光纤光栅的在线制作装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种光纤光栅的在线制作装置，包括安装在拉丝塔支架上的光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、ＵＶ固化炉、牵引轮以及收排线装置，其中，光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、ＵＶ固化炉与牵引轮平行设置，加热炉与冷却管之间设置有光纤外径测量装置，ＵＶ固化炉与牵引轮之间设置有涂层外径测量装置。本实用新型专利技术提出的光纤光栅在光纤拉丝过程中的在线制作装置，与传统的光纤光栅的单个制作相比，其制作效率高，生产速度成百上千倍地提高，因而成本大大降低，工艺灵活，涂层均匀，是实现光纤光栅规模化生产的比较可行的装置。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤通信和光纤传感领域的光纤无源器件，尤其涉及一种光纤光栅的制作装置。
技术介绍
光纤光栅是近年来发展最为迅速的光无源器件之一，鉴于它的许多独特的优点， 因而在光纤通信和光纤传感领域均有极为广阔的前景。由于光纤光栅的出现，使许多复杂 全光通信和传感方式成为可能，极大地拓宽了光纤技术的应用范围。 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，S卩外界入射光子和光纤纤芯内锗离子相互作 用引起折射率的永久性变化，从而在光纤纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在光 纤纤芯内形成一个窄带的透射或反射滤波器或反射镜。利用这一特性可构成许多独特性能 的光纤无源器件。例如，利用光纤光栅的窄带高反射率特性构成光纤反馈腔，依靠掺铒光纤 等为增益介质即可制成光纤激光器；用光纤光栅作为激光二极管的外腔反射器，可以构成 外腔可调谐激光二极管；利用光纤光栅可构成Michelson干涉仪型、Mach-Zehnder干涉仪 型、以及Fabry-Perot干涉仪型的光纤滤波器；利用非均匀光纤光栅可制成光纤色散补偿 器等等。此外，利用光纤光栅还可制成用于检测应力、应变、温度等参数的光纤传感器和光 纤传感网络。 光纤布拉格光栅(FBG， fiber Bragg grating)的原理是光纤纤芯区折射率周期 变化造成光纤波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，使其透射光谱 和反射光谱出现奇异特性.图l表示光纤光栅区域的折射率分布情况以及入射光、反射光 和透射光的光谱图。其中，rn为光纤包层折射率，1!2为光纤纤芯初始折射率，1!3为光致折射 率变化函数，A为光栅周期。光纤光栅的反射布拉格波的中心波长为AB = 2nrffA式中，nrff为光纤纤芯光栅区域有效折射率。 光纤光栅的传统制造方法是采用适当的光源和光纤增敏技术，可以在几乎所有 种类的光纤上不同程度地写入光栅。光纤的光致折射率变化的光敏性主要表现在在波长为 244nm的紫外光的吸收峰附近，所以利用紫外光与光纤纤芯中的锗离子的相互作用引起折 射率的永久性变化，从而在光纤纤芯内形成折射率呈周期性变化的空间相位光栅。光纤光 栅的制造方法通常分为横向干涉法及相位掩模法两大类。前者是利用双光束干涉所产生的 干涉条纹对光纤曝光以形成光纤光栅，后者是使用一个周期为A的相位掩模器，对衍射光 束进行分离，当紫外光垂直照射到相位掩模器上时，在其后面即得到节距为A/2的光纤衍 射图样，从而在紫外光敏光纤中形成节距为A/2的光纤布拉格光栅。在制备光纤光栅时， 需去除成栅段光纤的涂层，因为涂层会吸收紫外光能，影响光纤光栅的刻写。另外，当光纤 纤芯吸收氢气或其同位素(如氖气)后能增强其吸收紫外线的能力。因此光纤成栅前需进 行载氢处理，就是在刻写FBG前，需将普通光纤浸泡在一定温度下，在氢气和氦气混合气压 中一段时间，使光纤中的氢达到饱和，这样可以提高光纤纤芯区对UV(紫外光)的吸收率以 及提高成品FBG的带宽和反射率。通常在100标准大气压，IO(TC温度下，需载氢48小时，如增大压力、增高温度可减少载氢时间，反之亦然。 上述光纤成栅方法有下列缺点；首先是光纤光栅均为单个制作，手工量大，生产效 率低，成本高；其次在成栅工艺中，去除光纤涂层将导致光纤强度的严重下降，成栅后需再 次涂敷，而涂敷工艺对光纤光栅的光学特性具有显著影响，随机非均匀涂敷将造成FBG器 件工作参数的随机漂移，影响系统的重复性和稳定性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种制作效率高、成本低、涂层均匀的光纤 光栅在光纤拉丝过程中的在线制作装置。 为了克服
