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[发明专利]一种单脉冲多角度在线写入光栅阵列的装置和方法-CN202310089754.8在审
发明人： 余海湖;徐一旻;高文静;董雷;江山 -专利权人：武汉理工大学;武汉理工光科股份有限公司
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： G02B6/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种单脉冲多角度在线写入光栅阵列的装置和方法，包括光纤拉制系统和光栅在线刻写系统，在原有的单脉冲单侧在线制备光栅阵列的基础上,通过加装激光分束装置和光栅在线监测装置,实现多角度在线刻写多个光栅，形成特殊的光栅阵列。本发明基于相位掩模法在线刻写光栅，通过激光分束、光路调控的方式实现多束子激光从多个角度同时聚焦到光纤，借助光栅在线监测装置对每一束子激光光路进行调整优化，最终实现多角度在线写入光栅阵列。本发明制备出了一种特殊结构的光栅阵列，多个子光栅彼此紧密级联且位于光纤的不同侧面，具有空间位置的差异性以实现形状传感，并通过拉丝塔连续写入构成光栅阵列以满足更多的传感要求。
一种脉冲角度在线写入光栅阵列装置方法

[发明专利]一种大容量光栅阵列的双参量准分布式传感方法和装置-CN202110826294.3有效
发明人： 余海湖;高文静;郑羽;刘芳;郭会勇;江昕 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2021-07-21 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： G01D21/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种大容量光栅阵列的双参量准分布式传感方法和装置，包括光纤光栅解调仪、具有两种传输模式的光敏光纤以及刻写在纤芯中具有小角度倾斜的布喇格光栅阵列。双模光纤由拉丝塔拉制，倾斜布喇格光栅由单脉冲紫外激光经由相位掩模板在线刻写到双模光纤中，形成光栅阵列。本发明利用小角度的倾斜布喇格光栅对双模光纤中两个传输模式进行自耦合得到对应模式的反射峰；温度影响光栅的栅距从而改变这两个反射峰的中心波长，另一方面微弯状态改变LP11模式在光栅处的自耦合效率，使自身的反射峰强度发生变化。利用两个自耦合反射峰的中心波长和相对强度的变化实现对温度、微弯双参量的准分布式传感，扩大了光栅传感网络的应用范围。
一种容量光栅阵列参量分布式传感方法装置

[发明专利]一种单次激光脉冲曝光写入多个光栅的装置和方法-CN202310089735.5在审
发明人： 余海湖;徐一旻;高文静;董雷;江山 -专利权人：武汉理工大学;武汉理工光科股份有限公司
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： G02B5/18 文献下载
摘要：本发明提供了一种单次激光脉冲曝光写入多个光栅的装置和方法，根据需求加装分束器、反射镜组的方式实现将单光束激光分成两束、三束或四束，通过不同方向聚焦入射到光纤的纤芯处。在曝光过程中经由数块彼此独立的相位掩模板对不同方向入射的激光脉冲分别进行调制，实现单脉冲同时写入两个或多个光栅。本发明基于原本的单脉冲刻写光栅装置的基础上，通过合理的光路设置实现单激光束的均匀分束，并通过对多个相位掩模板的组装实现两个或多个光栅的写入。该方法可以在单脉冲条件基础上实现多波长光栅的密集排列，所写入的各波长光栅彼此靠近且位于光纤不同侧面。本发明是一种全新的、有效且有理论依据的多光栅制备方法，可满足光纤光栅形状传感需求。
一种激光脉冲曝光写入光栅装置方法

