一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法技术

本发明专利技术提供了一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法，所述应变测量方法包括如下步骤：a、搭接双程MZ结构，所述双程MZ结构包括光源、第一光耦合器、第二光耦合器以及第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤；b、将长周期光纤光栅熔接到所述双程MZ结构中，其中将刻有长周期光纤光栅的光纤两端分别与第三光纤和第四光纤熔接，所述长周期光纤光栅构成双程MZ结构的反射端；c、将b熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构整体结构置于温箱中，改变温控箱的应变，利用光谱仪监测波长移动；d、绘制波长与应变变化的关系曲线，利用所述关系曲线对待测应变材料的应变进行测量。本发明专利技术能够有效降低透射峰的宽度，提高测量的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤测量
，特别涉及一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法。
技术介绍
光纤光栅在光纤激光器和光纤传感领域的研究和应用非常重要，光栅周期为几十至几百微米的光纤光栅称为长周期光纤光栅(Longperiodfibergrating,LPFG)，其特点是同向传输的纤芯基模和包层模之间耦合，基本无后向反射光，属于透射型带阻滤波器。与光纤布拉格光栅相比(FiberBragggrating,FBG)，长周期光纤光栅的谐振波长和谐振强度对外界环境的变化非常敏感，具有更大的应变灵敏度系数；同时，在光纤激光器领域，利用其敏感特性可以对透射谱峰进行调谐，作为可调谐滤波器能够实现波长可切换激光输出。因此，长周期光纤光栅具有更多的优点，在光纤传感和光纤激光领域具有更大的发展潜力和应用前景。相比于以上介绍的长周期光纤光栅的传统制备方法，利用飞秒激光光源，采用逐点刻写方法在各种光纤内制作布拉格光栅用于光纤传感和光纤激光等领域的研究已经成为热点。飞秒激光加工技术具有传统激光加工技术中加工精高度、操作简便、效率高的技术特点，又凭借其飞秒量级的超短脉宽和帕瓦量级的超强峰值功率在光纤微纳材料的高精密、高分辨率和低损伤的加工中显示出其独特的优势。目前飞秒激光制备光纤光栅主要是掩模法，掩模法是指将掩模板放置于光纤上方，采用飞秒激光照射工作波长为800nm的掩模板，使光纤纤芯发生折射率变化。虽然该方法成栅一致性较好，但是由于掩模板成本较高，且制备长周期光纤光栅灵活性较差。另外，长周期光纤光栅透射谱较宽，在实际测量中容易受到环境变化的影响，容易对应变测量的精确度造成误差。因此，需要一种有效降低透射谱的宽度，提高测量的精确度的熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法，所述应变测量方法包括如下步骤：a、搭接双程MZ结构，所述双程MZ结构包括光源、第一光耦合器、第二光耦合器以及第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤；其中所述第一光纤与第二光纤熔接在所述第一光耦合器与第二光耦合器之间，所述第三光纤和第四光纤的一端与第二光耦合器连接；b、将长周期光纤光栅熔接到所述双程MZ结构中，其中长周期光纤光栅的光纤两端分别与第三光纤和第四光纤熔接，所述长周期光纤光栅构成双程MZ结构的反射端，其中第三光纤和第四光纤选用纤芯直径为10/125微米的SMF-28E光纤；c、将步骤b熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构中熔接长周期光纤光栅的一侧与应变材料相贴合，逐渐改变应变材料的应变大小，选取长周期光纤光栅的波谷为采样点，利用光谱仪监测波长移动；d、利用步骤c监测到的波长移动绘制波长与应变变化的关系曲线，利用所述关系曲线对待测应变的材料应变进行测量。优选地，通过长周期光纤光栅直写系统制备所述长周期光纤光栅。优选地，所述改变应变材料的应变大小采用对应变材料进行拉伸、弯曲或压缩的方式。优选地，所述长周期光纤光栅进行应变曾敏处理。本专利技术的另一个方面在于提供一种长周期光纤光栅直写系统，所述长周期光纤光栅直写系统包括光纤激光、波分复用器、掺铥光纤、单模光纤、高精度移动平台、飞秒激光器和光谱仪，所述单模光纤搭接在所述高精度移动平台上，一端连接光纤激光、另一端连接光谱仪，在所单模光纤的刻写区域熔接细芯光纤。优选地，所述飞秒激光器设置在所述高精度移动平台上方，使所述飞秒激光器发射的激光与所述细芯光纤相互垂直，在所述飞秒激光器激光发射口设置光闸。优选地，所述所述细芯光纤的纤芯直径为10/125微米。优选地，所述光纤激光的波段选取1500～1620nm。本专利技术由于双程MZ结构具有较窄的梳状谱密度，而长周期光纤光栅的透射谱通常较宽，两者结合，能够有效降低透射谱的宽度，提高测量的精确度。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出本专利技术长周期光纤光栅直写系统；图2示出了本专利技术熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构；图3示出了本专利技术熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法的流程图；图4示出了本专利技术长周期光纤光栅波长与应变变化的关系曲线。