打点加工光纤光栅,是飞秒激光制备光纤光栅的一类工艺手段,每一个激光脉冲在光纤纤芯内部形成一处折射率改变点,光纤按照设定速度移动,一系列周期性的打点就构成光纤光栅结构,不需要对光纤进行氢载等光敏预处理,就可以在普通光纤内部完成光栅刻写。打点加工光纤光栅可以灵活调整光栅周期,通过改变激光脉冲重复频率与光纤移动速度,就可以得到不同布拉格波长的光栅,适合多种定制化光纤光栅开发。
杭州玉之泉精密仪器有限公司的公里级光纤光栅加工系统,支持
打点加工光纤光栅,整套设备以飞秒激光器作为核心光源,激光器平均功率有多档可选,脉冲宽度达到飞秒级别,单脉冲能量可以满足光纤内部改性需要,除基础1030nm波长之外,还支持二倍频输出,三倍频可以作为选配项,丰富打点加工光纤光栅的工艺选择空间。
光学系统配置能量调节器,可以对激光输出能量做连续调节,适配不同光纤材质的打点需求,搭配科勒照明模块,五百万像素以上成像相机用于实时观测光纤位置,保障激光焦点对准纤芯。设备提供多种物镜选择,浸油物镜、空气物镜可以按需选用,还可以选配扫描振镜、空间光调制器、光纤旋转器、光纤应力监测器等功能模块,针对打点加工光纤光栅的特殊工艺诉求做硬件拓展。
设备采用大理石龙门结构,搭配被动气浮隔振,削弱外界振动对打点加工光纤光栅的干扰。打点刻写光栅对焦点位置稳定性要求较高,外界微小振动会造成打点位置偏移,进而影响光栅光谱质量,隔振结构可以降低环境振动带来的负面影响。高精度三轴位移台提供精密运动控制,定位精度、双向重复精度都保持在较小数值,位移台的移动速度可以适配打点加工光纤光栅不同的周期设置。
自动卷纤机构是这套设备处理长光纤打点加工光纤光栅的重要部分,卷纤长度可达五公里,卷纤速度可控,张力控制精度高,计米、光纤自动对准功能完备。当需要制备长距离连续分布的光栅阵列,光纤在卷纤机构带动下匀速输送,激光脉冲按时序完成打点,实现长光纤上连续多段光栅的制备,减少人工反复上料操作。
在实际打点加工光纤光栅作业流程,操作人员完成光纤装夹,完成光纤对准,确认激光焦点落在光纤纤芯内部,设置激光器脉冲重复频率、输出能量,设置位移台或者卷纤机构的移动速度,脉冲与移动相互配合,每个脉冲对应一个折射率调制点,周期性排布形成光栅。加工完成后的光纤光栅,反射率可以在较宽区间调节,边模抑制、中心波长偏移都可以控制在合理范围。除打点加工光纤光栅之外,该设备也可开展扫线模式刻写,同时具备平面样品图形化微纳加工能力,面向光通信、光纤传感相关的科研与小试样开发场景提供加工手段。