RU2793155C1 - Method for passive compensation of the temperature dependence of the optical parameters of a fibre bragg grating - Google Patents
Method for passive compensation of the temperature dependence of the optical parameters of a fibre bragg grating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793155C1 RU2793155C1 RU2022130900A RU2022130900A RU2793155C1 RU 2793155 C1 RU2793155 C1 RU 2793155C1 RU 2022130900 A RU2022130900 A RU 2022130900A RU 2022130900 A RU2022130900 A RU 2022130900A RU 2793155 C1 RU2793155 C1 RU 2793155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- fibre
- cte
- capillaries
- hollow tube
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к волоконно-оптическим технологиям, в частности к способу пассивной компенсации температурной зависимости оптических параметро волоконной брэгговской решетки (ВБР), сформированной в сердцевине оптического волокна. The invention relates to fiber-optic technologies, in particular to a method for passive compensation of the temperature dependence of the optical parameters of a fiber Bragg grating (FBG) formed in the core of an optical fiber.
Известен способ пассивной термокомпенсации ВБР [Lee S.-M., Gu X. Passive Temperature Compensation Package for Optical Long Period Fiber Gratings // J. Opt. Soc. Korea, JOSK. Optical Society of Korea, 1999. Vol. 3, № 2. P. 74–79], реализованный с помощью удлиненного элемента из инвара, к которому крепится волокно с предварительным натяжением так, что решетка Брэгга находится между точками крепления. Концы компонента из инвара закрепляются к волокну бронзовыми трубочками. При увеличении температуры элементы из бронзы и инвара расширяются в соответствии со своими коэффициентами температурного расширения (КТР), компенсируя температурную зависимость решетки. Неравномерность показаний центральной длины волны брэгговского резонанса в диапазоне [0; 60] °С составляет 0,018 нм, что соответствует температурной чувствительности решетки 0,3 пм/°С. A known method of passive temperature compensation FBG [Lee S.-M., Gu X. Passive Temperature Compensation Package for Optical Long Period Fiber Gratings // J. Opt. soc. Korea, JOSK. Optical Society of Korea, 1999. Vol. 3, No. 2, pp. 74–79], implemented using an elongated Invar element, to which the fiber is attached with pretension so that the Bragg grating is located between the attachment points. The ends of the Invar component are attached to the fiber with bronze tubes. As the temperature increases, bronze and invar elements expand in accordance with their coefficients of thermal expansion (TEC), compensating for the temperature dependence of the lattice. The unevenness of the readings of the central wavelength of the Bragg resonance in the range [0; 60] °C is 0.018 nm, which corresponds to a temperature sensitivity of the grating of 0.3 pm/°C.
Известно два способа пассивной термокомпенсации ВБР [Lo Y.-L., Kuo C.-P. Packaging a fiber Bragg grating without preloading in a simple athermal bimaterial device // Advanced Packaging, IEEE Transactions on. 2002. Vol. 25. P. 50–53]. Первый способ заключается в том, что в трубочку из материала с низким КТР помещается металлический элемент с высоким КТР. В конструкцию продевается волокно с решеткой и закрепляется с одной стороны к внешней трубке, с другой – к металлическому элементу с изначальным натяжением. Во втором способе металлическая трубочка прикрепляется к волокну в двух точках, а волокно с двух сторон корпуса крепится к внешнему элементу. При увеличении температуры в первом способе корпусирования металлический элемент расширяется в сторону решетки, потому что с другой стороны ограничен внешней трубкой, а во втором – расширение происходит в обе стороны. При обоих способах термокомпенсации сдвиг длины волны брэгговского резонанса составляет 0,1 нм в диапазоне [-40; 80] °С. There are two ways of passive thermal compensation FBG [Lo Y.-L., Kuo C.-P. Packaging a fiber Bragg grating without preloading in a simple athermal bimaterial device // Advanced Packaging, IEEE Transactions on. 2002 Vol. 25. P. 50-53]. The first way is that a metal element with a high CTE is placed in a tube made of a material with a low CTE. A fiber with a grating is threaded into the structure and fixed on one side to the outer tube, on the other - to the metal element with the initial tension. In the second method, a metal tube is attached to the fiber at two points, and the fiber is attached to the outer element on both sides of the body. With an increase in temperature in the first method of packaging, the metal element expands towards the lattice, because on the other hand it is limited by an outer tube, and in the second, expansion occurs in both directions. With both methods of thermal compensation, the shift of the Bragg resonance wavelength is 0.1 nm in the range [-40; 80] °C.