[发明专利]一种单芯结构的光纤光栅形状传感器和形状传感测量方法-CN202310090495.0在审
发明人： 余海湖;高文静;曹蓓蓓;王鑫;徐彤晖 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G01B11/16 文献下载
摘要：本发明提供了一种单芯结构的光纤光栅形状传感器和形状传感测量方法，通过光子灯笼激发分配少模光纤中的LP11模式能量，利用刻写在少模光纤中的多个位于同一区域、不同角度方向写入的布拉格光栅，实现了各种智能结构体的光纤形状传感功能。本发明通过单脉冲相位掩模法写入布拉格光栅的成栅特性实现传感目的。本发明基于单芯结构的少模光纤，通过同时测量多角度写入的多个光栅反射谱形，利用各光栅成栅位置的差异特性实现传感功能，各光栅信号均在一个共同的纤芯中传输，具有很高的可靠性。本发明通过将数个光纤并带的方式提高光栅传感器的分布密度，并带过程中各光栅空间位置错开以提高传感密度，提升了制备效率、可靠性和应用范围。
一种结构光纤光栅形状传感器传感测量方法

[发明专利]少模光纤光栅阵列多点分布式扭转测量的系统和方法-CN202210366844.2有效
发明人： 余海湖;高文静;郑羽;刘芳;郭会勇;唐健冠 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2022-04-08 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： G01B11/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种少模光纤光栅阵列多点分布式扭转测量的系统，该系统通过设置具有若干光栅的少模光纤光栅阵列，在少模光纤光栅阵列外套设光纤旋转套管，并利用夹持装置将光栅两端与旋转套管固定，使得在测量过程中旋转套管收到外力而旋转时带动光栅扭转，进而使得光栅的反射峰发生变化，通过解调仪得到该光栅所在区域的扭转情况，实现了长距离、多点分布式的扭转量测量。
光纤光栅阵列多点分布式扭转测量系统方法

[实用新型]一种复合包层柱状光波导结构-CN202221830449.7有效
发明人：邓严;余海湖;何岭松 -专利权人：武汉飞鲲科技有限责任公司
申请日： 2022-07-15 - 公布日： 2023-01-06 - 主分类号： G02B6/036 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种复合包层柱状光波导结构，包括芯层、以及与芯层邻接的第1至第n子包层，n≥2；所述第1至第n子包层存在具有不同的折射率的子包层或所述第1至第n子包层存在至少一个子包层在与芯层的邻接面上具有折射率分布；所述第1至第n子包层组成具有开口的两端和封闭侧面长柱状复合包层，复合包层形成连通的内部区域，外覆于芯层；所述芯层其折射率高于第i子包层的折射率，i为1,…,n中的任一。本实用新型提供的复合包层柱状光波导，通过改变外侧包层的折射率，来改变光束在光波导结构输出端的强度分布，避免了由于需要对内层的传输介质进行几何不对称加工，导致的加工困难、精度要求高、成本高的问题。
一种复合包层柱状波导结构

[发明专利]光纤光栅F-P腔阵列准分布式多参量测量的方法及装置-CN201910150533.0有效
发明人： 余海湖;毕浩;郭会勇;范典;唐健冠;罗斯特;姜德生 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2019-02-28 - 公布日： 2021-10-15 - 主分类号： G01D5/26 文献下载
摘要：本发明设计了一种光纤光栅F‑P腔阵列准分布式多参量测量的方法及装置，具有定点涂层的光纤光栅F‑P腔阵列通过单模光纤与光纤光栅F‑P腔阵列解调仪连接。光纤光栅F‑P腔表面具有多种不同涂层材料。光纤光栅F‑P腔解调仪解调得到光纤光栅F‑P腔反射谱形状及位置。当外界环境变化时，光纤光栅F‑P腔表面不同涂层材料伸缩大小、折射率等变化不同。涂层的改变带动光纤的变化，从而使光纤光栅F‑P腔干涉峰发生改变。通过干涉峰间隔、波长移动等信息，结合灵敏度矩阵方程，解调得到外界参量的变化。利用拉丝塔在线刻写光纤光栅F‑P腔，能够极大提升光纤光栅F‑P腔刻写效率，提高传感器强度，形成准分布式多参量测量的传感器阵列。
光纤光栅阵列分布式参量测量方法装置

