蓝宝石光纤光栅的飞秒激光微纳制备中关键科学问题研究

蓝宝石单晶光纤具有熔点高(2053℃）、 机械强度高、耐腐蚀、在近红外波段透明等特性，是制备具有快速响应特性和长期工作稳定性的光纤光栅高温传感器的理想材料，但在实验上存在单模光纤拉制难、无包层、光栅结构制备难、光谱特性差等瓶颈制约。本项目将在深入研究飞秒激光与蓝宝石超快相互作用机理的基础上，（a）用交叉光束侧向直写"拉线"和光纤端面耦合自聚焦成丝等措施，在多模光纤的芯轴诱导折射率增加制备芯层，将未曝光的周边部分作为包层，自然得到带有包层的单模光纤；（b）通过调节曝光条纹在光栅区的相对分布（周期切趾），以及通过超短脉冲相干距离控制，优化"半边"光栅，实现全截面光栅等办法，改善光纤光栅的光谱特性。由此得到可在接近2000℃下工作的高性能蓝宝石光纤光栅传感器；同时，为使用激光微纳加工技术对难加工材料加工，制备可在苛刻环境下工作的传感器进行有益的探索。