創(chuàng)建 UWFBG陣列的傳統(tǒng)方法基于光纖拉制過程中的在線紫外線下曝光，然而，紫外光刻誘導的 UWFBG 陣列無法承受 450 °C 以上的高溫。下面我們展示了耐高溫1000℃下的高靈敏度弱反射光纖光柵的背景和常見制備條件。
迄今為止，已經(jīng)開發(fā)出多種利用紫外線照射大規(guī)模生產(chǎn)UWFBG 的方法 ，例如、弗吉尼亞理工學院和州立大學的研究人員利用紫外相位掩模曝光方法建立了自動化的UWFBG制造系統(tǒng)，并成功制造了由1000個相同的UWFBG組成的UWFBG陣列，其反射率非常低，約為~ – 40dB。問題是、光纖在UV曝光制備之前和之后都需要先經(jīng)過CO2激光燒蝕的涂層預去除過程，這種額外的涂層和重涂工藝會降低 UWFBG 的機械強度。
此外，國內(nèi)相關(guān)研究人員也實現(xiàn)在光纖拉絲過程中使用紫外相位掩模方法沿10 m長的光纖制備了10,000個DTG ，結(jié)果表明，這些在線制備方法可以用于高速生產(chǎn)DTG，并且生產(chǎn)的UWFBG具有較高的機械強度，因此這些DTG適合大規(guī)模復用。問題是，這些紫外激光誘導的 DTG 是 I 型光柵（關(guān)于Ⅱ型光柵介紹請查看我們之前的文章），僅僅可以在低于 450 °C 的低溫下使用工作。
我們在這里展示了一種使用飛秒激光逐點（PbP）技術(shù)制造耐高溫 UWFBG 陣列的新方法。
目前，國內(nèi)研究者王老師已經(jīng)實現(xiàn)了、通過飛秒激光通過光纖涂層刻寫 PbP，在傳統(tǒng)單模光纖 (SMF)中成功制造出峰值反射率低至 ～ – 45 dB（相當于 ～0.0032%）的 UWFBG。
采用飛秒激光 PbP 技術(shù)制造 UWFBG 陣列的實驗裝置。
采用倍頻再生放大 Yb:KGW 飛秒激光器，波長為 514 nm，脈沖寬度為 290 fs，重復率為 200 kHz激光源。使用波片和格蘭偏振器來調(diào)節(jié)激光束的光功率和偏振。二向色鏡用于將激光束反射到物鏡并將可見照明光束傳輸?shù)?CCD。采用徠卡油浸物鏡（100×，NA=1.25）將激光束聚焦到纖芯中心，并在光纖與物鏡之間涂抹折射率油（n≈ 1.4587），像差由圓柱形纖維幾何形狀引起的影響可以最小化。具有聚合物涂層的傳統(tǒng) SMF（康寧 SMF-28）由安裝在 3D 高精度空氣軸承平移臺（由 Aerotech ABL15010、ANT130LZS 和 ANT130V-5）上的一對光纖支架固定。
在刻寫光柵之前不需要預先去除光纖涂層。此外，還可以建立由滑輪、步進電機和光 纖線軸組成的光纖輸送系統(tǒng)，用于將光纖自動平移到預設(shè)位置。在UWFBG刻寫過程中，激光束固定，光纖通過平移臺移動，CCD采集纖芯俯視顯微鏡圖像，實時定位纖芯中心；飛秒 PbP 技術(shù)采用圖像識別算法，自動將激光束焦點對準纖芯中心。通過用個人計算機（PC）同時控制快門、光纖支架、平移臺、步進電機和CCD，可以實現(xiàn)UWFBG的自動制造。而且，可以使用商用 OFDR（LUNA，OBR 4600）來監(jiān)測陣列中不同位置的每個 UWFBG 的波長。
模制備.png)
UWFBG 陣列的制造過程包括五個主要步驟。
步驟 1 ，將一段帶有涂層的 SMF 用一對光纖支架固定在 3D 平移臺上；SMF 的一端連接到 OFDR（OFDR 技術(shù)用于測試制造的相同 UWFBG 陣列中不同位置的每個 UWFBG 的布拉格波長），SMF 的另一端纏繞在光纖線軸上，SMF 的軸向方向調(diào)整為與平移臺的 x 軸平行。
在步驟 2 ，SMF 沿 y 軸和 z 軸精確平移，以確保激光束焦點與纖芯中心對齊。，此步驟是在圖像識別技術(shù)的輔助下實現(xiàn)的，其中通過高斯平滑算法和隨后的灰度強度分布提取算法從俯視顯微鏡圖像中查找纖芯/包層邊界來識別光纖纖芯中心。
步驟3，打開快門，飛秒激光束通過光纖涂層聚焦到纖芯中心。在該步驟中，SMF沿x軸勻速平移，并沿光纖軸創(chuàng)建一系列折射率調(diào)制點，即在纖芯中制作UWFBG。
步驟4，松開光纖支架，通過光纖饋送系統(tǒng)中的步進電機旋轉(zhuǎn)光纖線軸，將SMF平移到沿光纖的預設(shè)位置。
步驟5，再次關(guān)閉兩個光纖支架，并通過重復步驟2和步驟3來制作第二個UWFBG。此外，可以通過執(zhí)行相同的過程來制作第三至第N個 UWFBG（即，通過重復步驟4和步驟5）。
結(jié)果，利用飛秒激光PbP技術(shù)成功制作了UWFBG陣列。
此外，值得注意的是，光纖支架和快門的打開和關(guān)閉、3D平移臺和步進電機的運動以及CCD的圖像采集均由PC自動控制。結(jié)果，實現(xiàn)了相同 UWFBG 陣列的高效制造
