本發(fā)明涉及光纖光柵，尤其涉及光纖光柵光退火系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、光纖光柵是一種通過對光纖纖芯進行折射率調制而形成的無源器件，具有體積小、重量輕，泵浦光耦合性好、損耗小等優(yōu)點，可以作為光纖振蕩器的諧振腔腔鏡，使光纖振蕩器步入全光纖化時代。當前，飛秒激光已成為制備光纖光柵的主要工具。飛秒激光具有極短的脈沖寬度和極高的峰值功率，當飛秒激光聚焦到光纖纖芯時可以引起纖芯區(qū)域折射率發(fā)生永久性變化。應用飛秒激光可以實現(xiàn)透過光纖涂覆層刻寫光柵，因此不會降低光纖本身的機械穩(wěn)定性。目前應用于高功率激光振蕩器腔鏡的光纖光柵不可避免地要考慮在激光器工作過程中光柵的發(fā)熱問題，這是由于在飛秒激光刻寫光纖光柵的過程中，飛秒激光會在光纖的刻寫區(qū)域誘導出色心缺陷，從而對信號光產(chǎn)生較強的吸收。通過熱退火技術，可以降低這種吸收。但熱退火往往需要較高的退火溫度，常用的涂覆層材料在高溫下會融化損傷，因此熱退火技術難以應用于透過涂覆層寫入的光纖光柵。

2、研究表明，特定波長和功率的光源的照射可在一定程度上削減由于色心缺陷導致的信號光強吸收，該技術被稱為光退火。這種技術目前應用于解決輻射環(huán)境下光纖激光器性能退化等問題。飛秒激光制備的光纖光柵也存在著電離輻射引起的色心缺陷，因此，光退火技術也可應用于光纖光柵的退火中，即光纖光柵光退火。在公開號為cn114518620a及cn116583488a的專利申請中，也引入了激光退火這一概念，但其所采用的方法是由激光對柵區(qū)進行均勻加熱，其本質仍為熱退火，需要去除光纖的涂覆層。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供光纖光柵光退火系統(tǒng)及方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供光纖光柵光退火方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、s1、備待退火的光纖光柵，確認待退火光纖光柵的實際退火要求和載體光纖參數(shù)，載體光纖參數(shù)包括光纖摻雜離子類型、摻雜離子濃度、載體光纖結構尺寸；

5、s2、確定初次退火操作時的退火激光波長 λ1、退火激光初始功率 p1和退火時間 t1；

6、s3、進行第 i次退火操作：向所述光纖光柵中通入第 i次退火操作時對應波長 λi、功率 pi的退火激光，在當前退火操作過程中實時檢測光纖光柵反射光光譜帶寬、反射率和中心波長的變化情況，根據(jù)實時檢測光纖光柵反射光光譜帶寬、反射率和中心波長的變化情況對當前退火操作過程中的退火激光功率進行調整，防止退火操作造成光纖光柵本身的擦除，直至完成當前退火操作，當前退火操作的退火時間為 ti，記錄第 i次退火操作處理后光纖光柵反射信號光的光譜信息，所述光纖光柵反射信號光的光譜信息包括光纖光柵反射光光譜帶寬、反射率和中心波長；

7、s4、測量第 i次退火操作處理后光纖光柵的光柵功率溫升系數(shù)；

8、s5、判斷第 i次退火操作處理后光纖光柵是否滿足光纖光柵的實際退火要求或達到退火極限，如滿足，則得到退火處理后的光纖光柵，如不滿足，轉步驟s6；

9、s6、根據(jù)第 i次退火操作處理后的光纖光柵的光柵功率升溫系數(shù)以及第 i次退火操作處理后光纖光柵反射信號光的光譜信息，更新第 i+1次退火操作對應的退火激光波長 λi+1、退火激光功率 pi+1和退火時間 ti+1， i= i+1，返回步驟s3。

10、進一步地，退火操作中，所述退火激光波長按照以下方法確定：

11、確定光纖光柵載體光纖中的摻雜離子類型；

12、獲取摻雜離子對應的輻射誘導吸收光譜；

13、在輻射誘導吸收光譜形成譜峰的波長范圍內選擇所述退火激光波長。

14、進一步地，步驟s3中，所述根據(jù)實時檢測光纖光柵反射光光譜帶寬、反射率和中心波長的變化情況對當前退火操作過程中的退火激光功率進行調整包括：

15、（i）根據(jù)設定的采樣間隔，檢測當前采樣時刻與前一次采樣時刻光纖光柵反射光光譜帶寬變化值、光纖光柵反射光反射率變化值、光纖光柵反射光中心波長變化值；

16、（ii）判斷光纖光柵反射光光譜帶寬變化值、光纖光柵反射光反射率變化值、光纖光柵反射光中心波長變化值是否滿足對應的設定要求，如均滿足對應的設定要求，則繼續(xù)以當前退火功率進行退火；如存在至少一個變化值不滿足對應的設定要求，則按設定功率步幅降低當前退火功率，返回步驟（i），直至完成當前退火操作。