技术介绍
中存在的缺陷，本技术解决其技术问题所采用的技术方案 是一种光纤光栅的在线制作装置，包括安装在拉丝塔支架上的光纤预制棒送棒器、加热 炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、UV固化炉、牵引轮以及收排线装置，其中， 光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、UV固化炉与牵引 轮平行设置，加热炉与冷却管之间设置有光纤外径测量装置，UV固化炉与牵引轮之间设置 有涂层外径测量装置。 根据本技术的另一个实施例，光纤光栅的在线制作装置进一步包括所述加热 炉内的温度2000°C。 根据本技术的另一个实施例，光纤光栅的在线制作装置进一步包括所述加热 炉内的温度2000°C。 根据本技术的另一个实施例，光纤光栅的在线制作装置进一步包括所述光纤 光栅刻写装置与冷却管之间设置有V型导轮。 本专利技术提出的光纤光栅在光纤拉丝过程中的在线制作装置，与传统的光纤光栅的 单个制作相比，其制作效率高，生产速度成百上千倍地提高，因而成本大大降低，工艺灵活， 涂层均匀，是实现光纤光栅规模化生产的比较可行的装置。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是现有技术中光纤光栅及光谱响应图； 图2是MCVD沉积工艺图； 图3是光纤拉丝塔结构示意图； 其中1、拉丝塔支架，2、预制棒，3、送棒器，4、加热炉体，5、外径测量装置，6、光纤 冷却管，7、光纤光栅刻写装置，8、紫外光光源，9、光纤涂层涂覆杯，10、固化炉，11、涂层外径 测量装置，12、牵引轮，13、收排线装置。具体实施方式现在结合附图和优选实施例对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简 化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关 的构成。 通常，光纤制造 为光纤预制棒制作和光纤拉丝两部份。本专利技术的光敏光纤予预制棒制作采用改进的化学气相沉积法即MCVD(ModifiedChemical V即or D印osition)法。 其过程如下(参见图2):将一根石英基管放在玻璃车床上旋转，用超纯氧气作为载气通过 存有SiCl4， GeCl4等纯化学原料的鼓泡瓶(bubble) ， 02载气将SiCl4， GeCl4的饱和蒸气一 起带进石英基管内，当温度为1400-160(TC的氢氧焰加热石英基管的外壁时，通过热传导， 在管内的气相原料在高温下发生氧化反应，反应式为 SiCl4+02 — Si02+2C12个 GeCl4+02 — Ge02+2C12个 生成的Si02， Ge02等氧化物在高温区气流下游的管壁内壁上形成多孔玻璃粉尘的 沉积层，当氢氧焰的高温区经过此处时，玻璃粉尘被烧结成沉积在内壁上的均匀透明的玻 璃层.氢氧火炬从左到右缓慢移动一次形成一层相应的沉积层，然后快速退回到起点，进 行第二次沉积，如此往复直到完成所规定的沉积为止。反应产生的氯气和没有反应完的气 相材料则从石英基管的出口排出，进行中和处理。这里石英(纯SiO》基管将成为光纤包 层的一部份，而掺锗沉积部份将成为光纤纤芯部份。沉积完成后，中心还有小孔，然后停止 原料气流进入，火焰温度升高到180(TC左右，将石英管烧縮成实心的光纤预制棒。专为制作 光纤光栅的光纤预制棒，可根据设计要求，提高锗的掺杂量，以提高预制棒的光敏特性。并 将预制棒进行载氢处理，这将比上述单个制作光纤光栅的载氢工艺大大节约制作成本。 如图3所示，一种光纤光栅的在线制作装置，包括安装在拉丝塔支架1上的光纤预 制棒2的送棒器3、加热炉4、冷却管6、光纤光栅刻写装置7、光纤涂层涂覆杯9、 UV固化炉10、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅的在线制作装置，其特征在于：包括安装在拉丝塔支架上的光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、ＵＶ固化炉、牵引轮以及收排线装置，其中，光纤预制棒送棒器、加热炉、冷却管、光纤光栅刻写装置、光纤涂层涂覆杯、ＵＶ固化炉与牵引轮平行设置，加热炉与冷却管之间设置有光纤外径测量装置，ＵＶ固化炉与牵引轮之间设置有涂层外径测量装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炳炎，石明，
申请(专利权)人：常州南方通信科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]