飞秒激光刻写光纤光栅在光纤传感领域中的应用

--- 基于极端高温和高机械强度特性

摘要：与传统的FBG解决方案完全不同，Cavono Inc提供的FBG采用飞秒激光直接透过光纤各类透明涂覆层在纤芯上写入FBG。可写入的光纤包括各种高端特种光纤和普通光纤。飞秒激光直写的FBG具有传统FBG无法比拟的优势，如它可以承受高达1000℃的极端高温，高达200kpsi的机械强度等。飞秒刻写的FBG正是凭借其特殊的优秀性能，飞秒激光刻写FBG可以在恶劣和特种的环境中依然可以稳定工作。目前，飞秒刻写FBG在分布式温度传感领域（DTS）得到广泛的应用，如油气勘测，电力电缆、管道检测、防火监控、工业生产温度监控领域。

Cavono Inc推出的飞秒刻写光纤布拉格光栅(FBG)相较于传统的光纤光栅具有独特的优势。飞秒刻写光纤布拉格光栅是运用特种红外飞秒激光（800nm）刻制FBG。激光精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Cavono Inc引入的飞秒刻写光纤光栅技术无需对光纤预先掺杂或任何额外处理，在光纤上刻制FBG即可，即便是在用传统方法无法写入的那辐射光纤中也可以刻制FBG，此外在恶劣环境中应用的纯石英（pure core）光纤上也可以进行刻制FBG。 用飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅是可以直接穿过透明涂覆层的直写光栅过程，无需传统刻写光栅的剥离和再涂覆步骤，可以做到一步成型。

这种飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅FBG相较于传统FBG具有独特的优势：
l  FBG可稳定至1000摄氏度（二类光栅） ；
l  抗辐射，耐水汽腐蚀 ；
l  机械强度远远高于传统玻璃-再涂覆制程，可达200kpsi ；
l  Draw tower technology(拉纤塔技术)，具有更高的反射率，更低的光纤成本；
l  可在用户指定或提供的光纤上直写FBG ；
l  在光纤包层上指定位置制造波导和FBG (用于3D形状传感)；
l  单一光纤上可写入数千FBG，这种串行机制在效率和性价比上远优于其他并行传感技术 ；
l  全自动化加工流程，可实现大规模化，批量化生产；


关于光纤涂覆层，我们可以提供丙烯酸酯（Acrylate）、聚酰亚胺（PI，可承受300℃）、碳和金等涂层。
目前，我们可提供各种规格的高端FBG:
l  单个FBG；
l  FBG阵列；
l  切趾FBG；
l  啁啾和相移FBG;


由于飞秒激光直写技术极大的灵活性，我们提供的FBG应用及其广泛：温度，应变，压力，振动传感等领域。 FBG传感阵列长达公里，而相邻两FBG的距离可短至毫米。且由于其极高的温度稳定性和每个光栅点可以达到不可檫除的折射率调制，飞秒激光直写的FBG在恶劣和特种环境中依然稳定工作。如工作领域： 风力发电机、油井和管道检测、航空航天、电厂监控、医疗技术、分布式温度传感（DTS）、排放检测、发动机检测、核电站项目检测等领域。