17、進一步地，步驟s5中，所述判斷第 i次退火操作處理后光纖光柵是否滿足光纖光柵的實際退火要求或達到退火極限包括：

18、判斷第 i次退火操作處理后光纖光柵的光柵功率溫升系數(shù)是否達到第一設定閾值以及光纖光柵反射信號光的光譜信息是否低于第二設定閾值；

19、若第 i次退火操作處理后光柵功率升溫系數(shù)達到第一設定閾值且光柵反射信號光的光譜信息不低于第二設定閾值，則認為第 i次退火操作處理后光纖光柵滿足光纖光柵的實際退火要求；

20、若第 i次退火操作處理后光柵功率升溫系數(shù)未達到第一設定閾值且光柵反射信號光的光譜信息不低于第二設定閾值，則認為第 i次退火操作處理后光纖光柵不滿足光纖光柵的實際退火要求且未達到退火極限；

21、若第 i次退火操作處理后光纖光柵反射信號光的光譜信息低于第二設定閾值時，則認為第 i次退火操作處理后光纖光柵達到退火極限。

22、另一方面，本發(fā)明提供光纖光柵光退火系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述光纖光柵光退火方法，包括寬帶光源、泵浦激光器、泵浦功率合束器、待退火的光纖光柵，所述泵浦功率合束器的輸入端具有多根泵浦臂和一根信號臂，其中，所述信號臂與寬帶光源相接，各泵浦臂對應連接一個泵浦激光器，所述泵浦功率合束器的輸出端連接待退火的光纖光柵的輸入端；

23、所述泵浦激光器用于輸出泵浦激光；所述寬帶光源為輸出波長可調的寬譜激光器，根據(jù)需要輸出所需波長的信號光；

24、所述泵浦功率合束器的輸出端將信號光波長的退火激光傳輸至待退火的光纖光柵，進行退火操作。

25、進一步地，所述光纖光柵光退火系統(tǒng)還包括反射光譜實時監(jiān)測裝置；

26、所述反射光譜實時監(jiān)測裝置包括光纖環(huán)形器、光譜分析儀；

27、所述光纖環(huán)形器布置在寬帶光源與泵浦信號合束器之間；

28、所述寬帶光源與光纖環(huán)形器的輸入端相接，所述光纖環(huán)形器的第一輸出端與泵浦功率合束器的信號臂相接，用于將寬帶光源輸出的信號光轉接輸入至泵浦功率合束器；光纖環(huán)形器的第二輸出端與光譜分析儀相接，用于將接收到的光纖光柵反射信號光輸入光譜分析儀；

29、所述光譜分析儀用于根據(jù)光纖光柵反射的信號光獲取光纖光柵反射信號光的光譜信息。

30、進一步地，所述光纖光柵光退火系統(tǒng)還包括光纖夾持器件，用于將待退火的光纖光柵固定并拉直。

31、進一步地，所述光譜分析儀與光纖光柵的輸出端相接。

32、進一步地，所述寬帶光源內部集成有隔離器。

33、進一步地，所述泵浦激光器輸出包括不同種波長的泵浦激光。

34、相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有的有益效果為：

35、本發(fā)明提供的光纖光柵光退火系統(tǒng)及方法，將光退火技術應用于光纖光柵退火中，通過特定波長的低功率激光照射引起光漂白效應，能夠在無需剝除光纖的涂覆層的情況下，實現(xiàn)透過涂覆層對光纖光柵進行退火處理，提高了光纖光柵的穩(wěn)定性。本發(fā)明相對于熱退火而言，在降低光纖光柵功率溫升系數(shù)的同時避免了熱退火時剝除涂覆層對光纖結構的破壞。

36、本發(fā)明光纖光柵光退火系統(tǒng)中還有反射光譜實時監(jiān)測裝置，在退火過程中可實時監(jiān)測光纖光柵反射信號光的光譜信息，并基于此控制退火波長、退火功率以及退火時間，進一步優(yōu)化退火參數(shù)，從而得到滿足退火要求的光纖光柵，同時也保證退火過程中不會造成光纖光柵本身的擦除。