Известен способ пассивной термокомпенсации ВБР [Lo Y.-L., Kuo C.-P. Packaging a Fiber Bragg Grating With Metal Coating for an Athermal Design // J. Lightwave Technol., JLT. IEEE, 2003. Vol. 21, № 5. P. 1377], в котором используется металлическое покрытие, нанесенное на волокно с помощью сварочного аппарата. Сдвиг длины волны брэгговского резонанса составляет 0,05 нм в диапазоне [30; 80] °C, что соответствует чувствительности решетки около 0,01–0,001 нм/°С. A known method of passive thermal compensation FBG [Lo Y.-L., Kuo C.-P. Packaging a Fiber Bragg Grating With Metal Coating for an Athermal Design // J. Lightwave Technol., JLT. IEEE, 2003. Vol. 21, No. 5. P. 1377], which uses a metal coating applied to the fiber using a welding machine. The shift of the Bragg resonance wavelength is 0.05 nm in the range [30; 80] °C, which corresponds to a grating sensitivity of about 0.01–0.001 nm/°C.
Известен способ пассивной термокомпенсации ВБР [Liu T. et al. The Wavelength Shifting and Temperature Athermalization of Fiber Bragg Grating // 2003. Vol. 23, №. s1. P. 283], заключающийся в том, что решетка помещена в трубочку из политетрафторэтилена. Волокно с записанной на нем ВБР закрепляется в тефлоновую трубку с предварительным натяжением к двум концам с помощью адгезива. В трубке проделаны вентиляционные отверстия для поддержания условий окружающей среды внутри трубки. При изменении температуры окружающей среды, тефлоновая трубка расширяется в соответствии с КТР и компенсирует температурную зависимость ВБР, воздействуя механическим напряжением на волокно. Температурная чувствительность атермального корпуса составляет 9,69 пм/°С в диапазоне [20; 50] °С, что соответствует сдвигу длины волны брэгговского резонанса 0,28 нм. A known method of passive thermal compensation FBG [Liu T. et al. The Wavelength Shifting and Temperature Athermalization of Fiber Bragg Grating // 2003 Vol. 23, no. s1. P. 283], which consists in the fact that the grating is placed in a tube of polytetrafluoroethylene. The fiber with the FBG recorded on it is fixed into a Teflon tube with pretension to both ends using an adhesive. Ventilation holes are made in the tube to maintain the environmental conditions inside the tube. When the ambient temperature changes, the Teflon tube expands in accordance with the CTE and compensates for the temperature dependence of the FBG, acting as a mechanical stress on the fiber. The temperature sensitivity of the athermal body is 9.69 pm/°C in the range [20; 50] °C, which corresponds to a shift in the wavelength of the Bragg resonance of 0.28 nm.
Известен способ пассивной термокомпенсации ВБР [Патент US 6907164 B2, 14.06.2005], основанный на предварительном натяжении волокна, с записанным в нем ВБР, закрепленном внутри конструкции в двух точках, между которыми находится чувствительный элемент. Конструкция состоит из полой структуры, в которую помещены свободный и резьбовой элемент. С одной стороны волокно прикреплено к части с резьбой для регулировки натяжения волокна, с другой стороны – к свободному элементу. Полая структура, свободный элемент и элемент с резьбой имеют коэффициент теплового расширения, выбранные таким образом, чтобы конструкция компенсировала температурную зависимость длины волны брэгговского резонанса. Неравномерность показаний центральной длины волны брэгговского резонанса в диапазоне [5; 70] °С составляет 0,015 нм, что соответствует температурной чувствительности решетки 1 пм/°С.A known method of passive thermal compensation FBG [Patent US 6907164 B2, 06/14/2005], based on the pre-tension of the fiber, with the FBG recorded in it, fixed inside the structure at two points, between which there is a sensitive element. The design consists of a hollow structure in which a free and threaded element is placed. On the one hand, the fiber is attached to the threaded part for adjusting the fiber tension, on the other hand, to the free element. The hollow structure, the free element, and the threaded element have thermal expansion coefficients chosen so that the design compensates for the temperature dependence of the Bragg resonance wavelength. The unevenness of the readings of the central wavelength of the Bragg resonance in the range [5; 70] °C is 0.015 nm, which corresponds to a temperature sensitivity of the grating of 1 pm/°C.