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下文中阐释本专利技术的一个实施例，具体而言本实施例中首先制备需要熔接在双程MZ结构中的长周期光纤光栅。应当理解的是，这里所述的双程MZ结构是双程马赫曾德结构。如图1所示本专利技术长周期光纤光栅直写系统，本实施例中根据本专利技术提供的本专利技术长周期光纤光栅直写系统100刻写长周期光纤光栅，所述长周期光纤光栅直写系统包括包括光纤激光101、波分复用器102、掺铥光纤104、单模光纤103、高精度移动平台105、飞秒激光器107和光谱仪106，其中单模光纤103搭接在高精度移动平台105上，单模光纤103的一端通过波分复用器102连接光纤激光101、另一端连接光谱仪106，在单模光纤103的刻写区域110熔接细芯光纤111，飞秒激光器107设置在所述高精度移动平台105上方，使所述飞秒激光器107发射的飞秒激光与细芯光纤111相互垂直，在飞秒激光器107的激光发射口108前端设置光闸109用于对飞秒激光光路进行调整，飞秒激光器107发射飞秒激光并进行调制后，飞秒激光进入高精度移动平台105在细芯光纤111上刻写形成长周期光纤光栅。本实施例中飞秒激光器107可以是在前、后、左、右四个方向移动，调节飞秒激光与细心光纤111的相对位置。利用本专利技术实施例的上述长周期光纤光栅直写系统刻写过程中，单模光纤103的另一端连接光谱仪106对长周期光纤光栅的刻写过程进行实时监测，保证长周期光纤光栅刻写的准确性。本实施例中优选细芯光纤的纤芯直径为10/125微，光纤激光101的波段选取1500～1620nm。本实施例刻写的长周期光纤光栅的透射波长在1.5微米波段，将刻写好的长周期光纤光栅与双程MZ结构结合进行应变标定和测量。如图2所示本专利技术熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构，熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构包括双程MZ结构和一段长周期光纤光栅208，这里的长周期光纤光栅208由本专利技术提供的长周期光纤光栅直写系统制备，从而实现与双程MZ结构配套熔接，其中双程MZ结构包括光源201、第一光耦合器202、第二光耦合器205以及第一光纤203、第二光纤204、第三光纤206和第四光纤207。第一光纤203与第二光纤204熔接在所述第一光耦合器202与第二光耦合器205之间，所述第三光纤206和第四光纤207的一端与第二光耦合器205连接。长周期光纤光栅208熔接到所述双程MZ结构中构成熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构，其中熔接方式为：长周期光纤光栅208的光纤两端分别与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法，其特征在于，所述应变测量方法包括如下步骤：a、搭接双程MZ结构，所述双程MZ结构包括光源、第一光耦合器、第二光耦合器以及第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤；其中所述第一光纤与第二光纤熔接在所述第一光耦合器与第二光耦合器之间，所述第三光纤和第四光纤的一端与第二光耦合器连接；b、将长周期光纤光栅熔接到所述双程MZ结构中，其中长周期光纤光栅的光纤两端分别与第三光纤和第四光纤熔接，所述长周期光纤光栅构成双程MZ结构的反射端，其中第三光纤和第四光纤选用纤芯直径为10/125微米的SMF‑28E光纤；c、将步骤b熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构整体的熔接长周期光纤光栅的一侧与应变材料相贴合，逐渐改变应变材料的应变大小，选取长周期光纤光栅的波谷为采样点，利用光谱仪监测波长移动；d、利用步骤c监测到的波长移动绘制波长与应变变化的关系曲线，利用所述关系曲线对待测应变材料的应变进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构测量应变的方法，其特征在于，所述应变测量方法包括如下步骤：a、搭接双程MZ结构，所述双程MZ结构包括光源、第一光耦合器、第二光耦合器以及第一光纤、第二光纤、第三光纤和第四光纤；其中所述第一光纤与第二光纤熔接在所述第一光耦合器与第二光耦合器之间，所述第三光纤和第四光纤的一端与第二光耦合器连接；b、将长周期光纤光栅熔接到所述双程MZ结构中，其中长周期光纤光栅的光纤两端分别与第三光纤和第四光纤熔接，所述长周期光纤光栅构成双程MZ结构的反射端，其中第三光纤和第四光纤选用纤芯直径为10/125微米的SMF-28E光纤；c、将步骤b熔接长周期光纤光栅的双程MZ结构整体的熔接长周期光纤光栅的一侧与应变材料相贴合，逐渐改变应变材料的应变大小，选取长周期光纤光栅的波谷为采样点，利用光谱仪监测波长移动；d、利用步骤c监测到的波长移动绘制波长与应变变化的关系曲线，利用所述关系曲线对待测应变材料的应变进行测量。2.根据权利要求1所述的测量应变的方法，其特征在于，通过长周期光纤光栅直写系统制备所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何巍，祝连庆，娄小平，董明利，李红，姚齐峰，辛璟焘，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11