一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置。由激光光源、光纖隔離器、光纖環(huán)形器、傾斜布拉格光纖光柵、凹槽、第一光功率計(jì)和第二光功率計(jì)組成。鍍膜時(shí)，將傾斜布拉格光纖光柵浸沒(méi)在凹槽的液體材料中。同時(shí)打開(kāi)激光光源輸出一定功率的激光，當(dāng)輸出的激光向右傳播至傾斜布拉格光纖光柵，一部分在纖芯中傳播的激光將會(huì)被反射進(jìn)入光纖的包層中。因激光在該柵區(qū)的側(cè)表面產(chǎn)生的光熱和光壓效應(yīng)，待鍍膜的材料分子會(huì)被吸附在傾斜布拉格光纖光柵的側(cè)表面，以達(dá)到均勻鍍膜的效果。第一光功率計(jì)和第二光功率計(jì)分別用于監(jiān)測(cè)鍍膜時(shí)經(jīng)過(guò)傾斜布拉格光纖光柵和被其反射回的激光的光功率大小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提出了一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，屬于光纖鍍膜領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傾斜布拉格光纖光柵與布拉格光纖光柵類(lèi)似，不同之處在于布拉格光纖光柵的光柵面與光纖軸向方向垂直，而傾斜布拉格光纖光柵的光柵面不再與光纖軸向方向垂直而是傾斜了一定的角度。當(dāng)入射光進(jìn)入傾斜光纖光柵的柵區(qū)時(shí)，部分纖芯光會(huì)被反射進(jìn)入包層，從而激發(fā)出大量的包層模，激發(fā)出的包層模對(duì)外界環(huán)境的變化特別敏感，尤其是周?chē)凵渎实淖兓?。傾斜布拉格光纖光柵傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于傳感領(lǐng)域。在光纖光柵的側(cè)表面均勻鍍上薄膜材料可以制作成新型的基于傾斜布拉格光纖光柵的光纖薄膜傳感器。制成的光纖薄膜傳感器可應(yīng)用于相對(duì)濕度、氣體、生物以及化學(xué)等傳感領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置。通過(guò)將一定功率的激光輸入到傾斜布拉格光纖光柵中，當(dāng)激光經(jīng)過(guò)傾斜的光柵柵區(qū)時(shí)，激光會(huì)被反射進(jìn)入光纖包層，從而在光纖光柵的包層處產(chǎn)生大量熱量，同時(shí)，該柵區(qū)的側(cè)表面還會(huì)形成光壓。將光纖光柵浸入不同種類(lèi)的液體材料后，利用該光熱效應(yīng)以及光壓效應(yīng)，可以在光纖光柵的側(cè)表面均勻鍍上不同種類(lèi)的薄膜。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0004]本發(fā)明提供了一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:由激光光源(I)、光纖隔離器(2)、光纖環(huán)形器(3)、傾斜布拉格光纖光柵(4)、凹槽(5)、第一光功率計(jì)(6)和第二光功率計(jì)(7)組成;光纖隔離器(2)用于防止系統(tǒng)中反射回的激光對(duì)激光光源(I)造成損害;凹槽(5)用于放置待鍍膜的液體材料;第一光功率計(jì)(6)用于監(jiān)測(cè)激光透過(guò)傾斜布拉格光纖光柵(4)后的輸出激光功率的大小;第二光功率計(jì)(7)用于監(jiān)測(cè)被傾斜布拉格光纖光柵(4)反射回的激光功率的大小;光纖隔離器(2)左端與激光光源(I)連接，右端與光纖環(huán)形器(3)左邊第一接口連接，光纖環(huán)形器(3)右邊第二接口連接傾斜布拉格光纖光柵(4)，第一光功率計(jì)(6)與傾斜布拉格光纖光柵(4)右端口連接，第二光功率計(jì)(7)與光纖環(huán)形器(3)下邊第三接口連接。
[0005]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:激光光源(I)的波長(zhǎng)和功率均可調(diào)諧，工作波長(zhǎng)范圍900nm?1600nmo
[0006]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:鍍膜過(guò)程中，激光光源(I)輸出的光功率范圍3mW?300mW。
[0007]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:傾斜布拉格光纖光柵(4)的光柵傾斜角度范圍1°?10°。
[0008]所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:待鍍膜材料為液狀溶液。
本發(fā)明的工作原理是:
[0009]激光光源(I)輸出的具有一定功率的激光傳播至傾斜布拉格光纖光柵(4)時(shí)，部分在纖芯中傳播的激光將會(huì)被傾斜的光柵面反射進(jìn)入光纖的包層中，在光纖包層中傳播的激光將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)，該柵區(qū)的側(cè)表面還會(huì)形成光壓。將傾斜布拉格光纖光柵(4)浸入到待鍍膜材料的液狀溶液，其周?chē)囊后w材料將會(huì)被均勻的加熱。因光熱和光壓效應(yīng)，待鍍膜的材料分子會(huì)被吸附在傾斜布拉格光纖光柵(4)的側(cè)表面，以達(dá)到均勻鍍膜的效果。
[0010]通過(guò)調(diào)節(jié)激光光源(I)輸出光功率的大小，可以達(dá)到調(diào)節(jié)傾斜布拉格光纖光柵(4)附近產(chǎn)生的熱量的大小。該方法可以解決薄膜吸附不牢固的問(wèn)題。