Недостатками вышеописанных способов пассивной термокомпенсации ВБР является узкий температурный диапазон при относительно большой неравномерности показаний по длине волны брэгговского резонанса. Также в создании атермальных корпусов используются элементы, требующие высокоточного изготовления.The disadvantages of the above methods of passive thermal compensation FBG is a narrow temperature range with a relatively large uneven readings along the wavelength of the Bragg resonance. Also, in the creation of athermal cases, elements are used that require high-precision manufacturing.
Известен способ пассивной термокомпенсации ВБР, выбранный в качестве прототипа [Yoffe G.W. et al. Passive temperature-compensating package for optical fiber gratings // Appl. Opt., AO. Optica Publishing Group, 1995. Vol. 34, № 30. P. 6859–6861], в котором волокно с записанной решеткой закреплено с одной стороны с помощью эпоксидного клея к алюминиевой трубке с резьбой, с другой стороны – к алюминиевому элементу без резьбы. Вся конструкция помещена в кварцевую трубку, с одной стороны которой находится гайка для резьбового элемента, с другой – «крылья» алюминиевого компонента. Для волокна создается натяжение и закрепляется с помощью гайки. При увеличении температуры металлические компоненты расширяются соответственно своим КТР, снимая натяжение, таким образом компенсируя температурную зависимость решетки. Температурным расширением остальных компонентов в данной системе можно пренебречь. Изменение длины волны брэгговского резонанса составило менее 0,1 нм в диапазоне [-30; 70] °С.A known method of passive thermal compensation FBG, selected as a prototype [Yoffe G.W. et al. Passive temperature-compensating package for optical fiber gratings // Appl. Opt., A.O. Optica Publishing Group, 1995. Vol. 34, No. 30. P. 6859–6861], in which a fiber with a recorded grating is fixed on one side with epoxy glue to a threaded aluminum tube, and on the other hand, to an aluminum element without a thread. The whole structure is placed in a quartz tube, on one side of which there is a nut for a threaded element, on the other - the "wings" of the aluminum component. The fiber is tensioned and secured with a nut. As the temperature increases, the metal components expand according to their CTE, relieving tension, thus compensating for the temperature dependence of the lattice. The thermal expansion of other components in this system can be neglected. The change in the wavelength of the Bragg resonance was less than 0.1 nm in the range [-30; 70] °С.
Недостатком вышеописанного способа пассивной термокомпенсации ВБР является узкий температурный диапазон при относительно большой неравномерности показаний по длине волны брэгговского резонанса. Также в создании атермальных корпусов используются элементы, требующие высокоточного изготовления.The disadvantage of the above described method of passive thermal compensation FBG is a narrow temperature range with a relatively large uneven readings along the wavelength of the Bragg resonance. Also, in the creation of athermal cases, elements are used that require high-precision manufacturing.
Изобретение решает задачу расширения температурного диапазона с уменьшением неравномерности показаний по длине волны брэгговского резонанса.The invention solves the problem of expanding the temperature range with a decrease in the non-uniformity of readings along the wavelength of the Bragg resonance.
Поставленная задача решается следующим способом.The problem is solved in the following way.
В способе пассивной компенсации температурной зависимости оптических параметров волоконной брэгговской решетки, сформированной в сердцевине оптического волокна, путем корпусирования указанного волокна, скрепленного с натяжением с элементом крепления в полую трубку из материала, коэффициент теплового расширения (КТР) которого ниже коэффициента теплового расширения (КТР) элемента, с которым скреплено волокно, для закрепления волокна используют два капилляра, которые симметрично размещают с двух сторон на волокне и закрепляют, выдерживая значение расстояния Lb между точками крепления волокна к элементу крепления, рассчитанное по формуле:In a method for passive compensation of the temperature dependence of the optical parameters of a fiber Bragg grating formed in the core of an optical fiber by packaging said fiber, bonded with tension to a fastening element into a hollow tube made of a material whose thermal expansion coefficient (CTE) is lower than the thermal expansion coefficient (CTE) of the element , with which the fiber is bonded, to fix the fiber, two capillaries are used, which are symmetrically placed on both sides of the fiber and fixed, maintaining the distance L b between the points of attachment of the fiber to the attachment element, calculated by the formula:
де αa – КТР капилляров, La – длина капилляров αf – КТР волокна, Lb – расстояние между точками крепления волокна к капиллярам, αs – КТР полой трубки, Ls – длина полой трубки, ξ – термооптический коэффициент волокна, – упрогооптический коэффициент волокна. Полученную конструкцию размещают в вышеуказанную полую трубку, с которой скрепляют один из капилляров, осуществляют натяжение волокна, при этом F – силу, которую прикладывают для натяжения волокна, определяют из соотношения:de α a – CTE of capillaries, L a – length of capillaries α f – CTE of fiber, L b – distance between attachment points of fiber to capillaries, α s – CTE of hollow tube, L s – length of hollow tube, ξ – thermooptic coefficient of fiber, is the elastic-optic coefficient of the fiber. The resulting structure is placed in the above hollow tube, with which one of the capillaries is fastened, the fiber is tensioned, while F is the force that is applied to tension the fiber, is determined from the ratio:
При полученном натяжении второй капилляр закрепляют в полой трубке, затем полученную конструкцию отжигают при температуре 110 °С в течение 60 минут.With the resulting tension, the second capillary is fixed in a hollow tube, then the resulting structure is annealed at a temperature of 110 °C for 60 minutes.
