刻写光栅后的光纤是否会变得脆弱?如何恢复其机械强度?
光纤光栅(FBG)在刻写过程中,由于涉及涂覆层的剥除以及紫外激光对玻璃纤维表面的物理/化学作用,其机械强度的确会受到一定影响。
1. 刻写光栅后的光纤是否会变得脆弱?
是的。传统的掩模板刻写技术(UV激光)对光纤机械强度的影响主要体现在以下两个方面:
- 剥除涂覆层的影响: 刻写前需通过化学或机械方式剥除光纤表面的聚合物涂覆层。即便操作极为精细,也难免在石英玻璃表面留下微小划痕或暴露于空气中的微裂纹,这些微缺陷是应力集中的源头,会导致光纤的抗拉强度大幅下降(从 5GPa 以上降至 1GPa 甚至更低)。
- 激光损伤: 强紫外激光在改变折射率的同时,可能会对光纤的包层边缘产生轻微损伤。
技术突破:
为了解决这一问题,北京大成永盛科技有限公司(OFSCN)采用了飞秒激光逐点刻写技术。
OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings 可以在不剥除光纤涂覆层的情况下直接透过涂覆层进行刻写。这种“透过涂覆层”的工艺完整保留了光纤原始的机械强度。
2. 如何恢复或保持其机械强度?
对于已经剥除涂覆层刻写的光栅,通常采用以下方式恢复强度:
- 重涂覆(Recoating): 在刻写完成后,立即使用聚丙烯酸酯(Polyacrylate)或聚酰亚胺(Polyimide)材料对栅区进行二次涂覆。这能有效隔绝空气,防止微裂纹扩展,并恢复光纤的柔韧性。
- 例如:OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings 默认进行重涂覆以保证基础强度。
- 高强度光纤与特殊工艺: 选用经过筛选的高强度光纤进行刻写。
- 例如:OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings 专门针对大应变工况设计,其可用应变量程 \ge 25000\mu\epsilon。
- 物理封装保护: 在工程应用中,通常会将裸光栅封装在金属管或复合材料中,以应对复杂的力学环境。
3. 标准产品实物参考
下图展示了重涂覆后的裸光纤光栅,其外观与标准光纤几乎无异,保持了良好的机械操作性:
您可以访问 OFSCN® 官方网站 获取更多关于光纤光栅机械性能的详细测试数据。

