Siatka światłowodowa jest rodzajem siatki dyfrakcyjnej utworzonej przez osiową okresową modulację współczynnika załamania światła rdzenia włókna za pomocą określonej metody i jest pasywnym urządzeniem filtrującym. Ponieważ krata światłowodowa ma zalety małego rozmiaru, niskiej utraty splotu, pełnej kompatybilności z włóknami światłowodowymi i możliwości osadzania inteligentnych materiałów, a jej długość fali rezonansowej jest bardziej wrażliwa na zmiany w środowisku zewnętrznym, takie jak temperatura, odkształcenie, współczynnik załamania światła, i koncentracji, jest używany w komunikacji światłowodowej, a pole wykrywania jest szeroko stosowane.
Światłowody są używane w trudnych warunkach. Głównymi przyczynami uszkodzeń są uszkodzenia wodorowe rdzenia włókna i uszkodzenie struktury włókna spowodowane promieniami. Aby uniknąć wystąpienia powyższej sytuacji, struktura i skład światłowodu wymaga specjalnej obróbki. Badania wykazały, że element wodorowy reaguje z jonami w rdzeniu włókna, niszcząc strukturę rdzenia włókna, powodując zwiększone straty transmisyjne; podczas gdy promieniowanie przenosi energię, powodując przemiany zewnętrzne elektronów atomów w rdzeniu włókna, co skutkuje wydajnością włókna. pogorszenie. W celu uniknięcia wystąpienia powyższej sytuacji i ograniczenia szkód, jakie niesie ze sobą, konieczne jest zastosowanie światłowodów o specjalnej konstrukcji lub materiałach. Badania wykazały, że zastosowanie okładziny domieszkowanej fluorem i czystego rdzenia krzemionkowego może znacznie zmniejszyć utratę wodoru i skutki promieniowania.
To jednak nieuchronnie przyniesie nowe problemy, to znaczy, że siatka światłowodowa wykonana we wspomnianym rdzeniu światłowodowym jest stosowana w środowisku o wysokiej temperaturze, wysokim ciśnieniu, silnej korozji w szybach naftowych, elektrowniach jądrowych i przestrzeni kosmicznej, powodując trwałe uszkodzenie i przenoszenie. Strata rośnie. Ponieważ tradycyjna metoda przygotowania siatki światłowodowej opiera się na metodzie naświetlania lasera excimerowego w celu przygotowania siatki światłowodowej, rdzeń światłowodowy musi mieć wysoką światłoczułość, a rdzeń światłowodowy musi być domieszkowany pierwiastkami germanu i boru. Jednak czysty rdzeń krzemionkowy nie ma światłoczułości, a do przygotowania siatek z włókien nie można stosować tradycyjnych metod.
Nowy rodzaj technologii przygotowania siatek światłowodowych w oparciu o laser femtosekundowy dobrze rozwiązuje powyższe problemy. Zastosowanie technologii lasera femtosekundowego wykorzystuje zalety lasera femtosekundowego o wysokiej energii chwilowej, obróbce nietermicznej i dużej dokładności obróbki. Strukturę systemu przedstawia powyższy rysunek. Używając lasera femtosekundowego 800nm, po ukształtowaniu wiązki, ogniskowana jest na rdzeniu włókna po ogniskowaniu przez soczewkę obiektywu mikroskopu. Ponieważ nie jest możliwe bezpośrednie obserwowanie, czy położenie ogniska znajduje się w rdzeniu światłowodu, konieczne jest oszacowanie położenia ogniskowej przez obserwację skierowanej do tyłu matrycy CCD i obserwację kształtu skierowanej do tyłu plamki świetlnej. Jednocześnie, podłączając szerokopasmowe źródło światła i spektrometr, może na bieżąco monitorować zmiany widma podczas przygotowywania siatki i oceniać przygotowanie siatki.
Wytwarzanie krat z włókien metodą lasera femtosekundowego, w porównaniu z tradycyjnymi metodami, umożliwia nie tylko wytwarzanie krat na włóknach nie światłoczułych, takich jak czyste włókno krzemionkowe, włókno fluorowe itp., Ale ma również inne zalety. Po pierwsze, preparacja laserem femtosekundowym nie wymaga użycia szablonu fazowego, dzięki czemu można pozbyć się ograniczenia szablonu fazowego. Teoretycznie można przygotować siatki światłowodowe o dowolnej długości fali odbicia, na przykład siatki włókniste 2 μm i 3 μm można przygotować na włóknach fluorkowych; po drugie 800nmfemtosekund Laser może penetrować warstwę powłoki (akrylan, poliimid itp.) światłowodu, dlatego nie ma potrzeby zdejmowania warstwy powłoki światłowodu podczas procesu tworzenia siatki, co znacznie poprawia wytrzymałość przygotowaną kratkę z włókna. Co ważniejsze, siatki z włókna przygotowane przez ekscymer nie są odporne na wysokie temperatury. Gdy temperatura jest wyższa niż 150 ° C, wydajność światłowodu zaczyna się pogarszać, podczas gdy siatki przygotowane przez lasery femtosekundowe mogą wytrzymać temperatury do 1000 ° C i mogą być używane w środowiskach o wysokiej temperaturze.
Dlatego pojawienie się femtosekundowego laserowego przygotowania technologii siatki światłowodowej w znacznym stopniu rozwiązało zastosowanie technologii wykrywania siatki światłowodowej w różnych trudnych warunkach. Kraty z włókien stosowane w przemyśle naftowym i gazowniczym muszą być odporne na utratę wodoru, aw wielu przypadkach muszą również wytrzymywać wysokie temperatury do 300 ° C; w dziedzinie laserów światłowodowych systemy laserów światłowodowych 2μm i 3μm wymagają stosowania siatek z włókien fluorkowych; w elektrowniach jądrowych, w środowiskach promieni, takich jak przestrzeń kosmiczna, siatki światłowodowe muszą wytrzymywać wysoką energię promieniowania. W tych specjalnych trudnych środowiskach siatki światłowodowe przygotowane przez lasery femtosekundowe mogą spełniać wszystkie specjalne wymagania, znacznie rozszerzając zakres zastosowań technologii wykrywania krat światłowodowych.