[发明专利]一种在线刻写具有高旁瓣抑制比光栅的装置和方法-CN202010071566.9有效
发明人： 余海湖;邹慧茹;高文静;郑羽;李政颖;江山;郭会勇;徐一旻 -专利权人：武汉理工大学;武汉烽理光电技术有限公司
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2021-07-09 - 主分类号： G02B6/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种在线刻写具有高旁瓣抑制比光栅的装置和方法，该装置包括准分子激光器、整形透镜组、聚焦透镜、相位掩模板和渐变衰减片，渐变衰减片安装在聚焦透镜和相位掩模板之间，将曝光于光纤的光斑能量进行有效调制，实现光斑沿光纤方向能量类似于高斯分布；渐变衰减片的上下宽度和渐变衰减系数根据聚焦光斑长度和对应光栅谱形进行设计，可以实现对不同长度的光栅的旁瓣抑制化处理。本发明可以实现在线制备具有高旁瓣抑制比的光栅阵列。
一种在线刻写具有高旁瓣抑制光栅装置方法

[发明专利]一种具有定点涂层的光纤-CN201910150552.3有效
发明人： 余海湖;曹蓓蓓;郑羽;周次明;郑洲;高文静;姜德生 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2019-02-28 - 公布日： 2021-04-27 - 主分类号： G02B6/02 文献下载
摘要：本发明设计了一种具有定点涂层的光纤，包括芯区，包围所述芯区的包层；包层外为定点涂层。光纤定点涂层的长度、厚度、位置、间隔、成分可控可调。定点涂层对光纤性能的影响主要是通过杨氏模量与光纤其余部位涂层不同，从而导致定点涂层对光纤拉伸或者压缩的作用与其余部位不同，使光纤性质局部不均匀。对光纤局部不均匀的性质进行调制，使定点涂层光纤具有不同的传感应用场景。
一种具有定点涂层光纤

[发明专利]在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法及装置-CN201910151131.2有效
发明人： 余海湖;徐驰;郭会勇;徐一旻;李小甫;李阳杰;姜德生 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2019-02-28 - 公布日： 2021-04-27 - 主分类号： G02B6/02 文献下载
摘要：本发明设计了一种在线制备具有定点涂层的长周期光纤光栅的方法及装置，当光纤从拉丝塔上石墨炉中拉制出后冷却，位于拉丝塔主动牵引轮后的光电编码器随着主动牵引轮转动开始每隔单位距离发射脉冲。位于激光器处的脉冲计数器接收脉冲并开始计数。当计数值达到设定值时，触发激光器发射激光脉冲。激光脉冲通过相位/振幅掩模板，在光纤纤芯上局部区域的折射率形成周期性变化结构。同时位于涂覆装置上脉冲计数器根据脉冲计数设定值启动涂覆装置。涂覆装置通过启动时间长短来调节涂覆涂层的长短及厚度，涂层材料可以为各种功能材料。
在线制备具有定点涂层周期光纤光栅方法装置

[发明专利]一种在线制备具有连续波长变化的弱光栅阵列装置及方法-CN202010071560.1有效
发明人： 余海湖;高文静;郑羽;郭会勇;李政颖;江山;郑洲;王月明 -专利权人：武汉理工大学;武汉烽理光电技术有限公司
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2021-03-23 - 主分类号： G02B6/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种在线制备具有连续波长变化的弱光栅阵列装置及方法，该装置主要包括光纤拉丝塔系统和在线刻写光栅系统。通过将相位掩模板安装在一个平台上，实现刻写光栅中心波长的准确、快速调控，旋转平台由中央控制系统控制，根据刻写光栅中心波长的变化实时改变相位掩模板的旋转角度。在线制备具有连续波长变化的弱光栅阵列的方法，基于相位掩模法在线刻写光栅，通过旋转相位掩模板的角度和对应的激光器脉冲能量的增强补偿，实现具有相同或可控反射率且中心波长可连续变化的光栅阵列的制备。本发明方案能够制备出具有连续波长变化的弱光栅阵列，可以有效消除全同光栅之间的阴影效应和串扰影响，进一步满足大容量密集光纤传感网络的使用要求。
一种在线制备具有连续波长变化弱光阵列装置方法

