專利名稱：光纖光柵快速退火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖光柵快速退火裝置，尤其涉及一種可對載氫和B/Ge光敏光纖制作的不同長度光纖光柵的柵區(qū)進行800°C以上高溫定時加熱的快速退火裝置。
背景技術(shù)：
光纖光柵是一種具有波長選擇功能的光纖器件，已被廣泛的應(yīng)用于光通信和光纖傳感等技術(shù)領(lǐng)域。它是通過強度周期性分布的紫外激光照射光敏光纖，使纖芯折射率隨著光強的空間分布發(fā)生相應(yīng)的周期性調(diào)制而形成。光敏光纖的獲得一般是通過高壓載氫、提高纖芯硼鍺含量和刷火等方法，來提高光纖材料中的“缺陷”濃度。當光纖材料吸收紫外光后將使某些“缺陷”被打破并產(chǎn)生大量的熱量，從而使光纖局部發(fā)生不可逆的應(yīng)力釋放過程，這一過程改變了光纖中的應(yīng)力分布和密度分布，而應(yīng)力分布和密度分布的變化顯然會引起材料折射率的改變，從而形成了光纖光柵。載氫光纖中形成的折射率變化是持久的，但是由于光纖中存在未反應(yīng)的氫，其熱穩(wěn)定性很差，一般在室溫下放置14天其折射率變化深度就下降11%，而引起光柵Bragg波長和反射率的變化。對于B/Ge光敏光纖制作的光柵，其材料內(nèi)部也存在未完全釋放的應(yīng)力，盡管光柵的性能短期變化很小，但對于長期使用也會存在影響。因此，通過紫外光曝光制作的光纖光柵，在使用前必須加速老化，盡快使其光學性質(zhì)達到穩(wěn)定的狀態(tài)。采用高溫退火是使光纖光柵快速進入穩(wěn)定狀態(tài)的最有效技術(shù)手段，目前一般采用高溫老化箱恒溫加熱若干時間來進行。這種方法存在的問題是，一是需要對光柵整體進行加熱，會使光纖涂覆層加速老化，不利于光纖的保護；二是無法加熱到很高的溫度，一般低于150°C，需要較長的加熱時間來達到有效的退火。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種可對不同長度的光纖光柵、最高溫度800°C以上的自動快速局部退火裝置。本實用新型采用如下技術(shù)手段來實現(xiàn)一種光纖光柵快速退火裝置，它包括底座， 其特征是在底座上設(shè)置有與加熱供電模塊連接的“凹”字形陶瓷電加熱頭。本方案的具體特點還有，“凹”字形陶瓷電加熱頭由兩塊相同的梯形陶瓷電加熱片構(gòu)成，梯形陶瓷電加熱片固定在加熱頭底座上，兩塊電加熱片間距2mm，形成光纖光柵高溫退火區(qū)，溫度傳感控制器貼在電加熱片上測量其實際溫度。梯形陶瓷電加熱片為氧化鋁材料陶瓷片，它帶有兩個電極。根據(jù)一般光柵的長度，梯形陶瓷電加熱片的兩底邊長度分別為 IOmm和80mm，高度可適當設(shè)置為50mm以上，這樣，可實現(xiàn)對10mm-80mm長度的光柵進行局部加熱退火。在底座上還設(shè)置有一對磁性光纖夾持器。在底座上還設(shè)置有加熱供電模塊、溫度傳感控制電路模塊、計時器和機械推進機構(gòu)。一對光纖夾持器固定在底座上部，間距150mm， 其高度與電加熱頭加熱區(qū)一致，通過磁性固定光纖。加熱供電模塊和溫度傳感控制電路模塊分別與加熱頭電極和溫度傳感控制器連接，機械推進機構(gòu)有其驅(qū)動電路模塊控制，這些功能控制模塊包括計時器分別連接到單片機上，單片機與安裝在底座外部的可操控液晶界面連接。待退火的光纖光柵由磁性光纖夾持器拉直，機械推進機構(gòu)將“凹”字型陶瓷電加熱頭推進到光纖位置并使光纖光柵剛好處于加熱頭的縫隙中。所述機械推進機構(gòu)可以是電動馬達驅(qū)動的一維位移臺。本方案的有益效果是，電加熱頭為梯形結(jié)構(gòu)，兩底邊長度分別為IOmm和80mm，可根據(jù)光柵長度設(shè)定加熱頭推進位置，實現(xiàn)只對IOmm-SOmm長度的光柵區(qū)域的加熱退火，而不影響其他光纖區(qū)域的涂覆層。