光纤。

优选的，所述紫外光透明材料的紫外光透过率大于50％，

进一步优选的，所述紫外光透明材料对光栅刻写用紫外光的紫外光透过率为30％～70％。

优选的，所述制备得到具有纤芯和包层的裸光纤的方法包括，将光纤预制棒进行加热并拉丝，所述加热的温度为2000～3000℃。

本申请还涉及一种光纤光栅阵列，所述光纤光栅阵列直接通过紫外光照射本申请的光纤表面进行刻写制备得到。

优选的，所述刻写形成的光栅之间的间隔相等或不等；不同所述光栅的中心波长相同或不同。

优选的，所述光纤光栅阵列的反射率为0.1％～80％。

本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：

本申请光纤的外涂层为紫外光透明材料，该材料既能实现对石英玻璃表面的保护作用，又能够透过紫外光，实现光纤光栅阵列的刻写。由于无需在刻写前除去外涂层，不仅减少了工艺步骤，而且避免了在去除外涂层的期间，芯层容易受外界的空气和水影响导致光纤强度下降的问题。

本申请的光纤光栅阵列能够直接通过在光纤上进行紫外光刻写而得到，显著提高了光纤光栅阵列的可靠性，简化了光纤光栅阵列的制作工艺，提高了生产效率，可适用于制备各类光纤光栅阵列。

附图说明