[发明专利]飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法有效

专利信息
申请号: 201910150534.5 申请日: 2019-02-28
公开(公告)号: CN109655962B 公开(公告)日: 2020-08-04
发明(设计)人: 李政颖;郑洲;桂鑫;余海湖 申请(专利权)人: 武汉理工大学
主分类号: G02B6/02 分类号: G02B6/02;G01D5/353
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 孙方旭;胡建平
地址: 430070 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 激光 在线 刻写 光栅 阵列 分布式 参量 测量 方法
【权利要求书】:

1.一种飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤,步骤一,预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后,被飞秒激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射;步骤二,飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域,形成光栅;步骤三,根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号,位于飞秒激光器中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值使飞秒激光器发射飞秒激光;步骤四,位于特种涂覆装置上的计数器接收脉冲信号,并根据设定值使特种涂覆装置启动,涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度,随后进入固化炉中固化;步骤五,多个特种涂覆装置串联,在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

2.根据权利要求1所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,主动牵引轮夹住光纤,根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号,由以下公式计算:

r=2×π*R/N,

式中,r为光电编码器发送信号的弧长间隔,即外弧边单位转动距离;R为主动牵引轮的半径;N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

3.根据权利要求2所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,激光器中脉冲计数器的设定值为L/r,L为根据实际需要所刻写光栅的间隔,当计数值达到后清零。

4.根据权利要求3所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,当系统启动时,激光器发射第一个激光脉冲,随后各脉冲计数器全部清零,并以此为开始计数点;所刻写的光栅以刻写位置对称分布;当特种涂覆装置中的脉冲计数器第一次计数时,其设定值为(L0±k)/r,其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔,k为偏离光栅中心的长度,随后脉冲计数器计数清零,并且后续设定值为L/r。

5.一种飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤,步骤一,预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后,被飞秒激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射;步骤二,飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域,形成光栅;步骤三,根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号,位于主动牵引轮中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射脉冲信号;步骤四,飞秒激光器接收脉冲信号并发射飞秒激光脉冲,特种涂覆装置接收脉冲信号,经过延时程序后,启动特种涂覆转置,涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度,随后进入固化炉中固化;步骤五,多个特种涂覆装置串联,能够在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

6.根据权利要求5所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,主动牵引轮夹住光纤,根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号,由一下公式计算:

r=2×π*R/N,

式中,r为光电编码器发送信号的弧长间隔,即外弧边单位转动距离;R为主动牵引轮的半径;N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

7.根据权利要求6所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,脉冲计数器的设定值为L/r,L为根据实际需要所刻写光栅的间隔,当计数值达到后清零。

8.根据权利要求7所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法,其特征在于,延时程序为(L0±k)/v,其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔,k为偏离光栅中心的长度,v为光纤拉丝速度,随后当光栅间隔L小于L0时,延时程序的延时时长为(LL±k)/v,其中LL=L0 mod L,即LL为LO除以L的余数;当光栅间隔L大于或者等于L时,延时程序的时长为(L0±k)/v,mod为取余算符。

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