Сущность заявляемого способа поясняется следующим.The essence of the proposed method is explained as follows.
Оптическое волокно, в котором записана брэгговская решетка, под определенным натяжением прикреплено к двум капиллярам, элементам с высоким КТР, таким образом, чтобы решетка была между этими элементами, которые, в свою очередь, прикреплены к полой трубке, элементу с низким КТР. При увеличении температуры компенсирующие элементы и волоконная решетка будут расширяться соответственно их КТР. То есть расстояние между точками крепления волокна к элементу с высоким КТР будет уменьшаться, что приведет к снижению натяжения волокна ровно на величину, необходимую для компенсации сдвига длины волны брэгговского резонанса решетки, вызванного увеличением температуры. The optical fiber, in which the Bragg grating is written, is attached under a certain tension to two capillaries, high CTE elements, so that the grating is between these elements, which, in turn, are attached to a hollow tube, a low CTE element. As the temperature increases, the compensating elements and the fiber grating will expand according to their CTE. That is, the distance between the attachment points of the fiber to the high CTE element will decrease, resulting in a decrease in fiber tension by exactly the amount necessary to compensate for the shift in the wavelength of the Bragg resonance of the grating caused by the increase in temperature.
Конструкция является симметричной для идентичного с двух сторон воздействия механического напряжения на ВБР при изменении температуры, данная характеристика уменьшает неравномерность показаний по длине волны брэгговского резонанса. The design is symmetrical for identical on both sides of the impact of mechanical stress on the FBG when the temperature changes, this characteristic reduces the unevenness of the readings along the wavelength of the Bragg resonance.
После сборки конструкция подвергается отжигу для снятия напряжений как в отдельных структурах элементов корпуса, так и в конструкции в целом. Релаксация материалов в результате отжига позволяет улучшить стабильность работы корпуса и уменьшить неравномерность показаний по длине волны брэгговского резонанса. After assembly, the structure is subjected to annealing to relieve stresses both in individual structures of the body elements and in the structure as a whole. The relaxation of materials as a result of annealing improves the stability of the housing and reduces the uneven readings along the wavelength of the Bragg resonance.
