通過高溫（850～950℃）退火方法使光纖布拉格光柵在高溫擦除后重新生長形成熱重生光纖光柵,其能夠在大于1 000℃以上的高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作,但經(jīng)高溫退火處理后的熱重生光纖光柵機械強度較一般光纖布拉格光柵顯著下降.本文通過采用單模石英光纖進行實驗,對光纖光柵的軸向應(yīng)力和光纖光柵中石英分子組分的變化進行研究分析.結(jié)果表明,經(jīng)過高溫熱退火后的熱重生光纖光柵與未退火的光纖布拉格光柵相比,纖芯處壓應(yīng)力減少了80 MPa,遠離纖芯的包層處拉伸應(yīng)力由22 MPa逐漸減小;同時,隨著熱退火氣氛中氧含量的增加,退火后生成的熱重生光纖光柵SiO₂逐漸增加,占比從52.99%上升至69.92%.雖然SiO₂具有較高的密度,其機械強度大于Si₂O₃,但熱退火后的熱重生光纖光柵脆性仍增大,故推論:組分變化對熱重生光纖光柵脆性增大無明顯影響,脆性增大主要原因為高溫導(dǎo)致的應(yīng)力松弛.本文研究為提高熱重生光纖光柵的機械性能,解決其脆性問題提供了可靠的理論與實驗依據(jù). 

【文章來源】：光子學(xué)報. 2020,49(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

光纖光柵的熱重生及高溫反射譜實時測試裝置

退火前后FBG和RFBG的典型光譜如圖3(a）.退火前的透射深度為-20.3 dB，反射率為99.1%，中心波長1 548.44 nm,3 dB帶寬為0.26 nm.退火后的透射深度為-3.1 dB，反射率為50.6%，中心波長藍移至1 546.70 nm,3 dB帶寬減少為0.15 nm.帶寬變化是由于光柵反射譜強度降低，帶寬同時減小，中心波長藍移是由于降溫后柵區(qū)之間的光柵周期減小導(dǎo)致.退火后光譜的強度良好，且重生后的光譜譜形較好.按同樣的退火程序?qū)BG置于氬氣中處理，觀測其光譜，光譜特性與在空氣中的RFBG無明顯差異，溫度測試與耐高溫特性測試均與在空氣中處理的RFBG的測試結(jié)果相同.將制備好的RFBG置于管式爐中進行溫度測試，測試范圍為100～1 000℃.測試結(jié)果如圖3(b），黑點為實際測溫點，經(jīng)線性擬合后可得波長與溫度的漂移關(guān)系.可以看出，制備好的RFBG具有良好的線性測溫性能.其中擬合直線的斜率代表該RFBG的測溫靈敏度，為15.6 pm/℃，擬合直線的判定系數(shù)R2為0.999 31.

為了研究退火重生后RFBG的耐高溫特性，將RFBG在100～1 000℃之間測試，檢測其反射光譜，測試結(jié)果如圖4.由圖可知，RFBG反射光譜的強度基本保持不變，制備好的RFBG重生達到飽和且具有較好的耐高溫特性.圖4 耐高溫特性測試

【參考文獻】：
期刊論文
[1]多模光纖光柵溫度傳感特性的實驗研究[J]. 姜德生,李劍芝,梅家純.  光學(xué)學(xué)報. 2004(02)
[2]光纖光柵傳感器的應(yīng)用概況[J]. 姜德生,何偉.  光電子·激光. 2002(04)



本文編號：3031964