可通過裝置底座上的操控界面，設(shè)定加熱溫度和時間，待退火結(jié)束后電加熱頭可自動退回到原位置?！鞍肌弊中翁沾呻娂訜犷^由兩塊相同的梯形陶瓷電加熱片構(gòu)成，梯形陶瓷電加熱片固定在加熱頭底座上，兩塊電加熱片之間有2mm距離，形成光纖光柵高溫退火區(qū)，溫度傳感控制器貼在電加熱片上測量其實際溫度。梯形陶瓷電加熱片為氧化鋁材料陶瓷片，它帶有兩個電極，通過改變電極上的通電電流來達到不同的加熱溫度，氧化鋁陶瓷加熱片耐熱溫度可達1000°C以上，因此本裝置可實現(xiàn)800°C的光纖光柵退火，在若干分鐘時間即可達到熱穩(wěn)定狀態(tài)，也能夠?qū)δ透邷毓饫w光柵進行退火老化處理。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型加熱頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 是本實用新型的控制流程圖。圖中1-底座；2-電加熱頭；3-磁性光纖夾持器；4-機械推進機構(gòu)；5-溫度傳感控制器；6-電極；7-光纖光柵；8-窗口 ；9-計時器；10-操控界面；21-梯形陶瓷電加熱片；22-加熱頭支座；23-加熱區(qū)；24-小孔。
具體實施方式
如圖1所示，一種光纖光柵快速退火裝置，它包括底座1，在底座1上設(shè)置有“凹” 字形陶瓷電加熱頭?！鞍肌弊中翁沾呻娂訜犷^由兩塊相同的梯形陶瓷電加熱片21構(gòu)成，陶瓷電加熱片的特征是兩底邊長度分別為IOmm和80mm，高度可適當設(shè)置為50mm左右，梯形陶瓷電加熱片21固定在加熱頭支座22上，兩塊陶瓷電加熱片21間距2mm，形成光纖光柵高溫退火加熱區(qū)23，溫度傳感控制器5貼在陶瓷電加熱片21上測量其實際溫度。梯形陶瓷電加熱片21為氧化鋁材料陶瓷片，它帶有兩個電極6。在底座1上還設(shè)置有一對磁性光纖夾持器 3。在底座1上還設(shè)置有溫度傳感控制器5、計時器9和機械推進機構(gòu)4。一對光纖夾持器3固定在底座1上部，之間距離150mm，其高度與電加熱頭加熱區(qū) 23 一致，利用磁性吸力夾持固定光纖光柵7。加熱供電模塊和溫度傳感控制電路模塊分別與加熱頭電極6和溫度傳感控制器5連接，機械推進機構(gòu)4由其驅(qū)動電路模塊控制，這些功能控制模塊包括計時器9分別連接到單片機上，單片機與安裝在底座外部的可操控液晶界面10連接，并可從操控界面10設(shè)置參數(shù)。待退火的光纖光柵由磁性光纖夾持器3拉直，機械推進機構(gòu)4將“凹”字型陶瓷電加熱頭推進到光纖位置并使光纖光柵7剛好處于加熱頭的縫隙中。其中，圖1中的裝置底座1為實施例的機殼，一對磁性光纖夾持器3固定在裝置底座1上表面，而機殼上層留有窗口 8，電加熱頭2和機械推進裝置4安裝在裝置底座1內(nèi)，電加熱頭2從窗口 8伸出到裝置底座1上部，并使電加熱區(qū)23的高度正好與光纖光柵7 —致。 裝置底座1內(nèi)部留有空間放置陶瓷電加熱片21的供電加熱電路、溫度傳感控制器電路、計時器和電動推進裝置4的控制電路。加熱溫度參量、加熱時間參量和推進機構(gòu)4推進量等參數(shù)可在裝置底座1外部的操控界面10上顯示和設(shè)置。所述操控界面10可以是基于LVDS 數(shù)字信號接口或者TTL電平通訊接口的TFT真彩觸摸屏。圖1中的電加熱頭2的剖面圖如圖2所示，它主要由兩片梯形的陶瓷電加熱片21 和加熱頭底座22構(gòu)成。陶瓷電加熱片21的材料為氧化鋁陶瓷片，各帶有兩個電極6，兩片陶瓷電加熱片21間隔2mm固定在底座22上，加熱頭底座22預(yù)留小孔24，電極6從小孔M 中穿出，連接到加熱供電模塊上。電極6與小孔M之間由耐高溫膠密封。機械推進機構(gòu)4連接在加熱頭底座22上，它的特征是電動馬達一維位移驅(qū)動桿， 在加熱退火前，根據(jù)光纖光柵的實際長度，通過機械推進機構(gòu)4將加熱頭2推進，使光纖光柵7剛好處于陶瓷電加熱片中間的加熱區(qū)合適位置。