[0011]將傾斜布拉格光纖光柵(4)浸入到待鍍膜材料的液狀溶液的時(shí)間長(zhǎng)短不同，最終傾斜布拉格光纖光柵(4)側(cè)表面鍍上的材料薄膜的厚度也將會(huì)不一樣。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:普通的加熱鍍膜會(huì)使得圓柱型的傾斜布拉格光纖光柵受熱不均勻，從而導(dǎo)致最終的鍍膜效果很不理想。本發(fā)明利用激光的光熱和光壓效應(yīng)，可以使圓柱型傾斜布拉格光纖光柵受熱均勻，從而在傾斜布拉格光纖光柵的側(cè)表面獲得均勻的鍍膜效果。本發(fā)明提出的鍍膜裝置操作簡(jiǎn)便且價(jià)格低廉，獲得的薄膜均勻度較佳。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的傾斜布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)以及激光在其內(nèi)部傳播時(shí)的光路不意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明鍍膜方法的實(shí)驗(yàn)光譜圖，液狀材料選取的是氧化石墨烯乙醇溶液。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0017]參見(jiàn)附圖1，一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:由激光光源(I)、光纖隔離器(2)、光纖環(huán)形器(3)、傾斜布拉格光纖光柵(4)、凹槽(5)、第一光功率計(jì)(6)和第二光功率計(jì)(7)組成;光纖隔離器(2)用于防止系統(tǒng)中反射回的激光對(duì)激光光源(I)造成損害;凹槽(5)用于放置待鍍膜的液體材料;第一光功率計(jì)(6)用于監(jiān)測(cè)激光透過(guò)傾斜布拉格光纖光柵(4)后的輸出激光功率的大小;第二光功率計(jì)(7)用于監(jiān)測(cè)被傾斜布拉格光纖光柵(4)反射回的激光功率的大小;光纖隔離器(2)左端與激光光源(I)連接，右端與光纖環(huán)形器(3)左邊第一接口連接，光纖環(huán)形器(3)右邊第二接口連接傾斜布拉格光纖光柵(4)，第一光功率計(jì)(6)與傾斜布拉格光纖光柵(4)右端口連接，第二光功率計(jì)(7)與光纖環(huán)形器(3)下邊第三接口連接。
[0018]將傾斜布拉格光纖光柵(4)懸空放置于凹槽(5)中并且兩端固定，將液體材料倒入凹槽(5)使傾斜布拉格光纖光柵(4)淹沒(méi)。同時(shí)打開(kāi)激光光源(I)輸出一定功率的激光。輸出的激光經(jīng)過(guò)光纖隔離器(2)后，由光纖環(huán)形器(3)左邊第一接口進(jìn)入光纖環(huán)形器(3)，然后再由光纖環(huán)形器(3)右邊第二接口出射，射出的激光將會(huì)向右傳播至傾斜布拉格光纖光柵
(4)，此時(shí)，一部分在纖芯中傳播的激光將會(huì)被反射進(jìn)入光纖的包層中。包層中傳播的激光將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)，該柵區(qū)的側(cè)表面還會(huì)形成光壓。因光熱和光壓效應(yīng)，待鍍膜的材料分子會(huì)被吸附在傾斜布拉格光纖光柵(4)的側(cè)表面，以達(dá)到均勻鍍膜的效果。第一光功率計(jì)(6)用于監(jiān)測(cè)鍍膜時(shí)經(jīng)過(guò)傾斜布拉格光纖光柵(4)的激光功率的大小。
[0019]因傾斜布拉格光纖光柵(4)的特殊結(jié)構(gòu)，會(huì)有一部分激光被反射回并沿著光纖往反方向傳播。被反射回的激光由光纖環(huán)形器(3)右邊第二接口進(jìn)入光纖環(huán)形器(3)，然后由光纖環(huán)形器(3)下邊第三接口出射，出射激光的光功率由第二光功率計(jì)(7)監(jiān)測(cè)。
圖3是采用本發(fā)明提出的鍍膜方法和鍍膜裝置，傾斜布拉格光纖光柵在鍍膜前、后的光譜變化圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:由激光光源(I)、光纖隔離器(2)、光纖環(huán)形器(3)、傾斜布拉格光纖光柵(4)、凹槽(5)、第一光功率計(jì)(6)和第二光功率計(jì)(7)組成;光纖隔離器(2)用于防止系統(tǒng)中反射回的激光對(duì)激光光源(I)造成損害；凹槽(5)用于放置待鍍膜的液體材料;第一光功率計(jì)(6)用于監(jiān)測(cè)激光透過(guò)傾斜布拉格光纖光柵(4)后的輸出激光功率的大小;第二光功率計(jì)(7)用于監(jiān)測(cè)被傾斜布拉格光纖光柵(4)反射回的激光功率的大小;光纖隔離器(2)左端與激光光源(I)連接，右端與光纖環(huán)形器(3)左邊第一接口連接，光纖環(huán)形器(3)右邊第二接口連接傾斜布拉格光纖光柵(4)，第一光功率計(jì)(6)與傾斜布拉格光纖光柵(4)右端口連接，第二光功率計(jì)(7)與光纖環(huán)形器(3)下邊第三接口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:激光光源(I)的波長(zhǎng)和功率均可調(diào)諧，工作波長(zhǎng)范圍900nm?1600nmo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:鍍膜過(guò)程中，激光光源(I)輸出的光功率范圍3mW?300mW。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:傾斜布拉格光纖光柵(4)的光柵傾斜角度范圍1°?10°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜布拉格光纖光柵側(cè)表面鍍膜的方法和裝置，其特征在于:待鍍膜材料為液狀溶液。
【文檔編號(hào)】C23C18/12GK105887052SQ201610289326
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】王友清, 沈常宇, 樓偉民, 申屠鋒營(yíng), 孫志強(qiáng), 帥少杰
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)