Сдвиг длины волны брэгговского резонанса решетки в результате изменения механического напряжения, вызванного температурным расширением элементов атермального корпуса, и температуры, учитывая упрогооптический и термооптический эффекты описывается следующим образом:The shift in the wavelength of the Bragg resonance of the grating as a result of a change in mechanical stress caused by the thermal expansion of the elements of the athermal body, and temperature, taking into account the elastic-optical and thermo-optical effects, is described as follows:
(1) (1)
где – центральная длина волны брэгговского резонанса, – изменение температуры окружающей среды, – КТР алюминиевых капилляров, – длина алюминиевых капилляров, участвующая в термокомпенсации решетки, – КТР волокна, – термооптический коэффициент волокна, – расстояние между точками крепления волокна к алюминиевым капиллярам, – КТР кварцевой полой трубки, – длина кварцевой полой трубки, – упрогооптический коэффициент волокна, определяемый выражением:Where is the central wavelength of the Bragg resonance, – change in ambient temperature, – CTE of aluminum capillaries, is the length of the aluminum capillaries involved in the lattice thermal compensation, – fiber KTP, is the thermooptic coefficient of the fiber, is the distance between the attachment points of the fiber to the aluminum capillaries, – KTR quartz hollow tube, is the length of the quartz hollow tube, is the elasto-optic coefficient of the fiber, determined by the expression:
где – компоненты упрогооптического тензора, – коэффициент Пуассона. Для стандартного телекоммуникационного одномодового оптического волокна p11=0.113, p12=0.252, ν=0.16 и n=1.482 [Othonos A. et al. Fibre Bragg Gratings // Springer Series in Optical Sciences. 2006. Vol. 123. P. 189–269]. Первое слагаемое уравнения (1) описывает влияние теплового расширения алюминиевых капилляров на длину волны брэгговского резонанса решетки. Второе слагаемое – сдвиг длины волны брэгговского резонанса в результате температурной зависимости решетки. Третье и четвертое слагаемые – температурное расширение самого волокна и внешней кварцевой полой трубки, соответственно.Where are the components of the elastic-optical tensor, - Poisson's ratio. For a standard telecommunications single-mode optical fiber p 11 =0.113, p 12 =0.252, ν=0.16 and n=1.482 [Othonos A. et al. Fiber Bragg Gratings // Springer Series in Optical Sciences. 2006 Vol. 123. P. 189-269]. The first term of equation (1) describes the effect of thermal expansion of aluminum capillaries on the wavelength of the Bragg resonance of the grating. The second term is the shift of the Bragg resonance wavelength as a result of the temperature dependence of the grating. The third and fourth terms are the thermal expansion of the fiber itself and the outer quartz hollow tube, respectively.
Эффективность способа пассивной температурной компенсации, то есть неравномерность показаний по длине волны брэгговского резонанса, также зависит от расстояния между точками крепления волокна к двум капиллярам, зависящего от размеров и КТР подобранных элементов конструции, и определяющегося следующим выражением:The efficiency of the passive temperature compensation method, that is, the unevenness of readings along the Bragg resonance wavelength, also depends on the distance between the attachment points of the fiber to two capillaries, which depends on the dimensions and CTE of the selected structural elements, and is determined by the following expression:
где αa – КТР капилляров, La – длина капилляров αf – КТР волокна, Lb – расстояние между точками крепления волокна к капиллярам, αs – КТР полой трубки, Ls – длина полой трубки, ξ – термооптический коэффициент волокна, – упрогооптический коэффициент волокна.where α a is the CTE of capillaries, L a is the length of capillaries, α f is the CTE of the fiber, L b is the distance between the attachment points of the fiber to the capillaries, α s is the CTE of the hollow tube, L s is the length of the hollow tube, ξ is the thermooptic coefficient of the fiber, is the elastic-optic coefficient of the fiber.
Температурный диапазон работы атермального корпуса прямопропорционально зависит от величины натяжения, с которым волокно соединено с компенсирующими элементами, и выражается следующим образом:The temperature range of operation of the athermal body is directly proportional to the amount of tension with which the fiber is connected to the compensating elements, and is expressed as follows:
где F – сила, приложенная для натяжения волокна, ε – чувствительность центральной длины волны брэгговского резонанса от относительного удлинения волокна, E – модуль Юнга волокна, r – радиус волокна, α – КТР волокна, – центральная длина волны брэгговского резонанса, ξ – упругооптический коэффициент волокна.where F is the force applied to tension the fiber, ε is the sensitivity of the central wavelength of the Bragg resonance to the relative elongation of the fiber, E is the Young's modulus of the fiber, r is the radius of the fiber, α is the CTE of the fiber, is the central wavelength of the Bragg resonance, ξ is the elasto-optic coefficient of the fiber.
Сущность заявленного способа пассивной термокомпенсации ВБР поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг.3, фиг.4).The essence of the claimed method of passive thermal compensation FBG is illustrated by drawings (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4).
Принятые обозначения на фигурах:Accepted designations on the figures:
λ – длина волныλ is the wavelength
P – оптическая мощностьP - optical power
1 – оптическое волокно1 - optical fiber
2 – ВБР2 - VBR
3 – капилляры3 - capillaries
4 – полая трубка4 - hollow tube
5 – ограничитель для клеевого соединения5 - limiter for adhesive bonding
6 – клеевое соединение6 - adhesive connection
На Фиг. 1 приведена схема корпуса для пассивной температурной компенсации ВБР. Волокно 1 с записанной на нем решеткой 2 и симметрично размещенные на нем с двух сторон два капилляра 3 помещены в полую трубку 4 и скреплены с ней с использованием ограничителя 5 для клеевого соединения клеем 6.On FIG. Figure 1 shows a housing diagram for passive temperature compensation of the FBG.
