用于智能传感的飞秒激光逐点写入光纤Bragg光栅

2023-02-16 09:26:30, 韵翔光电江阴韵翔光电技术有限公司

优势

1、至1000摄氏度的极端稳定性

2、远高于常规剥离-再涂敷法光纤光栅的机械强度

3、抗潮湿，抗辐射，抗电磁干扰

4、按客户要求定制的高度灵活的写入技术

5、公里级长度传感阵列里相邻两FBG间距可短至毫米

6、全自动化制造技术确保高性价比

全新维度的上的传感

提供飞秒激光直写光纤Bragg光栅的厂商，FemtoFiberTec公司制造的FBG为工业传感和医疗传感开创全新的广阔机遇。

与传统FBG解决方案不同，Femto Fiber Tec公司用飞秒激光直接透过光纤各类透明涂敷层的在纤芯上逐点写入FBG。可写入的光纤包括从特种光纤到普通通讯光纤。飞秒激光直写FBG本身具有稳定性，耐温达1000摄氏度，还耐辐射并抗潮湿。

FemtoFiberTec公司生产的光纤传感阵列里可集成数千FBG，允许在公里长度上多点传感。飞秒激光直写技术提供灵活性，可根据客户要求参数定制，订货数量几乎没有限制，定制交货周期业内较短。

上述优点开创的光纤传感解决方案-- 全新维度的上的传感。

多样化的应用领域

由于飞秒激光直写技术的灵活性，Femto Fiber Tec公司的FBG应用广泛：温度，应变，压力，振动传感。FBG传感阵列长达公里，而相邻两FBG的距离可短至毫米。由于其温度稳定性和每个光栅点可以达到不可擦除的折射率调制，飞秒激光直写的FBG在恶劣和特种的环境中依然稳定工作。

具体案例：分布式温度传感(DTS)

基于光纤技术的分布式温度传感(DTS)在很多方面优于布线复杂的热电偶等非光学传感方法。

优势

1、传感距离可达公里，位置精度更高，可达厘米

2、单一光纤完成传感系统所有功能，无需电缆供能，无需额外功耗，无需额外组网

3、只需光学设备对测量系统供能

4、无机械磨损，寿命长达数十年

5、抗电磁干扰，抗振动干扰，

6、适于危险环境

7、单一光纤上多FBG可复用，串行测量，高性价比

FBG的光纤传感优于基于Raman散射或Brillouin散射技术的分布式温度传感的优势包括传感速率高，信噪比好。

飞秒激光直写的FBG可大大扩展基于FBG的分布式温度传感。用飞秒激光直写技术配合纯二氧化硅光纤以及聚酰亚胺涂覆层或者碳涂覆层，分布式温度传感系统可

●运行于高达1000摄氏度的环境

●应用在高氢浓度，高湿度环境 (无氢暗化和氢腐蚀现象)

分布式温度传感成功部署在各类工业领域，包括油气勘产，电力电缆，管道监测，防火监控，工业生产温度监控。

可订制的产品

借助灵活的飞秒激光直写技术，Femto Fiber Tec公司提供各类规格的FBG。除了标准产品线之外，FemtoFiberTec公司还为特种需求提供用户定制加工服务，允许透过各类涂敷层在任何光学透明材料内加工FBG和光波导。

FBG

类型

● 单个FBG

● FBG阵列

● 切趾FBG

● 啁啾和相移FBG 1)

FBG

规格

● Bragg 波长:1460-1640纳米

● 波长误差 <0.2纳米

● 反射带宽(FWHM): 0.3纳米到若干纳米

● 反射率: 0.01% 到 99%

● 旁瓣抑制比(切趾情况下): 可达20 分贝

光纤类型

● 标准单模光纤

● 纯石英光纤

● 特种光纤和特种材料，例如蓝宝石光纤和激光光纤

光纤

涂敷层

● 丙烯酸酯 (acrylate)

● 聚酰亚胺 (PI)

● 碳

● 金

FBG

耐用性

● 聚酰亚胺涂敷层FBG使用温度达300 摄氏度

● FBG本身稳定性达1000摄氏度

● 机械强度大于200kpsi

注：1)目前尚在研发

标准化产品

除了接受用户按需定制的产品之外，Femto Fiber Tec公司提供以下标准化的飞秒激光直写FBG产品。得益于自动制造技术，FemtoFiberTec高性价比产品为客户带来更高的价值。

技术优越性

FBG是光学滤波器件，反射纤芯内传输的特定的波长的光。FBG传感原理就是此反射光波长与光栅处的温度和应变状况的实时和敏感的相关性。

FemtoFiberTec公司运用特种红外飞秒激光刻制FBG。激光准确聚焦于光纤纤芯并产生局部折射率调制，这种逐点写入光栅方法是高度非线性过程，与光纤材料性质基本无关，因此FemtoFiberTec公司的刻栅技术无需对光纤预先掺杂或任何额外处理即可在任何光纤上刻制FBG，甚至在传统方法无法写入的耐辐射光纤里刻制FBG，也在用于恶劣环境中纯石英(pure core)光纤里刻制FBG。FemtoFiberTec公司的刻栅技术制造的是二类光栅，温度稳定性达1000摄氏度。此外，FemtoFiberTec公司的刻栅技术是穿过透明涂敷层的直写过程，无需传统刻栅方法的剥离和再涂敷步骤。FemtoFiberTec公司还能在光纤包层上写入FBG或者制造光波导，由此得到用于3D传感的光纤径向阵列。

FemtoFibeTec公司的制造技术高度优先，尤其是在规模制造和性价比上具有很大优势。

飞秒激光刻制FBG相对于传统FBG的优势

●稳定至1000摄氏度的二类光栅

●抗辐射，耐水汽腐蚀

●机械强度远远高于传统剥离-再涂敷制程

●比拉纤塔技术（Draw Tower Technology）更高的反射率，更低的光纤成本

●在用户指定或者提供的光纤上直写FBG

●在光纤包层上指定位置制造波导和FBG （用于3D形状传感）

●实现用户定制的规格

FBG相对于其他传感技术优势

●抗电磁场干扰

FBG抗电磁场，抗射频干扰，可部署在发电厂和变电站。此外FBG保证了可用于易燃易爆环境。