Vezelrooster is een soort diffractierooster gevormd door de axiale periodieke modulatie van de brekingsindex van de vezelkern door middel van een bepaalde methode, en het is een passief filterapparaat. Omdat vezelroosters de voordelen hebben van een klein formaat, een laag verbindingsverlies, volledige compatibiliteit met optische vezels en het vermogen om slimme materialen in te bedden, en de resonantiegolflengte ervan gevoeliger is voor veranderingen in de externe omgeving, zoals temperatuur, spanning, brekingsindex, en concentratie, het wordt gebruikt in optische vezelcommunicatie en het detectieveld is op grote schaal gebruikt.
Optische vezels worden gebruikt in ruwe omgevingen. De belangrijkste oorzaken van schade zijn onder meer waterstofschade aan de vezelkern en schade aan de vezelstructuur door straling. Om bovenstaande situatie te voorkomen, moeten de structuur en samenstelling van de optische vezel speciaal worden behandeld. Studies hebben aangetoond dat het waterstofelement reageert met de ionen in de vezelkern om de structuur van de vezelkern te vernietigen, wat resulteert in verhoogd transmissieverlies; terwijl de straling energie overdraagt, waardoor de buitenste elektronen van de atomen in de vezelkern overgangen ondergaan, wat resulteert in vezelprestaties. verslechtering. Om het optreden van de bovenstaande situatie te voorkomen en de schade die deze met zich meebrengt te verminderen, is het noodzakelijk om optische vezels met speciale structuren of materialen te gebruiken. Studies hebben aangetoond dat het gebruik van met fluor gedoteerde bekleding en zuivere silicakern het waterstofverlies en stralingseffecten aanzienlijk kan verminderen.
Dit zal echter onvermijdelijk nieuwe problemen met zich meebrengen, dat wil zeggen dat het glasvezelrooster dat is voorbereid in de bovengenoemde optische vezelkern wordt gebruikt in de omgeving met hoge temperatuur, hoge druk en hoge corrosie in oliebronnen, kerncentrales en de kosmische ruimte. blijvende schade en transmissie veroorzaken. Het verlies neemt toe. Omdat de traditionele bereidingsmethode voor vezelroosters is gebaseerd op de excimeerlaserbelichtingsmethode om vezelrooster voor te bereiden, moet de gebruikte vezelkern een hoge lichtgevoeligheid hebben en moet de vezelkern worden gedoteerd met germanium- en boorelementen. De kern van zuiver siliciumdioxide heeft echter geen lichtgevoeligheid en traditionele methoden kunnen niet worden gebruikt om vezelroosters te vervaardigen.
Een nieuw type voorbereidingstechnologie voor vezelroosters op basis van femtoseconde laser lost de bovenstaande problemen goed op. Het gebruik van femtoseconde lasertechnologie maakt gebruik van de voordelen van femtoseconde laser met hoge instantane energie, niet-thermische verwerking en hoge verwerkingsnauwkeurigheid. De systeemopbouw is weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Met behulp van een 800nm femtoseconde laser wordt, na het vormen van de straal, gefocust op de vezelkern na te zijn gefocust door een microscoopobjectieflens. Omdat het niet mogelijk is om direct waar te nemen of het brandpunt zich in de vezelkern bevindt, is het noodzakelijk om het brandpunt te beoordelen door de naar achteren gerichte CCD te observeren en de vorm van de naar achteren gerichte lichtvlek te observeren. Tegelijkertijd kan het, door een breedbandlichtbron en een spectrometer aan te sluiten, de veranderingen in het spectrum tijdens de voorbereiding van het rooster in realtime volgen en de voorbereiding van het rooster beoordelen.
Fabricage van vezelroosters door middel van femtoseconde lasertechnologie kan, vergeleken met traditionele methoden, niet alleen roosters vervaardigen op niet-fotogevoelige vezels, zoals pure silicavezel, fluoridevezel, enz., Maar heeft ook andere voordelen. Ten eerste vereist de voorbereiding van de femtoseconde laser geen gebruik van een fasesjabloon, zodat de beperking van de fasesjabloon kan worden opgeheven. Theoretisch kunnen vezelroosters met elke reflectiegolflengte worden vervaardigd. Zo kunnen bijvoorbeeld 2 μm en 3 μm vezelroosters worden vervaardigd op fluoridevezels; ten tweede, 800nmfemtoseconden. De laser kan de coatinglaag (acrylaat, polyimide, enz.) van de optische vezel penetreren, daarom is het niet nodig om de coatinglaag van de optische vezel te strippen tijdens het maken van een rooster, wat de sterkte van de optische vezel aanzienlijk verbetert. het voorbereide vezelrooster. Wat nog belangrijker is, is dat vezelroosters vervaardigd door excimer niet bestand zijn tegen hoge temperaturen. Wanneer de temperatuur hoger is dan 150 ° C, begint de vezelprestatie af te nemen, terwijl roosters die zijn vervaardigd met femtoseconde lasers, temperaturen tot 1000 ° C kunnen weerstaan en kunnen worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen.
Daarom heeft de opkomst van femtoseconde laserpreparatie van vezelroostertechnologie de toepassing van vezelrooster-sensortechnologie in een verscheidenheid aan ruwe omgevingen aanzienlijk opgelost. Toegepast in de olie- en gastechniek moeten vezelroosters bestand zijn tegen waterstofverlies en in veel gevallen ook bestand zijn tegen hoge temperaturen van 300 ° C; op het gebied van fiberlasers moeten 2 μm en 3 μm fiberlasersystemen fluorvezelroosters gebruiken; in kerncentrales. In stralingsomgevingen zoals de kosmische ruimte moeten vezelroosters hoge stralingsenergie kunnen weerstaan. In deze speciale veeleisende omgevingen kunnen vezelroosters die zijn voorbereid door femtoseconde lasers voldoen aan alle speciale vereisten, waardoor de toepassingsgebieden van de sensortechnologie voor vezelroosters aanzienlijk worden uitgebreid.