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一、技術(shù)背景：
利?全息?法在 MCF 中寫(xiě)? FBG ，以及透過(guò)激光輻射穿過(guò)相位掩模進(jìn)?光纖曝光。在這兩種情況下、MCF 均通過(guò)使?紫外激光輻射 進(jìn)?了修改（λ≈ 250 nm），并且所有纖芯同時(shí)吸收輻射，這導(dǎo)致每個(gè)纖芯中寫(xiě)?的光纖光柵具有接近的諧振波?。然?，這種?法對(duì)于制造 FBG 陣列來(lái)說(shuō)并不是很實(shí)?，其中每個(gè)光柵都有各?的特性（折射率調(diào)制的周期和分布），在這種情況下 需要在寫(xiě)作過(guò)程中必須不斷更換相位掩模。
二、直寫(xiě)技術(shù)更新：
隨著可?光和紅外范圍內(nèi)?功率?秒激光源的出現(xiàn)，F(xiàn)BG寫(xiě)?技術(shù)迎來(lái)了新?輪的發(fā)展。 由于?秒脈沖吸收的?線性機(jī)制，可以以?分辨率（~1 μm）修改?光敏材料（純?氧化硅、藍(lán)寶?、氟鋯酸鹽玻璃等）體折射率。這使得不僅可以沿著選定的纖芯寫(xiě)?FBG ，還可以創(chuàng)建包含布拉格光柵的波導(dǎo)，此外，透過(guò)光纖的透明聚合物涂層（丙烯酸酯、聚酰亞胺、ORMOCER 等）制造FBG也成為可能。這些優(yōu)點(diǎn)使得 fs 寫(xiě)??法成為傳感器創(chuàng)建的優(yōu)勢(shì)工具。
飛秒直寫(xiě)的優(yōu)點(diǎn)在修改具有復(fù)雜橫向?何形狀的光纖（例如 多模和多芯光纖） 時(shí)尤其明顯，因?yàn)樗鼈儾粌H允許選擇芯模和橫向模式，還可以為每個(gè)光柵設(shè)置單獨(dú)的?何形狀。
三、飛秒直寫(xiě)研究：
2003年，Mihailov等?證明了利?IR?秒激光輻射進(jìn)?FBG寫(xiě)?的可能性（λ=800納?，Δt= 120 秒，F=1kHz），使用相位掩模的對(duì)SMF曝光。采?這種?法， 由于飛秒脈沖透過(guò)相位掩模后產(chǎn)生±1 級(jí)衍射的?涉，會(huì)產(chǎn)?折射率的周期性調(diào)制。與使?紫外激光源的情況?樣，為了達(dá)到材料改性閾值，需要在相位掩模前?放置?個(gè)柱?透鏡，將?秒激光聚焦到光纖的纖芯中，從而增加其改性強(qiáng)度。如今，基于使?相位掩模的寫(xiě)??法?泛?于在?光敏光纖中制造 FBG，通過(guò)對(duì)?秒激光透過(guò)保護(hù)涂層寫(xiě)? FBG也被廣泛研究，但是PM的方式寫(xiě)入FBG對(duì)激光脈沖的能量要求較高 （通常在 0.1 ?1 mJ）。
根據(jù)以下表達(dá)式：Λ FBG = Λ PM/2。與使?紫外激光 源的情況?樣，為了達(dá)到材料改性閾值，在相位掩模前 ?放置?個(gè)柱?透鏡，將?秒輻射聚焦到光纖芯中，從 ?增加其強(qiáng)度。如今，基于使?相位掩模的寫(xiě)??法? 泛?于在?光敏光纖中制造 FBG，以及通過(guò)對(duì)?秒激光 輻射透明的保護(hù)涂層寫(xiě)? FBG。請(qǐng)注意，該?法對(duì)? 秒激光脈沖的能量要求很? （Ep~ 0.1 ?1 mJ），這嚴(yán)重限制了可?于寫(xiě)? FBG 的?秒激光系統(tǒng)的選擇。
四、日趨成熟：
飛秒激光逐點(diǎn)FBG寫(xiě)?的?法是Martinez 等?在2004年提出的，作者聚焦紅外范圍的?秒激光脈沖（(λ = 800 nm, Δt =150 fs, f = 1 kHz, Ep = 100 nJ)）通過(guò)?數(shù)值孔徑物鏡聚焦到單模纖芯區(qū)域。在這種?法中，光柵的每個(gè)“點(diǎn)”是由于使??精度定位臺(tái)在光纖勻速運(yùn)動(dòng)期間吸收單個(gè)?秒激光脈沖?引起的如下圖（三種寫(xiě)入方法，逐點(diǎn)，逐行，逐面）（The FBG period depends on the fiber travel speed vtr and the laser pulse repetition rate f according to the following expression: ΛFBG = vtr/f.）
五、飛秒激光直寫(xiě)的特征：
