0m/min。所述的刻写光栅装置包括相位掩模板17和193nm准分子激光器21，相位掩模板紧靠裸光纤中心设置，与裸光纤中心间距为0.3mm。193nm准分子激光器输出端间隔安设光阑19和透镜18，193nm准分子激光器输出单脉冲激光束，通过光阑整形，再经过透镜聚焦，照射到相位掩模板上，准分子激光光路(束)20保持直线传输并垂直于裸光纤4。193nm的准分子激光器输出的单脉冲激光束的脉宽小于或等于4ns。193nm的准分子激光器与计算机22相联，刻写光栅过程受计算机控制。
[0021]本发明制备光纤光栅的方法如下:将石英玻璃基质光纤预制棒装夹于光纤拉丝塔上进行熔融拉丝加工，熔融成纤的裸光纤持续向下延伸，先进行光栅刻写，然后通过外表层涂覆和烘干，最终收于收线盘，所述的光栅刻写采用相位掩模法配置193nm的准分子激光对裸光纤进行单脉冲曝光写入光栅。曝光与涂覆收线为在线连续进行。所述的准分子激光光路(束)20保持直线传输并垂直于裸光纤4，所述的193nm的准分子激光的脉宽小于或等于 4ns ο
[0022]光纤预制棒置于拉丝炉2中，其下端熔融后拉锥成丝，通过裸光纤测径仪3监测裸光纤直径并实时反馈控制预制棒送料装置I及裸光纤4的速度，实现裸光纤直径的稳定控制。拉丝加工速度为15m/min。由相位掩模板和193nm激光器构成的刻写光栅装置5在向下移动的裸光纤上写入光栅，一个光脉冲写入一个光栅，写入了光栅的裸光纤随后进入第一次涂敷6和第一次固化7，再进行第二次涂覆8和第二次固化9。涂覆之后光纤通过涂覆光纤测径仪10监测涂覆光纤11直径，控制涂覆层的厚度。张力测量仪12监测光纤所受张力，同时与预制棒送料装置I共同定位光纤，使光纤保持铅垂状态。抽丝轮13控制拉丝速度。涂覆光纤11在抽丝轮13作用下，经过光栅位置标记装置14标上标记后，由抽丝收线速度匹配装置15后收集到收线盘16上。
[0023]本发明采用193nm激光结合相位掩模法，在低损耗光纤拉丝过程中，对裸光纤单脉冲曝光制备低反射率光栅，连续曝光，在拉丝塔上在线制备一个至十万个高品质的低反射率光纤光栅并形成阵列。拉丝过程中对送料装置、拉丝炉、涂覆器、紫外固化炉、气体流量和压力、光纤张力、拉丝速度等设备及状态进行在线实时监控，通过两个测径仪对裸光纤直径以及涂覆之后光纤的直径进行测量，实现对整个系统的调节和控制，保证整个系统稳定运行。此外，在受控的温度和湿度条件下在线写入光栅，使光栅写入点的光纤本底温度具有较好的一致性。通过控制裸光纤移动速度以上其他措施，稳定地控制裸光纤直径、光纤张力，保证光纤内应力稳定，从而保证在线写入的光栅具有一致性。刻写光栅过程受到计算机22控制，光栅之间的间距和激光束强度均可按要求设置。
【主权项】
1.一种在线光纤光栅制备系统，包括拉丝塔和光栅刻写装置，所述的拉丝塔包括拉丝炉和安设在拉丝炉上方的预制棒夹持送料装置，在拉丝炉出炉口下方安设裸光纤测径仪，在裸光纤测径仪的下方安设刻写光栅装置，顺着裸光纤的垂直下行方向在刻写光栅装置的下方设置光纤涂覆固化装置，光纤涂覆固化装置的下方设置抽丝收线机构，其特征在于所述的刻写光栅装置包括相位掩模板和193nm准分子激光器，相位掩模板紧靠裸光纤中心设置，193nm准分子激光器输出端间隔安设光阑和透镜，193nm准分子激光器输出单脉冲激光束，通过光阑整形，再经过透镜聚焦，照射到相位掩模板上。
2.根据权利要求1所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于所述的光阑和透镜沿激光束直线方向设置，单脉冲激光束保持直线传输并垂直于裸光纤，激光束通过掩模板辐照到裸光纤上。
3.根据权利要求1或2所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于所述的193nm的准分子激光器输出的单脉冲激光束的脉宽小于或等于4ns。
4.根据权利要求1或2所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于193nm的准分子激光器与计算机相联。
5.根据权利要求1或2所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于所述的相位掩模板与裸光纤间距小于或等于0.5mm。
6.根据权利要求1或2所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于在光纤涂覆固化装置下方安设光纤测径仪。
7.根据权利要求1或2所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于所述的抽丝收线机构包括张力测量仪和安设在其一侧的抽丝轮，抽丝轮的另一侧设置抽丝收线速度匹配装置和收线盘。
8.根据权利要求7所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于在抽丝轮和抽丝收线速度匹配装置之间设置有光栅位置标记装置。
9.根据权利要求1或2所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于所述的光纤涂覆固化装置为二级涂覆固化装置，包括顺着裸光纤的垂直下行方向顺序设置一级涂覆器和一级紫外固化炉、二级涂覆器和二级紫外固化炉。
10.根据权利要求7所述的在线光纤光栅制备系统，其特征在于所述的抽丝轮的拉丝速度为 2~30m/min。
【专利摘要】本发明涉及一种在线光纤光栅制备系统，包括拉丝塔和光栅刻写装置，所述的拉丝塔包括拉丝炉和安设在拉丝炉上方的预制棒夹持送料装置，在拉丝炉出炉口下方安设裸光纤测径仪，在裸光纤测径仪的下方安设刻写光栅装置，顺着裸光纤的垂直下行方向在刻写光栅装置的下方设置光纤涂覆固化装置，光纤涂覆固化装置的下方设置抽丝收线机构，其特征在于所述的刻写光栅装置包括相位掩模板和193nm准分子激光器，相位掩模板紧靠裸光纤中心设置，193nm准分子激光器输出端间隔安设光阑和透镜，193nm准分子激光器输出单脉冲激光束，通过光阑整形，再经过透镜聚焦，照射到相位掩模板上。本发明不仅设置合理，性能稳定，制作效率高，而且制成的光栅精度高、光栅谱形好、一致性高。
【IPC分类】G02B6-02
【公开号】CN104635295
【申请号】CN201510114462
【发明人】余海湖, 郭会勇, 李小甫, 唐健冠, 王立新, 姜德生
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月17日