[发明专利]基于液体填充光子晶体光纤的振动传感器-CN201910074567.6有效
发明人：江昕;马健;郑羽;罗卓昭;曹蓓蓓;余海湖 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2019-01-25 - 公布日： 2021-01-15 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明设计了一种基于液体填充光子晶体光纤的振动传感器，光子晶体光纤的两端分别共轴同心熔接实芯单模光纤跳线，作为传感器的输入端和输出端，入射光由输入单模光纤输入，传输经过液体填充光子晶体光纤，于输出单模光纤输出。输出光信号经光电转换器转换成电信号后由示波器采集。当传感器受到外界振动时，液体填充光子晶体光纤产生周期性微弯，一部分探测光耦合泄露至包层并被液体吸收，输出光强周期性变化，形成强度调制型光纤振动传感器。本发明制备的传感器具有体积小、抗电磁干扰、测量范围广、测量频率高的特点，可用于高灵敏度振动频率及加速度测量。
基于液体填充光子晶体光纤振动传感器

[发明专利]单次激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣或弱旁瓣的切趾光栅的方法-CN201810419922.4有效
发明人：郭会勇;李政颖;郑羽;余海湖;李小甫;姜德生 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2018-05-04 - 公布日： 2021-01-05 - 主分类号： G02B5/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种单次激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣或弱旁瓣的切趾光栅的装置，该装置为相位掩模板法光栅写入装置，其中，聚焦透镜与光轴垂直方向的平面之间呈特定角度，该特定角度为‑70～75°。本发明在常规相位掩模板法光栅写入装置的基础上不增加任何新的器件和装置。本发明基于对原装置中的柱透镜进行位置和状态的调整，实现对光斑能量分布的调制，从而实现单次激光脉冲写入切趾光栅。本发明是一种全新的、简洁有效、具有理论依据的切趾光栅制备方法。
激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣弱旁瓣光栅方法

[发明专利]用于在线制备弱光栅阵列的弯曲不敏感光敏光纤及制备方法-CN201610695576.3有效
发明人：郭会勇;王立新;余海湖;唐健冠;李小甫 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2016-08-19 - 公布日： 2020-12-22 - 主分类号： G02B6/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于在线制备弱光栅阵列的弯曲不敏感光敏光纤及制备方法，该光纤的类型为掺锗型，折射率分布类型为阶跃型，光纤的芯层中掺入锗的重量百分比含量为6.5％‑9％，芯层折射率相对于包层增加值为0.5％‑0.7％，光纤的弯曲损耗小于0.1dB。本发明能很好地满足单激光脉冲刻写反射率0.1％‑2％的弱光栅阵列，能用于大容量、长距离传感阵列。
用于在线制备弱光阵列弯曲敏感光敏光纤方法

[发明专利]弱光纤光栅法布里-珀罗腔传感阵列在线制备装置及方法-CN201510814779.5有效
发明人：郭会勇;周次明;李小甫;余少华;余海湖 -专利权人：武汉烽理光电技术有限公司
申请日： 2015-11-20 - 公布日： 2020-09-29 - 主分类号： G03F7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种弱光纤光栅法布里‑珀罗腔传感阵列在线制备装置及方法，该装置包括一维平移台和相位掩模板阵列，一维平移台上设置有用于固定和调节相位掩模板阵列的可移动夹具；相位掩模板阵列的入射面上固定设置有带有多个狭缝的FP掩模板，固定的激光束辐射在狭缝后，在相位掩模干涉区上形成光斑区，并透过相位掩模干涉区辐射在光纤上；夹具沿一维平移台移动，并带动相位掩模板阵列和FP掩模板移动，使激光束辐射到不同的狭缝和相位掩模干涉区上。本发明能够实现不同光栅长度、不同腔长的光栅的制备，且装置结构简单，控制实施容易，FP掩模板切换速度快，提高了工作效率。
弱光光栅法布里珀罗腔传感阵列在线制备装置方法

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