无锡易卿辰光电科技有限公司

光纤的光敏性

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发表时间:2021-08-05 14:45

   大部分光纤光栅时用掺Ge的石英光纤制成的.掺Ge的石英光纤由于其优良性能和低的生产成本,已被广泛的应用于光通信和光传感领域.绝大多数的光纤光栅正是用的这种常规的标准光纤制成的.用常规光纤做成的光纤光栅便于与光纤网络连接,具有良好的匹配性.   紫外激光导致的石英光纤的光敏性具有以下几个值得注意的特征:

   1)依赖于Ge的掺杂.石英光纤的光敏性与所参入的GeO含量紧密相关.Ge掺杂用来提高纤芯的有效折射率,形成折射率波导.在纯石英纤芯和较低折射率包层构成的光纤中,很难观察到光敏性,而在高掺浓度掺Ge的光纤中测到了很高的光敏性.实际上,人们开发了具有高光敏性的特种光纤,这种光纤中的Ge的掺杂浓度比常规的单模光纤要高出很多.   

   2)紫外激光辐照条件.在光纤光栅的制作中,特定波长的紫外辐射是必不可缺的.人们详细研究了掺Ge石英的紫外吸收光谱特性,发现在195nm,242nm,256nm三个紫外波段的辐照具有较高的光敏性.在这些波段已经有成熟的激光器可使用,如ArF准分子激光器(193nm),倍频Ar离子激光器(244m),KrF准分子激光器(248.5nm)和倍频铜蒸汽激光器(256nm).

   3)光敏性与紫外激光强度和辐照剂量的关系.研究表明.在100mj/cm²/pulse量级的低强度紫外辐照下,折射率随着紫外光的强度和累计辐照剂量单调的增加.这种强度的紫外激光通常用于获得10⁻⁴~10⁻³的折射率增量,这个激光强度范围获得光敏性为Ⅰ型光敏性.   折射率的增长率随辐照的增长而逐渐降低,趋于饱和;继续延长曝光时间还会导致折射率回落.同时,折射率调制也发生类似的变化,并在某一累计剂量下周期性的小时,继续曝光将产生负的△n的值.当紫外激光辐照能量很高时,单个脉冲就可能会产生相当大的折射率变化,以至于接近10⁻²,这就足以形成一个光栅.这样的光栅成为Ⅱ型光栅.   

   4)热稳定性和长期稳定性.虽然紫外激光导致的折射率改变是永久性的,但是其长期稳定性和热稳定性是实际应用十分关注的问题.在上述的三种类型光敏性中,Ⅱ型是最稳定的,Ⅰ型是嘴不稳定的,ⅡA型介于两者之间.光敏性的这些性质被认为与物质内部的不同机制相关的.在Ⅱ型光敏性中,高强度激光在纤芯材料中引入的某种物理损伤,而在Ⅰ型光敏性中,电子态的缺陷起主要的作用.虽然如此,Ⅰ型光敏性仍然是在实际光纤光栅的制备中使用最多的类型,因为其易于实施,且易于品质控制.人们发现,光纤光栅的长期稳定性可以通过后期工艺提高,如退火和无横模辐照.

   5)载氢增敏化.在光敏性机制研究的同时,人们做了很多努力来提高其敏感性,如通过硼,磷,锡等元素与Ge共掺,过火焰技术等.载氢增敏是最重要的发明之一,已经作为一种简单而有效的增敏方式得到了普遍运用.在最早期报道的载氢增敏实验中,光栅是在Ge的摩尔分数为3mol%的普通石英光纤中写入的;该光纤预先在高压(典型值为150atm,1atm=1.01x10⁵Pa)氢气钢瓶中放置数天,使光纤中的氢气溶解度达到饱和浓度的95%以上.光致折射率变化可以达到10⁻³~10⁻².

  无锡易卿辰光电科技有限公司专业从事光纤光栅生产,制造。有着相当丰富的生产经验。

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