Vláknitá mriežka je druh difrakčnej mriežky tvorenej axiálnou periodickou moduláciou indexu lomu vláknitého jadra určitým spôsobom a je to pasívne filtračné zariadenie. Pretože vlákninová mriežka má výhody malej veľkosti, nízkej straty zostrihom, úplnej kompatibility s optickými vláknami a schopnosti vložiť inteligentné materiály a jej rezonančná vlnová dĺžka je citlivejšia na zmeny vo vonkajšom prostredí, ako sú teplota, deformácia, index lomu, a koncentrácia, používa sa v komunikácii s optickými vláknami a pole snímania bolo široko používané.
Optické vlákna sa používajú v drsných prostrediach. Medzi hlavné príčiny poškodenia patrí poškodenie jadra vlákna vodíkom a poškodenie štruktúry vlákna spôsobené lúčmi. Aby sa zabránilo výskytu vyššie uvedenej situácie, je potrebné osobitne upraviť štruktúru a zloženie optického vlákna. Štúdie preukázali, že vodíkový prvok reaguje s iónmi v jadre vlákna, aby zničil štruktúru jadra vlákna, čo má za následok zvýšenú stratu prenosu; zatiaľ čo žiarenie prenáša energiu, čo spôsobuje, že vonkajšie elektróny atómov v jadre vlákna prechádzajú prechodmi, čo vedie k výkonu vlákna. zhoršenie. Aby sa predišlo výskytu vyššie uvedenej situácie a aby sa znížilo poškodenie, ktoré prináša, je potrebné prijať optické vlákna so špeciálnymi štruktúrami alebo materiálmi. Štúdie ukázali, že použitie opláštenia dopovaného fluórom a jadra čistého oxidu kremičitého môže výrazne znížiť straty vodíka a účinky žiarenia.
To však nevyhnutne prinesie nové problémy, to znamená, že mriežka z optických vlákien pripravená vo vyššie uvedenom jadre optického vlákna sa používa v prostredí s vysokou teplotou, tlakom a vysokou koróziou v ropných vrtoch, jadrových elektrárňach a kozmickom priestore, spôsobiť trvalé poškodenie a prenos. Strata sa zvyšuje. Pretože tradičná metóda prípravy mriežky z vlákien je založená na metóde vystavenia excimerovým laserom na prípravu mriežky z vlákien, je potrebné, aby použité vláknové jadro malo vysokú fotocitlivosť a aby bolo vláknové jadro dopované germániovými a bórovými prvkami. Jadro čistého oxidu kremičitého však nemá fotosenzitivitu a tradičné metódy sa nemôžu použiť na prípravu vláknitých mriežok.
Nový typ technológie prípravy vlákien z mriežky na báze femtosekundového lasera tieto problémy dobre rieši. Pri použití technológie femtosekundového lasera sa využívajú výhody femtosekundového lasera s vysokou okamžitou energiou, tepelným spracovaním a vysokou presnosťou spracovania. Štruktúra systému je znázornená na obrázku vyššie. Pomocou 800nm femtosekundového laseru sa po tvarovaní lúča zaostrí na vláknové jadro po zaostrení objektívom mikroskopu. Pretože nie je možné priamo sledovať, či sa ohnisková pozícia nachádza v jadre vlákna, je potrebné ohniskovú polohu posúdiť sledovaním CCD otočeného dozadu a sledovaním tvaru svetelnej škvrny otočenej dozadu. Zároveň môže pripojením širokopásmového svetelného zdroja a spektrometra monitorovať zmeny v spektre počas prípravy mriežky v reálnom čase a posudzovať prípravu mriežky.
Výroba vláknitých mriežok technológiou femtosekundového lasera v porovnaní s tradičnými metódami umožňuje nielen vyrábať mriežky na vláknach, ktoré nie sú citlivé na svetlo, ako sú čisté vlákna z kremíka, fluoridové vlákna atď., Ale má aj ďalšie výhody. Po prvé, femtosekundový laserový prípravok nevyžaduje použitie fázovej šablóny, takže sa môže zbaviť obmedzenia fázovej šablóny. Teoreticky sa môžu pripraviť mriežky vlákien s akoukoľvek odrazovou vlnovou dĺžkou, napríklad sa môžu na fluoridové vlákna pripraviť mriežky s vláknami 2 μm a 3 μm; po druhé, 800nmfemtosekúnd Laser môže preniknúť do krycej vrstvy (akrylát, polyimid atď.) optického vlákna, preto nie je potrebné počas procesu výroby mriežky odstraňovať kryciu vrstvu optického vlákna, čo výrazne zvyšuje pevnosť pripravené vláknité mriežky. Dôležitejšie je, že vláknité mriežky pripravené excimerom nemôžu odolávať vysokým teplotám. Ak je teplota vyššia ako 150 ° C, výkon vlákna sa začne zhoršovať, zatiaľ čo mriežky pripravené femtosekundovými lasermi vydržia teploty až 1000 ° C a môžu sa používať v prostredí s vysokou teplotou.
Preto vývoj femtosekundovej laserovej prípravy technológie mriežky vlákien veľmi vyriešil použitie technológie snímania vlákien mriežky v rôznych drsných prostrediach. Pri použití v oblasti ropného a plynového inžinierstva musia byť vláknité mriežky odolné voči strate vodíka a v mnohých prípadoch musia tiež odolávať vysokým teplotám 300 ° C; v oblasti vláknových laserov je potrebné, aby vláknové laserové systémy s hrúbkou 2 μm a 3 μm používali mriežky z fluoridových vlákien; v jadrových elektrárňach, V lúčových prostrediach, ako je kozmický priestor, musia mriežky z vlákien odolávať vysokej energii lúčov. V týchto špeciálnych drsných prostrediach môžu vláknité mriežky pripravené femtosekundovými lasermi spĺňať všetky špeciálne požiadavky, čo značne rozširuje aplikačné oblasti technológie snímania vláknitých mriežok.