Помещенное в полую трубку 4 волокно 1 с записанной на нем решеткой 2 и надетым на него с одной стороны капилляром 3 скреплено с трубкой 4.
На противоположный конец волокна 1 прикладывают силу, и при полученном натяжении волокна второй алюминиевый капилляр 3 закрепляют в полой трубке 4 с помощью клея 6, используя специальные ограничители 5. A force is applied to the opposite end of the
На Фиг. 2 приведены размеры элементов атермального корпуса, где Ls – длина полой трубки, Lb – расстояние между точками крепления волокна к капиллярам, La – длина капилляров, участвующая в термокомпенсации решетки.On FIG. 2 shows the dimensions of the elements of the athermal body, where Ls is the length of the hollow tube, Lb is the distance between the attachment points of the fiber to the capillaries, La- length capillaries involved in the temperature compensation of the lattice.
На Фиг. 3 приведены примеры зависимостей длины волны брэгговского резонанса от температуры. Красной линией отражена зависимость для обычной ВБР при изменении температуры в диапазоне [-15; 105] °С, черной линией показана зависимость для атермальной решетки, измеренная в том же температурном диапазоне. Неравномерность показаний длины волны брэгговского резонанса составляет 70 пм. On FIG. Figure 3 shows examples of the dependences of the Bragg resonance wavelength on temperature. The red line shows the dependence for a conventional FBG when the temperature changes in the range [-15; 105] °C, the black line shows the dependence for the athermal lattice, measured in the same temperature range. The unevenness of the readings of the Bragg resonance wavelength is 70 pm.
На Фиг. 4 приведены примеры спектра отражения решетки, находящейся в термокомпенсирующем корпусе, где синяя линия показывает спектр при температуре -15°С, а красная – при температуре 105°С.On FIG. Figure 4 shows examples of the reflection spectrum of a grating located in a thermally compensating housing, where the blue line shows the spectrum at a temperature of -15°C, and the red one at a temperature of 105°C.
Конкретный пример способа пассивной термокомпенсации ВБР был осуществлен следующим образом. В оптическом волокне SMF-28 (стандарта G.657.A2), подвергнутом предварительной водородной обработке и КТР равный 0,55×10-6 С-1, записывается ВБР методом фазовой маски с длиной волны брэгговского резонанса 1534,2 нм и длиной 1 мм. На волокно 1 (фиг. 1) радиусом 62,5 мкм с записанной на нем решеткой 2 симметрично размещают с двух сторон два алюминиевых капилляра 3 и закрепляются клеем 6 (эпоксидный клей с большей температурной устойчивостью EPO-TEC, работающий до 350 °С), при этом длина алюминиевых капилляров, участвующая в температурной компенсации, равна 5 мм. Расстояние между точками крепления волокна к капиллярам равно 22 мм. Затем конструкция помещается в кварцевую полую трубку 4 длиной 34 мм и приклеивается с одной стороны. Далее на противоположный конец волокна навешивается грузик массой 200 г, определяющий силу, приложенную для натяжения волокна, равную около 2 Н, и при полученном натяжении волокна второй алюминиевый капилляр закрепляется в кварцевой полой трубке. Так как клей при заливке в конструкцию распределяется неравномерно, длина алюминиевых капилляров, участвующая в компенсации сдвига длины волны брэгговского резонанса, в экспериментальном образце отличается от рассчитанной величины, вследствие нарушения симметричности. И изменение этого параметра приводит к некорректной работе термокомпенсирующего корпуса, так как другие параметры остаются неизменными. Поэтому сохранения симметричности используются специальные ограничители 5, закрепленные таким образом, чтобы эпоксидный клей находился в точках конструкции, рассчитанных ранее. A specific example of the FBG passive thermal compensation method was implemented as follows. In optical fiber SMF-28 (standard G.657.A2), subjected to preliminary hydrogen treatment and CTE equal to 0.55×10 -6 С -1 , FBG is recorded by the phase mask method with a Bragg resonance wavelength of 1534.2 nm and a length of 1 mm. On fiber 1 (Fig. 1) with a radius of 62.5 μm with grating 2 recorded on it, two
Затем образец отжигается на нагревательной плите при температуре 110 °С в течение 60 минут. Неравномерность показаний длины волны брэгговского резонанса в температурном диапазоне [-15; 105] °С составляет 70 пм. Then the sample is annealed on a heating plate at a temperature of 110 °C for 60 minutes. The unevenness of the readings of the wavelength of the Bragg resonance in the temperature range [-15; 105] °C is 70 pm.