梯形陶瓷電加熱片21之間2mm寬的縫隙形成加熱區(qū)23，光纖光柵7放置在加熱區(qū) 23進行退火處理，由于常用光纖光柵的直徑一般為125um，因此光纖光柵7不會觸碰到電加熱片，而保證退火穩(wěn)定的均勻性。溫度傳感控制器5貼在下層的陶瓷電加熱片上，其控制電路在裝置底座1中，并在操控界面10上顯示溫度設(shè)定值和實際值。當實際測量值低于設(shè)定值時，陶瓷電加熱片21 持續(xù)通電升溫，當實際測量值高于設(shè)定值時，電流會斷開停止加熱。當電加熱頭2移動到適當位置，設(shè)定退火溫度和退火時間，陶瓷電加熱片21加熱電路接通開始加熱，當溫度傳感控制器5實際測量溫度值達到設(shè)定時，退火計時器9開始倒計時，當達到設(shè)定的退火時間后，加熱電路自動斷開，機械推進機構(gòu)4帶動電加熱頭2退回到原位置，退火過程結(jié)束?？傊?，以上實施例可現(xiàn)實對不同長度光纖光柵的柵區(qū)局部進行退火，并且加熱溫度高、升溫快，具有了退火快速的特點。
權(quán)利要求1.一種光纖光柵快速退火裝置，它包括底座，其特征是在底座上設(shè)置有與加熱供電模塊連接的“凹”字形陶瓷電加熱頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是所述“凹”字形陶瓷電加熱頭由兩塊相同的梯形陶瓷電加熱片構(gòu)成，梯形陶瓷電加熱片固定在加熱頭底座上，兩塊電加熱片間距2mm，形成光纖光柵高溫退火區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是溫度傳感控制器貼在電加熱片上測量其實際溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是梯形陶瓷電加熱片為氧化鋁材料陶瓷片，它帶有兩個電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是梯形陶瓷電加熱片的兩底邊長度分別為IOmm和80mm，高度設(shè)置為50mm，實現(xiàn)對10mm-80mm長度的光柵進行局部加熱退火。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是在底座上還設(shè)置有一對磁性光纖夾持器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是一對光纖夾持器固定在底座上部，間距150mm，其高度與電加熱頭加熱區(qū)一致，通過磁性固定光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是在底座上還設(shè)置有加熱供電模塊、溫度傳感控制電路模塊、計時器和機械推進機構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖光柵快速退火裝置，其特征是加熱供電模塊和溫度傳感控制電路模塊分別與加熱頭電極和溫度傳感控制器連接，機械推進機構(gòu)有其驅(qū)動電路模塊控制，這些功能控制模塊包括計時器分別連接到單片機上，單片機與安裝在底座外部的可操控液晶界面連接。
專利摘要一種光纖光柵快速退火裝置，它包括底座，其特征是在底座上設(shè)置有與加熱供電模塊連接的“凹”字形陶瓷電加熱頭。所述“凹”字形陶瓷電加熱頭由兩塊相同的梯形陶瓷電加熱片構(gòu)成，梯形陶瓷電加熱片固定在加熱頭底座上，兩塊電加熱片間距2mm，形成光纖光柵高溫退火區(qū)。本裝置可實現(xiàn)800℃的光纖光柵退火，在若干分鐘時間即可達到熱穩(wěn)定狀態(tài)，也能夠?qū)δ透邷毓饫w光柵進行退火老化處理。本實用新型主要用于制造光纖光柵快速退火裝置。
文檔編號C03B25/00GK202322612SQ20112050592
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者倪加升, 宋志強, 王昌, 祁海峰 申請人:山東省科學院激光研究所