适用于极端环境的光纤光栅制备及性能优化研究

光纤光栅已成为传感和全光纤激光系统中的关键器件之一。然而由于光栅在高温环境中会发生不可逆转的退化，基于传统紫外光纤光栅的传感器只能工作在相对较低（<500℃）的温度环境中，大大限制了其应用范围。超高强度飞秒激光制备的新型光纤光栅可以承受1000℃的高温，但在高于1050℃的环境中也会发生退化。本项目将开展采用飞秒脉冲激光在普通单模光纤和蓝宝石光纤中刻写布拉格光栅及其高温稳定性能优化的实验研究。理论分析和实验研究光纤残余应力分布对光栅在超高温环境中稳定性能的影响。通过合理优化工艺参数，采用新颖的预应力施加技术制作出在超高温环境中仍能长时间（>100 hrs）保持高反射率稳定的光纤光栅。这种光纤光栅在高温高压等极端环境条件下的可靠性传感监测中有重要的应用价值。

光纤光栅已成为传感和全光纤激光系统中的关键器件之一。传统光纤光栅高温稳定性的不足是限制其应用范围的主要因素，更无法应用于极端环境条件下。本项目采用飞秒脉冲激光结合相位掩模板技术制备光纤布拉格光栅（FBG），系统测试了其高温稳定性并进一步进行了性能优化实验研究。提出了光纤光栅预应力技术，利用快速冷却产生的预应力来提高光纤光栅的高温稳定性能。建立了飞秒激光可视化制备微光子器件的实验系统，并在单模通讯光纤、微光纤、双包层光纤、以及Bragg光纤中制备了光栅，并测试了它们的高温稳定性以及传感特性，研究结果表明基于新技术制备的光纤光栅能够在超高温条件下稳定工作，可满足极端环境条件下可靠性传感监测的需要，具有十分重要的应用价值。本项目任务如期完成，在国外光学领域重要刊物上发表被SCI收录的论文6篇。另外，申请国家发明专利2项并已授权1项。