Таким образом, заявленный способ обеспечивает расширение температурного диапазона работы корпуса по сравнению с прототипом от [-30; 70] °С до [-15; 105] °С и уменьшение неравномерности по длине волны брэгговского резонанса с 0.1 нм до 70 пм.Thus, the claimed method provides an extension of the temperature range of the case compared to the prototype from [-30; 70] °С to [-15; 105] °С and a decrease in the non-uniformity along the wavelength of the Bragg resonance from 0.1 nm to 70 pm.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2793155C1 true RU2793155C1 (en) | 2023-03-29 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000072059A1 (en) * | 1999-05-25 | 2000-11-30 | Thomas & Betts International, Inc. | Passive temperature-compensating package for fiber bragg grating devices |
CN1145049C (en) * | 2001-07-25 | 2004-04-07 | 华为技术有限公司 | A fiber grating with passive temperature compensation and its manufacturing method |
CN201662630U (en) * | 2009-12-31 | 2010-12-01 | 武汉光迅科技股份有限公司 | Fiber grating passive temperature compensation wrapper |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000072059A1 (en) * | 1999-05-25 | 2000-11-30 | Thomas & Betts International, Inc. | Passive temperature-compensating package for fiber bragg grating devices |
US6377727B1 (en) * | 1999-05-25 | 2002-04-23 | Thomas & Betts International, Inc. | Passive temperature-compensating package for fiber Bragg grating devices |
CN1145049C (en) * | 2001-07-25 | 2004-04-07 | 华为技术有限公司 | A fiber grating with passive temperature compensation and its manufacturing method |
CN201662630U (en) * | 2009-12-31 | 2010-12-01 | 武汉光迅科技股份有限公司 | Fiber grating passive temperature compensation wrapper |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6907164B2 (en) | Adjustable athermal package for optical fiber devices | |
US6370310B1 (en) | Fiber optic grating temperature compensation device and method | |
CA2353452C (en) | Fused tension-based fiber grating pressure sensor | |
US6603779B2 (en) | Packaging of an optical fiber laser | |
US6327405B1 (en) | Devices and methods for temperature stabilization of Bragg grating structures | |
US6377727B1 (en) | Passive temperature-compensating package for fiber Bragg grating devices | |
WO1995030926A1 (en) | Variable property light transmitting device | |
US6374015B1 (en) | Temperature-compensating device with tunable mechanism for optical fiber gratings | |
US20040234200A1 (en) | Apparatus and method for non-linear thermal compensation of optical waveguide gratings | |
US6510272B1 (en) | Temperature compensated fiber bragg grating | |
CN101009520B (en) | A novel optical fiber grating temperature compensation encapsulation method | |
RU2793155C1 (en) | Method for passive compensation of the temperature dependence of the optical parameters of a fibre bragg grating | |
US7177499B2 (en) | Athermal package for fiber bragg gratings with compensation for non-linear thermal response | |
CN115950369A (en) | Strain sensor with compressed fiber grating wavelength and manufacturing method thereof | |
Lo et al. | Packaging a fiber Bragg grating with metal coating for an athermal design | |
Lo et al. | Packaging a fiber Bragg grating without preloading in a simple athermal bimaterial device | |
US7212707B2 (en) | Temperature-compensated fiber grating packaging arrangement | |
KR101900743B1 (en) | Wavelength tunable module containing a fiber Bragg grating | |
CN1286762A (en) | Passively compensated optical fibres | |
WO2001035133A1 (en) | Compact athermal optical waveguide using thermal expansion amplification | |
US6993232B2 (en) | Waveguide type optical device and manufacturing method thereof | |
WO2002039160A1 (en) | Platform with controlled thermal expansion coefficient | |
US20030227097A1 (en) | Method of fabricating a polymer part with a negative thermal expansion coefficient and a polymer part obtained by the method | |
KR20070114739A (en) | Temperature Independent Fiber Bragg Grating | |
Awad et al. | Design & simulation of fibre Bragg grating sensor for temperature and strain measurements |