1.飛秒激光點(diǎn)對(duì)點(diǎn)寫(xiě)?FBG?式毫?疑問(wèn)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)飛秒激光的脈沖能量的要求相對(duì)較低 （10 ?100 nJ)，允許選擇更便宜、更緊湊的全光纖?案?秒激光系統(tǒng)。當(dāng)聚焦具有?斯分布的 fs 光束時(shí)，修改區(qū)域是雪茄形的（如下、圖1），并且僅與纖芯直徑約為5-10μm的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的部分纖芯重疊，這導(dǎo)致FBG與纖芯模場(chǎng)的重疊積分值相對(duì)較?。為了解決這個(gè)問(wèn)題，提出了兩種改進(jìn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)寫(xiě)??法。
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圖1，?斯光束情況下，?秒激光脈沖在單模光纖橫截?引起的折射率變化
(A）像散?斯光束（B）對(duì)于不同的脈沖能量。
2.在第?種?法中，稱為逐線?法，由均勻分布在光纖光軸橫向?向上的單個(gè)修改點(diǎn)形成連續(xù)線 ，如圖所?圖3(b)。因此，F(xiàn)BG 周期是通過(guò)寫(xiě)?每?后的順序光纖位移來(lái)設(shè)置的。盡管該?法效率最?，但在寫(xiě)??度約為1 ?10 mm 的標(biāo)準(zhǔn)FBG??效率較低。
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圖3|使?不同的直接?秒寫(xiě)??法在纖芯中感應(yīng)出的 FBG 結(jié)構(gòu)?意圖。（A) 逐點(diǎn)法（?斯光束）。 （B) 逐??法（橫向掃描的?斯光束）。 （C) 逐 平??法（像散?斯光束）。
3.第?種?法稱為逐平??法， 基于由于光束整形?增加 fs 修改區(qū)域的橫向?積。為此，使?像散光束，該光束是通過(guò)在主物鏡前?放置額外的柱?透鏡從?斯光束獲得的。適當(dāng)選擇柱?透鏡的焦距、物鏡的NA 以及透鏡與物鏡之間的距離，可以增加垂直于光軸?向的修改?積， 如圖所?圖3(c)，該?法的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)?具有低寬帶插?損耗?平的?反射光纖光柵，對(duì)于諧振傾?幅度為 25 dB 的 10 毫? FBG，損耗?平不超過(guò) 0.02 dB。
該?法的缺點(diǎn)包括對(duì)?秒脈沖能量的要求較? Ep 1μJ），并且存在第?個(gè)焦點(diǎn)，其中傳播的?秒脈沖的未吸收能量可以導(dǎo)致折射率的不良改變?nèi)缦聢D。
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如圖 ?斯光束情況下，?秒激光脈沖在單模光纖橫截?引起的折射率變化 (A）和像散?斯光束（B）對(duì)于不同的脈沖能量。
4.FBG直寫(xiě)系統(tǒng)設(shè)置：
如下圖， FBG寫(xiě)?的技術(shù)是?邊將MCF拉過(guò)透明插芯的通道（圖5）似乎是最靈活和最有效的?法之? ，因?yàn)樗?提供了對(duì)正交平?中修改區(qū)域的位置的控制，使用戶可以指定 FBG ?何形狀（周期、 耦合系數(shù)、相移等），并且 適合?于實(shí)現(xiàn)上述任?種飛秒直接寫(xiě)?FBG的?法。使?玻璃?細(xì) 管作為插芯，其內(nèi)徑?光纖直徑?約 5-10 μm。為了補(bǔ) 償像差，?秒激光輻射通過(guò)插芯的平坦拋光?聚焦，光纖和?細(xì)管壁之間的間隙充滿浸油。光纖的恒速縱向運(yùn) 動(dòng)由精密線性平移臺(tái)提供，旋轉(zhuǎn)?度由光纖旋轉(zhuǎn)器設(shè)定。通常， 當(dāng)修改MCF時(shí)，fs光束的焦點(diǎn)被設(shè)置為不穿過(guò)相鄰纖芯，使用?個(gè)額外的鏡頭，其焦點(diǎn)與主焦點(diǎn)對(duì)?，允許?們相對(duì)于折射率修改點(diǎn)準(zhǔn)確地定位選定的纖芯。
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