[发明专利]将光纤布拉格光栅制成双峰光栅的钎焊封装制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将光纤布拉格光栅制成双峰光栅的钎焊封装制造方法。

背景技术

光纤布拉格光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。光纤布拉格光栅可以用作温度、压力、应变等物理量的测量。然而由于光纤布拉格光栅本身对温度和应变都敏感，因此同时区分结构待测部位的温度和应力（应变）存在困难，这是单峰光纤布拉格光栅是很难完成的任务，而如果将一普通光纤布拉格光栅（单峰）制成中心波长相近的双峰光栅，该双峰光栅可以用于滤波、温度压力同时测量等领域，目前国内外还未见采用钎焊封装的方法来将光纤布拉格光栅制成双峰光栅的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种将光纤布拉格光栅制成双峰光栅的钎焊封装制造方法，它制备的双峰光栅能够用于滤波、结构温度和应力（应变）同时区分测量。

本发明是这样来实现的，一种将光纤布拉格光栅制成双峰光栅的钎焊封装制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

（1）任意取一光纤布拉格光栅，光栅成栅部分为裸光栅，表面无任何保护层；将其进行表面金属化（可以用化学镀加电镀的方法），金属化厚度约30-50微米；

（2）用硝酸将表面金属化层沿着光栅长度方向腐蚀去除一半，保留一半；

（3）将带有金属化层的光栅部分置于铝合金管中，保证间隙在30-50微米之间，在光栅和铝管内壁之间置入中低温焊料膏，焊料膏可以是中低温的Sn基或Al基钎焊料膏；

（4）将步骤(3)中的铝合金管和内置的光栅置于温控炉中，加热至钎焊料熔点以上30-50℃, 保温20-50秒，缓慢冷却降温后可得双波长光纤布拉格光栅。由于铝合金管和钎焊料的收缩冷却作用，钎焊封装的光栅部分会受到收缩应力，因而中心波长会减小（nm级）；而硝酸腐蚀去除金属化层的部分光栅保留了原始裸光栅的中心波长。 因此，采用上述方法可以获得中心波长相近（相差nm级）的双峰光栅。

本发明的技术效果是：本发明利用普通的光纤布拉格光栅将其一半金属化、一半保留原来的裸光栅形态，通过钎焊技术，可以获得双峰光栅，不仅工艺过程简单，而且所采用的钎焊技术较为成熟，非常适合工业化的推广应用，同时获得的双峰光栅可以用于多个物理量同时区分测量的领域，使得光栅测量应用更加广泛，减少了为测量多个物理量所需光栅的数目。

附图说明

图1为实施例1焊接封装后得到的双峰光栅波谱。

图2为实施例2焊接封装后得到的双峰光栅波谱。

图3为实施例3焊接封装后得到的双峰光栅波谱。

图4为硝酸腐蚀去除一半光栅金属化层的示意图。

在图中，1、光纤布拉格光栅  2、试管。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细阐述：

实施例1：（1）取一光纤布拉格光栅（中心波长为1535.6nm），光栅成栅部分为裸光栅，表面无任何保护层；采用化学镀加电镀镍的方法将其进行表面金属化，金属化厚度约35微米；（2）如图4所示，将金属化光纤布拉格光栅1置入盛有硝酸的试管2中，一半浸在硝酸中，另一半在硝酸液面以上，保持30分钟。硝酸将表面金属化层沿着光栅长度方向腐蚀去除一半，保留一半；（3）将带有金属化层的光栅部分置于铝合金管中，金属化光栅和铝合金管内壁之间间隙约为35微米，在光栅和铝管内壁之间置入SnPb共晶焊料膏；（4）将步骤(3)中的铝合金管和内置的光栅置于温控炉中，加热至214℃（熔点以上31℃，SnPb共晶183℃）, 保温30秒，缓慢冷却降温后可得双波长光纤布拉格光栅。由于铝合金管和钎焊料的收缩冷却作用，钎焊封装的光栅部分会受到收缩应力，因而中心波长会减小（nm级）；而硝酸腐蚀去除金属化层的部分光栅保留了原始裸光栅的中心波长。 因此，上述方法可已获得中心波长相近（相差nm级）的双峰光栅。（5）经检测，得到的双峰光栅具有两个反射波长，分别为1535.6nm和1532.8nm。其中1535.6nm的为原始裸光栅的中心波长；1532.8nm的为钎焊封装部分光栅的中心波长，附图1为焊接封装后得到的双峰光栅波谱。