论文部分内容阅读
光纤Bragg光栅(FBG)是沿光纤轴向在纤芯内形成周期性折射率调制分布的一种光纤无源器件,由于它具有可进行波长选择、插入损耗低和抗电磁干扰等优点,使得FBG在通信领域已经得到广泛应用。此外,光纤光栅还以灵敏度高、质量轻、体积小、易于阵列和能波长编码等优点,更使FBG成为传感器领域的新宠。目前在传感领域中,高温测量与检测是一个国际性的研究热点,现有的利用FBG进行高温测量的方法价格昂贵、制作复杂,很难推广到实际应用。因此,开展低成本、适用于高温测量的普通FBG传感器的研究,是FBG传感器产业化的关键之一。本文在分析国内外研究现状的基础上,采用常见的相位掩模法,利用248nm紫外光在载氢掺锗单模石英光纤中制作出FBG。实验中分别制得低反射率的光栅FBG1和高反射率的光栅FBG2,FBG3。然后将FBG1和FBG2置于30℃~1000℃的高温炉内进行温度特性比较实验。实验中发现,在30℃~870℃范围内FBG1和FBG2两者中心波长随温度的变化趋势一致,且当温度达870℃时,两个光栅反射波长都消失;当温度继续升高到900℃时,仅有FBG2再次出现反射率约为1dB的反射峰,且其传感特性可保持至1000℃。在相同实验条件下选择具有高反射率的光栅FBG3进行高温热处理实验:870℃时光谱消失,900℃再次出现反射率为1dB的反射峰的实验现象重复出现,将热处理后的FBG3在30℃~1000℃温度范围内进行传感测量实验,其温度灵敏度达到0.02nm/℃,线性度为0.999。实验结果表明,对于具有高反射率的FBG进行高温热处理后,其可以在30℃~1000℃的温度范围内进行传感测量,且中心波长随温度变化呈良好的线性关系。利用该方法可以制作出低成本的可用于高温环境测量的FBG温度传感器。